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CA6150普通車床的數控技術改造

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更新時間：2014-08-29
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CA6150普通車床的數控技術改造
目錄
第一章緒論 - 3 -
數控技術和裝備發展趨勢 - 3 -
第二章數控機床系統總體設計 - 8 -
一總體方案設計內容 - 8 -
二總體方案確定 - 8 -
第三章進給系統設計計算 - 10 -
一選擇脈沖當量 - 10 -
二計算切削力 - 10 -
三滾珠絲杠螺母副的計算和選型 - 11 -
四齒輪進給齒輪箱傳動比計算 - 20 -
五步進電機的計算和選型 - 21 -
第四章微機數控系統的設計 - 26 -
一微機數控系統的設計綱要 - 26 -
[一] 硬件電路設計 - 26 -
[二] 軟件電路設計 - 27 -
二 8031單片機及其擴展 - 27 -
[一] 8031單片機的簡介 - 27 -
[二] 8031單片機的系統擴展 - 28 -
[三] 存儲器擴展 - 30 -
[四] I/O口的擴展 - 31 -
三步進電機驅動電路 - 32 -
[一] 脈沖分配器（環行分配器） - 32 -
[二] 光電隔離電路 - 33 -
[三] 功率放大器 - 33 -
[四] 其他輔助電路 - 34 -
四數控系統的軟件設計 - 35 -
[一] 軟件脈沖分配器 - 35 -
[二] 逐點比較法插補程序 - 37 -
[三] 步進電機升降速軟件設計 - 38 -
第五章數控機床零件加工程序 - 40 -
第六章總結與展望 - 41 -

一總體方案設計內容
接到一個數控裝置的設計任務以后，必須首先擬定總體方案，繪制系統總體框圖，才能決定各種設計參數和結構，然后再分別對機械部分和電氣部分進行設計。
機床數控系統總體方案的擬定包括以下內容：系統運動方式的確定、伺服系統的選擇、執行機構的結構及傳動方式的確定，計算機系統的選擇等內容。
一般應根據設計任務和要求提出數個總體方案，進行綜合分析、比較和論證，最后確定一個可行的總體方案。
一、系統運動方式的確定
數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統和連續控制系統。
二、控制方式的選擇
系統可分為開環控制系統、半閉環控制系統和閉環控制系統。
經濟型數控機床普遍采用開環伺服系統。開環控制系統中，沒有檢測反饋裝置，數控裝置發出的信號的流程是單向的，也正是由于信號的單向流程，它對機床移動部件的實際位置不做檢測，所以機床加工精度要求不太高，其精度主要取決于伺服系統的性能。開環伺服系統主要由步進電機驅動。這類機床工作比較穩定，反應迅速，調試和維修都比較簡單。
二總體方案確定
（1）、系統的運動方式伺服系統的選擇
由于改造后的經濟型數控機床應具備定位，直線插補，順、逆圓弧插補，暫停，循環加工，公英制螺紋加工等功能，故應選擇連續控制系統。考慮達到屬于經濟型數控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環控制系統。
（2）、數控系統
根據機床要求，采用8位微機。由于MCS-51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾性強，具有很高的性能價格比等特點，決定采用MCS-51系列的8031單片機擴展系統。
控制系統由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路等組成，系統的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現，顯示器采用數碼管顯示加工數據及機床狀態等信息。

（3）、機械傳動方式
為實現機床所要求的分辨率，采用步進電機經齒輪減速再傳動絲桿，為保證一定的傳動精度和平穩性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。同時，為提高傳動剛度和消除間隙，采用預加負荷的結構。齒輪傳動也要采用消除齒輪間隙的結構。

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