X502型立式铣床数控改装任务书.doc

1X502型立式铣床微机数控改装一、设计任务将X502型立式铣床改造成用AT89S51单片机控制的经济型数控铣床。该铣床用于加工中型或小型零件的平面或成型表面，也可加工具有一定斜度的平面。改装的目的一方面要提高加工精度，另一方面利用数控方法加工任意圆弧面或凸轮的曲面。二、已知条件1、机床型号：X502型立式升降台铣床2、主要参数1)工作台面积（长宽）：750225(mmmm)2)工作台最大行程纵向：500mm横向：200mm3)主轴中心（端面）至台面距离：80300mm4)进给量：纵向：20mm540mm横向：14mm380mm5)工作台及夹具总重量：G=800N6)快速进给速度：纵向：2400mm横向：1600mm7)导轨类型：纵向：综合性导轨横向综合性导轨8)立铣头最大回转角：45度9)主轴转数级数：8级10)主轴转数公比：1:4111)主轴转数：n=47.5,67,95,132,190,265,375,530r/min12)驱动电机功率：N=2.2KW13)主轴的传动功率：N=1.45kW14)主轴孔径：24mm15)铣刀最大直径：32mm16)加速时间：30ms3、工件材料1）碳钢，合金钢2）铸铁4、刀具材料21）硬质合金2）高速钢三、设计要求改装后数控车床应具有的性能：改装要方便，原铣床的改动应尽可能少，如果数控部分发生故障时仍能手工半自动操作，如果不需数控时，能很快改回原状。控制部分要求运行可靠，维修方便，须防尘及抗干扰，改造成本低。1、改装后应具有的基本功能及技术指标1）工艺范围：保持原有的铣床的工艺范围外，增加任意弧面和凸轮曲面的数控加工2）控制轴数：二坐标(纵向X、横向Y)3）同时控制纵、横向进给运动进行圆弧面和凸轮面加工4）脉冲当量：0.01mm/step5）重复定位精度：0.01mm6）定位精度：0.01mm7）加工精度：2级2、采用步进电机开环控制3、对微机数控系统的要求：微机控制系统要有可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强，可在线编程、具有很高的性能价格比等特点。1）单片机型号AT89S51-24PU2）SRAM型号：IDT7164S35P（8k8）3）PROME2型号：AT28C256-15PI（32k8）4）采用全译码方式译码5）步进电机采用硬件环行分配，功放电路采用高低压功放6）控制系统的加工程序和控制命令可通过键盘操作实现7）采用数码管显示加工数据及机床的状态等信息8）具有ISP（在线编程）功能四、设计工作量1进给系统机械装配图一张（A1）；2数控系统硬件电路原理图一张（A1）3驱动电路原理图一张（A2）；4课程设计说明书一份包括以下内容：（1）前言（数控改装的意义、用途及目的等）；（2）改装方案确定（包括系统总体方案的确定、机械系统改装方案确定、控制系统方案确定；）（3）机械部分改装设计计算：1）滚珠丝杠螺母副型号确定；2）齿轮传动比和齿数确定；33）轴承型号确定（4）步进电机选型（5）控制系统硬件电路设计1）存储器扩展电路设计2）通用接口芯片型号选择及接口电路设计3）译码芯片型号选择及各芯片地址分配4）数码管和键盘接口电路设计5）环行分配器芯片型号选择及环行分配电路设计6）步进电机功放电路设计7）ISP(In-SystemProgramming-在线系统编程及调试)接口设计8）机床报警电路设计等（6）总结及结束语五、设计过程需考虑的问题1、进给伺服系统机械设计部分：(1)滚珠丝杠螺母副如何预紧？(2)怎样保证滚珠丝杠螺母的螺母座与两端支承同心？(3)滚珠丝杠所受的轴向力如何通过支承件传递到床身上。(4)滚珠丝杠上的（向心推力球轴承、或其他）轴承如何预紧？(5)齿轮传动副如何消除齿侧间隙？(6)消隙齿轮装配过程是怎样的？(7)步进电机在齿轮箱体上怎样定位？(8)各部件的配合表面应该采用什么性质的配合及精度等级？(9)设计和装配时，如何保证滚珠丝杠在垂直和水平面内与机床导轨的平行度？(10)在什么情况下需要对滚珠丝杠进行预拉伸？怎样进行预拉伸？2、微机数控系统电路设计部分：(1)各芯片名称及功能。(2)AT89S51的各口的功能。(3)线选法地址译码方法。(4)全地址译码方法及各芯片地址编码。(5)扩展I/O口芯片地址。4(6)8155或8255可编程接口芯片I/O口输入、输出情况及控制字。(7)键盘及显示接口电路工作原理。(8)扩展数据存储器及程序存储器地址范围？(9)步进电机环形分配工作原理、硬件环形分配芯片各引脚的功能。(10)光电隔离电路工作原理。(11)高低压驱动电路工作原理。(12)恒流斩波驱动电路的工作原理。(13)其他辅助电路：如越界报警电路、复位电路、时钟电路系工作原理。六、主要参考书目1数字控制机床，廖效果、朱启逑主编，华中理工大学出版社2金属切削机床设计，戴曙主编，机械工业出版社.3机电一体化系统设计，张建民等编著，北京理工大学出版社4机电一体化技术手册（上