卧式车床数控化改造设计范本

沈阳理工大学机电一体化课程设计计算说明书题目：卧式车床数控化改造设计所属系部：机械运载学院专业：机械设计制造及其自动化班级：捐学涌匹号乎：塔学生发姓名施：烤指导说教师革：栽20嘉11垮年泳6垂月河1尸3日蝴目由录兴迅后密秒冬舞医套封陡缩持迅蛇居饥鹿宇炭海等持畜英誉俊秃骗个烤该窗满双搜厉珠意袋筛换句唤久捏健刷员宽背色呜舞梨图霜氏售命火胡逐直教滴现渐沾消割型四霸荒青轰核础循传靠液厅腊福妹突骆饶鲜迹拨镰扶尼姨怀字捞潮斗生况沙趴忍华宵己蓄慎枕老暑突甲健亦奥恨养灭与社外屋男庭车废芹安途屡岔偷宵呆波捷悄名锈叛幼阴祥车膏出季区挑辨田蜂陷澡忙箩孔旁脏倚留铲铲状捡平锣游扶段伤购符退鼠役向挂路看校衫吐纹醋贱矿家也称掌勿撕威剃坡巷圾棕寻得笑违宰脱线导煎珍笛无钥闭朱反如钥郑绩辆轻村怕概抖宜拼坝誉污坊买读丙挡释祥蛮勤螺鞋学戒隐产砖摆虾楼振顾绘冠辅阔良点唱裳薄妖企攀婚宫江扰恢霜荷袜饺拌恳欢明刃搜畜摘要腔整个撞人类党社会难的文形明史问，就手是制怪造技检术不技断演搜变和趁发展滤的历枝史。腾任何程国家峰的制吴造业番都是械国民牢经济盼的基孝础产湖业，劳也是井国民模经济握的主湾要来莫源。舅没有期发达遗的制度造业际，就橡不可语能有形国家务真正远的繁欠荣和伤强大破。制虎造技酬术是合制造运业的剥技术拢支柱扮，是恼一个子国家示科技严水平要、综芒合国源力的劣重要辞体现鸡，制忽造技失术的换发展泛是一统个国座家经旗济增永长的上根本违动力尤。而吐制造何业中毁机床蝇是其寇基础眠装备幼。我默国是召一个抬机床鸡大国禁，有波三百碗多万巷台普泽通机庸床。爱但机纱床的伤素质损差，虏性能典落后甩，单醒台机摔床的许平均竖产值窝只有弃先进恢工业膨国家次的脂1/沾10殃左右趴，差德距太禾大，帮急待允改造第。旧两机床袖的数钞控化予改造缸，顾思名思少义就虹是在抓普通烘机床戴上增胁加微悄机控孩制装欲置，帖使其催具有富一定贝的自刘动化萍能力非，以瓣实现暑预定蝇的加滔工工妻艺目哪标。遥随着醋数控系机床灾越来昼越多材的普塞及应央用，查数控蒙机床谋的技花术经烧济效活益为狼大家活所理搁解。半在国烂内工密厂的槽技术钓改造榨中，凯机床猜的微造机数鞋控化至改造惕已成缩为重嗽要方里面。啦许多掉工厂丸一面缓购置闭数控弹机床适一面兴利用妖数控预、数够显、铺PC约技术替改造裂普通竞机床矩，并淘取得着了良屡好的早经济六效益全。我滨国经喉济资柳源有丹限，币国家详大，运机床续需要江量大袜，因镇此不覆可能持拿出冲相当老大的冷资金狠去购增买新娱型的锅数控丝机床含，而偶我国禽的旧葱机床海很多和，用叔经济狱型数西控系速统改买造普票通机考床，宇在投薪资少研的情岔况下城，使想其既奴能满最足加嚷工的养需要犬，又语能提括高机么床的窝自动兵化程督度，驻比较转符合惊我国沉的国仪情。握19弊84抽年，咬我国间开始拥生产贺经济关型数安控系蹈统，洲并用锦于改守造旧躺机床津。到采目前命为止天，已垒有很油多厂咐家生秋产经淹济型务数控达系统海。可陶以预扔料，现今后葡机床讲的经求济型大数控质化改旗造将三迅速涉发展释和普签及。漫（宇机电谎一体窃化系爸统设镇计课权程设沈计指参导书嫩）办设计痒题目哨：摊——胀卧式昆车床雾数控动化改百造设切计悦普通吵车床碎（如扎C6悲16受/C乖61蚂32厘、C漂61方8/跨C6驱13虑6、佛C6欢20障/C朋61崇40附、C踏63渠0等搏）是仪金属疤切削尝加工楚最常跌用的贫一类侨机床王。C锈61稼40灭普通荣车床灶的结郊构布抱局如搞图所催示。赖当工布件随叔主轴喷回转排时，扁通过换刀架旧的纵率向和善横向崭移动荷，能斩加工姓出内拳外圆加柱面测、圆佛锥面软、端烘面、龟螺纹李面等娃，借筑助成痒型刀盗具，详还能稠加工通各种下成形比回转倾表面糊。坝C6寨14拴0普析通车绒床的觉结构殃布局起图参1-福床脚截由2-密挂轮另越3-摇进给乡箱那4衬-主点轴箱色绕5-纠纵溜贿板谱6础-溜扎板箱汉短7-帖横溜搞板8爆-刀研架瑞9红-上斧溜板抱婚10起-尾痛座肌11惰-丝肺杠兄12罢-光块杠竿13理-床蚁身钱机拥床实形体图闲普通凤车床符刀架锦的纵盟向和而横向奴进给畏运动叛，是妄由主奋轴回捆转运摆动经龄挂轮藏传递扩而来尊，通颗过进躺给箱炊变速墨后，奸由光醉杆或阵丝杆张带动贡溜板马箱、查纵溜铲板以险及横庙溜板辛产生醒移动梢。进瓶给参芬数依府靠手王工调在整，贞改变丝参数坦时需棵要停躁车。缓刀架顺的纵奋向进愤给和桨横向尸进给管不能以联动痰，切址削次巨序需貌要人应工控奴制。滩口系对普杠通车最床进纲行数刘控化那改造术，主妇要是略将纵倡向和邪横向蛋进给激系统摊改成值用微糠机控芝制的杏、能纳独立约运动壳的进社给伺基服系胜统；楚将手哲动刀畏架换反成能意自动尚换刀絮的电染动刀葡架。发这样蠢，利鹿用数纱控装截置，劳车床优就可堂以按捞预先百输入拘的加阀工指裂令进衰行切秆削加体工。算由于忘加工亚过程烘中的捷切削考参数饭、切颜削次头序和坊刀具沿都可尚按程搅序自超动进窗行调凳节和窄更换说，再值加上花纵、跨横向模的联泥动进呼给功蝶能，鼠所以奔，改盐造后浪的车秤床就央可以避加工羡出各焦种形请状复尽杂的辈回转收零件招，并凑能实劫现多敌工序报集中拆车削辱，从纠而提辱高生誓产效睁率和凝加工夸精度暖。倒1.奸设北计任翅务虹酿粥题目川：C塌61皇40耽普通其车床客数控蠢化改省造设岭计描祖蜡任务喊：将录一台豆C6降14醋0普叙通车像床改库造成赔经济数型数阶控车厉床。更主要蜜技术颂指标激如下尾（闭1）奇床身断上最犁大加瓣工直情径4遵00涉m耗m；猛（抚2）雾最大裳加工贴长度尼10惹00走m占m；鬼（晌3）俭X方体向(辣横向抛)的皱脉冲窝当量随=舒0先.0劣05以m谎m/碌脉冲狗,Z骗方向悲(纵抵向)死=盟0蜘.0溉1算mm技/脉挎冲；训誓（瓶4）涂X方乡向最芽快移欣动速士度爸=缘3萄00互0灰mm未/m摄in雹，Z弱方向铺为耽=欺6创00担0棒mm蚕/m迈in协；下（套5）归X方愁向最茧快工论进速宋度本=判40罚0崖mm线/m爹in减，Z酿方向杠为布=烛80嘱0燥mm蜻/m招in猫；醉（短6）沈X方幼向定侵位精狮度±狗0郊.0昌1央mm益，Z墨方向诊±杏0.枯02俘m浙m；天（7巴）可忽以车框削柱释面、骂平面丛、锥梯面与床球面掩等；崖（8交）安蝇装螺声纹编董码器篇，可遥以车纸削公事/英橡制的裤直螺玩纹与权锥螺通纹，扔最大洗导程摧为2停4驾（9阳）安境装四棍工位善立式锤电动走刀架雪，系忧统控候制自皂动选帆刀；坚（1稿0)傲自动离控制功主轴牵的正遥转、壤反转物与停服止，重并可曲输出坚主轴其有级洞变速辰与无婶级变域速信欢号；四（1胶1)林自动悟控制令冷却顶泵的葡启/羞停；策（1坟2)团安装些电动念卡盘相，系恶统控辛制工货件的陡夹紧躲与松畅开；龟（1俯3)突纵、订横向生安装牢限位更开关统；哑（1梅4)奏数控隙系统凉可与丈PC假机串馆行通帝信；枪（1垂5)炸显示承界面竟采用独LE恢D数屈码管趴，编惑程采舍用I赔SO赌数控芳代码弱。麦2.仇总脏体方哪案的阻确定见镜交总体爹方案萄应考色虑车拒床数般控系规统的鲜运动尽方式光、进待给伺先服系江统的冻类型梦、数返控系逐统C份PU巧的选竭择，录以及飘进给济传动卫方式依和执弹行机霜构的舟选择耻等。探（1盒）普辰通车拢床数睬控化架改造宿后应晕具有丑单坐细标定炮位，乌两坐监标直家线插耗补、六圆弧含插补侄以及捉螺纹侦插补俯的功拢能。戒因此宫，数旺控系登统应庸设计所成连证续控李制型畜。竹（2牧）普总通车摇床经距数控勇化改隶造后绕属于缓经济甘型数舅控机撇床，委在保钻证一沉定加肠工精据度的模前提纵下，牺应简券化结至构，派降低写成本穿。因驶此，暑进给粘伺服织系统浅常采番用步钥进电懂动喉机的死开环画控制零系统转。品（3帜）根嗓据技斯术指银标中缠的最脖大加蒙工尺资寸、析最高令控制辛速度至，以欢及数棋控系欢统的拼经济究性要略求，剂决定纤选用忙MC需S-改51杯系列绞的8衡位单称片机煮作为夕数控骡系统乳的C除PU阔。M式CS他-5筑1系登列8驻位机吴具有盾功能婆多、候速度移快、仇抗干趋扰能潜力强蛙、性闪/价粒比高策等优叮点。斜建（4冲）根眠据系枯统的菊功能徒要求同，需则要扩杆展程铁序存伶储器匀、数灰据存勿储器记、键土盘与稠显示骡电路伯、I侄/O驶接口焦电路舍、D厨/A依转攀换电墨路、唱串行权接口属电路彼等；犹还要瓣选择疫步进晕电动漂机的考驱动篮电源弹以及记主轴锄电动娘机的顶交流朽变频油器等白。内（5脖）为验了达膜到技播术指吉标中叨的速北度和里精度天要求发，纵停、横驻向的荐进给麻传动震应选装用摩险擦力盗小、调传动尘效率危高的联滚珠厦丝杠敲螺母曾副；未为了轰消除巷传动能间隙富提高竿传动胞刚度毯，滚拾珠丝菊杠的案螺母踢应有郊预紧对机构赛等。死萄（质6）欲计算方选择短步进番电动柄机，私为了齿圆整华脉冲息当量模，可溜能需品诞要刺减速签轮副奇，且医应有太消间址隙机歉构。育寒（揉7）呈选择狂四工字位自抚动回亦转刀笨架与咐电动桥卡盘爪，选消择螺导纹编权码器堡等。冲3.改机侧械系诸统的租改造坚设计柜方案色3.跃1区主传水动系腿统的笋改造根方案嫩华好对普谋通车钟床进孕行数皆控化佣改造赶时，黄一般钟可保块留原箭有的绢主传骑动机煌构和挣变速裁操纵缝机构抱，这她样可语减少呼机械编改造烤的工选作量获。主麻轴的伪正转培、反库转和丑停止杯可由耐数控肝系统厚来控台制。农若损要提幻高车朝床的渠自动好化程点度，区需要距在加俘工中而自动挂变换妖转速慰，可名用2纸～４嚷速的旷多速形电动非机代要替原激有的扎单速孩主电瓣动机逮；当赶多速侮电动砌机仍过不能普满足脾要求搅时，安可用五交流乔变频睬器来丧控制糊主轴矩电动哨机，阶以实烛现无痰级变丈速（耍工厂近使用滨情况圣表明栗，使盐用变出频器侵时，原若工辆作频扮率低猎于7旗0H扛z，崇原来菌的电可动机芽可以明不更京换，轨但所慎选变盐频器睬的功忧率应滥比电捕动机畅大）唯。史本例吼中，舅当采烂用有零级变拳速时感，可伐选用队浙江畜超力创电机闲有限督公司星生产圾的Y剃D系瓣列7染.5窃kW渡变极余多速怖三相谢异步乎电动怀机，丹实现欧2～象４档亦变速耳；当猴采用么无级寄变速此时，珍应加亩装交贴流变放频器级，推宫荐型遭号为盛：F政10笛00冻-G莲00江75棚T3飞B，发适配帖7.浴5k材W电柴动机孩，生疤产厂炮家为例烟台膜惠丰石电子汤有限椒公司幕。皇3呼.2挥安想装电尺动卡伯盘贞为了羞提高昂加工宅效率欺，工织件的储夹紧遮与松版开采殃用电抢动卡扩盘，洗选用狱呼和手浩特爱机床州附件树总厂笔生产阴的K桶D1诞12西50弹型电变动三拢爪自叔定心疮卡盘凭。卡付盘的淋夹紧践与松纷开由担数控烂系统网发信糠控制寒。菊3.扰3惕换装折自动鞋回转律刀架培为了鸦提高很加工而精度往，实跨现一革次装军夹完宵成多物道工恭序，剧将车景床原转有的友手动背刀架羞换成振自动岁回转拆刀架燕，选谨用常础州市毛宏达粉机床宜数控俊设备衰有限涝公司言生产蚕的L言D4白B-膜CK穴61刷40棕型四爆工位禾立式美电动泼刀架犁。实堂现自粱动换明刀需壮要配捕置相种应的星电路厕，由卸数控拢系统秋完成片3.驻4辈螺纹腥编码完器的过安装轻方案闹螺献纹编殿码器帜又称肠主轴熄脉冲嫂发生制器或窝圆光很栅。税数控存车床舅加工旅螺纹帜时，炉需要检配置响主轴其脉冲欺发生辞器，誉作为俩车床勇主轴效位置慌信号批的反漏馈元社件，趟它与魄车床虑主轴权同步赠转动兆期本例式中，盲改造贫后的接车床飘能够荡加工剂的最薪大螺溜纹导朴程是竹24啄m辩m，猜Z向旋的进奥给脉傻冲当何量是挡0.振01座m扎m/绳脉冲浪，所息以螺蛛纹编惩码器还每转趴一转银输出住的脉仇冲数肯应不厕少于百24绍m张m折/（中0.幸01显m百m/真脉冲卷）=种24溉00盖脉冲对。考州虑到沫编码纷器的狗输出也有相疫位差刑为9岗0º湖的A探、B誉相信蹈号，落可用龄A、穴B异咬或后洁获得烘24客00您个脉屡冲（蜘一转块内）奸，这浙样编栏码器仗的线敢数可冻降到较12矿00首线（厨A、晓B信记号）真。另阵外，赏为了黄重复韵车削示同一雕螺旋易槽时类不乱定扣，培编码惑器还绞需要遥输出墓每转嚼一个滋的零凯位脉迷冲Z笼。补瞧胆基于灯上述距要求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片机AT89S52；由于AT89S52本身资源有限，所以扩展了一片EPROM芯片W27C512用作程序存储器，存放系统底层程序；扩展了一片SRAM芯片6264用作数据存储器，存放用户程序；键盘与LED显示采用8279来管理；输入/输出口的扩展选用了并行接口8255芯片，一些进/出的信号均做了隔离放大；模拟电压的输出借助于DAC0832；与PC机的串行通信经过MAX233芯片。图6-1车床数控系统操作面板布置图图6-2控制系统原理框图控制系统的操作面板布置如图6-1所示。面板设置了48个微动按键，三个船形开关，一只急停按钮，显示器包括1组数码显示管和7只发光二极管。控制系统的主机板电原理图见书后图6-2，键盘与LED显示电原理图见书后图6-8。详细的电路设计原理及电路分析请参考第五章相关内容7.步进电动机驱动电源的选用本例中X向步进电动机的型号为110BYG5802，Z向步进电动机的型号为130BYG5501，生产厂家为常州宝马集团公司。这两种电动机除了外形尺寸、步距角和输出转矩不同外，电气参数基本相同，均为5相混合式，5线输出，电机供电电压DC120～310V，电流5A。这样，两台电动机的驱动电源可用同一型号。在此，选择合肥科林数控科技有限责任公司生产的五相混合式调频调压型步进驱动器，型号为BD5A。它与控制系统的连接如图7-1所示。图7-1BD5A驱动器与控制系统的连接8.控制系统的部分软件设计8.1存储器与I/O芯片地址分配根据书后图6-7中地址译码器U4（74LS138）的连接情况，可以算出主机板中存储器与I/O芯片的地址分配如表8-1所示。表8-1主机板中存储器与I/O芯片的地址分配表8.2控制系统的监控管理程序系统设有7档功能可以相互切换，分别是“编辑”、“空刀”、“自动”、“手动1”、“手动2”、“手动3”和“回零”。选中某一功能时，对应的指示灯点亮，进入相应的功能处理。控制系统的监控管理程序流程如图8-2所示。图8-1系统监控管理程序流程图8.38255芯片初始化子程序B255:MOVDPTR，#3FFFH；指向8255的控制口地址MOVA，#10001001B；PA口输出，PB口输出，PC口输入均为方式0MOVX@DPTR，A；控制字被写入MOVDPTR，#3FFCH；指向PA口MOVA，#0FFH；预置PA口全“1”MOVX@DPTR，A；输出全“1”到PA口MOVDPTR，#3FFDH；指向PB口MOVA，#0FFH；预置PB口全“1”MOVX@DPTR，A；输出全“1”到PB口RET8.48279芯片初始化子程序B279:MOVDPTR，#5FFFH；指向8279控制口地址MOVA，#0CFH；清除FIFO与显示RAM命令MOVX@DPTR，A；命令字被写入WAIT:MOVXA，@DPTR；从8279的控制口读取8279的状态字JBACC.7，WAIT；测试显示RAM有没有被清除完毕。只有状态字的D7=0时，清除才结束MOVA，#08H；编码扫描，左入口，16位字符显示，双键互锁MOVX@DPTR，AMOVA，#34H；分频系数取20MOVX@DPTR，ARET8.58279控制LED显示子程序设显示缓冲区的首地址为6BH，系统在指定的工作状态下，需要显示的字符段码的编码，事先存储在CPU内部RAM的6BH～73H这9个字节中。已知8279的控制口地址为5FFFH，数据口地址为5FFEH，则显示程序如下：DIR：MOVDPTR，#5FFFH；8279的控制口地址MOVA，#90H；写8279显示RAM的命令，MOVX@DPTR，A；从显示RAM的00H地址开始写，每写一次，显示RAM的地址自动加1MOVR0，#6BH；显示缓冲区的首地址为6BHMOVR7，#09H；显示缓冲区的长度为9个字节MOVDPTR，#5FFEH；8279的数据口地址DIR0:MOVA，@R0；从CPU的RAM中读取显示段码的编码ADDA，#05H；PC与DTAB表格之间的偏移量MOVCA，@A+PC；查表，取出显示段码MOVX@DPTR，A；送到8279显示RAM中指定的字节INCR0；写8279的下一个显示RAMDJNZR7，DIR0；循环9次，完成9位显示RET；段码字符编码DTAB:DB6FH；F00-01DB0DAHDB0BEH；X02-03DB0E7HDB0A3H；Z04-05DB0CBHDB0D1H；U06-07DB0D3HDB0DCH；W08-09DB0CEHDB0DFH；-0ADB21H；00BDB7BH；10CDB91H；20DDB19H；30EDB4BH；40FDB0DH；510DB05H；611DB69H；712DB01H；813DB09H；914DB20H；0.15DB7AH；1.16DB90H；2.17DB18H；3.18DB4AH；4.19DB0CH；5.1ADB04H；6.1BDB68H；7.1CDB00H；8.1DDB08H；9.1E......；根据系统需要编制字库当需要显示一组字符时，首先给显示缓冲区的6BH～73H这9个字节赋值，然后调用DIR子程序即可。例如，要显示“X-1234.56”，程序如下：MOV6BH，#02H；“X”的一半MOV6CH，#03H；“X”的另一半MOV6DH，#0AH；-MOV6EH，#0CH；1MOV6FH，#0DH；2MOV70H，#0EH；3MOV71H，#19H；4.MOV72H，#10H；5MOV73H，#11H；6CALLDIR；向8279的显示RAM写数......显示缓冲区（CPU内部RAM）：（6BH）（6CH）（6DH）（6EH）（6FH）（70H）（71H）（72H）（73H）|||||||||显示字符：X-1234.56|||||||||字符编码：02H03H0AH0CH0DH0EH19H10H11H8.68279管理键盘子程序如书后图6-7所示，当矩阵键盘有键按下时，8279即向CPU的INT1申请中断，CPU随即执行中断服务程序，从8279的FIFO中读取键值，程序如下：CLREX1；关CPU的INT1中断MOVDPTR，#5FFFH；指向8279控制口地址MOVA，#01000000B；准备读8279FIFO的命令MOVX@DPTR，A；写入8279控制口MOVDPTR，#5FFEH；指向8279数据口地址MOVXA，@DPTR；读出键值CJNEA，#KEY0,NEXT0；依次进行判别JMP_KEY0；对应键进行处理NEXT0:CJNEA，#KEY1，NEXT1JMP_KEY1NEXT1:CJNEA，#KEY2，NEXT2JMP_KEY2NEXT2:…...8.7D/A电路输出模拟电压程序如书后图6-7所示，当CPU执行写指令时，只要选中7FFFH这个地址，DAC0832与741组成的D/A转换电路即可输出直流电压。程序如下：MOVDPTR，#7FFFH；指向DAC0832口地址MOVA，#DATA；准备输出的数字量00H～0FFHMOVX@DPTR，A；输出直流电压0～10V8.8步进电动机的运动控制程序步进电动机的运动控制采用的是硬环分，其走步程序包括匀速与升降速两种，详细的设计思路见第四章第四节。8.9电动刀架的转位控制程序电动刀架的转位包括控制刀架电动机的正转、反转与停止，以及4个刀位信号的识别。具体程序参考本章第二节。8.10主轴、卡盘与冷却泵的控制程序车床主轴的控制，就是控制主电动机的正/反/停以及自动变速；电动卡盘需要控制其夹紧与松开；冷却泵需要控制它的启/停。这些程序都非常简单，对于某个动作的控制，只要从输出接口芯片的某个引脚输出一个电平信号即可。现以主轴正转为例，从书后图6-7可以看出，主轴的正转由8255的PA0来控制，当用低电平信号来控制主轴正转时，程序如下：MOVDPTR，#3FFCH；8255PA口地址MOVXA，@DPTR；读出PA口锁存器内容CLRACC.0；修改MOVX@DPTR，A；置PA0=0直流继电器K+闭合，主轴正转控制系统的软件还包括两坐标直线和圆弧的插补程序、直螺纹和锥螺纹的插补程序，另外还有串行通信程序等。由于这些软件的设计工作量都比较大，课程设计时一般不要求编制详细的程序清单，但建议设计软件的流程图。图8-2车床数控系统主机板电原理图图8-3车床数控系统键盘与LED显示电原理图机电一体化课设的感受与收获两星期的机电课设很快结束了，在这短暂的两周实训时间里，经过老师、同学的指导，我获益非浅，学习了不少关于自己专业方面的知识，这次实训给予我们的时间是两个星期，只有一个实训项目，所以有足够的时间多出来整理整理好好写报告。这次的的课程设计我们组做的题目是卧式车床数控化改造，从题目上看起来很复杂，我们组进行了细致的任务分工，一下子就变得简单化了。我分到的任务是做说明书和电气部分的图形，让我收获颇多啊，比如说：在做说明书的时候，里面的很多公式都不会，不知道是怎么来的，通过查资料明白了一些，不知道怎么把公式输入到word中，在同学的帮助下解决了这个问题，也知道了课程设计说明书的具体制作格式以及如何书写内容，里面图片的序号编写等等一些需要注意的问题，里面的电气元件和电源选型都比较复