C6140车床数控改造

中南大学机电系毕业设计说明书毕业设计任务书类别：机械设计与自动化专业：机电一体化班级：___机电A班_____姓名：邹明宇毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造指导教师姓名：朱鹏超负责人签字：年月日中南大学机电系毕业设计说明书内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件）指导教师（签字）：年月日中南大学机电系毕业设计说明书毕业设计（论文）评语表（一）指导教师对毕业设计（论文）的评语：学生邹明宇毕业设计(论文)《经济型C6140车床数控改造》，根据毕业设计（论文）要求，按期完成了任务书规定的内容，能应用所学知识，完成了毕业设计（论文）各项工作。总体方案可行，零部件设计基本正确，零件图设计基本正确。图纸基本完备，各项分析、计算、校核基本正确。设计说明书条理比较清楚，论述较为充分，文字较通顺。毕业设计（论文）中，反映出该生有一定的独立工作能力，能解决工程实践问题。指导教师（签字）：年月日评阅人对毕业设计（论文）的评语：中南大学机电系毕业设计说明书评阅人（签字）：年月日答辩委员会（小组）成员姓名职务工作单位备注刘佳北京理工大学苏铁建北京理工大学答辩中提出的主要问题及回答的简要情况：1、C6140中的“C”和“40”各代表什么？回答正确2、该车床哪些为内联系？哪些为外联系？回答正确3、说出步进电机和司服电机的区别。回答部分正确4、轴的热处理方式是什么？回答错误中南大学机电系毕业设计说明书答辩委员会代表（签字）：年月日毕业设计（论文）评语表（二）答辩委员会的评语：学生宋金刚毕业设计(论文)《经济型C6140车床数控改造》，选题围绕实际生产，有一定的应用价值。所交毕业设计（论文）资料齐全，符合毕业设计（论文）要求。答辩时思路比较清晰，论点基本正确。回答问题有不完全和个别错误。以上情况表明：该同志掌握了本专业基础理论和知识，达到了毕业设计（论文）要求，通过了起毕业设计（论文）答辩。答辩成绩为中。答辩委员会代表（签字）：年月日答辩委员会给定的成绩：中南大学机电系毕业设计说明书答辩委员会代表（签字）：年月日毕业设计（论文）起止日期：年月日至年月日毕业设计（论文）答辩日期:年月日摘要机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。关键词：机床,数控机床,伺服进给系统,单片机中南大学机电系毕业设计说明书目录1．前言......................................................11.1概述.....................................................11.2数控机床和数控技术.......................................11.3数控机床的特点...........................................21.4数控机床的发展...........................................32．总体方案的设计............................................42.1设计任务与要求...........................................42.1.1课程设计的目的.........................................42.1.2课程设计的主要技术参数.................................42.2.3课程设计的内容.........................................52.2.4课程设计的要求.........................................52.2.5课程设计的图纸.........................................52.2总体方案的设计...........................................52.2.1数控系统运动方式的确定.................................52.2.2伺服进给系统的改造设计.................................62.2.3数控系统的硬件电路设计.................................63．伺服进给系统的计算........................................83.1确定系统脉冲当量.........................................83.2切削力的计算.............................................83.2.1纵车外圆...............................................83.2.2横切端面...............................................83.3滚珠丝杠螺母副的计算与选型...............................93.3.1纵向进给丝杠...........................................93.3.2横向进给丝杠..........................................11中南大学机电系毕业设计说明书3.3.3纵向和横向滚珠丝杠螺母副几何参数......................143.4齿轮传动比计算.........................................153.4.1纵向进给齿轮箱传动计算...............................153.4.2横向进给齿轮箱传动计算...............................153.5步进电动机的计算和选型.................................163.5.1纵向进给步进电动机计算...............................163.5.2横向进给步进电动机的计算和选型.......................204．微机数控系统硬件电路设计................................214.1微机控制系统硬件的选择.................................214.28255A可编程并行I/O口扩展芯片..........................234.38255端口的寻址.........................................264.4可编程键盘，显示器接口—Intel8279......................274.5部分硬件接口电路及辅助电路设计.........................284.6数控系统软件设计.......................................30结论.....................................................32致谢.....................................................33参考文献...................................................34附件.....................................................37中南大学机电系毕业设计说明书11前言1.1概述整个人类社会的文明史，就是制造技术不断演变和发展的历史。任何国家的制造业都是国民经济的基础产业，也是国民经济的主要来源。没有发达的制造业，就不可能有国家真正的繁荣和强大。制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动力。而制造业中机床是其基础装备。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。1.2数控机床和数控技术数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的中南大学机电系毕业设计说明书2CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。零件的数控加工工艺分析是编制数控程序中最重要而又极其复杂的环节，也是数控加工工艺方案设计的核心工作，必须在数控加工方案制定前完成。一个合格的编程人员对数控机床及其控制系统的功能及特点，以及影响数控加工的每个环节都要有一个清晰、全面的了解，这样才能避免由于工艺方案考虑不周而可能出现的产品质量问题，造成无谓的人力、物力等资源的浪费。全面合理的数控加工工艺分析是提高数控编程质量的重要保障。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。1.3什么是数控机床及数控机床的特点应用数