小型数控钻床旋转平移工作台控制系统设计

学号14113500469毕业设计（论文）题目：小型数控钻床旋转平移工作台控制系统设计作者：何强届别：2015届院别：机械工程学院专业：机械电子工程指导教师：余晓峰职称：副教授完成时间：2015/4/25湖南理工学院毕业设计(论文)2摘要在机械加工行业中，旋转平移钻床工作台使用量很大，为了提高加工效率，保证加工精度，必须对钻床工作台进行数控化改进。本文对传统钻床工作台存在的不能很好的在圆周方向上钻孔问题，设计了一款立式钻床旋转工作台。本文确定数控钻床工作台整体结构设计方案，对机械部分对圆周方向上旋转，x、y方向上平移做了重点设计。对控制系统部分，本文阐述了用单片机控制交流伺服电机以实现钻床工作台旋转、平移过程。阐述了整个系统的控制原理。本课题所设计的工作台，其加工过程是将所需加工孔的数据通过输入设备输入到控制系统，然后系统根据工件上所需加工孔的坐标，是工作台运动到孔的位置，实现对工件的全自动钻孔，并且系统在加工过程中实时显示加工数据。关键词：传动系统；控制系统；步进电动机湖南理工学院毕业设计(论文)3AbstractInthemechanicalprocessingindustries,rotarydrillingmachineworkingtableusedinlargequantities,inordertoimprovetheprocessingefficiency,ensuringtheprocessingprecision,totableofthedrillingmachineNCimprovement.Basedontraditionaldrillingmachineworkingtableproblem,designaverticaldrillingmachinerotarytable.Basedonthedomesticandintermationalcurrentsituationanddevelopmenttrendundertookananakysis,indeterminingtheoverallscheme,elaboratedwithSCMcontrolACservomotortoachievedrillingmachineworktablerotation,translationprocess.ThefirstrunningprocessoftheCNCdrillingdesignedbythesubject,istoinputtheprocessingdataabouttheholeintothecontrolsystembytheenteringequipment,thenfindthelocationoflocationoftheholebymovingthetableaccordingtocoordinateofthehole,andtheproceddingdataofthesystemdisplayedinreal-time.Keywords:drivesystem；controlsystem；steppingmotor湖南理工学院毕业设计(论文)4目录1绪论......................................................................61.1现状........................................................................61.2发展前景....................................................................62.1工作原理及总体框图..........................................................72.2流程图......................................................................73旋转工作台传动系统设计.................................................93.1旋转部分设计................................................................93.1.1工作台箱体设计........................................................93.1.2传动比及参数确定.....................................................103.1.3步进电机的选择.......................................................113.1.4轴的设计.............................................................133.1.5轴承的选择...........................................................153.1.6联轴器的选择.........................................................153.2工作台X-Y机械部分设计.....................................................163.2.1确定工作台的尺寸极其重量.............................................163.2.2滚珠丝杠参数计算与选型...............................................173.2.3滚动导程参数计算与选型...............................................183.2.4步进电机参数计算与选型...............................................193.2.5支撑座参数设计.......................................................203.2.6联轴器的选择.........................................................214工作台控制系统设计.....................................................224.1控制系统元器件的选择.......................................................224.1.1单片机的选择.......................................................224.1.2最小系统设计.......................................................224.1.3I/O接口芯片选择....................................................23湖南理工学院毕业设计(论文)54.1.4译码器的选择.......................................................244.1.5地址分配.............................................................254.2控制系统电路的设计.........................................................264.2.1主控电路设计.........................................................264.2.2I/O接口电路设计.....................................................264.3辅助电力路的设计...........................................................274.3.1键盘显示接口电路.....................................................274.3.2步进电机控制电路.....................................................284.3.3脉冲分配.............................................................294.3.4驱动电路.............................................................304.3.5光隔离电路...........................................................304.3.6功率放大器和时钟电路.................................................314.3.7复位电路.............................................................314.3.8越界报警电路.........................................................324.3.9掉电保护电路.........................................................335致谢--------------------------------------------------------------------346参考文献----------------------------------------------------------------357附录---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------36湖南理工学院毕业设计(论文)61绪论1.1现状中国分度回转工作台产业领域的发展存在很多问题，如在产业结构规划布局上不合理，劳动力密集型产品在生产上占据了主要部分；技术类密集型产品在生产上只占据了很少的一部分，并且与西方发达工业国家相比有很大的差距；生产要素至关重要的影响正在逐步削弱。从中国数控分度回转工作台产业发展报告可以大致了解世界数控分度回转工作台产业的发展历程，该报告有力的说明了中国的数控分度回转工作台产业发展现状也指出了和西方发达工业国家在此方面的差距，并且提出了“新型数控分度回转工作台产业”概念，这是之前没有出现过得，此份研究报告从“以人为本”、环境友好、科技创新和面向未来四个方面阐述了“新型数控分度回转工作台产业”内涵，对中国的行政和四大都市圈的数控分度回转工作台产业发展进行了全卖弄的研究。1.2发展前景近几十年以来，各个跨国公司推动的产品全球化发展使得国际分工和国际贸易格局发生额改变，加工贸易成为全球化产业发展的要求。有跨国公司推动的加工贸易的全球化发展，因此可以为发展中国家快速进入全球高新技术产业链条提供条件，从而可能让发展中国家实现产业升级上提供便捷途径。其中分度旋转工作台的运用得到了广泛推广，各种新型工作台不断被引进，同时我国也自主研制和开发了一批使用、高效行得分度宣战工作台、本次设计的意义是设计出一套结构简单、实用性强、精度系数比较高的自动分度旋转工作台，并能满足生产加工的需求