设计简介
普通车床数控化改造
摘 要
针对现有常规普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，扩大机床使用范围，并提高生产率。本文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了普通车床机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以单片机为CPU的控制系统对信号进行处理，由 I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。
关键词: 数控机床，单片机数控系统，改装设计
Ordinary lathe numerical control transformation
Abstract
To remedy the defects of ordinary lather, a design of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate. This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms. We adopt control system which has single chip as CPU to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface. After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll. Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement.
Keyword: Numerical control machine tool ，Single chip microcomputer，system Reform design
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.1.1数控技术及其发展 1
1.1.2 国内研究现状 1
1.1.3国外研究现状 3
1.1.4数控技术发展趋势 4
1.1.5智能化新一代PCNC数控系统 4
1.2普通机床数控改造的目的与意义 5
1.2.1微观看改造的目的与意义 5
1.2.2宏观看改造的目的与意义 5
1.3数控改造的研究内容及优缺点 6
1.3.1国外改造业的兴起 6
1.3.2数控化改造的内容 6
1.3.3机床数控化改造的优缺点 7
2 普通车床数改的总体方案 8
2.1总体方案 8
2.1.1主传动系统和进给系统的改造 8
2.1.2主轴脉冲发生器 9
2.1.3主轴脉冲发生器的结构及原理 9
3 床进给系统的数控化改造 11
3.1滚珠丝杠螺母副 11
3.1.1滚珠丝杠副的工作原理、特点及类型 12
3.1.2滚珠丝杠副的结构 13
3.1.3螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸 13
3.1.4丝杠副的循环方式 14
3.2纵向进给系统的设计与计算 16
3.2.1纵向进给系统的设计计算 16
3.2.2滚珠丝杠设计计算 17
3.2.3齿轮及转距的有关计算 21
3.3横向进给系统的设计与计算 24
3.3.1横向进给系统的设计计算 24
3.3.2滚珠丝杠设计计算 25
3.3.2齿轮及转矩有关计算 27
3.4滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方法 28
3.5滚珠丝杠副的安装结构 31
3.6进给系统传动齿轮间隙的消除 31
3.6.1采用减速箱的目的及注意事项 31
3.6.2减少或消除空程的必要性和方法 32
4 数改CA6140自动刀架设计 33
4.1自动刀架的分类 33
4.2自动刀架的设计 33
5 数改CA6140步进电机的设计 36
5.1 步进电机的工作方式 36
5.2 步进电机的选择 36
5.2.1步进电机选用的基本原则 36
5.2.2数改CA6140纵向进给系统步进电机的确定 38
5.2.3数改CA6140横向进给系统步进电机的确定 38
6 数控系统硬件电路设计 39
6.1数控系统基本硬件组成 39
6.2单片机控制系统的设计 39
6.2.1硬件配置 39
6.2.2 I/O口地址分配 40
6.2.3 步进电机与微型机的接口电路 40
6.2.4 方向控制 41
结 论 42
参考文献 43
致谢 44
附录 45
摘 要
针对现有常规普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，扩大机床使用范围，并提高生产率。本文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了普通车床机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以单片机为CPU的控制系统对信号进行处理，由 I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。
关键词: 数控机床，单片机数控系统，改装设计
Ordinary lathe numerical control transformation
Abstract
To remedy the defects of ordinary lather, a design of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate. This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms. We adopt control system which has single chip as CPU to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface. After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll. Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement.
Keyword: Numerical control machine tool ，Single chip microcomputer，system Reform design
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.1.1数控技术及其发展 1
1.1.2 国内研究现状 1
1.1.3国外研究现状 3
1.1.4数控技术发展趋势 4
1.1.5智能化新一代PCNC数控系统 4
1.2普通机床数控改造的目的与意义 5
1.2.1微观看改造的目的与意义 5
1.2.2宏观看改造的目的与意义 5
1.3数控改造的研究内容及优缺点 6
1.3.1国外改造业的兴起 6
1.3.2数控化改造的内容 6
1.3.3机床数控化改造的优缺点 7
2 普通车床数改的总体方案 8
2.1总体方案 8
2.1.1主传动系统和进给系统的改造 8
2.1.2主轴脉冲发生器 9
2.1.3主轴脉冲发生器的结构及原理 9
3 床进给系统的数控化改造 11
3.1滚珠丝杠螺母副 11
3.1.1滚珠丝杠副的工作原理、特点及类型 12
3.1.2滚珠丝杠副的结构 13
3.1.3螺纹滚道型面的形状及其主要尺寸 13
3.1.4丝杠副的循环方式 14
3.2纵向进给系统的设计与计算 16
3.2.1纵向进给系统的设计计算 16
3.2.2滚珠丝杠设计计算 17
3.2.3齿轮及转距的有关计算 21
3.3横向进给系统的设计与计算 24
3.3.1横向进给系统的设计计算 24
3.3.2滚珠丝杠设计计算 25
3.3.2齿轮及转矩有关计算 27
3.4滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方法 28
3.5滚珠丝杠副的安装结构 31
3.6进给系统传动齿轮间隙的消除 31
3.6.1采用减速箱的目的及注意事项 31
3.6.2减少或消除空程的必要性和方法 32
4 数改CA6140自动刀架设计 33
4.1自动刀架的分类 33
4.2自动刀架的设计 33
5 数改CA6140步进电机的设计 36
5.1 步进电机的工作方式 36
5.2 步进电机的选择 36
5.2.1步进电机选用的基本原则 36
5.2.2数改CA6140纵向进给系统步进电机的确定 38
5.2.3数改CA6140横向进给系统步进电机的确定 38
6 数控系统硬件电路设计 39
6.1数控系统基本硬件组成 39
6.2单片机控制系统的设计 39
6.2.1硬件配置 39
6.2.2 I/O口地址分配 40
6.2.3 步进电机与微型机的接口电路 40
6.2.4 方向控制 41
结 论 42
参考文献 43
致谢 44
附录 45
