φ400mm 400 210 750 CA6140 C620) φ500mm 500 280 750 C6150 1000 1000 1000 600 2.4 1.2 0.6 0.3 ±0.015 7.5 30 1100 700 2.4 1.2 0.6 0.3 ±0.015 5.5 30 φ630mm 630 350 1400 C6163 CW6163 φ320mm 320 175 700 C6132 C616
2900 1200 800 2.0 1.0 0.5 0.25 ±0.015 10 35 800 500 2.4 1.2 0.8 0.4 ±0.01 4.5 25 以下经济型数控铣床的设计或改造设计要求,采用MCS一51系列单片机控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，要求计算、设计和绘制一个坐标系统的进给伺服机构，具体设计参数见表1-2，题目如下:
(8)、X52K立式铣床(或X62W万能铣床)微机数控化改装设计。 (9)、X53K立式铣床微机数控化改装设计。
(1O)、工作台面宽度32Omm(或25Omm,2OOmm)经济型数控铣床进给伺服机构设计。
表1-2、经济型数控铣床设计及改装设计技术参数
工作台快移工作台尺寸（长×宽mm） 纵向 横向 纵向 横向 纵向 横向 纵向 横向 主电启动加速时间 （ms） 工作台行程(mm) 工作台及加具进给速度速度（m/min） （m/min） 定位精机功度 率（mm） (KW) 工件重力(mm) 320×1250 680 240 3000 5000 (K52X) 1.6 1.6 0.6 0.6 ±0.01 7.5 30 400×1600 880 300 3500 5500 (X53X)
9
1.4 1.4 0.6 0.6 ±0.01 10 30 以下题目为经济型数控台钻X-Y工作台设计，此台钻用于加工印刷电路板之小孔，采用 步进电机，点位控制，不要求具备插补功能，具体设计技术参数见表1-3，题目如下: (11)、数控台钻X-Y工作台进给伺服系统设计。
表1-3、数控台钻X-Y工作台设计参数
最大转孔工作台加工范围（mm） 直径 (mm) X向 Y向 （m/min） （mm） X向 Y向 （ms） ±0.01 ±0.01 ±0.01 工作台最大移动速度定位精度 时间 加工材料 启动加速φ4 φ5 φ6 200 180 160 160 140 120 1.6 1.4 1.2 1.6 1.4 1.2 25 25 25 青铜 青铜 青铜 三、单片微机控制系统硬件电路设计
数控机床控制系统可以采用MCS-51系列单片机、也可以采用其他CPU作为控制器，控制系统中要求包括程序存储器、数据存储器、I/O接口、键盘、显示等外设。题目如下：
（1）、经济性数控车床控制系统硬件电路设计。应包括车螺纹用的光电脉冲发生器和自动回转刀架的I/O接口。
（2）、经济性数控铣床控制系统硬件电路设计。 （3）、数控转台X-Y工作台控制系统硬件电路设计。
第二章 微机数控系统总体设计方案的拟定
第一节 总体方案设计的内容
接到一个数控装置的设计任务以后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计
参数和结构，然后再分机械部分和电气部分进行设计计算。现以机电一体化的典型产品----数控机床为例，分析总体方案拟定的内容和应该考虑的问题。
机床数控系统总体方案的拟定应包括以下内容:系统运动方式的确定，伺服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。
一般应根据设计任务和要求提出数个总体方案，从经济性、环保、运动精度、可靠性、操作方便等多个方面进行综合分析、比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。总体方案的确定没有唯一的结论。总体方案设计的内容包括：
10
一、系统运动方式的确定：
数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。 二、伺服系统的选择：
伺服系统可分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。 三、执行机构传动方式的确定：
为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼比的要求。在设计中应考虑以下几点:
1)、尽量采用低摩擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨、贴塑导轨等。 2)、尽量消除传动间隙。例如采用消除齿轮等。
3)、提高系统刚度。缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动链误差。可采用预紧的方法提高系统刚度。例如采用预加负载的滚动导轨和滚珠丝杠副等。 四、计算机的选择
随着技术的发展，用于机电一体化系统的计算机也发生着不断的变化，从单片机、DSP、PC机都可以使用，对于性能要求较高的系统，还可以采用多CPU结构；在总体方案设计时，就需要根据设备的要求，并考虑将来的改进，选定最合适的计算机，并不是越先进越好。
第二节 总体方案设计举例
例1、将普通车床改造成经济型数控车床。 1、设计任务
将CA6140普通车床改造成用MCS-51系列单片机控制的经济型数控车床。要求该车床有自动回转刀架，具有切削螺纹的功能。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率：纵向：0.Olmm,横向：O.0O5mm。 设计参数如下， 最大加工直径:
在床面上 40Omm 在床鞍上 2lOmm 最大加工长度: 10OOmm 快进速度：
纵向 2.4m/min 横向 1.2 m/min 最大切削进给速度:
11
纵向 0.5m/min
横向 0.25了/min 代码制: ISO 脉冲分配方式: 逐点比较法 输入方式: 增量值、绝对值通用 控制坐标数: 2 最小指令值:
纵向 0.Olmm/脉冲 横向 0.0O5mm/脉冲 刀具补偿量： 0 – 99.99mm 进给传动链间隙补偿量:
纵向 0.l5mm 横向 0.075mm 自动升降速性能: 有 2、总体方案确定
(1)、系统的运动方式与伺服系统的选择
由于改造后的经济型数控车床应具有定位、直线插补、顺逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。 (2)、计算机系统
根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点，决定采用MCS-51系列的8031单片机扩展系统。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、1/0接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用两排数码管显示加工数据及机床状态等信息。 (3)、机械传动方式
为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为保证一定的传动 精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。
12
相关推荐：
loading