XTK7140數(shù)控立式銑鏜床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙].doc

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁共69頁摘要：本次設(shè)計(jì)通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)控銑鏜床的分析研究，提出一種新的設(shè)計(jì)方案,其自動(dòng)化程度更高，結(jié)構(gòu)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。這一點(diǎn)在論文會(huì)得以體現(xiàn)。本方案中，主軸箱采用電磁離合器實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速，在X、Y、Z三個(gè)方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用滾珠絲桿，而動(dòng)力則由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過調(diào)隙齒輪來傳遞，并且采用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制?？刂葡到y(tǒng)采用MCS-51系列單片機(jī)，通過擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O接口實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)。論文中也對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做出了相關(guān)說明。關(guān)鍵詞：電磁離合器滾珠絲桿步進(jìn)電機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展Abstract:Thisdesigntriesanewmethodaftertheanalyzeandresearchoftheexitednumericalcontrolbedformillandborewiththehigherautomatizationdegreesandthesimplerconfiguration,whichwillbeexplainedinthepaper.Inthemethod,electromagnetismclutchisusedfortherealizationofthelevelshiftintheheadstock,andinthemotionof,wealladoptballbearingthreadhaulmfortheX、Y、Zdirection,Thepowerofwhichisstepbystepelectromotortransferredbygearthatusedforadjustinggaps.Andmore,weusedsinglechipfornumericalcontrol.ThecontrolsystemintroducesMCS-51seriessinglechip,andtherealizationofhardwarecircuitwasaccomplishedbyenlargingprogrammemorizer、datamemorizerandI/Omeetmeatus.Also,thepaperexplainedthedesignforsoftwaresystem.Keywords:Electromagnetismclutch、Ballbearingthreadhaulm、Thestepbystepelectromotor、TheenlargeforSCMsystem南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第2頁共69頁目錄第一部分機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)11-1機(jī)床總體尺寸參數(shù)的選定11-2機(jī)床主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式的選定11-3機(jī)床總體布局的確定2第二部分主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)32-1擬定轉(zhuǎn)速圖32-2主傳動(dòng)主要零件的強(qiáng)度計(jì)算7第三部分進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算273-1垂直進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算273-2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算36第四部分控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)404-1控制系統(tǒng)總體方案的擬定404-2總控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)414-3部分控制程序564-4控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)61參考文獻(xiàn)66謝辭67南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁共69頁第一部分機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)一、機(jī)床總體尺寸參數(shù)的選定根據(jù)設(shè)計(jì)要求并參考實(shí)際情況，初步選定機(jī)床主要參數(shù)如下：工作臺(tái)寬度長(zhǎng)度4001600mmmm主軸錐孔724工作臺(tái)最大縱向行程900mm工作臺(tái)最大橫向行程375mm主軸箱最大垂直行程400mm主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)16級(jí)主軸轉(zhuǎn)速范圍502000r/minX、Y軸步進(jìn)電機(jī)130BF001（反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)130BF001（反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）主電動(dòng)機(jī)的功率4.0KW主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng)寬高）245012002300mmmmmm機(jī)床凈重500Kg二、機(jī)床主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式的選定1、主運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)因所設(shè)計(jì)的機(jī)床要求能進(jìn)行立式的銑和鏜，垂直方向的行程比較大,因而采用工作臺(tái)不動(dòng),而主軸箱各軸向擺放為立式的結(jié)構(gòu)布局；為了使主軸箱在數(shù)控的計(jì)算機(jī)控制上齒輪的傳動(dòng)更準(zhǔn)確、更平穩(wěn)，工作更可靠，主軸箱主要采用離合器變換齒輪的有級(jí)變速。2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)本次所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制，因此在X、Y、Z三個(gè)方向上，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用滾珠絲杠螺母副，其動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)通過調(diào)隙齒輪傳遞。3、數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)采用單片機(jī)控制，各個(gè)控制按扭均安裝在控制臺(tái)上，而控制臺(tái)擺放在易操作的位置，這一點(diǎn)須根據(jù)實(shí)際情況而定。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第4頁共69頁4、機(jī)床其它零部件的選擇考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)床附件如油管、行程開關(guān)等，以及標(biāo)準(zhǔn)件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購形式。三、機(jī)床總體布局的確定根據(jù)以上參數(shù)及主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式，則可擬定機(jī)床的總體布局圖，詳細(xì)圖紙請(qǐng)參照1號(hào)A0圖紙。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁共69頁第二部分主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一擬定轉(zhuǎn)速圖.確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)式：1.主傳動(dòng)的確定nmax，nmin和公比的確定：根據(jù)XK5040的使用說明書，初步確定本次設(shè)計(jì)的XTK7140數(shù)控立式銑鏜床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為401600rmin，則1ZnR=1minmaxznn154016001.28。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得：=1.26。令min/1600maxrn，則min/96.4926.11600151maxminrZnn則取min/1600min,/50maxminrrnn。2.確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目：為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，主軸轉(zhuǎn)速為16級(jí)的變速系統(tǒng)，總共需要四個(gè)變速組。3.確定傳動(dòng)順序方案：按著傳動(dòng)順序，各變速組排列方案只有一個(gè)：162222也不存在符不符合“前多后少、前疏后密”的原則，本次設(shè)計(jì)即采用此方案。4.確定擴(kuò)大順序方案：傳動(dòng)順序方案確定以后，還可列出若干不同擴(kuò)大順序方案。如無特殊要求，根據(jù)“前密后疏”的原則，