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1X502型立式銑床微機數(shù)控改裝一、設計任務將X502型立式銑床改造成用AT89S51單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控銑床。該銑床用于加工中型或小型零件的平面或成型表面,也可加工具有一定斜度的平面。改裝的目的一方面要提高加工精度,另一方面利用數(shù)控方法加工任意圓弧面或凸輪的曲面。二、已知條件1、機床型號:X502型立式升降臺銑床2、主要參數(shù)1)工作臺面積(長寬):750225(mmmm)2)工作臺最大行程縱向:500mm橫向:200mm3)主軸中心(端面)至臺面距離:80300mm4)進給量:縱向:20mm540mm橫向:14mm380mm5)工作臺及夾具總重量:G=800N6)快速進給速度:縱向:2400mm橫向:1600mm7)導軌類型:縱向:綜合性導軌橫向綜合性導軌8)立銑頭最大回轉(zhuǎn)角:45度9)主軸轉(zhuǎn)數(shù)級數(shù):8級10)主軸轉(zhuǎn)數(shù)公比:1:4111)主軸轉(zhuǎn)數(shù):n=47.5,67,95,132,190,265,375,530r/min12)驅(qū)動電機功率:N=2.2KW13)主軸的傳動功率:N=1.45kW14)主軸孔徑:24mm15)銑刀最大直徑:32mm16)加速時間:30ms3、工件材料1)碳鋼,合金鋼2)鑄鐵4、刀具材料21)硬質(zhì)合金2)高速鋼三、設計要求改裝后數(shù)控車床應具有的性能:改裝要方便,原銑床的改動應盡可能少,如果數(shù)控部分發(fā)生故障時仍能手工半自動操作,如果不需數(shù)控時,能很快改回原狀??刂撇糠忠筮\行可靠,維修方便,須防塵及抗干擾,改造成本低。1、改裝后應具有的基本功能及技術指標1)工藝范圍:保持原有的銑床的工藝范圍外,增加任意弧面和凸輪曲面的數(shù)控加工2)控制軸數(shù):二坐標(縱向X、橫向Y)3)同時控制縱、橫向進給運動進行圓弧面和凸輪面加工4)脈沖當量:0.01mm/step5)重復定位精度:0.01mm6)定位精度:0.01mm7)加工精度:2級2、采用步進電機開環(huán)控制3、對微機數(shù)控系統(tǒng)的要求:微機控制系統(tǒng)要有可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強,可在線編程、具有很高的性能價格比等特點。1)單片機型號AT89S51-24PU2)SRAM型號:IDT7164S35P(8k8)3)PROME2型號:AT28C256-15PI(32k8)4)采用全譯碼方式譯碼5)步進電機采用硬件環(huán)行分配,功放電路采用高低壓功放6)控制系統(tǒng)的加工程序和控制命令可通過鍵盤操作實現(xiàn)7)采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床的狀態(tài)等信息8)具有ISP(在線編程)功能四、設計工作量1進給系統(tǒng)機械裝配圖一張(A1);2數(shù)控系統(tǒng)硬件電路原理圖一張(A1)3驅(qū)動電路原理圖一張(A2);4課程設計說明書一份包括以下內(nèi)容:(1)前言(數(shù)控改裝的意義、用途及目的等);(2)改裝方案確定(包括系統(tǒng)總體方案的確定、機械系統(tǒng)改裝方案確定、控制系統(tǒng)方案確定;)(3)機械部分改裝設計計算:1)滾珠絲杠螺母副型號確定;2)齒輪傳動比和齒數(shù)確定;33)軸承型號確定(4)步進電機選型(5)控制系統(tǒng)硬件電路設計1)存儲器擴展電路設計2)通用接口芯片型號選擇及接口電路設計3)譯碼芯片型號選擇及各芯片地址分配4)數(shù)碼管和鍵盤接口電路設計5)環(huán)行分配器芯片型號選擇及環(huán)行分配電路設計6)步進電機功放電路設計7)ISP(In-SystemProgramming-在線系統(tǒng)編程及調(diào)試)接口設計8)機床報警電路設計等(6)總結及結束語五、設計過程需考慮的問題1、進給伺服系統(tǒng)機械設計部分:(1)滾珠絲杠螺母副如何預緊?(2)怎樣保證滾珠絲杠螺母的螺母座與兩端支承同心?(3)滾珠絲杠所受的軸向力如何通過支承件傳遞到床身上。(4)滾珠絲杠上的(向心推力球軸承、或其他)軸承如何預緊?(5)齒輪傳動副如何消除齒側間隙?(6)消隙齒輪裝配過程是怎樣的?(7)步進電機在齒輪箱體上怎樣定位?(8)各部件的配合表面應該采用什么性質(zhì)的配合及精度等級?(9)設計和裝配時,如何保證滾珠絲杠在垂直和水平面內(nèi)與機床導軌的平行度?(10)在什么情況下需要對滾珠絲杠進行預拉伸?怎樣進行預拉伸?2、微機數(shù)控系統(tǒng)電路設計部分:(1)各芯片名稱及功能。(2)AT89S51的各口的功能。(3)線選法地址譯碼方法。(4)全地址譯碼方法及各芯片地址編碼。(5)擴展I/O口芯片地址。4(6)8155或8255可編程接口芯片I/O口輸入、輸出情況及控制字。(7)鍵盤及顯示接口電路工作原理。(8)擴展數(shù)據(jù)存儲器及程序存儲器地址范圍?(9)步進電機環(huán)形分配工作原理、硬件環(huán)形分配芯片各引腳的功能。(10)光電隔離電路工作原理。(11)高低壓驅(qū)動電路工作原理。(12)恒流斬波驅(qū)動電路的工作原理。(13)其他輔助電路:如越界報警電路、復位電路、時鐘電路系工作原理。六、主要參考書目1數(shù)字控制機床,廖效果、朱啟逑主編,華中理工大學出版社2金屬切削機床設計,戴曙主編,機械工業(yè)出版社.3機電一體化系統(tǒng)設計,張建民等編著,北京理工大學出版社4機電一體化技術手冊(上

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