CA6140普通車床微機數控改造設計任務書

1 CA6140 普通車床微機數控改造設計 一、 設計任務 將 CA6140 普通車床改造成用 AT89S51 單片機控制的經濟型數控車床。要求該車床在縱向和橫向具有直線和圓弧插補功能。系統分辨率縱向：0.01mm/plus，橫向： 0.005mm/plus。 二、給定參數 最大加工直徑： 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 工作行程： 縱向 1000mm 橫向 500mm 導軌類型： 縱向： 綜合性導軌 橫向 燕尾型導軌 主軸轉速范圍： 正轉（ 24 級） 101400rpm 反轉（ 12 級） 141580rpm 溜板及刀架重力： 縱向 800N 橫向 600N 刀架快移速度： 縱向 2.4m/min 橫向 1.2m/min 最大切削進給速度： 縱向 0.6m/min 橫向 0.3m/min 主電機功率： 7.5kW/1450rpm 啟動加速時間： 30ms 2 機床定位精度： 0.015mm 三、設計要求 1 改裝后數控車床應具有的性能： 數控代碼制： ISO 脈沖分配方式： 逐點比較法 輸入方式： 增量值、絕對值通用 同時控制坐標軸數： 2 坐標軸（縱向 Z，橫向 X） 脈沖當量值： 縱向 0.01mm/脈 沖 橫向 0.005mm/脈沖 刀具補償量： 099.99mm 進給傳動鏈間隙補償量： 縱向 0.15mm 橫向 0.075mm 自動升降速性能： 有 2 改裝后數控車床的工藝范圍： 具有快速定位，直 線插補，順、逆圓插補 。 3 采用步進電機開環(huán)控制 4 對微機數控系統的要求： 微 機控制系統要有可靠性好、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 AT89S51-24PU 2） SRAM型號： IDT7164S35P（ 8k8 ） 3） PROME 2 型號： AT28C256-15PI（ 32k 8） 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） 控制系統的加工程序和控制命令 可 通過鍵盤操作實現 7） 采用數碼管顯示加工數據及機床的狀態(tài)等信息 8） 具有 ISP（在線編程）功能 四、設計工作量 1 進給 系統機械裝配 圖 一張 （ A1） ； 2 數控系統硬件電路原理圖 一張 （ A1） 3 驅動電路原理圖 一張 （ A2） ； 3 4 課程 設計說明書 一份 包括以下內容： （ 1） 前言（數控改裝的意義、用途及目的等）； （ 2） 改裝方案確定（包括 系統總體方案的確定、機械系統 改裝 方案確定、控制系統方案確定 ； ） （ 3） 機械部分改裝設計計算： 1） 滾珠絲杠螺母副 型號 確定； 2） 齒輪傳動比和齒數確定； 3） 軸承型號確定 4） 聯軸器的選擇 （ 4） 步進電機選型 （ 5） 控制系統硬件電路設計 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-System Programming-在線系統編程 及調試 )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的配合及精度等級？ 4 (9)設計和裝配時，如何保證滾珠絲杠在垂直和水平面內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、微機數控系統電路設計部分： (1)各芯片名稱及功能。 (2) AT89S51 的 各 I/O 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。 (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)擴展數據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)高低壓驅動電路工作原理。 (12)恒流斬波驅動電路的工作原理。 (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 數字控制機床 ， 廖效果、朱啟逑主編 ， 華中理工大學出版社 .。 2 機床設計參考圖冊。上海紡織工業(yè)學院機械制造專業(yè)教研室。 3 金屬切削機床設計 ， 戴曙主編 ， 機械工業(yè)出版社 . 4 機電一體化系統設計 ， 張建民等編著 ， 北京理工大學出版社 5 機電一體化技術手冊（上、下冊） ， 機電一體化技術手冊