CA6150普通车床的数控技术改造

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CA6150普通车床的数控技术改造
目录
第一章 绪论 - 3 -
数控技术和装备发展趋势 - 3 -
第二章 数控机床系统总体设计 - 8 -
一 总体方案设计内容 - 8 -
二 总体方案确定 - 8 -
第三章 进给系统设计计算 - 10 -
一 选择脉冲当量 - 10 -
二 计算切削力 - 10 -
三 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 - 11 -
四 齿轮进给齿轮箱传动比计算 - 20 -
五 步进电机的计算和选型 - 21 -
第四章 微机数控系统的设计 - 26 -
一 微机数控系统的设计纲要 - 26 -
[一] 硬件电路设计 - 26 -
[二] 软件电路设计 - 27 -
二 8031单片机及其扩展 - 27 -
[一] 8031单片机的简介 - 27 -
[二] 8031单片机的系统扩展 - 28 -
[三] 存储器扩展 - 30 -
[四] I/O口的扩展 - 31 -
三 步进电机驱动电路 - 32 -
[一] 脉冲分配器（环行分配器） - 32 -
[二] 光电隔离电路 - 33 -
[三] 功率放大器 - 33 -
[四] 其他辅助电路 - 34 -
四 数控系统的软件设计 - 35 -
[一] 软件脉冲分配器 - 35 -
[二] 逐点比较法插补程序 - 37 -
[三] 步进电机升降速软件设计 - 38 -
第五章 数控机床零件加工程序 - 40 -
第六章 总结与展望 - 41 -

一 总体方案设计内容
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，然后再分别对机械部分和电气部分进行设计。
机床数控系统总体方案的拟定包括以下内容：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，进行综合分析、比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。
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、点位直线控制系统和连续控制系统。
二、 控制方式的选择
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。
经济型数控机床普遍采用开环伺服系统。开环控制系统中，没有检测反馈装置，数控装置发出的信号的流程是单向的，也正是由于信号的单向流程，它对机床移动部件的实际位置不做检测，所以机床加工精度要求不太高，其精度主要取决于伺服系统的性能。开环伺服系统主要由步进电机驱动。这类机床工作比较稳定，反应迅速，调试和维修都比较简单。
二 总体方案确定
（1）、系统的运动方式伺服系统的选择
由于改造后的经济型数控机床应具备定位，直线插补，顺、逆圆弧插补，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。考虑达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）、数控系统
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，抗干扰性强，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、I/O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杆，为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杆螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿轮间隙的结构。

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