1、 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 数控设计是机电一体化工程专业（高等本科） 教学中最 后一个实践性教学环节。是我们学完基础课和专业课，特别 是机电一体化系统设计课程之后进行的，是培养我们理 论联系实际、解决生产实际问题能力的重要步骤。它起到毕 业设计的作用。 机电一体化专业的数控设计是机电一体化的典型课题 数控机床的应用和设计为主线，通过对数控机床加工程序的 编制、数控系统设计总体方案的拟定，进给伺服系统机械部 分设计、计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生综合运 用所学的机械、电子和微机的知识，进行一次机电结合的全 面训练。从而培养学生具有加工编程能力、初步设计计算的 能力以及分析和处理
2、生产中所遇到的机、电方面技术问题的 能力。 本设计首先要感谢 xxxx 教授的指导和支持，使我在设计 中少走了许多的弯路，排除了许多困难，在设计中他们给予 了我很多支持和帮 2 第第 2 2 章章 总体方案的设计与选择总体方案的设计与选择 2.1.2.1. 设计任务设计任务 用数控技术改造最大加工直径为 320 毫米的普通车床的进给系统。要求车 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。 设计参数如下： 最大加工直径： 在床身上：320mm 在床鞍上：175mm 最大加工长度：750mm 溜板及刀架重量： 纵向：800N 横向：400N 刀架快移速度： 纵向：
3、 2m/min 横向：1m/min 最大进给速度： 纵向：0.8m/min 横向：0.4m/min 最小分辨率： 纵向：0.01mm 横向：0.005mm 定位精度： 0.02mm 主电机功率： 3KW 起动加速时间：25ms 2.2.2.2. 总体方案的确定总体方案的确定 1.1. 系统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、逆圆弧插 补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，固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，步进电机采用混合式步进电机。 2.2. 计算机系统 根据机床要
4、求，采用 8 位微机。由于 MCS-51 系列单片机具有集成度高， 可靠性强、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 8051 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 3.3. 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，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杆螺母副。同时， 为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除 齿轮侧间隙的结构。 系统总体方案框图 加工工件形状 编 程 手 工 输 入计 算 机磁 带 控 制 计 算 机 功 率 放 大 器 车 床 步 进 电 机 变 速 箱 变 速 箱 步 进 电 机 工 件 图 （ 2） 数 控 车 床 改 造 的 总 体 方 案 示 意 图 微 机
