三坐标旋风铣床数控化再制造设计与研究

摘要

传统螺旋槽的加工是用车床经过多次车削完成的，这种方法不但效率低、能耗大，而且工人劳动强度大。机床的数控化改造可以使企业获得可观的经济效益，因此，有必要对传统废旧车床进行数控化改造。本论文的主要研究任务是将一台废弃的普通车床改造成一台专门用来铣削大导程螺纹槽的数控旋风铣床。
　　本文首先介绍了国内外螺纹旋风铣削技术和设备研究现状，通过分析改造后要达到的技术要求，分别对机械传动和控制系统关键部分提出了总体设计方案，并对改造中可能出现的问题进行了分析。
　　接着，对机械传动关键部件做了设计与计算，主要包括传动方案的拟定，机床导轨的再制造修复，三个进给方向滚珠丝杠螺母副、步进电机等的选型等，并绘制了进给运动的装配图。
　　最后，控制系统硬件电路的设计是紧紧围绕系统的输入输出量展开的，根据改造要求，采用单片机控制，设计了控制系统主板原理图和显示键盘原理图。软件方面，基于逐点比较的插补原理，绘制了螺旋槽插补程序框图，并编写了源程序。文章结尾对各芯片做了调试，并验证了螺旋槽插补程序的正确性。
　　普通车床改造成三坐标数控旋风铣床的实例表明，机床的再制造具备一定的可行性，同时，改造后的机床可以提高加工效率和加工精度，从经济和环境层面看，数控化改造后的旋风铣床可以降低劳动成本，减少能源消耗，符合绿色设计与制造的发展理念。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 螺纹旋风铣削技术

1．2．2 螺纹旋风铣削设备

1．3 课题来源、研究内容与论文结构

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究内容

1．3．3 论文结构

第二章 三坐标旋风铣床数控化改造总体方案设计

2．1 改造后要达到的技术指标

2．2 机械传动改造方案总体设计

2．2．1 机床部件的改造

2．2．2 动力方案的确定

2．2．3 三坐标方向进给传动系统改造

2．3 控制系统改造方案总体设计

2．4 本章小结

第三章 三坐标旋风铣床机械传动改造设计

3．1 机床导轨再制造设计

3．1．1 机床导轨概述

3．1．2 滑动导轨分类及其特点

3．1．3 机床导轨主要失效形式

3．1．4 导轨再制造方案

3．2 Z向(轴向)进给运动设计

3．2．1 脉冲当量的确定

3．2．2 切削力的计算

3．2．3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型

3．2．4 步进电动机的计算与选型

3．3 X向(径向)进给运动设计

3．3．1 脉冲当量的确定

3．3．2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型

3．3．3 步进电动机的选型

3．3．4 同步带设计

3．4 C向(工件旋转)进给运动设计

3．4．1 脉冲当量的确定

3．4．2 步进电动机的选型

3．4．3 同步带设计

3．5 旋风铣头的选型

3．6 本章小结

第四章 三坐标旋风铣床控制系统硬件设计

4．1 控制系统主板原理图设计

4．1．1 单片机的选择

4．1．2 存储器及其扩展芯片设计

4．1．3 8255可编程外接口芯片

4．1．4 DA转换芯片DAC0832

4．1．5 可编程键盘、显示器接口芯片8279

4．1．6 I／O接口地址译码

4．1．7 双排LED管理芯片AT89C2051

4．1．8 输入输出接口电路设计

4．1．9 电源设计与选择

4．2 控制系统主板PCB设计

4．2．1 规划电路板

4．2．2 载入网络表

4．3 键盘显示板原理图设计

4．4 本章小结

第五章 三坐标旋风铣床控制系统软件设计

5．1 逐点比较法插补原理

5．2 螺旋槽插补程序框图

5．3 螺旋槽插补程序设计

5．4 系统调试

5．4．1 调试工具

5．4．2 主板通电

5．4．3 AT89C52的调试

5．4．4 27C512与6264的调试

5．4．5 8255的调试

5．4．6 8279的调试

5．4．7 DAC0832的调试

5．4．8 螺旋槽插补软件的调试

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况