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任务书
开题报告
生设计（）指导人评语
生设计（）评阅人评语
生设计（）答辩委员会记录
摘要…………………………………………………………………………………….1
前言……………………………………………………………………………………2
第一章概论…………………………………………………………………………..3
一、系统发展史……………………………………………………………………3
二、国内数控机床的状况分析……………………………………………………3
三、数控系统能发展趋势…………………………………………………………4
四、数控机床的改造的必要性……………………………………………………5
五、数控化改造的空间……………………………………………………………6
六、数控机床改造的效益分析……………………………………………………7
第二章普通机床的数控化改造和可行性论证……………………………………..9
第一节车床的数控化改造………………………………………………………9
一、设计的内容及任务…………………………………………………………….9
第二节可行性论证………………………………………………………………….10
第三章总体方案的拟订和论证……………………………………………………..11
第一节总体设计方案的拟订……………………………………………………..11
1．主传动系统的设计改造………………………………………………………..11
2．数控系统的选择………………………………………………………………..11
3．自动转位刀架选择设计………………………………………………………..12
4．驱动系统的设计改造……………………………………………………………..12
第二节可行性分析………………………………………………………………..15
第三节总体方案的确定…………………………………………………………16
第四章主传动部分改造与设计……………………………………………………17
一、主传动部分方案拟订和设计的内容………………………………………….18
二、主轴部分改造设计计算……………………………………………………….19
第五章伺服进给结构设计………………………………………………………….20
第一节伺服系统的组成原理和要求……………………………………………….27
一、伺服系统的组成原理………………………………………………………….27
二、伺服系统的要求……………………………………………………………….27
第二节伺服进给系统的设计内容和设计计算…………………………………...29
一、纵向进给系统的设计…………………………………………………….……29
二、横向进给系统饿设计计算……………………………………………….……40
第三节步进电机的选择……………………………………………………….….47
一、 CA6140纵向进给系统步进电机确定………………………………………….47
二、 CA6140横向进给系统步进电机确定……………………………………….…48
第四节伺服系统说明………………………………………………………….….48
一、机床进给系统的结构及工作原理……………………………………….……48
二、步进电机………………………………………………………………………50
三、步进电机的驱动电源…………………………………………………………50
四、滚珠丝杠………………………………………………………………………51
五、机床导轨………………………………………………………………………52
第六章自动转位刀架………………………………………………………..…….53
一、数控车床刀架的基本要求……………………………………………..…….53
二、车床刀架结构…………………………………………………………..…….53
三、工作原理………………………………………………………………..…….54
四、刀架的安装…………………………………………………………………….55
第七章编码盘安装部分的结构设计……………………………………………….56
一、光电编码器工作原理………………………………………………………….56
二、步进电机频率对编码盘的限制…………………………………….................57
三、编码盘的安装………………………………………………………………….57
第八章经济型数控系统中常用软件模块设计…………………………………….59
第一节插补原理及其程序设计…………………………………………………...59
一、插补方法概述………………………………………………………………….59
二、逐点插补原理及其程序设计………………………………………………….60
三、插补控制软件………………………………………………………………….69
第二节接口电路设计………………………………………………………………78
一、单片机和主机（PC机）的连接………………………………………………78
二、 8031单片机接口的扩展……………………………………………………….80
三、键盘/显示器接口芯片（8279）……………………………………………….82
四、中断优先电路…………………………………………………………………..85
五、光电隔离电路…………………………………………………………………..86
第三节伺服电路……………………………………………………………………87
一、系统的组成……………………………………………………………..............87
二、接口电路………………………………………………………………………..89
三、位置和速度接口……………………………………………………………….89
四、步进电机控制程序设计……………………………………………………….89
五、单片机控制的自动换刀程序设计…………………………………………….96
六、典型零件的加工程序设计…………………………………………………….97
参考文献
一、设计内容及任务
普通车床（CA6140 ）的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（伺服进给机构设计、自动转位刀架的选择或设计、编码盘安装部分的结构设计）、主运动自动变速原理、部分系统控制软件设计。
本设计任务是对卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为0.01 /脉冲，横向最小运动单位0.005 /脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。
数控改造的总体方案示意图
A0 纵向进给
A0自动刀架结构图
编码盘A2
横向丝杠A2
脉冲发生器安装示意A2
数控电路图
