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機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
X53K數(shù)控化改造
內(nèi)容摘要
本文提供了一種X53k銑床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造方案，改造的主要模塊有：機(jī)械部分和數(shù)字控制電路部分。機(jī)械部分主要是對(duì)絲杠、驅(qū)動(dòng)元件和減速齒輪的改造。改造后的系統(tǒng)是以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的開環(huán)控制系統(tǒng)，以MCS-51型單片機(jī)為控制處理芯片，實(shí)現(xiàn)X、Y兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)改造,使得改造后的機(jī)床能加工除了銑削鍵槽、平面及孔等簡單的零件外，還能加工形狀復(fù)雜（如加工圓弧面、斜面及凸輪等）的零件。改造后的數(shù)控機(jī)床具有高精、高效及加工產(chǎn)品范圍廣等特點(diǎn)。最后再對(duì)系統(tǒng)的誤差及精度進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)的方法、建議。
關(guān)鍵詞： X53k 數(shù)控化 改造 單片機(jī)
ABSTRACT
In this paper ,in base of our country’s eco- momic condition and the expensive CNC, in order to extend machining scope, high accuracy , small batch, and has a good condition in excitely complicative market .So,the numerization rebuilding of X53K is so necessary and feasible. This paper provides a way of how to implement the synchronied mo tion of the two axes in the X and Y plane with CNC system and an open-loop control which use stepping motors as actuators on a X53K mill，and the microcomputer is MCS-51.
The numerization rebuilding of X53K milling machine not only is used for machining keywa y,plane and hole etc,but also, it can ma- nufacting complicated shap and the accuracy is high.
The technology of CNC has became the key and basic technology in the manufacturing in dustry .
Keywords: X53Kmill numerization rebuilding single chip computer
目 錄
前言 5
正文 10
1.整體改造方案 10
1.1總體設(shè)計(jì)方案 10
1.1.1機(jī)床改造的方案比較 10
1.1.2實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 12
1.2主傳動(dòng)的系統(tǒng)改造 13
1.2.1機(jī)械部分的數(shù)控化改造 13
1.2.2電氣部分的數(shù)控化改造 13
1.3：進(jìn)給系統(tǒng)的改造 13
1.3.1進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 13
1.3.2X53K的改造要求 13
1.4微機(jī)系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì) 14
1.4.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 14
1.4.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14
1.5改造后的布局 15
2.橫縱向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，計(jì)算過程 15
2.1縱向方向（X軸）的設(shè)計(jì) 15
2.1.1銑削力的計(jì)算 16
2.1.2滾珠絲杠所受的平均軸向載荷 的計(jì)算 18
2.1.3絲杠副工作負(fù)荷計(jì)算及絲杠型號(hào)的選擇 19
2.1.4傳動(dòng)效率的計(jì)算 20
2.1.5剛度驗(yàn)算 20
2.1.6穩(wěn)定性的驗(yàn)算 21
2.1.7齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 22
2.1.8齒輪材料的選用及許用應(yīng)力 23
2.1.9直齒圓柱齒輪副的計(jì)算 23
2.1.10步進(jìn)電機(jī)型號(hào)的計(jì)算選擇 25
2.2橫向(Y軸)的設(shè)計(jì) 31
3數(shù)控部分設(shè)計(jì) 32
3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33
3.1.1主控制器（CPU） 33
3.1.2存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 34
3.1.3擴(kuò)展I/O接口 35
3.1.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 35
3.1.5行程控制 36
3.1.6鍵盤與顯示 36
3.1.7復(fù)位電路 37
3.1.8緊急停車 37
3.2編程時(shí)應(yīng)注意的問題 37
3.3步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)軟件控制 37
4誤差來源及精度分析 38
4.1誤差的來源 38
4.1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)原因 38
4.1.2數(shù)控部分原因 38
4.2：誤差補(bǔ)償措施 38
4.2.1齒輪副誤差補(bǔ)償分析 38
4.2.2數(shù)控系統(tǒng)誤差補(bǔ)償分析 39
4.2.3滾珠絲杠副誤差補(bǔ)償分析 39
結(jié)論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
4