三坐标铣床的数控化改造设计
机床数控化改造实例
机床数控化改造实例1.引言在制造业中，机床是非常重要的设备，用于加工各种零部件和产品。
传统的机床需要操作工人手动操控，这样存在许多限制，如生产效率低、精度不高等问题。
为了解决这些问题，许多企业开始实施机床数控化改造，将传统的机床转变为数控机床。
本文将介绍一个实际的机床数控化改造实例，以帮助读者更好地了解这一过程。
2.改造目标本次机床数控化改造的目标是将一台传统的铣床转变为数控铣床。
改造后的机床能够实现自动化操作，提高生产效率和加工精度。
同时，改造后的机床还能够进行多种加工工艺，如钻孔、镗孔等，以满足不同的加工需求。
3.改造步骤3.1 设计数控系统首先，我们需要设计数控系统，包括硬件和软件部分。
硬件部分主要包括电气元件和传感器，用于实现机床的自动化操作。
软件部分则是编写控制程序，用于指导机床的运动和加工过程。
3.2 安装数控系统在设计数控系统完成后，我们需要将其安装到机床上。
这个过程涉及到各种电缆的连接和安装，以及调试数控系统的各项功能。
3.3 测试数控系统安装完成后，我们需要对数控系统进行测试。
这个过程包括检查数控系统的各项功能是否正常，如机床的定位精度、运动平稳性等。
3.4 调整数控系统在进行测试过程中，可能会发现一些问题，如机床的加工精度不高或者工作稳定性不佳。
这时，我们需要对数控系统进行调整，优化其工作性能。
3.5 操作培训当机床数控化改造完成后，我们需要对操作工进行培训，让他们熟悉新的数控系统和操作流程。
这样可以提高生产效率，减少出错率。
4.改造效果经过数控化改造，机床的生产效率显著提高。
由于数控系统的精准控制，机床的加工精度也得到了大幅度的提升。
此外，数控系统的灵活性使得机床可以进行多种加工工艺，满足不同的加工需求。
改造后的机床还具有自诊断和报警功能，可以及时发现故障并进行修复，减少停机时间。
5.总结通过本文对一个机床数控化改造实例的介绍，我们可以看到数控化改造对机床的生产效率和加工精度产生的显著影响。
用PLC改造三面铣组合机床控制系统
用PLC改造三面铣组合机床控制系统随着人们对机械设备自动化程度的要求越来越高，PLC控制系统在各种机电设备中的应用越来越普遍。
针对三面铣组合机床的控制系统，PLC的控制方式显然要比传统的控制方式更加先进和可靠，因此是进行机床改造的最佳方案。
首先，改造前需要对三面铣组合机床的控制系统进行整体剖析，找出其中可能存在的缺陷和不足之处。
在现有的控制系统中，可能会存在以下问题：1. 控制精度不高：因为传统的机床控制方式主要依靠人工操作，操作人员容易产生误差，从而导致控制精度不一致。
2. 控制速度慢：人工操作时因为需要较多的时间来熟练掌握操作步骤，从而带来了操作时间上的延误。
3. 维护困难：传统的机床控制方式需要专业人员来进行定期维护，且维护过程中需要大量的时间和人力。
基于以上问题，PLC控制系统可以显著提高机床的自动化程度，同时减少了相关问题的出现。
接下来，需要制定出改造的具体方案。
在改造方案中，可以考虑以下几点：1. 保证控制精度：PLC控制器可以对机床的行程和速度进行高精度的调控，从而实现控制精度的提升。
2. 提高操作速度：PLC控制器可以实现多路并行控制，从而提高操作速度，同时还可以设置指令优先级，使得机床可以在高优先级指令的作用下优先完成相关操作。
3. 简化维护工作：PLC控制系统可以实现运行数据监控、异常报警等多种功能，大幅减少了维护人员的工作量，从而提高维护效率。
此外，PLC控制系统的精度更高且稳定性更好，从而减少了维护的频率。
最后，在改造实施过程中需要注意一些问题:1. 确保PLC控制系统的稳定性：在改造过程中需要对PLC控制系统进行认真的调试和测试，确保系统的稳定性和可靠性才能投入正常使用。
2. 加强培训和操作：新设备上线之后，需要对操作人员进行相关的操作培训，确保人员能够充分掌握使用操作步骤。
3. 保证设备安全：因为PLC控制系统的控制方式不同于传统的控制方式，需要对系统进行充分的安全评估，包括系统漏洞、安全性能等方面的评估，以保证设备的运行安全。
(完整版)铣床改造方案
铣床三轴定位改造方案一、总体结构二、配件需求：1.XYZ驱动器械3台型号DQ2722M2.110步进马达 3台型号110BYGH201-0013.马达连轴器3套4.LPT接口板 2块5.LPT PCI接口转换卡 2块6.PC一台要求主板需有打印口，CPU双核2GHZ以上，内存1G，硬盘250G WINXP系统。
7.5V3A开关电源两个8.总电源开关2个9.总电源接触器1个10.主轴开关1个接触器1个11.急停开关2个12.主轴2个13.主轴变频器1台14.限位开关6个15.回零开关3个16.水泵1台17.积水盘1个18.冷却水喷头1个三、G 代码概要G0 快定位G1 直线切削G2 顺时针圆弧/螺旋切削G3 逆时针圆弧/螺旋切削G4 暂停G10 设定坐标原点G12 顺时针圆切削G13 逆时针圆切削G15/G16 极坐标指令G17 选择XY 平面G18 选择XZ 平面G19 选择YZ 平面G20/G21 英制单位/公制单位G28 返回基准点G28.1 定义轴基准G30 返回第二基准点G31 直探头G40 取消刀具半径补偿G41/G42 启用刀具半径补偿左/右G43 添加刀具长度偏移量G49 取消刀具长度偏移量G50 重新设定缩放比例为1G51 设置轴据输入缩放比例G52 选择临时坐标偏移G53 选择机床绝对坐标系G54 使用夹具偏移量1G55 使用夹具偏移量2G56 使用夹具偏移量3G57 使用夹具偏移量4G58 使用夹具偏移量5G59 使用夹具偏移量6 / 使用同样夹具偏移量G61/G64 精确停止模式/恒速模式G68/G69 旋转坐标系G70/G71 英制单位/公制单位G73 深孔钻削固定循环G80 取消移动模式 (包括固定循环) G81 镗孔固定循环G82 可暂停镗孔固定循环G83 深孔钻削固定循环G84 右螺旋切削固定循环G85/G86/G8 镗孔固定循环G90 绝对尺寸G91 增量尺寸G92 设置偏移量及参G92.x 取消G92 命令G93 逆时针进给G94 每分钟仅给模式G95 每转进给模式G98 返回固定循环起始点G99 返回固定循环R 点四、M 代码M0 程序停止M1 任选停止M2 程序结束M3/4 主轴正转主轴反转M5 主轴停止M6 换刀(或通过宏指令)M7 雾状冷却剂开M8 液流冷却剂开M9 冷却机关M30 程序结束并回到原点M47 从程序第一行重新开始M48 启用速度和进给修调M49 停止速度和进给修调M98 子程序调用M99 从子程序返回赵洪良2011.1.13。
普通铣床数控化改造设计
普通铣床数控化改造设计随着现代制造技术的发展，数控机床已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。
普通机床通过进行数控化改造，可以大大提高机床的生产效率和生产质量，同时也可以节约生产成本，提高企业的竞争力。
本文将介绍普通铣床数控化改造的设计方案。
一、数控化改造的必要性普通铣床具有结构简单、成本低的特点，但是由于其操作人员需要进行繁琐的手动调节和操作，使得生产效率低下，并且生产过程容易出现误差，影响了产品的质量。
而通过进行数控化改造，可以将机床操作变为全自动化、智能化的过程，提高生产效率、减少生产成本、提高生产质量。
二、数控化改造方案1. 基础设施改造为了使普通铣床能够进行数控化改造，需要进行一些基础设施的改造。
首先需要对机床进行检查和维护，保证机床的各项性能稳定而可靠。
还需要更换一些传统机械设备，例如步进电机控制器、主轴马达等，以便与数控系统兼容。
2. 数控系统升级普通铣床数控化改造的核心是将其搭载上数控系统，此时该机床将变身为数控铣床。
数控系统包括软件和硬件两个部分。
在硬件方面，需要更换一些关键配件，例如控制器、转换器、数据采集卡等。
而在软件方面，需要安装数控程序，司机、可编程逻辑控制器（PLC）等。
3. 人机界面改造人机界面是指人员与机床进行交互操作的一种方式。
在数控化改造的过程中，必须更新和升级人机界面，设计一种更加符合人工智能化特点的操作系统。
这种新的人机界面一方面需要方便操作，另外一方面也要考虑到用户体验的舒适性。
三、数控化改造后的效果通过对普通铣床的数控化改造，可以大大提高机床的生产效率和生产质量。
一方面，由于取消了传统的人工调整和操作环节，使得生产效率得到了极大的提高。
另一方面，由于数控系统具有高度准确度和稳定性，生产过程中误差较少，从而提高了产品的质量。
同时，通过数控化改造，企业还可以获得以下优势：降低人员培训成本，减少错误发生的几率，提高内部交流和生产计划的灵活性。
这些优势都可以为企业的生产和发展带来实质性的帮助。
三坐标铣床的数控化改造毕业设计
三坐标铣床的数控化改造毕业设计目录摘要 ..................................... 错误！未定义书签。
Abstract ................................. 错误！未定义书签。
前言 (3)第一章概论 (4)1.1数控机床的产生及发展 (4)1.2数控机床的组成及分类 (4)1.2.1 数控机床的组成 (4)1.2.2 数控机床的分类 (6)1.3数控机床的特点及应用范围 (7)1.3.1 数控机床的特点 (7)1.3.2 数控机床的应用范围 (7)第二章设计主要参数及基本思想 (8)2.1课题要求 (8)2.1.1 题目名称（包括主要技术参数）及技术要求 (8)2.1.2 课题内容及工作量 (8)2.2设计原则 (8)2.3总结构设计 (9)2.3.1 数控机床的机构设计要求 (9)12.3.2 提高机床的结构刚度 (9)2.3.3 提高进给运动的平稳性和精度 (10)第三章三坐标数控铣床的设计和计算 (11)3.1主传动系统的设计 (11)3.1.1 主传动变速系统 (12)3.2主轴系统计算 (15)3.3.1 对进给伺服系统的基本要求 (17)3.3.2 进给伺服系统的设计要求 (18)3.3.3 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 (18)3.4进给传动的计算 (19)3.4.1 X轴滚珠丝杠副 (19)3.4.2 Y轴滚珠丝杠副 (22)3.4.3 Z轴滚珠丝杠副 (26)3.4.4滚珠丝杠的安装与使用 (29)第四章微机控制系统的设计 (32)4.1微机控制系统组成及特点 (32)4.1.1 微机控制系统的组成 (32)4.1.2微机数控系统的特点 (32)4.2 微机控制系统设备介绍 (33)4.2.1 主控制器CPU的选择 (33)4.2.2 存储器电路的扩展 (34)4.2.3 I/O口电路的扩展 (36)4.2.4 步进电机驱动电路 (38)4.2.5 其它辅助电路设计 (39)4.3程序部分 (40)结论 (43)2参考文献 (44)致谢 (45)前言随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入自适应控制﹑模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程﹑前馈控制﹑模糊控制﹑学习控制﹑自适应控制﹑工艺参数自动生成﹑三维刀具补偿﹑运动参数动态补偿等功能，而且人机截面极为友好，并且有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。
[毕业设计说明书]桌面立式3轴微细加工数控铣床设计
![[毕业设计说明书]桌面立式3轴微细加工数控铣床设计](https://img.taocdn.com/s3/m/c46f010cde80d4d8d15a4f48.png)
SHANDONG UNIVEERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计说明书桌面立式3轴微细加工数控铣床设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：2014年6月摘要当今制造业中，特别以医疗器械、微电子技术、航天、国防工业为代表的领域中，对精密、超精密三维微小零件的需求日益迫切。
其形状结构的特意化、零件材料的多样化、尺寸及表面质量的高精度化成为三维微小零件以及其微型装备的显著特征。
因此，微型化制造技术啊的研究已经成为现在科学研究的前沿和热点。
微型机床系统与微细制造技术受到国内外学术界和工业界的广泛关。
传统的加工系统中，即使最终产品的尺寸很小，所使用的机床依然很大。
故而浪费的空间、资源和能源，并且效率低、灵活性差，加工难度大。
所谓微细加工，就是用微小机床来加工微小零件。
微小机床有助于提高空间利用率和降低成本。
同时由于惯性较小，容易达到高速加工和高精度运动控制。
微型铣削工艺具有加工任意材料、三维复杂形状零件的能力，而数控技术是是制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础，因此对微细加工数控铣削机床的研究具有重要的理论意义和实际应用前景。
所以我设计了这种桌面立式3轴微细加工数控铣床。
关键词：桌面铣床微细加工数控In the modern manufacturing, especially in medical apparatus and instruments, microelectronics, aerospace, defense industry, represented by domain, for precision and ultra precision 3 d micro parts demand is increasingly urgent. The shape of the structure of the specially, the diversification of parts material, size and surface quality of high precision become 3 d micro parts and micro equipment characteristic. Therefore, miniaturization manufacturing technology research has become the forefront of scientific research and hot now. Miniature machine tool system with micro manufacturing technology widely held by academia and industry both at home and abroad.Traditional machining system, even if the final product size is small, the use of machine tool remains large. So the space of the waste, resources and energy, and low efficiency, poor flexibility, processing is difficult. The so-called micro machining, is the use of tiny machine tool for processing small parts. Small machine tools can help improve the space utilization and reduce cost. At the same time due to inertia is small, easy to achieve high-speed processing and high precision motion control. Micro milling technology with any material, capable of 3 d complex shape parts, and numerical control technology is the is the foundation of manufacturing automation, flexibility, integration, so the study of micro machining CNC milling machine has important theoretical significance and practical application. So I design this desktop 3 axis micro machining vertical CNC milling machine.Key words:Desktop milling machine Micro machining CNC摘要 (I)Abstract (II)目录： (III)第一章引言 (1)1.1微型铣床 (1)1.1.1微型铣床的意义 (1)1.1.2近年来微型铣床的国内外研究现状 (1)1.1.3微型铣床设计方案的可行性分析 (2)1.2数控机床 (2)第二章铣床总体设计 (4)2.1铣床的总体布局 (4)2.2控制系统 (5)2.3传动系统 (6)2.3.1主轴及其驱动传动系统 (6)2.3.2进给系统 (8)第三章传动系统的设计计算 (9)3.1电主轴的设计计算 (9)3.2 Y轴方向进给系统的设计计算 (10)3.2.1Y轴方向直线电机的设计 (10)3.2.2Y轴方向导轨的设计计算 (12)3.3 Z轴方向进给系统的设计计算 (14)3.3.1 Z轴方向直线电机的设计计算 (14)3.3.2 Z轴方向导轨的设计计算 (15)3.4 X轴方向进给系统的设计计算 (16)3.4.1 X轴方向直线电机设计计算 (16)3.4.2 X轴方向导轨的设计计算 (18)第四章总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)第一章引言1.1微型铣床1.1.1微型铣床的意义在现代的制造业中，特别以医疗器械、微电子技术、航天、国防工业为代表的领域中，对精密、超精密三维微小零件的需求日益迫切。
毕业设计-XA6132卧式铣床的数控改造
摘要此次毕业设计中，设计任务是将一台XA6132普通升降台卧式铣床，改造成三坐标数控铣床。
采用滚珠丝杠作为传动装置。
共有三根丝杠分别在纵向，横向工作台和垂直向升降台上。
驱动元件为步进电机。
微机数控系统由CPU、存储扩展电路和I/O接口电路、伺服电机驱动电路等几部分组成。
数控系统的核心是微机，其它装置均在微机的控制下进行工作。
系统的功能和系统中所用的微机直接相关。
数控系统对微机的要求是多方面的，但主要指标是字长和速度，字长不仅影响系统的最大加工尺寸，而且影响加工的精度和运算精度。
本设计采用的是MCS—51机，并扩展2片2764芯片，1片6264芯片，3片8155可编程并行I/O等组成的控制系统。
结合毕业设计的的工作和时间的限制，机械部分主要解剖三个坐标轴，完成机械结构设计，零件和参数的选择，部分计算过程；电气和微机部分主要有硬件原理图和程序框图，以及部分程序段，共计五张A0图。
此次毕业设计中，我熟悉了机电一体化设计的基本过程，并把各门所学的知识融会贯通形成一个有机的整体，为以后的设计工作打下了良好的基础，同时我也深深的体会到了不足之处，准备在今后的工作中不断学习，不断实践。
关键词：XA6132普通升降台卧式铣床，数控，改造AbstractIn this time graduation design, the design mission is to reform a set of XA6132 common working panel lifter lying type miller into the three coordinate number controlling miller，adopting the ball guide screw as the transmission device .There are three silk bar different totally at lengthways, horizontal work pedestal and perpendicularity to ascend and descend on the stage. The driving component is the stepping electrical engineering. The tiny machine number controls the system from the CPU, save to expand the electric circuit and I/ O connects a people's electric circuit, servo electrical engineering to drive the electric circuit etc. several parts constitute. The number controls the core of the system is a tiny machine, the other equips to all carry on the work under the control of the tiny machine. The tiny machine use is directly related in the function and systems of the system. The number controls the request of system to tiny machine is various, but the main index sign is a word to grow and speed, the word is long not only affect the system biggest to process the size, and the accuracy that influence process and operation accuracy. What this design adoption is machines MCS-51s, and expand 2 slices of 2764 chips, a slice of 6264 chips, 3 slices of 8155 programmable proceed together to constitute the control system .Because the work of graduation project and restriction of time, the mechanical part dissects three coordinate axes mainly, finishes mechanical structural design, the choices of the part and parameter, some computational processes; Electric and the computer part have principle pictures of hardware and procedure block diagram , and some procedure sections mainly, it is five A0 picture altogether.In this time graduation design, I acquainted with the machine electricity integral whole to turn the basic process of design, and integrate the knowledge that each one learn to become an organic whole, is a later design work to beat to descend the good foundation, I also realized the place of the shortage deeply at the same time, preparing to study continuously in the work of the aftertime, practicing continuously.Keywords: The XA6132 universal knee-type milling machine, the number control, reform.目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 数控机床改造的意义 (1)1.2 国内外的数控机床的比较 (1)1.3 数控未来发展的趋势 (2)1.3.1 继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 (2)1.3.2 向高速化和高精度化发展 (2)1.3.3 向智能化方向发展 (2)第二章设计任务和总体方案的确定 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 总体方案设计的内容 (4)2.2.1伺服驱动 (4)2.2.2数控装置 (5)2.2.3系统功能 (5)2.2.4采用环形分配器 (5)2.2.5采用滚珠丝杠螺母副 (5)第三章伺服系统机械部分设计计算 (6)3.1 确定系统脉冲当量 (6)3.2 滚珠丝杠螺母副的设计，计算和选型 (6)3.2.1纵向丝杠的选择 (7)3.2.2横向丝杠的选择 (9)3.2.3垂直向丝杠的选择 (12)3.3传动效率计算 (14)3.4 齿轮传动比计算 (15)3.4.1纵向丝杠传动比 (15)3.4.2 横向丝杠的传动比 (15)3.4.3垂直丝杠的传动比 (16)3.5 步进电机的计算和选用 (16)3.5.1 纵向丝杠步进电机的计算 (16)3.5.2 横向丝杠步进电机计算 (19)3.5.3 垂直向丝杠步进电机的计算 (21)第四章数控系统各部件的结构及其工作原理 (24)4.1主控器 (24)4.2选择芯片 (26)4.3地址分配器及译码 (26)4.4接口电路及辅助电路具体设计 (27)专题部分：控制系统软件程序设计 (32)第五章绿色设计及环保分析 (40)致谢 (41)参考文献 (42)外文资料翻译 (43)第一章绪论1.1 数控机床改造的意义企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。
三坐标数控毕业设计
三坐标数控毕业设计三坐标数控毕业设计在现代制造业中，三坐标数控技术被广泛应用于各类精密零件的测量和加工领域。
作为一种高精度、高效率的测量方法，三坐标数控具有重要的意义。
本文将探讨三坐标数控毕业设计的相关内容。
一、背景介绍三坐标数控技术是一种通过计算机控制的测量方法，可以实现对物体尺寸、形状和位置的准确测量。
它通过测量物体在三个坐标轴上的坐标数值，计算出物体的尺寸和位置信息，并将结果与设计要求进行比较，从而判断物体的质量是否合格。
二、设计目标在毕业设计中，三坐标数控技术的应用可以帮助学生提高对该技术的理解和掌握程度。
设计目标可以包括但不限于以下几个方面：1. 设计一套完整的三坐标数控系统，包括硬件和软件部分；2. 实现对特定零件的测量和检验功能；3. 提高测量精度和效率；4. 设计简洁、易于操作的用户界面。
三、设计流程三坐标数控毕业设计的设计流程可以包括以下几个步骤：1. 确定设计需求：根据实际情况确定需要测量和检验的零件类型和尺寸范围，以及测量精度要求。
2. 硬件设计：设计三坐标数控系统所需的硬件设备，包括测量平台、传感器、控制器等。
3. 软件设计：编写三坐标数控系统的控制软件，实现测量功能和用户界面设计。
4. 系统集成：将硬件设备和软件进行集成，确保系统的稳定性和可靠性。
5. 测试和优化：对设计的三坐标数控系统进行测试，发现问题并进行优化，以提高系统的性能和稳定性。
6. 结果分析和总结：对设计的三坐标数控系统进行结果分析，总结设计过程中的经验和教训。
四、技术挑战在三坐标数控毕业设计中，可能会面临一些技术挑战，如下所示：1. 测量精度：三坐标数控系统需要具备高精度的测量能力，对传感器和控制算法的要求较高。
2. 系统稳定性：三坐标数控系统需要具备良好的稳定性和可靠性，以确保测量结果的准确性。
3. 用户界面设计：设计一个简洁、易于操作的用户界面是一个挑战，需要考虑用户的使用习惯和操作需求。
4. 数据处理和分析：对测量数据的处理和分析也是一个挑战，需要设计合适的算法和方法。
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摘要毕业设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。
该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。
所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。
设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y,Z工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。
在数控机床系统中，加工精度和加工可靠性是伺服系统决定的，本文对普通铣床的数控化改造进行了分析和设计，通过对普通铣床的数控化改造，提高了普通铣床的加工能力和加工范围，节省了直接购买机床的部分资金，具有很好的经济效益。
关键词：铣床, 数控, 三坐标目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (5)第一章概论 (6)1.1数控机床的产生及发展 (6)1.2数控机床的组成及分类 (6)1.2.1 数控机床的组成 (6)1.2.2 数控机床的分类 (8)1.3数控机床的特点及应用范围 (9)1.3.1 数控机床的特点 (9)1.3.2 数控机床的应用范围 (9)第二章设计主要参数及基本思想 (10)2.1课题要求 (10)2.1.1 题目名称（包括主要技术参数）及技术要求 (10)2.1.2 课题内容及工作量 (10)2.2设计原则 (10)2.3总结构设计 (11)2.3.1 数控机床的机构设计要求 (11)2.3.2 提高机床的结构刚度 (11)2.3.3 提高进给运动的平稳性和精度 (12)第三章三坐标数控铣床的设计和计算 (13)3.1主传动系统的设计 (13)3.1.1 主传动变速系统 (14)3.2主轴系统计算 (17)3.3.1 对进给伺服系统的基本要求 (19)3.3.2 进给伺服系统的设计要求 (20)3.3.3 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 (20)3.4进给传动的计算 (21)3.4.1 X轴滚珠丝杠副 (21)3.4.2 Y轴滚珠丝杠副 (24)3.4.3 Z轴滚珠丝杠副 (28)3.4.4滚珠丝杠的安装与使用 (31)第四章微机控制系统的设计 (34)4.1微机控制系统组成及特点 (34)4.1.1 微机控制系统的组成 (34)4.1.2微机数控系统的特点 (34)4.2 微机控制系统设备介绍 (35)4.2.1 主控制器CPU的选择 (35)4.2.2 存储器电路的扩展 (36)4.2.3 I/O口电路的扩展 (38)4.2.4 步进电机驱动电路 (40)4.2.5 其它辅助电路设计 (41)4.3程序部分 (42)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)前言随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入自适应控制﹑模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程﹑前馈控制﹑模糊控制﹑学习控制﹑自适应控制﹑工艺参数自动生成﹑三维刀具补偿﹑运动参数动态补偿等功能，而且人机截面极为友好，并且有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。
伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。
直线电机驱动系统以使用化。
用数控铣床加工零件时，首先应编制该零件的加工程序，这是数控铣床的工作指令。
将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速﹑启动﹑停止﹑进给运动的方向﹑速度和位移量，以及工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工工序规定的顺序﹑运动轨迹加工出符合要求的零件。
三坐标数控铣床的进给运动是数字控制的直接对象，不论点位控制还是连续控制，被加工工件的最后坐标精度和轮廓精度都受到进给运动的传动精度﹑灵敏度和稳定性的影响。
为此，要注意以下三点进给运动要求：(1) 减少运动件的摩擦力。
进给系统虽有许多元件，但摩擦阻力主要来自丝杠和导轨。
丝杠和导轨结构的滚动化是减少摩擦的重要措施之一。
(2) 提高传动精度和刚度。
在进给系统中滚珠丝杠和支承结构是决定其传动精度和刚度的主要部件，因此，必须首先保证它们的加工精度。
(3) 减少运动惯量。
进给系统中每个元件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有直接的影响。
尤其是处于高速运转的零件，其惯性的影响更大。
设计是在原有普通铣床的基础上,对其进行改造,成为三坐标数控铣床。
该机床能通过三轴联动，实现曲线直线等不同的加工路线。
所设计的三坐标数控铣床，三个坐标方向的移动均由步进电机带动，主轴电机采用交流电机，所有电机均由单片机进行控制。
此设计主要对数控铣床的机构进行设计，了解单片机的工作原理，主要有以下几个方面：X、Y、Z工作台的传动机构设计，主要是滚珠丝杠的运用；机床整体结构的设计，了解优缺点，充分考虑主要矛盾，择优选取；单片机控制系统的设计，进一步熟悉其应用。
第一章概论1.1 数控机床的产生及发展随着社会生产和科学技术的发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型。
特别是在宇航、造船、军事等领域所需的零件，精度要求高，形状复杂，批量小。
普通机床已不能适应这些需求。
为了满足上述要求，一种新型的机床——数字程序控制机床（简称数控机床）应运而生。
最早进行数控机床研制的是美国人。
1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的数控机床。
但这台数控机床仅是一台试验性的机床，当时用的电子元件是电子管。
直到1954年11月，第一台工业用的数控机床才生产出来。
从此以后，世界上其他一些工业国家也多开始开发、生产及应用数控机床。
我国数控机床的研制是从1958年起步的。
1965年国内开始研制晶体管数控系统。
从70年代开始，数控技术广泛应用于车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域，数控加工中心在上海、北京研制成功。
在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。
1985年，我国数控机床品种有了新的发展。
早期的数控机床控制系统采用电子管，体积大、功耗高，只在军事部门应用。
只有在微处理机用于数控机床后，才真正使数控机床得到了普及。
目前数控技术的主要发展趋势是：实现高速度，高可靠性，高精度，大功率，多功能；采用微处理机和微型计算机，向着增强功能、降低造价、方便使用的目标进展；积极应用计算技术、系统工程理论和控制技术的最新成果，像这综合自动化方向变革。
1.2 数控机床的组成及分类1.2.1 数控机床的组成数控机床的种类繁多，但从组成一台完整的数控机床上讲，它由控制介质、1）所示。
图1.1 数控机床组成示意图1．控制介质控制介质是指零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。
控制介质有多种形式，它随着数控装置的类型不同而不同，常用的有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、磁盘等。
另外，随着CAD/CAM技术的发展，有些数控设备利用CAD/CAM软件在其他计算机上编程，然后通过计算机与数控系统通信，将程序和数据直接传送给数控装置。
2. 数控装备数控装置是数控机床的控制中心。
它由输入装置、控制装置和输出装置等组成。
如图（2）所示，划线框内位数控装置。
输入装置受控制介质上的信息，经过识别与译码之后，送到控制运算器。
这些信息将作为控制与运算的原始依据。
控制运算器根据输入装置送来的信息进行运算，并将控制命令输送往输出装置，输出装置将控制器发出的控制命令送到伺服系统，经功率放大，驱动机床完成相应的动作。
图1.2 数控装置组成示意图3.伺服系统伺服系统，亦称随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度或力输出的自动控制系统。
它是数控机床的执行机构，包括驱动和执行两大部分。
伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床移动部件运动，以加工出符合要求的零件。
指令信息是以脉冲信息体现的，每一脉冲使机床移动部件产生的位移叫脉冲当量(常用的脉冲当量为0.001mm～0.01mm)。
从自动控制理论的角度来分析，无论多么复杂的伺服系统，都是有一些功能元件组成的。
图（3）是由各功能元件组成的伺服系统基本结构方框图。
图1.3 伺服系统基本结构方框图目前数控机床的伺服系统中，常用的位移执行机构有功率步进电机、直流伺服电动机和交流伺服电动机，后两者都带有光电编码器等位置测量元件。
4. 机床本体机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分，它是在原有的普通机床的基础上改进而得到的，具有以下特点：（1）数控机床采用了高性能的主轴及伺服系统传动系统，机械传动结构简化，传动链较短。
（2）数控机床机械结构具有较高的刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形小。
（3）更多地采用高效传动部件，如滚动丝杠副，直线滚动导轨等。
除了上述四个主要部分外，数控机床还有一些辅助装置和附属设备，如电器，液压，气动系统与冷却、排屑、照明、储运等装置以及编程机、对刀块等。
1.2.2 数控机床的分类1．刀具相对于工件移动的轨迹分类（1）点位控制数控机床点位控制机床的特点是只控制移动部件的终点位置，即控制移动部件由一个位置到另一个位置的精确定位，而对它们运动过程中的轨迹没有严格的要求，在移动和定位过程中不进行任何加工。
（2）点位直线控制数控机床直线控制数控机床的特点是刀具相对于工件的运动不仅要控制两点间的准确位置（距离），还要控制两点之间移动的速度和轨迹。
（3）轮廓控制数控机床轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。
其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。
（4）执行机构的控制方式分类2．按驱动装置的特点分类（1）开环控制系统它是指不带反馈装置的控制系统。
它是根据穿孔带上的数据指令经过控制运算发出脉冲信号输出到伺服驱动装置，使驱动伺服装置转过相应的角度，然后经过减速齿轮和丝杠螺母机构，转换为移动部件的直线位移。
（2）闭环控制系统它是指在机床的运动部件上安装位移测量装置，将加工中测量到的实际位置值反馈到数控装置中，与输入值的指令相比较，用比较的差值控制移动部件，直到差值为零，即实现移动部件的精确定位。
（3）半闭环控制系统它是在开环控制系统的丝杠上或进给电动机的轴上装有角位移检测装置。
通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接测移动部件的位移，然后将数据反馈给比较器进行比较，输出比较后的差值进行控制。
3. 按加工方法分类（1）金属切削类数控机床；（2）金属成型类数控机床；（3）数控特种加工机床；（4）其它类的数控机床4. 按数控机床的性能分类(1)低档数控机床；(2) 中档数控机床；(3) 高档数控机床；1.3 数控机床的特点及应用范围1.3.1 数控机床的特点数控机床是一个装有程序控制系统的机床。
它是一种高度机电一体化的产品。
特点如下：（1）适应性强，加工精度高，质量稳定（2）生产率高（3）减轻劳动强度、改善劳动条件（4）良好的经济效益（5）有利于生产管理的现代化1.3.2 数控机床的应用范围从最经济的方面出发，数控机床适用于加工：（1）多品种小批量零件；（2）结构较复杂，精度要求较高的零件；（3）需要频繁改型的零件；（4）价格昂贵，不容许报废的关键零件；（5）需要小生产周期的急需零件。