数控进给工作台设计说明书.doc

中国矿业大学毕业设计

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目录

TOC\o1-3\h\z\u1概述 1

1.1何谓数控机床 1

1.2机床数控技术的发展过程 2

1.2.1数控机床的产生 3

1.2.2数控机床的发展动向 3

1.2.3?我国的发展情况 4

1.3数控机床的种类 6

1.3.1按工艺用途分类 6

1.3.2按数控机床的运动轨迹分类 8

1.3.3按伺服系统的控制方式分类 10

1.3.4按数控装置分类 13

1.4数控机床的工作原理 14

1.4.1数控系统的工作过程 14

1.4.2数控系统的插补原理 15

1.5数控机床的发展历史 17

1.5.1美国的数控发展史 18

1.5.2德国的数控发展史 18

1.5.3日本的数控发展史 19

1.5.4我国的现状 19

2总体方案的确定 22

2.1设计参数 22

2.2初选步进电动机和丝杠 22

2.3初定工作台尺寸 23

2.4系统组成框图 25

3.机械部分的设计 26

3.1传动系统等效转动惯量计算 26

3.1.1机转子转动惯量 26

3.1.2丝杠的转动惯量 26

3.1.3工作台转动惯量 26

3.1.4总转动惯量计算 27

3.2工作载荷分析及计算 27

3.2.1每齿进给量计算 27

3.2.2主切削力计算 28

3.3进给工作台工作载荷计算 28

3.4滚珠丝杠螺母副的选型和校核 29

3.4.1最大工作载荷的计算 29

3.4.2最大动负载的计算及主要尺寸初选 29

3.4.3传动效率计算 30

3.4.4刚度验算 30

3.4.5压杆稳定性验算 31

3.5导轨的选型和计算 32

3.6驱动电机的选用 32

3.6.1步距角的选择 40

3.6.2步进电机输出转矩的选择 40

3.6.3启动矩频特性校核 42

3.6.4工进运行矩频特性校核 43

4.数控系统的设计 45

4.1控制系统硬件的基本组成 45

4.2步进电机控制电路 46

4.2.1步进电机开环驱动原理 46

4.2.2脉冲分配 46

4.3驱动电路 47

4.4控制系统软件的组成及结构. 48

4.4.1步进电机控制模块 48

4.4.2直线插补程序设计 49

4.4.3键盘输入程序 50

4.4.4 LED显示器显示程序 51

5电机过热保护 52

5.1电机进行过热保护原因 52

5.2PTC热敏电阻简介及工作原理 52

5.2.1PTC热敏电阻简介 52

5.2.2PTC热敏电阻工作原理 57

5.3继电器简介及工作原理 58

5.3.1继电器的分类、继电器的工作原理和特性 59

5.3.2继电器主要产品技术参数 62

5.3.3继电器测试 63

5.3.4继电器的电符号和触点形式 63

5.4保护电路设计 64

5.4.1过热保护电路原理电路 64

5.4.2过热保护电路主要元器件选择 65

5.4.3过热保护电路安装与调试 67

6结论 68

7参考文献 69

8附录 71

附录一： 71

附录二： 73

附录三： 75

附录四： 78

8翻译部分 80

致谢 107

1概述

1.1何谓数控机床

数控机床是指采用数字形式信息控制的机床。详言之，凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床。

图1-1数控设备的一般形式

我们可用图1-1来描述数控设备的一般形式。图中，A为被加工物的图纸，图纸上的数据大致分为两类：几何数据和工艺数据。这些数据是指示给数控设备命令的原始依据（简称“指令”）。B为控制介质（或程序介质、输入介质），通常用纸带、磁带、磁盘等作为记载指令的控制介质。C为数据处理和控制的电路，通常是一台控制计算机。原始数据经过它处理后，变成伺服机构能够接受的位置指令和速度指令。D为伺服机构（或伺服系统），我们可以把“控制计算机（C）”比拟为人的“头脑”，则“伺服机构（D）”相当于人的“手”和“足”，我们要求伺服机构无条件地执行“大脑