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機電一體化畢業(yè)設(shè)計（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)濟型數(shù)控化改造方案，改造的主要模塊有：機械部分和數(shù)字控制電路部分。機械部分主要是對絲杠、驅(qū)動元件和減速齒輪的改造。改造后的系統(tǒng)是以步進(jìn)電機為驅(qū)動執(zhí)行元件的開環(huán)控制系統(tǒng)，以MCS-51型單片機為控制處理芯片，實現(xiàn)X、Y兩坐標(biāo)聯(lián)動改造,使得改造后的機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)控機床具有高精、高效及加工產(chǎn)品范圍廣等特點。最后再對系統(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
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)計方案 10
1.1.1機床改造的方案比較 10
1.1.2實現(xiàn)的目標(biāo) 12
1.2主傳動的系統(tǒng)改造 13
1.2.1機械部分的數(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)給機構(gòu)的改造 13
1.3.2X53K的改造要求 13
1.4微機系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計 14
1.4.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 14
1.4.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計 14
1.5改造后的布局 15
2.橫縱向系統(tǒng)的設(shè)計，計算過程 15
2.1縱向方向（X軸）的設(shè)計 15
2.1.1銑削力的計算 16
2.1.2滾珠絲杠所受的平均軸向載荷 的計算 18
2.1.3絲杠副工作負(fù)荷計算及絲杠型號的選擇 19
2.1.4傳動效率的計算 20
2.1.5剛度驗算 20
2.1.6穩(wěn)定性的驗算 21
2.1.7齒輪傳動設(shè)計的有關(guān)計算 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算 23
2.1.10步進(jìn)電機型號的計算選擇 25
2.2橫向(Y軸)的設(shè)計 31
3數(shù)控部分設(shè)計 32
3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計 33
3.1.1主控制器（CPU） 33
3.1.2存儲器擴展電路 34
3.1.3擴展I/O接口 35
3.1.4步進(jìn)電機驅(qū)動電路 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編程時應(yīng)注意的問題 37
3.3步進(jìn)電機系統(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機械結(jié)構(gòu)原因 38
4.1.2數(shù)控部分原因 38
4.2：誤差補償措施 38
4.2.1齒輪副誤差補償分析 38
4.2.2數(shù)控系統(tǒng)誤差補償分析 39
4.2.3滾珠絲杠副誤差補償分析 39
結(jié)論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
4