文档介绍：CK3225数控车床主传动系统优化设计
摘要: 数控车床又称数字控制(Numbercal control,简称NC)机床。它是基于数字控制的,采用了数控技术,是一个装有程序控制系统的机床。C,驱动装置,数控机床的辅助装置,编程机及其他一些附属设备所组成。
此次设计包括机床的总体布局设计,纵向进给设计。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计,说明了芯片的扩展,键盘显示接口的设计等等。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构,因为子程序结构简单、条件明确在经济型数控系统中应用比较多。中断结构采用模块化结构设计,因为这种结构便于修改和扩充,编制较为方便,便于向多处理机方向发展。
本文以CK322数控机床为研究对象,介绍CK322数控机床主-从式控制系统的设计过程。本设计采用 PC 机为上位机,8051为核心的单片机系统作下位机,以打印口作为两者间的通讯接口,构成主—从式控制系统。该类型机床可以利用微型计算机丰富的软硬件资源,可以编制出具有友好的人机界面的系统控制软件;可以利用单片机系统结构相对简单、工作可靠、价格便宜的特点,并借助C语言、汇编语言等编制出执行机构的位置控制软,可以使原数控机床的扩充性及开放性更强,使数控编程更加方便、高效,也为将来数控机床的网络控制打下基础。本文着重阐述数控机床及及主-从式系统的概述;上位机与下位机间通讯接口及通讯模式的选择;下位机硬件设计;步进电动机控制程序。
关键词:数控机床;CK3225数控;电动机
第一章绪论
1 CK322数控机床的课题研究意义
CK322数控机床具有经济实用,结构简单,操作方便,价格低廉的特点,它的特控制系统通常采用单片机(8位、16位、32位)作控制器,驱动电机采用步进电动机,多数采用开环控制,由于经济型数控系统具有较高的性能价格比,因而广泛地应用于机床产品的升级换代和普通普通机床的技术改造上。近年来,我国在经济系统的研究开发和生产上投入了大量人力和物力,在经济型数控机床领域里经历了几个五年计划之后已经取得了可喜成果,经济型数控机床在我国机床市场上占有较大比重,
成为我国制造业不可或缺的一部分。
第2章CK322数控机床主传动系统的设计

CK322数控系统的主轴系统除了应满足普通机床主传动要求外,还提出以下要求:
1、具有更大的调速范围,并实现无级调速;
2、具有较高的精度和刚度、传动平稳,噪声低;
3、良好的抗振性和热稳定性.

拟定传动方案
CK322数控机床需要自动换刀、自动变速;且在切削不同直径的阶梯轴,曲线螺旋面和端面时,需要切削直径的变化,主轴必须通过自动变速,以维持切削速度基本恒定。这些自动变速又是无级变速,以利于在一定的调速范围内选择理想的切削速度,这样有利于提高加工精度,又有利于提高切削效率。无级调速有机械、液压和电气等多种形式,数控机床一般采用由直流或交流调速电动机作为驱动源的电气无级变速。由于数控机床的主运动的调速范围较大(),单靠调速电机无法满足这么大的调速范围,另一方面调速电机的功率扭矩特性也难于直接与机床的功率和转矩要求相匹配。因此,数控机床主传动变速系统常常在无级变速电机之后串联机械有级变速传动,以满足机床要求的调速范围和转矩特性。
为简化主轴箱结构,本方案仅采用二级机械变速机构,:
有级变速的自动变换方法一般有液压和电磁离合器两种。
液压变速机构是通过液压缸、活塞杆带动拨叉推动滑移齿轮移动来实现变速,双联滑移齿轮用一个液压缸,而三联滑移齿轮则必须使用两个液压缸(差动油缸)实现三位移动。液压拨叉变速是一种有效的方法,工作平稳,易实现自动化。但变速时必须主轴停车后才能进行,另外,它增加了数控机床的复杂性,而且必须将数控装置送来的电信号转换成电磁阀的机械动作,然后再将压力油分配到相应的液压缸,因而增加了变速的中间环节,带来了更多的不可靠因素。
主轴传动图
电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件,由于它便于实现自动操作,并有现成的系列产品可供选用,因而它已成为自动装置中常用的操作元件。电磁离合器用于数控机床的主传动时,能简化变速机构,操作方便。通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线,实现主轴的变速。电磁离合器一般分为摩擦片式和牙嵌式[6]。
选择电机
1、选择电机应综合考虑的问题
(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求,选择电动机类型。
(2)根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、过载能力额启动转矩,选择电动机功率,并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量,负荷率一般