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1、中国矿业大学毕业设计（论文）目 录G:USERDOWNLOADii-妍妍电脑成功2500黄海华的说明书.doc - _Toc30372#_Toc30372第1章 绪 论 .1第1.1节 引言.1第1.2节 数控技术的发展历史.1第1.3节 数控技术的发展及趋势.3第1.4节 课题研究的目的和意义.8第1.5节 工作台课题研究主要内容.9第1.6节 论文的主要内容. 10第2章 设计要求.11第2.1节 设计任务.11第2.2节 设计参数的确定.11第2.3节 方案的分析、比较、论证.11 2.3.1 数控XY工作台的总体方案设计 .11 2.3.2 进给伺服系统总体方案方框图.12第3章 脉冲
2、当量和传动比的确定.13第3.1节 脉冲当量的确定.13第3.2 节 传动比的确定.13第3.3节 初选步进电机.13第4章 丝杠的选型及计算.17第4.1 节 计算丝杠承受的质量 .17第4.2 节 进给工作台工作载荷的计算.17第4.3 节 滚珠丝杠螺母副的选型和校核.18 4.3.1 最大工作载荷的计算.18 4.3.2 最大动载荷错误!不能通过编辑域代码创建对象。的计算和主要尺寸的初选.19 4.3.3 传动效率计算.20 4.3.4 刚度验算.20 4.3.5 压杆稳定性验算.23 4.3.6 滚珠丝杠螺母副的选择.24第5章 导轨的选型及计算.25第5.1 节初选导轨型号及估算导轨
3、长度.25第5.2 节计算滚动导轨副的距离额定寿命错误!不能通过编辑域代码创建对象。.27第6章 步进电机的验算.29第6.1节 传动系统等效转动惯量计算.29 6.1.1 电机转子转动惯量错误!不能通过编辑域代码创建对象。的折算.29 6.1.2 联轴器转动惯量错误!不能通过编辑域代码创建对象。的折算.29 6.1.3 滚珠丝杠转动惯量错误!不能通过编辑域代码创建对象。的折算.29 6.1.4 工作台质量错误!不能通过编辑域代码创建对象。的折算.29第6.2 节 验算矩频特性.30第6.3 节 启动矩频特性校核.33第6.4 节 运行矩频特性校核.33第7章 工作台与PC的接口设计.35第7
4、.1节 接口设计.35 7.1.1 8255A与步进电机的连接.35 7.1.2 ADC与微机的连接.36 7.1.3 编写接口的初始化程序.36 7.1.4 步进电机驱动程序.38第8章 插补程序设计.40第8.1节 插补理论简介.40第8.2节 逐点比较法的插补原理.41第8.3节 直线的逐点比较法插补.42第8.4节 圆弧的逐点比较法插补.49结论.57 致谢.58参考文献.59附录1 英文翻译.61附录2 英文原文.76第1章 绪论第1.1节 引言数控技术是集机械制造、微电子、计算机、信息处理、自动检测、液压与气动技术于一体的现代制造技术。它已成为制造形状复杂、高精度、高质量产品所必备
5、的基础设备，已成为当今先进制造技术的一个重要组成部分。数控技术和数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱，关系到一个国家的经济发展和战略地位。因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已经成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径之一。第1.2节 数控技术的发展历史1952年美国麻省理工学院(MIT)与帕森斯公司合作，为解决复杂零件的自动化加工问题，研制出世界第一台基于电子管和继电器的机床数控装置，并成功应用于三轴立式铣床的控制。这台控制装置大约由2000多个电子管组成，大小约为一个普通实验室那么大，到现在已走过五十多年的历程。数控系统由当初的电
6、子管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式小规模集成电路式大规模集成电路式小型计算机式超大规模集成电路基于PC的数控系统(CNC)。70年代末、80年代初，随着超大规模集成电路、大容量存储器和CRT的普及应用，CNC虽然仍以微处理器为基础，但控制功能变得更为完善，具有多功能的技术特征，尤其在软件技术方面的发展更加迅速，具有交互式对话编程、实时软件精度补偿、三维图形显示或效验等功能。在系统体系结构上开始出现了模块化、柔性化的处理器结构，数控系统产品也初步实现了标准化、系列化。总之，到20世纪80年代数控系统的总体发展趋势是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系
7、统；提高系统的集成度，模块化结构，缩小体积，便于裁剪、扩展和功能升级，来满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展；CNC装置向人工智能化发展；增强通信功能；采用新型的自动编程系统；数控系统可靠性不断得到了提高。一、数控(NC)阶段(1952-1969) 早期的计算机由于运算速度低，因此数控系统的控制逻辑是由专用计算机中固定接线的硬件结构实现的。这就是硬线数控系统即NC系统。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了三个时代:第一代数控:1952-1959年采用了电子管元件构成的专用数控系统;第二代数控：从1959年开始采用晶体管电路的数控系统；第三代数控：从1965年后开始采用小、
8、中规模集成电路的数控系统。二、数控（CNC）阶段（1970-现在）1970年，小型通用计算机已经出现并投入批量生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此以后进入CNC软线数控系统阶段。这个阶段也经历了三个时代：第四代数控：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用计算机控制的系统（CNC）；第五代数控：从1974年后开始采用了微型电子计算机控制的系统（MNC）；第六代数控：从1990年开始的基于PC的数控系统。第1.3节 数控技术的发展及趋势目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小
9、型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，数控系统与CAD/CAM集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。一、性能发展方向(1)高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化包含两方面：数控制控系统本身的柔性，数控系统采
10、用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。(3)工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。(4)实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着更具有实时响应的、更现实的领域发展，而
