机械5

摘要 本次设计以凸轮专用数控工作台及控制系统设计为选题，设计一个可以安装在普通立式铣床上的数控工作台，来进行盘型凸轮型面的加工，这一工作台要有两轴联动功能，使其具有一个转动轴和一个移动轴。数控工作台由一个步进电机驱动使工作台周向旋转的蜗杆实现凸轮加工时的周向进给。另一个步进电机连接到减速器的输入轴,从而驱动滚珠丝杠转动,控制工作台的径向移动,实现凸轮加工的径向进给。在两轴联动的作用下，简化了加工过程，使满足精度要求的凸轮可以用普通设备加工，而不是在昂贵的多轴加工中心和三坐标磨床上进行曲线精加工。其最大加工直径500mm，最大加工厚度150mm，加工精度±0.01mm，粗糙度3.2 m；同时，具有装配方便和磨损后可以更换的优点，大幅度降低了生产制造成本，用最简单的方法解决了非常复杂的制造难题。 根据设计任务书中工作台技术要求，拟定工作台机械传动方案，完成机械关键零部件设计与计算、绘制装配图和部分零件图，电机及关键零部件选型计算；完成以MCS-51单片机控制的数控工作台设计，进行控制系统芯片的选择并绘制控制系统原理图。 关键词：凸轮；数控；数控工作台；控制系统 目录 1绪论1 1.1选题背景及意义1 1.2国内外发展现状1 1.3数控工作台的发展趋势3 1.4研究主要内容4 2数控工作台设计概述5 2.1传动方案传动设计5 2.2控制系统总体设计方案5 3工作台运动部分的机械传动设计7 3.1铣刀主要结构参数的选择7 3.2切削用量的选择8 3.3切削力的估算9 3.4传动比的确定10 3.5等效负载转矩的计算11 3.6等效转动惯量的计算12 3.7初选步进电机的型号12 3.8减速齿轮的设计13 3.9滚珠丝杠的选型17 3.10轴承的校核21 3.11蜗轮、蜗杆的计算23 4工作台运动部分的组成27 4.1滚珠螺旋传动27 4.2齿轮传动31 4.3轴承的选型及润滑33 4.4导轨的选用34 4.5底座设计36 5系统方案设计构成38 5.1 MCS-51系列单片机38 5.2存储器的扩展40 5.2.1程序存储器的扩展40 5.2.2数据存储器的扩展43 5.2.3译码电路设计43 5.3键盘与显示接口电路设计44 5.4其他辅助电路的设计45 总结49 参考文献50 致谢51