CNC二维工作平台设计

机电一体化系统设计

课程设计说明书

设计题目: CNC二维工作平台设计

专 业: 机械电子工程

班 级:

学 号:

姓 名:

指导教师:

二〇一三年 十二月

I CNC二维工作平面设计

摘要

在本次设计中，我采用常规分离式主传动设计，机床主传动采用液压操纵机构，可实现十八级转速。机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理，传动比稳定，运转噪音低。机床主轴为二支撑结构，前支撑采用C级高精度轴承，润滑油润滑，提高了回转精度，使机床主轴具有良好的精度和刚性。

机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。

进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。

该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用。

机床采用机、电、液一体化结构，整体布局紧凑合理，便于维修和保养，外形符合人机工程学的原理，宜人性好，便于操作。

关键词： CNC ； CJ6132 ； 分离传动 ； 步进电机

II 目录

任务分配 ................................................................................................... 1

第1章 绪论 ............................................................................................. 2

1.1 设计背景 .......................................................................................... 2

1.2 系统总体方案设计概述 .................................................................. 2

第2章 方案设计 ..................................................................................... 3

2.1 性能要求 .......................................................................................... 3

2.2 设计思路 .......................................................................................... 3

2.3 尺寸设计 .......................................................................................... 3

第3章 机械结构设计（传动系统设计） ............................................. 4

3.1 床身 .................................................................................................. 4

3.2 床头箱结构 ...................................................................................... 4

3.3 进给系统 .......................................................................................... 4

3.4 刀架 .................................................................................................. 4

3.5 尾座采用手动尾座 .......................................................................... 4

3.6 冷却系统 .......................................................................................... 4

3.7 卡盘 .................................................................................................. 4

3.8 电气系统 .......................................................................................... 5

3.9 安全保护 .......................................................................................... 5

第4章 CNC二维平台的控制电路的设计（硬件系统的设计） ........ 6

4.1 主要参数的确定 .............................................................................. 6

4.2 传动系统图拟定 .............................................................................. 6

4.3 电机选择 .......................................................................................... 6

4.4 进给系统计算 .................................................................................. 7

第5章 数控系统设计 ............................................................................. 9

5.1 单片机系统控制设计的基本要求 .................................................. 9

5.2 数字控制系统框图 .......................................................................... 9

5.3 数控系统的硬件特点 ...................................................................... 9

5.4 控制系统图及芯片的选择 ............................................................ 10

5.4.1 系统的选用 ................................................................................. 10

5.4.2 系统的扩展 ................................................................................. 10

5.4.3 标准型数控系统 ......................................................................... 11

5.4.4 MCS-51系列（三总线结构） ................................................... 13

5.4.5 振荡器和时钟电路 ..................................................................... 13

5.5 存储器及系统扩展设计。 ............................................................ 14

5.5.1 基本知识 ..................................................................................... 14

III 5.5.2 程序器的扩展 ............................................................................. 16

5.5.3 数据存储器的扩展 ..................................................................... 16

5.5.4 存储器地址空间的分配 ............................................................. 16

5.5.5 I/O接口的扩展 ........................................................................... 16

5.6 键盘及键盘接口设计 .................................................................... 18

5.7 显示器接口设计 ............................................................................ 19