基于凸轮加工技术的数控车床编程方法的设计与实现

发布时间：2017-09-07 23:37

  本文关键词：基于凸轮加工技术的数控车床编程方法的设计与实现

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【摘要】：随着现代科技的飞速发展，环境污染日趋严重，能源浪费日益加剧。这些都对人类的生存和发展产生了负面效应。同时人们对自己的生活、工作环境提出了更高的要求。自从胡锦涛总书记提出了科学发展观之后，我们在可持续发展方面有了一定的提高和改善，但改进的力度有待加强。在科技飞速发展的二十一世纪，给我们科技工作者又重新提出了一项重要课题：如何进行绿色科技、如何有效进行节能减排、如何在加工生产中做到省时高效。我们进行科研工作时，在这两方面进行提高与创新尤为重要。 机床数控化技术经历了数代发展，从逻辑数控阶段发展到今天的计算机数字控制阶段，数控技术的每一次进步都标志着机械制造业一个质的飞跃。在欧美一些发达国家数控机床已经全面取代了原始手工机床，但在中国机床数控化程度还很低，迫使我们要把机床数控化放在科技发展的重要位置。在工厂、公司、学校还存在大量的普通手工机床，如何进行机床数控化也就是说把普通机床进行数控改造，同时如何处理老式普通机床便是我们值得思考的问题。如果完全抛弃手工机床会造成不必要的浪费，而它们在工业生产制造方面的效率又不如数控机床高。普通机床加工均靠工人的加工水平去决定工件加工精度的高低，如果加工复杂的精密的器件，这样的手工操作难免力不从心。 本文基于以上几点考虑对普通车床进行数控化改造和再利用。因此，参照数控车床系统，，通过8051单片机来驱动步进电机，控制其转速的快慢和转角大小，从而控制普通车床的刀具移动从而进行加工，尤其加工不规则曲面如凸轮、涡轮等。同时在软件方面，单片机编程采用C语言，而不是以前的G代码或汇编语言，这样使得设计更加丰富，简单易于理解和掌握。采用C语言编程使我们更容易理解程序，而汇编语言编程比较复杂难懂。本人工作单位有数台CA6140普通车床，平时进行教学用。由于不是批量加工，同时为了节省开销，可用于进行本文的实验和检测。在此车床基础上进行改造，也为设计提供方便的条件。从而提高了加工精度，也为以后的教学提供了必要的基础和方便。 传统的数控编程语言采用G、M代码。数控编程语言并不是针对计算机控制的语言，而是为直接操作加工零件建立的。其代码本身有着一定局限性。由于现在熟悉掌握C语言的数控机床操作人员逐渐增多，同时用C语言对单片机、arm等控制芯片进行编程日趋普遍。用C语言编程来替代传统的数控编程语言十分必要，并且将会拥有广泛的市场。 论文重点讨论了单片机对步进电机的驱动，步进电机控制刀具移动的编程以及车床上的刀具如何进行凸轮加工，并采用C语言作为数控编程语言，对相应的编程方法进行设计和论述。论文主要研究工作如下：（1）整个系统的硬件选择与电路设计；（2）凸轮加工过程；（3）步进电机驱动动刀具对凸轮进行加工的方法；（4）加工精度的提高；（5）对数控车床编程方法进行设计；（6）利用新的数控编程方法来实现对凸轮的加工并给出其实现代码。
【关键词】：单片机 车床 凸轮加工 数控化改造 编程方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.47;TG519.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 数控车床编程方法的设计意义和必要性12-22
• 1.1 机床概述12-17
• 1.1.1 普通机床简介12-13
• 1.1.2 数控机床概述13-15
• 1.1.3 数控机床的优点15-16
• 1.1.4 数控机床的发展趋势16-17
• 1.2 数控编程17
• 1.3 论文背景17-20
• 1.3.1 机床数控化改造的意义17-19
• 1.3.2 数控编程方法设计意义及必要性19
• 1.3.3 课题提出的背景19-20
• 1.4 本文的主要工作20-22
• 第2章 数控车床编程方法现状与存在的问题22-29
• 2.1 普通车床 CA6140 简介22-25
• 2.1.1 CA6140 普通车床组成及功能22-23
• 2.1.2 数控化改造的条件23-24
• 2.1.3 CA6140 车床主要技术参数24-25
• 2.2 数控机床编程方法简介25-29
• 2.2.1 数控化现状和存在问题25-26
• 2.2.2 数控编程方法现状与问题26-27
• 2.2.3 C 语言编程的特点和优势27-28
• 2.2.4 数控化编程语言的选择28-29
• 第3章 凸轮加工方法29-34
• 3.1 凸轮简介29-30
• 3.2 凸轮加工曲线的绘制和计算30-32
• 3.2.1 凸轮加工曲线的绘制方法30-31
• 3.2.2 凸轮加工曲线的计算31-32
• 3.3 凸轮加工流程32-34
• 第4章 数控车床编程方法34-51
• 4.1 总体方案确定34
• 4.2 总体方案实现框图34-35
• 4.3 硬件选择35-39
• 4.3.1 步进电机简介及工作原理35-37
• 4.3.2 实际系统的硬件选择37-38
• 4.3.3 模拟系统的硬件选择38-39
• 4.4 车床机械部分改造设计39-43
• 4.4.1 进给传动设计40-41
• 4.4.2 齿轮减速装置设计41-43
• 4.4.3 车床坐标系的建立43
• 4.5 车床数控系统设计43-50
• 4.5.1 8051 单片机简介43-44
• 4.5.2 单片机数控系统的硬件设计44-47
• 4.5.3 单片机数控系统的软件设计47-50
• 4.6 数控编程方法设计50-51
• 第5章 凸轮加工技术的数控车床编程方法51-60
• 5.1 步进电机的驱动51-54
• 5.2 凸轮加工数控编程方法的流程图54-55
• 5.3 凸轮加工数控编程方法55-59
• 5.4 结论59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60
• 6.2 系统优缺点60-61
• 6.3 展望61-62
• 附录 表格62-64
• 参考文献64-66
• 作者简介66-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：810581