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多功能数控铣床原型机设计

作　者: 段峰
导　师: 杨林
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 机床螺旋锥齿轮开放式数控系统多轴控制
分类号: TG547
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

随着科技的不断发展，数控系统越来越完善。数控装置也逐渐由NC向CNC发展。其高速、高效、高精度、高可靠性的特性以及其模块化、智能化、柔性化和集成化的快捷方便使其在生产制造中成为越来越重要的角色。目前螺旋锥齿轮的数控化加工只有少数国家拥有该方面技术，国内在这方面研究仍处于探索阶段，因此开展螺旋锥齿轮数控化加工研究具有重要理论意义和实际意义。本课题的工作是对一台普通立式铣床进行数控改造，设计改造了它的进给系统以及相关部件、新设计了一个三坐标数控回转工作台、增加了计算机系统控制，使之成为能够进行螺旋锥齿轮和复杂曲面加工研究的多功能数控铣床。首先，我们对普通立式铣床的结构进行测绘，然后进行三维建模，在三维建模的基础上，我们对机床的进给系统做了改造。取消了原有的机械传动链，用滚动丝杠代替普通丝杠，重新设计出丝杠、滑轨的支撑结构和安装位置；给每个进给轴选配了伺服电机和伺服减速器，通过计算机系统控制伺服电机直接驱动进给系统，提高了机床的刚性和精度，改善了机床的工作性能；根据加工螺旋锥齿轮的要求，我们创新设计了一个数控回转工作台，它具有三个自由度，不仅能提供工件主轴的回转运动，而且能使工件回转轴在半球面内旋转至任意位置，可以非常方便地调整机床的加工参数，满足加工螺旋锥齿轮和复杂曲面的要求；对床身结构进行了改造，床身加高400mm，并且在机床允许的范围内，适当的加大了X、Y、Z轴的行程，扩大了加工范围。机床的控制系统采用PC总线工业控制机和多轴运动控制卡构成的开放式数控系统组成。开放式数控系统配置灵活、使用方便，特别适用于需要处理复杂数学模型和运算的各种新型机械。编制了开放式数控系统的控制软件平台，该控制软件平台是在windows环境下应用DELPHI语言编程实现的。在这个软件平台上，可以构建应用系统程序，建立和管理应用程序模块，并提供对系统进行仿真、调试和故障诊断等功能。本文系统介绍了机械结构的改造、数控系统的组成、控制软件平台的设计等。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
引言  10-11
1 绪论  11-14
  1.1 课题来源及意义  11
  1.2 数控系统发展趋势  11-12
  1.3 本课题研究方法和内容  12-14
2 计算机数控系统的基础  14-20
  2.1 计算机数控系统的简介  14-15
  2.2 计算机控制系统的设计  15-17
    2.2.1 计算机的选择  15-16
    2.2.2 控制算法的确定  16-17
    2.2.3 应用程序的设计方法  17
  2.3 基于智能运动控制器的开放式多轴联动数控系统  17-18
  2.4 数控系统软件设计  18-19
  2.5 数字控制的插补算法  19-20
3 铣床结构的重新改造  20-28
  3.1 数控机床的结构要求  20-21
  3.2 测绘及三维建模  21-24
  3.3 机床结构改造  24-28
4 数控转台的设计  28-32
5 数控系统结构设计  32-39
  5.1 数控系统的分析  32
  5.2 运动控制器的选择  32-39
    5.2.1 介绍GT-400-SV四轴运动控制器  34-36
    5.2.2 数控系统各部分的连接方式  36-39
6 数控程序设计  39-63
  6.1 数控系统软件平台的目的及意义  39
  6.2 开放式数控系统软件平台的总体结构  39
  6.3 数控软件平台总体功能结构  39-40
  6.4 数控软件平台的组成模块  40-41
  6.5 智能化的内容在数控系统中的各个方面  41
  6.6 程序设计思路  41-60
  6.7 主要结构程序分析  60-63
结论  63-64
参考文献  64-66
附录A 计算机系统控制程序  66-67
在学研究成果  67-68
致谢  68

多功能数控铣床原型机设计

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