内容发布更新时间 : 2024/6/18 20:01:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

题目：X502立铣数控化改造设计 姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 指导老师 ： 教研室主任： 一、基本任务及要求：

1．设计任务： （1）硬件 X502立铣控制电路设计 PLC或单片机控制；启动、停止、正转、反转、复位按键；状态指示灯；伺服放大、X轴、Z轴步进电机，能完成机床启动、停止、回零、描述直线 、圆弧等控制要求。 （2）软件 设计部分数控系统控制程序：直线、圆弧插补程序； 启动、停止、复位开关控制 程序；演示程序（20ms）；变频无极调速程序。

（3）机械机构设计 设计并绘制改造部分装配图。设计参数：脉冲当量：0.01mm/step； 运动范围 ：X、Y ：0-100mm；v：0-1m/s；α：0-0.1m/s；定位、重复定位精度：10μm。 2 要求 （1） 绘制硬件接线框图；系统控制流程框图；改造部分机械结构图，并保留手动操作功能。 （2） 撰写设计说明书（5千字），并附程序清单及其功能注释。

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（3） 控制程序必须调试通过 ；机械改造部分须做必要的设计计算。 二、进度安排及完成时间：

1. 设计时间 三周（从2012年12月 3日至2012年12月 21 日）； 2．进度安排 ： 第1周： 布置设计任务；补充相关知识；查阅资料；撰写绪论，确定系统组成方案。 第2周： 机械结构设计。绘制工作台改造部分的装配图、主要零件图。 硬件电路设计。选择电气元件，绘制系统组成框图、外部接线图 第3周：软件设计 编写主程序、功能子程序；调试主要功能子程序；并记录存在的问题和解决的方 法整理设计资料；按格式撰写设计说明书；上交设计作业（打印稿及电子文档），并参加答辩。 注： 程序设计2-4人；硬件电路设计2-3人；机械结构设计2人

目 录

第1章 绪 论 ...................................................................................................................... 1

1.1 引言 ............................................................................................................................. 1 1.2 X502型立铣数控化改造设计的背景和意义 ............................................................ 2 第2章 改造方案 ...................................................................................................................... 3

2.1机械结构改造方案 ...................................................................................................... 3

2.1.1 主传动的数控改造 ........................................................................................ 3 2.1.2 进给传动的数控改造 .................................................................................... 3 2.1.3机械结构方案确定 ........................................................................................... 4 2.2 控制部分的改造方案 ................................................................................................. 4 第3章 机械改造部分的设计计算 .......................................................................................... 6

3.1工作载荷的计算 .......................................................................................................... 6 3.2滚珠丝杠螺母副的选型和校核 .................................................................................. 7

3.2.1滚珠丝杠螺母副结构类型的选择 ................................................................... 7 3.3脉冲当量及传动比的选定 ........................................................................................ 11

3.3.1 确定系统脉冲当量 ...................................................................................... 11 3.3.2 传动比的选定 ................................................................................................ 11 3.4步进电动机的选择 .................................................................................................... 12 第4章 控制系统硬件设计 .................................................................................................... 13

4.1 控制系统硬件概述 ................................................................................................... 13 4.2 主要控制模块设计简介 ........................................................................................... 14

4.2.1 单片机复位、晶振电路模块设计 ................................................................ 14 4.2.2 按键控制模块电路设计 ................................................................................ 15 4.2.3步进电机控制电路模块设计 ......................................................................... 16 4.2.4电磁继电器控制主轴模块电路设计 ............................................................. 17

第5章 控制系统软件设计 ................................................................................................ 19

5.1 程序编译调试环境keil3介绍 ................................................................................. 19 5.2 部分主要模块软件设计 ........................................................................................... 20

5.2.1 启动、停止、正转、反转、复位开关控制模块程序 ................................ 20 5.2.2 延时程序模块程序 ........................................................................................ 23 5.2.3 插补程序模块程序 ........................................................................................ 24

5.2.4 步进电机无极调速模块程序 ........................................................................ 30 结 论 .............................................................................................................................. 34 参 考 文 献 .................................................................................................................... 35 附录 源程序 .................................................................................................................... 36 附录b 硬件电路图