摘 要：本次设计是对凸轮轴磨床进给系统的数控化改造，保留原机床的主轴传动系统、摇架等原有结构，只拆除砂轮架，采用合适的步进电机驱动，经过齿轮降速带动滚珠丝杠，带动丝杠螺母运动，使砂轮架随着丝杠螺母横向移动。为了消除间隙并且增加刚性，采用具有消隙或预紧措施的部件，所以选择单螺母变导程预紧的滚珠丝杠，应用双片直齿轮错齿调整法的齿轮来消除间隙与侧隙。数控部分用8031单片机控制步进电机运动。

关键词：进给系统；凸轮轴磨床；滚珠丝杠；数控化；

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章  课题概述-1

1.1 课题的提出-1

1.2 国内机床产业概括-1

第二章  总体方案的设计与论证-2

2.1 控制系统方案-2

2.2 机械部分-2

2.3 电气部分-3

第三章  机械部分的设计计算-4

3.1 切削力的计算-4

3.2 滚珠丝杠的设计计算-5

3.2.1 强度计算-5

3.2.2 滚柱丝杠副的型号选择-7

3.2.3 丝杠螺纹的长度计算-7

3.2.4 滚珠丝杠副的校核-7

3.3 齿轮及转矩的计算-9

3.3.1 传动比的计算-9

3.3.2 齿轮参数的确定-10

3.4 步进电机的选择-11

3.4.1 步进电机的最高工作频率-11

3.4.2 负载惯量的计算-11

3.4.3 负载转矩的计算-12

第四章 电气部分设计-14

4.1 数控原理和硬件电路组成-14

4.1.1 数控系统原理-14

4.1.2 硬件电路组成-14

4.2 单片机简介-15

4.2.1 8031单片机的特征-15

4.2.2 内部结构及引脚功能介绍-15

4.3 8031扩展电路设计-16

4.3.1 程序存储器扩展-16

4.3.2 数据存储器扩展-17

4.3.3地址锁存器-17

4.3.4 I/O扩展电路-18

4.3.5 联线方式-18

4.3.6 键盘和显示器接口电路-19

4.4 步进电机驱动电路设计-19

4.4.1 脉冲分配器-19

4.4.2 光电隔离电路-20

4.4.3 功率放大电路-20

4.5 其他辅助电路-21

4.5.1 8031时钟电路-21

4.5.2 复位电路-21

4.5.3越程报警电路-22

4.6数控系统软件设计-22

结束语-24

致  谢-25

参考文献-26