摘 要
随着先进制造技术的发展和进步，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控多工位钻床就是提高钻削加工精度和效率的一种很好的机加工工具。本文对数控多工位钻床进行了设计，采用了普通车床设计的步骤和方法，综合考虑数控机床的特点。从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控制。最后到对机床初始化程序设计。本文完成数控多工位钻床的资料收集与国、内外现状的调查比较，提出较为可行的方案;完成机床的机械结构设计计算与电气控制系统设计，初步完成控制系统的软硬件设计
关键词：数控技术、钻床、钻削、计算机控制、单片机
Abstract
With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in application of the technology. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical control machine tools synthetically. cutting force has been calculated, the structural and the control system has been designed. Finally, the software routine has been explored.This paner has finished completed a investigation of internal and external of current situation for numerical control multistage-drilling machine, and compared it, put forward a feasible scheme; completed the mechanical structural design an calculated and designed the electric control system, and finished the software and hardware of the control system tentatively;
Keywords: numerical control machining、drilling machine、drilling、
computer control、single chip computer
本论文主要通过一般数控机床的设计步骤完成了：
1、从数控多工位钻床的结构设计开始，确定数控多工位钻床的大体结构为立式结构。
2、钻床的主轴转动是采用三相异步电动机提供动力，由一个无级变速器（能够提供多种转速）经过一级齿轮传动给主轴，而钻床主轴的特点是要能够实现轴向进给。故从动轮与主轴之间采用花键形式联接，这一过程便实现了主轴的传动。主轴的传动附件的定位都包括在整个主轴箱的设计中。
3、数控多工位钻床实现数控和多工位我们采用了步进电机带动滚珠死杠转动实现滑动导轨的移动，使机床工作台通过步进电机经蜗杠蜗轮传动实现工作台的旋转达到多工位的效果。这些最终的控制都是由单片机控制步进电机来实现的。
4、对于数控多工位钻床的主体结构，我们选用了一根型号为：CL25的立柱及相应的立柱底座和一个通用机床的床身实现机床的定位和总体结构。
5、对于这个数控机床的控制部分我们完成了对控制部分元件的选择和接线图的连接，并对程序进行了初始化。
目 录 28000字
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 数控机床简介 2
1.3 我国数控产业现状及发展 5
第二章 数控多工位钻床的总体设计 6
2.1 数控多工位钻床的工作原理 6
2.2 数控多工位钻床机械结构选择 7
第三章 机械传动部件设计 9
3.1. 切削力的计算 9
3.2. 确定主轴齿轮传动方案 12
3.3. 主轴结构设计及计算 19
3.4. 纵向进给运动的分析及计算 23
3.5. 横向进给运动的分析及计算 27
3.6. Z向进给运动的分析及计算 31
3.7. 齿轮强度校核 35
3.8. 回转工作台运动的分析计算 38
3.9 导轨及齿轮传动间隙调整分析 42
第四章 数控系统设计 43
4.1. 确定机床控制系统方案 43
4.2. 单片机型号的选用 44
4.3. 存储器的选用、扩展及连接 46
4.4. 地址锁存器 48
4.5. 键盘与显示接口电路 48
4.6. 8255与8031的连接 64
4.7. 步进电机接口电路 66
4.8 总程序流程框图 70
结 论 71
参考文献 72
文献翻译 74
致 谢 87
参考文献
[1] 张建民等著 机电一体化系统设计 北京理工大学出版社 1995
[2] 郑堤 唐可洪 机电一体化设计基础 主编机械工业出版社 1997
[3] 胡汉才著 单片机原理及其接口技术 清华大学出版社 1996
[4] 王晓明著 电动机的单片机控制 北京航空航天大学出版社 2002
[5] 赵国相 于秀峰著 微机计算机原理与接口技术 科学出版社 2004
[6] 顾维邦主编 单片机应用系统的功率接口技术金属切削机床（上册） 机械工业出版社 1984
[7] 李朝青编著 单片机原理及接口技术 北京航空航天大学出版社 1999
[8] 公茂法 马宝莆 孙晨编著 单片机人机接口实例集 北京航空航天大学出版社 1998
[9] 廖念钊 莫雨松 李硕根 杨兴骏编著 互换性与技术测量 中国计量出版社 2000
[10] 李庆余 张佳编著 机械制造装配设计 机械工业出版社 2003
[11] 邱宣怀主编 机械设计 高等教育出版社 1997
[12] 成大先主编 机械设计手册 第四版 第3卷 化学工业出版社
[13] 机械设计手册 新版 第2卷 机械工业出版社
[14] 周宏莆主编 数控技术 华东理工大学出版社 2003
[15] 哈尔滨工业学院 天津大学 华东纺织工学院主编 机械设计图册 上海科学技术出版社 1979
[16] S.卡尔帕基安 S.R.施密德主编 制造工程与技术（机加工）（英文版）及学习辅导（上册） 机械工业出版社
[17] 龚溎义 主编 机械设计课程设计
数控(11)机电一体化(2)多工位钻床(1)