目錄-VI-目錄設(shè)計總說明.IGENERALDESINGINTRODUCTIO.目錄.第一章引言.11.1數(shù)控機床的發(fā)展.11.2數(shù)控機床的改造的必要性.21.3本課題的研究對象及其相關(guān)參數(shù).3第二章縱向進給系統(tǒng)總體方案的擬訂和論證.42.1設(shè)計任務.42.2總體方案的論證.42.3總體方案的確定.5第三章進給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計.63.1切削力的計算.63.2滾珠絲桿螺母副的計算和選型.73.3齒輪傳動比的計算.103.4步進進電機的計算和選型.11第四章數(shù)控系統(tǒng)硬件控制設(shè)計.164.1控制系統(tǒng)方案確定.164.1.1數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成.164.1.2總體組成.164.2總體組成及軟硬件的分配.164.3主控部分的設(shè)計.174.3.1主控芯片選擇.174.3.2MCS51系列單片機介紹.174.3.3三總線結(jié)構(gòu).194.3.4存儲器結(jié)構(gòu).19目錄-VII-4.3.5時序.194.3.6中斷功能.204.3.7MCS-51單片機常用系統(tǒng)擴展芯片.214.4存儲器擴展設(shè)計.224.4.1芯片選擇.224.4.2地址分配及譯碼.234.5接口電路及輔助電路具體設(shè)計.264.5.1.步進電機接口電路.264.5.2.鍵盤、顯示接口.274.5.3其他輔助電路29第五章經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計.305.1軟件的組成.305.2插補原理及其程序設(shè)計.305.2.1插補方法概述.305.2.2逐點比較法的直線插補及其程序設(shè)計.315.2.3逐點比較法的圓弧插補及其程序設(shè)計.345.3步進電機運行程序控制設(shè)計.365.4經(jīng)濟性數(shù)控系統(tǒng)的軟件模型.375.4.1模塊組成.375.4.2緩沖區(qū)設(shè)置.375.4.3中段處理器.385.4.4各模塊說明及流程圖.38結(jié)論.42參考文獻.43致謝及聲明.44目錄-VIII-引言1.1機床的發(fā)展機床作為機械制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直引起人們的關(guān)注，由于計算機技術(shù)的興起，促使機床的控制信息出現(xiàn)了質(zhì)的突破，導致了應用數(shù)字化技術(shù)進行柔性自動化控制的新一代機床數(shù)控機床的誕生和發(fā)展。計算機的出現(xiàn)和應用，為人類提供了實現(xiàn)機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)控機床也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用，同時使人們對傳統(tǒng)的機床傳動及結(jié)構(gòu)的概念發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。數(shù)控機床與普通機床相比，其主要有以下的優(yōu)點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數(shù)控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。2.加工精度高；3.生產(chǎn)效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經(jīng)濟效益；6.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。目錄-IX-數(shù)控機床已成為我國市場需求的主流產(chǎn)品，需求量逐年激增。我國數(shù)控機床近幾年在產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品開發(fā)上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產(chǎn)數(shù)控機床與先進國家的同類產(chǎn)品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設(shè)的需要。1.2數(shù)控機床改造的必要性我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，急待需要新的制造方法及技術(shù)?？茖W技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程的自動化是實現(xiàn)上述要求的最重要措施之一，它不僅能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，還能夠大大改善工人的勞動條件。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質(zhì)差，性能落后，單臺機床的平均產(chǎn)值只有先進工業(yè)國家的1/10左右，差距太大，全功能的數(shù)控系統(tǒng)雖然功能豐富，但成本高，我國一般的中小型企業(yè)購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，急待對原有機床進行改造。隨著數(shù)控機床越來越多的普及應用，數(shù)控機床的技術(shù)經(jīng)濟效益為大家所理解。在國內(nèi)工廠的技術(shù)改造中，機床的微機數(shù)控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數(shù)控機床一面利用數(shù)控、數(shù)顯、PC技術(shù)改造普通機床，并取得了良好的經(jīng)濟效益。我國經(jīng)濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數(shù)控機床，而我國的舊機床很多，用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自