買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 1 前言 國(guó)外利用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制加工是從 40 年代開(kāi)始的。 1952 年美國(guó)麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上裝了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)，它成了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。此后，從 60 年代開(kāi)始，其他一些工業(yè)國(guó)家如德國(guó)、日本等陸續(xù)地開(kāi)發(fā)生產(chǎn)及使用數(shù)控機(jī)床。 1974 年微處理機(jī)直接用于數(shù)控機(jī)床，進(jìn)一步促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。隨著數(shù)控機(jī)床的功能越來(lái)越完善，可靠性和性能越來(lái)越高，它 在制造業(yè)中逐漸擔(dān)當(dāng)了越來(lái)越重要的角色。 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的研制是從 1958 年開(kāi)始的，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，直至 80 年代后引進(jìn)了日本、美國(guó)、西班牙等國(guó)數(shù)控伺服及伺服系統(tǒng)技術(shù)后，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)才有質(zhì)的飛躍，應(yīng)用面逐漸鋪開(kāi)，數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)才逐步形成規(guī)模。 由于現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展， 市場(chǎng)需求變的越來(lái)越多樣化，多 品種、中小批量甚至單件生產(chǎn)占有相當(dāng)大的比重，普通機(jī)床已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求。如果設(shè)備全部更新替換，不僅資金投入太大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大的浪費(fèi)。如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更快，應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)上，它既能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，又能提高加工精度，所以最經(jīng)濟(jì)的 辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。這樣既可以提高加工生產(chǎn)率，改善加工工藝，還可以減少資金投入，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短訂購(gòu)新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期時(shí)間。 實(shí)踐已經(jīng)證明普通車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造具有重大的實(shí)際價(jià)值， 為此，在舊有車(chē)床上進(jìn)行數(shù)控改造有著較好的市場(chǎng)前景 。 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 2 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 4 本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐。將 能實(shí) 現(xiàn) 機(jī)床的精度、性能等方面除保持原來(lái)狀況外還有所提高。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中滿足以下幾點(diǎn)要求： a橫向（ 進(jìn)給脈沖當(dāng)量為 脈沖； b進(jìn)給速度范圍：向 3 1000mm/無(wú)級(jí)調(diào)速） 快進(jìn)速度： 1000 3000mm/任意設(shè)定； 向進(jìn)給系統(tǒng)由微機(jī)實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制，兩軸聯(lián)動(dòng)； 有切削螺紋的功能； 本低。 該設(shè)計(jì)的總體思路是 采用以 8031單片機(jī)為核心的數(shù)控裝置控制加工過(guò)程。微機(jī)通過(guò) I/O 接口發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)過(guò)光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路，驅(qū)動(dòng)控制線路接受來(lái)自數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機(jī)各定子 繞組依次通電、斷電的信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)產(chǎn)生移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高，電流較大，如果將 I/O 輸出信號(hào)直接與功率放大器相連，將會(huì)引起強(qiáng)電干擾，輕則影響單片機(jī)程序運(yùn)行，重則導(dǎo)致單片機(jī)接口電路的損壞，所以在接口電路與功率放大器之間加上隔離電路，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。 2 總體方案設(shè)計(jì) 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 由于該設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，在考慮具體方案時(shí)，應(yīng)遵守的基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少，以降低成本。 械部分改造 橫向進(jìn)給機(jī) 構(gòu)的改造： 拆掉原手動(dòng)刀架和小拖板，安裝上數(shù)控刀架；拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱和溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副； 保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，采 用一級(jí)齒輪減速， 步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)。 控系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù) (輪廓 )控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 床要加工復(fù)雜零件輪廓，其各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有著確定的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。 采用以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制。因?yàn)殚_(kāi)環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造 容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。開(kāi)環(huán)控制多用于負(fù)載變化不大或要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備中。 采用簡(jiǎn)易數(shù)控裝置，以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在微機(jī)控制下的自動(dòng)加工。其工作原理是：根據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫(xiě)加工程序，通過(guò)數(shù)控裝置上的鍵盤(pán)輸入微機(jī)，微機(jī)在監(jiān)控程序的管理下工作，并通過(guò)專(zhuān)用控制程序，把用戶加工程序轉(zhuǎn)化成一定頻率和數(shù)量的脈沖信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后驅(qū)動(dòng)縱橫向二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械接口傳動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)刀架縱、橫兩個(gè)方向的頻率。自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架由單片機(jī)發(fā)出換刀 轉(zhuǎn)位指令，由自動(dòng)刀架驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)使刀架松開(kāi)、抬起、旋轉(zhuǎn)后再自動(dòng)鎖緊而完成轉(zhuǎn)位換刀過(guò)程。 該經(jīng)濟(jì)型微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。微機(jī)通過(guò) I/O 接口發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng)過(guò)光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路，驅(qū)動(dòng)控制線路接受來(lái)自數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機(jī)各定子繞組依次通電、斷電的信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)使工作臺(tái)產(chǎn)生移動(dòng)。 圖 2綜上所述，本設(shè)計(jì)改造的總體方案為：采用 I/O 接口輸出步進(jìn)脈沖，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后，帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控改造后的車(chē)床不僅提高了原車(chē)床的精度和自動(dòng)化光電隔離 微 機(jī) 功率放大 步進(jìn)電 機(jī) 橫向工作臺(tái) x x 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 6 程度，達(dá)到快速調(diào)整且仍能保持車(chē)床的通用性，而且提高了原車(chē)床的功能，利用數(shù)控方法準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。 3 機(jī)械部分改造設(shè)計(jì) 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)經(jīng) 減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤(pán)將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來(lái)，以保證同軸度，提高傳動(dòng)精度。 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=3000N 時(shí)間常數(shù) T=25珠絲杠基本導(dǎo)程 L=4行程 S=230沖當(dāng)量 p=距角 = /速進(jìn)給速度 mm/ 查參考文獻(xiàn) 1可得知， 橫向進(jìn)給量為縱向的 1/2 1/3,取 1/2,則切削力約為縱向的 1/2 (1/2) （ 3 在切斷工件時(shí)： （ 3 對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌： P=f () （ 3 取 K= f =則 P= 0） = （ 3 壽 命值 L i=61060 610150001560 = （ 3 最大動(dòng)負(fù)載 Q= 1 （ 3 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷 選擇滾珠絲杠的型號(hào)。 查參考文獻(xiàn) 2可知， 選用 型號(hào)為 ，其額定動(dòng)負(fù)荷為 6100N，所以強(qiáng)度足夠用。 螺旋升角 =3 39，摩擦角 =10 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 8 則傳動(dòng)效率 =)( tg 10383( 383 （ 3 滾珠絲杠受工作負(fù)載 26 = 10 （ 3 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量 忽略，即： L= 所以，導(dǎo)程變形總誤差為 = L= 10m/m （ 3 查表 知 m 長(zhǎng)為 15 m/m，故剛度足夠。 性驗(yàn)算 由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠直徑相同，而支承方式由原來(lái)的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭?，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不用驗(yàn)算。 傳動(dòng)比 i=360= 0 （ 3 故取 18 30 m=2 b=20 =20 3660 04mm a=48mm 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2W=（） 2 30 3 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1024 50= （ 3 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 102= （ 3 1064 2= （ 3 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略，因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 J= 0 4 3 122 （ 3 c所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 = 4 351000=41607r/ （ 3 4m a x T m= （ 3 m 主 （ 3 NM m= （ 3 2= g W （ 3 mk g 2 （ 3 g 1 7 2 （ 3 所以，快速空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩 g a x （ 3 切削時(shí)所需力矩： k g 7 （ 3 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： g （ 3 從以上計(jì)算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)， 步進(jìn)電機(jī)的選擇 （ 3 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 10 電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式， 查參考文獻(xiàn) 1表 7 866.0M （ 3 所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 （ 3 步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 00060 m a xm a x （ 3 為了便于設(shè)計(jì)和計(jì)算，選用 110三相六拍步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 控車(chē)床的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置是指將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)的直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈及其附屬機(jī)構(gòu)。包括絲杠螺母副、導(dǎo)軌、工作臺(tái)等。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，傳動(dòng)裝置是伺服系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)裝置與普通車(chē)床中傳動(dòng)裝置在概念上有重要差別，它的設(shè)計(jì)與普通車(chē)床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)不同。數(shù)控車(chē)床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求除了具有較高的定位 精度之外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為確保數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出了無(wú)間隙、低摩擦、高剛度等要求。為了達(dá)到這些要求，采取主要措施如下： a盡量采用低摩擦的傳動(dòng)，以減少摩擦力； b鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度； c量消除傳動(dòng)間隙，減少反向死區(qū)誤差。 旋傳動(dòng) A概述 螺旋傳動(dòng)主要用來(lái)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或把直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中，有以傳遞能量為主的傳力螺旋，有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有 較高傳動(dòng)精度的傳動(dòng)螺旋，還有調(diào)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又有滑動(dòng)絲杠螺母、滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機(jī)構(gòu)。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動(dòng)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 滾珠絲杠副傳動(dòng)是在具有螺旋滾道的絲杠和螺母間放入適當(dāng)數(shù)量的滾珠。這些滾珠作為中間傳動(dòng)件，使螺桿和螺母之間的摩擦由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的一種傳動(dòng)裝置。它由絲杠、螺母、滾珠及滾珠循環(huán)返回裝置等四個(gè)部分組成。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)時(shí)，滾珠則沿螺桿螺旋滾道面滾動(dòng)，在螺桿上滾動(dòng)數(shù)圈后，滾珠從滾 道的一端滾出并沿返回裝置返回另一端，重新進(jìn)入滾道，從而構(gòu)成閉和回路。 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 B滾珠絲杠副傳動(dòng)的特點(diǎn) a傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。 b給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)， 定位精度高，剛度好。 c啟動(dòng)力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高，同步性好。 d有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。 e磨損小，使用壽命長(zhǎng)，精度保持性好。 f制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度值別 別小， 故制造成本高。 g不能自鎖。特別是對(duì)于垂直絲杠，由于中立的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后， 不能立刻停止運(yùn)動(dòng)，所以需要添加制動(dòng)裝置。 C滾珠絲杠副的支承方式 為了滿足高精度、高剛度進(jìn)給系統(tǒng)的需要，必須充分重視滾珠絲杠副支承的設(shè)計(jì)。 a一端固定 一端自由 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性都很低。 b) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 c) 軸向剛度小 d) 適用于較短的滾珠絲杠安裝和垂直的滾珠絲杠安裝 b兩端鉸支 a) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 b) 軸向剛度小 c) 適用于對(duì)剛度和位移精度要求不高的滾珠絲杠安裝 d) 對(duì)絲杠的熱伸長(zhǎng) 較敏感 e) 適用于中等回轉(zhuǎn)速度 c一端固定 一端鉸支 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性都較高，適用于中等回轉(zhuǎn)速度 b) 結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜 c) 軸向剛度大 d) 適用于對(duì)剛度和位移精度要求較高的滾珠絲杠安裝 e) 推力球軸承應(yīng)安置在離熱源（步進(jìn)電機(jī)）較遠(yuǎn)的一端 d兩端固定 a) 絲杠的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性最高，適用于高速回轉(zhuǎn) b) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，兩端軸承均調(diào)整預(yù)緊，絲杠的溫度變形可轉(zhuǎn)化為推力軸承的預(yù)緊力 c) 軸向剛度最大 d) 適用于對(duì)剛度和位移精度要求高的滾珠絲杠安裝 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 12 e) 適用于較長(zhǎng)的絲杠安裝 綜上所 述，本設(shè)計(jì)中滾珠絲杠副支承方式由原來(lái)的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭?，一端徑向支承?D滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整 滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過(guò)大，預(yù)緊力大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。此外，還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A軸 由前面滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)可知：滾珠絲杠的直徑為 20于絲杠與軸過(guò)聯(lián)接套聯(lián)接，考慮到軸的加工方便性和整體的連貫性，軸為 20長(zhǎng)度根據(jù)原車(chē)床實(shí)際需要的尺寸而定，軸頸部分直徑為 17 圖 3軸 軸 考慮與軸承內(nèi)經(jīng)的配合，所以該軸兩端支承部分直徑為 17于該軸需與法蘭盤(pán)聯(lián)接，而且 該軸相對(duì)較長(zhǎng)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)為了方便安裝，降低裝配難度，將軸身部分增加一個(gè)軸肩，直徑適當(dāng)減小，使其有一過(guò)渡，軸身直徑為 15為該軸的右端還需安裝一個(gè)透蓋，用雙螺母對(duì)其緊固。軸與透蓋用一鍵使其周向固定。 查參考文獻(xiàn) 3可知，根據(jù)軸的直徑選用型號(hào)為 1098槽寬度為 3度為 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 圖 3軸 透蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 透蓋的內(nèi)徑和長(zhǎng)度由與之配合的軸 直徑和長(zhǎng)度決定，所以透蓋的直徑為 16 33為選用型號(hào)為 1098查參考文獻(xiàn) 3可知，轂 偏差為 +偏差為 0。外圓的直徑由法蘭盤(pán)的直徑?jīng)Q定，為 96 圖 3 透蓋 螺母座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺母座的長(zhǎng)度根據(jù)滾珠螺母的長(zhǎng)度而定。螺母座與滾珠螺母通過(guò)鍵進(jìn)行軸向固定， 查參考文獻(xiàn) 4可知， 該鍵型號(hào)選用 10964 4 30。滾珠絲杠副通過(guò)螺母座帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，因此螺母座通過(guò)螺釘與工作臺(tái)聯(lián)接。 查參考文獻(xiàn) 4可知，螺釘型號(hào)選用 70 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 14 圖 3螺母座 動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì) 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)是普通機(jī)床數(shù)控改造機(jī)械方面的關(guān)鍵。在進(jìn)行普通車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造時(shí)，多采用外購(gòu)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。由微機(jī)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架具有重復(fù)定位精度高 ,工件剛性好 ,性能可靠 ,使用壽命長(zhǎng)以及工藝性好等特點(diǎn)。 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架設(shè)計(jì)時(shí) ,刀架要能自動(dòng)完成抬起、回轉(zhuǎn)、選位、下降、定位和壓緊 ,即要設(shè)計(jì)出合理的機(jī)構(gòu)又要檢測(cè)出個(gè)順序動(dòng)作的電信號(hào) ,以便由控制系統(tǒng)加以控制。 刀架的回轉(zhuǎn)常采用微電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿使刀架抬到一 定高度時(shí) ,由撥塊帶動(dòng)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)。刀架的選位由刀架位置的編碼和微機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 這里選用的是 工作原理是由微機(jī)發(fā)出換刀信號(hào) ,使微電機(jī)正轉(zhuǎn) ,通過(guò)減速機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)將上刀體升至一定位置時(shí) ,離合轉(zhuǎn)盤(pán)起作用 ,帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn) ,旋轉(zhuǎn)到所選刀位 ,發(fā)信盤(pán)發(fā)出刀位信號(hào) ,使微電機(jī)反轉(zhuǎn) ,反靠初定位 ,上刀體下降 ,齒牙盤(pán)嚙合，完成精定位，并通過(guò)蝸輪蝸桿，鎖緊螺母，使刀架固緊。當(dāng)夾緊力達(dá)到預(yù)先調(diào)好的狀態(tài)時(shí)，過(guò)流繼電器動(dòng)作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)，并向微機(jī)發(fā)出回答信號(hào)，開(kāi)始執(zhí)行下道工序。刀架的動(dòng)作順序簡(jiǎn)明地表示為：微電機(jī) 減速買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu) 上刀體上升轉(zhuǎn)位 信號(hào)符合 粗定位機(jī)構(gòu) 上刀體下降 精定位 刀體鎖緊 微電機(jī)停轉(zhuǎn) 換刀回答信號(hào) 加工順序執(zhí)行。 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 16 4 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 述 數(shù)控機(jī)械的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件，因此又稱(chēng)為開(kāi)換步進(jìn)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)不使用位置、速度檢測(cè)和反饋裝置，沒(méi)有閉環(huán)控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性問(wèn)題，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便、可靠性高、制造成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于精度要求不太高的中小型數(shù)控設(shè)備。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)主要由脈沖分配器、 驅(qū)動(dòng)電源、步進(jìn)電機(jī)組成。 步進(jìn)電機(jī)是一種多相脈沖電機(jī)，它的各相繞組必須按一定的規(guī)律輪流供電，步進(jìn)電機(jī)才能按一定的方向旋轉(zhuǎn)。為實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)各繞組間有規(guī)律輪流供電，可以采用硬件邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)通過(guò)運(yùn)算不斷地向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出脈沖分配信號(hào)，這樣就使步進(jìn)電機(jī)朝一個(gè)方向不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。單片機(jī)發(fā)出的脈沖速度快，步進(jìn)電機(jī)也轉(zhuǎn)得快，單片機(jī)發(fā)出的脈沖速度慢，步進(jìn)電機(jī)也轉(zhuǎn)得慢，這樣單片機(jī)就可以通過(guò)改變輸出脈沖的速度來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)的速度。單片機(jī)還可以通過(guò)改變脈沖分配的順序來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。再通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)使 電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角變?yōu)楣ぷ髋_(tái)的進(jìn)退、移動(dòng)速度和位移量。單片機(jī)就是這樣通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的。 由于單片機(jī)脈沖輸出的脈沖功率很小，不足以推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，因而必須有一個(gè)把脈沖信號(hào)放大到足以推動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的放大器，這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。由于步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)電感性負(fù)載，電流的上升率受電感大小的影響而在高頻運(yùn)行時(shí)扭矩將有較大的下降。所以在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電源時(shí)必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)提高電流的上升率以保證運(yùn)行時(shí)有足夠的扭矩。由此可見(jiàn)步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的性能好壞將對(duì)開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的性能起很重要的作用。 圖 4 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其性、顯示器 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效的運(yùn)行。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路概括起來(lái)由 線、存儲(chǔ)器以及 I/O 接口四部分組成。其中 用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作。存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)。 I/O 接口是系統(tǒng)與外界進(jìn)行信 息交換的橋梁?？偩€則是 存儲(chǔ)器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的紐帶，是 部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必由之路。 機(jī)機(jī)型和擴(kuò)展存儲(chǔ)器的選擇 確定微機(jī)機(jī)型就是選擇 片機(jī)價(jià)格低、可靠性較高，適用于控制，選擇單片機(jī)做控制器比較合適。 根據(jù)總體方案的確定，微機(jī)采用 列單片機(jī)。 51 系列有三種型號(hào)： 8031是無(wú) 8051； 8751 是用 替 8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是 8031 單片機(jī)。本設(shè)計(jì)就采用 8031 單片機(jī)。 8031 單片機(jī)是美國(guó) 司的產(chǎn)品 51 系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，是目前性能較高的 8 位單片微型計(jì)算機(jī)。 8031 單片機(jī)內(nèi)部包含一個(gè) 8 位 128 字節(jié)的個(gè) 16 位定時(shí)器，四個(gè)八位并行口，一個(gè)全功能串行口，可擴(kuò)展的外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量為 64K 字節(jié)，具有 5 個(gè)中斷源并配有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，還有21 個(gè)特殊功能寄存器。 所以 8031 單片機(jī)是一種理想的 8 位微型計(jì)算機(jī)，在各種數(shù)控系統(tǒng)中的到廣泛的應(yīng)用。 8031 單片機(jī)是一個(gè)有 40 根引腳的雙列直插式器件。 ： 8 位雙向 I/O 口，既是數(shù)據(jù)線，又是低 8 位地址線，分時(shí)使用； ： 8 位雙向 I/O 口，可供用戶使用的接口； ： 8 位雙向 I/O 口，系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，作高 8 位地址線使用，系統(tǒng)不需要擴(kuò)展時(shí)，也可以供用戶使用； ： 8 位雙向 I/O 口，是一個(gè)雙功能口。 問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存地址線低 8 位字節(jié)的地址鎖存允許 輸出。 供一個(gè)定時(shí)信號(hào)，在與外部存儲(chǔ)器存取數(shù)據(jù)時(shí)把 的低位地址字節(jié)鎖存到外接的鎖存器中。這個(gè)引腳也是 程時(shí)的編程脈沖輸入端（ 高電平時(shí)， 行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 低電平時(shí) 行外部程序 存儲(chǔ)器指令。使用 8031 單片機(jī)時(shí)， 須接地。 8031 單片機(jī)內(nèi)只有 128 字節(jié)的 有 床數(shù)控系統(tǒng)需要的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量都較大，必須外接程序存儲(chǔ)器（ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ 片。 A程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 a選用 27128 芯片 常用的 儲(chǔ)器有 2716， 2732， 2764， 27128， 27256 等，容量分別為 2K、4K、 8K、 16K， 32K。由于車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制程序和加工程序，采用 168的 27128芯片，可與單片機(jī)所選的 12 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 18 27128片是一個(gè)有 28 根引腳的雙列直插式集成元件。該芯片共有 14 根地址線 8根數(shù)據(jù)線 余的為控制線。 27128 低八位地址線和 74輸出端連接 ,高六位地址線直接與 8031 的八位數(shù)據(jù)線直接與 8031 的 000H 3且采用譯碼器，使地址范圍無(wú)重疊區(qū)。 b地址鎖存器 74片機(jī)規(guī)定 提供低 8 位地址線，同時(shí)又要作為數(shù)據(jù)線，所以 一個(gè)分時(shí)輸出低 8 位地址和數(shù)據(jù)的通道口。為了把地址信息分離 出來(lái)保存，提供外接存儲(chǔ)器的低 8 位地址信息，通常采用 74為地址鎖存器。 除 74， 748282、 8212 等芯片也可用作地址鎖存器，使用時(shí)接法稍有不同，由于接線稍繁，多用硬件和價(jià)格稍貴，故不如 74得普遍。74為地址鎖存器。 輸入端， 輸出端， 片選端，片選端 G 與 8031 單片機(jī)的地址鎖存信號(hào) 接。當(dāng)片選端 G=1 時(shí)， 74輸出端與輸入端相通，當(dāng) G 端從高電平返回低電平（下降沿）時(shí)，輸入的地址信息就被鎖入 B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 a選用 62256芯片 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用 32K 8 位的 62256 芯片，其地址范圍為 6000H 7的22 腳當(dāng) 高，自己也在高電平時(shí)，具有自動(dòng)提供刷新 功能。也采用譯碼器，使其無(wú)重疊區(qū)的地址范圍。 b地址譯碼器 74部芯片都通過(guò)總線與單片機(jī)連接，單片機(jī)數(shù)據(jù)總線分時(shí)地與各個(gè)外部芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，故需進(jìn)行片選控制。若芯片內(nèi)有多個(gè)地址單元時(shí)，還要進(jìn)行片內(nèi)地址選擇。 8031單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的地址譯碼規(guī)定，外部擴(kuò)展芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，所以外部芯片不僅占用數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器一定數(shù)量的地址單元，而且要使用讀 /寫(xiě)信號(hào)與讀/寫(xiě)指令完成數(shù)據(jù)傳送。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控硬件結(jié)構(gòu)中采用全地址譯碼方式。所謂全地址譯碼是：低位地址作為片內(nèi)地址，高位地址用譯碼器譯碼，譯碼器輸出的地址選擇信號(hào)作為片選線連至每個(gè)外部芯片的片選端。 地址譯碼常用 74碼器， A、 B、 0 74031單片機(jī)的 余的 13 根地址線用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)地址線。 74碼器每一個(gè)輸出端可接 一個(gè)外部芯片的片選端實(shí)現(xiàn)分時(shí)片選控制，因此，一個(gè) 74碼器的 8 根輸出端可以連接 8 個(gè) 8K 字節(jié)地址空間。單片機(jī)的讀 /寫(xiě)信號(hào)經(jīng)過(guò)與門(mén)后控制譯碼器的賦能端 就保證只有在讀 /寫(xiě)狀態(tài)時(shí)譯碼器輸出端才會(huì)輸出片選。 定 I/O 接口 8031 只有 可作為普通 I/O 口用，所以需擴(kuò)展。鍵盤(pán)需要 32 個(gè)鍵，采用矩買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 陣式鍵盤(pán)，需 12 個(gè) I/O 口；顯示器采用 6 個(gè) 6 個(gè) I/O 接口；兩個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)，采用軟件環(huán)行分配器，需 6 個(gè)；刀架需 4 個(gè)；緊急停需 1 個(gè)。采用一片 8279芯片和一片 8255A 即可。 鍵盤(pán) /顯示器接口采用 8279 芯片，因?yàn)?8279 芯片是專(zhuān)用的鍵盤(pán) /顯示器接口芯片，還可以編程。 8279 芯片具有消顫（去抖動(dòng)）、雙鍵同時(shí)按下保護(hù)功能。顯示控制亦按掃描方式工作，可以顯示 8 或 16 個(gè)數(shù)碼（字符）。 個(gè)數(shù)應(yīng)滿足顯示值的要求和便于顯示。 8279 與單片機(jī) 8031 的連接無(wú)特殊要求，除數(shù)據(jù)線、 接連接外， 74碼器輸出線 連； 8279 的 反相器與 8031 的中斷請(qǐng)求輸人線 連；時(shí)鐘輸人端 8031 的地址鎖存控制端 連。 8279鍵盤(pán)最大可 配置 8 8 個(gè)鍵，實(shí)際用了 32 個(gè)鍵。掃描線信號(hào)為 74 個(gè)列選信號(hào)，接入鍵盤(pán)列線。鍵盤(pán)行查詢(xún)用了 8 根回饋線，接人鍵盤(pán)行線。 8279 配置的 8 位共陰極 示器，其字位線由掃描線 譯碼器、驅(qū)動(dòng)器提供，字段線由 過(guò)驅(qū)動(dòng)器提供。 8255 是一個(gè) 8位的雙向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，用于與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相 連。 寫(xiě)控制邏輯 根據(jù)單片機(jī)的地址信息（ 控制信息（ 控制片內(nèi)數(shù)據(jù)、 設(shè)狀態(tài)信息的傳送。 根據(jù) 。對(duì) 位”或“復(fù)位”。 、 B、 編程為 8位輸入，或 8位輸出，或雙向傳送。 編程為 8位輸入，或 8位輸出，按不能雙向傳送。 C 口：可分為兩個(gè) 4 位口，用于輸入或輸出；也可用作 A 口、 B 口的狀態(tài)控制信號(hào)。 8255A 的 次與 8031 的 接； 8031的同名引腳相連； 跟地址線與鎖存器 74出的最低 2 位連接。自單片機(jī)接受地址信息、控制信息，在數(shù)據(jù)總線與端口間傳送數(shù)據(jù)、狀態(tài)控制信號(hào)，也自數(shù)據(jù)總線接受控制字。 盤(pán)接口設(shè)計(jì) 首先判斷鍵盤(pán)上有無(wú)鍵閉合，先送 8255 的 0H，使列線 ，然后讀 狀況；若不全為 “1” ，則有鍵閉合，此時(shí)延時(shí) 10無(wú)則繼續(xù)掃描，如有則判斷按下的鍵號(hào)。 如確定有鍵按下時(shí)，便開(kāi)始計(jì)算鍵值。 當(dāng)采用 8 行 4 列的鍵盤(pán)時(shí)，定義第一行的鍵為 00H 03H，定義第二行鍵的鍵值為 04H 07H， 依次類(lèi)推 。首先判斷是哪一車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 20 行有鍵閉合，若第一行有鍵閉合，設(shè)置初值為 00H，若第二行有鍵閉合，則設(shè)置初值為 04H， 依次類(lèi)推 。接著對(duì)列線進(jìn)行掃描以判斷是哪一列閉合。方法上使 應(yīng)的列線輸出低電平，其余均為高電平，判斷一下是否第一列有鍵閉合，如有則列計(jì)數(shù)為 00H，與初值相加則為鍵值，也即是鍵盤(pán)的鍵號(hào)，如無(wú)則把低電平移到第二列上再判斷，直到 四 列線全判斷完畢，找出列線為止。然后計(jì)算鍵值，最后可根據(jù)鍵號(hào)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵功能程序的 入口。 圖 4 鍵盤(pán)程序框圖 示電路設(shè)計(jì) 數(shù)碼顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中的廉價(jià)輸出設(shè)備。它由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱(chēng)為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱(chēng)為共陰極顯示器。這種筆畫(huà)式的七段顯示器，能顯示的字符數(shù)量較0列掃描線 鍵按下？ 延時(shí) 10鍵按下？ 計(jì)算行值 掃描各列鍵盤(pán)線 求出列值 計(jì)算鍵值 轉(zhuǎn)各鍵功能 功能1 功能2 功能3 功能32 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 少，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。 動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描）。對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間 點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的為數(shù)不大于 8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè) 8位并行口（稱(chēng)為掃描口）?？刂聘鱾€(gè)顯示器所顯示的字形也需一個(gè)公用的 8位口（稱(chēng)為數(shù)據(jù)口）。 在 8031設(shè)置 6 個(gè)顯示緩沖單元 79H 7別存放 6 位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。 8255 的 A 口掃描總是一位為高電平，即 6 位顯示器中僅有一位公共陰極為低電平，其它為高電平。 8255 的 B 口輸出相應(yīng)位（陰極為低）顯示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段，使某一位顯示出一個(gè) 字符，其它位為暗。依次地改變 B 口輸出對(duì)應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 6位顯示器就顯示出緩沖器顯示數(shù)據(jù)所確定的字符。 件設(shè)計(jì) 車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用工作中，軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)重要方面。實(shí)際上，軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)工作是不可分割的，二者必須結(jié)合進(jìn)行。軟件設(shè)計(jì)工作，按其功能可分二類(lèi)：一類(lèi)是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能；另一類(lèi)是監(jiān)控（管理）軟件，它是控制微機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序。但執(zhí)行軟件和監(jiān)控軟件沒(méi)有明確的界限和固定的功能劃分。習(xí)慣上把鍵盤(pán)解釋程序作為監(jiān)控程序，其它任務(wù)都分散在特定功能的執(zhí)行程 序中，并由監(jiān)控程序來(lái)調(diào)用必要的功能模塊，完成預(yù)定的任務(wù)。 在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從全局著眼，先將整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)按功能分成一個(gè)一個(gè)的模塊，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊定義，然后設(shè)計(jì)出每一個(gè)具體模塊的程序，最后組成一個(gè)系統(tǒng)。不僅整個(gè)系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)可具有模塊化的特性，而且其模塊內(nèi)部也可以分為小模塊。模塊特性對(duì)測(cè)試很有利，功能擴(kuò)充也很方便。要增加新功能，只要增加新模塊就能實(shí)現(xiàn)，像搭積木一樣。因此，這樣的模塊程序設(shè)計(jì)方法，思路清晰，邏輯性強(qiáng)，柔性較大。 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 22 圖 4控系統(tǒng) 框圖 補(bǔ)原理及其程序設(shè)計(jì) A概述 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床是用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使刀具相對(duì)工件沿著指定的路徑運(yùn)動(dòng)，切削零件的輪廓，并保證切削過(guò)程中的每一點(diǎn)的精度和表面粗糙度符合一定的要求。每一方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是靠步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)拖板產(chǎn)生的，而步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)則是靠數(shù)字脈沖來(lái)控制的。一個(gè)脈沖能使拖板產(chǎn)生的位移量或最小增量，常用 x、y 表示。因而，知道了平行于軸向的加工輪廓長(zhǎng)度，就可換算成步進(jìn)電機(jī)控制脈沖總數(shù)，從而完成零件加工。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)中采用的插補(bǔ)運(yùn)算方法有多種多樣，常用的方 法有如下幾種： a數(shù)字乘法器 b逐點(diǎn)比較法 c數(shù)字積分法 d比較積分法 e矢量判別法 f最小偏差法 這些插補(bǔ)方法各有其長(zhǎng)處和短處，并且不斷發(fā)展和完善。其中，較為成熟并得到廣泛應(yīng)用的是逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法。 B逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)方法及其程序設(shè)計(jì) 逐點(diǎn)比較法的插補(bǔ)原理是：計(jì)算機(jī)在控制加工軌跡過(guò)程中，每當(dāng)?shù)都猓ㄍ习澹┫蚰骋环较蛞苿?dòng)一步，就要進(jìn)行一次偏差計(jì)算和偏差判斷，就是比較加工點(diǎn)同要求數(shù)控系統(tǒng) 加工程序 管理與操作模塊 插補(bǔ)功能 間隙補(bǔ)償 步進(jìn)電機(jī)控制 速度控制 環(huán)行分配 管理模塊 程序設(shè)計(jì) 自動(dòng)換刀 程序設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)程序 顯示程序 鍵盤(pán)診斷 中斷功能診斷 買(mǎi)文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 加工軌跡相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)之間的偏離程度，然后根據(jù)偏差的大小確定下一步的移動(dòng)方向，使刀尖始終緊靠要求的加工輪廓線運(yùn)動(dòng)， 起到步步逼近的效果。這種插補(bǔ)方法的特點(diǎn)在于每控制刀尖移動(dòng)一步時(shí)，都要完成四個(gè)工作節(jié)拍，即： 判別刀具當(dāng)前位置相對(duì)于給定輪廓的偏離情況，以此決定刀具移動(dòng) 方向； 根據(jù)偏差判別結(jié)果，控制刀具相對(duì)于工件輪廓進(jìn)給一步，即向給定的輪 廓靠攏，減少偏差； 由于刀具進(jìn)給已改變了位置，因此應(yīng)計(jì)算出刀具當(dāng)前位置的新 差，為下次判別作準(zhǔn)備； 判別刀具是否已到達(dá)被加工輪廓線段的終點(diǎn)。若已到達(dá)終點(diǎn)，則停 止插補(bǔ)；否則繼續(xù)插補(bǔ)。 逐點(diǎn)比較法是我國(guó)數(shù)控裝置中經(jīng)常采用的一種插值 運(yùn)算方法，采用這種方法不僅可以加工直線輪廓，也可以加工圓弧曲線輪廓。其算法特點(diǎn)是：運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差小于一個(gè)脈沖量，輸出均勻，而且輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便。 表 4直線插補(bǔ)偏差計(jì)算 線型 F 0 F 0 進(jìn)給 偏差計(jì)算 進(jìn)給 偏差計(jì)算 3 + x x F = y - y F =F+2 y y F = x + x F=F+ye a設(shè) 口為輸出狀態(tài)，其中 A 口控制 x 方向步進(jìn)電機(jī)， B 口控制 y 方向 電 機(jī)，步進(jìn)電機(jī)均為三相六拍。 b數(shù)據(jù)單元：設(shè) 小于 128， 2900H 單元放 x； 2901H 單元放 y； 2801H 為 x 向步進(jìn)電機(jī)控制碼首址， 2811H 為 y 向步進(jìn)電機(jī)控制碼首址。 c控制狀態(tài)標(biāo)志： 2820H 中， 別為 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)停控制位， 0 為停， 為轉(zhuǎn)； 別為 的正反轉(zhuǎn)控制位， 0 為反轉(zhuǎn)， 1 為正轉(zhuǎn)。 d加工各種線型都從原點(diǎn)（ 0， 0）開(kāi)始。 車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) (橫 向 ) 24 圖 4進(jìn)電機(jī)的控制及其程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)也叫脈 沖電機(jī)，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，是一種輸出與輸入數(shù)字脈沖對(duì)應(yīng)的增量驅(qū)動(dòng)元件。當(dāng)給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)便轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。如按一定規(guī)律給步進(jìn)電機(jī)一串連續(xù)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)便一步一步地連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)具有如下特點(diǎn)： 距誤差不會(huì)積累。 一定的頻率下，能按控制脈沖的要求快速起、停和反轉(zhuǎn)。改變 控制脈沖頻率，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就隨著變化，并可在很寬的范圍內(nèi)平 滑調(diào)節(jié)。 作可靠，成本低。但其控制精度受到步距腳的限制。 開(kāi)始 初 始 化輸代碼 置狀態(tài)標(biāo)志 F 0？ 調(diào)環(huán)分 進(jìn) +X 調(diào)環(huán)分 進(jìn) +Y 調(diào)環(huán)分 進(jìn) +Y 調(diào)環(huán)分 進(jìn) 環(huán)分 進(jìn) 環(huán)分 進(jìn) 環(huán)分 進(jìn) 環(huán)分 進(jìn) +X F=X+1 F=F+=Y+1 F=Y+1 F=F+=X+1 F=X+1 F=F+=Y+1 F=Y+1 F=F+=X+1 F 0？ F 0？ F 0？ N N N N N N N 轉(zhuǎn)監(jiān)控 N 判終到？ 停 機(jī)