_機械畢業(yè)設計（論文）-c6132普通車床z軸數(shù)控化改造(全套圖紙）

1、<p>　　畢業(yè)設計報告(論文)</p><p>　　報告(論文)題目：普通車床Z軸數(shù)控化改造</p><p>　　作者所在系部： 機械工程系 </p><p>　　作者所在專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　作者所在班級： </p>&

2、lt;p>　　作 者 姓 名 ： </p><p>　　作 者 學 號 ： </p><p>　　指導教師姓名： </p><p>　　完 成 時 間 ： 2012年6月 </p><p>　　北華航天工業(yè)學院教務處制

3、</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　應用成熟的數(shù)控技術理論，以低廉的成本對普通舊機床進行數(shù)控化改造，可以恢復甚至提高原機床的精度，適應工業(yè)高速跨越式發(fā)展的要求，為此機床數(shù)控化改造在國際國內(nèi)作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)獲得了很大的發(fā)展。本文以c6132車床為對象，對此車床進行了數(shù)控化改造。</p><p>　　通過c61

4、32普通車床的數(shù)控化改造，闡述了車床的數(shù)控化改造的方案，詳細論述了c6132車床的主軸傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)的改造過程，為節(jié)約成本和以后對機床的維修提供了方便。</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控 改造 車床 數(shù)控系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Computer numeric

5、al control(cnc) machine tools innovation was conducted by application sophisticated cnc technology theory and low cost. The accuracy of the original machine can be restored or even improved , so that it can be adapted to

6、 industrial requirements of high-speed development by leaps and bounds. CNC machine tools innovation was greatly developed as a new international and domestic economic growth industry. In the paper, CNC machine tools inn

7、ovation programs, technical route and so on </p><p>　　Through the numerical control transformation of c6132 ordinary lathe, have explained the scheme of numerical control transformation of the lathe, have de

8、scribed the main shaft transmission of c6132 lathe, entered to transforming the course of the transmission, numerical control system in detail, in order to save the cost and provide convenience to the maintenance of the

9、lathe afterwards.</p><p>　　Keywords: NC; transformation; lathe; CNC System</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractI</

10、p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題綜述1</p><p>　　1.1.1選題原因1</p><p>　　1.1.2 數(shù)控機床的發(fā)展歷程2</p><p>　　1.1.3 數(shù)控機床的發(fā)展方向3</p><p>　　1.2 C

11、6132車床簡介4</p><p>　　C6132車床的組成部分及其功用4</p><p>　　1.3 普通車床數(shù)控化改造的必要性5</p><p>　　第2章C6132車床的改造7</p><p>　　2.1總體方案設計的內(nèi)容7</p><p>　　2.1.1設計任務7</p><p&

12、gt;　　2.1.2 系統(tǒng)運動方式的確定7</p><p>　　2.1.3伺服系統(tǒng)的選擇7</p><p>　　2.1.4執(zhí)行機構傳動方式的確定8</p><p>　　2.1.5 計算機的選擇8</p><p>　　2.2 機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算8</p><p>　　2.2.1 總方案確定8&l

13、t;/p><p><b>　　2.2.2計算9</b></p><p>　　2.2.2.1切削力計算10</p><p>　　2.2.2.2滾珠絲杠計算：10</p><p>　　2.2.2.3齒輪及轉距有關計算13</p><p>　　2.2.2.4步進電機的計算和選型13</p&g

14、t;<p>　　2.2.3設計繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖16</p><p>　　第3章 微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計17</p><p>　　3.1 單片微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計內(nèi)容17</p><p>　　3.1.1繪制系統(tǒng)電氣控制的結構框圖17</p><p>　　3.1.2選擇中央處理單元CPU的類型17</

15、p><p>　　3.1.3存儲器擴展電路設計18</p><p>　　3.1.4輸入/輸出接口電路設計18</p><p>　　3.2 MCS-51 系列單片機簡介18</p><p>　　3.2.1 8031單片機的基本特性18</p><p>　　3.2.2 8031芯片引腳及功能19</p>

16、<p>　　3.2.3定時器/計數(shù)器20</p><p>　　3.3存儲器擴展電路設計21</p><p>　　3.3.1 8031與EPROM的連接21</p><p>　　3.3.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展21</p><p>　　3.4 I/O接口電路及輔助電路設計21</p><p>　　3.4.

17、1顯示功能設計21</p><p>　　3.4.2鍵盤輸入功能設計22</p><p>　　3.4.3步進電機接口及驅動電路22</p><p>　　3.4.4其他輔助電路25</p><p><b>　　總結27</b></p><p><b>　　致 謝28<

18、/b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p>　　C6132車床縱向進給數(shù)控化改造</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題綜述</b></p><p><b&g

19、t;　　1.1.1選題原因</b></p><p>　　長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關鍵設備主要依靠進口，技術受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設計水平、質量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年。同時中國在應用技術及技術集成方面的

20、能力也還比較低，相關的技術規(guī)范和標準的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應。同時，中國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)、外際市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，中、小批量的生產(chǎn)越來越多。就目前的

21、現(xiàn)況而言舊機床主要表現(xiàn)在設備老化陳舊、自動化水平低、技術水平落后、勞動生產(chǎn)率低，嚴重影響了生產(chǎn)力的發(fā)展。數(shù)控機床則具有普通機床所不具備的優(yōu)點，如：加工精度高，產(chǎn)品的穩(wěn)定強；加工零件范圍廣，能適應單件、形狀復雜、精度要求較高的零件生產(chǎn)；能有效地減輕工人的勞動強度，縮短生產(chǎn)準備時間。對我國企業(yè)而言采用，面對激烈的市場競爭，采用先進的工藝設備, 已經(jīng)成為我國制造技術發(fā)展的總趨勢，也是企業(yè)走出困境、提升水平，實現(xiàn)跨越式發(fā)展的必由之路。</

22、p><p>　　目前，我國現(xiàn)有數(shù)以萬計的陳舊、落后 普通機床，對于機械制造企業(yè)，單純靠購買新的數(shù)控機床，所需投資大。為了節(jié)約資金，降低成本，利用原來的部分普通機床進行數(shù)控化改造，提高機械設備的數(shù)控化率，是一種有效的途徑。同時，企業(yè)現(xiàn)有的數(shù)控機床長期處于運轉甚至超負荷使用，缺少認真的維修和保養(yǎng)，造成機床嚴重磨損，喪失了精度；有些原有的數(shù)控機床性能已不能滿足使用要求，急需更新改造。隨著現(xiàn)代化機械加工技術向高效率、高精度方

23、向發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機床也朝著精密化、復雜化方向發(fā)展。在機械加工中,機床狀態(tài)的好壞直接影響著被加工零件的加工質量及機械加工效率.從保證零件機械加工質量、提高加工效率講,目前許多機械加工車間里普通機床無法做到這點，以滿足車間生產(chǎn)的需要。數(shù)控機床，特別是多軸數(shù)控、多軸聯(lián)動的數(shù)控機床是高效、高質量產(chǎn)品制造的關鍵設備，也是結構較復雜、自動化程度高、精度和可靠性要求高的機電一體化高技術產(chǎn)品。</p><p>　　隨著科學技術的

24、發(fā)展和機械制造技術的進步，必將推動數(shù)控機床的開發(fā)應用，逐步形成高檔，普及型和經(jīng)濟型構成比合理的數(shù)控機床系列，以滿足各種不同用戶的需要</p><p>　　數(shù)控機床是集機、電、儀和信息等多項技術于一體的典型機電一體化產(chǎn)品,是同時具備高效率、高質量、高柔性等優(yōu)點的工作母機,隨著CNC技術的不斷完善和微處理機直接用于機床后,數(shù)控車床的性能價格比得到極大的完善, 不僅可以提高加工質量和效率，還能實現(xiàn)對各種復雜的零件的加工

25、，達到了普通機床無法取得的效果，這就使得數(shù)控機床成為不僅是一種技術上先進,而且是一種經(jīng)濟上合理的機床，不僅現(xiàn)在富有旺盛的生命，而且是未來機械工廠自動化的基礎。</p><p>　　1.1.2 數(shù)控機床的發(fā)展歷程</p><p>　　微電子技術，自動信息處理，數(shù)據(jù)處理以及電子計算機的發(fā)展，給自動化帶來了新的概念，推動了機械制造自動化的發(fā)展。</p><p>　　采用數(shù)

26、字控制技術進行機械加工的思想最早是在20世紀40年代初提出來的。當時，美國北密執(zhí)安的一個小型飛機制造廠帕森公司（paisons Co.）在制造飛機框架及直升機葉片輪廓用樣板時，利用全數(shù)字電子計算機對輪廓路徑進行數(shù)據(jù)處理，并考慮了刀具直徑對加工路徑的影響，提高了加工精度。1949年帕森公司正式接受美空軍委托，在麻省理工學院伺服機構實驗室的協(xié)助下，開始從事數(shù)控機床的研制工作。經(jīng)過三年的研究，于1952年試制成功世界第一臺數(shù)控機床實驗性樣機。

27、這是一臺采用脈沖乘法器原理的直線插補三坐標連續(xù)控制銑床，這便是數(shù)控機床的第一代。</p><p>　　1953年，美空軍與麻省理工學院協(xié)作，開始從事計算機自動編程的研究，這就是創(chuàng)制APT（Automatically Programmed Tools）自動編程系統(tǒng)的開始。</p><p>　　1959年，計算機行業(yè)研制出晶體管器件，因而數(shù)控裝置中廣泛采用晶體管和印刷電路板，從而跨入第二代數(shù)控

28、時代。</p><p>　　1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模的集成電路。由于它體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性進一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。</p><p>　　隨著計算機技術的發(fā)展，小型計算機的價格急劇下降。小型計算機開始取代專用數(shù)控計算機，數(shù)控的許多功能由軟件程序實現(xiàn)。這樣組成的數(shù)控系統(tǒng)稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）。1970年，在美國芝加哥國際機床展覽會上，首次展出了這種系統(tǒng)，稱為第四代

29、數(shù)控。</p><p>　　1970年前后，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器。1974年美、日等國首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)。近20年來，微處理機數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到了飛速發(fā)展和廣泛應用，這就是第五代數(shù)控系統(tǒng)（MNC）。</p><p>　　1.1.3 數(shù)控機床的發(fā)展方向</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)技術的突飛猛進為數(shù)控機床的技術進步提供了條件，為了滿

30、足市場的需要，達到現(xiàn)代制造技術對數(shù)控機床提出的更高的要求，當前，數(shù)控技術及數(shù)控機床的發(fā)展方向主要體現(xiàn)為以下幾方面： </p><p><b>　　1) 高速、高效 </b></p><p>　　機床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 </

31、p><p>　　目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到 5000～8000m/min 以上；主軸轉數(shù)在30000轉/ 分(有的高達10萬r/min)以上；工作臺的移動速度(進給速度)：在分辨率為1微米時，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1微米時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補進給速度達到12m/min。 </p><p>&l

32、t;b>　　2) 多功能 </b></p><p>　　在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發(fā)展很快的機種。 </p><p><b>　　3) 智能化 </b></p><p

33、>　　智能化是21世紀制造技術發(fā)展的一個大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。 </p><p>　　智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面： </p><p>　　(1)為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數(shù)自動生成； <

34、;/p><p>　　(2)為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等； </p><p>　　(3)簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等； </p><p>　　(4)智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 </p><p><b>　　

35、4) 高精度 </b></p><p>　　在機械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機床的加工精度已由±10μm 提高到±5μm ；精密級加工中心的加工精度則從± 3～5μm，提高到±1～1.5μm ，甚至更高；超精密加工精度進入納米級(0.001微米) ，主軸回轉精度要求達到0.01～0.05 微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些

36、機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主軸(電機與主軸一體化)，主軸徑向跳動小于2μm ，軸向竄動小于1μm ，軸系不平衡度達到G0.4級。 </p><p><b>　　5) 高可靠性 </b></p><p>　　隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化應用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床制造商追求的目標。 </p><p><b&g

37、t;　　6) 柔性化</b></p><p>　　柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機床及其構成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結，向信息集成方向發(fā)展；

38、網(wǎng)絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。</p><p>　　1.2 C6132車床簡介</p><p><b>　　臥式車床</b></p><p>　　1-主軸箱，2-卡盤，3-刀架，4-后頂尖，5-尾座，6-床身，7-光杠，8-絲杠，9-床鞍，10-底座，11-進給箱</p><p>　　C6132車床的組成部分及其

39、功用：  C6132車床由床身、主軸箱、變速箱、進給箱、光桿、絲桿、溜板箱、刀架、床腿和尾架等部分組成。  1．床身：是車床的基礎零件，用來支承和安裝車床的各部件，保證其相對位置，如床頭箱、進給箱、溜板箱等。床身具有足夠的剛度和強度，床身表面精度很高，以保證各部件之間有正確的相對位置。床身上有四條平行的導軌，供大拖板（刀架）和尾架相對于床頭箱進行正確的移動，為了保持床身表面精度，在操作車床中應

40、注意維護保養(yǎng)。  2．床頭箱（主軸箱）：用以支承主軸并使之旋轉。主軸為空心結構。其前端外錐面安裝三爪卡盤等附件來夾持工件，前端內(nèi)錐面用來安裝頂尖，細長孔可穿入長棒料。C6132車床主軸箱內(nèi)只有一級變速，其主軸變速機構安放在遠離主軸的單獨變速箱中，以減小變速箱中的傳動件產(chǎn)生的振動和熱量對主軸的影響。  3．變速箱：由電動機帶動變速箱內(nèi)的齒輪軸轉動，通過改變變速箱內(nèi)的齒輪搭配（嚙合）位置，得到不同

41、的轉速，然后通過皮帶輪傳動把運動傳給主軸。  4．進給箱 又稱走刀箱，內(nèi)裝進給運動的變速齒輪，可調整進給量和螺距，并將運動傳至光桿或絲桿。  5．光桿、絲桿：將進給箱的</p><p>　　1.3 普通車床數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　隨著社會生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，機械產(chǎn)品的性能和質量的不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代和不斷加快。因此

42、，對機床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，還要能迅速的適應產(chǎn)品零件的變換，生產(chǎn)的需要，促進了數(shù)控機床的生產(chǎn)。近年來，加快了數(shù)控機床技術的引進，促進了數(shù)控機床的生產(chǎn)，各大企業(yè)不斷的購進數(shù)控機床，擴大再生產(chǎn)和替換陳舊設備，所以，機床數(shù)控化改造有其歷史的必然性和優(yōu)點。</p><p>　　數(shù)控機床可以較好地解決形狀復雜、精密、小批及多變零件的加工問題、能夠穩(wěn)定加工質量和提高生產(chǎn)率，但是數(shù)控機床的應用也受到其它條件的限制。

43、</p><p>　?。?）數(shù)控機床價格昂貴。一次性投資巨大，對中小企業(yè)常是心有余而力不足。</p><p>　?。?）目前是，各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù)控替換根本不可能，而且替代下的機床閑置起來又會造成浪費。</p><p>　?。?）在國內(nèi)，訂購新數(shù)控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需。</p><p>　?。?）通用數(shù)

44、控機床對具體生產(chǎn)有多余功能。</p><p>　　要較好地解決上述問題，應走普通機床數(shù)控改造之路，在國外已發(fā)展成為一個新興的工業(yè)部門，早60年代已經(jīng)開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經(jīng)營這門業(yè)務。從美 國。日本等工業(yè)化國家的經(jīng)驗看，機床的數(shù)控改造也心不可少，數(shù)控改造機床占有較大比例。如日本的大企業(yè)中有26%的機床經(jīng)過數(shù)控改造，中小企業(yè)則是74%，在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司為世界各地提供數(shù)控改造業(yè)務。我國是擁有300多萬臺

45、機床的國家，而這些機床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機床，自動化程度低，要在近幾年內(nèi)用自動和精密設備更新現(xiàn)有機床，不論是資金還是我國機床制造廠的能力都是辦不到的，因此，普通機床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國的經(jīng)濟水平。</p><p>　　數(shù)控機床改造一般是指對普通機床某些部位做一定的改造，配上數(shù)控裝置，從而使機床具有數(shù)控加能力。其改造的優(yōu)點有：</p><p>　?。?）從提高資本出發(fā)，必

46、造閑置設備，能發(fā)揮機床的原有功能改造后的新增功能，提高機床的使用價值。</p><p>　　（2）適應多品種，小批量零件生產(chǎn)。</p><p>　?。?）自動化程度高，專業(yè)性繢，工精度高，生產(chǎn)效率高。</p><p>　　(4）降低對工人技術水平的要求。</p><p>　　(5）數(shù)控改造的費用低，經(jīng)濟性好。</p><p

47、>　　(6）數(shù)控改造的財期短，可滿足生產(chǎn)急需。</p><p>　　第2章C6132車床的改造</p><p>　　利用微機改造現(xiàn)有的普通車床，主要應該解決的問題是如何將機械傳動進給和手工控制的刀架轉位改造成由計算機控制的刀架自動轉位以及自動進給的自動加工車床，即經(jīng)濟性數(shù)控車床。</p><p>　　2.1總體方案設計的內(nèi)容</p><p&

48、gt;　　接到一個數(shù)控裝置的設計任務后，必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體框圖，才能決定各種設計參數(shù)和結構，然后再分機械部分和電氣部分進行設計計算。</p><p>　　機床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定應包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運動方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機構的結構及傳動方式的確定，計算機系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。</p><p>　　一般應根據(jù)設計任務和要求提出方案，進行綜合分析，比較和論證，最后確

49、定總方案。</p><p><b>　　2.1.1設計任務</b></p><p>　　本設計任務是對C6132普通車床進行數(shù)控化改造。利用微機對縱向進給系統(tǒng)進行半閉環(huán)控制，縱向快速運動速度為3m/min，縱向脈沖當量為0.01，最大加工工件直徑320mm,最大加工工件長度720mm。機床進給系統(tǒng)采用步進電機驅動滾珠絲杠的典型傳動方式。</p><

50、p>　　2.1.2 系統(tǒng)運動方式的確定</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)，點位/直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對于刀具移動過程中不進行切削，可選用點位控制系統(tǒng)。如數(shù)控鉆床。</p><p>　　如果要求工作臺或刀具沿各坐標軸的運動具有確定的函數(shù)關系，即連續(xù)控制系統(tǒng)應具備控制刀具以給定速率沿加工路徑運動的功能。具備這種控制能力的數(shù)控機床可以加工各種外形輪廓復

51、雜的零件。數(shù)控車床就采用此種運動方式。同時它也具有點位系統(tǒng)的功能。</p><p>　　2.1.3伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>　　伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)，半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　在普通機床的數(shù)控化改造中一般采用步進電動機和交流伺服電動機。交流伺服電動機調速方便，體積小，目前廣泛用于數(shù)控機床的傳動系統(tǒng)。與步進電動機相比，其精度高、價

52、格昂貴，考慮到改造本身是經(jīng)濟型改造，因此一般選用步進電動機作為驅動裝置。車床步進電動機采用脈沖數(shù)字信號進行控制，每轉一轉步距誤差自動變?yōu)榱悖芊奖愕貙崿F(xiàn)調速以及定位，改變各相繞組的接通次序即可實現(xiàn)正反轉，易于控制，且價格低廉，數(shù)控車床上大多使用反應式步進電動機。在需要快速移動大距離的條件下，應選擇轉動慣量小、運行頻率高、價格較低的反應式步進電動機。</p><p>　　經(jīng)過全面考慮，在C6132的數(shù)控化改造中，選

53、用反應式步進電動機作為縱向進給驅動。理由是：該系統(tǒng)控制方便，由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅動電路控制和功率放大后，使步進電動機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可以控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。該系統(tǒng)結構簡單，易維修，性價比高；考慮改造后的C6132機床精度要求(數(shù)控化改造后縱向精度為0.01mm／步)，加工精度要求不算太高，為了簡化結構、降低成本，車床故選擇步進電動機

54、驅動的半閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.1.4執(zhí)行機構傳動方式的確定</p><p>　　為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設計機械傳動裝置時，通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼比的要求。在設計中應考慮以下幾點：</p><p>　　1）盡量采用低摩擦的傳動和導向元件。如采用滾珠絲杠螺母傳動副。</p><

55、p>　　2）盡量消除傳動間隙。如采用消隙齒輪。</p><p>　　3）提高系統(tǒng)剛度。縮短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛度，減小傳動鏈誤差。</p><p>　　2.1.5 計算機的選擇</p><p>　　微機控制系統(tǒng)由CPU、存儲擴展電路I/O接口電路、伺服電機驅動電路、檢測電路等幾部分組成。</p><p>　　根據(jù)機床要求，采用8位

56、微機。由于MCS-51系列單片機具有集成度高，可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強，具有很高的性能價格比等特點，決定采用MCS-51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、1/0接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)，顯示器采用兩排數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。</p><p>　　2.

57、2 機床進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算</p><p>　　2.2.1 總方案確定</p><p>　　機械部分的改造，在原機床的基礎上，去掉掛輪箱(保留三星齒輪)、進給箱、溜板箱、刀架部分，保留大拖板、中拖板。</p><p>　　為實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用步進電機經(jīng)齒輪減速再傳動絲杠，為保證一定的傳動 精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為

58、提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負荷的結構。齒輪傳動也要采用消除齒側間隙的結構。</p><p>　　圖1-1改后進給示意圖</p><p>　　5-絲杠，6-聯(lián)軸器，7-消隙齒輪，8-步進電機</p><p>　　縱、橫向絲杠的改造去掉機床的進給傳動系統(tǒng)，安裝上滾珠絲杠、減速器接口、步進電動機。這類小型機床在中間設置一級傳動結構的目的是提高伺服電動機的使用壽命。

59、對于瞬時性的快速起、停起到一定的緩沖作用。系統(tǒng)總體方案框圖見圖1-2。</p><p>　　圖1-2 經(jīng)濟型數(shù)控車床總體方案框圖</p><p><b>　　2.2.2計算</b></p><p>　　經(jīng)濟型數(shù)控改造的橫向進給系統(tǒng)的設計比較簡單，一般是步進電機經(jīng)減速后驅動滾珠絲杠，使刀架橫向運動。步進電機安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進電機和機床

60、大拖板連接起來，以保證其同軸度，提高傳動精度</p><p>　　其主要設計參數(shù)如下：</p><p>　　加工最大直徑: 在床面上 φ320mm</p><p>　　在床鞍上 φ160mm</p><p>　　加工最大長度: 750mm</p><p>　　溜板及刀架重力:

61、縱向 800N</p><p>　　刀架快速速度: 縱向 3m/min</p><p>　　脈沖當量： 縱向 0.01mm </p><p>　　主電機功率: 4KW</p><p>　　起動加速時間: 30ms</p&g

62、t;<p>　　機床定位精度: ±0.015mm</p><p>　　2.2.2.1切削力計算</p><p><b>　　1.縱車外圓</b></p><p>　　主切削力（N）按經(jīng)驗公式估算：</p><p>　　=0.67 = 0.67×=3835<

63、;/p><p><b>　　按切削各分力比例:</b></p><p>　　Fz:Fx:Fy = 1:0.25:0.4</p><p>　　Fx=3825×0.25=959</p><p>　　Fy=3835×0.4=1534</p><p><b>　　2.橫切端面&l

64、t;/b></p><p>　　主切削力（N）可取縱切的</p><p><b>　　=</b></p><p>　　此時走刀抗力為（N）,吃刀抗力為（N）。仍按上述比例粗略計算：</p><p>　?。海?1:0.25:0.4</p><p>　　=1918×0.25=479&l

65、t;/p><p>　　=1918×0.4=767</p><p>　　2.2.2.2滾珠絲杠計算：</p><p>　　1.計算綜合導軌車床絲杠軸向力</p><p>　　P=K+ f’(+W)</p><p>　　K —— 考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，一般取K=1.15 </p><p>

66、;　　—— 橫向切削分力；</p><p>　　—— 垂直切削分力；</p><p>　　f’—— 導軌上的摩擦系數(shù)，f’=0.15~0.18，取f’=0.16</p><p>　　W —— 工作臺作用在導軌上的重力，W =800N</p><p>　　則P=1.15×959+0.16(3835+800)=1844N</p&g

67、t;<p>　　2.計算最大動負載：</p><p>　　——滾珠絲杠導程，初選=6mm;</p><p>　　——最大切削力下的進給速度，可取最高進給速度的（1/2-1/3），此處=1.5m/min</p><p>　　T—— 使用壽命，數(shù)控機床及一般機電設備取T=15000h；</p><p>　　——載荷系數(shù)，平衡或輕度沖

68、擊取1.0~1.2；中等沖擊取1.2~1.5；較大沖擊或振動取1.5~2.5；現(xiàn)取=1.2；</p><p>　　——滾珠絲杠副的壽命，單位為 r;</p><p>　　——硬度系數(shù)，58HRC時，取1.0；等于55HRC時，取1.11；等于52HRC時，取1.35；等于50HRC時，取1.56；等于45HRC時，取2.4；現(xiàn)取=1.0；</p><p>　　P——

69、滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。</p><p>　　==250r/min</p><p><b>　　=13458.7N</b></p><p>　　由最大動負載C的值，查表選用滾珠絲桿螺母副的型號為型，墊片調整預緊，其額定動載荷為15400N。</p><p>　　滾珠絲桿螺母幾何參數(shù)計算如下： </p&g

70、t;<p>　　表2-1 滾珠絲杠螺母幾何參數(shù)表</p><p>　　3.效率計算：根據(jù)《機械原理》的公式 ，絲杠螺母副的傳動效率η為：</p><p>　　Ψ——摩擦角取滾動摩擦系數(shù)0.003~0.004 </p><p><b>　　——螺旋升角</b></p><p><b>

71、;　　==0.95</b></p><p><b>　　4．剛度計算：</b></p><p>　　滾珠絲杠副的軸向變形將引起滾珠絲杠的導程發(fā)生變化，直接影響定位精度和運動的平穩(wěn)性。</p><p>　　滾珠絲杠受工作負載P引起的導程的變化量</p><p>　　式中“+”號用于拉伸，“-”號用于壓縮；<

72、;/p><p>　　P — 滾珠絲杠的最大工作載荷，單位為N；</p><p>　　L— 滾珠絲桿導程，單位為mm； </p><p>　　E — 材料彈性模數(shù)，</p><p>　　F — 滾珠絲杠按底徑計算的截面積，單位為；</p><p><b>　　滾珠絲杠機械回徎</b></p>

73、<p><b>　　則 </b></p><p>　　滾珠絲杠受扭轉引起的導程變化量 很小</p><p><b>　　總誤差</b></p><p>　　查表知C級精度絲杠允許的螺距誤差為54m/m 剛度足夠</p><p><b>　　5.穩(wěn)定性驗算</

74、b></p><p>　　滾珠絲杠兩端推力軸承，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需作穩(wěn)定性校核。</p><p>　　2.2.2.3齒輪及轉距有關計算</p><p>　　因為步距角=0.75º，滾珠絲杠螺距=6mm，要實現(xiàn)脈沖當量=0.01，則應在步進電機與滾珠絲杠之間加一級齒輪降速傳動，降速傳動比為：</p><p><b>

75、;　　傳動比</b></p><p>　　選定齒輪齒數(shù)Z1=32 Z2=40或Z1=20 Z2=25</p><p>　　故可取模數(shù) m=2mm α=20 </p><p>　　因傳遞的扭矩較小，取模數(shù)m=2,齒輪有關尺寸如下表：</p><p><b>　　表2-2齒輪參數(shù)表</b></

76、p><p>　　注：表中，為齒頂高系數(shù)（=1）；為頂隙系數(shù)（=0.25）。</p><p>　　2.2.2.4步進電機的計算和選型</p><p><b>　　1.轉動慣量計算</b></p><p>　　工作臺質量折算到電動機軸上的轉動慣量</p><p><b>　　絲杠轉動慣量：<

77、;/b></p><p><b>　　齒輪轉動慣量：</b></p><p>　　電動機轉動轉動慣量很小可以忽略</p><p><b>　　因此，總的轉動慣量</b></p><p>　　2.所需轉動力矩計算：</p><p>　　快速空載啟動時所需力矩</p&

78、gt;<p>　　M=Mamax+Mf+Mt</p><p>　　式中 Mamax—快速空載時折算到電動機軸上的最大加速力矩</p><p>　　Mf-----折算到電動機軸的摩擦力矩</p><p>　　Mt-----絲杠預緊時折算到電動機軸上的附加摩擦力矩</p><p>　　最大切削負載時所需力矩</p>

79、<p>　　M=Mat+Mf+M0+Mt</p><p>　　Mat——電機軸上的加速度力矩</p><p>　　快速進給時所需的力矩</p><p><b>　　M=Mf+M0</b></p><p>　　式中Mamax-----空載</p><p><b>　　T=30

80、ms</b></p><p>　　當n=n時Ma=Mat</p><p><b>　　V=100</b></p><p><b>　　D=88</b></p><p><b>　　W=800N</b></p><p>　　η=0.8 f

81、’=0.16</p><p><b>　　當時預加載荷則</b></p><p>　　所以快速空載時所需力矩</p><p>　　M=Mamax+Mf+M0=234.7+296.7+34.58=565.98N.cm</p><p><b>　　切削時所需力矩</b></p><p

82、>　　M快=Mat+Mf+M0+Mt=15.83+296.7+34.58+54.6=401.7N.cm</p><p><b>　　快速移動時F需力矩</b></p><p>　　M切=Mf+M0=296.7+34.58=331.28N.cm</p><p>　　從上面計算可得：M起 M快，M切三種情況下，以快速空載起動所需力矩最大&l

83、t;/p><p>　　以此項作為初選步進電機的依據(jù)</p><p>　　從國產(chǎn)BF反應式步進電機技術數(shù)據(jù)表查出</p><p>　　當步進電機為五相十序時 λ=0.951</p><p><b>　　3.電機的選擇</b></p><p><b>　　由機床設計手冊查得</b>

84、</p><p>　　110BF003型最大靜轉矩為800N.M，大于所需靜轉矩</p><p>　　計算步進電機空載起動頻率和切削時工作頻率</p><p>　　由手冊查得：110BF003型步進電機允許的最高空載起動頻率為1500HZ，運行頻率為7000HZ，步進電機啟動時頻率不能滿足要求，此項指標可暫不考慮，可以采用軟件開降速程序來解決。當快速切削進給時，能滿

85、足要求</p><p>　　110BF003型步進電機的基本參數(shù)如下：</p><p><b>　　相數(shù)：3</b></p><p>　　步距角：0.75/1.5度</p><p><b>　　電壓：80V</b></p><p><b>　　相電流：6A</

86、b></p><p>　　最大靜轉矩：800N.cm</p><p>　　最高空載啟動頻率：1500Hz</p><p>　　運行頻率：7000Hz</p><p><b>　　線圈電阻：0.37</b></p><p><b>　　分配方式：三相六拍</b></

87、p><p><b>　　重量：6Kg</b></p><p><b>　　外形尺寸：</b></p><p><b>　　軸徑：</b></p><p>　　2.2.3設計繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖</p><p>　　縱向進給機構改造時拆除原機床的進給箱及

88、絲杠,將步進電機減速齒輪箱安裝在原機床的尾端,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置, 兩端仍采用原固定方式,這樣可以減小改裝工作量，并由于滾珠絲杠的磨擦系數(shù)小于原絲杠,從而使縱向進給機構整體剛度增大。為了便于安裝滾珠絲杠副，絲杠軸不是整體的，而是分移式的，用套筒剛性聯(lián)接。采用一級齒輪減速。</p><p>　　圖2-1縱向進給系統(tǒng)計算簡圖</p><p>　　第3章 微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計<

89、;/p><p>　　3.1 單片微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計內(nèi)容</p><p>　　當前，在經(jīng)濟型數(shù)控機床控制系統(tǒng)中廣泛采用美國Intel公同的MCS-51系列單片計算機，因此本章著重介紹用MCS-51系列單片微機構成的控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容、方法及步驟。單片微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計包括以下幾部分內(nèi)容:</p><p>　　3.1.1繪制系統(tǒng)電氣控制的結構框圖</p&g

90、t;<p>　　根據(jù)總體方案及機械結構的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制系統(tǒng)電氣控制的結構框圖。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。硬件是組成系統(tǒng)的基礎，有了硬件，軟件才能有效地運行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)性能指標。</p><p>　　機床硬件電路由以下五部分組成。</p><p>　　(1)主控制器，即中央處理

91、單元CPU。</p><p>　　(2)總線。包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。</p><p>　　(3)存儲器。包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　(4)接口：即1/0輸入/輸出接口電路。</p><p>　　(5)外圍設備。如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。</p><p>　　圖3-1 機床數(shù)控系統(tǒng)硬

92、件框圖</p><p>　　3.1.2選擇中央處理單元CPU的類型</p><p>　　在微機應用系統(tǒng)中，CPU的選擇應考慮以下因素:</p><p>　　(1)時鐘頻率和字長，這個指標將控制數(shù)據(jù)處理的速度。</p><p>　　(2)可擴展存儲器(包括ROM和RAM)的容量。</p><p>　　(3)指令系統(tǒng)功能，

93、影響編程靈活性。</p><p>　　(4)1/0口擴展的能力，即對外設控制的能力。</p><p>　　(5)開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。</p><p>　　此外還要考慮到系統(tǒng)應用場合、控制對象對各種參數(shù)的要求，以及經(jīng)濟價格比等經(jīng)濟性的要求。</p><p>　　目前在經(jīng)濟型數(shù)控機床中，推薦采用MCS-51系列單片微機作為主控

94、制器。</p><p>　　3.1.3存儲器擴展電路設計</p><p>　　存儲器擴展電路設計應該包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴展。程序存儲器主要用于儲存數(shù)控系統(tǒng)程序，而數(shù)據(jù)存儲器用于存放用戶加工程序，為保護用戶加工程序，數(shù)據(jù)存儲器必須有掉電保護功能。</p><p>　　在選擇存儲器芯片時，要考慮CPU與存儲器時序的匹配，還應考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲器的

95、容量等問題。經(jīng)濟型數(shù)控機床的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的容量一般在64K左右。</p><p>　　在存儲器擴展電路的設計中還應包括地址鎖存器和譯碼電路的設計。</p><p>　　3.1.4輸入/輸出接口電路設計</p><p>　　應包括接口芯片的選用，步進電機控制電路，鍵盤顯示電路以及其他輔助電路的設計，例如復位電路，越界報警電路，掉電保護電路等。</p&g

96、t;<p>　　此外，不同的數(shù)控系統(tǒng)還要求配備不同的外設，這些部分的電路設計也應包括。</p><p>　　3.2 MCS-51 系列單片機簡介</p><p>　　MCS-51系列單片機是美國intel公司推出的，它的集成度很高，是集片內(nèi)存儲器、片內(nèi)輸入/輸出部件和CPU于一體的優(yōu)良的單片機系統(tǒng),在我國廣泛應用于經(jīng)濟型數(shù)控機床.</p><p>　　

97、MCS-51 系列單片機主要型號有8031、8051和8751。三種型號的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結構上有一定的差異。由于8031片內(nèi)無ROM ，適用于可在現(xiàn)場修改和更新程序存儲器的應用場合，由于其價格低，使用靈活，故其非常適合在中國使用。</p><p>　　3.2.1 8031單片機的基本特性</p><p>　　8031單片機具有以下特點：</p><p>　　

98、（1）具有功能很輕強的8位中央處理單元（CPU）。</p><p>　?。?）片內(nèi)有時鐘發(fā)生電路(6MHz或12MHz)、每執(zhí)行一條指令的時間為2μs或1μs。</p><p>　　（3）片內(nèi)具有128字節(jié)RAM。</p><p>　　（4）具有21個特殊存儲器。</p><p>　?。?）可擴展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和64K字節(jié)的外部程

99、序存儲器。</p><p>　?。?） 具有4個I/O口，32根I/O線。</p><p>　?。?）具有2個16位定時器/計數(shù)器。</p><p>　?。?）具有5個中斷源，配備兩個中斷優(yōu)先級</p><p>　?。?）具有一個全雙功串行接口。</p><p>　?。?0）具有位尋址能力，適合邏輯運算。</p&

100、gt;<p>　　3.2.2 8031芯片引腳及功能</p><p>　　8031芯片具有40根引腳，其引腳如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 8031引腳及其功能</p><p>　　40根引腳按其功能可分為四類：</p><p><b>　　電源線 2根</b></p>&l

101、t;p>　　Vcc: 編程和正常操作時的電源電壓，接+5V。</p><p><b>　　Vss: 低電平</b></p><p><b>　　2．晶振 2根</b></p><p>　　XTAL1： 振蕩器的反向放大器輸入，使用外部振蕩器時必須接地。</p><p>　　XTAL2： 振

102、蕩器的反向放大輸出和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。當使用外部振蕩器是用于輸入外部振蕩信號。</p><p>　　I/O口共有P0，P1，P2，P3四個8位口，32根I/O線，其功能如下：</p><p>　　P0.0~P0.7 (AD0~AD7) 是I/O端口的O引腳。端口O是一個8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲器時，該端口分時的用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。</p

103、><p>　　P1.0~P1.7 端口1的引腳，是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專供用戶使用。</p><p>　　P2.0~P2.7 (A8~A15) 端口2的引腳。端口2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址A8~A15。</p><p>　　P3.0~P3.7 端口3的引腳，端口3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙

104、向I/O口，該口的每一位均可獨立的定義第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時，口的結構與操作與P1口完全相同，第二功能如下示：</p><p>　　口引腳 第二功能</p><p>　　P3.0 RxD （串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TxD（串行輸出口）</p><p

105、>　　P3.2 INTo（外部中斷）</p><p>　　P3.3 INT1（外部中斷）</p><p>　　P3.4 T0 （定時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1 （定時器0外部輸入）</p><p>　　P3.6 WR（外部

106、數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7 RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p><b>　　控制線</b></p><p>　?。?）程序存儲的使能引腳，是外部存儲器的讀選通信號，低電平有效。從外部存儲器讀數(shù)時，在每個機器周期內(nèi)兩次有效。</p><p>　?。?）:為高電平時，CPU

107、執(zhí)行內(nèi)部存儲器的指令。為低電平時，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲器的指令。因8031芯片沒有內(nèi)部存儲器，故必須接地。</p><p>　?。?）:ALE是地址所存使能信號。作為地址所存時高電平有效。</p><p>　?。?）:是復位/備用電源端。在振蕩器運行時，使RST引腳至少保持兩個機器周期為高電平，可實現(xiàn)復位操作，復位后程序計數(shù)器清零，即程序從0000H單元開始執(zhí)行。在關斷前加上掉電保護，

108、RAM的內(nèi)容將不變。</p><p>　　3.2.3定時器/計數(shù)器</p><p>　　MCS-51系列單片機提供兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器，即T0和T1。它們用來作定時器或外部數(shù)據(jù)計數(shù)器。</p><p>　　定時/計數(shù)器的核心是一個+1計數(shù)器，加1計數(shù)器脈沖有兩個來源，一個是外部脈沖源，一個是系統(tǒng)的時鐘振蕩器。計數(shù)器對兩個脈沖源之一進行輸入計數(shù)，每輸入一個

109、脈沖，計數(shù)值+1，當計數(shù)到計數(shù)器全為1時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)值回零，同時從最高位溢出一個脈沖，并使特殊寄存器TCON中的溢出中斷標志置1。如定時/計數(shù)器工作于定時狀態(tài)，則表示定時的時間到，若工作在計數(shù)狀態(tài)，則表示計數(shù)回零。所以加1計數(shù)器的基本功能是對輸入脈沖進行計數(shù)，至于其工作于定時還是計數(shù)狀態(tài)，則取決于外接什么樣的脈沖源。當脈沖源為時鐘振蕩器時，為定時功能；當脈沖源為間隔不等的外部脈沖發(fā)生器時，此時為計數(shù)功能。</p>

110、<p>　　3.3存儲器擴展電路設計</p><p>　　MCS-51系列單片機的特點之一是硬件設計簡單，系統(tǒng)結構緊湊。對于簡單的應用場合，它的最小系統(tǒng)用一片8031外擴一片EPROM就能滿足功能的要求，對于復雜的應用場合，可利用MCS-51的擴展功能，構成功能強、規(guī)模較大的系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.1 8031與EPROM的連接</p><p&

111、gt;　　圖3-3 8031 與外部EPROM的一般連接方法</p><p>　　如圖所示，EPROM低8位地址線A0~A7經(jīng)地址鎖存器與8031的P0口相連，高8位地址線直接A8~A15直接與8031的P2口相連。由于8031的P0口是分時輸出低8位地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器。如外接存儲器芯片片內(nèi)有地址鎖存器，則單片機CPU的P0口可與存儲器的低8位地址線直接連接。單片機的P2口用于高位地址線及片選地址線

112、，由于P2口輸出具有所存功能，故不必加地址所存器。其余端連接如圖所示.</p><p>　　3.3.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展</p><p>　　由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠遠不能滿足系統(tǒng)的需要，需擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器RAM。</p><p>　　單片機CPU與數(shù)據(jù)存儲器的連接方法和程序存儲器連接方法大致相同。唯控制線的連接不同：RAM讀輸入信號與803

113、1芯片的引腳相連；RAM的寫輸入信號與8031芯片相連。</p><p>　　3.4 I/O接口電路及輔助電路設計</p><p>　　CPU工作原理、存儲器擴展、接口芯片等內(nèi)容再教材中一有介紹，下面僅就與數(shù)控有關的接口設計作一介紹：</p><p>　　3.4.1顯示功能設計</p><p>　　在數(shù)控系統(tǒng)中，為了與用戶進行信息交流，必須具

114、備顯示功能；數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED(發(fā)光二極管顯示器)和LCD(液晶顯示器)，也有采用CRT接口顯示方式。經(jīng)濟型數(shù)控機床中，以使用LED顯示為主；LED顯示器通常它是由八個發(fā)光二極管組成的，當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導通，就能顯示出各種字符。常用的七段顯示器有兩種結構。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱有共陰極顯示器。</p><p>

115、;　　在相關課程中，我們已經(jīng)學習了LED顯示器的原理和接口電路；對數(shù)控系統(tǒng)設計來說，主要是根據(jù)需要顯示的內(nèi)容，確定LED的類型、行數(shù)和每行位數(shù)：例如，為了顯示X,Y坐標符號、正負號，就必須選者米字型LED，顯示數(shù)字使用字符型LED；LED的個數(shù)確定與顯示內(nèi)容，特別是工作行程長度，最小單位等有關。</p><p>　　3.4.2鍵盤輸入功能設計</p><p>　　在數(shù)控系統(tǒng)中，鍵盤的主要功

116、能是輸入、編輯用戶的加工程序，一般應包括：字母鍵、數(shù)字鍵和必要的編輯、運行鍵，如：X、Z、T、M、F、0--9、插入、冊除、啟動、停止等。鍵的具體個數(shù)，需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)要求來確定。</p><p>　　下圖為利用8155芯片實現(xiàn)鍵盤顯示器接口電路</p><p>　　圖3-4 鍵盤顯示器接口電路</p><p>　　3.4.3步進電機接口及驅動電路</p>

117、;<p>　　通常在經(jīng)濟型數(shù)據(jù)機床中，大多數(shù)采用步進電機開環(huán)控制。步進電機的角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調節(jié)電機的轉速。驅動步進電機的脈沖需要按所要求的順序供給電機各相。脈形分配器就是實現(xiàn)步進電機各相脈沖通電順序的。為使步進電機正常運行并輸出一定功率，需要有足夠功率提供給電動機，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的微機及接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電動機電源的需符

118、合步進電機要求的額定電壓值。為避免強電對弱電的干擾，在它們之間應采用隔離電路。</p><p><b>　?。?）脈沖分配器</b></p><p>　　脈沖分配器又叫環(huán)形分配器，有硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配器兩種。硬件環(huán)形分配器需要的I/O接口接線數(shù)少，且執(zhí)行速度較快，但需要專用的芯片。軟件環(huán)形分配是用程序實現(xiàn)的。</p><p>　　目前