普通車床數(shù)控改造畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………</p><p>　　Abstract…………………………………………</p><p>　　前言………………………………………………</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p

2、><p>　　§1 數(shù)控機床的概念，組成，特點…………………</p><p>　　§2 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀……………………</p><p>　　§3 畢業(yè)設計的目的…………………………………</p><p>　　§4 設計內(nèi)容與方法…………………………………</p><p&

3、gt;　　第二章 微型數(shù)控系統(tǒng)總體設計方案的擬定</p><p>　　§1 畢業(yè)論文的要求和內(nèi)容…………………………</p><p>　　§2 總體方案的確定…………………………………</p><p>　　第三章、機床進給系統(tǒng)機械部分設計計算</p><p>　　§1 系統(tǒng)脈沖當量及切削力的確定………………

4、…</p><p>　　§2 切削力的計算……………………………………</p><p>　　§3 滾珠絲杠螺母副的設計、計算、和選型………</p><p>　　§4 進給伺服系統(tǒng)傳動計算…………………………</p><p>　　§5 步進電機的計算和選用…………………………</p>

5、<p>　　第四章、微機數(shù)控系統(tǒng)的設計</p><p>　　§1 微機數(shù)控系統(tǒng)設計的內(nèi)容………………………</p><p>　　§2 80C51單片機及其擴展…………………………</p><p>　　第五章 數(shù)控機床的零件加工程序</p><p><b>　　第六章 心得與體會</b>

6、</p><p><b>　　第七章 參考文獻</b></p><p>　　附表：混合式步進電機的相關(guān)資料</p><p><b>　　普通車床數(shù)控改造</b></p><p>　　——用微機數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為500mm普通車床的進給系統(tǒng)</p><p>　　摘要：了

7、解數(shù)控機床的概念，所謂數(shù)控是按照含有機床(刀具)運動信息程序所指定的順序自動執(zhí)行操作的過程。而計算機數(shù)控機床就是數(shù)控機床在計算機監(jiān)控下進行工作。它的優(yōu)點很多,如可以在同一機床上一次裝夾可完成多個操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點，但它的價格昂貴。由于我國現(xiàn)在使用的機床大多數(shù)為普通車床，自動化程度低,要更新現(xiàn)有機床需要很多資金。為了解決這個問題,也為了適應多品種中、小批量零件加工我們選擇機床經(jīng)濟型數(shù)控改造?？傮w設計方案：在普通車床上采用適合現(xiàn)場實

8、時控制的80C51單片機為控制器，以運行特性好、可靠性高的步進電機為驅(qū)動執(zhí)行元件進行數(shù)控改造。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控、車床、改造、80C51單片機；步進電機；</p><p>　　Abstract:Numerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automa

9、ticallu in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC mach

10、ines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly </p><p>　　Key word: Numeric

11、al Control、machining、improvement、single-chip computer 80C51、step motor；</p><p><b>　　前   言</b></p><p>　　數(shù)控機床經(jīng)濟型改造,實質(zhì)是機械工程技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合。經(jīng)改造后的機床加工的精度、效率、速度都有了很明顯的提高，適合我國現(xiàn)在經(jīng)濟水平的發(fā)

12、展要求。     本次畢業(yè)設計主要是對機床機械部分進行改造,以步進電機驅(qū)動橫向進給運動、縱向進給運動以及刀架的快速換刀,使傳動系統(tǒng)變得十分簡單，傳動鏈大大縮短,傳動件數(shù)減少,從而提高機床的精度。     設計中，我們對有關(guān)數(shù)控機床及數(shù)控改造的相關(guān)書籍、刊物進行大量閱讀,收集了很多資料,了解了數(shù)控機床的基本概念，數(shù)控機床的發(fā)展概況，數(shù)控機床的組成及其工作原

13、理，擴大了我們的知識面。     隨著科學技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機械制造要求產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進，對零件的加工質(zhì)量的要求也越來越高。隨著社會對產(chǎn)品多樣化要求的增強，產(chǎn)品品種增多,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。數(shù)控機床代替普通機床被廣泛應用是一個必然的趨勢。同時，數(shù)控機床將向著更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能發(fā)展。</p><p><b>　　第一章 緒論</b&

14、gt;</p><p>　　§1 數(shù)控機床的概念及組、特點</p><p><b>　　1．數(shù)控機床的概念</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)是20世紀中期發(fā)展起來的機床控制技術(shù)。數(shù)字控制（Numerical Control，簡稱NC）是一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的一種方法。</p>

15、;<p>　　數(shù)控機床（NC Machine）就是采用了數(shù)控技術(shù)的機床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。它是一種綜合應用計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)、通信技術(shù)和精密機械技術(shù)等先進技術(shù)的典型的機電一體化產(chǎn)品。</p><p>　　國家信息處理聯(lián)盟（International Federation of Information Processing，簡稱IFIP）第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床作了如下

16、定義：數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼和其他符號編碼指令規(guī)定的程序。</p><p><b>　　2．數(shù)控機床的組成</b></p><p>　　數(shù)控機床的種類很多，但任何一種數(shù)控機床都是由控制介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)和機床本體等若干基本部分組成，如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1

17、 數(shù)控機床的組成</p><p><b>　?。?）控制介質(zhì)</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)工作時，不需要操作工人直接操縱機床，但機床又必須執(zhí)行人的意圖，這就需要在人與機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物即稱為控制介質(zhì)。在控制介質(zhì)上存儲著加工零件所需要的全部操作信息和刀具相對工件位移信息，因此，控制介質(zhì)就是將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的信息載體?？刂平橘|(zhì)

18、有多種形式，它隨著數(shù)控裝置類型的不同而不同，常用的有穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶、磁盤和USB接口介質(zhì)等?？刂平橘|(zhì)上記載的加工信息要經(jīng)過輸入裝置傳送給數(shù)控裝置，常用的輸入裝置有光電紙帶輸入機、磁帶錄音機、磁盤驅(qū)動器和USB接口等。</p><p>　　除了上述幾種控制介質(zhì)外，還有一部分數(shù)控機床采用數(shù)碼撥盤、數(shù)碼插銷或利用鍵盤直接輸入程序和數(shù)據(jù)。另外，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，有些數(shù)控設備利用CAD/CAM軟件在其他

19、計算機上編程，然后通過計算機與數(shù)控系統(tǒng)通信（如局域網(wǎng)），將程序和數(shù)據(jù)直接傳送給數(shù)控裝置。</p><p><b>　?。?）數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)控裝置是一種控制系統(tǒng)，是數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)。它能自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字，并將其譯碼，從而使機床進給并加工零件。數(shù)控系統(tǒng)通常由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置4部分組成，如圖1-2所示。</

20、p><p>　　輸入裝置接受由穿孔帶閱讀機輸出的代碼，經(jīng)識別與譯碼之后分別輸入到各個相應的寄存器，這些指令與數(shù)據(jù)將作為控制與運算的原始數(shù)據(jù)?？刂破鹘邮茌斎胙b置的指令，根據(jù)指令控制運算器與輸入裝置，以實現(xiàn)對機床的各種操作（如控制工作臺沿某一坐標軸的運動、主軸變速和冷卻液的開關(guān)等）以及控制整機的工作循環(huán)（如控制閱讀機的啟動或停止、控制運算器的運算和控制輸出信號等）。</p><p>　　運算器接受

21、控制器的指令，將輸入裝置送來的數(shù)據(jù)進行某種運算，并不斷向輸出裝置送出運算結(jié)果，使伺服系統(tǒng)執(zhí)行所要求的運動。對于加工復雜零件的輪廓控制系統(tǒng)，運算器的</p><p>　　圖1-2 數(shù)控裝置結(jié)構(gòu)</p><p>　　重要功能是進行插補運算。所謂插補運算就是將每個程序段輸入的工件輪廓上的某起始點和終點的坐標數(shù)據(jù)送入運算器，經(jīng)過運算之后在起點和終點之間進行“數(shù)據(jù)密化”，并按控制器的指令向輸出裝置

22、送出計算結(jié)果。</p><p>　　輸出裝置根據(jù)控制器的指令將運算器送來的計算結(jié)果輸送到伺服系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大驅(qū)動相應的坐標軸，使機床完成刀具相對工件的運動。</p><p>　　目前均采用微型計算機作為數(shù)控裝置。微型計算機的中央處理單元（CPU）又稱微處理器，是一種大規(guī)模集成電路。它將運算器、控制器集成在一塊集成電路芯片中。在微型計算機中，輸入與輸出電路采用大規(guī)模集成電路，即所謂的I/O

23、接口。微型計算機擁有較大容量的寄存器，并采用高密度的存儲介質(zhì)，如半導體存儲器和磁盤存儲器等。存儲器可分為只讀存儲器（ROM）和隨機存取存儲器（RAM）兩種類型，前者用于存放系統(tǒng)的控制程序，后者存放系統(tǒng)運行時的工作參數(shù)或用戶的零件加工程序。微型計算機數(shù)控裝置的工作原理與上述硬件數(shù)控裝置的工作原理相同，只是前者采用通用的硬件，不同的功能通過改變軟件來實現(xiàn)，因此更為靈活與經(jīng)濟。</p><p><b>　?。?/p>

24、3）伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電動機和伺服驅(qū)動裝置組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求帶動機床本體的移動部件運動或使執(zhí)行部分動作，以加工出符合要求的工件。指令信息是脈沖信息的體現(xiàn)，每個脈沖使機床移動部件產(chǎn)生的位移量叫做脈沖當量。機械加工中一般常用的脈沖當量為0.01mm/脈沖、0.005mm/脈沖、0.001mm/脈沖，目前所

25、使用的數(shù)控系統(tǒng)脈沖當量一般為0.001mm/脈沖。</p><p>　　伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的關(guān)鍵部件，它的好壞直接影響著數(shù)控加工的速度、位置、精度等。伺服機構(gòu)中常用的驅(qū)動裝置，隨數(shù)控系統(tǒng)的不同而不同。開環(huán)系統(tǒng)的伺服機構(gòu)常用步進電機和電液脈沖馬達；閉環(huán)系統(tǒng)常用寬調(diào)速直流電機和電液伺服驅(qū)動裝置等。</p><p><b>　?。?）輔助控制系統(tǒng)</b></p>

26、<p>　　輔助控制系統(tǒng)是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。它接受數(shù)控裝置輸出的主運動變速、刀具選擇交換、輔助裝置動作等指令信號，經(jīng)過必要的編譯、邏輯判斷、功率放大后直接驅(qū)動相應的電器、液壓、氣動和機械部件，以完成各種規(guī)定的動作。此外，有些開關(guān)信號經(jīng)過輔助控制系統(tǒng)傳輸給數(shù)控裝置進行處理。</p><p><b>　　（5）機床本體</b></p>

27、<p>　　機床本體是數(shù)控機床的主體，由機床的基礎大件（如床身、底座）和各種運動部件（如工作臺、床鞍、主軸等）所組成。它是完成各種切削加工的機械部分，是在普通機床的基礎上改進而成的。其具有以下特點：</p><p>　　數(shù)控機床采用了高性能的主軸與伺服傳動系統(tǒng)、機械傳動裝置。</p><p>　　數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、阻尼精度和耐磨性。</p><

28、p>　　更多采用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副、直線滾動導軌。</p><p>　　與傳統(tǒng)的手動機床相比，數(shù)控機床的外部造型、整體布局，傳動系統(tǒng)與刀具系統(tǒng)的部件結(jié)構(gòu)及操作機構(gòu)等方面都發(fā)生了很多變化。這些變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點，因此，必須建立數(shù)控機床設計的新概念。</p><p><b>　　數(shù)控機床特點</b></p>

29、;<p>　　1信息輸入 2數(shù)控裝置 3 伺服驅(qū)動裝置 逐點比較法步驟</p><p>　　和檢測反饋裝置 4機床本體 5機電接口 1判別2進給3 計算4 比較</p><p>　　分類 位置檢測裝置：要求</p><p>　　按運動 1點位控制數(shù)控機床

30、 1受外界因素影響要小 長期保持精度 </p><p>　　2直線控制數(shù)控機床 2能滿足速度和精度的要求</p><p>　　3輪廓控制的數(shù)控機床 3 結(jié)構(gòu)簡單成本低</p><p>　　按伺服系統(tǒng)類型 > 感應同步器 工

31、作原理 </p><p>　　1開環(huán)控制數(shù)控機床 在激磁繞組上加一定的幅值 一定頻率的激</p><p>　　2閉環(huán)控制的數(shù)控機床 磁電壓時候 在感應繞組上就會產(chǎn)生感應電</p><p>　　3半閉環(huán)控制的數(shù)控機床 壓 感應電壓的頻率與激磁電壓相同 但

32、它的</p><p>　　按工藝方法 幅值隨滑尺相對于定尺的位移 成渝線函數(shù)規(guī)</p><p>　　1金屬切削類 律變化 當滑尺移動一個截距2T 感應電壓的</p><p>　　2金屬成型類和特種加工 相位變化一個周期2π

33、 因此通過測量感應</p><p>　　按功能 電壓的大小 推算出滑尺相對定尺的位移</p><p>　　1中央處理單元 >光柵構(gòu)成 </p><p>　　2分辨率和進給速度 1 光源 2透鏡 3

34、標尺光柵4 指示光柵 5光</p><p>　　3多軸聯(lián)動功能 敏元件：將光強信號變?yōu)殡娦盘? 檢測線路：</p><p>　　4顯示功能 5通訊功能 進一步處理信號</p><p>　　CNC裝置的主要功能 >光柵工作原理&

35、lt;/p><p>　　1控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)2準備功能 當兩塊柵距相同的光柵 彼此傾斜一定角度</p><p>　　3插補功能 4主軸速度功能 重疊放置 在光源的照射下 由于擋光效應</p><p>　　5進給功能 6補償功能 7固定循環(huán)加工功能 產(chǎn)生一系列明暗相間的條紋 成為莫爾條紋</p>

36、<p>　　8輔助功能 9字符圖形顯示功能 利用他的以下特性 可以測距 測速和鑒向 </p><p>　　10程序編制功能 11 輸入輸出和通訊 1當用于平行光來照射光柵時 透過莫爾條</p><p>　　12自診斷功能 紋的光強分布近似于余弦函數(shù)規(guī)律</p>&

37、lt;p>　　CNC裝置的特點 2莫爾條紋移動與光柵移動相對應</p><p>　　1 靈活性大 2通用性強 3可靠性高 當光柵相對一個柵距d 莫爾條紋則在</p><p>　　4 可以實現(xiàn)豐富復雜的功能 5 使用維修方便 其垂直方向上移動一個寬度w</p><p>　　6易于實

38、現(xiàn)機電一體化 3莫爾條紋具有放大作用</p><p>　　CNC裝置的體系結(jié)構(gòu) >光柵信號處理過程</p><p>　　1主從結(jié)構(gòu) 2多主結(jié)構(gòu) 3 分布式結(jié)構(gòu) 1在莫爾條紋的移動方向上 開4個窗口 </p><p>　　CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)

39、 ABCD 彼此相距W/4 透過4個窗口的</p><p>　　1 CNC 裝置的軟件硬件的界面 光強的變化近似預先函數(shù)規(guī)律</p><p>　　2 系統(tǒng)軟件的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)類型 2利用光敏元件 將回路光強信號轉(zhuǎn)變成</p><p>　　3多任務并行處理

40、 四路相位彼此相差π/2 的交變電壓信號</p><p>　　UA UB UC UD </p><p>　　3利用差動放大電路將四路交變電壓信號 頻率則可以測出光柵尺的移動速度</p><p>　　轉(zhuǎn)換成兩路相位彼此相差π/2交變電壓 根據(jù)兩路方波信號彼此超前或滯后</p>

41、<p>　　信號 UA UB 關(guān)系則可以鑒別出光柵尺的移動方向</p><p>　　4通過整形將兩路交變電壓信號轉(zhuǎn)換成 利用信頻可以提高光柵的分辨率</p><p>　　兩路方波信號VA VB</p><p>　　5方波信號變化一個周期則表示 光柵尺</p>

42、;<p>　　移動了一個柵距d 利用方波信號變化的 </p><p>　　伺服電機 控制信號轉(zhuǎn)換和放大電路</p><p>　　三環(huán)控制 電流速度位移</p><p><b>　　對伺服系統(tǒng)的要求 </b></p><p>

43、;　　1 精度高：定位精度 輪廓 2穩(wěn)定性好</p><p><b>　　步進電機</b></p><p>　　1電脈沖代表角位移2脈沖數(shù)代表角位移</p><p>　　3脈沖頻率代表轉(zhuǎn)速4通電順序代表轉(zhuǎn)向</p><p><b>　　步距角</b></p><p>　　α

44、=360°/mz </p><p>　　A→B→C→A 單三拍通電</p><p>　　AB→BC→CA→AB 雙三拍通電</p><p>　　A→AB→B→BC→C→CA→A 三相六拍</p><p><b>　　主要特征</b></p><p>　　1步距和轉(zhuǎn)角誤差 2最大靜扭矩&l

45、t;/p><p>　　3啟動頻率 4連續(xù)運行頻率</p><p><b>　　5頻矩特性</b></p><p>　　§2 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀</p><p>　　高速化、高精度化、高可靠性、復合化、智能化、柔性化、集成化和開放性是當今數(shù)控機床行業(yè)的主要發(fā)展方向。</p><p>　　

46、數(shù)控技術(shù)的問世已有40多年的歷史，它是由機械學、控制學、電子學、計算機科學四大基礎學科發(fā)展起來的一門綜合性新型學科。技術(shù)發(fā)展的需要對21 世紀的數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。</p><p>　　一、個性化的發(fā)展趨勢</p><p>　　1.高速化、高精度化、高可靠性</p><p>　　高速化：提高進給速度與提高主軸轉(zhuǎn)速。 </p><p>　

47、　高精度化：其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級(高可靠性：一般數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于數(shù)控設備的可靠性在一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，因為商品受性能價格比的約束。</p><p><b>　　2.復合化</b></p><p>　　數(shù)控機床的功能復合化的發(fā)展，其核心是在一臺機床上要完成車、銑、鉆、攻絲、絞孔和擴孔等多種操作工序，從而提高了機床的效率和加工精度

48、，提高生產(chǎn)的柔性。</p><p><b>　　3.智能化</b></p><p>　　智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便等方面的智能化；簡化編程、簡化操作方面的智能化；還有如智能化的自動編程、智能化的人機界面等，以及智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷及維修。</p>&

49、lt;p><b>　　4.柔性化、集成化</b></p><p>　　當今世界上的數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面(工段車間獨立制造島FA)、體（CIMS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)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

50、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(shù)。</p><p>　　二、個性化是市場適應性發(fā)展趨勢</p><p>　　當今的市場，國際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競爭日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級，用戶的個性化要求日趨強烈，專業(yè)化、專用化、高科技的機床越來越得到用戶的青睞。</p><p>　　三、開放性是體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢</p>

51、<p>　　新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心是開放性。開放性有軟件平臺和硬件平臺的開放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應用程序接口。</p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究， 數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)

52、控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年的一個新的焦點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機。</p><p>　　§3 畢業(yè)設計的目的：</p><p>　　畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們理論

53、聯(lián)系實際，解決生產(chǎn)實際問題能力的重要步驟，它系統(tǒng)的檢驗了我們是否是合格的畢業(yè)生。它通過對機床數(shù)控系統(tǒng)設計總體方案的擬定，進給伺服系統(tǒng)機械部分結(jié)構(gòu)設計、計算控制系統(tǒng)硬件電路的設計以及數(shù)控機床加工程序的編制，使我們綜合運用所學的機械、電子和微機的知識,進行一次機電結(jié)合的全面訓練，從而培養(yǎng)了我們具有加工編程能力，初步設計計算的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機電方面技術(shù)問題的能力。</p><p>　　§4

54、畢業(yè)設計的內(nèi)容：</p><p>　　微機數(shù)控系統(tǒng)總體設方案的擬定：（1）系統(tǒng)運動方式的確定（2）伺服系統(tǒng)的選擇。（3）執(zhí)行機構(gòu)傳動方式的確定。（4）計算機的選擇。2、進給伺服系統(tǒng)機械部分設計計算：（1）進給伺服系統(tǒng)機械部分設計方案的確定。（2）確定脈沖當量。（3）滾珠絲杠螺母副的選型。（4）滾動導軌的選型。（5）進給伺服系統(tǒng)傳動計算。（6）步進電機的計算和選用。（7）設計繪制進給伺服系統(tǒng)

55、一個坐標軸的機械裝配圖。（8）設計繪制進給伺服系統(tǒng)的一張或兩張零件圖。3、微機控制系統(tǒng)的設計：（1）控制系統(tǒng)方案的確定及框圖繪制。（2）MCS-51系列單片機及擴展芯片的選用。（3）I/O接口電路及譯碼電路的設計。（4）設計繪制一臺數(shù)控機床微機控制系統(tǒng)電路原理圖。4、數(shù)控加工程序的編制：（1）零件工藝分析及確定工藝路線。（2）選擇數(shù)控機床設備。（3）確定對刀點。（4）選擇刀具。（5）確定切削用量。（6）編制加工

56、程序。5、直線的逐點比較法插補軟件程序流程框圖的繪制</p><p>　　第二章 微型數(shù)控系統(tǒng)總體設計方案的擬定：</p><p>　　§1、畢業(yè)論文的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）</p><p><b>　　1.課題名稱：</b></p><p>　　用微機數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為400

57、毫米普通車床的進給系統(tǒng)</p><p>　　2.設計任務與要求：</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)：</b></p><p>　　最大加工直徑（mm）： 在床身上：500 在床鞍上：260</p><p>　　最大加工長度（mm）： 750 ---- 1000 </

58、p><p>　　溜板及刀架重量（N）： 縱向：1100 橫向：550 </p><p>　　刀架快移速度（m/min）： 縱向：2 橫向：1 </p><p>　　最大進給速度（m/min）： 縱向：0.6 橫向：0.3

59、</p><p>　　最小分辨率 （mm）： 縱向：0.01 橫向：0.005</p><p>　　定位精度（mm）： 0.025</p><p>　　主電機功率（KW）： 5.5 </p><p>　

60、　起動加速時間（ms）： 30</p><p><b>　　設計的要求</b></p><p>　　1）CNC系統(tǒng)的主CPU既可采用8031單片機也可用系統(tǒng)機。</p><p>　　2）兩個坐標的進給伺服系統(tǒng)既查采用步進電機驅(qū)動也可用直流或交流伺服電機驅(qū)動。</p><p>　　3）所編的零件加工程序應

61、符合ISO標準的有關(guān)規(guī)定。既可用手工也可用UG等軟件編程。</p><p>　　4）所繪制的機械裝配圖和硬件電路原理圖要求正確、合理、圖面整潔、符合標準。</p><p>　　5）所編寫的軟件應在計算機上進行匯編和通訊等。</p><p>　　6）說明書應簡明扼要、計算準確、條理清楚、圖文并茂并全部用計算機打印后裝訂成冊</p><p>　　

62、§2、總體方案的確定</p><p>　　1、系統(tǒng)的運動方試與伺服系統(tǒng)的選擇： 由于改造后的經(jīng)濟型數(shù)控車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能，所以應該選用連續(xù)控制系統(tǒng)。考慮到經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。2、計算機系統(tǒng)： 根據(jù)機床要求，采用8位微機。由于MCS-51系列單片機的特點之一是硬件設計簡單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

63、緊湊。對于簡單的應用場合，MCS-51系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片80C51外擴一片EPROM就能滿足功能的要求，對于復雜的應用場合，可以利用MCS-51的擴展功能，構(gòu)成功能強、規(guī)模較大的系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進電機功率放大電路組成，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LCD液晶顯示器顯示加工數(shù)據(jù)及機床狀態(tài)等信息。</p>

64、<p>　　3、為了實現(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，為了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，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加負載荷的結(jié)構(gòu)。傳動齒輪也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　系統(tǒng)總體方案框圖見圖（1）</p><p>　　第三章、機床進給系統(tǒng)機械部分設計計算：</p><

65、p>　　伺服系統(tǒng)機械部分設計計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負載，確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩機計算，確定伺服電機，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖等?，F(xiàn)分述如下：</p><p>　　§1 系統(tǒng)脈沖當量及切削力的確定</p><p>　　脈沖當量是衡量數(shù)控機床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。經(jīng)濟型數(shù)控車床、銑床常采用的脈沖當量是0.01~0.005mm/脈沖

66、,根據(jù)機床精度要求確定脈沖當量：縱向：0.01mm/step；橫向：0.005mm/step</p><p>　　§2 切削力的計算</p><p><b>　　1、縱車外圓：</b></p><p>　　主切削力FZ（N）由經(jīng)驗公式（1）估算：</p><p>　　…………………………式（1）</p

67、><p>　　而……………………………………………式（2）</p><p><b>　　取，則，</b></p><p><b>　　取，則進給抗力</b></p><p>　　X向和Y向根據(jù)經(jīng)驗公式（3）（4）確定</p><p>　　…………………………………………式（3）&

68、lt;/p><p>　　…………………………………………式（4）</p><p>　　則得： 2、橫切端面：</p><p>　　主切削力可取縱切的一半，即此時走刀抗力，吃刀抗力依然按上述經(jīng)驗公式粗略計算：</p><p><b>　　則得： </b></p><p>　　&

69、#167;3、滾珠絲杠螺母副的設計、計算、和選型</p><p>　?。ㄒ唬┛v向進給絲杠：1 . 計算進給牽引力Fm(N) 作用在滾珠絲杠上的進給牽引力主要包括切屑時的走刀抗力以及移動件的重量和切屑分力作用在導軌上的摩擦力，因而其數(shù)值大小和導軌的形式有關(guān)。本次設計縱向進給為綜合型導軌，則按以下公式確定：</p><p>　　……………………………………式（5）</p>

70、;<p>　　式中：K—考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，綜合型導軌取K=1.15</p><p>　　—滑動導軌摩擦系數(shù)：0.15~0.18，取=0.16</p><p>　　G—溜板及刀架重力，由已知G=1000N</p><p><b>　　代入得：</b></p><p>　　2 . 計算最大動負載Q&

71、lt;/p><p>　　選用滾珠絲杠副的直徑時，必須保證在一定軸向負載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬（）轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點蝕現(xiàn)象。這個軸向負載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動負載 C，計算如下： ……………………………………………式（6）</p><p>　　………………………………………式（7） …………………………………………式（8）</p>

72、<p>　　式中：—為滾珠絲杠導程,初選絲杠導程Lo=6mm；</p><p>　　Vs-最大切削力下的進給速度,可取最高進給速度的1/2~1/3,此處為0.3m/min; T-使用壽命,按15000h; fw-運轉(zhuǎn)系數(shù),按一般運轉(zhuǎn)取fw =1.2~1.5;此處取fw=1.2； L-壽命以轉(zhuǎn)為1單位.</p><p><b>　　則：

73、</b></p><p>　　3 . 滾珠絲杠螺母副的選型：</p><p>　　查閱《數(shù)控機床系統(tǒng)設計》中附表1，可采用W1L2506外循環(huán)螺紋調(diào)整預緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈,其額定動負載為1310N,精度等級按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(大致相當于老表準E級)</p><p>　　4 . 傳動效率計算

74、 η=tanγ/tan(γ+φ)式中：γ—螺旋升角,W1L2506的螺旋升角γ=4°22′ φ—摩擦角取10′滾動摩擦系數(shù)0.003~0.004則：η=tanγ/tan(γ+φ) =tan4°22′/tan(4°22′+10′)=0.96</p><p><b>　　5 . 剛度校核</b></p><p>　　先畫出

75、此縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖，如下圖（2）所示：</p><p>　　圖（2）縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖</p><p>　　則： …………式（9）</p><p>　　支承間距L=1160mm，最大軸向力為2316N，絲杠螺母及軸承均進行預緊，預緊力為最大軸向負載的1/3。</p><p>　?。?）、絲杠的拉伸或壓縮變形量</p

76、><p>　　，，，……式（10）</p><p><b>　　對剛：</b></p><p>　　………………………式（11）</p><p><b>　　絲杠導程的變化量：</b></p><p><b>　　………式（12）</b></p>

77、<p>　　總長度L=1160mm，絲杠上的變形量，由于兩端均采用推力球軸承，則值：</p><p>　?。?）滾珠與螺紋滾道間接觸變形：</p><p><b>　　由</b></p><p>　　承載滾珠數(shù)量……………………………………式（13）</p><p>　　由于對滾珠絲杠副施加預緊力，且預緊力

78、為軸向載荷的1/3，則變形：</p><p>　?。?）滾珠絲杠總的彈性變形量：</p><p><b>　　根據(jù)以下經(jīng)驗公式：</b></p><p>　　……………………………………………………………………式（14）</p><p><b>　　則可得：</b></p><p

79、><b>　?。?）定位誤差</b></p><p><b>　　所以，滿足要求。</b></p><p>　　（二）橫向進給絲杠：</p><p>　　1 . 計算進給軸向力</p><p>　　橫向?qū)к墳殡p燕尾形，有如下計算式：</p><p>　　…………………

80、………………………式（15）</p><p>　　式中：K—考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，綜合型導軌取K=1.4；</p><p>　　—滑動導軌摩擦系數(shù)：取=0.2；</p><p>　　G—溜板及刀架重力，由已知G=500N則代入已知得：</p><p>　　2 . 計算最大動負載Q</p><p>　　計算如下

81、： ……………………………………………………………………………式（6）</p><p>　　………………………………………………………………………式（7） …………………………………………………………………………式（8）</p><p>　　式中：—為滾珠絲杠導程,初選絲杠導程Lo=6mm；</p><p>　　Vs—最大切削力下的進給速度,可取最高進

82、給速度的1/2~1/3,此處為0.3m/min; T—使用壽命,按15000h; fw—運轉(zhuǎn)系數(shù),按一般運轉(zhuǎn)取fw =1.2~1.5;此處取fw=1.2； L—壽命以轉(zhuǎn)為1單位.</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　3 . 滾珠絲杠螺母副的選型：</p><p>　　查閱《數(shù)控機床

83、系統(tǒng)設計》中附表1，可采用W1L2005外循環(huán)螺紋調(diào)整預緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈,其額定動負載為8800N,精度等級按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(大致相當于老表準E級)</p><p>　　4 . 傳動效率計算 η=tanγ/tan(γ+φ)式中：γ—螺旋升角,W1L2005的螺旋升角γ=4°30′ φ—摩擦角取10′滾動摩擦系數(shù)0.003

84、~0.004則：η=tanγ/tan(γ+φ) =tan4°30′/tan(4°30′+10′)=0.964</p><p><b>　　5 . 剛度校核</b></p><p>　　先畫出此橫向進給滾珠絲杠支承方式草圖，如下圖（3）所示：</p><p>　　圖（3）、橫向進給滾珠絲杠支承方式草圖</p>

85、<p><b>　　則………式（9）</b></p><p>　　支承間距L=530mm，最大軸向力為1919N。</p><p>　?。?）、絲杠的拉伸或壓縮變形量</p><p><b>　　根據(jù)：，，，</b></p><p>　　對剛：，總長度L=1160mm，絲杠上的變形量：&

86、lt;/p><p>　?。?）滾珠與螺紋滾道間接觸變形：</p><p><b>　　由，</b></p><p>　　由于對滾珠絲杠副施加預緊力，且預緊力為軸向載荷的1/3，則變形：</p><p>　?。?）滾珠絲杠總的彈性變形量：</p><p><b>　　根據(jù)以下經(jīng)驗公式：<

87、/b></p><p>　　………………………………………………………………式（14）</p><p><b>　　則可得：</b></p><p><b>　?。?）定位誤差</b></p><p>　　顯然，變形量已大于定位精度（0.02mm）要求，應該采取相應的措施修改，因橫向溜板限制，

88、不宜加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導軌（），減小摩擦力，從而減小軸向力，根據(jù)式（16）重新計算如下：</p><p><b>　　此時的變形量為：</b></p><p><b>　　則定位誤差為：</b></p><p>　　仍不能滿足精度要求0.02mm。如果將顧主絲杠再進行預拉伸，則絲杠剛度可提高四倍，則定位誤差為：&

89、lt;/p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　?。ㄈ┛v向和橫向滾珠給絲杠副幾何參數(shù)：</p><p><b>　　其幾何參數(shù)見表1</b></p><p>　　§4 進給伺服系統(tǒng)傳動計算</p><p>　　1. 齒輪傳動比計算 (縱向

90、進給齒輪箱傳動比計算)（1）,已確定縱向進給脈沖當量,滾珠絲杠導程,初選步進電機步距角0.9°,可計算出傳動比i ………………………………式（17）可選定齒輪齒數(shù)為: </p><p>　　由齒輪傳動比i=2/3，可以選定齒輪齒數(shù)為: =24和=36或=28和 =42，初選=28和=42的齒輪。有關(guān)參數(shù)如表2。</p><p>　　2 .

91、 齒輪齒數(shù)及技術(shù)參數(shù)</p><p>　　計算出傳動比i后,降速級數(shù)決定采用一對齒輪降速,因為進給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大,一般?。?1~2,數(shù)控車床,銑床取ｍ=2,此設計中?。?2。為了消除齒輪側(cè)隙，此作業(yè)中采用雙片齒輪。</p><p>　　§5 步進電機的計算和選用</p><p>　?。ㄒ唬┛v向機構(gòu)步進電機選型：1 . 計算步進電機負載轉(zhuǎn)矩T

92、m ………………………………式（18） </p><p>　　式中: —脈沖當量 (mm/step);—進給牽引力 (N);= —步距角,初選雙拍制為0.9°;2 . 初選步進電機型號 根據(jù)=1.475N.m，參考同類機床，初選反應式步進電機150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　3. 等效

93、轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p>　　JM=10Kg?cm2.</p><p><b>　　代入上式:</b></p><p><b>　　4. 電機力矩計算</b></p><p>　　機床在不同的工作情況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計算：</p><p>　?。?）快

94、速空載啟動轉(zhuǎn)矩MQ</p><p>　　在快速空載啟動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下：</p><p>　　將前面數(shù)據(jù)代，各式中符號相同入。</p><p>　　nmax=vmax/δp×θb/360°=500r/min</p><p>　　啟動加速時間ta =30ms</p><p&g

95、t;　　Mamas=J∑?ε=J×﹙2π?nmax×10-2)/60ta=634.5N?cm</p><p>　　折算到電機軸上的摩擦力矩Mf：</p><p>　　Mf=F0L0/2πηi=94N·m</p><p><b>　　附加摩擦力矩M0；</b></p><p>　　M0= F0

96、L0/2πηi·(1－η0²)=153N·cm</p><p><b>　　上述三項合計：</b></p><p>　　MQ= Mamas＋M\f＋M0=881.5N·cm</p><p>　?。?） 快速移動時所需的力矩M\K</p><p>　　M\K= M\f＋M0=247N

97、·cm</p><p>　?。?） 最大切削時所需的力矩M切</p><p>　　M切= M\f＋M0＋M1= M\f＋M0＋FxL0/2πηi=94＋153＋2513×0.6／2π×0.8×1.25=487N·cm</p><p>　　從上面計算可以看出MQ、MK、M切，，三種情況下，以快速空載啟動時所需力矩最大，

98、以此項為初選步進電機的依據(jù)。</p><p>　　查的：當步進電機為五相十拍時，λ= M切/ Mjmas=0.951</p><p>　　最大靜力矩Mjmas=881.5/0.951=927N</p><p>　　按此最大靜轉(zhuǎn)矩從附表查出，150BF002型最大靜轉(zhuǎn)矩為13.72N·m大于所需要的最大靜轉(zhuǎn)矩，可最為初選型號，但還需要進一步考核步進電機啟動矩

99、頻特性和運行矩頻特性。</p><p>　　5. 計算步進電機空載啟動時的頻率和切削時的工作頻率</p><p>　　fk=1000vmax/60δp=1000×2/60×0.01=3333Hz</p><p>　　ft=1000vt/60δp=1000×0.6/60×0.01=1000Hz</p><p

100、>　　可查出150BF002型步進電機允許的最高空載啟動頻率為2800Hz，運行頻率為8000Hz，再從圖2—7查出進電機啟動矩頻特性和運行矩頻特性。從圖2—7看出，當步進電機啟動時，f起=2500Hz,M=100N·cm遠遠不能滿足此機床所需要的空載啟動力矩（881.5N·cm），直接使用會出現(xiàn)失步，所以必須采用升降速控制，半啟動頻率降到1000Hz時，啟動力矩可提高588.4 N·cm然后在電路上

101、采用高低壓電路，還可以將步進電機輸出力矩擴大一倍左右。</p><p>　　當快速運動和切削進給時，150BF002型步進電機運行矩頻完全可滿足要求。</p><p>　　5、繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖</p><p>　　在完成運動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進電機型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫機械裝配圖。見附圖（一）</p&

102、gt;<p>　　例如，雙片齒輪采用周向彈簧調(diào)整消隙法：</p><p>　　如圖（5）所示，采用了可調(diào)拉力彈簧調(diào)整間隙。在兩個薄片齒輪1和2上分別裝上耳座3和8，彈簧4的一端鉤在耳座3上，另一端鉤在耳座8的螺釘7上。用螺母5調(diào)節(jié)螺釘7的伸出長度即可調(diào)整彈簧的彈力，調(diào)整好后再用螺母6鎖緊。彈簧的彈力使薄齒輪1和2的左、右齒面分別與寬齒輪的齒槽左、右齒側(cè)面貼緊，消除了齒側(cè)間隙。

103、 </p><p>　　（ 圖5） 雙薄片齒輪周向彈簧調(diào)整法</p><p>　　1、2-薄片齒輪 3、8-耳座 4-彈簧 5-調(diào)節(jié)螺母 6-鎖緊螺母 7-螺釘</p><p>　?。ǘM向進給步進電機計算與選型</p><p>　　1 .

104、計算步進電機負載轉(zhuǎn)矩Tm =1.411N?m</p><p>　　2. 初選步進電機型號 根據(jù)=1.411N.m，參考同類機床，初選反應式步進電機150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　3. 等效轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p>　　JM=10Kg?cm2.</p><p><b>　　代入上式:</b>

105、</p><p><b>　　4. 電機力矩計算</b></p><p>　　機床在不同的工作情況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計算：</p><p>　?。?）快速空載啟動轉(zhuǎn)矩MQ</p><p>　　在快速空載啟動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下：</p><p>　　將前

106、面數(shù)據(jù)代，各式中符號相同入。</p><p>　　nmax=vmax/δp×θb/360°=500r/min</p><p>　　啟動加速時間ta =30ms</p><p>　　Mamas=J∑?ε=J×﹙2π?nmax×10-2)/60ta=634.5N?cm</p><p>　　折算到電機軸上的摩

107、擦力矩Mf：</p><p>　　Mf=F0L0/2πηi=94N·m</p><p><b>　　附加摩擦力矩M0；</b></p><p>　　M0= F0L0/2πηi·(1－η0²)=153N·cm</p><p><b>　　上述三項合計：</b>&

108、lt;/p><p>　　MQ= Mamas＋M\f＋M0=881.5N·cm</p><p>　?。?） 快速移動時所需的力矩M\K</p><p>　　M\K= M\f＋M0=247N·cm</p><p>　　（3） 最大切削時所需的力矩M切</p><p>　　M切= M\f＋M0＋M1= M\f

109、＋M0＋FxL0/2πηi=94＋153＋2513×0.6／2π×0.8×1.25=487N·cm</p><p>　　從上面計算可以看出MQ、MK、M切，，三種情況下，以快速空載啟動時所需力矩最大，以此項為初選步進電機的依據(jù)。</p><p>　　查的：當步進電機為五相十拍時，λ= M切/ Mjmas=0.951</p><p&

110、gt;　　最大靜力矩Mjmas=881.5/0.951=927N</p><p>　　按此最大靜轉(zhuǎn)矩從附表查出，150BF002型最大靜轉(zhuǎn)矩為13.72N·m大于所需要的最大靜轉(zhuǎn)矩，可最為初選型號，但還需要進一步考核步進電機啟動矩頻特性和運行矩頻特性。</p><p>　　5. 計算步進電機空載啟動時的頻率和切削時的工作頻率</p><p>　　fk=1

111、000vmax/60δp=1000×2/60×0.01=3333Hz</p><p>　　ft=1000vt/60δp=1000×0.6/60×0.01=1000Hz</p><p>　　可查出150BF002型步進電機允許的最高空載啟動頻率為2800Hz，運行頻率為8000Hz，再從圖2—7查出進電機啟動矩頻特性和運行矩頻特性。從圖2—7看出，當步

112、進電機啟動時，f起=2500Hz,M=100N·cm遠遠不能滿足此機床所需要的空載啟動力矩（881.5N·cm），直接使用會出現(xiàn)失步，所以必須采用升降速控制，半啟動頻率降到1000Hz時，啟動力矩可提高588.4 N·cm然后在電路上采用高低壓電路，還可以將步進電機輸出力矩擴大一倍左右。</p><p>　　當快速運動和切削進給時，150BF002型步進電機運行矩頻完全可滿足要求。&

113、lt;/p><p>　　5、繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖</p><p>　　在完成運動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進電機型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫橫向機械裝配圖。見附圖（二）</p><p>　　第四章、微機數(shù)控系統(tǒng)的設計</p><p>　　§1 微機數(shù)控系統(tǒng)設計的內(nèi)容</p>&

114、lt;p>　　(一)硬件電路設計內(nèi)容</p><p>　　硬件是組成系統(tǒng)的基礎,也是軟件編制的前提,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設計包括以下幾部分內(nèi)容：</p><p>　　1、繪制系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　據(jù)總體方案及機械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結(jié)構(gòu)圖。機床硬件電路由五部分組成：</p><p>　　主控

115、制器，即中央處理單元CPU。</p><p>　　總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。</p><p>　　存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　接口，即輸入/輸出接口電路。</p><p>　　外圍設備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。</p><p>　　2、選擇中央處理單元CPU的類型<

116、;/p><p>　　CPU的種類很多，在此處選擇MCS——51系列單片機中的80C51，因為其集成度高，穩(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強的外部擴展功能，外圍擴展電路芯片大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過標準擴展電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應用系統(tǒng)。</p><p>　　3、存儲器擴展電路設計</p><p>　　存儲器擴展包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器擴展兩部分。分別選擇兩片2

117、764和一片6264來擴展16K的內(nèi)存。</p><p>　　4、I/O接口電路設計</p><p>　　設計內(nèi)容包括：據(jù)外部要求選用I/O接口芯片，步進電機伺服控制電路，鍵盤、顯示部分以及其他輔助電路設計（如復位、掉電保護等）。經(jīng)考慮，選擇8255為I/O接口芯片，液晶顯示控制器LR—104VRAM來控制LCD。圖中的急停開關(guān)應采用那種按下去之后不會彈起、直到再次啟動后操作者用手動拔出的

118、按鈕，此處由于表達方式的限制，僅以普通按鈕表示。</p><p>　?。ǘ?、機床數(shù)控系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　軟件是硬件的補充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設計軟件。</p><p>　　1、軟件設計步驟分為以下幾步：</p><p>　　據(jù)軟件要實現(xiàn)的功能，能制定出軟件技術(shù)要求；</p><p>　　將