單片機(jī)在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、機(jī)械機(jī)械L119L119張廣義張廣義11L055130611L0551306單片機(jī)在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中的應(yīng)用單片機(jī)在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要摘要：本文利用8051單片機(jī)的IO口，信號控制五相步進(jìn)電動機(jī)，利用內(nèi)部程序?qū)纹瑱C(jī)輸出信號進(jìn)行脈沖分配，從而驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的方向、速度和位置的控制。采用當(dāng)今廣泛應(yīng)用工業(yè)控制自動化的變頻技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)控車床主軸的無級調(diào)速，五相步進(jìn)電動機(jī)作為該系統(tǒng)的執(zhí)行元件。由于步進(jìn)電動機(jī)的角位移

2、量和指令脈沖的個數(shù)成正比旋轉(zhuǎn)方向與通電相序有關(guān)因此只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞阻通電的相序便可控制機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運動的位移量、速度和移動方向。實現(xiàn)對數(shù)控車床主軸和進(jìn)給系統(tǒng)的自動控制，可以有效的節(jié)約電能、提高設(shè)備自動化、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。提高可觀的經(jīng)濟(jì)效益單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制自動化系統(tǒng)中，掌握單片機(jī)技術(shù)是從事工業(yè)控制的重要技能。引言引言：當(dāng)今世界技術(shù)領(lǐng)域，自動化控制技術(shù)是實際應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展勢頭最為強勁、經(jīng)濟(jì)效益最為

3、明顯的技術(shù)之一。單片微型計算機(jī)是專門為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計的我國目前有不少單位使用單片機(jī)實現(xiàn)低檔的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。8051系列單片微機(jī)已成為應(yīng)用最廣泛的機(jī)種.除了用低檔的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的CPU之外在多處理機(jī)構(gòu)成的全功能CNC系統(tǒng)中也常用單片微機(jī)實現(xiàn)伺服驅(qū)動等功能。步進(jìn)電動機(jī)的運行性能與電動機(jī)本身的特性、負(fù)載有關(guān)而且與其配套使用的驅(qū)動電源有著密切的關(guān)系.步進(jìn)電動機(jī)的運行性能是步進(jìn)電動機(jī)和驅(qū)動電源的綜合結(jié)果選擇性能良好的驅(qū)動電源對于發(fā)揮步進(jìn)電動機(jī)的

4、性能是十分重要的.交流異步電動機(jī)的調(diào)速始終是一個不好解決的難題。直到二十世紀(jì)七十年代，由于計算機(jī)的產(chǎn)生，以及近二十年來新型快速的電力電子元件的出現(xiàn)，才使得交流異步電動機(jī)調(diào)速成為可能，并得到迅速的普及。根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由公式n=60fp(1s)可知，改變電源頻率來實現(xiàn)交流異步電動機(jī)的調(diào)速方法效果最理想，這就是所謂的變頻調(diào)速。一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)一、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)1、數(shù)控車床概述數(shù)控車床又稱為CNC（Comput

5、erNumerical）車床，即用計算機(jī)數(shù)字控制的車床。臥式車床是靠手工操作機(jī)床來完成各種切削加工，而數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)控系統(tǒng)通過車床X、Z坐標(biāo)軸的伺服電動機(jī)去控制車床進(jìn)給運動部件的動作順序、移動量和進(jìn)給速度，再配以主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，便能加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件。因此，數(shù)控車床是目前使用較為廣泛的數(shù)控機(jī)床。2、數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)MJ50數(shù)控車床其傳動系統(tǒng)圖如圖1所示。其中主運動傳動系統(tǒng)由功

6、率為1115KW的AC伺服電動機(jī)驅(qū)動，經(jīng)1：1的帶傳動帶動主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在353500rmin的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，主軸箱內(nèi)部省去了齒輪傳動變速機(jī)構(gòu)。2理可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)平滑的無級調(diào)速3、車床主軸的變頻調(diào)速車床主軸由11KW三相異步電動機(jī)拖動。通過比較決定選用三菱系列變頻器實現(xiàn)主軸的變頻調(diào)速并始終工作在最佳狀態(tài)，另外在主軸后端加裝編碼器實現(xiàn)主軸的速度控制。4、如

7、下圖所示利用8051單片機(jī)的輸出實現(xiàn)主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和速度控制，變頻調(diào)速的結(jié)構(gòu)示意圖。5、變頻器的抗干擾技術(shù)、外來干擾變頻器采用了高性能微處理器等集成電路，對外來電磁干○1擾較敏感，會因電磁干擾的影響而產(chǎn)生錯誤，對運轉(zhuǎn)造成惡劣影響。外來干擾多通過以變頻器控制電纜為煤體的途徑侵入，所以鋪設(shè)控制電纜時必須采取充分的抗干擾措施。、頻器產(chǎn)生的干擾變頻器的輸入和輸出電流的波形都不是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，○2含有很多高次諧波成分。它們將以空中輻射、線路傳播等

8、方式把自己的能量傳播出去，對周圍的電子設(shè)備、通信和無線設(shè)備的工作形成干擾。因此在裝設(shè)變頻器時，應(yīng)考慮采取各種抗干擾措施，削弱干擾信號的強度。三、步進(jìn)電動機(jī)對進(jìn)給裝置的方向、速度和位置的控制系統(tǒng)三、步進(jìn)電動機(jī)對進(jìn)給裝置的方向、速度和位置的控制系統(tǒng)該數(shù)控機(jī)床的開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)不帶位置檢測反饋裝置CNC單元發(fā)出的指令信號是單項的.該系統(tǒng)用功率步進(jìn)電動機(jī)作為驅(qū)動元件實現(xiàn)進(jìn)給運動.當(dāng)需要某個軸運動一個單位長度時向該軸伺服電路輸出一個脈沖經(jīng)環(huán)形分配