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(hào)控制五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，利用內(nèi)部程序?qū)纹瑱C(jī)輸出信號(hào)進(jìn)行脈沖分配，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)化的變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為該系統(tǒng)的執(zhí)行元件。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移

2、量和指令脈沖的個(gè)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(dòng)機(jī)繞阻通電的相序便可控制機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和移動(dòng)方向。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控車床主軸和進(jìn)給系統(tǒng)的自動(dòng)控制，可以有效的節(jié)約電能、提高設(shè)備自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化控制技術(shù)是實(shí)際應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展勢(shì)頭最為強(qiáng)勁、經(jīng)濟(jì)效益最為

3、明顯的技術(shù)之一。單片微型計(jì)算機(jī)是專門(mén)為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的我國(guó)目前有不少單位使用單片機(jī)實(shí)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(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)等功能。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能與電動(dòng)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(dòng)電源有著密切的關(guān)系.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電源的綜合結(jié)果選擇性能良好的驅(qū)動(dòng)電源對(duì)于發(fā)揮步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的

4、性能是十分重要的.交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速始終是一個(gè)不好解決的難題。直到二十世紀(jì)七十年代，由于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生，以及近二十年來(lái)新型快速的電力電子元件的出現(xiàn)，才使得交流異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可由公式n=60fp(1s)可知，改變電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)交流異步電動(dòng)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(jì)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(lái)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(guò)車床X、Z坐標(biāo)軸的伺服電動(dòng)機(jī)去控制車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序、移動(dòng)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(pán)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(dòng)系統(tǒng)MJ50數(shù)控車床其傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖1所示。其中主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)由功

6、率為1115KW的AC伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)1：1的帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在353500rmin的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸箱內(nèi)部省去了齒輪傳動(dòng)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(guò)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(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)級(jí)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(dòng)機(jī)拖動(dòng)。通過(guò)比較決定選用三菱系列變頻器實(shí)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(shí)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(shí)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(lái)干擾變頻器采用了高性能微處理器等集成電路，對(duì)外來(lái)電磁干○1擾較敏感，會(huì)因電磁干擾的影響而產(chǎn)生錯(cuò)誤，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)造成惡劣影響。外來(lái)干擾多通過(guò)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(shí)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(duì)周圍的電子設(shè)備、通信和無(wú)線設(shè)備的工作形成干擾。因此在裝設(shè)變頻器時(shí)，應(yīng)考慮采取各種抗干擾措施，削弱干擾信號(hào)的強(qiáng)度。三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)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(dòng)機(jī)對(duì)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(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)不帶位置檢測(cè)反饋裝置CNC單元發(fā)出的指令信號(hào)是單項(xiàng)的.該系統(tǒng)用功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng).當(dāng)需要某個(gè)軸運(yùn)動(dòng)一個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)向該軸伺服電路輸出一個(gè)脈沖經(jīng)環(huán)形分配