資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)和社會的不斷發(fā)展，社會對產(chǎn)品多樣化的要求日益提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，多品種小批量生產(chǎn)比重加大，零件形狀越來越復(fù)雜，精度越來越高，此外，激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造手段已經(jīng)難于滿足這種變化，為了解決這些問題，數(shù)控機床就這樣應(yīng)運而生。 在本次設(shè)計中，就包括了關(guān)于數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識，并且針對本次設(shè)計的課題，擬定了一系列的方案，進給系統(tǒng)的總體方案，數(shù)控銑床進給傳動系統(tǒng)的機械部分，以及數(shù)控系統(tǒng)的硬件分析和設(shè)計。 關(guān)鍵字：數(shù)控機床；單片機數(shù)控系統(tǒng)；伺服電機；傳動系統(tǒng)。 Abstract With the continuous development of science and technology and society, the society for increasing product diversification requirements, product upgrading faster, more varieties of small batch production increase, the shape of parts is more and more complex, increasingly high precision, in addition, the fierce market competition requires the product development cycle is shorter and shorter, processing equipment and manufacturing method the tradition has been difficult to meet this change, in order to solve these problems, CNC machine tools came into being. In this design, including the basic knowledge on CNC technology, and according to the design of the project, proposed a series of solutions, the overall scheme of the feed system, the mechanical part of the feed drive system of CNC milling machine, CNC system and the hardware design and analysis. Key words: numerical control machine tool; single chip computer numerical control system; servo motor; transmission system. 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 第二章 總體方案設(shè)計 2 2.1總體方案設(shè)計的目標(biāo) 2 2.2 機械傳動部件的選擇 2 2.2.1 導(dǎo)軌副的選用 2 2.2.2絲杠螺母副的選用 2 2.2.3減速裝置的選用 2 2.2.4步進電機的選用 2 3.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計 2 第三章 機械系統(tǒng)設(shè)計 4 3.1 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 4 3.2 滾珠絲桿副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 4 3.3 滾珠絲桿副支承方式的選擇 4 3.4 滾珠絲桿螺母幅的設(shè)計、計算和選型 5 3.4.1 計算主切削力 5 3.4.2 計算進給牽引力Fm 5 3.4.3 計算最大負(fù)載C 6 3.4.4 滾珠絲桿螺母幅的選型 6 3.4.5 傳動效率 7 3.4.6 剛度驗算 7 3.4.7 穩(wěn)定性校核 8 3.5 齒輪傳動比的選擇 8 3.6 步進電機的計算與選型 9 3.6.1負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量Jeq的計算 9 3.6.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算 10 3.6.3步進電機的校核 12 第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計 13 4.1 進給傳動系統(tǒng)示意圖 13 4.2 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 13 4.3 單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 4.3.1 硬件電路的組成 14 4.3.2機械控制系統(tǒng)原理及電路設(shè)計總結(jié)： 16 結(jié) 論 18 致 謝 19 參考文獻 20 III 第一章 緒論 微觀上看，銑床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 可以實現(xiàn)加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。 由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。銑床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)時間無看管加工。有以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。 以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 宏觀上看，工業(yè)發(fā)達家的軍、民機械工業(yè)，在20世紀(jì)70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用銑床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用銑床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，銑床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了銑床數(shù)控化改造的必要性。把X62W銑床改造成數(shù)控銑床，主要改造的部分是：在主電動機端面加一電磁離合器，以便用指令控制主軸停轉(zhuǎn)；反工作臺的縱橫向進給運動改造成用步進電動機來控制。垂直進給運動仍采用機動和手動方式，下面主要介紹橫向進給系統(tǒng)的改造和數(shù)控系統(tǒng)的硬件改造。 X62W型萬能銑床的結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、刀桿支架、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺、底座等幾部分組成。在床身的前面有垂直導(dǎo)軌，升降臺可沿著它上下移動。在升降臺上面的水平導(dǎo)軌上，裝有可在平行主軸軸線方向移動的溜板。溜板上部有可移動的回轉(zhuǎn)盤，工作盤就在溜板上部的回轉(zhuǎn)盤上的導(dǎo)軌做垂直于主軸軸線方向的移動。工作臺上有個T形槽用來固定工件。這樣安裝在工作臺上的工件就可以在三個坐標(biāo)的六個方向調(diào)整位置或進給。銑床主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)運動時主運動；銑床工作臺的前后、左右、和上下6個方向的運動是進給運動、銑床的其他運動，如工作臺的訊轉(zhuǎn)運動則屬于輔助運動。 此外由于，由于回轉(zhuǎn)盤可繞中心繞過一個角度（通常是45度），因此工作臺在水平面上除了能在平行于或垂直于主軸軸線方向進給，還能在傾斜方向進給，可以加工螺旋槽，故稱為萬能銑床。 第二章 總體方案設(shè)計 2.1總體方案設(shè)計的目標(biāo) 機電一體化系統(tǒng)通常由動力系統(tǒng)、包括機械本體、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的機械裝置、傳感器與檢測系統(tǒng)及信息處理與控制系統(tǒng)組成。機電一體化系統(tǒng)總體方案設(shè)計的目標(biāo)是擬定執(zhí)行機構(gòu)和傳動系統(tǒng)的功能原理設(shè)計方案、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計、控制系統(tǒng)總體控制方案的設(shè)計、控制電機的選擇等相關(guān)內(nèi)容，以便為后續(xù)機電一體化系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)。下面針對總統(tǒng)方案設(shè)計目標(biāo)中的各部分設(shè)計內(nèi)容，分別討論其設(shè)計方法和設(shè)計步驟。 2.2 機械傳動部件的選擇 2.2.1 導(dǎo)軌副的選用 設(shè)計數(shù)控銑床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用矩形導(dǎo)軌副，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和維修方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高等優(yōu)點。 2.2.2絲杠螺母副的選用 步進電機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，需要滿足0.01mm沖當(dāng)量，滑動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。 2.2.3減速裝置的選用 選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機構(gòu)。如果傳動比i=1，可直接選用聯(lián)軸器進行步進電機和滾珠絲桿的連接。 2.2.4步進電機的選用 任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量0.01mm，空載最快移動速度也只有因此2000mm/min，故本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電動機，因此可以選用步進電動機。以降低成本，提高性價比。 3.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計 1）設(shè)計的X工作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位。 2）對于步進電動機的開環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。 3）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴展程序存儲器，鍵盤與顯示電路，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。 4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進電動機配套使用。 第三章 機械系統(tǒng)設(shè)計 3.1 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 銑床的脈沖當(dāng)量為0.01/Step 3.2 滾珠絲桿副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 滾珠絲桿副在有負(fù)載時，滾珠與滾道面接觸點出降產(chǎn)生彈性變形。換向時，其軸向間隙會引起回空。這種回空是非連續(xù)的，既影響傳動精度又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 在這次設(shè)計中，我們采用了雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預(yù)緊可靠。但使用中調(diào)整不方便 圖3-1 雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式 3.3 滾珠絲桿副支承方式的選擇 實踐證明，絲桿的軸承組合及軸承座以及其他零件的連接剛性不足，將嚴(yán)重影響滾珠絲桿副的傳動精度與剛度。 因為改造的X62W萬能銑床采用的支承方式是雙推-自由式，雙推-自由式是一端安裝推力軸承與深溝球軸承的組合。因此保留原有的支承的方式，支承方式采用雙推-自由式。 圖3-2 雙推-自由式 3.4 滾珠絲桿螺母幅的設(shè)計、計算和選型 3.4.1 計算主切削力 根據(jù)主傳動功率計算法，主切削力FZ為 其中PE=7.5KW、=0.8、v=2000mm/min 所以 根據(jù)經(jīng)驗公式FX：FY：FZ=0.25：0.4：1 所以FX=0.25FZ=750N FY=0.4FZ=1200N 3.4.2 計算進給牽引力Fm 在以工作壽命為基礎(chǔ)進行計算時，應(yīng)按實際加工中平均銑削條件為準(zhǔn) 其中K=1.4 、f=0.2 、W=5000N 因此牽引力Fm為 3.4.3 計算最大負(fù)載C C=FQ=fFFH 其中：L= ； n= 以上式中：L為滾珠絲杠導(dǎo)程，初選：L=5mm； Vs為最大切削力下的進給速度VS=Vmax=0.15m/min，n=30r/min； f為運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)?。篺=1.2-1..5；取1.2 ； fH硬度系數(shù)滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)fH=1.0； 取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h代入L0=,得絲杠壽命系數(shù) L0= =27 C=FQ= 3.4.4 滾珠絲桿螺母幅的選型 根據(jù)計算出的最大動載與預(yù)選的絲杠導(dǎo)程，查閱《緊密滾珠絲桿副》選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片式預(yù)緊滾珠絲桿副，規(guī)格代號FFZD3205-3，公稱直徑d0=32,公稱導(dǎo)程為L0=PH=5,基本額定負(fù)載動載荷C=11700N,可滿足要求，精度等級為3級。 圖3-3 FFZD3205-3滾珠絲桿 圖3-4 螺母安裝畫法 表3-1 滾珠絲桿及螺母各參數(shù) 3.4.5 傳動效率 滾珠絲桿螺母幅的傳動效率η為 式中：螺旋升角， 摩擦角 ， =0.96 3.4.6 剛度驗算 滾珠絲桿采用雙推-自由式支撐最大牽引力為3130N， (1) 計算絲杠的拉伸或壓縮變形量 受工作載荷Fm作用引起的導(dǎo)程的變化率為 （mm） 式中：進給牽引力Fm=3130N;絲桿的導(dǎo)程L0=5mm，鋼材料的彈性模量；滾珠絲桿的底徑截面積A=656mm2；代入上式得 = (2) 計算滾珠與螺紋滾道間接觸變形： 有預(yù)緊時： 式中：；滾珠絲桿直徑=3.5mm；滾珠數(shù)量；代入上式得. (3) 計算支承滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形: 采用向心推力球軸承時，， 綜合以上幾項變形量之和： 查表得300mm行程允許的動變量是0.016mm，故剛度滿足要求。 3.4.7 穩(wěn)定性校核 無需穩(wěn)定校核 3.5 齒輪傳動比的選擇 已知縱向進給脈沖當(dāng)量δP=0.01，滾珠絲杠導(dǎo)程L0=5㎜，初選步進電機步距角θb=0.75°，傳動比為 因為i=1，初步選用聯(lián)軸器連接進行滾珠絲桿與步進電機的連接。 圖3-5 橈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)原理圖 3.6 步進電機的計算與選型 3.6.1負(fù)載等效轉(zhuǎn)動慣量Jeq的計算 因為采用聯(lián)軸器進行電機與絲桿之間的連接，所以 式中——絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 式中：ρ——剛的密度， L——絲桿的長度L=30（cm） d0——絲桿的公稱直徑d0=3.2（cm） 代入上式得 所以 查表3-1，初選反應(yīng)式步進電機110BC380A，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量=5.0kg·cm2 所以電機的總轉(zhuǎn)動慣量為 驗算傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量匹配：，滿足慣量匹配的條件 表3-1 110BC反應(yīng)式步進電機 110BC 380A 3 0.75/ 1.5 80- 300 6 9.8(100) 1350 15000 5 可供雙軸申 圖3-6 111BC380系列反應(yīng)式步進電機外形圖及安裝尺寸 3.6.2等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算 （1）快速空載啟動轉(zhuǎn)矩。 在快速空載啟動階段，電機的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 取啟動時間=0.3s，=0.8，代入上式得 折算到電機軸上的摩擦力矩為 附加摩擦力矩為 式中：滾珠絲桿預(yù)加負(fù)載，代入上式得 上訴三項合計得 （2）最大切削負(fù)載時所需力矩 施加在電機軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 初選電機為反應(yīng)式步進電機110BC380A，其最大靜轉(zhuǎn)矩為，因為 所以反應(yīng)式步進電機110BC380A作為初選型號 3.6.3步進電機的校核 由于步進電機的矩頻特性是在空載下做出的，隨著負(fù)載的增加，啟動頻率會有所下降。因此，應(yīng)該對帶載下的啟動頻率、運行頻率以及輸出轉(zhuǎn)矩進行校核。 1） 校核啟動轉(zhuǎn)矩 產(chǎn)品樣本中給出的電機最大靜轉(zhuǎn)矩是5.0N·m，采用三相六拍通電方式，查表可知：啟動轉(zhuǎn)矩/最大靜轉(zhuǎn)矩=0.866，所以步進電機的啟動為 >,滿足要求。 2） 校核運行頻率 計算空載運行頻率 計算切削時的運行頻率為 樣本上給出的110BC380A型反應(yīng)式步進電機的空載運行頻率是15000Hz，大于所需的運行頻率，滿足要求。 3） 校核啟動頻率 根據(jù)前面的計算，電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量=5.0kg·cm2，電機的空載啟動頻率是=1350Hz。 因此，步進電機帶慣性負(fù)載的最大啟動頻率為 所以>，滿足要求。 第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計 4.1 進給傳動系統(tǒng)示意圖 圖4-1 進給系統(tǒng)傳動示意圖 4.2 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成，硬件是數(shù)控機床的基礎(chǔ)，其性能的好壞，直接影響整個系統(tǒng)的工作性能，有了硬件，軟件就能發(fā)揮作用。 機床數(shù)控機床的硬件電路概括起來又以下四部分組成： （1） 中央處理單元CPU。CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心。 （2） 總線。包括數(shù)據(jù)總線（DB） 地址總線（AB）和控制總線（CB）。 （3） 存儲器。包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫存儲器。 （4） I/O輸入輸出接口電路。 由于8031只有P1口和P3口部分能提供用戶作為I/O口使用，不能滿足輸入輸出口的需要，因而系統(tǒng)必須擴展輸入輸出接口電路。從附錄H圖H—2可以看出，系統(tǒng)擴展了一片8155和一片8255可編程I/O接口芯片。8155的片選信號CE接74LS138的Y0，8255芯片片選信號CS接到74LS138的Y2端。74LS138三—八譯碼器有三個輸入A、B、C分別接到8031的P2.5，P2.6、P2.7，輸出Y0~Y7 8個輸出，低電平有效。Y0~Y7對應(yīng)輸入A、B、C的000至111的8種組合，其中Y0對應(yīng)A、B、C為000，Y7對應(yīng)A、B、C為111。74LS138還有三個使能端，其中2個（GA和GB）為低電平使能，另一個G1為高電平使能。吸有當(dāng)使能端均處于有效電平時，輸出才能產(chǎn)生，否則輸出處于高電平無效狀態(tài)。 I/O接口芯片與外設(shè)的連接是這樣安排的：8155芯片PA0—PA7作為顯示器段選信號輸出，PB0—PB7是顯示器的位選信號輸出，PC0—PC4 5根線是鍵盤掃描輸入。8155芯片的IO/M引腳接8031芯片的P2.0，因為使用8155的I/O口故P2.0高電平。 8255芯片PA0—PA7接X向和Z向步進電機硬件環(huán)形分配器，為輸出，PB0—PB7為兩個方向的點動及回零輸入，PC0—PC7為面板上的選擇開頭是輸入，設(shè)有編輯、單步運行、單段運行、自動、手動I、手動II等方式。 系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼，各存儲器及I/O接口芯片的地址編碼如表4—19所示： X向步進電機硬件環(huán)形分配器采用YB015，是以1—2相通電兩相四拍方式工作。A0、A1接高電平。三個芯片的選通輸出控制E0分別接8255的PA0、PA3、PA5，清零R接8255的PA1，正、反轉(zhuǎn)控制端分別接8255的PA2、PA4、PA6，時鐘輸入端CP接8155芯片的TIMROUT，用以決定脈沖分配器輸出脈沖分配器輸出脈沖的頻率。為實現(xiàn)插補時不同的進給速度，可給8155芯片的定時/計數(shù)器中設(shè)置不同的時間常數(shù)。 表4-1 芯片的參數(shù) 作用是進行數(shù)據(jù)運算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作，存儲器用于存放系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運行中所需要的各種數(shù)據(jù)，OI輸入輸出接口是系統(tǒng)與外界進行交換的橋梁。總線則是CPU與存儲器，接口以及其它轉(zhuǎn)換的紐帶，是CPU與部分電路進行交換和通訊的必由之路。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖為： 圖4-2 數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖 4.3 單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計 1 向和X向進給伺服系統(tǒng)運動 2 鍵盤顯示 3 自動轉(zhuǎn)位刀架控制 4 加工控制 5 面板控制 6 行程控制 7其他功能 報警電路、急停電路、復(fù)位電路、光隔離電路、功能電路等。 4.3.1 硬件電路的組成 采用MCS-51系列單片機組成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。電路的組成 如下： a) 采用8031作CPU b) 擴展了兩片2764芯片、一片6264芯片 c) 兩片8155可編程并行I/O接口。 d) CPU、存儲器及I/O接口 CPU采用8031芯片，選用6MHz晶體振蕩器。它的oP作為數(shù)據(jù)總線和地址共用。16位地址線由oP經(jīng)地址鎖存器74LS373提供8位地址70AA-，高8位地址158AA-由8031的2P口直接提供。ALE為地址鎖存允許。PSEN為低電平時選通外部存儲器（EPROM），相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROM的數(shù)據(jù)線（70DD-）上，輸入到oP口，8031將指令讀入。RESET為復(fù)位控制，當(dāng)RESET輸入端出現(xiàn)高電平時，8031被初始化復(fù)位，在復(fù)位有效期向ALE、PSEN也輸出高電平。當(dāng)RESET輸入端返回低電平后，CPU從O地址開始執(zhí)行程序。（故設(shè)計中一定有一片2764芯片連到74LS138的0Y）設(shè)計中采用上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。另外，兩片8155的RESET也與8031的RESET管腳相連，它們可同時復(fù)位。 8031的0T是片內(nèi)的定時器/計數(shù)器溢出中斷申請，由主軸后面的光電編碼器輸入。當(dāng)車床車螺紋時，主軸光電編碼器向80310T發(fā)出進給脈沖，用以控制不同導(dǎo)程的螺紋加工。光電編碼器還發(fā)出一個零位螺紋信號，輸入8155(1)的 6PB，用以防止車螺紋亂扣。 8155主要用于功能鍵的控制，刀架轉(zhuǎn)位控制以及報警等。其中PA口為輸入口，50PAPA-作為功能鍵的控制管理，刀架控制編輯、空運行、自動、手動I，手動II和回零。PB口也是輸入口，40PBPB-由面板上的按鍵分別控制起動、暫停、單段、連續(xù)、急停等功能。5PB是換刀回答，當(dāng)自動轉(zhuǎn)位刀架按指令轉(zhuǎn)位、夾緊，刀架電機停轉(zhuǎn)之后，發(fā)出此信號，開始執(zhí)行進給指令。6PB接光電編碼器輸出的零位螺紋信號。PC口是輸出口，30PCPC-控制自動轉(zhuǎn)位刀架四個刀位的選刀。4PC用于報警顯示，系統(tǒng)正常工作時，輸出低電平，綠色發(fā)光二極管亮，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，輸出高電平，經(jīng)反向后，紅色發(fā)光二極管亮，實現(xiàn)報警功能。 8255A控制步進電機，行程控制，以及鍵盤，顯示電路。其中70PAPA-為輸出口，用于控制X向步進電機運轉(zhuǎn)，X向步進電機為兩相。此系統(tǒng)采用軟件分配。鍵盤顯示電路為8′6鍵和8位顯示器。70PCPC-作為鍵盤的8條列線，是鍵盤掃描線，是輸出口。30PBPB-接行線作為鍵盤輸入口。70PCPC-是8位數(shù)碼顯示器的位選信號，8031的1P口是數(shù)碼顯示器的段選信號。74PBPB-接越程限位控制電路，當(dāng)床鞍或拖板在X向越程時，即向計算機輸入此信號，使進給系統(tǒng)停止。 表4-1 數(shù)控車床控制系統(tǒng)芯片地址分配 4.3.2機械控制系統(tǒng)原理及電路設(shè)計總結(jié)： (1)設(shè)計要求: 采用MCS-51系列單片機來完成此控制系統(tǒng)的設(shè)計,完成控制系統(tǒng)原理圖等。 主要包括鍵盤,LCD顯示,電動機的啟動、停止、單進控制、等的控制.同時還要有一些自動錯誤處理功能.如限位控制,驅(qū)動出錯處理,這就需要在程序設(shè)計時提供相應(yīng)的中斷處理程序。 (2)方案分析: 由前面電動機的選擇:選用電動機型號為111BC380系的步進電機.此電機是一個三相六拍的電動機。由《機電一體化》可以知道步進電機的運行特性與配套的驅(qū)動電源（驅(qū)動器）由密切的關(guān)系。驅(qū)動器由脈沖發(fā)生器和功率放大器兩大部分組成的。在微機控制電機過程中，需要使電機按照一定規(guī)律變化進行運動，而控制這部分規(guī)律變化的部分叫做脈沖分配器。實現(xiàn)脈沖分配有兩種方法：計算機軟件和硬件電路法。當(dāng)有了環(huán)形脈沖分配后，還是不夠的。由于我們的脈沖是由微機單片機發(fā)出的，屬于低電平，是不能直接驅(qū)動電機進行運動的，這時我們可以采用功率放大電路將脈沖進行功率放大，然后驅(qū)動硬件電路。 對于復(fù)雜的電路驅(qū)動，如三相六拍電路，具有A,B,C無相，他的六拍工作方式為：A-AB-B-BC-C-CA對于這這種驅(qū)動方式，如果采用軟件編程或者硬件電路來實現(xiàn)驅(qū)動控制都是比較復(fù)雜的，這時我們可以采用專用驅(qū)動控制芯片，這里采用SH-20806N型兩相混合式驅(qū)動器。 我們采用MCS-51系列的8031型的單片機作為微機控制的主芯片。系統(tǒng)原理圖中，采用74LS373進行P0口的鎖存，同時擴展一片2764的程序存儲器和一片6264的數(shù)據(jù)存儲器，作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和存儲之用。同時，我們需要擴展鍵盤和顯示，就需要擴展接口來連接。采用8255進行接口擴展，PA口，PC口屬于輸出口，PB口屬于輸入口。PA口的八根地址連接成6′8的鍵盤接口電路，PB口用于LED的八路接口，同時用PC口的8路進行LCD的位控接口。對2764和6264進行片選。 （3）地址計算： 1）8155的地址計算： 在8155中，采用P1.7來控制IO/M口，進行I/O和RAM選項控制。 當(dāng)P1.7=0時，選擇RAM口，其地址為： 所以其地址為4000H-5FFFH（其中P1.7為0） 當(dāng)P1.7=1時，單片機選中I/O口，其地址為： 所以其地址為4000H-5FFFH（其中P1.7為1） 因此：8155的具體地址： 命令字：4000H A 口：4001H B 口：4002H C 口：4003H 低四位：4004H 高四位：4005H 2）2764的地址： 采用74LS138片選控制，地址選擇如下： 所以地址范圍為：0000H-1FFFH 3）6264的地址： 同樣采用74LS138片選控制，地址選擇如下： 所以地址范圍為：2000H-3FFFH 結(jié) 論 萬能銑床是一種高效率的加工機械，在機械加工和機械修理中得到廣泛的應(yīng)用，通過單片機對X62W萬能銑床工作臺的設(shè)計改造，進一步闡明了單片機在機械行業(yè)的廣泛應(yīng)用，開發(fā)大量機電技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品和設(shè)備是單片機發(fā)展的重要方向。同時,在軟件編程設(shè)計時應(yīng)了解硬件的工作原理,在整個編制過程中互相協(xié)調(diào)，以利于提高工作效率；其次，在應(yīng)用過程中使其具備了較完善的自診斷、自測試能力，性能更穩(wěn)定，可靠性更高，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動的工藝條件，取得了較好的經(jīng)濟效益。因此，用單片機改造機床電氣控制線路有著廣闊的前景。 致 謝 經(jīng)過三周的課程設(shè)計，我不但加深了對課本知識的了解，更加強了對手能力，也了解到自己平時知識的不足。本次課程設(shè)計題目是對銑床的數(shù)控改造，這是一項非常有意義的課題，實現(xiàn)對銑床的數(shù)控改造可以大大提高生產(chǎn)效率，降低成本。 通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設(shè)計，掌握了一般機械設(shè)計的程序和方法，借助于CAD軟件繪圖，更加熟練地掌握CAD軟件的應(yīng)用，而且有助于樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學(xué)的機械設(shè)計能力。 非常感謝本次課程設(shè)計的指導(dǎo)老師給我們提供了很大的幫助和很好的建議。 參考文獻 [1]、張建民,《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》，北京：高等教育出版社，2002年 [2]、趙先仲，《機電系統(tǒng)設(shè)計》，北京：機械工業(yè)出版社，2004年 [3]、吳圣莊，《金屬切削機床概論》，北京：機械工業(yè)出版社，1993 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