購買設(shè)計(jì)請(qǐng)充值后下載,,資源目錄下的文件所見即所得,都可以點(diǎn)開預(yù)覽,,資料完整,充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?!咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙,doc,docx為WORD文檔,原稿無水印,可編輯。。。具體請(qǐng)見文件預(yù)覽,有不明白之處,可咨詢QQ:12401814
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)翻譯) 第10 頁
單位代碼 0 2
學(xué) 號(hào) 080105655
分 類 號(hào) TH6
密 級(jí) 秘密
畢業(yè)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)翻譯
院(系)名稱
工學(xué)院機(jī)械系
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
金賀
指導(dǎo)教師
薛東彬
2012年 3 月 10 日
針對(duì)不同的數(shù)控機(jī)床一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床檢查計(jì)劃
Dong-ttoon Kim
情報(bào)和精密機(jī)械部門,韓國機(jī)械和材料研究所,大田305 - 343,韓國
Sun-Ho Kim
機(jī)電工程專業(yè)本科工程,東義大學(xué),Busan 614 - 714釜山、韓國
Kwang-SIK KOH
電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,慶北國立大學(xué),大邱廣域市702-701,韓國
摘要
本文提出了一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床檢查與數(shù)字控制機(jī)床(CNC)技術(shù)。根據(jù)其體系結(jié)構(gòu)的不同,數(shù)控機(jī)床分為兩種類型:一種是封閉式控制結(jié)構(gòu)(CAC),它是傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床;一種是開放式控制結(jié)構(gòu)(OAC),這是最近推出的PC-based控制器。由于CAC有一個(gè)封閉的架構(gòu),所以它依賴于數(shù)控機(jī)床供應(yīng)商制定的規(guī)格。而因?yàn)檫@一點(diǎn),它的應(yīng)用程序很難在數(shù)控領(lǐng)域?yàn)橛脩羲鶎?shí)現(xiàn)。近日,傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床已被基于PC的開放式數(shù)控機(jī)床所取代。然而,現(xiàn)在還有很多傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在OAC配備不足的車間工作。對(duì)于CAC和OAC數(shù)控機(jī)床基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查,一個(gè)合適的系統(tǒng)環(huán)境是必要的。通過這項(xiàng)研究,對(duì)包括CAC和OAC在內(nèi)的各種CNC在專業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行全球化管理,對(duì)各種CNC基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查設(shè)計(jì)一個(gè)合適的環(huán)境,并對(duì)CAC和OAC檢查方法作比較。這項(xiàng)研究成果可作為一個(gè)數(shù)控機(jī)床集成制造系統(tǒng)的全球監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制的基本模型。在本研究中定義的檢查點(diǎn)分為兩類:結(jié)構(gòu)性點(diǎn)和操作點(diǎn)。前者包括軸承的振動(dòng),主軸單元的溫度,和其他期刊管理點(diǎn),而后者則包括油檢查,夾具鎖/開鎖,加工開/關(guān)狀態(tài)。
關(guān)鍵詞:基于Internet的檢查方法,變式數(shù)控,CAC,0AC
1導(dǎo)言
電腦和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用,導(dǎo)致一個(gè)基于Internet的數(shù)控機(jī)床的控制和監(jiān)測的全球化管理在專業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的需求不斷增加。在過去,利用可編程邏輯控制器(PLC)的接觸點(diǎn),監(jiān)測做為數(shù)控機(jī)床和制造系統(tǒng)外圍設(shè)備的I / O信號(hào)。
但是,這個(gè)程序已經(jīng)被限制到CNC內(nèi)部信息的監(jiān)測。它很難執(zhí)行用戶在數(shù)控領(lǐng)域定義的程序,這個(gè)程序包括檢查有關(guān)CNC的各種監(jiān)測數(shù)據(jù),外圍設(shè)備和其他外部單位(Rober and Shin, 1995;Lee et.al.,2004)。而所需的用戶自定義程序是數(shù)控機(jī)床監(jiān)測與遠(yuǎn)程站點(diǎn)的通信應(yīng)用程序模塊。近日,基于PC的開放式結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床取代了傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,從而提供了一個(gè)方便的環(huán)境來實(shí)現(xiàn)用戶定義的用于遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制的數(shù)控程序(Rober and Shin, 1995;Kwon et.al.,2000;Hong et.al.,2003)。然而,很多傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在OAC配備不足的車間工作。為了做到對(duì)這種變式數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程檢查,應(yīng)對(duì)每個(gè)CAC和OAC構(gòu)建合適的環(huán)境。
現(xiàn)在,我們簡要的概述下相關(guān)的研究。關(guān)于機(jī)床的開放式數(shù)控制造系統(tǒng)管理的研究,已經(jīng)快速的實(shí)現(xiàn)了在柔性制造系統(tǒng)和自動(dòng)配置(Wright,1995)和動(dòng)態(tài)重新配置(Oldknow and Yellowley,2001)的研究。一個(gè)開關(guān)函數(shù)發(fā)生器的研究解決了在開放式結(jié)構(gòu)機(jī)床的維修機(jī)制(Kim et al.,2002)。
機(jī)床的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測客戶端 - 服務(wù)器環(huán)境也一直被研究(Oldknow and Yellowley,2003)。這種關(guān)于遠(yuǎn)程服務(wù)的代表性例子是由CNC供應(yīng)商開發(fā)的工廠窗口和遠(yuǎn)程系統(tǒng)(Kim et al.,2000;Kang and Kang,1999)。然而,這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)?shù)氐挠颦h(huán)境提高基本的技術(shù)支持。此外,這些研究還包括基于互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)床管理,CNC故障診斷的實(shí)現(xiàn)和基本的遠(yuǎn)程服務(wù)(Kim et al.,2003)。在柔性制造系統(tǒng)中基于Web的監(jiān)控也進(jìn)行了研究(Jung et al.,2001)。此外,還研究了維護(hù)數(shù)控機(jī)床的公共交換電信電話網(wǎng)(PSTN)和數(shù)字I / O模塊(Hyun et al.,1998)。
然而,這些研究都集中在CAC機(jī)除外的OAC機(jī)上,而研究的大多數(shù)的服務(wù)功能是通過電話線或外部網(wǎng)絡(luò)(如Internet)傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)。盡管是基于互聯(lián)的應(yīng)用程序,仍要安裝一個(gè)開發(fā)商依賴的特殊的客戶端,因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下是基于客戶-服務(wù)器的配置。在某些特殊情況下,一個(gè)額外的內(nèi)核是必需的。此外,優(yōu)越的數(shù)控廠商,如西門子的第三方支持通過互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。然而,在這情況下,非常困難的是服務(wù)的功能往往不適合車間修改功能。在國內(nèi),甚至有部分?jǐn)?shù)控廠商無法服務(wù)一般商用的基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查服務(wù),如通過lnternet的監(jiān)測。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)榇蟛糠值倪\(yùn)營商和數(shù)控廠商都集中在國內(nèi)數(shù)控市場的穩(wěn)定性和原創(chuàng)能力上面。也就是說,大部分的數(shù)控廠商都害怕數(shù)控機(jī)床因過載而崩潰或因故障造成額外軟件安裝或升級(jí),所以他們支持遠(yuǎn)程服務(wù)功能。總之,雖然對(duì)OAC有一些研究,但是少有滿意的設(shè)計(jì),而對(duì)CAC的研究更是非常缺乏。尤其是,基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查與CAC和OAC的變種數(shù)控機(jī)床沒有得到充分的研究報(bào)告,由于不便開發(fā)環(huán)境和較差的軟件可移植性。
本文調(diào)查申請(qǐng)的方法是基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查技術(shù),對(duì)OAC和CAC兩個(gè)變式數(shù)控機(jī)床進(jìn)行比較。通過這項(xiàng)研究建議通過基于Internet檢查變式數(shù)控機(jī)床的有效計(jì)劃。首先,遠(yuǎn)程檢查和控制與CAC的機(jī)床和零部件相關(guān)的數(shù)字信號(hào),通過使用I / O的嵌入式模塊介紹網(wǎng)頁;其次,本文認(rèn)為模擬和數(shù)字遠(yuǎn)程檢查OAC的機(jī)器通過實(shí)施相關(guān)的信號(hào)用戶定義的應(yīng)用程序能夠接口與外部服務(wù)器的數(shù)控域,并通過數(shù)據(jù)采集單元(DAU),能夠獲得與連接的數(shù)據(jù)機(jī)及周邊設(shè)備的聯(lián)系點(diǎn)。
CAC有一個(gè)封閉的架構(gòu),它是依賴數(shù)控協(xié)力廠商規(guī)范。由于這一點(diǎn),就已經(jīng)很困難,為用戶實(shí)施在數(shù)控應(yīng)用程序。因此,一個(gè)特殊的,額外的模塊需要基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序(塞納科技,2002年)。對(duì)于這一點(diǎn),一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的I / O嵌入式模塊適用于本研究基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查。模塊直接連接到TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程通信網(wǎng)站。為了獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)控機(jī)床,模塊的I / O信號(hào)在數(shù)控被分配到PLC的I / O信號(hào)。另一方面,OAC有一個(gè)基于PC的開放式架構(gòu),運(yùn)作獨(dú)立于數(shù)控供應(yīng)商的規(guī)范并沒有額外的模塊是必要的,用于連接遠(yuǎn)程站點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?,一個(gè)簡單的DAU,這是不直接連接到OAC的主要電路板,而不是直接影響到數(shù)控穩(wěn)定,用于信號(hào)傳感和數(shù)據(jù)通過RS232/422行收購無需額外通信設(shè)備模塊。基于Internet的遠(yuǎn)程機(jī)器檢查與OAC,用戶定義的守護(hù)進(jìn)程的工具通信和應(yīng)用程序Web服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)OAC和內(nèi)部功能內(nèi)外部服務(wù)器?;ヂ?lián)網(wǎng)通信之間進(jìn)行數(shù)控領(lǐng)域的守護(hù)程序外部服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)腳本程序。
2基于Internet檢查OAC的方法
在OAC的情況,不需要網(wǎng)絡(luò)支持附加設(shè)備模塊,OAC有一個(gè)方便的結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。檢查和獲得機(jī)床I / O信號(hào)的數(shù)據(jù),只需要信號(hào)處理板或外部的DAU數(shù)據(jù)采集。由于大多數(shù)OAC是基于單板計(jì)算機(jī)上的DAU一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu),比板型(Advantech,2002)更有效可以簡單地連接I / O信號(hào)。試圖通過監(jiān)測加工狀態(tài),應(yīng)用程序通過DAU零部件溫度和振動(dòng)的檢查方法,可以通知檢查時(shí)間和零部件的更換時(shí)間。通過這個(gè)應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床及周邊設(shè)備的模擬和數(shù)字接觸點(diǎn)監(jiān)測使用的DAU。在實(shí)驗(yàn)中,使用外部的I / O的DAU模塊,以減少硬件設(shè)備的大小,并盡量減少負(fù)荷?;贗nternet的檢查OAC機(jī)床配置使用的DAU如圖1RS485通訊內(nèi)部通過RS232/485轉(zhuǎn)換規(guī)范。0V至1.5V的范圍內(nèi)分配一個(gè)采樣周期為每秒10次,以獲取模擬傳輸值。為獲取軸承的振動(dòng)和主軸溫度的實(shí)驗(yàn),傳輸?shù)哪M值在OAC和DAU之間的通信協(xié)議實(shí)時(shí)監(jiān)控,如圖2所示Subsequently,也進(jìn)行檢查開/關(guān)狀態(tài)的石油和鉗的基本實(shí)驗(yàn),如圖3所示功能的應(yīng)用程序代碼,實(shí)現(xiàn)在OAC數(shù)控域的內(nèi)部功能。
基于Internet的檢查應(yīng)用,通訊發(fā)達(dá)的守護(hù)程序在數(shù)控領(lǐng)域?qū)嵤?,在外部服?wù)器由Web服務(wù)的Web scr.ipt方案實(shí)施,使用vbscrip,JavaScript和活動(dòng)服務(wù)器頁面(ASP),如圖4守護(hù)程序之間的網(wǎng)絡(luò)通信可以在數(shù)控域和外部Web腳本程序。因此,多個(gè)客戶端可以監(jiān)控檢查的數(shù)據(jù)和機(jī)器的狀態(tài),通過收購數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)傳輸從外部數(shù)據(jù)庫的OAC。數(shù)控通信服務(wù)程序采用標(biāo)準(zhǔn)的開放式數(shù)據(jù)庫連接(ODBC)和數(shù)據(jù)處理,利用結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)查詢。通過這個(gè)過程,檢查數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的表中的信息構(gòu)建在數(shù)據(jù)庫表中。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的遠(yuǎn)程檢查,實(shí)現(xiàn)了通過設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序,如圖5所示結(jié)果表明,這種檢查方法是有利的,在其方便的開發(fā)環(huán)境在軟件方面,可以很容易地實(shí)現(xiàn)用戶定義的應(yīng)用程序。
圖1基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查OAC的機(jī)器配置使用的DAU
圖2通信協(xié)議之間的OAC的DAU模
圖3模擬輸入(0-1.5V的范圍)的收購和數(shù)字輸入(8位直接投資)
圖4 OAC和應(yīng)用程序之間的接口網(wǎng)站SEVER
圖5 檢查OAC的機(jī)器所使用的DAU和應(yīng)用程序
3基于Internet的檢查計(jì)劃和變式數(shù)控機(jī)床的例子
基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查的計(jì)劃變型數(shù)控機(jī)床的建議圖6CAC機(jī)區(qū)旨在檢查通過下載腳本代碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和嵌入式設(shè)備服務(wù)器的I / O接口機(jī)制。在OAC機(jī)區(qū)檢查所使用的DAU和應(yīng)用程序,如數(shù)據(jù)采集模塊,通信守護(hù)進(jìn)程模塊,和一個(gè)web腳本模塊的模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。基于互聯(lián)網(wǎng)的變種數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程檢查,通過擬議的計(jì)劃表見圖7
在CAC的機(jī)床的情況下,一個(gè)Java applet被編碼和下載,以檢查機(jī)床的I / O數(shù)據(jù)和通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器向客戶提供檢查結(jié)果。在I / O地址的Java applet代碼和真正的I / O點(diǎn)的機(jī)床之間分配,監(jiān)視和控制遠(yuǎn)程站點(diǎn)。展示的內(nèi)容是對(duì)監(jiān)測結(jié)果 I / O的接觸點(diǎn)與當(dāng)前加工/關(guān)狀態(tài)。 CAC的機(jī)床運(yùn)作周期的啟動(dòng)按鈕正在網(wǎng)頁瀏覽器上。
在OAC機(jī)床的情況下,收購的DAU監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到在遠(yuǎn)程站點(diǎn),外部服務(wù)器和通信守護(hù)進(jìn)程服務(wù)。它通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器激活油傳感器,主軸溫度是0.0007(這是從0至1.5 V范圍內(nèi)的模擬值)。
結(jié)果表明,在前一種情況下,CAC是有利的,它可以很容易地利用網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式設(shè)備,在硬件實(shí)現(xiàn)基于lnternet的檢查系統(tǒng)。然而,用戶定義的應(yīng)用程序和下載數(shù)據(jù)的最大尺寸被限制在512字節(jié);后者的情況下,在其方便的開發(fā)環(huán)境,可以方便地實(shí)現(xiàn)在數(shù)控領(lǐng)域的許多不同的應(yīng)用程序,無需額外設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。然而,用戶定義的應(yīng)用程序編程工作需要比在前者的情況下實(shí)施通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
圖6基于互聯(lián)網(wǎng)的檢查環(huán)境變異數(shù)控機(jī)床
圖7 例如基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程檢查變種數(shù)控機(jī)床
4結(jié)論
本文提出了一種新的研究基于Internet檢查傳統(tǒng)的CAC和最近推廣的OAC兩種變式數(shù)控機(jī)床。為了實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)高效的檢查CAC機(jī),,使用信號(hào)檢測方法,通過網(wǎng)絡(luò)I / O嵌入式設(shè)備模塊,可以支持互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境,因?yàn)樵贑AC的環(huán)境執(zhí)行用戶定義的應(yīng)用程序,是依賴于數(shù)控廠商規(guī)范了的數(shù)控領(lǐng)域。
為了實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)檢查OAC機(jī)床,數(shù)字和模擬信號(hào)的檢查方法,它不需要額外的網(wǎng)絡(luò)I / O的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式設(shè)備,有人建議,因?yàn)閿?shù)控域執(zhí)行用戶定義的應(yīng)用程序很容易因方便OAC的環(huán)境。這種方法只需利用的DAU取得的I / O硬件方面的數(shù)據(jù)和采集到的數(shù)據(jù)傳送到外部服務(wù)器通過在遠(yuǎn)程站點(diǎn)上的網(wǎng)頁瀏覽器的遠(yuǎn)程檢查。
隨后,對(duì)CAC和OAC機(jī)的檢查方法進(jìn)行了比較。通過這項(xiàng)研究,為數(shù)控機(jī)床與數(shù)控變種的CAC和OAC在制造系統(tǒng),基于互聯(lián)網(wǎng)的變型數(shù)控機(jī)床的檢查,被設(shè)計(jì)為一體的綜合經(jīng)營的一個(gè)合適的環(huán)境,如建筑的全球管理。這項(xiàng)研究的結(jié)果可能是一個(gè)全球監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制在變種數(shù)控機(jī)床集成制造系統(tǒng)的基本模型。
在今后的工作中應(yīng)解決以下問題:首先,研究人員應(yīng)該調(diào)查優(yōu)越的遠(yuǎn)程檢查環(huán)境的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),可以在嵌入式設(shè)備利用足夠的上下載的代碼;其次,還需要進(jìn)一步研究,可以更簡單地對(duì)集成和經(jīng)營變式數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)。
感謝
感謝工業(yè)改造技術(shù)項(xiàng)目(商務(wù)部,工業(yè)和能源)提供的財(cái)政支持。
數(shù)控車床XY軸工作臺(tái)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要
我設(shè)計(jì)的是車床XY軸工作臺(tái)和控制系統(tǒng),采用單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。首先確定設(shè)計(jì)的總體方案,然后對(duì)車床的機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì),其中包括工作臺(tái)、滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選用,最后對(duì)數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞:
數(shù)控車床 XY工作臺(tái) 控制系統(tǒng)
前 言
一、當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀
在我國對(duì)外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。
(一)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化 ,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大 ,他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè) IT、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:
(1) 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
(2) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展
(3) 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
(二)、對(duì)我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)
我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年 ,近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段:第一階段從 1958 年到 1979 年 ,即封閉式發(fā)展階段。在此階段 ,由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的制 ,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進(jìn)技術(shù) ,消化吸收 ,初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段 ,由于改革開放和國家的重視 ,以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善 ,我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間 ,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進(jìn)入市場競爭階段??v觀我國數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程 ,特別是經(jīng)過 4 個(gè) 5 年計(jì)劃的攻關(guān) ,總體來看取得的成績還是不小。
(三)、對(duì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
(1) 戰(zhàn)略考慮。我國是制造大國 ,在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移 ,所以 ,我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題。首先從社會(huì)安全看 ,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè) ,制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平 ,而且還可緩解我國就業(yè)的壓力 ,保障社會(huì)的穩(wěn)定;其次從國防安全看 ,西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì) ,對(duì)我國實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制 ,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。
(2)發(fā)展策略。從我國基本國情的角度出發(fā) ,以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向 ,以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo) ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容 ,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機(jī)如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件 數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等 的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品;沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競爭力的產(chǎn)品;當(dāng)然 ,沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的、意義
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一,是綜合運(yùn)用所學(xué)過的機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等知識(shí)進(jìn)行的基本設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其目的是:
能夠正確運(yùn)用《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的基本理論和相關(guān)知識(shí),掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的功能構(gòu)成、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法,了解設(shè)計(jì)方案的擬定、比較、分析和計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,使學(xué)生具有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力;
通過機(jī)械部分設(shè)計(jì),掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)典型機(jī)械零部件和執(zhí)行元件的計(jì)算、選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和步驟;
通過測試及控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件組成、工作原理,和軟件編程思想;
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)及編寫技術(shù)說明書的能力,促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神、專業(yè)技能等方面綜合素質(zhì)的提高。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
(一)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多用XY工作臺(tái)。
已知條件:定位精度:±0.01mm,滾珠絲杠及導(dǎo)軌使用壽命:T=15000h,中等沖擊
工作臺(tái)的有效行程為 快速進(jìn)給速度 和工作載荷
三、數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定
數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括:系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定,執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)方案的確定,伺服電機(jī)類型及調(diào)速方案確定,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選擇。進(jìn)行方案的分析、比較和論證。
(一)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定
該系統(tǒng)要求工作臺(tái)沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有精確的運(yùn)動(dòng)關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。
(二)伺服系統(tǒng)的選擇
開環(huán)伺服系統(tǒng)在負(fù)載不大時(shí)多采用功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī).開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件,因而不能糾正系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整維修容易,在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應(yīng)用。
考慮到運(yùn)動(dòng)精度要求不高,為簡化結(jié)構(gòu),降低成本,宜采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
(三)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇
采用MCS-51系列中的8031單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。MCS-51單片機(jī)的主要特點(diǎn)是集成度高,可靠性好,功能強(qiáng),速度快,性價(jià)比高??刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)。顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。
(四) X—Y工作臺(tái)的傳動(dòng)方式
為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊,采用滾珠絲杠螺母傳動(dòng)副。為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙,采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。
由于工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件重量和工作載荷不大,故選用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副,從而減小工作臺(tái)的摩擦系數(shù),提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。
考慮電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取,為達(dá)到分辨率的要求,以及考慮步進(jìn)電機(jī)負(fù)載匹配,采用齒輪減速傳動(dòng)。系統(tǒng)總體框圖如下:
計(jì)
算
機(jī)
光電隔離
功率放大
步進(jìn)
電機(jī)
X向工作臺(tái)
光電隔離
功率放大
步進(jìn)
電機(jī)
Y向工作臺(tái)
圖3-1
四、機(jī)械部分設(shè)計(jì)
機(jī)械部分設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量,運(yùn)動(dòng)部件慣性的計(jì)算,選擇步進(jìn)電機(jī),傳動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算與選擇,繪制機(jī)械部分裝配圖等。
(一 )確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量
脈沖當(dāng)量δp是一個(gè)進(jìn)給指令時(shí)工作臺(tái)的位移量,應(yīng)小于等于工作臺(tái)的位置精度,由于定位精度為±0.01mm因此選擇脈沖當(dāng)量為0.01mm。
(二)工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算
根據(jù)給定的有效行程,畫出工作臺(tái)簡圖,估算X向和Y向工作臺(tái)承載重量WX和WY。
取X向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?10mm,Y向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?00mm,設(shè)計(jì)工作臺(tái)簡圖如下:
工作臺(tái)簡圖
圖4-1
X向拖板(上拖板)尺寸為:
長*寬*高=420*410*50
重量:按重量=體積*材料比重估算為:
=
Y向拖板(下拖板)尺寸為:
重量=
上導(dǎo)軌(含電機(jī))重量為
夾具及工件重量:約155N
X-Y工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分總重量為:
(三)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇
根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P,式中:C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷,kN;工作載荷P=0.5(Fz+W); fSL=1.0~3.0(一般運(yùn)行狀況),3.0~5.0(運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng))。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌:
因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取
根據(jù)計(jì)算額定靜載荷初選導(dǎo)軌:
選擇漢機(jī)江機(jī)床廠HJG-D系列滾動(dòng)直線導(dǎo)軌,其型號(hào)為:HJG-D25
基本參數(shù)如下: 表4-1
額定載荷/N
靜態(tài)力矩/N*M
滑座重量
導(dǎo)軌重量
導(dǎo)軌長度
動(dòng)載荷
靜載荷
L
(mm)
17500
26000
198
198
288
0.60
3.1
760
滑座個(gè)數(shù)
單向行程長度
每分鐘往復(fù)次數(shù)
M
4
0.6
4
導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷N
依據(jù)使用速度v(m/min)和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷 (kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln:
額定行程長度壽命:
(4-1)
導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命:
(4-2)
導(dǎo)軌的工作壽命足夠.
(四)滾珠絲杠計(jì)算、選擇
初選絲杠材質(zhì):CrWMn鋼,HRC58~60,導(dǎo)程:l0=5mm
強(qiáng)度計(jì)算
絲杠軸向力:(N) (4-3)
其中:K=1.15,滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)f=0.003~0005;在車床車削外圓時(shí):Fx=(0.1~0.6)Fz,F(xiàn)y=(0.15~0.7)Fz,可取Fx=0.5Fz,F(xiàn)y=0.6Fz計(jì)算。
取f=0.004,則:
壽命值:,其中絲杠轉(zhuǎn)速(r/min) (4-4)
最大動(dòng)載荷:
式中:fW為載荷系數(shù),中等沖擊時(shí)為1.2~1.5;fH為硬度系數(shù),HRC≥58時(shí)為1.0。
查表得中等沖擊時(shí)則:
根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結(jié)構(gòu)形式,并根據(jù)最大動(dòng)載荷的數(shù)值可選擇滾珠絲杠的型號(hào)為: CM系列滾珠絲桿副,其型號(hào)為:CM2005-5。
其基本參數(shù)如下:
圖4-2
其額定動(dòng)載荷為14205N> 足夠用.滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式,預(yù)緊方式采用雙螺母螺紋預(yù)緊形式.
滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計(jì)算如下表
表4-2
名稱
計(jì)算公式
結(jié)果
公稱直徑
――
20mm
螺距
――
5mm
接觸角
――
鋼球直徑
――
3.175mm
螺紋滾道法向半徑
1.651mm
偏心距
0.04489mm
螺紋升角
螺桿外徑
19.365mm
螺桿內(nèi)徑
16.788mm
螺桿接觸直徑
17.755mm
螺母螺紋外徑
23.212mm
螺母內(nèi)徑(外循環(huán))
20.7mm
傳動(dòng)效率計(jì)算
絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為: (4-5)
式中:φ=10’,為摩擦角;γ為絲杠螺旋升角。
穩(wěn)定性驗(yàn)算
絲杠兩端采用止推軸承時(shí)不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。
剛度驗(yàn)算
滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為:(cm) (4-6)
Y向所受牽引力大,故用Y向參數(shù)計(jì)算
絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小,可忽略不計(jì)。導(dǎo)程變形總誤差Δ為
E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差[ Δ]=15μm/m。
(五)齒輪計(jì)算、設(shè)計(jì)
因步進(jìn)電機(jī)步距角滾珠絲杠螺距t=5mm,要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量,在傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)加一對(duì)齒輪降速傳動(dòng).
齒輪傳動(dòng)比: ,步進(jìn)電機(jī)步距角:α= 1.5?/step。 (4-7)
取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù)
大小齒輪材料均為45鋼
由于軟齒面齒輪工藝簡單、生產(chǎn)率高,故選擇軟齒面齒輪。
因傳遞的扭距較小,取模數(shù)m=1mm則:
分度圓直徑:
齒頂圓直徑:
齒根圓直徑:
齒寬: 取
中心距:
分度圓壓力角:
大小齒輪均采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪
小齒輪采用兩片薄齒輪錯(cuò)齒排列以消除間隙.
雙片齒輪錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)圖如下:
1、2--薄齒輪, 3—彈簧, 4、8—凸耳, 5—調(diào)節(jié)螺釘, 6、7—螺母
雙片齒輪錯(cuò)齒消隙結(jié)構(gòu)圖
圖4-3
(六)步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計(jì)算
根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式,有:
(1)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算
折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:
(4-8)
式中:為折算到電機(jī)軸上的慣性負(fù)載;為步進(jìn)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;為齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;
為齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;M為移動(dòng)部件的質(zhì)量。
對(duì)鋼材料的圓柱零件可以按照下式進(jìn)行估算:
(4-9)
式中為圓柱零件直徑,為圓柱零件的長度。
所以有:
電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小,可以忽略,所以有:
(七)步進(jìn)電機(jī)的選用
(1)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算
設(shè)步進(jìn)電機(jī)的等效負(fù)載力矩為T,負(fù)載力為P,根據(jù)能量守恒原理,電機(jī)所做的功與負(fù)載力所做的功有如下的關(guān)系:
式中為電機(jī)轉(zhuǎn)角,S為移動(dòng)部件的相應(yīng)位移,為機(jī)械傳動(dòng)的效率。若取,則S=,且。所以:
(4-10)
式中:為移動(dòng)部件負(fù)載(N),G為移動(dòng)部件質(zhì)量(N),為與重力方向一致的作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載力(N),為導(dǎo)軌摩擦系數(shù),為步進(jìn)電機(jī)的步距角(rad),T為電機(jī)軸負(fù)載力矩(N.cm)。
取=0.3(淬火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)),=0.8,==279.23N??紤]到重力影響,Y向電機(jī)負(fù)載較大,因此G=1200N,所以有:
考慮到啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響,則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩:
(4-11)
取系數(shù)為0.3,則:
對(duì)于工作方式為三相6拍的步進(jìn)電機(jī):
(2) 步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率
為使電機(jī)不產(chǎn)生失步空載啟動(dòng)頻率要大于最高運(yùn)行頻率,同時(shí)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩要足夠大,查表選擇兩個(gè)90BF001型三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī).
電機(jī)有關(guān)參數(shù)如下: 表4-3
型號(hào)
主要技術(shù)參數(shù)
相數(shù)
步距角
電壓
(V)
相電流
(A)
最大靜轉(zhuǎn)矩
(n.m)
空載啟動(dòng)頻率
空載運(yùn)行頻率
分配方式
90BF001
4
0.9
80
7
3.92
2000
8000
4相8拍
外形尺寸(mm)
重量
kg
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
Kg.m
外直徑
長度
軸直徑
90
145
9
4.5
1764
五、數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
(一)數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成:
1、主控制器。即中央處理單元CPU
2、總線。包括數(shù)據(jù)總線,地址總線,控制總線。
3、存儲(chǔ)器。包括只讀可編程序存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
4、接口。即I/O輸入輸出接口。
數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖如下所示:
圖5-1
(二)主控制器CPU的選擇
MCS-51系列單片機(jī)是集中CPU,I/O端口及部分RAM等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)控制系統(tǒng),并且開發(fā)手段齊全,指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大,編程靈活,硬件資料豐富。本次設(shè)計(jì)選用8031芯片作為主控芯片。
(三)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)
(1)程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展用的程序存儲(chǔ)器芯片大多采用EPROM芯片。其型號(hào)有:2716,2732,2764,27128,27258,其容量分別為2k,4k,8k,16k32k。在選擇芯片時(shí)要考慮CPU與EPROM時(shí)序的匹配。8031所能讀取的時(shí)間必須大于EPROM所要求的讀取時(shí)間。此外,還需要考慮最大讀出速度,工作溫度以及存儲(chǔ)器容量等因素。在滿足容量要求時(shí),盡量選擇大容量芯片,以減少芯片數(shù)量以簡化系統(tǒng)。綜合以上因素,選擇2764芯片作為本次設(shè)計(jì)的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展用芯片。
于8031芯片的口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線的,故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器,常用的地址鎖存器芯片是742S373。
(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展
由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)供用戶使用,遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)需要,因此需要擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有6116(2Kx8),6264(8Kx8)等,這里我選用6264(8Kx8)。
(3)譯碼電路
由于這里擴(kuò)展的容量較大,擴(kuò)展多個(gè)外圍芯片。因此,這里使用譯碼法來進(jìn)行編址。譯碼電路可使用現(xiàn)有的譯碼芯片,這里我們選用3-8譯碼器(74LS138)。這種芯片,輸入端占用3根最高位地址線,剩余的13根低位地址線可作為片內(nèi)地址線,74LS138譯碼器的8根輸出線分別對(duì)應(yīng)8個(gè)8K字節(jié)的地址空間。
(4)I/O擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)
(a).通用可編程接口芯片8155
8031單片機(jī)共有4個(gè)8位并行I/O接口,但供用戶使用的只有P1口及部分P3 口線。因此要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。8155與微機(jī)接口較簡單,是微機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。
(四)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
(1)脈沖分配器
步進(jìn)電機(jī)的控制方式由脈沖分配器實(shí)現(xiàn),其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組,實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)中通常使用集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。本設(shè)計(jì)采用集成脈沖分配器YB013。
(2)光電隔離電路
在步進(jìn)待年紀(jì)驅(qū)動(dòng)電路中,一般在接口電路與功率放大器之間家上光電隔離電路,實(shí)現(xiàn)電氣隔離,通常使用光電偶合器作為光電隔離電路。
(3)功率放大器
環(huán)型分配器的輸出脈沖很小,還遠(yuǎn)不能滿足步進(jìn)電機(jī)的要求,不許將它放大,以產(chǎn)生足夠大的功率驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),這里采用的功率放大電路如下圖所示:
圖5-2功率放大器
(五)其它輔助電路設(shè)計(jì)
(1)8031的時(shí)鐘電路
單片機(jī)的時(shí)鐘可由內(nèi)部方式產(chǎn)生,內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部的振蕩電路,在XTA,XTA引腳上外接定時(shí)元件。如下圖所示
圖5-3時(shí)鐘電路
(2)復(fù)位電路
單片機(jī)的復(fù)位電路都是靠外部電路實(shí)現(xiàn),在時(shí)鐘電路工作后,只要在RESET引腳上出現(xiàn)10ms 以上高電平,單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位,以后單片機(jī)便從0000H單元開始執(zhí)行程序
圖5-4復(fù)位電路
六、系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)
(一)系統(tǒng)控制軟件的主要內(nèi)容
數(shù)控系統(tǒng)是按照事先編好的控制程序來實(shí)現(xiàn)各種控制功能。按照功能可將數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件分為以下幾個(gè)部分:
(1)系統(tǒng)管理程序:它是控制系統(tǒng)軟件中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體軟件。其功能主要是接受操作者的命令,執(zhí)行命令,從命令處理程序到管理程序接收命令的環(huán)節(jié),使系統(tǒng)處于新的等待操作狀態(tài)。
(2)零件加工源程序的輸入處理程序。該程序完成從外部I/O設(shè)備輸入零件加工源程序的任務(wù)。
(3)插補(bǔ)程序。根據(jù)零件加工源程序進(jìn)行插補(bǔ),分配進(jìn)給脈沖。
(4)伺服控制程序。根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果或操作者的命令控制伺服電機(jī)的速度,轉(zhuǎn)角以及方向。
(5)診斷程序。包括移動(dòng)不見移動(dòng)超界處理,緊急停機(jī)處理,系統(tǒng)故障診斷,查錯(cuò)等功能。
(6)機(jī)床的自動(dòng)加工及手動(dòng)加工控制程序。
(7)鍵盤操作和顯示處理程序。包括監(jiān)視鍵盤操作,顯示加工程序、機(jī)床工作狀態(tài)、操作命令等信息。
(二)系統(tǒng)控制功能分析
數(shù)控X-Y工作臺(tái)的控制功能包括:
(1)、系統(tǒng)初始化。如對(duì)I/O接口8155,8255A進(jìn)行必要的初始化工作,預(yù)置接口工作方式控制字。
(2)、工作臺(tái)復(fù)位。開機(jī)后工作臺(tái)應(yīng)該自動(dòng)復(fù)位,亦可手動(dòng)復(fù)位。
(3)、輸入和顯示加工程序。
(4)、監(jiān)視按鍵,鍵盤及開關(guān)。如監(jiān)視緊急停機(jī)鍵及行程開關(guān),鍵盤掃描等功能。
(5)、工作臺(tái)超程顯示與處理。工作臺(tái)位移超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)該立即停止工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng),并顯示相應(yīng)的指示字符。
(6)、工作臺(tái)的自動(dòng)控制。
(7)、工作臺(tái)的手動(dòng)控制。
(8)、工作臺(tái)的聯(lián)動(dòng)控制。
(三)系統(tǒng)管理程序控制
管理稱許是系統(tǒng)的主程序,開機(jī)后即進(jìn)入管理程序。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。在設(shè)計(jì)管理程序時(shí),應(yīng)確定接收命令的形式,系統(tǒng)的各種操作功能等。數(shù)控X-Y工作臺(tái)的基本操作功能有:輸入加工程序,自動(dòng)加工,刀位控制,工作臺(tái)位置控制,手動(dòng)操作,緊急停機(jī)等。
(四)自動(dòng)加工程序設(shè)計(jì)
(1)機(jī)床在自動(dòng)加工時(shí)的動(dòng)作順序:工作臺(tái)移動(dòng)到位→刀具快速進(jìn)給→加工→退刀→工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到下一位置;
(2)計(jì)算機(jī)在加工過程中的操作:讀取刀具軌跡,控制機(jī)床完成加工;
結(jié)束語
《畢業(yè)設(shè)計(jì)》是我在大學(xué)里的最后一門課程。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)會(huì)了如何查閱現(xiàn)有的技術(shù)資料、如何舉一反三、如何通過改進(jìn)并加入自己的想法與觀點(diǎn),使之成為自己的東西。并且結(jié)合生產(chǎn)知識(shí),培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際以及分析和解決工程實(shí)際問題的才能,并使大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。在此,我對(duì)我的論文指導(dǎo)老師沈丁琦老師表示衷心的感謝,感謝他對(duì)我的嚴(yán)格要求,感謝他的監(jiān)督和指導(dǎo)。其次我要感謝這三年里給我授課的所有老師。感謝你們傳給我知識(shí)。最后還要感謝參考文獻(xiàn)中所列書籍、文章及資料的作者。
參考資料
1、 高鐘毓 《機(jī)電控制工程[M]》 清華大學(xué)出版社 2002.
2、 劉助柏 《知識(shí)創(chuàng)新思維方法論[J]》機(jī)械工業(yè)出版社 1999
3、 宋云奪 宋云奪 《光機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)的未來[J]》 《光機(jī)電信息》 2003 (12)
4、 丁連紅 《機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀分析[J]》 《中國科技信息》 2007 (12)
5、 張鵬萬 孫劍峰 李占平 《機(jī)電一體化中的接口技術(shù)[J]礦業(yè)工程》 2005 (06)
6、 王寶敏 《談機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢[J]》 《大眾科技》 2006 (05)
7、 王維剛 《淺談機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢[J]》《黑龍江科技信息》 2007 (02)
8、 楊春光 《我國機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]》 《科技促進(jìn)發(fā)展》 2007 (03)
9、 毅剛 《單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]》高等教育出版社 2003
10、 張大明 彭旭昀 《尚靜基.單片微機(jī)控制應(yīng)用技術(shù)[M]》機(jī)械工業(yè)出版社 2006
11、 付家才 《單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)[M]》化學(xué)工業(yè)出版社 2004
12、 陳小忠 黃寧 趙小俠 《單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序[M]》 人民郵電出版社 2005
25