[CAD圖紙全套]單片機(jī)控制的數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 南通職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課題題目： 單片機(jī)控制的數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái) 系 科 ： 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間 ： 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 摘 要 隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、發(fā)生了深刻的變化。 在我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中， 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)大多采用 片機(jī) 。 本文在 分析了數(shù)控車床的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)該具備的功能后，確定采用 基于單片機(jī)控制的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案。 設(shè)計(jì)方案由系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)兩部分組成 。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字控制，單片機(jī)系統(tǒng)，數(shù)控車床 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 C, in as of C, in C in C is C C of a is by 文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 目 錄 1 引言 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況 本課題研究的背景 2 數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能要求 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 2 數(shù)控機(jī)床的組成 2 數(shù)控機(jī)床 的工作原理 數(shù)控車床的特點(diǎn) 數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì) 普通車床數(shù)控化改造的條件 普通車床數(shù)控化改造的一般步驟 1） 主要機(jī)械部件改造 2）主傳動(dòng)的數(shù)控改造 3） 進(jìn)給傳動(dòng)的數(shù)控改造 體方案設(shè)計(jì)論證與確定 1） 運(yùn)動(dòng)方式的確定 2） 行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定 2） 運(yùn)動(dòng)方式與 伺服系統(tǒng)的選擇 3） 機(jī)械傳動(dòng)方式的確定 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能要求 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循的原則 機(jī)控制的 數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) . 1 ）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 2 ） I/輸出接口電路設(shè)計(jì) 3） 51系列單片機(jī)簡介 4 ）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 5） I/ 6） 硬件環(huán)行分配器 濟(jì)型數(shù)控車床微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路原理圖 4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能原理及 插補(bǔ)算法 驗(yàn)臺(tái)插補(bǔ)功能要求和插補(bǔ)算法的選擇 參考文獻(xiàn) 中英文翻譯 附 錄 致 謝 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 1 引言 數(shù)字控制（ 稱數(shù)控，是一種利用數(shù)字化信息對(duì)設(shè)備運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種自動(dòng)化技術(shù)。將數(shù)控技術(shù)實(shí)施到加工控制中去的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床被稱為數(shù)控（ 床。 數(shù)控機(jī)床作為一種使用廣泛、典型的機(jī)電一 體化產(chǎn)品，綜合應(yīng)用了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量和機(jī)床結(jié)構(gòu)等方面的最新成就，是一種高效自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)不僅能控制機(jī)床各種動(dòng)作的先后順序，還能控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度以及刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于數(shù)控機(jī)床的高效率、高精度和高柔性代表了機(jī)床的主要發(fā)展方向，所以它已經(jīng)成為目前機(jī)加工自動(dòng)化生產(chǎn)過程中最具代表性的核心設(shè)備，且成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等柔性加工和柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展 控機(jī)床的產(chǎn)生 隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)各種產(chǎn)品的 質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了高要求。產(chǎn)品加工過程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的重要措施。飛機(jī)、汽車等生產(chǎn)企業(yè)大多采用自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率和減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 但是，在產(chǎn)品加工中，單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)加工總量的 80以上。對(duì)這些多品種、小批量、形狀復(fù)雜、精度要求高的零件的加工，采用專業(yè)化程度高的自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線就很不合適。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮中，產(chǎn)品競(jìng)爭日趨激烈，買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 為求得生存與發(fā)展，各企業(yè)紛紛在提高產(chǎn)品技術(shù)檔次、增加產(chǎn)品種類、縮短試制與生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量上下 功夫，即使批量較大的產(chǎn)品，也不大可能多年不變，必須經(jīng)常開發(fā)新產(chǎn)品，頻繁地更新?lián)Q代。傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線難以適應(yīng)小批量、多品種生產(chǎn)要求。 為了解決上述問題，一種靈活、高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備 數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。 1952年美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院在美空軍的委托下，合作研制出世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，完成了直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板的加工。這是一臺(tái)采用專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算與控制的直線插補(bǔ)輪廓控制數(shù)控銑床。經(jīng)過三年的試用、改進(jìn)與提高，數(shù)控機(jī)床于 1955年進(jìn)入實(shí)用化階段，在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要作用。 盡 管這種初期數(shù)控機(jī)床采用電子管和分立元件硬接線電路來進(jìn)行運(yùn)算和控制，體積龐大而功能單一，但它采用了先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，具有強(qiáng)大的生命力，它的出現(xiàn)開辟了工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的新紀(jì)元。從此，數(shù)控機(jī)床在全世界得到了迅速發(fā)展。 最早采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工的想法，是在 20世紀(jì) 40年代初提出的。當(dāng)時(shí)，美國北密執(zhí)安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商帕森斯公司在制造飛機(jī)框架及直升飛機(jī)葉片輪廓用樣板時(shí)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)葉片輪廓的加工路徑進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，并考慮了刀具半徑對(duì)加工路徑的影響，使得加工精度達(dá)到 1952年，美國麻省理工學(xué)院研制出的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)字控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的第一代。 1959年，電子行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板技術(shù)，跨入了第二代。 1959年 3月，由美國克耐杜列克公司發(fā)明了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為 “加工中心 ”。1960年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路。由于其體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代，都是采用專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（ 1967年，英國首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性 的加工系統(tǒng)，這就是最初的 性制造系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型計(jì)算機(jī)開始取代專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)（ 數(shù)控的許多功能由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。由計(jì)算機(jī)作控制單元的數(shù)控系統(tǒng)（ 稱為第四代。 1970年前后，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器。 1974年，美、日等國首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。 20多年來，微處理器數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)字控制（ 后來將 20世紀(jì) 80年代初，國際上又出現(xiàn)了柔性制造單元 數(shù)字控制系統(tǒng)的許多優(yōu)點(diǎn)使數(shù)控機(jī)床得到廣泛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控火花切割機(jī)、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、繪圖儀等設(shè)備上。 我國對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的研究開發(fā)始于 50年代，但真正得到發(fā)展是從 80年代開始，經(jīng)歷了 “六五 ”、 “七五 ”期間的消化吸收引進(jìn)技術(shù)， “八五 ”期間科技攻關(guān)開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)數(shù)控系統(tǒng)兩個(gè)階段，已為數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。 “九五 ”期間數(shù)控 機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段。數(shù)控機(jī)床新開發(fā)品種 300多個(gè)，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)到國際 80年代中期水平，部分達(dá)到 90年代水平，為國家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。 我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上（包括核心技術(shù)），已達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前，已新開發(fā)數(shù)控系統(tǒng) 80多種。自 “七五 ”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 統(tǒng)，掌握了國外一直對(duì)我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。特別重要的是，我國數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高， 15000時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能國內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過 60%。這些成功為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化，使之集成為一塊芯片的微機(jī)。片內(nèi)含有 行 I/行 I/時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。 片機(jī)在片內(nèi)存儲(chǔ)器容量、 I/別適用于實(shí)時(shí)控制、智能儀表、主從結(jié)構(gòu)的多機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，是控制領(lǐng)域中最理想 的 8位機(jī)。 統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、處理功能強(qiáng)、速度高、容易產(chǎn)品化等特性，因此在我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展過程中，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)大多采用 是超大規(guī)模集成電路發(fā)展的產(chǎn)物，在數(shù)控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 2 數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能要求 數(shù)控機(jī)床的組成如圖 2 圖 2控機(jī)床的組成 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。其根據(jù)輸入的零件加工程序或操作命令買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 進(jìn)行相應(yīng)的處理，輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部 件，完成零件加工程序或操作所要求的工作。 伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置包括主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置、主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。測(cè)量裝置是實(shí)現(xiàn)主軸控制、進(jìn)給速度閉環(huán)控制和進(jìn)給位置閉環(huán)控制的必要裝置。主軸伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零件加工所需的成形運(yùn)動(dòng)。 操作面板，是操作人員與數(shù)控機(jī)床（系統(tǒng)）進(jìn)行信息交互的工具，主要由按鈕站、狀態(tài)燈、按鍵陣列和顯示器等部分組成。操作人員通過它對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作、編程、調(diào)試或?qū)C(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，也可以通過它了解或查詢數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。 控制介質(zhì)是人與機(jī) 床建立聯(lián)系的介質(zhì)。程序輸入輸出設(shè)備是 前數(shù)控機(jī)床常用的控制介質(zhì)和程序輸入輸出設(shè)備是磁盤和磁盤驅(qū)動(dòng)器等。此外，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般可利用通信方式進(jìn)行信息交換。這種方式是實(shí)現(xiàn) 序動(dòng)作有關(guān)的 I 由硬件和軟件組成。機(jī)床 I 繼電器、行程開關(guān)、接觸器等組成的邏輯電路。它們共同完成以下任務(wù)：接受 、 S、 其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)控制信號(hào)，控制輔 助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作；接受操作面板和機(jī)床傳送來的 I 給 其處理后，輸出指令控制 機(jī)床本體是數(shù)控系統(tǒng)的控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)加工零件的執(zhí)行部件，由主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件、支承件以及特殊裝置、自動(dòng)工件交換系統(tǒng)、自動(dòng)刀具交換系統(tǒng)和輔助裝置組成。 數(shù)控機(jī)床的組成相對(duì)普通機(jī)床有以下幾個(gè)特點(diǎn)：由于大多數(shù)控機(jī)床采用高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此它的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到簡化，傳動(dòng)鏈較短；為適買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)自動(dòng)化加工，它的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱 變形?。桓嗖捎酶咝鲃?dòng)部件，如滾珠絲杠副等；不少還采用刀庫和自動(dòng)換刀裝置以提高工作效率。 控機(jī)床的工作原理 數(shù)控加工與普通機(jī)加工不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在控制方式上。用普通機(jī)床加工零件時(shí)，工步的安排、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的先后次序、走刀路線及有關(guān)切削參數(shù)的選擇等，都由操作者自行確定，而且用手工方式來進(jìn)行控制。操作者總是根據(jù)零件和工序卡要求，在加工過程中不斷改變刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡和加工參數(shù)（位置、速度等），使刀具對(duì)工件進(jìn)行切削，得到所需的合格零件。如采用自動(dòng)車床、仿形車床和仿形銑床加工，也能達(dá)到對(duì)加工過程實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)控制的目的，但控制方式是通過預(yù)先配置的凸輪、擋塊及靠模來實(shí)現(xiàn)的。在 統(tǒng)加工過程中的人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制所取代。其工作過程是：首先將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過程中主軸速度和進(jìn)給速度的變換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)則按照程序要求，先進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標(biāo)軸、主軸以及輔助動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工。 圖 2譯碼程序的主要功能是將用文本格式（通常用 達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所要求的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式），該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括： X、 Y、 給速度，主軸轉(zhuǎn)速， 具號(hào)，子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設(shè)計(jì)的進(jìn)給路線編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過程中控制的是刀具中心（準(zhǔn)確說是刀位點(diǎn)）軌跡，因此在加工前必須將編程 軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序。 數(shù)控編程提供了刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡，而刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn)則由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來控制。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期 將由各種線形（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度 F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在 ，并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。插補(bǔ)計(jì)算的原理及插補(bǔ)與加工精度的關(guān)系將在后面進(jìn)一步討論。 軌跡控制 ”和對(duì) 機(jī)床動(dòng)作的 “順序控制 ”或稱 “邏輯控制 ”。后者是指在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，以 感器、按鈕、繼電器等開關(guān)信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯關(guān)系對(duì)諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行的控制。 通過以上介紹可知：數(shù)控加工原理就是將預(yù)先編好的加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸人數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過譯碼、刀補(bǔ)處理、插補(bǔ)計(jì)算等數(shù)據(jù)處理和 終實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)化加工。 通常數(shù)控車床由床身、 主軸箱、刀架、進(jìn)給系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等幾部分組成 ,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在進(jìn)給系統(tǒng)、刀架等方面。 由于實(shí)現(xiàn)了 給裝置用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) ,以連續(xù)控制刀具的縱向 (和橫向 (的運(yùn)動(dòng) ,完成對(duì)回轉(zhuǎn)體零件的內(nèi)外型面的加工。進(jìn)給系統(tǒng)中沒有走刀箱、溜板箱和掛輪架，直接用伺服電機(jī)通過滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)溜板和刀架進(jìn)給，大大簡化了進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)鏈路線短，剛性好 ,加工精度高。由于刀架移動(dòng)買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 采用滾珠絲杠副 ,因而運(yùn)動(dòng)輕巧。 刀架是數(shù)控車床的重要部件，對(duì)車床的整體布局影響很大，兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床一般采用 4、 8、 10工位的回轉(zhuǎn) 刀盤。 在車床上加工零件時(shí) ,工件裝夾在三爪卡盤上 ,隨主軸一起繞軸旋轉(zhuǎn)。車刀固定在走刀架上 ,隨刀架一起沿車床的縱軸 (和橫軸 (移動(dòng)。車刀刀尖的直線運(yùn)動(dòng)與工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成切削表面。 由于工件只隨主軸旋轉(zhuǎn)，所以在車床上加工零件的基本形狀是一個(gè)繞主軸( 的回轉(zhuǎn)體。車床加工的工件以柱面、錐面和球面為基本形狀，其它形狀都是由這些基本形狀組合而成。上述三種基本形狀的圖形都要求車刀刀尖走出二種基本的軌跡，即直線和圓弧。 以上分析的車床的運(yùn)動(dòng)為連續(xù)動(dòng)作，即要求控制對(duì)象（車刀）在平面走出連續(xù)的軌跡。車床還有一 些輔助運(yùn)動(dòng)，如：主軸的正反轉(zhuǎn)與停止冷卻泵的啟動(dòng)與停止等運(yùn)動(dòng)。這些輔助運(yùn)動(dòng)屬于斷續(xù)的開關(guān)動(dòng)作。 所以，車床的動(dòng)作包括連續(xù)動(dòng)作和開關(guān)動(dòng)作。 控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè) 普通車床數(shù)控化改造的條件 并不是所有的舊機(jī)床都適合于數(shù)控改造。改造的機(jī)床應(yīng)具備如下幾個(gè)條件。 (1)機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度數(shù)控機(jī)床屬于高精密機(jī)床，要求有很高的移動(dòng)精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 的定位精度和輪廓加工精度要求機(jī)床的基礎(chǔ)件具有很高的動(dòng)、靜剛度?；A(chǔ) 件剛性不好則受力后容易變形，且這種變形具有很大的不確定性，無法用數(shù)控系統(tǒng)中的補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償。因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機(jī)床不買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 適宜改造為數(shù)控機(jī)床。 (2)改造費(fèi)用合適、經(jīng)濟(jì)性好 機(jī)床改造費(fèi)用分為機(jī)床和電氣兩部分。一方面是維修和改動(dòng)原機(jī)床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原機(jī)床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電裝置代替。改造費(fèi)用與原機(jī)床零件的利用多少有關(guān)，也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)上的考慮，目前通常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床改造。改造總費(fèi)用多少才算合適要因用戶而異。一般來說；不超過同類規(guī)格設(shè) 備價(jià)格的一半，在經(jīng)濟(jì)上就算合適。 普通車床數(shù)控化改造的一般步驟 (1)舊機(jī)床的設(shè)備選型 通常對(duì)一臺(tái)舊機(jī)床，是否需要進(jìn)行數(shù)控化改造，首先應(yīng)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行基本估價(jià)，這也就是設(shè)備選型。以判斷該設(shè)備是否具有改造價(jià)值，改造后能不能滿足需求，改造成功的可能性等，這些都與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，所以選型是設(shè)備改造的首要環(huán)節(jié)，應(yīng)重點(diǎn)考慮幾個(gè)主要參數(shù)：設(shè)備的型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)廠家及國別、投產(chǎn)時(shí)間、目前運(yùn)行狀況、剩余價(jià)值 (機(jī)械、電氣 )、改造后可能達(dá)到的預(yù)期效果。數(shù)控改造應(yīng)盡可能采用 20 世紀(jì) 80 年代后出廠的機(jī)床，因?yàn)檫@類機(jī)床 由于使用年限短，其幾何精度相對(duì)高一些，改造效果也要好一些。 (2)確定改造的技術(shù)方案 設(shè)備選擇確定后，就要制定、落實(shí)明確的技術(shù)改造方案。通常需要從以下兩 個(gè)方面論證：一是明確該設(shè)備改造后的加工對(duì)象及預(yù)期目標(biāo)；二是人力、物力、 財(cái)力投入的估算，也就是資金投入的評(píng)估。上述兩項(xiàng)的確定，最好綜合考慮，因 為投入的改造費(fèi)用主要與以下幾點(diǎn)有關(guān)。 數(shù)控系統(tǒng)的選擇。 機(jī)床本身固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng)。 機(jī)床電器及附件的更換。 機(jī)床輔助系統(tǒng) (主軸系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等 )的維修及保養(yǎng)。 機(jī)床外觀質(zhì)量的修復(fù)。 機(jī)床改造的技術(shù)勞務(wù)費(fèi)用。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 機(jī)床改造后的綜合調(diào)試、檢測(cè)、參數(shù)補(bǔ)償?shù)取?(3)改造前的準(zhǔn)備工作 技術(shù)改造方案確定以后，應(yīng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢測(cè)，若機(jī)床精度低，就必須對(duì)機(jī)床本身的精度進(jìn)行恢復(fù)。主要有兩方面：一是機(jī)械精度的恢復(fù)；二是電氣部分的恢復(fù)。如主軸精度的恢復(fù)、機(jī)床導(dǎo)軌精度的恢復(fù) (平行度、垂直度等 )，以提高傳動(dòng)精度和效率。對(duì)機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械接口進(jìn)行測(cè)繪、設(shè)計(jì)、制造、修復(fù)、保養(yǎng)。同時(shí)要做好對(duì)改造機(jī)床機(jī)械及電氣部分的準(zhǔn)備工作，如數(shù)控系統(tǒng)及相應(yīng)配置的準(zhǔn)備、機(jī)械改造件 (傳動(dòng)箱連接件、滾珠絲桿等 )的準(zhǔn)備。 (4)機(jī) 床的改造包括對(duì)機(jī)床改造部分的現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝和連接；機(jī)床聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)；機(jī)床及控制系統(tǒng)各部分功能聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；工作可靠性運(yùn)行；機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、各種補(bǔ)償功能的調(diào)試；機(jī)床的加工切削實(shí)驗(yàn)。 (5)改造完成后的驗(yàn)收 一般驗(yàn)收要做以下工作：外觀檢查、機(jī)床及系統(tǒng)的各種功能檢測(cè)、機(jī)床精度檢測(cè) (定位精度、重復(fù)定位精度等 )、機(jī)床的負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)試件的切削、典型零件的加工等。 (6)操作及維修人員的培訓(xùn) 數(shù)控機(jī)床使用的好壞，與機(jī)床的操作及維修人員的素質(zhì)密切相關(guān)，對(duì)操作及維修人員本身要有一定的要求，要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的、專業(yè)化的技術(shù) 培訓(xùn)，使其全面地了解和掌握數(shù)控系統(tǒng)的基本原理、操作規(guī)程、維修常識(shí)，懂得一般故障的判斷和簡單故障的處理。 1）主要機(jī)械部件改造 一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到有高的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦因數(shù)小，傳動(dòng)無間隙；功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求，不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造，使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造自的。 2）主傳動(dòng)的數(shù)控改造 許多機(jī)床在數(shù)控改造時(shí)，主傳動(dòng)部分不作太大的變動(dòng)，這 是因?yàn)闄C(jī)床改造的功能通常要求不高，盡管原機(jī)床的普通交流異步電動(dòng)機(jī)開環(huán)驅(qū)動(dòng)方式在電網(wǎng)電壓買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 或切削力矩變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨之波動(dòng)，影響零件加工表面的粗糙度。且由于變速仍采用復(fù)雜的變速箱換擋，體積龐大，高速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和噪聲都較大，對(duì)零件加工精度會(huì)產(chǎn)生不良影響。但是主軸改為閉環(huán)驅(qū)動(dòng)方式的成本太高，因此，除有特殊要求，通常主軸傳動(dòng)鏈保留不變，主軸箱內(nèi)的變速機(jī)構(gòu)也不改動(dòng)，原電氣系統(tǒng)不動(dòng)。 對(duì)自動(dòng)化程度要求較高的場(chǎng)合，可采用交流異步電動(dòng)機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)。采用開環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)無級(jí)變速。 3） 進(jìn)給傳動(dòng)的數(shù)控改造 (1)導(dǎo)軌副 通機(jī)床的導(dǎo)軌多采用鑄鐵 鑄鐵或鑄鐵 淬火鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌，其靜摩擦因大，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差較大，低速時(shí)易出現(xiàn)爬行，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和定位的精度，力矩?fù)p失大。而將導(dǎo)軌改造為滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，費(fèi)普用大，周期長。較為常見的是采用在原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶的方法。這種方法實(shí)現(xiàn)比較方便，費(fèi)用低，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相差小，耐磨性和抗咬傷力強(qiáng)，具有良好的自潤滑性和抗振性，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)無爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因而得到了廣泛采用。當(dāng)然在有些要求不高的場(chǎng)合下，也可以不改動(dòng)原機(jī)床導(dǎo)軌而增大所選的 電動(dòng)機(jī)。 (2)進(jìn)給箱 普通機(jī)床的進(jìn)給箱為齒輪箱。齒輪箱傳動(dòng)鏈長，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，反向間隙累計(jì)增大，大大降低了傳動(dòng)精度。進(jìn)給箱部分的改造就是要取消原齒輪箱，換為具有消隙裝置的一級(jí)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)副，以減小傳動(dòng)間隙，提高精度。 在機(jī)床改造中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠傳動(dòng)副之間裝有減速機(jī)構(gòu)，通過減速機(jī)構(gòu)可得到所需的脈沖當(dāng)量和增大驅(qū)動(dòng)力矩。通常采用齒輪傳動(dòng)或同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)功率大，壽命長，成本低，所以在傳動(dòng)功率要求較大的場(chǎng)合較多采用。同步齒形帶傳動(dòng)是一種新型的帶傳動(dòng)，其利用同步帶的齒形與帶輪的輪齒傳遞 運(yùn)動(dòng)，無相對(duì)滑移，無噪聲，無需潤滑，傳動(dòng)精度和效率高，因此在中、小傳動(dòng)功率場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。 (3)移動(dòng)元件 普通機(jī)床通常采用滑動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，其精度相對(duì)較低，摩擦因數(shù)大，傳動(dòng)效率低，因此在要求較高的場(chǎng)合應(yīng)將其更換為滾珠絲杠。買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高，無爬行，預(yù)緊后可消除反向間隙，精度高，因而在改造中得到了廣泛的使用。但在機(jī)床改造時(shí)，有時(shí)考慮到一些因素仍采用原機(jī)床的普通絲杠。這些因素包括以下幾方面。 B 級(jí)滾珠絲杠與 7 級(jí)精度普通絲杠的精度相差不大。 普通絲杠的摩擦力雖大，但與切削力和導(dǎo) 軌副阻力相比則很小，而且可以通過選用較大電動(dòng)機(jī)予以補(bǔ)償。 滾珠絲杠的徑向尺寸較大，如使用滾珠絲杠更換原機(jī)床的普通絲杠，相關(guān)部位還需進(jìn)行改動(dòng)，工作量增加。 滾珠絲杠價(jià)格較高，也必然要增加改造費(fèi)用。 當(dāng)然，如果原機(jī)床的絲杠與螺母間隙過大，應(yīng)將原單螺母副改為可調(diào)整間隙的雙螺母。 體方案設(shè)計(jì)論證與確定 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定應(yīng)包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。 1）系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn) 動(dòng)控制系統(tǒng)，點(diǎn)動(dòng)直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對(duì)于刀具移動(dòng)過程中不進(jìn)行切削工件，這種系統(tǒng)叫點(diǎn)動(dòng) /直線控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)除了高精度的定位功能外。在刀具沿坐標(biāo)軸移動(dòng)時(shí)還能根據(jù)切削用量控制位移的速度，由于點(diǎn)位和點(diǎn)位 /直線控制系統(tǒng)相岔無幾，保證定位精度。 如果要求工作臺(tái)或刀具沿坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有確定的函數(shù)關(guān)系，即連續(xù)控制系統(tǒng)應(yīng)具備控制刀具以給定速率沿加工路徑運(yùn)動(dòng)的功能。具備這種控制能力的數(shù)控機(jī)床可以加工各種外形輪廓復(fù)雜零件。所以連續(xù)控制系統(tǒng)又稱為輪廓控制系統(tǒng)。數(shù)控銑床屬于此種運(yùn)動(dòng)方式。在點(diǎn)位控制系統(tǒng)中具有的軌跡計(jì)算 裝置，而連續(xù)控制系統(tǒng)中卻具有點(diǎn)位系統(tǒng)的功能。 2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定 為確保數(shù)控系統(tǒng)中的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出低摩擦，低慣量、高精度、無間隙、高諧振以及有適宜阻尼比的要求。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 （ 1） 盡量采用低摩擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件。如果采用滾珠絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)導(dǎo) 軌，貼塑導(dǎo)軌等。 （ 2）盡量消除傳動(dòng)間隙，例如采用消除齒輪 （ 3）提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動(dòng)鏈可以提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度，減少傳動(dòng)鏈誤差?？刹捎妙A(yù)緊的方法提高系統(tǒng)剛度。例如采用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲桿副等 。 3） 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)的選擇 由于改造的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床應(yīng)具有定位，直線控制順逆圓插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、刀具補(bǔ)償?shù)裙δ?，故?yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床，加工精度不高，為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)由 儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 I/O 接口電路，伺服電極驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路等幾部分組成。微機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其它裝置均是在微機(jī)的指揮下進(jìn)行工作的。系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)中所用的微機(jī)直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)微機(jī)的要求是多方面的，但主要指標(biāo)是字長和速度。字長不僅影 響系統(tǒng)的最大加工尺寸，而且影響加工的精度和運(yùn)算的精度。字長較長的計(jì)算機(jī)，價(jià)格顯著上升，而字長較短的計(jì)算機(jī)，要進(jìn)行雙字長或三字長的運(yùn)算，就會(huì)影響速度。 根據(jù)機(jī)床要求采用 8 位微機(jī)，由 51 系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比等特性，決定采用 51 系列的 8031 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)由微機(jī)等幾部分、鍵盤及顯示器、 I/O 接口及光電隔離器、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。 伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有反饋電路，不帶檢測(cè)裝置，指令信號(hào)是單方向傳送的。指令發(fā)出后，不再反饋回來，故稱開環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，容易掌握和維修都比較簡單，目前我國大力發(fā)展的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床普遍采用開環(huán)伺服系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝有機(jī)床移動(dòng)部件上的檢測(cè)反饋元件來檢測(cè)實(shí)際位移量。能補(bǔ)償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高，閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 閉環(huán)系統(tǒng)價(jià)格高和調(diào)試較復(fù)雜，多用于精度要求高的場(chǎng)合。 半閉環(huán) 控制系統(tǒng)不同，不直接檢測(cè)工作臺(tái)的位移量。而是用檢測(cè)元件測(cè)出驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角，再間接算出工作臺(tái)實(shí)際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。 本次改裝采用 統(tǒng)單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)，其典型代表有 8031、8051、 8751 經(jīng)比較采用具有價(jià)格低，功能強(qiáng)，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)的 8031 擴(kuò)展系統(tǒng)的單片機(jī)，而且 8031 外接 2764（ 6264（ 8255（擴(kuò)展 I/O 接口） 8155 芯片擴(kuò)展成一個(gè)較簡單的微機(jī)控制系統(tǒng)。 4） 機(jī)械傳動(dòng)方式的確定 為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn) 電機(jī)給齒輪減速在經(jīng)過傳動(dòng)絲桿為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。 同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒輪側(cè)間隙的餓結(jié)構(gòu)。 控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能要求 制功能 (1)運(yùn)動(dòng)控制 軸控能力：應(yīng)實(shí)現(xiàn) X、 主軸控制 : 包括主軸的開停，正反向，旋轉(zhuǎn)位置的反饋。 進(jìn)給速度控制 :包括運(yùn)動(dòng)進(jìn)給速度設(shè)置，速度倍率調(diào)整 ,自動(dòng)加減速度控制等； 手動(dòng)控制 :點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給 ,手搖脈沖發(fā)生器控制 ,手動(dòng)速度調(diào)整。 (2)刀具控 制 自動(dòng)換刀； 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 刀具使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)； 刀具參數(shù)值設(shè)置。 (3)保護(hù)控制 正負(fù)行程的軟、硬限位； 進(jìn)給高低速限制。 (4)輔助功能控制 :包括冷卻、照明。 作功能 (1)運(yùn)動(dòng)方式選擇 程序運(yùn)行 :自動(dòng)運(yùn)行、單步運(yùn)行、暫停及暫停恢復(fù)，空運(yùn)行，坐標(biāo)參考值設(shè)置； 手輪運(yùn)行 :對(duì)系統(tǒng)軸的正負(fù)向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制； 手動(dòng)程序數(shù)據(jù)輸入。 (2)程序操作 程序的輸入輸出 :手工鍵盤輸入、網(wǎng)絡(luò)通訊輸入等； 程序的編輯； 程序管理。 (3)顯示操作 系統(tǒng)狀態(tài)顯示 :包括 I/行方式選擇、正在使用的刀具信息等 ； 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 位置顯示 :機(jī)床坐標(biāo)系的位置報(bào)告 ,工件坐標(biāo)系的絕對(duì) /相對(duì)位置報(bào)告等； 故障報(bào)警。 斷功能 (1)編程錯(cuò)誤提示 (2)操作錯(cuò)誤提示 (3)執(zhí)行錯(cuò)誤提示 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 為使數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨向合理化，在設(shè)計(jì)過程中著重考慮如下幾個(gè)方面： (1) 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路 ,從而提高設(shè)計(jì)的成功率。 (2) 盡量選用功率強(qiáng)、集成度高的微機(jī)芯片 ,因?yàn)椴捎眠@種器件可能代替某一部分電路 ,使系統(tǒng)可靠性增加。 (3) 注意選用通 用性強(qiáng)、市場(chǎng)貨源充足的元器件。 (4) 系統(tǒng)的擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計(jì)在滿足應(yīng)用系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上 ,留有適當(dāng)?shù)挠嗟?,以備將來進(jìn)行修改、擴(kuò)展。 (5) 努力采用最新的一些技術(shù) ,因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)發(fā)展迅速 ,器件更新?lián)Q代很快 ,市場(chǎng)上不斷推出性能更優(yōu)、功能更強(qiáng)的芯片。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 (6) 電路設(shè)計(jì)時(shí) ,充分考慮應(yīng)用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動(dòng)能力 ,因?yàn)椴煌碾娐酚胁煌尿?qū)動(dòng)能力 ,對(duì)后級(jí)系統(tǒng)的輸入阻抗要求也不一樣。實(shí)驗(yàn)表明 :如果阻抗匹配不恰當(dāng) ,系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力不夠 ,可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不可靠性甚至于使系統(tǒng)無法進(jìn)行工作。值得一提的是 ,系統(tǒng)的不可靠性很難通過一 般的測(cè)試手段來確定。因此 ,在電路的設(shè)計(jì)過程中 ,應(yīng)該特別注意系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力、盡量減少系統(tǒng)的損耗。 (7) 電路設(shè)計(jì)過程中要注意電平的匹配 ,不應(yīng)該超過其驅(qū)動(dòng)能力 ,如 否則會(huì)引起邏輯電平不正常 ,容易接受外界干擾產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作。 (8) 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) ,這個(gè)問題在硬件設(shè)計(jì)中也有十分重要的意義。 機(jī)控制的 數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) . 制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總統(tǒng)方案 , 繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖。如圖 4I/O 接口 光電隔離 步進(jìn)電機(jī) 外 設(shè) 鍵盤、顯示器即其他 圖 4構(gòu)框圖 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件與軟件才能有效地運(yùn)行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控 系統(tǒng)性能的指標(biāo)。 機(jī)床 硬件電路由以下五個(gè)部分組成： （ 1） 主控制器即中央處理單元 2） 總線 包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 （ 3） 存儲(chǔ)器 包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ 4） 接口 即 I/輸出接口 （ 5） 外圍設(shè)備 如鍵盤、顯示器及光點(diǎn)輸入機(jī)等。 在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 1 )時(shí)鐘頻率和序號(hào) 這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的速度 2 )可擴(kuò)展存儲(chǔ)器 （包括 質(zhì)量 3 )指令系統(tǒng)功能影響編程靈活性 4 )I/O 擴(kuò)展的能力即對(duì)外設(shè)備的控制能力 5 )開發(fā)手段包括支持開發(fā)的軟件和硬件的電路 此外還要考慮到系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合，控制對(duì)象對(duì)各種參數(shù)的要求以及經(jīng)濟(jì)價(jià)格比等經(jīng)濟(jì)性的要求。 目前在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上推薦采用 51系列單片機(jī)作為主 控制器 。 1） 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)應(yīng)該包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。在選擇程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)，要考慮 序的匹配，還應(yīng)考慮最大讀出速度，工作溫度及存儲(chǔ)器的容量等問題。 2） I/輸出接口電 路設(shè)計(jì) 應(yīng)包括接口芯片的選用。步進(jìn)電機(jī)控制電路鍵盤，顯示器的及其它輔助電路的設(shè)計(jì)。例如，復(fù)位電路越界報(bào)警電路，掉電保護(hù)電路等。 此外，不同的數(shù)控系統(tǒng)還要求配備不同的外設(shè)，這些部分的電路設(shè)計(jì)也應(yīng)包括。 買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 3） 51 系列單片機(jī)簡介 51系列單片機(jī)是美國 48系列單片微機(jī)基礎(chǔ)上推出的產(chǎn)品，于 1980年問世，它的集成度很高是集片內(nèi)存儲(chǔ)器，片內(nèi)輸入 /輸出部件和 我國已廣泛地被應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。51 系列單片機(jī)主要有三種型號(hào)的產(chǎn)品 。 8031、 8051 和 8751 本數(shù)控車床中使用的是 8031 芯片。因?yàn)?8031 片內(nèi)設(shè)有 用于需擴(kuò)展 在現(xiàn)場(chǎng)修改和更新程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，其價(jià)格底，使用靈活，非常適用。 1 8031單片機(jī)的基本特征 (1) 具有功能很強(qiáng)的 8位中央處理單元（ (2) 片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路（ 62每執(zhí)行一指令時(shí)間為 2 s (3) 片內(nèi)具有 128字節(jié) 4) 具有 21個(gè)寄存器 (5) 可擴(kuò)展 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64(6) 具有 4個(gè) I/32根 I/(7) 具有 2個(gè) 16位定位器 /計(jì)數(shù)器 (8) 具有 5個(gè)中斷源配備 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) (9) 具有 1個(gè)全雙功串行接口 (10) 具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算 由上述特性可知，一塊 8031 的功能幾乎相當(dāng)于一塊 280塊 塊塊 280一塊 280以看出這種芯片集成度高、功能強(qiáng)，只需加少量外圍器件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)。 4） 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) (1) 51的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為 648031片內(nèi)不帶 常用的半導(dǎo)體 716、 2764、 2732、 27128、 27256、 27512。芯片均為 28腳、雙列直插式扁平封裝芯片引腳向下兼容。 2764的等26引腳空。（ 用、當(dāng) 片被選中，其存儲(chǔ)內(nèi)容從買文檔就送全套 紙 詢 414951605 最新最全的優(yōu)秀畢設(shè) 資料完整 答辯通過 數(shù)據(jù)端輸出即處于 編程時(shí)，從數(shù)據(jù)端輸入要存儲(chǔ)信息，數(shù)據(jù)腳處于