有關(guān)滾珠絲杠的畢業(yè)設(shè)計(jì)講解

1、滾珠絲杠畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄緒論第一節(jié) 綜合作業(yè)的目的第二節(jié) 綜合作業(yè)的內(nèi)容微型數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定第一節(jié) 綜合作業(yè)任務(wù)書第二節(jié) 總體方案的確定機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)脈沖當(dāng)量及切削力的確定切削力的計(jì)算滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算、和選型進(jìn)給司服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型微型數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)第一節(jié) 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容第二節(jié) MCS51系列單片機(jī)的選用第三節(jié) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)第四節(jié) I/O接口電路及輔助電路設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制第一節(jié) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)的程序編制說明第二節(jié) 加工說明及工藝路線設(shè)計(jì)做綜合作業(yè)的親身體會(huì)做綜合作業(yè)的感言第1章緒 論第一節(jié)

2、綜合作業(yè)的目的綜合作業(yè)是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際，解決生產(chǎn)實(shí)際問題能力的重要步驟，它起到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的作用。它通過對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的擬定，進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).計(jì)算控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)以及數(shù)控機(jī)床加工程序的編制，使我們綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械.電子和微機(jī)的知識(shí),進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全面訓(xùn)練。從而培養(yǎng)了我們具有加工編程能力，初步設(shè)計(jì)計(jì)算的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)電方面技術(shù)問題的能力。第二節(jié) 綜合作業(yè)的內(nèi)容微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)方案的擬定（1）系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定（2）伺服系統(tǒng)的選擇。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定。（4）計(jì)算機(jī)的選擇。二、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算（1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械

3、部分設(shè)計(jì)方案的確定。（2）確定脈沖當(dāng)量。（3）滾珠絲杠螺母副的選型。（4）滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型。（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算。（6）步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用。（7）設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)一個(gè)坐標(biāo)軸的機(jī)械裝配圖。（8）設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的一張或兩張零件圖。三、微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）控制系統(tǒng)方案的確定及框圖繪制。（2）MCS-51系列單片機(jī)及擴(kuò)展芯片的選用。（3）I/O接口電路及譯碼電路的設(shè)計(jì)。（4）設(shè)計(jì)繪制一臺(tái)數(shù)控機(jī)床微機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖。四、數(shù)控加工程序的編制（1）零件工藝分析及確定工藝路線。（2）選擇數(shù)控機(jī)床設(shè)備。（3）確定對(duì)刀點(diǎn)。（4）選擇刀具。（5）確定切削用量。（6）編制加工程序。五、直線的逐

4、點(diǎn)比較法插補(bǔ)軟件程序流程框圖的繪制。第2章微型數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定第一節(jié) 綜合作業(yè)任務(wù)書一.題目: 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床縱向伺服單元設(shè)計(jì)二.設(shè)計(jì)任務(wù): （1）根據(jù)機(jī)床總體布局,分析應(yīng)采用的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方案,確定微機(jī)控制 系統(tǒng)方案;（2）進(jìn)行機(jī)械伺服機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,繪制機(jī)械裝配圖及其部分零件圖(12 個(gè)）（3）繪制微機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖；（4）繪制直線的逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)軟件程序流程框圖；（5）編制綜合作業(yè)指導(dǎo)書上圖11所示零件的數(shù)控加工程序； （6）攥寫設(shè)計(jì)說明書一分（8000字以上）三.給定條件:（1）縱向移動(dòng)部件總重量 200kg（2）縱向定位精度 0.015mm（3）最大移動(dòng)速度（快進(jìn)）

5、4.15m/min（4）最大進(jìn)給速度（工進(jìn)） 158m/min（5）縱向進(jìn)給切削力（Z向）1800N（6）垂直切削力（Y向） 5000N（7）控制系統(tǒng)用CPU 8031單片機(jī)四.設(shè)計(jì)要求:（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,控制系統(tǒng)功能完備,原理正確,制圖符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),圖面整潔;（2）設(shè)計(jì)說明書論述清楚,計(jì)算無(wú)誤,數(shù)值單位明確,引用公式及資料有出處。第二節(jié) 總體方案的確定系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方試與伺服系統(tǒng)的選擇 由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能，所以應(yīng)該選用連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)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)。計(jì)算

6、機(jī)系統(tǒng)根據(jù)機(jī)床要求，采用8位機(jī)。由于MCS51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，MCS51系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片8031外擴(kuò)一片EPROM就能滿足功能的要求，對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，可以利用MCS51的擴(kuò)展功能，構(gòu)成功能強(qiáng)、規(guī)模較大的系統(tǒng)。所以應(yīng)選用8031單片機(jī)。其次，設(shè)計(jì)任務(wù)書也給出了選用8031。由此可見選用8031是符合經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床電路設(shè)計(jì)的。機(jī)床傳動(dòng)方式 為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠。為了保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時(shí)，為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)載荷的結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)齒輪也要采

7、用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。 第3章機(jī)床進(jìn)給伺服第4章系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力矩機(jī)計(jì)算，確定伺服電機(jī)，繪制機(jī)械部分裝配圖及零件工作圖等?，F(xiàn)分述如下：第一節(jié) 系統(tǒng)脈沖當(dāng)量及切削力的確定 脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、銑床常采用的脈沖當(dāng)量是0.010.005mm/脈沖,根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量,縱向:0.01mm/step第二節(jié) 切削力的計(jì)算確定切削力 (縱車外圓):由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知：主切削力: FY=5000N進(jìn)給抗力: FZ=1800N按切削力各分力比例:FY:F

8、Z:FX=1:0.25:0.4即 1800/FX=0.25/0.4 FX= N 第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算、和選型滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊，雙螺母螺紋式預(yù)緊，雙螺母齒差式預(yù)緊，單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等幾種。一 . 計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm(N)作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切屑時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切屑分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)?？v向進(jìn)給為三角形導(dǎo)軌Fm=kFZ+f(FY+G)=1.151800+0.04(5000+2000)= N式中:K考慮顛覆力矩影

9、響的實(shí)驗(yàn)系數(shù).三角形導(dǎo)軌取k=1.15 f貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù):0.030.05 G溜板及刀架重力,取200kg10N/kg =2000N二 . 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 C選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)（106）轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C，計(jì)算如下：C = fwFmL =（60nT）/106n =（1000Vs）/LoLo為滾珠絲杠導(dǎo)程,選絲杠名義直徑為40,查滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表,初選出Lo=6Vs最大切削力下的進(jìn)給速度,可取最高進(jìn)給速度的1/21/3,此處為0.15m/min;T使用壽命,按150

10、00h;fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.21.5;L壽命以轉(zhuǎn)106為1單位.n=(1000Vs)/Lo=(10000.5550.15)/6=12.5r/minL=(60nT)/106=(6012.515000)/106=11.25C= fwFm= 1.21775=4772.7N運(yùn) 轉(zhuǎn) 系 數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 無(wú)沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.01.2 一般運(yùn)轉(zhuǎn)1.21.5 有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.52.5 三 . 滾珠絲杠螺母副的選型查閱表A-1，可采用W1L4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈,其額定動(dòng)負(fù)載為16400N,精度等級(jí)按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(jí)(大致相當(dāng)于老表準(zhǔn)E級(jí))四 . 傳動(dòng)效率計(jì)

11、算 =tan/tan(+)式中.螺旋升角,W1L4006 =244 摩擦角取10滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.0030.004 =tan/tan(+) =tan244/tan(244+10)=0.94五 . 穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端采用推力球軸承,不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象,不需作穩(wěn)定性校核.第四節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算一 . 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 (縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算)縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量p=0.01,滾珠絲杠導(dǎo)程Lo=6,初選步進(jìn)電機(jī)步距角0.75,可計(jì)算出傳動(dòng)比i i=(360p)/(bLo)=(3600.01)/(0.756)=0.8可選定齒輪齒數(shù)為: i=Z1/Z2=32/40或20/25 Z1=32,Z2=40

12、或Z1=20,Z2=25 由齒輪傳動(dòng)比i=0.8= ，可以選定齒輪齒數(shù)為： =32和 =40或 =32和 =40。再由于絲杠副的公稱直徑為40mm，則初選 =32和 =40的齒輪參數(shù)如表。齒 數(shù)z3240 分度圓d=mz6480 齒頂圓da=d+2m6884 齒根圓df=d-21.25m5975 齒 寬(610)m2020 中心矩A=(d1+d2)/270 二 . 齒輪齒數(shù)及技術(shù)參數(shù)計(jì)算出傳動(dòng)比i后,降速級(jí)數(shù)決定采用一對(duì)齒輪降速,因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大,一般取=12,數(shù)控車床,銑床取=2,此作業(yè)中取=2。為了消除齒輪側(cè)隙，此作業(yè)中采用雙片齒輪。第五節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用一 . 初選步進(jìn)

13、電機(jī)1 . 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm Tm=(360pFm)/(2b) =(3600.011775)/(23.140.750.980.99 0.99)Nmm=141.26Ncm式中: p脈沖當(dāng)量 (mm/step); Fm進(jìn)給牽引力 (N); b步距角,初選雙拍制為0.75; 電機(jī)-絲杠的傳動(dòng)效率為齒輪,軸承,絲杠效率之積，分別為0.98,0.99,0.99;2 . 估算步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq Tq=Tm/(0.30.5) =1412.5/0.3Nmm=4708.6Nmm=470.8Ncm3 . 計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax查表 相數(shù)三相四相五相六相 拍數(shù)3648510612 0.50.8660.7

14、070.7070.8090.9510.8660.866 如取五相10拍,則 Tjmax=Tq/0.951=4951.3Nmm=495.13Ncm4 . 初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax在國(guó)產(chǎn)BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出130BF001最大靜轉(zhuǎn)矩為931NcmTjmax可以滿足要求.考慮到此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有可能使用較大的切削用量,應(yīng)該選稍大轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)以留有一定的余量.另一方面,與國(guó)內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比,決定采用150BF002步進(jìn)電機(jī).二 . 根據(jù)草圖校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩前面所述初選步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算,均為估算;初選之后應(yīng)該進(jìn)行校核計(jì)算.1 . 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算根據(jù)簡(jiǎn)圖 運(yùn)

15、動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J可由下式計(jì)算: J=J1+(Z1/Z2)2(J2+Js)+G(Lo/2)2/g式中 J1,J2齒輪Z1,Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kgcm2) Js滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kgcm2)J1=0.7810-3d14L1=(0.7810-36.442)kgcm2=2.62kgcm2J2=0.7810-3d24L2=(0.7810-3842)kgcm2=6.39kgcm2Js=(0.7810-344170)kgcm2=33.95kgcm2 G=2000N齒輪慣量計(jì)算對(duì)于剛材:J=0.78D4L10-3 剛材的密度為7.810-3kg/ cm3式中 D圓柱體直徑(cm); L圓柱體長(zhǎng)度 (cm);

16、 剛材的密度為7.810-3kg/ cm3代入上式:J=J1+(Z1/Z2)2(J2+Js)+G(Lo/2)2/g =2.62+(32/40)2(6.39+33.95)+2000(0.6/2)2/10kgcm2 =29.6kgcm2 J電機(jī)=(14)J N取2電機(jī)慣量: J電機(jī)=2J=229.6=59.2kgcm2總慣量: J=J電機(jī)+J=59.2+29.6=88.8kgcm22 . 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計(jì)算:1) 快速空載起動(dòng)慣性矩 T慣=J=J(2nmax10-2)/(60ta) nmax=(max/p)(b/360)將前面數(shù)據(jù)代入,式中各符號(hào)意義同上 nm

17、ax=(max/p)(b/360) =(4000/0.01)(0.75/360)=833.3r/min起動(dòng)加速時(shí)間ta=200ms T慣=J(2nmax10-2)/(60ta) =88.8(2833.310-2)/(600.2)Ncm=387.31Ncm2) 快速空載起動(dòng) T負(fù)1=Tf+To+T慣折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩TfTf=FoLo/2i=f(FY+G)Lo/2(Z1/Z2) =0.04(5000+2000)0.6/20.81.25Ncm =26.75Ncm附加摩擦轉(zhuǎn)矩ToTo=FpoLo(1-o2)i/(2)=(1/3)FmLo(1-o2)i/(2) =(1/3)17750.6(1-0

18、.92)0.8/(20.8)Ncm =10.74Ncm傳動(dòng)鏈總效率,一般可取0.70.85此處取0.8; i傳動(dòng)比;Fpo滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取1/3Fm,Fm為進(jìn)給牽引力(N);o滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,一般取0.9; FY垂直方向的切削力(N); T負(fù)1 =26.75+10.74+387.31=424.8Ncm3) 快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T負(fù)2 T負(fù)2=T摩=Tf+To=26.75+10.74Ncm=37.49Ncm4) 最大(直線,勻速)切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩T負(fù)3 T切=(FZLoi)/(2) =(13000.60.8)/(20.8)=124.2Ncm T負(fù)3=T切+T摩=124.2+

19、37.49Ncm=161.69Ncm5) 加速切削 T負(fù)4=T切+T摩+T慣 =124.2+37.49+387.31Ncm=549Ncm從上面計(jì)算可以看出T負(fù)1 ,T負(fù)2,T負(fù)3和T負(fù)4四種工況下,以加速切削所需轉(zhuǎn)矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù). T電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩=(25)T負(fù)4取2倍 則:T電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩=2549Ncm=1098Ncm從國(guó)產(chǎn)BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為13.72,大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩,以滿足此項(xiàng)要求.當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí),按150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性圖，完全可以滿足要求,所以初步選擇150BF002型步進(jìn)電機(jī)。三 .

20、 根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)精確圖校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩) 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 1 . 運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J可由下式計(jì)算: J=J1+(Z1/Z2)2(J2+Js)+G(Lo/2)2/gJ1=0.7810-3（d1）4L1=(0.7810-36.442)kgcm2=2.62kgcm2J1=0.7810-3（d1）4L1=(0.7810-33.641.8)kgcm2=0.236kgcm2J1= J1+ J1=2.62+0.236=2.856 kgcm2J2=0.7810-3(d2)4L2=(0.7810-3842)kgcm2=6.39kgcm2J2=0.7810-3(d2)4L2=(0.7810-33.640.9)kg

21、cm2=0.118kgcm2J2= J2+ J2=6.39+0.118=6.508 kgcm2Js=(0.7810-344170)kgcm2=33.95kgcm2 G=2000N代入上式:J=J1+(Z1/Z2)2(J2+Js)+G(Lo/2)2/g =2.856+(32/40)2(6.508+33.95)+2000(0.6/2)2/10kgcm2 =29.9kgcm2 J電機(jī)=(14)J N取2電機(jī)慣量: J電機(jī)=2J=229.9=59.8kgcm2總慣量: J=J電機(jī)+J=59.8+29.9=89.7kgcm22 . 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算1) 快速空載起動(dòng)慣性矩 T慣=J=J(2nmax10-2)

22、/(60ta) nmax=(max/p)(b/360)將前面數(shù)據(jù)代入,式中各符號(hào)意義同上 nmax=(max/p)(b/360) =(4000/0.01)(0.75/360)=833.3r/min起動(dòng)加速時(shí)間ta=200ms T慣=J(2nmax10-2)/(60ta) =89.7(2833.310-2)/(600.2)Ncm=391.176Ncm2) 快速空載起動(dòng) T負(fù)1=Tf+To+T慣折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩TfTf=FoLo/2i=f(FY+G)Lo/2(Z1/Z2) =0.04(5000+2000)0.6/20.81.25Ncm =26.75Ncm附加摩擦轉(zhuǎn)矩ToTo=FpoLo(1

23、-o2)i/(2)=(1/3)FmLo(1-o2)i/(2) =(1/3)17750.6(1-0.92)0.8/(20.8)Ncm =10.74NcmT負(fù)1 =26.75+10.74+391.176=428.67Ncm3) 快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T負(fù)2 T負(fù)2=T摩=Tf+To=26.75+10.74Ncm=37.49Ncm4) 最大(直線,勻速)切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩T負(fù)3 T切=(FZLoi)/(2) =(13000.60.8)/(20.8)=124.2Ncm T負(fù)3=T切+T摩=124.2+37.49Ncm=161.69Ncm5) 加速切削 T負(fù)4=T切+T摩+T慣 =124.2+37.49+

24、391.18Ncm=552.87Ncm從上面計(jì)算可以看出T負(fù)1 ,T負(fù)2,T負(fù)3和T負(fù)4四種工況下,以加速切削所需轉(zhuǎn)矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù). T電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩=(25)T負(fù)4取2倍 則:T電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩=2552.87Ncm=1105.74Ncm小于150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為13.72,所以最終選擇150BF002型步進(jìn)電機(jī)。第四章 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)第一節(jié) 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容一、繪制系統(tǒng)電器控制的結(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，確定硬件電路的總體方案，繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖。 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

25、硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。硬件電路可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)性能指標(biāo)。機(jī)床硬件電路由以下五部分組成：（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/O輸入/輸出接口電路；（5）外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機(jī)等，見下圖。二、選擇中央處理器的類型在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，CPU的選擇應(yīng)考慮以下因素：（1）時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)，這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的度；（2）可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量；（3）指令系統(tǒng)功能，影響編程靈活性；（4）I/O口擴(kuò)展的能力，即對(duì)外設(shè)控制的能力；（5）開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路。此外

26、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)的要求。 目前在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，一般選用MCS51系列單片機(jī)作為主控制器。三、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CPU和EPROM時(shí)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。 在存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)中還應(yīng)包括地址鎖存器和譯碼電路的設(shè)計(jì)。四、I/O口接口電路設(shè)計(jì)應(yīng)包括接口芯片的選用，步進(jìn)電機(jī)控制電路、鍵盤顯示電路以及其他輔助電路的設(shè)計(jì)。第二節(jié) MCS51系列單片機(jī)的選用MCS51系列單片機(jī)主要有三種型號(hào)的產(chǎn)品：8031、8051和875

27、1。三種型號(hào)的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少數(shù)差異。8031片內(nèi)無(wú)ROM，適用于需擴(kuò)展ROM，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和更新程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，其價(jià)格低，使用靈活，非常適合在我國(guó)使用。此次作業(yè)使用的是8031芯片。一、8031單片機(jī)的基本特性8031單片機(jī)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）具有功能很強(qiáng)的8位中央處理單元（CPU）；（2）片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路（6MH或12MH）、每執(zhí)行一條指令時(shí)間為 或 ；（3）片內(nèi)具有128字節(jié)的RAM；（4）具有21個(gè)特殊寄存器。（5）可擴(kuò)展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器；（6）具有4個(gè)I/O口，32根I/O線；（7）具有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（8）

28、具有5個(gè)中斷源，配備2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；（9）具有一個(gè)全雙功串行接口；（10）具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算。從上述特性可以看出這種8031芯片集成度高、功能強(qiáng)，只需增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)。二、8031芯片引腳及其功能8031芯片具有40根引腳，其引腳圖如下。40根引腳按其功能可以分為四類：1.電源線 2根。Vcc：編程和正常操作時(shí)的電源電壓，接+5V。Vss：地電平。2.晶體振蕩器 2根。XTAL1：振蕩器的反向放大器輸入。使用外部振蕩器時(shí)必須接地。XTAL2：振蕩器的反向放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)用于輸入外部震蕩信號(hào)。3.I/O口 共有P0、P1、

29、P2、P3四個(gè)8位口，32根I/O線，其功能如下：（1）P0.0P0.7（AD0AD7）是I/O端口0的引腳。端口0是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口（在此時(shí)內(nèi)部上拉電阻有效）。（2）P1.0P1.7端口1的引腳，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專供用戶使用。（3）P2.0P2.7（A8A15）端口2的引腳。端口2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8A15。（4）P3.0P3.7端口3的引腳。端口3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義第一I

30、/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時(shí)，口的結(jié)構(gòu)與P1操作與口完全相同，第二功能如下所示：口引腳 第二功能P3.0 RXD (串行輸入口)P3.1 TXD (串行輸出口)P3.2 INT0 (外部中斷)P3.3 INT1 (外部中斷)P3.4 T0 (定時(shí)器0外部輸入)P3.5 T1 (定時(shí)器1外部輸入)P3.6 WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)由上看出，8031單片機(jī)不是將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線分開，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由I/O口完成。4.控制線（1）PSEN：程序存儲(chǔ)器的使能引腳，是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。從外部

31、程序存儲(chǔ)器取數(shù)時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)二次有效。（2）EA/VPP：EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。EA為低電平時(shí)，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。因?yàn)?031芯片沒有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以EA必須接地。（3）ALE/PROG：ALE是地址鎖存器使能信號(hào)。作為地址鎖存允許時(shí)高電平有效。因?yàn)镻1端口是分時(shí)傳送數(shù)據(jù)和低8位地址。所以訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)鎖存低8位地址。即使在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，也以1/6振蕩頻率的固定頻率產(chǎn)生ALE，因此可以用它作為外部的時(shí)鐘信號(hào)。ALE主要是提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)，在從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，把P0口的低位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。（4）RS

32、T/VPD：是復(fù)位/備用電源端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，使RST引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期為高電平，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器清零，即程序從0000H單元開始執(zhí)行。在VCC關(guān)斷前加上VPD（掉電保護(hù)）RAM的內(nèi)容將不變。三、8031芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及地址分配8031芯片內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器，只有256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址從00H7FH，其地址分配如下圖：8031芯片內(nèi)部256字節(jié)的空間被分成兩部分，其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）地址為00H7FH，特殊功能寄存器（SFR）的地址為80HFFH。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的00H1FH為四個(gè)工作寄存器區(qū)，其中： 0區(qū) 00H07H 1區(qū) 08H0FH 2區(qū)

33、 10H17H 3區(qū) 18H1FH 每個(gè)區(qū)都有8個(gè)8位寄存器R0R7。可以用來暫存運(yùn)算的中間結(jié)果，以提高運(yùn)算速度。其中的R0和R1還可以用來存放8位地址。要確定采用哪個(gè)工作寄存器區(qū)，可通過標(biāo)志寄存器PSW中的RS0、RS1兩位來指定。 從20H2FH是“位尋址”空間。在此空間中，CPU既可對(duì)其執(zhí)行按字節(jié)操作，又可對(duì)其中每個(gè)單元的8位二進(jìn)制代碼執(zhí)行按位的操作。從30H7FH是可以按字節(jié)尋址的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在此區(qū)域中可以設(shè)置堆棧。由于8031復(fù)位后堆棧指針SP指向工作寄存器區(qū)（即SP=07H），所以用戶必須在初始化程序中對(duì)SP設(shè)置30H以后的地址區(qū)間為初值。 8031芯片內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，且僅有1

34、28字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因而再組成控制系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。由于地址線是16位的，故最多能擴(kuò)展64KB程序存儲(chǔ)器和64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址均為0000HFFFFH，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為獨(dú)立編址；因此EPROM和RAM的地址分配比較自由，編程時(shí)不必考慮地址沖突問題。第三節(jié) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) MCS51的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64K字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，用作程序存儲(chǔ)器的器件是EPROM。由于綜合作業(yè)設(shè)計(jì)要求擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器必須大于等于16KB，所以在此選取程序存儲(chǔ)器為一片27128和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為兩片6264。一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1、2712

35、8芯片的結(jié)構(gòu)及工作方式 27128芯片為28腳雙列直插式扁平封裝芯片，其引腳排列如下圖：圖中VPP是編程電壓端，PGM是編程控制端，OE是輸出使能端，CS是片選端，它們均為低電平有效。下表是EPROM工作方式選擇。表中VIH表示輸入高電平，VIL表示輸入低電平，芯片的數(shù)據(jù)引腳是三態(tài)的，當(dāng)芯片未選中，即CS是高電平時(shí)，它們處于高阻狀態(tài)，不會(huì)影響其他芯片輸出狀態(tài)。而當(dāng)CS和OE均為低電平時(shí)，芯片被選中，其存儲(chǔ)內(nèi)容從數(shù)據(jù)端輸出，即處于DOUT狀態(tài)。在編程時(shí)，從數(shù)據(jù)輸入要存儲(chǔ)的信息，數(shù)據(jù)引腳處于數(shù)據(jù)輸入DIN狀態(tài)。編程時(shí)PGM必須為低，使數(shù)據(jù)寫入芯片。類型CEOEVPPVCCOE/VPPPGM輸出 2

36、7128引腳號(hào) 讀維 持編 程編程檢驗(yàn)編程禁止（20）VILVIHVILVILVIH（22）VIL任意VIHVILVIH（1）VCCVCCVPPVPPVPP（28）VCC VCCVCCVCCVCC（1113，1519） DOUT 高阻 DIN DOUT 高阻 2、地址鎖存器 由于單片機(jī)8031芯片的P0口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器。在此選用的地址鎖存器芯片是74LS373。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，其引腳及與8031芯片連接見下圖： EGDQ LHHH LHLL LLXQ 上表是74LS373的真值表，表中： L低電平； H高電平；

37、 X不定態(tài)； Q0建立穩(wěn)態(tài)前Q的電平； G輸入端，與8031ALE連高電平：暢通無(wú)阻低電平：關(guān)門鎖存。圖中OE使能端，接地。 當(dāng)G=“1”時(shí)，74LS373輸出端1Q8Q與輸入端1D8D相同； 當(dāng)G為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。3、8031與EPROM芯片的連接（1）地址線的連接 EPROM低8位地址線A0A7經(jīng)地址鎖存器與8031的P0口相連；EPROM高8位地址線A8A15直接與8031的P2口相連。由于8031的P0口是分時(shí)輸出低8位地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器，并由CPU發(fā)出的地址允許鎖存信號(hào)ALE的下降沿將地址信息鎖存入地址鎖存器中。如外接存儲(chǔ)器芯片內(nèi)有地址鎖存器，則單片機(jī)CPU的P

38、0口可與存儲(chǔ)器低8位地址線直接相連，但仍要將CPU的ALE信號(hào)與存儲(chǔ)器芯片ALE端相連。單片機(jī)的P2口用作高位地址線及片選地址線，由于P2口輸出具有鎖存的功能，故不必外加地址鎖存器。（2）數(shù)據(jù)線的連接 存儲(chǔ)器的8位數(shù)據(jù)線D0D7與8031芯片的P0口P0。0P0。7直接相連，單片機(jī)規(guī)定指令碼和數(shù)據(jù)都是由P0口讀入，數(shù)位對(duì)應(yīng)相連即可。（3）控制線的連接 8031芯片的PSEN與EPROM芯片的OE端相連。 8031芯片EA接地，CPU執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。 8031芯片ALE接地址鎖存器74LS373的G端。二、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)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要

39、，需擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。1、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選用根據(jù)綜合設(shè)計(jì)的要求需擴(kuò)展16KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以在此選取了兩片6264芯片，它采用CMOS工藝，采用28腳雙列直插式扁平封裝。2、8031與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片的連接 單片機(jī)CPU與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接方法和與程序存儲(chǔ)器連接方法大致相同。唯控制線的連接不同：RAM讀入信號(hào)OE與8031芯片的RD引腳相連；RAM的寫輸入信號(hào)WE與8031芯片WR相連。三、譯碼電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)允許擴(kuò)展64KB程序存儲(chǔ)器和64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣就需要擴(kuò)展多個(gè)外圍芯片，因而需要把外部地址空間分配給這些芯片，并且使程序存儲(chǔ)器各芯片之間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各芯片之間

40、地址互相不重疊，以使單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，避免發(fā)生沖突。所以需選用譯碼電路。對(duì)于容量較大的系統(tǒng)，擴(kuò)展的外圍芯片較多，芯片所需的片選信號(hào)多于可利用的地址線時(shí)，就需要用這種全地址譯碼的方法。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對(duì)高位地址進(jìn)行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。因?yàn)檫@種地址編碼的方法，除了片內(nèi)地址線以外，剩余的高位地址線全部參加譯碼，故稱為全地址譯碼。在此選用了38譯碼器（74LS138），輸入占用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。第四節(jié) I/O接口電路及輔助電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)共有4個(gè)8

41、位并行I/O口，但可供用戶使用的只有P1口和部分P3口，因此，在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都需要擴(kuò)展I/O芯片。在此選用了8255芯片和8279芯片。一、8255可編程接口芯片8255是可編程輸入/輸出接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，分別為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位和低4位，它們都可以通過軟件編程來改變I/O口的工作方式。8255芯片可與8031直接接口。其引腳功能見下表：引腳含義引腳含義 D0D7PA0PA7PB0PB7PC0PC7A0、A1RD數(shù)據(jù)線A口B口C口地址線讀WRCERESETGNDVCC寫片選復(fù)位地電源 二、鍵盤顯示接口電路1、顯示器工作原理在此選用的是LED顯示

42、器，它是由8個(gè)發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。第五節(jié) 微機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖見經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)電路原理圖，它是用MCS51系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用8031作CPU，擴(kuò)展了一片27128芯片、兩片6264芯片、一片8255芯片和一片8279芯片。一、控制系統(tǒng)的功能（1）Z向和X向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)（2）鍵盤顯示（3）自動(dòng)換刀控制（4）螺紋加工控制（5）行程控制（6）其他功能 報(bào)警電路、急停電路、復(fù)位電路、光隔離電路等。二、CPU、存儲(chǔ)器及I/O接口CPU采用8031芯片，選用6MHZ晶體振蕩器。它的P0口作為數(shù)據(jù)總

43、線和地址線共用。16位地址線由P0經(jīng)地址鎖存器74LS373提供低8位A0A7，高8位地址線A8A15由8031的P2口直接提供。ALE為地址鎖存允許。PSEN為低電平時(shí)選通外部存儲(chǔ)器（EPROM），相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROM的數(shù)據(jù)線（D0D7）上，輸入到P0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(shí)，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0地址開始執(zhí)行程序。設(shè)計(jì)中采用上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。另外，芯片8255和芯片8279的RESET也與8031的RESET管腳相連，它們可同時(shí)復(fù)位。8031

44、的T0是片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷申請(qǐng)，由主軸后面的光電譯碼器輸入。當(dāng)車床車螺紋時(shí)，主軸光電編碼器向8031T0發(fā)出進(jìn)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(gè)零位螺紋信號(hào)，輸入到8255的PB6口，用以防止車螺紋亂扣。8255主要用于功能鍵的控制，刀架轉(zhuǎn)位控制等。其中PA口為輸入口，PA0PA5作為功能鍵控制管理，分別控制編輯、空運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)I、手動(dòng)II和回零。PB口也是輸入口，PB0PB3由面板上的按鍵分別控制啟動(dòng)、暫停、單段、連續(xù)等功能。PB5是換刀回答，當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架按指令轉(zhuǎn)位、夾緊，刀架電機(jī)停轉(zhuǎn)后，發(fā)出此信號(hào)，開始執(zhí)行進(jìn)給指令。PB6接光電編碼器輸出的零位螺紋信號(hào)

45、。PC口是輸出口，PC0PC3控制自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架四個(gè)刀位的選刀。PC4用于報(bào)警顯示，系統(tǒng)正常工作時(shí)，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(shí)，輸出高電平，經(jīng)反向后，紅色發(fā)光二極管亮，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。A0、A1分別接地址鎖存器的1Q、2Q，A0=1表示傳送的是命令或狀態(tài)信息，A1=0是數(shù)據(jù)信息。8279控制步進(jìn)電機(jī)，行程控制，以及鍵盤、顯示電路。其中OUTB0OUTB3和OUTA0OUTA3為輸出口，用于控制Z向、X向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，Z向步進(jìn)電機(jī)為五相，X向?yàn)槿唷４讼到y(tǒng)采用軟環(huán)分配。鍵盤顯示電路為4 8鍵和8位顯示器。SL0SL2經(jīng)74LS138分為8根作為鍵盤的列線，是鍵盤的掃描線，是輸

46、出口。RL0RL3接行線作為鍵盤的輸入口。SL0SL2經(jīng)74LS138分為8根同時(shí)作為8位數(shù)碼顯示器的位選信號(hào)，8031的P1口是數(shù)碼顯示器的段選信號(hào)。RL4RL7接越程限位控制電路，當(dāng)床鞍或拖板在Z向或X向越程時(shí)，即向計(jì)算機(jī)輸入此信號(hào)，使進(jìn)給系統(tǒng)停止。第六章 數(shù)控機(jī)床的加工程序編制第一節(jié) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)的程序編制說明一、概述 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控語(yǔ)言編程，符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，其基本功能如下：（1）能兩坐標(biāo)（X、Z）聯(lián)動(dòng)，具有直線與圓弧插補(bǔ)方式；（2）絕對(duì)值編程和增量值編程可以任意用，在同一程序段中可以單獨(dú)使用，也可以混合使用；（3）與主軸脈沖發(fā)生器配套，可車各種螺紋

47、；（4）與主軸速度變換裝置配套，能自動(dòng)更換主軸轉(zhuǎn)速；（5）與刀架自動(dòng)換位裝置配套，能自動(dòng)轉(zhuǎn)換刀位；（6）有刀具補(bǔ)償功能；二、編碼 本系統(tǒng)用到如下數(shù)字、字母和符號(hào)：數(shù)字：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9；字母：F，G，I，M，N，S，T，U，W，X，Z；符號(hào)：/，+，-，LF；第二節(jié) 加工說明及工藝路線設(shè)計(jì)一、編程中字母的說明程序段序號(hào)N，該序號(hào)用來表示程序段的序號(hào)，它可用來檢索程序段，或者顯示當(dāng)前執(zhí)行的程序段。程序段序號(hào)通常置于程序段首位。準(zhǔn)備功能字G，該指令后續(xù)兩位數(shù)字。數(shù)字表示不同的機(jī)床操作或動(dòng)作。G功能可用于多種目的。輔助功能字M，該指令后續(xù)兩位數(shù)字。輔助功能用來使機(jī)床產(chǎn)生輔助動(dòng)作

48、。刀具功能字T，該功能用于更換刀具時(shí)，指定刀具或顯示待更換刀具的刀號(hào)。刀具交換功能字T字母后續(xù)的數(shù)字表示待更換的刀號(hào)。根據(jù)數(shù)控帶中T地址的數(shù)字，就能選擇刀具。二、零件加工圖及加工路線在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上加工的零件如下圖：該零件的毛坯為 棒料，材料為45鋼，其硬度為235HBS，表面粗糙度為1.6。根據(jù)主軸零件圖確定按先主后次及先初加工后精加工的原則，其工藝路線為： 切削外形輪廓：倒角145切削錐度部分車削60mm外圓倒角145車削圓弧部分車削60mm外圓車削70mm外圓退刀。85mm外圓不加工。第三節(jié) 零件加工工序一、粗加工粗加工時(shí)，留2mm的加工余量用于精加工，加工程序如下： O123N001

49、 G92 X5000 Z32000 S22 LF 坐標(biāo)設(shè)定N002 G00 X4200 Z27200 S21 M03 T11 LF 快速移至X42mm,Z272mmN003 G01 X4400 Z27100 F15 LF 粗車倒角N004 X5400 W-6100 LF 粗車錐度N005 U0 Z19000 LF 粗車外圓N006 X6200 W0 LF 粗車端面N007 X6400 W-100 LF 粗車倒角N008 U0 W-2900 LF 粗車外圓N009 G03 U0 W-6000 I-2200 K-3000 LF 車圓弧N010 G01 U0 Z8000 LF 粗車外圓N011 X7400 U0 LF 粗車端面N012 U0 Z0 LF 粗車外圓N013 X9000 W0 LF 退刀N014 G00 X5000 Z32000 M0