普通沖床的數(shù)控改造

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目普通沖床的數(shù)控改造 系 （院）自動化系專 業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級2008級2班學(xué)生姓名樊慧淑學(xué) 號2008090404指導(dǎo)教師 李宏偉 黃 超職 稱 教 授 講 師二一二年六月十日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名: 二一二年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全

2、了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名: 二一二年 月 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）普通沖床的數(shù)控改造摘 要普通沖床的沖剪啟停是通過機(jī)械機(jī)構(gòu)由人工腳踏控制的，工件在工作臺上的移動是由手動控制的，由于普通沖床加工精度較低、不能批量生產(chǎn)，自動化程度不高，隨著當(dāng)今工業(yè)設(shè)備對精密程度的要求越來越

3、高，普通沖床越來越不能滿足生產(chǎn)要求。為了達(dá)到較高的加工精度，提高生產(chǎn)效率，可對普通沖床進(jìn)行數(shù)控開環(huán)改造。主要從機(jī)械部分和控制部分兩方面進(jìn)行改造。首先是把普通沖床原有的工作臺改造為含有縱橫兩個方向的工作臺，控制系統(tǒng)利用微機(jī)對縱、橫向系統(tǒng)開環(huán)控制，驅(qū)動元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲桿。控制部分采用MCS-51系列單片機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)，使整個沖床實現(xiàn)自動進(jìn)給，自動沖壓等功能。為了協(xié)調(diào)機(jī)械部分和控制部分之間的關(guān)系，在沖床沖頭需要安裝位置傳感器，以檢測沖頭的位置情況，從而使控制部分發(fā)出相應(yīng)的指令控制沖頭作出相應(yīng)的動作。機(jī)械部分主要進(jìn)行了滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)的選型及相關(guān)計算。控制部分主要從硬件和軟件兩個

4、方面進(jìn)行了設(shè)計，在硬件設(shè)計中包括硬件框圖及模塊電路的設(shè)計，軟件設(shè)計主要是對沖床加工流程的設(shè)計。關(guān)鍵詞：普通沖床，數(shù)控改造，步進(jìn)電機(jī)The CNC Transformation of General PunchAbstractOrdinary punch punching start-stop is through the machine by the artificial foot pedal control, The workpiece on the worktable movement is by manual control.Because ordinary punch processi

5、ng precision is low, not mass production, the degree of automation is not high, with the increasing demands of today's industrial equipment sophistication, the general press is increasingly unable to meet the production requirements. In order to reach a high machining accuracy, improve productio

6、n efficiency, the general press numerical control open loop transformation.The transformation is mainly from the mechanical part and control part . The first is the original ordinary punch worktable engineered to contain two directions of the working table, the control system uses the computer to op

7、en-loop control on the vertical and horizontal system,the drive element adopts a step motor, drive system adopts a ball screw. The control part uses the MCS-51 series singlechip motor control system, so that the punch automatic feeding, automatic stamping and other functions. In order to coordinate

8、the relationship between the mechanical part and control part, Position sensor needs to be installed in the press punch, to detect punch location, so that the control section to issue appropriate instructions to control the punch to make the appropriate action. The mechanical part of the ball screw

9、and the selection of step motor and related calculation. The control part is mainly from two aspects of hardware and software designed, in the hardware design including the hardware block diagram and circuit design, the software design is mainly is designed for the punch processing process .Key word

10、s: Ordinary punch, NC transformation, stepping motorii濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）I目 錄第一章 緒論11.1普通沖床數(shù)控改造的意義11.2.1 國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的研究現(xiàn)狀11.2.2 國外數(shù)控機(jī)床的研究現(xiàn)狀21.3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢3第二章 普通沖床數(shù)控改造的總體方案設(shè)計42.1 普通沖床數(shù)控改造總體方案的確定42.2 普通沖床數(shù)控改造方案的選擇42.3普通沖床數(shù)控改造的方案設(shè)計要求5第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計與計算73.1工作臺重量的估算73.2電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定73.3滾珠絲杠的設(shè)計計算與選擇83.3.1確定滾珠絲杠的導(dǎo)程83.3.

11、2確定脈沖當(dāng)量83.3.3滾珠絲杠軸向載荷的計算83.3.4當(dāng)量載荷的計算93.3.5預(yù)期額定動載荷的計算93.3.6允許的最小螺紋底徑的確定103.3.7確定滾珠絲杠的尺寸規(guī)格113.3.8確定滾珠絲杠的預(yù)緊力113.3.9滾珠絲杠預(yù)拉伸力與行程補(bǔ)償值的計算123.4滾珠絲杠副支承用的軸承尺寸規(guī)格的確定123.5步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)計算與選擇133.5.1 作用在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)矩的計算133.5.2負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量的計算133.5.3加速轉(zhuǎn)矩的計算143.5.4電機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩的計算143.5.5電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩143.5.6電機(jī)型號的選擇15第四章 數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計164.1數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成

12、164.2鍵盤/顯示器接口電路的設(shè)計174.4掉電保護(hù)電路的設(shè)計194.5復(fù)位電路的設(shè)計204.6控制面板的設(shè)計21第五章 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計225.1數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計概述225.2控制系統(tǒng)的I/O口分配225.3沖床改造后加工流程235.4主程序模塊設(shè)計245.5中斷服務(wù)程序設(shè)計25第六章 結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致 謝29附 錄30II第一章 緒論1.1普通沖床數(shù)控改造的意義 隨著沖床的不斷發(fā)展和改進(jìn)，現(xiàn)在市面上常用的有兩種沖床，一種是比較早期的普通版型的沖床，另一種就是通過計算機(jī)控制的數(shù)控型的沖床。在早期由于科技比較落后，采用的普通型的沖床各項功能不是特別的完善，只能完成一些比較簡單的工件的加

13、工。同時其生產(chǎn)效率要非常的低，根本無法完成當(dāng)時市面上某些工件的需求。而且，普通型的沖床需要純粹的手動操作，離不開人的監(jiān)護(hù)，這樣一來，生產(chǎn)一批量的工件花費(fèi)比較大。隨著數(shù)控型的沖床進(jìn)入制造行業(yè)，種種的生產(chǎn)效率低，精度不高的擔(dān)憂被通通解決了。雖然數(shù)控沖床有很多的優(yōu)點(diǎn)，但數(shù)控型沖床普遍也存在一些困難。首先，數(shù)控沖床要比普通型的沖床貴的多，其次，將普通型的沖床拋棄面臨很多負(fù)面影響。所以為了解決這一些問題，許多研究人員開始研究對普通型沖床的改造。對普通型沖床改造的方面非常多，不同的改造方式會獲得不同的優(yōu)化效果。其中對普通型沖床的數(shù)控改造是比較有價值的改造。將普通型沖床更新為數(shù)控型的沖床能夠消除將所有普通型

14、沖床換成數(shù)控型沖床帶來的種種負(fù)面影響。1.2.1 國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的研究現(xiàn)狀在40年前，我國在數(shù)控方面已將取得了重大的發(fā)展，在數(shù)控沖床方面的發(fā)展成就也是比較顯著的。從過去到現(xiàn)在數(shù)控沖床的發(fā)展已達(dá)到比較好的成績，在國內(nèi)有很多企業(yè)在數(shù)控沖床的生產(chǎn)方面有很大成就，基本上能滿足市場對數(shù)控沖床的需求。經(jīng)過國家部分政策的支持，我國在數(shù)控產(chǎn)業(yè)方面得到了快速的發(fā)展，有很多智能的數(shù)控產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。高端數(shù)控沖床的出現(xiàn)攻克了在生產(chǎn)方面的很多困難，提高了在生產(chǎn)方面的效率。也為今后在數(shù)控技術(shù)方面的改進(jìn)更新提供了相當(dāng)一部分技術(shù)支持，為提高我國工業(yè)技術(shù)提高貢獻(xiàn)力量。在我國市場中，數(shù)控沖床的發(fā)展是非常迅速的，從40年前到現(xiàn)在，數(shù)

15、控沖床歷經(jīng)了各方面的提高，由國產(chǎn)低檔的數(shù)控沖床最后發(fā)展到比較高檔的產(chǎn)品，不同檔次的沖床在不同的方面得到了不同的應(yīng)用。對生產(chǎn)力的提高做出很大的貢獻(xiàn)，隨著數(shù)控沖床的發(fā)展，制造業(yè)形成了一個統(tǒng)一的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，在世界上，我國在數(shù)控技術(shù)方面也有了一席之地。在國內(nèi)，很多企業(yè)已經(jīng)生產(chǎn)出功能比較齊全的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備，針對不同的使用用戶，很多企業(yè)生產(chǎn)不同功能的數(shù)控設(shè)備。對數(shù)控要求比較低的企業(yè)，數(shù)控沖床制造商會生產(chǎn)一些功能一般，比較簡單實用且價格比較合理的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控沖床，對于那些對制造精度比較高的用戶，數(shù)控沖床制造商會生產(chǎn)一些功能比較齊全，適合加工高精度工件的沖床。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，在很多高精度要求的場合，我國能

16、生產(chǎn)自己的高精度數(shù)控沖床來解決問題，這一部分沖床的市場占有率也占到了相當(dāng)高的比例。至今為止，像CNC這樣高端的數(shù)控系統(tǒng)我國順利的研發(fā)成功，對于這些數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)，我國付出了很大的努力，同時我國對這一數(shù)控系統(tǒng)擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)，打破了國外對中國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的限制，為中國未來在數(shù)控技術(shù)方面的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。與此同時我國生產(chǎn)的數(shù)控設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)的可靠性程度也達(dá)到了相當(dāng)高的程度，因此今后我國在數(shù)控技術(shù)發(fā)面不在依靠國外先進(jìn)的技術(shù)，可以依靠自己來發(fā)展，從而國內(nèi)各企業(yè)生產(chǎn)的高標(biāo)準(zhǔn)要求基本得到解決，并且多坐標(biāo)聯(lián)動的高難度技術(shù)問題也得到解決:從此我們能在世界中真正的獨(dú)立發(fā)展，生產(chǎn)我國自己的數(shù)控設(shè)備，不在受到發(fā)達(dá)國

17、家數(shù)控技術(shù)的控制，生產(chǎn)真正屬于中國的數(shù)控產(chǎn)品，不再依賴于國外。下面是關(guān)于國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一些特點(diǎn)：1、數(shù)控產(chǎn)品生產(chǎn)商生產(chǎn)許多新產(chǎn)品，在這些產(chǎn)品中，高技術(shù)性能的產(chǎn)品較多；2、很多制造行業(yè)對數(shù)控沖床的應(yīng)用增多，使用普遍化；3、數(shù)控產(chǎn)品的組裝配置發(fā)展也有了很大提高。1.2.2 國外數(shù)控機(jī)床的研究現(xiàn)狀如今世界上很多國家在數(shù)控沖床方面的研究發(fā)展已達(dá)到了相當(dāng)高的程度，而且生產(chǎn)經(jīng)驗比較豐富。像世界的發(fā)達(dá)國家之一的日本，在數(shù)控沖床方面的發(fā)展比較先進(jìn)，可靠程度比較高。比如日本FANUC公司生產(chǎn)很多種的數(shù)控系統(tǒng)，不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)適合不同的使用人群，其數(shù)控技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位。美國作為世界上的超級大國，他在

18、數(shù)控技術(shù)方面是比較先進(jìn)的，美國技術(shù)方面的提高離不開政府的大力支持，同時美國國防部投入大量的資金來研發(fā)數(shù)控技術(shù)，來改進(jìn)數(shù)控技術(shù)方面的發(fā)展。美國將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在多個行業(yè)，尤其是汽車生產(chǎn)和工業(yè)制造方面，使企業(yè)制造的生產(chǎn)率得到了很大的提高，由于美國一直非常重視技術(shù)的創(chuàng)新，所以在當(dāng)今國際上美國的技術(shù)是最先進(jìn)的，尤其是數(shù)控技術(shù)方面。數(shù)控技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用也比較普遍，像Haas公司就為美國宇航事業(yè)制造數(shù)控設(shè)備。在當(dāng)今世界中，德國的工業(yè)能力也是非常的強(qiáng)的，對重工業(yè)的重視程度也不亞于美國，沖床的發(fā)展在其工業(yè)發(fā)展中占到不可忽視的地位。在沖床發(fā)展方面的加強(qiáng)，在高精密機(jī)械方面的改進(jìn)，所以德國很多公司在沖床技術(shù)方面處

19、于領(lǐng)先地位，如德國的西門子公司是非常出名的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，集成技術(shù)進(jìn)入了當(dāng)今社會控制行業(yè)的市場，經(jīng)過對數(shù)控系統(tǒng)的集成化，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的小型化趨勢，為了實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的更好控制和人類能更方便的控制，現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)正在朝著與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相聯(lián)合的方向發(fā)展。像現(xiàn)在市面上比較流行和比較實用的CAD/CAM技術(shù)，與數(shù)控系統(tǒng)相互配合后，在控制技術(shù)方面起到不容忽視的作用，現(xiàn)在有很多公司推出了這種聯(lián)合的控制系統(tǒng)，在使用方面非常的好。像西門子公司和FANUC等公司開發(fā)過大量的這種配合系統(tǒng)，在這些控制系統(tǒng)中外接輸出口形式多樣，除了RS232這種傳統(tǒng)的接口外，還有網(wǎng)口接口作為備用的接口。1.3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢在如

20、今這個科技比較發(fā)達(dá)的世界中，現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展比較迅速，而在現(xiàn)在的制造系統(tǒng)中，很多技術(shù)是比較關(guān)鍵的，像數(shù)控技術(shù)就是其中的一個，它有很多適合生產(chǎn)制造的技術(shù)，具有非常高的精度，而且能夠?qū)崿F(xiàn)無人操作的全自動化系統(tǒng)?，F(xiàn)在工業(yè)中很多行業(yè)都在使用數(shù)控技術(shù)，國家的綜合實力考的是國防實力和工業(yè)實力的發(fā)展，而數(shù)控技術(shù)正是國防科技和工業(yè)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)還被某些國家作為支持國家發(fā)展的戰(zhàn)略資源。所以為了提高我國的綜合實力，加快我國的科技發(fā)展，我們必須重視對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，大力支持?jǐn)?shù)控產(chǎn)業(yè)企業(yè)在中國的發(fā)展，把數(shù)控技術(shù)作為一門核心的產(chǎn)業(yè)來對待，這為我國追趕發(fā)達(dá)國家奠定了良好的基礎(chǔ)。根據(jù)現(xiàn)在市場的發(fā)展情況來看

21、，未來數(shù)控沖床的未來展望趨勢有以下幾點(diǎn)：1、 高速、高精度化；2、 與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)合實現(xiàn)自動化；3、 能夠?qū)崿F(xiàn)像五軸聯(lián)動這樣的多軸加工生產(chǎn)；4、 產(chǎn)生新的技術(shù)規(guī)定和技術(shù)指標(biāo)；5、 環(huán)?；５诙?普通沖床數(shù)控改造的總體方案設(shè)計2.1 普通沖床數(shù)控改造總體方案的確定普通沖床沖壓工件的開始和停止都是由人工腳踏控制的，這種控制是通過一定的機(jī)械機(jī)構(gòu)，而且工件在工作臺上的移動是由手動控制的，現(xiàn)將工件的移動改造成由控制系統(tǒng)控制完成。為了實現(xiàn)普通沖床的數(shù)控加工，需要對原有的普通沖床進(jìn)行改造。在保留普通沖床床身的基礎(chǔ)上，將原來的工作臺改造為具有縱橫兩個方向的工作臺?？v橫兩個方向的進(jìn)給運(yùn)動分別由兩個步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動

22、，采用滾珠絲杠副作為進(jìn)給運(yùn)動的傳動元件，通過控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，輸出脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器連接，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而帶動工作臺在縱向和橫向的移動。為保障沖床沖頭與進(jìn)給運(yùn)動之間的聯(lián)系需要在沖頭上安裝一個位置傳感器，以實現(xiàn)沖頭和進(jìn)給運(yùn)動之間的聯(lián)系。該設(shè)計主要包括兩部分，一部分是工作臺機(jī)械部分的設(shè)計，另一部分是控制部分的設(shè)計。普通沖床經(jīng)改造后如下圖所示：圖2-1 數(shù)控改造后的普通沖床2.2 普通沖床數(shù)控改造方案的選擇1、選擇數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動方式由于沖床的數(shù)控裝置只要求精確地一個坐標(biāo)點(diǎn)到另一個坐標(biāo)點(diǎn)的定位精度，而不限制從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的運(yùn)動軌跡，且在移動過程中不進(jìn)行

23、任何加工。為了使生產(chǎn)效率提高和定位能力的精確，采用點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)。2、控制系統(tǒng)的選擇根據(jù)沖床加工要求，數(shù)控系統(tǒng)一般采用八位微機(jī)。近年來國有一些主要的半導(dǎo)體制造廠家相繼生產(chǎn)了各種八位單片微型機(jī)，主要有MCS48系列，CS-51系列，Mostek的3870，Motorolo公司的6801和6805。目前在國內(nèi)用的較廣，開發(fā)工具較齊的是MCS-51系列，這里選用MCS-51系列中的8051。硬件設(shè)計起來相對比較簡單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較緊湊是MCS-51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一。進(jìn)行一些簡單設(shè)計時，MCS-51系統(tǒng)的最小系統(tǒng)可以通過對8031的擴(kuò)展就能實現(xiàn)功能的要求，進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計時，由于MCS-51的具有一定擴(kuò)展

24、功能，可以充分利用這一功能，形成具有強(qiáng)大功能、較大規(guī)模的系統(tǒng)。3、驅(qū)動部分的選擇伺服系統(tǒng)有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方式。由于開環(huán)系統(tǒng)中沒有位置檢測安裝及反饋路線，因此，開環(huán)控制系統(tǒng)的精度較差，但由于該系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，在精度不太高的場合中仍得到較為廣泛的應(yīng)用。雖然閉環(huán)、半閉環(huán)對控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高精確的位置伺服。由于反饋環(huán)節(jié)必須的技術(shù)條件要控制閉環(huán)系統(tǒng)的良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，因此它的難度也隨之提高。由于本設(shè)計是在普通沖床的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改造，故采用步進(jìn)電動機(jī)實現(xiàn)開環(huán)驅(qū)動控制。其系統(tǒng)框圖如下：MCS-518051步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器X方向工作臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器步進(jìn)電機(jī)Y方向工作臺步進(jìn)電機(jī)圖2-1驅(qū)

25、動部分框圖2.3普通沖床數(shù)控改造的方案設(shè)計要求將普通沖床改造成數(shù)控沖床機(jī)械部分的設(shè)計參數(shù)如下：表2-1沖床改造機(jī)械部分設(shè)計參數(shù)X、Y的直線移動速度20m/min定位精度±0.15mm最大沖孔板厚2mm最大沖切力300KN最大加工板材尺寸12501000mm36第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計與計算本次設(shè)計將普通沖床改造成數(shù)控沖床，在原沖床床身的基礎(chǔ)上，將原有工作臺改造成含有X、Y方向的工作臺。沖床數(shù)控化改造機(jī)械部分設(shè)計內(nèi)容包括:滾珠絲杠副的選型與計算，步進(jìn)電機(jī)的選擇。改造后的機(jī)械圖如下：1-步進(jìn)電機(jī) 2-聯(lián)軸套 3-角接觸球軸承 4-滾珠絲杠副 5-密封氈圖3-1工作臺機(jī)械圖3.1

26、工作臺重量的估算取工件的材料為號鋼，其密度為，取，根據(jù)沖床參數(shù)尺寸可得工件的重量為： (3-1)設(shè)夾具和工件的重量和為設(shè)工作臺的重量3.2電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)沖床的加工要求，在本設(shè)計中選取1500為進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3.3滾珠絲杠的設(shè)計計算與選擇3.3.1確定滾珠絲杠的導(dǎo)程根據(jù)公式 （3-2） 式中 滾珠絲杠副的導(dǎo)程，單位為；電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速, 單位為，根據(jù)所選電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500；工作臺移動的最高速度，單位為，由參數(shù)可得，=20； 傳動比 ，因電機(jī)與絲杠直接連接，故=1。將以上已知數(shù)據(jù)代入式3-2可得=3.3.2確定脈沖當(dāng)量選取三相步進(jìn)電機(jī)，三相步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為或者，選取步進(jìn)電機(jī)的步距角為

27、，根據(jù)公式 (3-3)式中 脈沖當(dāng)量，單位為/脈沖； 步距角，單位為度/脈沖；滾珠絲杠的螺距，單位為，設(shè)為單頭螺紋，=13；傳動比，=1。 將數(shù)據(jù)代入式3-3可得脈沖當(dāng)量 3.3.3滾珠絲杠軸向載荷的計算根據(jù)滾珠絲杠軸向載荷公式 （3-4） 式中 軸向載荷，單位為；軸向切削力，單位為；摩擦因數(shù)，取=0.1；縱向切削力，單位為；移動件的重量，單位為；夾具的重量，單位為；工作臺的重量，單位為。由于沖床在工作件移動的時候并不產(chǎn)生沖壓，故軸向切削力和縱向切削力均為0，故的滾珠絲杠軸向載荷為 3.3.4當(dāng)量載荷的計算由滾珠絲杠當(dāng)量載荷計算公式 （3-5） 式中 當(dāng)量速度，單位為當(dāng)量載荷，單位為其中，當(dāng)量

28、速度 （3-6）滾珠絲杠副在各種轉(zhuǎn)速，.的情況下，各轉(zhuǎn)速所占用時間的百分比為%，%.%，受到的載荷為，.。因為沖床的沖頭在工件運(yùn)動時不會出現(xiàn)沖壓力，不妨設(shè)工件運(yùn)動在沖壓工程中所占用的時間比列是20%?？傻卯?dāng)量速度 則由式3-5可得當(dāng)量載荷3.3.5預(yù)期額定動載荷的計算根據(jù)預(yù)期額定動載荷計算公式 （3-7）式中 預(yù)期額定動載荷，單位為當(dāng)量速度，單位為機(jī)械預(yù)期工作時間，單位為小時負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，由于數(shù)控沖床沖擊較大，取 fw=2可靠性系數(shù)，可靠性97%，取=0.44精度等級系數(shù)，精度等級為7級，取其中，機(jī)械預(yù)期工作時間為250（天）16（小時）10（年）0.5（開機(jī)率）=20000（小時） （3-8

29、）按預(yù)期工作時間估算，將已知數(shù)據(jù)代入式3-7可得預(yù)期額定動載荷擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，由以下公式，按最大負(fù)載Fmax計算 （3-9）式中 預(yù)加負(fù)載類型，按中預(yù)載，取=4.5；軸向負(fù)荷，單位為，取。將公式中的已知數(shù)據(jù)代入式3-8可得取以上兩種結(jié)果的最大值，故得預(yù)期額定動載荷3.3.6允許的最小螺紋底徑的確定根據(jù)絲杠允許的最大軸向變形量，滿足（1/41/5）定位精度，由所設(shè)的定位精度0.15， 由于脈沖當(dāng)量為，所以能達(dá)到要求。則可估算絲杠允許的最大軸向變形量=根據(jù)絲杠要求預(yù)拉伸，選取兩端固定的支承形式，根據(jù)最小螺紋底徑的計算公式 （3-10） 式中 最小螺紋底徑，單位為 ；兩個固定支撐之間的距離，單

30、位為；靜摩擦力，單位為；楊式彈性模量，為。其中，靜摩擦力為 （3-11）兩個固定支撐之間的距離估算公式為行程+ （3-12）由工作臺行程為1250（根據(jù)機(jī)床最大加工板材尺寸可知），則兩個固定支撐之間的距離為將已知數(shù)據(jù)代入式3-9可得最小螺紋底徑=3.3.7確定滾珠絲杠的尺寸規(guī)格根據(jù)上面的計算，選取的滾珠絲杠副型號為CDM 2512-2.5，以下為滾珠絲杠副的尺寸：導(dǎo)程：=12；取最小螺紋底徑：=19.2；公稱直徑為：=25；兩固定支承距離：L=1682；螺紋的長度：Ls=1400；絲杠的總長：=1800。 3.3.8確定滾珠絲杠的預(yù)緊力根據(jù)預(yù)緊力計算公式 （3-13）式中 軸向負(fù)荷，單位為，；

31、則3.3.9滾珠絲杠預(yù)拉伸力與行程補(bǔ)償值的計算根據(jù)預(yù)拉伸力計算公式 （3-14）式中 滾珠絲杠的線膨脹系數(shù)，取11.810；溫度變化值，取為2.5；面積，；彈性模量，E=；螺紋底徑，根據(jù)上面可得=19.2。將已知數(shù)據(jù)代入式3-13得預(yù)拉伸力為根據(jù)行程補(bǔ)償值 （3-15）式中 溫度變化值，取為2.5；滾珠絲杠的線膨脹系數(shù)，取；絲杠兩支撐軸承間的距離，單位為，由上面可得。將已知數(shù)據(jù)代入式3-14，則行程補(bǔ)償值為=503.4滾珠絲杠副支承用的軸承尺寸規(guī)格的確定根據(jù)軸承所承受的最大軸向載荷計算公式 （3-16）由已知數(shù)據(jù)可得根據(jù)沖床加工要求，該選擇軸承類型為兩端固定的支承形式，選取背對背15°

32、;角接觸球軸承。軸承內(nèi)徑  略小于，取=17。則 （3-17）根據(jù)樣本選軸承型號規(guī)格，當(dāng)=17mm   要求預(yù)加負(fù)荷為大于，所以選型號為7103C的軸承。3.5步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)計算與選擇3.5.1 作用在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)矩的計算由外加載荷所產(chǎn)生的摩擦力矩為 （3-18）式中 滾珠絲杠上的外加軸向載荷，單位為，由于沖床只需克服摩擦力，故;滾珠絲杠副的效率，取=0.85;滾珠絲杠副的導(dǎo)程，單位為，。將以上數(shù)據(jù)代入式3-18得外加載荷所產(chǎn)生的摩擦力矩根據(jù)滾珠絲杠副預(yù)加載荷產(chǎn)生的力矩的計算公式 （3-19）由滾珠絲杠副預(yù)加載荷=4000N，則由已知數(shù)據(jù)可得 3.5.2

33、負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量的計算對于滾珠絲杠，計算轉(zhuǎn)動慣量時，一般可以把滾珠絲杠看作圓柱體繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)行計算。其慣量的計算公式為 （3-20）對材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動慣量可以根據(jù)下面的公式估算 （3-21）式中 J慣量，單位為；M單位體積質(zhì)量，單位為；L圓柱體長度，單位為mm, 由上面的計算可知，滾珠絲杠的全長為1800；D圓柱體直徑，單位為mm，滾珠絲杠的公稱直徑，根據(jù)上面的計算可知D =25。將已知數(shù)據(jù)代入式3-21可得慣量為3.5.3加速轉(zhuǎn)矩的計算根據(jù)加速轉(zhuǎn)矩公式 （3-22）經(jīng)變形為 （3-23）式中 啟動（加速）時間，取=0.2；電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，根據(jù)所選電機(jī)，可得=1500。將以上數(shù)據(jù)代入式3

34、-23得加速轉(zhuǎn)矩為3.5.4電機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩的計算由最大啟動轉(zhuǎn)矩的計算公式 （3-24）代入已知數(shù)據(jù)可得電機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩為0.424+0.936+0.67=2.033.5.5電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩根據(jù)電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩計算公式 （3-25）代入數(shù)據(jù)可得 =0.936+0.67=1.6063.5.6電機(jī)型號的選擇根據(jù)電機(jī)選擇原則：1、轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)滿足；2、電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩大于；3、電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩大于。因此，選擇兩臺Y90L-4型號的步進(jìn)電機(jī)分別作為為X、Y方向的進(jìn)給電機(jī)，其參數(shù)如下表所示：表3-1 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)與型號輸出功率 Pe （ KW ）1.5額定轉(zhuǎn)矩 Te （ ）2.3最大轉(zhuǎn)矩 Tr （

35、 ）2.3最高轉(zhuǎn)速 Ne ( )1500重量 G ( )27轉(zhuǎn)動慣量 J (Kg . )0.01電機(jī)型號Y90L-4第四章 數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成硬件部分和軟件部分構(gòu)成了一個數(shù)控系統(tǒng)。硬件主要由沖床、單片機(jī)以及輔助電路構(gòu)成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的控制性能的情況，對于整個系統(tǒng)的工作性能會產(chǎn)生很大的影響。在硬件的基礎(chǔ)上，軟件才能有效地運(yùn)行。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路總結(jié)起來主要有四部分組成：中央處理單元（CPU）、總線、存貯器、I/O接口電路。其中CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它的作用是協(xié)調(diào)各部分的電路工作情況和進(jìn)行運(yùn)算處理相關(guān)數(shù)據(jù)。存貯器是用存放系統(tǒng)軟件，運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)和工作

36、過程中用到的程序。數(shù)控系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息的交流要通過I/O接口?？偩€是CPU與存貯器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的通道，是CPU與部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必須通過的路線。數(shù)控系統(tǒng)硬件框如下圖所示：MCS-51Y軸驅(qū)動電源X軸驅(qū)動電源位置轉(zhuǎn)換信號X軸電機(jī)Y軸電機(jī)沖頭傳感器81552764顯示器鍵盤輔助電路光耦驅(qū)動電路牽引電磁鐵極限位置的監(jiān)測工件的定位監(jiān)測圖4-1 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 本數(shù)控系統(tǒng)采用MCS一51單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，外接的程序存儲器是8KB的2764芯片。數(shù)控系統(tǒng)通過輸入檢測沖頭位置和運(yùn)動狀態(tài)的傳感器信號，以便控制沖頭和X軸、Y軸的運(yùn)動情況。數(shù)控系統(tǒng)要實現(xiàn)對人機(jī)對話的管理，需要通過顯

37、示器、鍵盤?？刂泼姘迳闲枰O(shè)置啟動鍵、暫停鍵、X及Y點(diǎn)進(jìn)、退鍵，參數(shù)設(shè)定鍵，還有十個數(shù)字鍵及各種狀態(tài)指示燈等。數(shù)控系統(tǒng)都通過MCS-51單片機(jī)的接口來實現(xiàn)與外界輸入、輸出接口的連接，單片機(jī)與接口電路分別采用不同的開關(guān)電源供電。4.2鍵盤/顯示器接口電路的設(shè)計鍵盤/顯示器接口電路設(shè)計采用8155芯片擴(kuò)展I/O口的方式。顯示器使用由上海朗睿電子科技有限公司研制生產(chǎn)的型號為LR-104VRAM。LR-104VRAM的接口方式是總線方式。數(shù)據(jù)總線、地址總線和片選讀寫輸入組成了外部引線，可以直接接到電腦或單片機(jī)的總線上，使用靈活方便。當(dāng)控制系統(tǒng)的空間不足時不能對其分配空間也可以使用的。屏幕上顯示的色點(diǎn)一

38、一相對應(yīng)于內(nèi)存的數(shù)據(jù)位，也就是說，當(dāng)把一定的數(shù)據(jù)寫入時，屏幕上就會呈現(xiàn)出與之對應(yīng)的內(nèi)容。顯示器采用動態(tài)顯示軟件譯碼，用驅(qū)動器8718來驅(qū)動顯示器?？刂葡到y(tǒng)和鍵盤及其顯示器進(jìn)行信息交流，這樣能夠有利于對沖床對加工過程的控制，能夠提高加工效率和加工精度，能夠很好地實現(xiàn)人機(jī)對話。以下為鍵盤/顯示器接口電路圖：PBPBPBPBPBPBPBPB01234567PAPAPAPAPAPAPAPA01234567abcdefdp1AAAAAAAA26345781AAAAAAAA26345786134578YYYYYYYY26134578YYYYYYYY2g+5V+5VRESETCEIO/MWRRDALEPAL

39、ERDWRPPBIC87185.1K 4+5V+5V100 8+5VVCCVCCGGNDG815502.42.0020F1K80511BIC87188023PCPCPCPCDD7×012345678910111213141516171819202122232425262728293031×圖4-2 鍵盤/顯示器接口電路設(shè)計4.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是由用脈沖信號來控制的。由于在負(fù)載能力及動態(tài)特性范圍內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)將來自數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖輸出，控制脈沖數(shù)決定電動機(jī)的角位移大小，控制脈沖頻率決定了轉(zhuǎn)速大小。所以，步進(jìn)電機(jī)已成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造中優(yōu)先選擇的動

40、力元件。由數(shù)控裝置送來的一系列連續(xù)脈沖按一定的順序分配給步進(jìn)電機(jī)各相繞組，這一分配過程要經(jīng)過環(huán)形分配器，使各相繞組按照預(yù)先規(guī)定的控制方式通電或斷電。環(huán)形分配器的作用就是實現(xiàn)脈沖分配，通過邏輯電路實現(xiàn)。由于經(jīng)環(huán)形分配器輸出的脈沖未經(jīng)放大時電流很小，然而步進(jìn)電機(jī)繞組需要的電流很大，所以由分配器出來的脈沖還需進(jìn)行功率放大才可以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。本設(shè)計用ULN2003芯片來作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動芯片。該芯片功能強(qiáng)大，運(yùn)用的領(lǐng)域非常的廣泛。8051單片通過ULN2003芯片驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的電路圖如下：圖4-3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理圖4.4掉電保護(hù)電路的設(shè)計在沖床沖壓過程中，突然掉電會使得控制系統(tǒng)處于某一狀態(tài)。在系統(tǒng)重新

41、上電時，控制面板需要知道系統(tǒng)在上次掉電時是處于什么狀態(tài)，才能對系統(tǒng)的動作做出下一步的命令，以保證控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的工作。因此控制系統(tǒng)要有相應(yīng)的掉電保護(hù)功能，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行。本系統(tǒng)正常工作時突然掉電需要保存沖床所處的工作的狀態(tài)，需要的儲存空間大約是幾個字節(jié)。根據(jù)加工要求選用X5045來存取，X5045與單片機(jī)的通信方式是SPI形式。掉電保護(hù)電路如下圖：圖4-4掉電保護(hù)電路圖4.5復(fù)位電路的設(shè)計單片機(jī)工作過程中需要回到初始狀態(tài)，當(dāng)復(fù)位引腳上上出現(xiàn)低電壓時就會使外部復(fù)位。該復(fù)位電路的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)兩兩種復(fù)位方式，一種是系統(tǒng)上電復(fù)位，另一種是操作者手動復(fù)位。復(fù)位電路圖如下：圖4-5 復(fù)位電路

42、圖4.6控制面板的設(shè)計控制面板是使用者向控制系統(tǒng)作出一定加工指令的媒介。當(dāng)使用者按下相應(yīng)的加工指令時控制面板將會接收并且傳送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的加工指令命令，而且控制系統(tǒng)能夠?qū)⒏鱾€部分的運(yùn)動情況反映到控制面板上，使用者可以從控制面板上得到與加工相關(guān)的信息。由于鍵盤的數(shù)量有限，故采用多功能鍵盤，利用SHIFT換檔鍵進(jìn)行選擇。報警指示燈用的是LED。因為該沖床主要用于加工薄型材料，除了改變沖模的類型之外，主要是改變每一行或列的加工孔的數(shù)量和加工孔間的距離這兩個加工參數(shù)，所以，在設(shè)計控制面板時，主要從方便操作者使用方面來考慮。如果要加工不同規(guī)格的薄型材料，只需通過鍵盤分別輸人相關(guān)參數(shù)，即需

43、要加工孔的X軸和Y軸兩個方向的進(jìn)給步長，以及每個方向上所要加工步長數(shù)的總數(shù)，這些工作都需要控制系統(tǒng)開完成?？刂泼姘宓脑O(shè)計圖如下：圖4-6 控制面板設(shè)計圖第五章 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計概述數(shù)控系統(tǒng)軟件是一系列程序的集合，這些程序能夠完成各種規(guī)定的功能，對于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的軟件可以分為兩大類:一類是執(zhí)行軟件，實時性很強(qiáng)的，它能完成如誤差補(bǔ)償?shù)挠嬎?、步進(jìn)電機(jī)的控制等各種實質(zhì)性很強(qiáng)的功能，;另一類是監(jiān)控軟件，也叫管理軟件，它能完成使用者和電腦之間的通信，同時協(xié)調(diào)操作者和各運(yùn)行程序之間的關(guān)系，能夠控制控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)期的操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)，它在軟件中起著協(xié)調(diào)作用，如初始化系統(tǒng)、系統(tǒng)的自我檢測、對

44、鍵盤命令和接口命令進(jìn)行處理等。但在軟件的設(shè)計中都有自己的特點(diǎn)，執(zhí)行軟件主要注重算法的效率情況，監(jiān)控軟件關(guān)注于全局，把重點(diǎn)放在協(xié)調(diào)上。 軟件是對硬件的補(bǔ)充，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計軟件，首先確定硬件電路。目前數(shù)控系統(tǒng)的軟件的類型分為兩種，一種是前后臺型結(jié)構(gòu)，另一種是中斷型結(jié)構(gòu)。該軟件的設(shè)計優(yōu)先選用前者，并且整個軟件是由前臺程序和后臺程序組成的，其中幾個中斷服務(wù)程序構(gòu)成了前臺程序，實現(xiàn)一定實時功能如位置控制，而后臺程序是背景程序，是一個循環(huán)運(yùn)行程序，完成數(shù)據(jù)的輸入編譯、對數(shù)據(jù)的處理及管理等功能。根據(jù)沖床加工完成的功能要求，采用將系統(tǒng)分結(jié)構(gòu)化模塊的設(shè)計方法，也就是在設(shè)計中采用將設(shè)計內(nèi)容分為不同模塊的分層

45、結(jié)構(gòu)，各種控制功能作為一個整體，編寫相應(yīng)的程序作為獨(dú)立的模塊，各執(zhí)行模塊的實現(xiàn)多以中斷服務(wù)程序的形式，將其安排在具有優(yōu)先級別不同的中斷服務(wù)程序中，這是根據(jù)實際各執(zhí)行模塊的實時性要求不同，然而以背景程序的形式出現(xiàn)的是監(jiān)控程序。5.2控制系統(tǒng)的I/O口分配普通沖床的數(shù)控改造輸出控制點(diǎn)較多，且都是開關(guān)量。一個動作就是對應(yīng)一個開關(guān)量控制點(diǎn)，單片機(jī)控制系統(tǒng)的I/O的分配如表如下所示：表5-1 控制系統(tǒng)輸出驅(qū)動I/O分配表I/O口號控制驅(qū)動對應(yīng)點(diǎn)I/O口號控制驅(qū)動對應(yīng)點(diǎn)P20X正向運(yùn)動P27Y方向急停P21X負(fù)向運(yùn)動P04沖頭急停P22Y正向運(yùn)動P05;沖頭返回P23Y負(fù)向運(yùn)動P06;定位工件 1：定位

46、0：返回P24沖頭向下運(yùn)動P36;沖頭沖壓P25沖頭向上運(yùn)動P37X、Y方向回零P26X方向急停在每個執(zhí)行元器件的驅(qū)動下，有直線移動、繞軸旋轉(zhuǎn)、圓弧等形式的運(yùn)動。將這些運(yùn)動進(jìn)行有機(jī)的組合就可完成預(yù)定的邏輯動作。為了使得運(yùn)動的位移銜接性，必須控制每個動作的移動量。再本系統(tǒng)中是采用的位置傳感器進(jìn)行位置控制，位置反饋對應(yīng)與單片機(jī)的I/O口對應(yīng)如表下表所示表5-2控制系統(tǒng)反饋信息I/O分配表I/O口號位置反饋對應(yīng)輸入點(diǎn)I/O口號位置反饋對應(yīng)輸入點(diǎn)P11X正方向限位P14沖頭上限位P12X負(fù)方向限位P15沖頭下限位P32Y正方向限位P17Y負(fù)方向限位5.3沖床改造后加工流程 在常溫狀態(tài)下，根據(jù)加工要求分

47、別用參數(shù)設(shè)定鍵設(shè)定一下X、Y兩個方向的步數(shù)和步距。然后將工件裝夾在工作臺的原始位置上，按下起動鍵，單片機(jī)控制器就會起動主電機(jī)，顯示器上顯示預(yù)先設(shè)定的X軸方向的步距數(shù)。延時5秒后，單片機(jī)控制器向牽引繼電器收到由單片機(jī)控制器發(fā)出的動作指令，接著沖頭沖壓一次。當(dāng)沖頭已離開工件的信號傳送到單片機(jī)控制器時，單片機(jī)控制器立刻向X軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)送一個X步距的脈沖串信號;當(dāng)沖頭上升信號再次傳送到單片機(jī)控制器時，將會再次向X軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)送脈沖串信號。當(dāng)X軸走完預(yù)設(shè)的步距數(shù)后，牽引繼電器失電，沖頭回到初始位置，Y軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器收到由單片機(jī)控制器發(fā)送的一個Y方向的步距的脈沖串信號。牽引繼電器得電，單片機(jī)

48、控制器又一次完成X軸方向的回程進(jìn)給。隨著Y軸方向步距數(shù)減為“0"時，牽引繼電器將會失電，接著沖頭回到初始位值，工作臺自動回到原始位置，準(zhǔn)備下一次工作過程的循環(huán)。開始系統(tǒng)初始化有鍵按下功能鍵鍵值進(jìn)緩沖區(qū)清除中斷標(biāo)志保護(hù)現(xiàn)場存入鍵值值位中斷標(biāo)志恢復(fù)現(xiàn)場返回保護(hù)現(xiàn)場步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出牽引電磁鐵控制輸出步距數(shù)顯示刷新恢復(fù)現(xiàn)場返回功能啟動循環(huán)停處理NYYN鍵盤中斷定時中斷圖5-1數(shù)控程序流程框圖5.4主程序模塊設(shè)計主程序框圖為：開始系統(tǒng)初始化方式選擇編輯手動自動循環(huán)體處理圖5-2 主程序框圖 在數(shù)控系統(tǒng)通電之后，數(shù)控系統(tǒng)的每個部分將會處于隨機(jī)的狀態(tài)，因此有必要用初始化程序來自動完成對存儲單元、有

49、關(guān)寄存器設(shè)置初值，以及自動地完成對中央處理器及其有關(guān)接口設(shè)置工作狀態(tài)等工作，系統(tǒng)在初始化之后才能開始工作。需要初始化的內(nèi)容主要有:鍵盤數(shù)據(jù)區(qū)、顯示緩沖區(qū)初始化，鍵盤與顯示器接開口芯片初始化，單片機(jī)定時器/計數(shù)器初始化，各種軟件標(biāo)志初始化，系統(tǒng)診斷等。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)需要初始化的部分初始化之后，就要進(jìn)入背景程序，背景程序也稱作監(jiān)控模塊，它是CNC的主程序。監(jiān)控模塊首先要讀入相關(guān)方式開關(guān)的狀態(tài)，然后根據(jù)方式開關(guān)所要求的工作方式，接著進(jìn)入相應(yīng)的模塊進(jìn)行相關(guān)處理，也就是根據(jù)控制面板上的開關(guān)命令按鈕來指定工作方式，并進(jìn)行相關(guān)任務(wù)的調(diào)度。它主要由三個程序環(huán)組成，以便服務(wù)于編輯、手動、自動三種工作方式，而且這三種

50、工作方式之間不受彼此的影響。5.5中斷服務(wù)程序設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的每個功能的實現(xiàn)過程是由中斷的方式來實現(xiàn)的。主要的中斷方式為有定時中斷和鍵盤中斷。定時中斷是定時發(fā)生的，而且當(dāng)定時中斷程序掃描到控制面板上的方式開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時，監(jiān)控模塊就會進(jìn)入新的方式服務(wù)環(huán)境中。開始關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場回位NX步進(jìn)NY步進(jìn)Y向運(yùn)動模塊Y定時器賦值恢復(fù)現(xiàn)場開中斷返回Y回位YX回位子程序NYY回位子程序N X向運(yùn)動模塊YNX回位圖5-3 定時中斷程序框圖第六章 結(jié)論隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，我國的機(jī)床數(shù)控化在近十年來有了很大的發(fā)展，然而數(shù)控設(shè)備的普及卻受到一定條件的限制，一方面是數(shù)控設(shè)備價格非常貴，特別是小企業(yè)如果想用數(shù)控設(shè)備替代原有的舊機(jī)床，資金方面