簡(jiǎn)易車(chē)床數(shù)控化改造畢業(yè)論文（含圖紙）

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 緒論1</b></p><p>　　1.1數(shù)控車(chē)床的發(fā)展歷史1</p><p>　　1.2數(shù)控車(chē)床改造的目的2</p><p>　　1.3數(shù)控車(chē)床改造的意義2</p><p>　　1.4

2、數(shù)控車(chē)床改造的內(nèi)容2</p><p>　　2. 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3</p><p>　　2.1.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1.2滾珠絲杠計(jì)算與選擇3</p><p>　　2.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算12</p><

3、;p>　　2.2.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.2滾珠絲杠的計(jì)算與選擇12</p><p>　　2.3機(jī)床導(dǎo)軌改造19</p><p>　　3.電氣部分的設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.1硬件基本組成20</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20</p>&

4、lt;p>　　3.3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)24</p><p><b>　　總結(jié)28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的概念就是按照含有機(jī)床(刀具)運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自

5、動(dòng)執(zhí)行操作的過(guò)程。而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多,如可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)，但它的價(jià)格昂貴。由于我國(guó)現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車(chē)床，自動(dòng)化程度低,要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金。為了解決這個(gè)問(wèn)題,也為了適應(yīng)多品種中、小批量零件加工我們選擇機(jī)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)方案：在普通車(chē)床上采用適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制的80C51單片機(jī)為控

6、制器，以運(yùn)行特性好、可靠性高的步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件進(jìn)行數(shù)控改造。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控；車(chē)床；改造；80C51單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；title :Simple numerical control lathe reconstruction</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The concept

7、of numerical control machine is that according to the contains machine tools (tools) sports information program specified order to be automatic carry out operation process.When Numerical Control is performed under comput

8、er supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup an

9、d production is significantly increased. One of </p><p>　　The overall master design: The way to NC improvement of general machine tool was introduced that using single-chip computer 80C51 to realize the real

10、-time control and driving by step motor.</p><p>　　Key word: Numerical Control；machining；improvement；single-chip computer 80C51；step motor；</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　隨著

11、社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需頻繁改型，普通機(jī)床已不能適應(yīng)這些要求，數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問(wèn)題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的

12、技術(shù)成果，是今后機(jī)床控制的發(fā)展方向。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控(Numerical Control)。它是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說(shuō)裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給裝置等部分。要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來(lái)描述機(jī)床加工必須具備的一些工

13、藝參數(shù)，如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開(kāi)關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工程序，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的譯碼，從而使機(jī)床準(zhǔn)確地動(dòng)作和加工出優(yōu)質(zhì)的零件。</p><p>　　1.1數(shù)控車(chē)床的發(fā)展歷史</p><p>　　數(shù)控機(jī)床最早是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1948年，美國(guó)帕森斯公司在研制加工直升機(jī)槳葉輪廓用檢查樣板的加工機(jī)床任務(wù)時(shí)，提出了研制數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想。1949年，帕森斯公司與

14、麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。并于1952年試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)性樣機(jī)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和精密測(cè)量等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也在迅速地發(fā)展和不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段。 </p><p>　　第一代數(shù)控：1952-1959年采用電子管元件構(gòu)成的專(zhuān)用數(shù)控裝置。 </p><p>　　第二代數(shù)控：從1959年開(kāi)始采用晶體管電

15、路的NC系統(tǒng)。 </p><p>　　第三代數(shù)控：從1965年開(kāi)始采用小、中規(guī)模集成電路的NC系統(tǒng)。 </p><p>　　第四代數(shù)控：從1970年開(kāi)始采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)。 </p><p>　　第五代數(shù)控：從1974年開(kāi)始采用微型電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)。 </p><p>　　目前，第五代微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)基本

16、上取代了以往的普通數(shù)控系統(tǒng)，形成了現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)。它采用微型處理器及大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，具有很強(qiáng)的程序存儲(chǔ)能力和控制功能。隨著集成電路規(guī)模的日益擴(kuò)大，光纜通信技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控裝置中，使其體積日益縮小，價(jià)格逐年下降，可靠性顯著提高，功能也更加完善。近年來(lái)，微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，它的成果正在不斷滲透到機(jī)械制造的各個(gè)領(lǐng)域中，先后出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。所有這些高級(jí)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)均是以數(shù)控機(jī)床為基

17、礎(chǔ)，它們代表著數(shù)控機(jī)床今后的發(fā)展趨勢(shì)。 </p><p>　　1.2數(shù)控車(chē)床改造的目的 </p><p>　　我國(guó)是擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的國(guó)家。而這些機(jī)床又大多是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，不論資金和我國(guó)機(jī)床制造廠的能力都是辦不到的。因此，盡快將我國(guó)現(xiàn)有一部分普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和精密化改裝，是我國(guó)現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)改造迫切要求解決的課題。</p><p>　　1.3數(shù)

18、控車(chē)床改造的意義</p><p>　　數(shù)控機(jī)床改造在國(guó)外已發(fā)展成一個(gè)新興的工業(yè)部門(mén)，早在60年代已經(jīng)開(kāi)始迅速發(fā)展，其發(fā)展的原因是多方面的，主要有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)和生產(chǎn)上的原因。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床，正是適應(yīng)了這一要求。它是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。在機(jī)床改造中引入微機(jī)的應(yīng)用，而且所投入的改造費(fèi)用低，我國(guó)提出從大力推廣經(jīng)濟(jì)型數(shù)控這一中間技術(shù)的基礎(chǔ)上，再逐步推廣全功能數(shù)控這條道路，適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平

19、、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。同時(shí)，它還可以作為全功能數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，為今后使用全功能數(shù)控機(jī)床，培養(yǎng)人才，積累維護(hù)、使用經(jīng)驗(yàn)，而且也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)朝機(jī)電一體化的方向過(guò)渡的主要內(nèi)容之一。</p><p>　　1.4數(shù)控車(chē)床改造的內(nèi)容</p><p>　　微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定:數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、

20、柔性化、集成化的基礎(chǔ)。數(shù)控裝備的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。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。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)C616普通車(chē)床進(jìn)行數(shù)控改造。主要有兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)：機(jī)械部分的改

21、造、控制部分的設(shè)計(jì)。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是對(duì)縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。主電機(jī)的作用僅僅是帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，而刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則是由步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)車(chē)床的縱向和橫向的滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂撇糠值脑O(shè)計(jì)主要是對(duì)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，</p><p><b>　　機(jī)械部分的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1縱向進(jìn)

22、給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　2.1.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算內(nèi)容主要包括：脈沖當(dāng)量計(jì)算、切削力的計(jì)算、滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)與計(jì)算、齒輪傳動(dòng)的計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算等等。</p><p>　　2.1.2滾珠絲杠計(jì)算與選擇</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)：</b

23、></p><p><b>　　1、最大加工直徑：</b></p><p><b>　　2、時(shí)間常數(shù)： </b></p><p><b>　　3、步長(zhǎng)： </b></p><p><b>　　快進(jìn)速度：</b></p><p&g

24、t;<b>　　定位精度：</b></p><p><b>　　（1）切削力的計(jì)算</b></p><p>　　由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率 </p><p><b>　　（2-1）</b></p><p><b>　　式中 </b></p&

25、gt;<p>　　——電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，； </p><p>　　——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 ?。?</p><p>　　——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為 。 </p><p><b>　　則： </b></p><p><b>　　又因?yàn)?</b></p><p

26、><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　所以 式中 V——切削線速度，取 </p><p><b>　　主切削力 </b></p><p>　　由《金屬切削原理》可知，主切削力 </p><

27、p>　　C（2-4）</p><p><b>　　查表得： </b></p><p><b>　　由表可知</b></p><p>　　表—2.1 切削用量選用表</p><p>　　當(dāng) 時(shí)，切削深度 ，走刀量 ，以此參數(shù)做為下面計(jì)算的依據(jù)。 </p><p&g

28、t;　　從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可知，在一般外圓車(chē)削時(shí)： </p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　?。?</b></p><p>　　(2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 </p><p&g

29、t;　　在設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，首先確定其名義直徑，螺距。滾珠直徑等，確定上述參數(shù)一般是放在防止疲勞點(diǎn)蝕的基礎(chǔ)上，對(duì)軌道上的點(diǎn)而言，其應(yīng)力狀態(tài)是交變的接觸力，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證它在一定軸向負(fù)載的作用下，這種名義直徑和螺距的滾珠絲杠回轉(zhuǎn)一百萬(wàn)轉(zhuǎn)后，不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)負(fù)載稱(chēng)為滾珠絲杠最大動(dòng)載荷。</p><p>　　車(chē)床縱向?qū)к壍臓恳τ?jì)算：</p><p><b>　?。?-7）<

30、;/b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　、 ：切削分力</b></p><p>　?。侯嵏擦赜绊懙膶?shí)驗(yàn)系數(shù)</p><p><b>　?。簩?dǎo)軌上的摩擦系數(shù)</b></p><p><b>　

31、?。阂苿?dòng)部件重量</b></p><p>　　由于此設(shè)計(jì)采用的是貼膜導(dǎo)軌，所以</p><p><b>　　取為</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　最大動(dòng)載荷的計(jì)算： </p><p>　　由《機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得，最大動(dòng)載荷由

32、此公式計(jì)算：</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　?。汗ぷ鲏勖?，，為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，初步計(jì)算導(dǎo)程。</p><p>　　為工作臺(tái)的快進(jìn)速度，為絲杠最大轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　取&l

33、t;/b></p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算得 </b></p><p>　　T為使用壽命時(shí)間，查表得</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　L=60416.715000/10=360</p><p><b>　　為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，查得

34、</b></p><p><b>　　為硬度系數(shù)，查得</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　最大靜載荷的計(jì)算</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p&g

35、t;　　為靜態(tài)安全系數(shù)， 取 </p><p><b>　　所以</b></p><p>　　滾珠絲杠的選型 </p><p>　　根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取系列，滾珠絲杠直徑為,型號(hào)為，其額定動(dòng)載荷是，所以強(qiáng)度足夠用。</p><p><b>　　

36、傳動(dòng)效率的計(jì)算</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)，取</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　剛度驗(yàn)算</b></p><p>

37、;　　滾珠絲杠螺母副的軸向剛度會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，由于軸向剛度不足引起的軸向變形量一般不應(yīng)大于機(jī)床定位精度的一半，滾珠絲杠在工作負(fù)載和轉(zhuǎn)矩的共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　式中：為絲杠截面積</b></p><p><

38、b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　導(dǎo)程：</b></p><p><b>　　螺旋角：</b></p><p><b>　　滾珠直徑：</b></p><p><b>　　公稱(chēng)直徑：</b></p>

39、<p><b>　　滾道半徑：</b></p><p><b>　　偏心率：</b></p><p><b>　　絲杠內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　由以上條件求得</b></p><p><b>　　為絲杠的極慣性矩<

40、;/b></p><p><b>　　為絲杠切變模量 </b></p><p><b>　　為轉(zhuǎn)矩 </b></p><p>　　有上述計(jì)算結(jié)果得：（2-13）</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　絲杠在工

41、作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為：</p><p>　　絲杠允許的誤差為，所以剛度足夠。</p><p><b>　　穩(wěn)定性的驗(yàn)算</b></p><p>　　絲杠不發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱(chēng)為臨界載荷</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　為長(zhǎng)

42、度系數(shù)，=2/3。</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查表得 ,,所以絲杠是穩(wěn)定的，經(jīng)驗(yàn)算，性能符合要求，可以使用。</p><p>　?。?)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原

43、則合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問(wèn)題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過(guò)分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下：</p><p>　　當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在負(fù)載力矩的作用下，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角時(shí)，所做的功為： </p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　工作臺(tái)克服負(fù)載F，位移所做的功為：</p&g

44、t;<p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　根據(jù)能量守恒原理，其中味電機(jī)的傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：</b></p><p><b>　　，安全系數(shù)為0.4<

45、;/b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　電機(jī)選擇三相六拍工作方式，查表得 </p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率</b></p><p>　　根據(jù)以上條件，選用反應(yīng)

46、式步進(jìn)電機(jī)110BF003</p><p><b>　　傳動(dòng)比</b></p><p>　　模數(shù) 齒寬 </p><p>　　工作臺(tái)的質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　齒

47、輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　總傳動(dòng)慣量為</b></p><p>　　所以，慣量匹配合理。</p><p>　　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需的力矩為：</p><p><b>　　（2-17）</b></p><p>　　最大切削負(fù)載所需的力矩為：&l

48、t;/p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)所需的力矩為</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　式中：為空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩</p><p>　　為折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩</p>

49、<p>　　為由絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩</p><p>　　為切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩</p><p>　　為折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩</p><p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，</b></p>&

50、lt;p><b>　　當(dāng)時(shí)，</b></p><p><b>　　當(dāng)，時(shí)</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，預(yù)加載荷，則：</p><p>　　所以，快速空載所需力矩</p><p>　　最大切削負(fù)載時(shí)所需的力矩</p><p><b>　　快速進(jìn)給所需的力矩

51、</b></p><p>　　由以上可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，步進(jìn)電機(jī)滿足工作要求。</p><p>　　2.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　2.2.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,一般

52、是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠,使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤(pán)將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來(lái)，以保證其同軸度，提高傳動(dòng)精度。 </p><p>　　2.2.2滾珠絲杠的計(jì)算與選擇</p><p><b>　　切削力的計(jì)算</b></p><p>　　車(chē)削外圓的切削抗力、和。主切削力與切削速度V的方向一致，垂直向下，是計(jì)算車(chē)床主

53、軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)，切深抗力與縱向進(jìn)給方向垂直，影響加工精度或已加工表面質(zhì)量，進(jìn)給抗力與進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計(jì)或校核進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)要用到它，橫向進(jìn)給約為縱向進(jìn)給量的，取，則橫向進(jìn)給切削力約為縱向的。</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　滾珠絲杠的計(jì)算</b></p><p><

54、b>　　牽引力由公式計(jì)算：</b></p><p>　　f′()（2-21）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　、、為切削分力（N）</p><p>　　為顛覆力矩的實(shí)驗(yàn)系數(shù)</p><p><b>　　為導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)</b

55、></p><p><b>　　為移動(dòng)部件重量</b></p><p><b>　　，取</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　最大動(dòng)載荷的計(jì)算</b></p><p>　　由《機(jī)電設(shè)計(jì)

56、手冊(cè)》查得，最大動(dòng)載荷C由此公式計(jì)算：</p><p><b>　　（2-22）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　L：工作壽命，L=，n為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，初步計(jì)算導(dǎo)程。</p><p>　　為工作臺(tái)的快進(jìn)速度，為絲杠最大轉(zhuǎn)速。</p><p

57、><b>　　取</b></p><p><b>　　經(jīng)計(jì)算得 </b></p><p>　　T為使用壽命時(shí)間，查表得</p><p><b>　　因此</b></p><p><b>　　為硬度系數(shù)，查得 </b></p><

58、;p><b>　　所以</b></p><p><b>　　最大靜載荷的計(jì)算</b></p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　為靜態(tài)安全系數(shù)， 取</p><p><b>　　所以</b></p><

59、p><b>　　滾珠絲杠的選型</b></p><p>　　根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載C的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1型滾珠絲杠，滾珠絲杠直徑為,型號(hào)為，其額定動(dòng)載荷是8630N，所以強(qiáng)度足夠用。</p><p><b>　　傳動(dòng)效率的計(jì)算</b></p><p><b>

60、　　（2-24）</b></p><p>　　式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)，取</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　剛度的驗(yàn)算</b></p><p>　　滾珠絲杠螺母副的軸向剛度會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，由于軸向剛度不足引起的軸

61、向變形量一般不應(yīng)大于機(jī)床定位精度的一半，滾珠絲杠在工作負(fù)載和轉(zhuǎn)矩的共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為：</p><p><b>　?。?-25）</b></p><p>　　式中：A為絲杠截面積</p><p><b>　　導(dǎo)程：</b></p><p><b>　　螺旋角：</b&g

62、t;</p><p><b>　　滾珠直徑：</b></p><p><b>　　公稱(chēng)直徑：</b></p><p><b>　　滾道半徑：</b></p><p><b>　　偏心率：</b></p><p><b>　

63、　絲杠內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　由以上條件求得</b></p><p><b>　　為絲杠的極慣性矩</b></p><p><b>　　為絲杠切變模量 </b></p><p><b>　　為轉(zhuǎn)矩 </b></p&

64、gt;<p>　　有上述計(jì)算結(jié)果得：（2-26）</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　絲杠在工作長(zhǎng)度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為：</p><p>　　絲杠允許的誤差為，所以剛度足夠。</p><p><b>　　穩(wěn)定性的驗(yàn)算</b></

65、p><p>　　絲杠不發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱(chēng)為臨界載荷</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p><b>　　為長(zhǎng)度系數(shù)，。</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　安全系數(shù)</b&

66、gt;</p><p>　　查表得 ,,所以絲杠是穩(wěn)定的，經(jīng)驗(yàn)算，性能符合要求，可以使用。</p><p>　　(8)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算</p><p>　　為了滿足需要，所以步進(jìn)電機(jī)時(shí)通過(guò)兩對(duì)降速齒輪與絲杠連接的。</p><p><b>　　減速器傳動(dòng)比</b></p><p>　　取,,模數(shù)

67、,齒寬 , </p><p>　　當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在負(fù)載力矩的作用下，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角時(shí)，所做的功為： </p><p><b>　?。?-28）</b></p><p>　　工作臺(tái)克服負(fù)載F，位移所做的功為：</p><p><b>　?。?-29）</b></p><p>　　根

68、據(jù)能量守恒原理，其中味電機(jī)的傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：</b></p><p><b>　　，安全系數(shù)為0.4</b></p><p><b>　　所以</b></p>&

69、lt;p><b>　　N</b></p><p>　　電機(jī)選擇三相六拍工作方式，經(jīng)查表得 </p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率</b></p>

70、<p>　　根據(jù)以上條件，選用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)110BF003</p><p>　　工作臺(tái)的質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：</p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　總傳動(dòng)慣量為</

71、b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算</b></p><p><b>　　=0.274</b></p><p>　　所以，快速空載所需力矩</p><p>　　切削時(shí)所需的力矩為：</p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)所需的力矩為</p><p

72、>　　由以上可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知，步進(jìn)電機(jī)滿足工作要求。</p><p>　　2.3機(jī)床導(dǎo)軌改造 </p><p>　　臥式車(chē)床上的運(yùn)動(dòng)部件，如刀架、工作臺(tái)都是沿著機(jī)床導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的。導(dǎo)軌就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下，能準(zhǔn)確的沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)

73、動(dòng)平穩(wěn)性，直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用性能。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床上，常使用滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，因而運(yùn)動(dòng)靈活輕便，低速運(yùn)行時(shí)不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。精度高，但價(jià)格貴。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控一般不使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，尤其是數(shù)控改造，若使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，將太大增加機(jī)床床身的改造工作量 和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。普通機(jī)床的導(dǎo)軌

74、一般是鑄鐵—鑄 鐵或鑄鐵—淬火鋼導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動(dòng)導(dǎo)軌的上述缺點(diǎn)，數(shù)控改造一般是將原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修整后貼塑，使其成為貼塑導(dǎo)軌。貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，且有良好的自潤(rùn)滑性和抗振性，加工簡(jiǎn)單，成本低。</p><p>　　目前應(yīng)用

75、較多的聚四氟乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國(guó)生產(chǎn)的Twrcite—B和我國(guó)生產(chǎn)的TSF軟帶材料，此種軟帶厚度為0.8 ㎜、1.6 ㎜、3.2 ㎜等幾種規(guī)格?？紤]承載變形，宜厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為1.6 ㎜為宜。貼塑軟帶粘貼工藝非常簡(jiǎn)單，可直接粘結(jié)在原有的滑動(dòng)導(dǎo)軌面上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對(duì)金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長(zhǎng)度放大3～4㎜，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)

76、面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進(jìn)行修整加工。作為導(dǎo)軌面的表面，根據(jù)需要可進(jìn)行磨、銑、刮研、開(kāi)油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。 </p><p><b>　　3.電氣部分的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1硬件基本組成</b></p><p>　　硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)

77、，其性能的好壞，直接影響整體的工作性能，有了硬件，軟件才能有效的運(yùn)行，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由大致四部分組成：</p><p>　　中央處理單元CPU，CPU采用8051芯片。</p><p>　　總線。包括地址總線（AB）,數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）。</p><p>　　存儲(chǔ)器。只讀可編程存儲(chǔ)器和隨即讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。</p><p&g

78、t;<b>　　I/O接口電路。</b></p><p>　　其中，CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各個(gè)部分電路協(xié)調(diào)工作。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)。I/O接口是系統(tǒng)與外界信息交換的橋梁?？偩€是CPU與存儲(chǔ)器，接口以及其它轉(zhuǎn)換電路連接的紐帶。</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p&

79、gt;　　CPU采用8051芯片，選用外部存儲(chǔ)器。8051的引腳功能分為四部分。</p><p>　　1、主電源引腳VCC和VSS</p><p>　　VCC——（40腳）接+5V電壓；</p><p>　　VSS——（20腳）接地。</p><p>　　2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XT

80、AL1（19腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì)CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。</p><p>　　XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸

81、入端；對(duì)XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。</p><p>　　3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP</p><p>　?、賀ST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個(gè)約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10μF的電容，以保證可靠地復(fù)位。</p>

82、<p>　　VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。</p><p>　?、贏LE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為

83、振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。</p><p>　　對(duì)于EPROM單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。</p><p>　?、跴SEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。

84、在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)LS型的TTL輸入。</p><p>　?、蹺A/VPP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0FFFH或1FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序

85、存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的8051來(lái)說(shuō)，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　4、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）</p><p>　　①P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL負(fù)載。</p>&l

86、t;p>　?、赑1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。對(duì)8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T(mén)2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T(mén)2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。</p><p>　　③P2口（21

87、腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。</p><p>　?、躊3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個(gè)引腳還用于專(zhuān)門(mén)功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。</p>

88、<p>　　作為第一功能使用時(shí)，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。</p><p>　　作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。</p><p>　　值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。</p><p>　　P3.0 10 RXD（串行輸入口） </p><p>　　P3.

89、1 11 TXD（串行輸出口） </p><p>　　P3.2 12 INT0（外部中斷0） </p><p>　　P3.3 13 INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 14 T0（定時(shí)器0外部輸入） </p><p>　　P3.5 15 T1（定時(shí)器1外部輸入） </p><p>　　P3.6 16

90、 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖） </p><p>　　P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖）</p><p>　　采用74LS138譯碼器的輸出作為片選信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(/E2)和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=1

91、10時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。</p><p>　　利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。</p><p>　　3、若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。 　　</p><p>　　4、可用在8086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。</p><p>　　

92、74LS373 為三態(tài)輸出的透明鎖存器，輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。</p><p>　　當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，Q0～Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，Q0～Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 　　</p><p>　　當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平

93、時(shí)，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 　　</p><p><b>　　引出端符號(hào)： 　　</b></p><p>　　D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 　　</p><p>　　OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） 　　</p><p>　　LE 鎖存

94、允許端 　　</p><p>　　Q0～Q7 輸出端 </p><p>　　27256是32K*8字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5V供電，工作電流為100mA，維持電流為40mA，讀出時(shí)間最大為250nS，28腳雙列直插式封裝。</p><p>　　27256各引腳的含義:</p><p>　　A0一A15：16根地址輸入線。

95、用于尋址片內(nèi)的32K個(gè)存儲(chǔ)單元。</p><p>　　D0～D7：8根雙向數(shù)據(jù)線，正常工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線。編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。</p><p>　　OE：輸出允許信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由D0～D7端輸出。</p><p>　　CE：選片信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)表示選中此芯片。．</p><p>　　PGM:編

96、程脈沖輸入端。對(duì)EPROM編程時(shí)，在該端加上編程脈沖。讀操作時(shí)該信號(hào)為1。</p><p>　　VPP：編程電壓輸入端。編程時(shí)應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對(duì)VPP的值要求的不一樣，可以是+12.5V，+15V，+21V，+25V等。</p><p>　　62256的容量為32KB,是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造。操作方式由OE,WE, CE1 , CE2的共同作用決定

97、 　　</p><p>　　寫(xiě)入：當(dāng)WE和CE1為低電平，且OE和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開(kāi)，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7～D0寫(xiě)入被選中的存儲(chǔ)單元。 　　</p><p>　　讀出：當(dāng)OE和CE1為低電平，且WE和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7～D0上。 　　</p><p>　　保持：當(dāng)CE1為高電平，CE2為任意時(shí)，芯片未被

98、選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。</p><p>　　A12～A0（address inputs）：地址線，可尋址32KB的存儲(chǔ)空間。 　　</p><p>　　D7～D0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。 　　</p><p>　　OE（output enable）：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。 　　</p><p>　

99、　WE（write enable）：寫(xiě)允許信號(hào)，輸入，低電平有效。 　　</p><p>　　CE1（chip enable）：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為低電平。 　　</p><p>　　CE2（chip enable）：片選信號(hào)2，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為高電平。 　　</p><p>　　VCC：+5V工作電壓。 　　</p><p&

100、gt;<b>　　GND：信號(hào)地。</b></p><p><b>　　8279特性</b></p><p>　　8279能自動(dòng)完成鍵盤(pán)輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤(pán)控制部分提供一種掃描工作方式，可與64個(gè)按鍵的矩陣鍵盤(pán)連接，能對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行自動(dòng)掃描、自動(dòng)消抖、自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出編碼，能同時(shí)按下雙鍵或Ｎ鍵實(shí)行保護(hù)，其接收鍵盤(pán)上的輸入信息存入內(nèi)部F

101、IFO緩沖器，并可在有鍵輸入時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷。8279提供了按掃描方式工作的顯示接口，其內(nèi)部有一個(gè)168的顯示緩沖器，能對(duì)8位或16位LED自動(dòng)進(jìn)行掃描，將顯示緩沖器的內(nèi)容在LED上顯示出來(lái)。 </p><p>　　8279通過(guò)74LS138譯碼器擴(kuò)展8×4鍵盤(pán)、6位顯示器。由3-8譯碼器對(duì)SL0～SL2譯出鍵掃描線，由另一3-8譯碼器譯出顯示器的位掃描線，并采用了編碼掃描方式。為了防止出現(xiàn)重鍵現(xiàn)象，

102、掃描輸出線高位SL3不參加鍵掃描譯碼。CPU對(duì)8279的監(jiān)視采用了查詢(xún)方式，故8279的中斷請(qǐng)求信號(hào)IRQ懸空未用。</p><p>　　8279的引腳功能： </p><p>　　采用單±5V電源供電，40腳封裝。 </p><p>　　DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線，用來(lái)傳送8279與CPU之間的數(shù)據(jù)和命令。 </p><p>　

103、　CLK:時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖。 </p><p>　　RESET:復(fù)位輸入線，8279復(fù)位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點(diǎn)回彈型式，程序時(shí)鐘前置分頻器被置為31,RESET信號(hào)為高電平有效。 </p><p>　　S:片選輸入線，低電平有效，單片機(jī)在CS端為低時(shí)可以對(duì)8279讀/寫(xiě)操作。 </p><p>　　A0:緩沖器低位地址，當(dāng)A0

104、為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。</p><p>　　RD:讀信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。 </p><p>　　WR:寫(xiě)信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫(xiě)入8279的緩沖器。</p><p>　　常用的顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管和1個(gè)米字管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管控制7個(gè)

105、筆畫(huà)的亮或暗。本設(shè)計(jì)中運(yùn)用靜態(tài)顯示，作為MCS-51串行口方式0輸出的應(yīng)用，我們可以在串行口上擴(kuò)展多片串行輸入并行輸入并行輸出的位移寄存器7404作為靜態(tài)顯示接口。</p><p>　　3.3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件系統(tǒng)一般由兩個(gè)部分組成，即管理軟件和控制軟件。管理軟件一般又稱(chēng)為監(jiān)控軟件，其作用是進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)并提供基本操作管理，控制軟件的作用是根據(jù)用戶(hù)編制的加工程序，控

106、制機(jī)床運(yùn)行，軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)軟件。</p><p>　　8051單片機(jī)作為中央處理單元構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件設(shè)計(jì)主要包括：中央處理單元，步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)，有關(guān)寄存器等初始化程序，鍵盤(pán)處理，顯示，報(bào)警，急停等功能程序。</p><p>　　系統(tǒng)啟動(dòng)后，開(kāi)始初始化操作，初始化包括單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化，8255 I/O口初始化，鍵盤(pán)數(shù)據(jù)區(qū)初始化，顯示緩沖

107、區(qū)初始化，各種軟件標(biāo)志初始化等操作，然后根據(jù)輸入信息，判別運(yùn)行的方式，執(zhí)行手動(dòng)或自動(dòng)功能。</p><p>　　8279的OUTA0-OUTA3和OUT0-OUT3作為顯示器位選信號(hào)，顯示器的段選信號(hào)則由8279的SL0-SL2發(fā)出。8279的RL0-RL3是鍵盤(pán)掃描輸入。</p><p>　　8255的PC0-PC5接控制面板上的按鈕開(kāi)關(guān)，設(shè)有啟動(dòng)，暫停，單段運(yùn)行，連續(xù)運(yùn)行，急停等操作功

108、能。</p><p><b>　　系統(tǒng)控制軟件流程圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)初始化程序</b></p><p>　　系統(tǒng)上電或復(fù)位后，系統(tǒng)軟件進(jìn)行初始化處理。當(dāng)開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)受到干擾后，系統(tǒng)的各個(gè)部分可能處于隨機(jī)狀態(tài)，必須用初始化程序?qū)τ嘘P(guān)接口設(shè)置工作狀態(tài)，對(duì)有關(guān)寄存器、存儲(chǔ)器單元設(shè)置常數(shù)或清零，然后系統(tǒng)才能

109、工作。</p><p><b>　　地址分配</b></p><p>　　8255芯片：8000H~9FFFH；8279芯片：A000H~BFFFH</p><p><b>　　8255芯片初始化</b></p><p>　　PA輸入，PB口輸入，PC口高低位均輸出。</p><

110、p>　　方式控制字：10011000 98H</p><p>　　PA口地址：8FFCH 、PB口地址：8FFDH 、PC口地址：8FFEH</p><p>　　控制字寄存器地址：8FFFH</p><p><b>　　8279初始化</b></p><p>　　命令狀態(tài)口地址：1010111111111111

111、~AFFFH</p><p>　　數(shù)據(jù)口令地址： 1010111111111110~AFFEHA</p><p>　　操作指令字： 00001000~08H</p><p>　?。?6個(gè)字符現(xiàn)實(shí)左入口編碼，掃描鍵盤(pán)，雙鍵互鎖）</p><p>　　時(shí)鐘編程命令字：00110100~34H</p><p>　　讀

112、FIFO RAM命令字：0100000~40H</p><p>　　寫(xiě)顯示緩沖器RAM：10010000~90H</p><p>　　清除命令字：11010001~101H</p><p><b>　　寄存器相關(guān)</b></p><p>　　地址寄存器R1、R0，工作寄存器R0~R7。</p><p&

113、gt;<b>　　步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計(jì)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：</p><p>　　判斷旋轉(zhuǎn)方向和按順序傳送控制脈沖，判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢；</p><p><b>　　程序清單如下：</b></p><p>　　MASTER:MOVDPTR,#A

114、FFFH;設(shè)置指針AFFFH為8279命令狀態(tài)口 地址</p><p>　　MOVA,#011H;送入清零命令字</p><p>　　MOVXDPTR,A;熄滅顯示器</p><p>　　LP:MOVXA,DPTR;讀狀態(tài)字</p><p>　　JBACET，

115、LP </p><p>　　MOV A， #08H;鍵盤(pán)顯示器工作命令（ 置8279左端輸 入外部譯碼器掃描，雙鍵互鎖）</p><p>　　MOVXDPTR A</p><p>　　MOVA,#34H;20分頻</p><p>　　MOVXDPTR,A</p>

116、<p>　　MOVXA,#73H;73H為字符P的代碼</p><p>　　MOVDPTR,#AFFEH;AFFFH為8279數(shù)據(jù)寄存器口地址</p><p>　　MOVXDPTR,A;顯示字符P</p><p>　　MOVR5,#80H;R5作IBOFF，設(shè)為空</p><p>　

117、　ACALLRDKB;調(diào)用讀鍵盤(pán)子程序V</p><p>　　ADDA ,#0D1H;A中為FIFO的數(shù)據(jù)</p><p>　　JCORDER,KEY;若≥0為命令</p><p>　　AJMPNUMBER,KEY;否則轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)鍵</p><p>　　MOVA,R5;取IBOFF

118、中的內(nèi)容</p><p>　　JBACC.7,PDK10;為空脫離循環(huán)</p><p>　　MOVR5,#80H;否則將IBOFF置空</p><p>　　CLKEX1;關(guān)INT1中斷</p><p>　　RET;返回</p><p>　　SETBEA

119、;中斷開(kāi)放</p><p>　　SETBEX1;允許INT1中斷</p><p>　　AJMPRDKB;循環(huán)等待</p><p>　　ORG0013H;INT中斷入口</p><p>　　PUSHPSW;程序狀態(tài)寄存器入棧</p><p>　　PUSHDPH

120、;數(shù)據(jù)指針高位入棧</p><p>　　PUSHDPL;數(shù)據(jù)指針低位入棧</p><p>　　PUSHA;累加器A入棧</p><p>　　MOVDPTR,#AFFFH</p><p>　　MOVA,#40H;控制字送累加器</p><p>　　MOVX

121、DPTR,A;發(fā)讀FIFO命令</p><p>　　MOVDPTR,#AFFFH</p><p>　　MOVXA,DPTR</p><p>　　MOVR5,A;將字符送入數(shù)據(jù)寄存器</p><p>　　POPA;A出棧</p><p><b>　　P

122、OPDPL</b></p><p><b>　　POPDPH</b></p><p><b>　　POPPSW</b></p><p>　　RET1;返回</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　

123、四年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)機(jī)械電子工程方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而 又全新的的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)。</p><p>　　為了能夠較好的 完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我投入了萬(wàn)分的精力做了充分的準(zhǔn)備工作。首先，我先針對(duì)畢業(yè)課題來(lái)考慮，在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)和幫助下，對(duì)所需的資料進(jìn)行搜集

124、和整理，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，再對(duì)資料做一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類(lèi)。其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，先制定設(shè)計(jì)的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計(jì)進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識(shí)，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無(wú)論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)過(guò)程，容不得半點(diǎn)含糊。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先明白設(shè)計(jì)的目的，了解產(chǎn)品的價(jià)值和實(shí)用性，其次要對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編

125、寫(xiě)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行繪圖。</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立設(shè)計(jì)思考和分析解決問(wèn)題的能力，拓寬了我的知識(shí)面，是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)！感謝指導(dǎo)老師對(duì)我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)! </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 顧熙棠，遲建山，等.金屬切削機(jī)床.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993.</p>

126、<p>　　2 余永牧，李小青，陳林康，等.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù).航空航 天大學(xué)出版社，1992.9.</p><p>　　3 王文熙.機(jī)床數(shù)控調(diào)節(jié)技術(shù).中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1992.7.</p><p>　　4 王潤(rùn)孝.機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng).西北工業(yè)大學(xué)出版社，1993.5.</p><p>　　5 機(jī)床設(shè)計(jì)手則編委

127、會(huì).機(jī)床設(shè)計(jì)手則.機(jī)械工業(yè)出版社，1986.1.</p><p>　　6 徐贏.機(jī)械設(shè)計(jì)手則.機(jī)械工業(yè)出版社.1991.9.</p><p>　　7 畢敏杰.機(jī)床數(shù)控技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.1996.</p><p>　　8 李佳.數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　9 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì). 數(shù)控技