【正文】 1 / 41CA6140 車床數(shù)控改造之控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi) 容 摘 要本 文 主 要 是 將 傳 統(tǒng) 的 CA6140 車 床 的 電 氣 控 制 系 統(tǒng) 改 造 成 為數(shù) 字 控 制 的 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。改 造 后 的 系 統(tǒng) 是 以 MCS51 單 片 機 系統(tǒng) 為 控 制 模 塊 ，以 步 進 電 機 為 驅(qū) 動 執(zhí) 行 元 件 。實 現(xiàn) X 軸 和 Z 軸 的兩 坐 標(biāo) 聯(lián) 動 以 及 對 刀 具 的 自 動 選 取 。同 時 能 夠 進 行 直 線 和 圓 弧 的插 補 ；工 件 在 一 次 安 裝 后 ，完 成 多 道 工 序 的 加 工 ，通 過 編 寫 不 同 的程 序 完 成 各 種 較 為 復(fù) 雜 零 件 的 加 工 ；改 造 后 的 CA6140 車 床 提 高了 加 工 范 圍 和 加 工 精 度 。關(guān) 鍵 詞 ： CA6140 車 床 、控 制 系 統(tǒng) 、數(shù) 控 改 造2 / 41AbstractThis paper mainly is that the traditional CA6140 lathe electricity control system is Reformed the numerical control the openloop control system. After the reform system is take the MCS51 monolithic integrated circuit system as the control module, Take stepbysteps the electrical machinery as the actuation functional element. Realizes X axis and the Z axis two coordinates linkage as well as to the cutting tool automatic selection. At the same time can carry on the straight line and the circular arc inserts makes up。 After installs the work piece Completes the multichannel working procedure the processing Completes each kind of more plex ponents through the pilation different procedure the processing。 Enhanced the processing scope and the processing precision pared to the traditional CA6140 lathe.Keywords: CA6140 lathe Control system Numerical control Reform3 / 41目 錄前言 .................................................................................................................5正文 ...............................................................................................................10 .......................................................................................10 CA6140 車床的用途 ..............................................................................10 CA6140 數(shù)控改造后的功能 ..................................................................10 普通車床數(shù)控改造設(shè)計方案 .................................................................10 改造機械部分 ...................................................................................10 增加數(shù)控控制系統(tǒng) ...........................................................................10 CA6140 車床的電氣控制系統(tǒng) ..............................................................10 電路分析 ...........................................................................................11 控制電路分析 ...................................................................................12 數(shù)控系統(tǒng)的基本概念 .............................................................................13 結(jié)構(gòu) ......................................................................15 統(tǒng) ......................................................................16 I/O 和通信接口 ..........................................................17 CNC 系 統(tǒng)接口電 路的主要任務(wù) .....................................................18 車床數(shù)控化改造的具體 實施方案 ................................................18 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .........................................................................................20 8031 單片機 ......................................................................................21 程序存儲器 .......................................................................................214 / 41 數(shù)據(jù)存儲器 .......................................................................................22 地址鎖存器 .......................................................................................22 接口芯片 ...........................................................................................23 譯碼器 ...............................................................................................23 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .........................................................................................23 進給伺服系統(tǒng) X 軸與 Z 軸步進電機控制 .....................................24 自動刀架換刀控制 ..........................................................................25 接口電路設(shè)計 ........................................................................................29 ...........................................................................................30 脈沖分配器 PMM8713 ..........................................................................30 電壓頻率變換器 LM331 ......................................................................31 驅(qū)動器系統(tǒng)電路 .....................................................................................32 ...............................................................................33 系統(tǒng)的干擾信號 .....................................................................................33 系統(tǒng)誤差 .................................................................................................33 ...............................................................................................................34致謝 ..................................................................................................................34參考文獻 ..........................................................................................................35附件 ..................................................................................................................365 / 41前 言當(dāng) 今 世 界 ， 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 對 機 床 工 業(yè) 高 度 重 視 ， 競 相 發(fā) 展 機 電 一 體 化 、 高精 、 高 效 、 高 自 動 化 先 進 機 床 ， 以 加 速 工 業(yè) 和 國 民 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 。 目 前 普 通機 床 已 不 適 應(yīng) 這 種 多 品 種 、 小 批 量 生 產(chǎn) 和 快 速 反 映 的 市 場 要 求 ， 數(shù) 控 機 床 則 綜合 了 數(shù) 控 技 術(shù) 、 自 動 檢 測 技 術(shù) 和 微 電 子 技 術(shù) 等 先 進 技 術(shù) ， 最 適 宜 加 工 小 批 量 、高 精 度 、 形 狀 復(fù) 雜 、 生 產(chǎn) 周 期 要 求 短 的 零 件 。 當(dāng) 變 更 加 工 對 象 時 只 需 要 更 換 零件 相 應(yīng) 的 加 工 程 序 ， 不 需 要 對 機 床 作 任 何 調(diào) 整 ， 因 此 既 能 很 好 地 滿 足 產(chǎn) 品 頻 繁變 化 的 加 工 要 求 ， 又 能 降 低 機 床 升 級 改 造 成 本 、 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 和 生 產(chǎn) 效 率 ， 故而 對 普 通 機 床 進 行 數(shù) 控 化 改 造 這 一 適 合 我 國 國 情 的 技 術(shù) 正 得 到 日 益 廣 泛 的 應(yīng)用 。長 期 以 來 ， 歐 、 美 、 亞 在 國 際 市 場 上 相 互 展 開 激 烈 競 爭 ， 已 形 成 一 條 無 形戰(zhàn) 線 ， 特 別 是 隨 微 電 子 、 計 算 機 技 術(shù) 的 進 步 ， 數(shù) 控 機 床 在 二 十 世 紀(jì) 八 十 年 代以 后 加 速 發(fā) 展 ， 各 方 用 戶 提 出 更 多 需 求 ， 早 已 成 為 四 大 國 際 機 床 展 上 各 國 機 床制 造 商 競 相 展 示 先 進 技 術(shù) 、 爭 奪 用 戶 、 擴 大 市 場 的 焦 點 。1948 年 美 國 空 軍 部 門 為 制 造 飛 機 雜 零 件 ， 提 供 設(shè) 備 研 經(jīng) 費 ， 由 Gamp。L 公司 與 MIT 合 作 研 究 四 年 ， 于 1952