【正文】 ...............................................................................III 第一章 緒 論 ....................................................................................................................................... 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)任務(wù) .................................................................................................................................... 2 總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................................................................................ 3 第二章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 5 確定控制系統(tǒng)方案 ............................................................................................................. 5 電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 6 四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 ....................................................................................................18 電源設(shè)計(jì)與選擇 ................................................................................................................19 本章小結(jié) .................................................................................................................................20 第三章 軟件的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................21 存儲(chǔ)器與 I/O 芯片地址分配 ...................................................................................21 控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 ........................................................................................21 8255 芯片初始化子程序 ...........................................................................................22 8279 芯片初始化子程序 ...........................................................................................22 目錄 Ⅳ 8279 控制 LED 顯示子程序 .....................................................................................23 8279 管理鍵盤子程序 ................................................................................................25 D/A 電路輸出模擬電壓程序 ..................................................................................25 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制程序 ................................................................................26 主軸、卡盤與冷卻泵的控制程序 .....................................................................26 插補(bǔ)程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................................27 3． 11 本章小結(jié) ...........................................................................................................................28 結(jié) 論 ..........................................................................................................................................................28 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................29 致謝 ............................................................................................................................................................30 附錄 A 外文翻譯 —— 原文部分 ............................................................................................31 附錄 B 外文翻譯 —— 譯文部分 ............................................................................................44 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 隨著我國 制造業(yè) 的發(fā)展，對(duì) 很多 零部件的精度要求越來越高，許多零件用普通車床很難加工，要求用數(shù)控 機(jī) 床加工。C6140 普通車床的數(shù)控化改造控制部分 的設(shè)計(jì) 主要包括 主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì)和 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì) 。 中國又是發(fā)展中國家，在經(jīng)濟(jì)緊張 的 情況下，如何提高裝備精度及自動(dòng)化程度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合我國國情和生產(chǎn)實(shí) 際，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下所提出的。 通過對(duì)控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和部分軟件的設(shè)計(jì)， 改造后的機(jī)床主運(yùn)動(dòng) 能夠 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速 ； 縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng) 能夠?qū)崿F(xiàn) 數(shù)控控制， 其中 縱向 精度 為 ，橫向 精度 為 ， 并且能夠利用 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀及 自動(dòng)切削螺紋 等功能 。這就需要大量經(jīng)費(fèi)，對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改造 是一條投資少見效快的途徑，有許多 工 廠有 C6140 車床 ，但 無法完成精度高的工件加工，因此需對(duì)其進(jìn)行數(shù)控 化 改造。進(jìn)入 90 年代，隨著信息裝備技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù) 、機(jī)器人技術(shù)、先進(jìn)的發(fā)電和輸配電技術(shù)、電力電子技術(shù)、新型材料技術(shù)和新型生物、環(huán)保裝備技術(shù)等當(dāng)代高新技術(shù)成果的應(yīng)用，使機(jī)械產(chǎn)品不斷高技術(shù)化，其高新技術(shù)含量己成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵。另一方面各大跨國公司在不斷聯(lián)合重組，擴(kuò)張競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的同時(shí)，紛紛收縮戰(zhàn)線，剝離非主營業(yè)務(wù)，以精干主業(yè)，提高系統(tǒng)成套能力和個(gè)性化、多樣化市場(chǎng)適應(yīng)能力。由于其較低的價(jià)格，高超的數(shù)據(jù)處理和輸入輸出功能，使它迅速應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中，出現(xiàn)所謂計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)和直接數(shù)控 (DNC)宮鳳麗： C6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)控制部分的設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng) ]4[ 。 PC 機(jī)上的豐富軟件資源、友好的人機(jī)界面，是其它數(shù)控系統(tǒng)所無法比擬的。至少采用 PC 機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置。美國將其稱為新一代的工業(yè)控制器，日本稱其將帶來第三次工業(yè)革命 ]10[ 。 ， Z 方向定位精度 177。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具都可按程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱、橫向的聯(lián)動(dòng)進(jìn)給功能，所以，改造后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序集中車削，從而提高生產(chǎn)效率和加工精度。 （ 2）普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。 （ 4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤與顯示電路、 I/O 接口電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等；還要選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 控制系統(tǒng) 硬件電路設(shè)計(jì) 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中廣泛采用 Intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)，ATMEL 是著名的半導(dǎo)體公司，它以 51 系列內(nèi)核開發(fā)出許多具有特色的 MCS51系列兼容微控制器，并改善了 51 系列許多特性，例如：提高了速度、降低了時(shí)鐘頻率、加寬了電壓范圍、降低了產(chǎn)品價(jià)格。 確定控制系統(tǒng)方案 控制系統(tǒng)有微機(jī)的、有 PLC 的、也有單片機(jī)的，這里 采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 其芯片連接電路如圖 22。 系統(tǒng)采用完全譯碼的方法， 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù) 6264 時(shí) A0~A7 低 8 位接 74LS373 芯片的輸出， A8~A12 接宮鳳麗： C6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)控制部分的設(shè)計(jì) 8 AT89S52 芯片的 ~。 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址（即允許地址重疊） ， AT89S52 芯片控制信號(hào) PSEN—————接 W27C512 的 OE———引腳，讀寫控制信號(hào) WE———和 RD———分別接 6264 芯片的 WE———和 OE———，以實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫。當(dāng)系統(tǒng)處于上電或斷電的過程中，系統(tǒng)的工作電壓低于 +5V， LM393 比較器輸出低電平，經(jīng)兩次反相后，送到 6264 的 CE2也是低電平，于是禁止對(duì) 6264 進(jìn)行讀 /寫；當(dāng)系統(tǒng)的工作電壓 +5V 穩(wěn)定后， LM393 輸出高電平，6264 的第二片選 CE2 也變成高電平，如果此時(shí)第一片選 CE1 為低電平，那么 CPU就能對(duì) 6264 進(jìn)行讀 /寫操作了。工作方式 0 為基本的輸入輸出；方式 1 為選通輸入輸出； 方式 2 為雙向傳送。 Y——0~Y—— 7對(duì)應(yīng)輸入 A、 B、 C 的 000 至 111 的 8 種組合，其中 Y—— 0對(duì)應(yīng) A、 B、 C 為 000，Y—— 7對(duì)應(yīng) A、 B、 C 為 111。 宮鳳麗： C6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)控制部分的設(shè)計(jì) 10 圖 24 I/O 接口電路 步進(jìn)電機(jī) 與驅(qū)動(dòng)電路 通常在經(jīng)濟(jì)型數(shù)據(jù)機(jī)床中，大多數(shù)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制。硬件環(huán)分由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成，一般放在驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部，其優(yōu)點(diǎn)是分配脈沖速度快，不占用 CPU 的 時(shí)間。脈沖分配器及前面的微機(jī)及接口芯片，工作電壓一般為 5V，而作為電機(jī)電源要符合步進(jìn)電機(jī)要求的額 定電壓值。這兩種電動(dòng)機(jī)除了外形尺寸、步距角和輸出轉(zhuǎn)矩不同外，電氣參數(shù)基本相同，均為 5相混合式，