【正文】 256 7E00H～7EFFH I/O Y3 0111 1111 1111 1 6 7FF8H～7FFDH 8155 （ 2） RAM Y4 1001 1110 256 9E00H～9EFFH I/O Y4 1001 1111 1111 1 6 9FF8H～9FFDH 軟 件系統(tǒng)設(shè)計 （ 1） 鍵盤掃描模塊 34 該模塊功能：識別是否有鍵按下，如有則進行 鍵譯碼，找出按下的鍵，若無鍵按下則返回。 8155（ 1）的 PB0~ PB7 接控制面板上的按鈕開關(guān)、設(shè)有啟動、停止、警告、急停、點動、單步、單段、連續(xù)等操作功能。 8155（ 2）的 PB0~ PB7 是鍵盤掃描輸入。 （ 4） 接口芯片與外設(shè)聯(lián)接及說明如下： 8155（ 2）的 PA0~ PA7輸出指令脈沖通過光電隔離電路和功率放大電路直接驅(qū)動縱向和橫向電機的其六相繞組。 P2。 7 （ 3） 由于 2764 和 6264 芯片都是 8KB 需要接 13 根地址線。 硬件電路的組成 31 采用 MCS－ 51 系列單片機組成的控制系統(tǒng)硬件電路組成如下： （ 1） CPU 采用 Intel 的 8031 芯片 （ 2） 擴展程序存儲器 2764（ 8K 8 位）兩片擴展數(shù)據(jù)存儲器 6264（ 8K 8 位）一片 （ 3） 擴展可編程接口并行 I/O 接口芯片 8155 兩片 （ 4） 地址鎖存器 74LS373，譯碼器 74LS138 各一片 （ 5） 鍵盤電路、顯示電路 （ 6） 光電隔離電路、功率放大電路 （ 7） 越程報警電路、急停電路復(fù)位電路 （ 8） 面板管理電路 設(shè)計說明 （ 1） CPU 采用 8031 芯片，由于片內(nèi)無程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲也只有128 字節(jié)，因此擴展外部存儲器 2764 兩片，數(shù)據(jù)存儲器 6264 一片。有鍵盤輸入加工零件的段號或零件號及終點坐標，并有按鍵給出分段加工或連續(xù)加工的信號。 d1 外形尺寸：外徑 110 長度 160 軸徑60 mm 重量 60N ⑦ 校核齒輪傳動的強度 小齒輪材料用 40Cr、調(diào)質(zhì)處理 HB1=280HBs 大齒輪材料用 45鋼、調(diào)制處理 HB2=240 HBs；齒輪精度為 7 級，傳遞功率 P1＝ 10－ 1KW小齒輪轉(zhuǎn)速 n1=500r/min 大齒輪 n2=240r/min 齒數(shù) Z1=40 , Z2=50,m=2齒寬 B1＝ 25 B1＝ 20 雙向傳動、壽命十年，每日兩班制、小齒輪相對軸承懸臂布置、載荷平穩(wěn)、用步進電機驅(qū)動。 d1=mZ1= 2 24=48mm d2=mZ2= 2 50=100mm = = 360δ p i = φ S 360 5 26 da1= d1+2ha*=52mm da2= d2+2ha*=104mm df1= d12hf*=45mm df2= d22hf*=95mm ③ 轉(zhuǎn)動慣量的計算 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 Jz1= 104=(kgcm2) Jz2= 104 104=(kgcm2) 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 Js= 104D4L= 104 30=(kgcm2) 工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 電機轉(zhuǎn)動慣量很小可忽略。 ⑥ 穩(wěn)定驗算 △ ＝ △ L1 EA PL0 △ L1＝177。 3 將已知數(shù)據(jù)代入上式縱向切削力： Fy＝ FZ＝ (2)滾珠絲杠的設(shè)計計算 ① 工作負荷 P 的計算 工作負荷 P 是指數(shù)控機床工作時，實際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力。 d1 外形尺寸：外徑 110 長度 160 軸徑 60 mm重量 60N ⑦ 校核齒輪傳動的強度 小齒輪材料用 40Cr、調(diào)質(zhì)處理 HB1=280 大齒輪材料用 45鋼、調(diào)制δ p Fmax= 1000Vmax Jmax= Tq 20 處理 HB2=240；齒輪精度為 7 級，傳遞功率 P1＝ 10－ 1KW 小齒輪轉(zhuǎn)速 n1=500r/min 大齒輪 n2=400r/min 齒數(shù) Z1=40 , Z2=50,m=2 齒寬B1＝ 25 B1＝ 20 雙向傳動、壽命十年，每日兩班制、小齒輪相對軸承懸臂布置、載荷平穩(wěn)、用步進電機驅(qū)動。 齒輪主要幾何尺寸計算 d1=mZ1= 2 40=80mm d2=mZ2= 2 50=100mm da1= d1+2ha*=84mm da2= d2+2ha*=104mm df1= d12hf*=75mm df2= d22hf*=95mm a= 2 d1+ d2 =90mm = 360δ p i = φ S 360 6 = 18 ③ 轉(zhuǎn)動慣量的計算 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 Jz1= 104 Jz2= 104 Jz1= 104=(kgcm2) Jz2= 104=(kgcm2) 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 Js= 104D4L= 104 104 100＝ (kgcm2) 工作臺質(zhì)量折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 電機轉(zhuǎn)動慣量很小可忽略。 ⑥ 穩(wěn)定驗算 取彈性模量 E＝ 104MPa I=π d4/64=π 支承方式 由表 2－ 7 得 fz= 將數(shù)據(jù)代入上式得 FK＝ 672822 η K=FK/Fm=263 △ ＝ △ L1 EA PL0 △ L1＝177。 G—— 移動部件的重量。 － 0。 數(shù)控系統(tǒng)采用 MCS51系列的單片機控制，經(jīng)比較采用具有價格低，功能強， 使用靈活等優(yōu)點的 8031 有擴展系統(tǒng)的單片機，即用 8031 外接2764（ EPROM） 、 6264(RAM)及 8155（擴展 I/O） 等芯片擴展一個較簡單的微機控制系統(tǒng)。改造后的機床上安裝有縱橫快速進給和急停按鈕以適應(yīng)機床調(diào)整時的操作和意外事故的緊急處理。進給運動的實現(xiàn)有滾珠絲框完成他置于原絲框的位置，兩端采用原有固定方式。如圖 1 所示。 2．總體方案的確定 （ 1）確定改造對象 本方案所選改造車床為應(yīng)用范圍較廣的 CA6140 普通車床 ,該車床是我國自行設(shè)計、制造的機床?？v向脈沖當量為 ／脈沖，橫向脈沖當量為 0． 005mm／脈沖。這種裝置由于體積小，往往與機床構(gòu)成一體，所以具有價廉、可靠等優(yōu)點，且在技術(shù)上具有一定的先進性，為我國現(xiàn)有舊機床的改造提供了有利條 8 件。這種機床的特點是簡單、實用、價廉、可靠、 操作維修方便。 (3)降低對工人技術(shù)等級的要求。 所有這些目的都圍繞一點，即提高機床的性能價格比 ，用較少的價格，得到較高的機床性能。 7 (2)為了提高生產(chǎn)效率進行數(shù)控改造。因此，普通機床的數(shù)控改造不但有存在的必要，而且大有可為，尤其對一些中小企業(yè)更是如此。 要較好地解決上述問題，應(yīng)走普通機床數(shù)控改造之路。 (1)數(shù)控機床價格昂貴，一次性投資巨大，對中小企業(yè)常是心有余而力不足。因此它是經(jīng)濟騰飛、提高市場競爭能力的重要手段。數(shù)控機床的發(fā)展已模糊了粗、精加工工序的概念。在國外已出現(xiàn) FA(自動化工廠 )和 CIM(計算機集成制造 )工廠的實體。其中體現(xiàn)柔性化程度較高的機種 —— 加工 中心的產(chǎn)量、產(chǎn)值增長更快，都遠遠超過數(shù)控機床年平均增長率。數(shù)控機床的出現(xiàn)，開創(chuàng)了柔性自動化加工的新紀元，對滿足加工對象變換有很強的適應(yīng)能力。數(shù)控機床的“高速化”主要體現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。故機床的加工精度有不斷提高的趨勢。同時，為了滿足制造業(yè)向更高層次發(fā)展，為柔性制造單元 (FMC)、柔性制造系統(tǒng) (FMS)，以及計算機集成制造系統(tǒng) (CIMS)提供基礎(chǔ)設(shè)備．也要求數(shù)控機床向更高水平發(fā)展。使用普通機床加工這些零件，不僅勞動強度大、效率低，而且難以保證精度，有些零件甚至無法加工。數(shù)控機床的發(fā)展不僅表 現(xiàn)為數(shù)量的迅速增長，而且在質(zhì)量與性能上也有顯著提高。這些數(shù)字控制銑床在復(fù)雜的曲面零件加 工中，發(fā)揮了很大的作用。1948年，美國帕爾森茲（ Parsons）公司在研制加工直升飛機葉片輪廓檢查用樣板的機床時，提出了數(shù)控機床的初始設(shè)想。它具有適應(yīng)性強、較高的加工精度、穩(wěn)定的加工質(zhì)量和高生產(chǎn)效率的優(yōu)點。 本系統(tǒng)具有巡檢速度快、精確、方便、可靠性能高、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點，在工商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用地越來越多。 數(shù)控原理與應(yīng)用工程課程設(shè)計 目 錄 機床的數(shù)控改造 ……………………………………………………………………… 1 機床數(shù)控改造總體方案確定 …………………………………………………… 8 機械部分設(shè)計計算 ……………………………………………………………………… 13 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 …………………………………………………………… 30 軟件設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 34 參考文獻 …………………………………………………………………………………… 50 1 [內(nèi)容提要 ]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由于 普通機床效率差、性能落后， 世界各工業(yè)發(fā)達國家通過發(fā)展數(shù)控技術(shù)、建立數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，促使機械加工業(yè)跨入一個新的“現(xiàn)代化”的歷史發(fā)展階段，從而給國民經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)帶來了巨大的變化。使用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制主軸電機的運行。數(shù)控機床較好地解決了形狀復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題。 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展 第 一臺數(shù)控機床是適應(yīng)航空工業(yè)制造復(fù)雜零件的需要而產(chǎn)生的。后來又經(jīng)過三年的改進與自動化程序編制 2 的研究，于 1955 年進入實用階段，投產(chǎn)了一百臺類似產(chǎn)品。 從數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展來看，它主要向著增強功能、方便使用、提高可靠性和降低價格方向發(fā)展。特別是宇航、造船、武器生產(chǎn)等工業(yè)部門，需要加工的零件多具有精度高、形狀復(fù)雜、批量小、經(jīng)常變動等特點。中 、小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機床成為一種具有柔性、精密、高效、復(fù)合、集成功能和低成本的自動化加工設(shè)備。加工精密化不只是由于發(fā)展高、新技術(shù)的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能質(zhì)量、壽命和可靠性的需要 ，同時還是為了減少機械產(chǎn)品裝配時的修配工作量