【正文】 ） 由于2764和6264芯片都是8KB需要接13根地址線。硬件電路的組成采用MCS－51系列單片機(jī)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(kuò)展程序存儲器2764（8K8位）兩片擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器6264（8K8位）一片（3） 擴(kuò)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(bào)警電路、急停電路復(fù)位電路（8） 面板管理電路設(shè)計(jì)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(kuò)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(diǎn)坐標(biāo)，并有按鍵給出分段加工或連續(xù)加工的信號。n1V外形尺寸：外徑 110 長度 160 軸徑60 mm重量60N⑦校核齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)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(dòng)、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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。d1=mZ1= 224=48mm d2=mZ2= 250=100mm da1= d1+2ha*=52mm da2= d2+2ha*=104mmdf1= d12hf*=45mm df2= d22hf*=95mma=2d1+ d2=74mm③轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz1=104=(kgcm2)Jz2=104104=(kgcm2)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=104D4L=10430=(kgcm2)πφJ(rèn)=(180δp180)2M=()260= kgcm2工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略。滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很小可忽略=106100/=△＝△L1100所以L0查表知E級精度絲杠允差15181。3FZ＝＝＝＝＝＝Fy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(jì)計(jì)算①工作負(fù)荷P的計(jì)算工作負(fù)荷P是指數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力。n1V 外形尺寸：外徑 110 長度 160 軸徑60 mm重量60N⑦校核齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)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(dòng)、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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。齒輪主要幾何尺寸計(jì)算d1=mZ1= 240=80mm d2=mZ2= 250=100mm da1= d1+2ha*=84mm da2= d2+2ha*=104mmdf1= d12hf*=75mm df2= d22hf*=95mma=2d1+ d2=90mm③轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz1=104Jz2=104Jz1=104=(kgcm2)Jz2=104=(kgcm2)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=104D4L=104104100＝(kgcm2)πφJ(rèn)=(180δp180)2M=()280= kgcm2 工作臺質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可忽略。滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很小可忽略△＝△L1=106100/=100所以L0查表知E級精度絲杠允差15181。G——移動(dòng)部件的重量。－0。數(shù)控系統(tǒng)采用MCS51系列的單片機(jī)控制，經(jīng)比較采用具有價(jià)格低，功能強(qiáng)，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)的8031有擴(kuò)展系統(tǒng)的單片機(jī)，即用8031外接2764（EPROM）、6264(RAM)及8155（擴(kuò)展I/O）等芯片擴(kuò)展一個(gè)較簡單的微機(jī)控制系統(tǒng)。改造后的機(jī)床上安裝有縱橫快速進(jìn)給和急停按鈕以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時(shí)的操作和意外事故的緊急處理。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)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(jì)、制造的機(jī)床。／脈沖，橫向脈沖當(dāng)量為0．005mm／脈沖。這種裝置由于體積小，往往與機(jī)床構(gòu)成一體，所以具有價(jià)廉、可靠等優(yōu)點(diǎn)，且在技術(shù)上具有一定的先進(jìn)性，為我國現(xiàn)有舊機(jī)床的改造提供了有利條件。這種機(jī)床的特點(diǎn)是簡單、實(shí)用、價(jià)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(diǎn)，即提高機(jī)床的性能價(jià)格比，用較少的價(jià)格，得到較高的機(jī)床性能。(2)為了提高生產(chǎn)效率進(jìn)行數(shù)控改造。因此，普通機(jī)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(jī)床數(shù)控改造之路。(1)數(shù)控機(jī)床價(jià)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(jì)騰飛、提高市場競爭能力的重要手段。數(shù)控機(jī)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(dòng)化工廠)和CIM(計(jì)算機(jī)集成制造)工廠的實(shí)體。其中體現(xiàn)柔性化程度較高的機(jī)種——加工中心的產(chǎn)量、產(chǎn)值增長更快，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)控機(jī)床年平均增長率。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，開創(chuàng)了柔性自動(dòng)化加工的新紀(jì)元，對滿足加工對象變換有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。數(shù)控機(jī)床的“高速化”主要體現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。故機(jī)床的加工精度有不斷提高的趨勢。同時(shí)，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(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)提供基礎(chǔ)設(shè)備．也要求數(shù)控機(jī)床向更高水平發(fā)展。使用普通機(jī)床加工這些零件，不僅勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)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(jī)葉片輪廓檢查用樣板的機(jī)床時(shí)，提出了數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、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(diǎn)。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(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，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(jì)目 錄機(jī)床的數(shù)控改造 ………………………………………………………………………1機(jī)床數(shù)控改造總體方案確定 …………………………………………………… 8機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………………13數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 30軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………… 34參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………50 0[內(nèi)容提要]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由于普通機(jī)床效率差、性能落后，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家通過發(fā)展數(shù)控技術(shù)、建立數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)，促使機(jī)械加工業(yè)跨入一個(gè)新的“現(xiàn)代化”的歷史發(fā)展階段，從而給國民經(jīng)濟(jì)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(jī)的運(yùn)行。數(shù)控機(jī)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(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展第一臺數(shù)控機(jī)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(jìn)與自動(dòng)化程序編制的研究，于1955年進(jìn)入實(shí)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(qiáng)功能、方便使用、提高可靠性和降低價(jià)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(dòng)等特點(diǎn)。中、小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)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(dòng)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(jī)電產(chǎn)品的性能質(zhì)量、壽命和可靠性的需要，同時(shí)還是為了減少機(jī)械產(chǎn)品裝配時(shí)的修配工作量，提高裝配效率的需要。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的最主要、員直接的方法就是提高切削速度和減少輔助時(shí)間。傳統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備，由于是機(jī)械或剛性連接和控制的，當(dāng)被加工對象變換時(shí)，調(diào)整很困難，甚至是不可能的，有時(shí)只得全部更新、更換。 作為柔性化典型設(shè)備的數(shù)控機(jī)床及FMC、FMS，80年代發(fā)展很快。結(jié)合信息管理系統(tǒng)的自動(dòng)化，逐步形成整個(gè)工廠“體”的自動(dòng)化。 （5）復(fù)合化 復(fù)合化包括工序復(fù)合化相功能復(fù)合化。工業(yè)先進(jìn)國家早