【正文】 hways, horizontal anization assemble diagram project. (2)The reformation of electricity part, mainly include the choice of MCS51 family singlechip and expand chip and the design of electric control chart.Key words : numerical control ,singlechip ,stepping motor , ball screw shaft ,reform 1 / 47目 錄引 言 .........................................................................................1第 一 章 總 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) ………………………………………...2 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) .......................................................................4 總 體 方 案 的 論 證 ............................................................4 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) ........................4 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ....................5 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) ....................5 總 體 方 案 的 確 定 ............................................................6第 二 章 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) ................................................6 縱 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ..............................................6 縱 向 滾 珠 絲 杠 副 的 選 用 ......................6 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ............................................18 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 選 用 .........18 橫 向 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 選 用 .......................23 齒 輪 傳 動(dòng) 間 隙 的 調(diào) 整 ...................................................27第 三 章 電 氣 控 制 部 分 的 設(shè) 計(jì) ................................................31 單 片 機(jī) 的 選 擇 ...............................................................31 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) ...........................................................32 環(huán) 形 脈 沖 分 配 器 的 選 擇 .....................32 功 率 放 大 器 的 選 用 .........................35 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 微 機(jī) 控 制 ....................................................39 軟 件 程 序 的 實(shí) 現(xiàn) ...........................................................41結(jié) 論 .......................................................................................53致 謝 .......................................................................................541 / 47引言隨 著 科 技 發(fā) 展 的 進(jìn) 步 現(xiàn) 代 工 業(yè) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 特 別 是 能 源 部 門 的 需 求 ，使 高 溫 高 壓 水 廣 泛 應(yīng) 用 于 相 關(guān) 的 領(lǐng) 域 中 ， 對(duì) 國(guó) 民 生 產(chǎn) 和 人 民 生 活 起 著 越 來(lái) 越重 要 的 作 用 ， 例 如 ： 極 床 作 為 機(jī) 械 制 造 業(yè) 的 重 要 基 礎(chǔ) 裝 備 ， 它 的 發(fā) 展 一 直 引 起 人 們 的 關(guān) 注 ，由 于 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 的 興 起 ， 促 使 機(jī) 床 的 控 制 信 息 出 現(xiàn) 了 質(zhì) 的 突 破 ， 導(dǎo) 致 了 應(yīng) 用數(shù) 字 化 技 術(shù) 進(jìn) 行 柔 性 自 動(dòng) 化 控 制 的 新 一 代 機(jī) 床 － 數(shù) 控 機(jī) 床 的 誕 生 和 發(fā) 展 。This paper presents the process of designing numerical control reform， and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。改 造 過(guò) 程 如 下 ： （ 1） 機(jī) 械 部 分 的 改 造 ， 包 括 縱 向 進(jìn) 給 方 向 的 改 造 和 橫 向 進(jìn)給 方 向 的 改 造 。I / 47 摘 要眾 所 周 知 ， 對(duì) 一 個(gè) 機(jī) 械 進(jìn) 行 稍 微 的 改 進(jìn) ， 都 將 影 響 其 適 用 范 圍 和 加 工 精 度 ，而 且 有 利 于 生 產(chǎn) 率 的 提 高 。 采 用 以 8031 為 CPU 的 控 制 系 統(tǒng) 對(duì)信 號(hào) 進(jìn) 行 處 理 ， 由 I/O 接 口 輸 出 步 進(jìn) 脈 沖 ， 經(jīng) 一 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) 減 速 后 ， 帶 動(dòng) 滾 動(dòng) 絲杠 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 縱 向 、 橫 向 的 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。關(guān) 鍵 詞 ： 數(shù) 控 ， 單 片 機(jī) ， 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 滾 珠 絲 杠 ， 數(shù) 控 改 造3 / 47ABSTRACTAs we all known,to remedy the defects of ordinary lather C620, a design of data processing system and its single chip microputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。 Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement。 數(shù) 控 機(jī) 床 以 其 優(yōu) 異 的 性能 和 精 度 、 靈 捷 而 多 樣 化 的 功 能 引 起 世 人 矚 目 ， 并 開 創(chuàng) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 向 機(jī) 電 一 體化 發(fā) 展 的 先 河 。 數(shù) 控 機(jī) 床 已 成 為 我 國(guó) 市 場(chǎng) 需 求 的 主 流 產(chǎn) 品 ， 需 求 量 逐 年 激 增 。 但 機(jī) 床 的 素 質(zhì) 差 ， 性 能落 后 ， 單 臺(tái) 機(jī) 床 的 平 均 產(chǎn) 值 只 有 先 進(jìn) 工 業(yè) 國(guó) 家 的 1/10 左 右 ， 差 距 太 大 ，急 待 改 造 。 許 多 工 廠 一 面購(gòu) 置 數(shù) 控 機(jī) 床 一 面 利 用 數(shù) 控 、 數(shù) 顯 、 PC 技 術(shù) 改 造 普 通 機(jī) 床 ， 并 取 得 了 良 好的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 可 以 預(yù) 料 ， 今 后 ， 機(jī) 床 的 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 化 改 造 將 迅 速 發(fā) 展 和 普 及 。 總 體 方 案 的 論 證 對(duì) 于 普 通 機(jī) 床 的 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 改 造 ， 在 確 定 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 在 滿足 設(shè) 計(jì) 要 求 的 前 提 下 ， 對(duì) 機(jī) 床 的 改 動(dòng) 應(yīng) 盡 可 能 少 ， 以 降 低 成 本 。 傳 動(dòng) 齒 輪也 要 采 用 消 除 齒 側(cè) 間 隙 的 結(jié) 構(gòu) 。 所 以 ， 本 設(shè) 計(jì) 決 定 采 用 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。 在 設(shè) 計(jì) 的 數(shù) 控 裝 置 中 ， CPU 的 選 擇 是 關(guān) 鍵 ， 選 擇 CPU 應(yīng) 考 慮 以 下 要 素 ： 鐘 頻 率 和 字 長(zhǎng) 與 被 控 對(duì) 象 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 和 精 度 密 切 相 關(guān) ； 2. 可 擴(kuò) 展 存 儲(chǔ) 器 的 容 量 與 數(shù) 控 功 能 的 強(qiáng) 弱 相 關(guān) ；3. I/O 口 擴(kuò) 展 的 能 力 與 對(duì) 外 設(shè) 控 制 的 能 力 相 關(guān) 。C620 車 床 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 部 分 保 留 原 機(jī) 床 的 功 能 ， 即 手 動(dòng) 變 速 。由 于 設(shè) 計(jì) 的 是 簡(jiǎn) 易 型 經(jīng) 濟(jì) 數(shù) 控 ， 所 以 在 考 慮 具 體 方 案 時(shí) ， 基 本 原 則 是 在 滿 足需 要 的 前 提 下 ， 對(duì) 于 機(jī) 床 盡 可 能 減 小 改 動(dòng) 量 ， 以 降 低 成 本 ?？v 向 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 的 改 造 。橫 向 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 的 改 造 。 縱 向 齒 輪 箱 和 溜 板 箱 均 加 外 置 ， 以 保 持 機(jī) 床 原 外 觀 ， 起 到 美 化 機(jī) 床 的 效果 ， 在 溜 板 箱 上 安 裝 了 縱 、 橫 向 快 速 進(jìn) 給 按 鈕 和 急 停 按 鈕 ， 以 適 應(yīng) 機(jī) 床 調(diào) 整時(shí) 的 操 作 需 要 和 遇 到 意 外 情 況 時(shí) 的 緊 急 處 理 需 要 。 為 了 在 滾 珠 與 滾 道 之 間 形 成 無(wú) 間 隙 甚 至 有 過(guò)盈 配 合 ， 可 設(shè) 置 預(yù) 緊 裝 置 。 啟 動(dòng) 時(shí) 無(wú) 沖 擊 ， 預(yù) 緊 后 可 消 除 間 隙 產(chǎn) 生 過(guò) 盈 ， 提 高 接 觸 剛 度 和 傳 動(dòng) 精 度 。 因 此 可 達(dá) 到 較 高 的 定位 精 度 和 重 復(fù) 定 位 精 度 。7 / 47(8) 制 造 工 藝 復(fù) 雜 滾 珠 絲 桿 和 螺 母 等 零 件 加 工 精 度 、 表 面 粗 糙 度 要求 高 ， 故 制 造 成 本 較 高 。 車 削 力 的 計(jì) 算工 作 臺(tái) 重 量 W=800N， 加 速 時(shí) 間 常 數(shù) t=25ms， 滾 珠 絲 杠 基 本 導(dǎo) 程L=6mm,快 速 進(jìn) 給 速 度 m/min。 滾 珠 絲 杠 副 的 預(yù)緊 方 法 選 擇 雙 螺 母 螺 紋 預(yù) 緊 。GFfKzxm??N)(. ???N629 / 47三 角 形 導(dǎo) 軌 選 取 參 數(shù) ： NGfK80,15.,.39。 一 般 允 許 其 塑 性 變 形 量 不 超 過(guò) 滾 珠 直 徑 的 萬(wàn)分 之 一 。表 21 滾 珠 絲 杠 副 參 數(shù)型 號(hào)公 稱直 徑??m基 本導(dǎo) 程 螺 旋 升角絲 杠 外徑 )(m絲 杠 內(nèi)徑 )(額 定 動(dòng)載 荷(N絲 杠 長(zhǎng)度??m額 定 靜載 荷 )(?639。L? 每 導(dǎo) 程 變 形 量 可 按 以 下 公 式 計(jì) 算L???2021LEFLm????GJT0?選 取 )(?? 221)(??mEL501 ?????L4402 ???????其 中 ： ??????則 ： 21L??45..3??m408??mL/?11 / 47m/023.?查 表 所 得 ， 所 選 用 的 級(jí) 絲 杠 精 度 允 許 誤 差 為 ， 滿 足 要 求 。kn　 　 　 ——絲 杠 失 穩(wěn) 時(shí) 的 臨 界 負(fù) 載 ， 由 ：kp )(lEJpk???式 中 　 ——絲 杠 長(zhǎng) 度l　 　 　 ——絲 杠 軸 端 系 數(shù) ， 由 支 承 條 件 定 。 總 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 ????? 所 需 轉(zhuǎn) 動(dòng) 力 矩 計(jì) 算快 速 空 載 啟 動(dòng) 時(shí) 所 需 力 矩 0famxM?最 大 切 削 負(fù) 載 時(shí) 所 需 力 矩 t0fat?快 速 進(jìn) 給 時(shí) 所 需 力 矩13 / 47 0fM??式 中 ： M ——空 載 啟 動(dòng) 時(shí) 折 算 到 電 機(jī) 軸 上 的 加 速 度 力 矩 ；amx M ——折 算 到 電 機(jī) 軸 上 的 摩 擦 力 矩 ；f M ——由 于 絲 杠 預(yù) 緊 所 引 起 ， 折 算 到 電 機(jī) 軸 上 的 附 加 摩 擦 力 據(jù) ；0 M ——切 削 時(shí) 折 算 到 電 機(jī) 軸 上 的 加 速 度 力 矩 ；at M ——折 算 到 電 機(jī) 軸 上 的 切 削 負(fù) 載 力 矩 。??110BF003 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 外 觀 圖 及 矩 頻 特 性 圖 如 圖 ：外型圖:15 / 47圖 22 110BF003 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 外 觀 圖 及 矩 頻 特 性 圖 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 選 用橫 向 進(jìn) 給 方 向 的 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 同