【正文】 我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師 —— 徐老師。 當(dāng)然，在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，我們也收獲了快樂、與同學(xué)的快樂、與老師的快樂。在此次設(shè)計(jì)過程中遇到了不少問題，也走了不少彎路，通過此 次設(shè)計(jì)實(shí)踐讓我學(xué)會(huì)虛心求教，細(xì)心體察，大膽實(shí)踐。第一，認(rèn)識了團(tuán)隊(duì)合作的力量，要完成一個(gè)項(xiàng)目不是一個(gè)人的事情，當(dāng)中我們有過分歧但最終達(dá)成共識，不管結(jié)果怎樣，至少我們曾經(jīng)在一起努力過，體驗(yàn)其中的過程才是真正的收獲。 其各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 圖 82車床數(shù)控系統(tǒng)主機(jī)板電原理圖 圖 83 車床數(shù)控系統(tǒng)鍵盤與 LED 顯示電原理圖 26 機(jī)電一體化課設(shè) 的感受與收獲 兩星期的機(jī)電課設(shè)很快結(jié)束了，在這短暫的兩周實(shí)訓(xùn)時(shí)間里，經(jīng)過老師、同學(xué)的指導(dǎo)，我獲益非淺，學(xué)習(xí)了不少關(guān)于自己專業(yè)方面的知識， 這次實(shí)訓(xùn)給予我們的時(shí)間是兩個(gè)星期，只有一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，所以有足夠的時(shí)間多出來整理整理好好寫報(bào)告。例如，要顯示 “X ” ，程序如下： MOV 6BH， 02H ； “X” 的一半 MOV 6CH， 03H ； “X” 的另一半 MOV 6DH， 0AH ； MOV 6EH， 0CH ； 1 MOV 6FH， 0DH ； 2 MOV 70H， 0EH ； 3 MOV 71H， 19H ； 4. MOV 72H， 10H ； 5 MOV 73H， 11H ； 6 CALL DIR ；向 8279 的顯示 RAM 寫數(shù) ... ... 顯示緩沖區(qū)（ CPU 內(nèi)部 RAM）： （ 6BH）（ 6CH）（ 6DH）（ 6EH）（ 6FH）（ 70H）（ 71H）（ 72H）（ 73H） | | | | | | | | | 顯示字符： X 1 2 3 4. 5 6 | | | | | | | | | 字符編碼： 02H 03H 0AH 0CH 0DH 0EH 19H 10H 11H 8279 管理鍵盤子程序 如書后圖 67 所示，當(dāng)矩陣鍵盤有鍵按下時(shí)， 8279 即向 CPU 的 INT1 申請中斷， CPU 隨即執(zhí)行中斷服務(wù)程序，從 8279 的 FIFO 中讀取鍵值，程序如下： CLR EX1 ；關(guān) CPU 的 INT1 中斷 MOV DPTR， 5FFFH ；指向 8279 控制口地址 MOV A， 01000000B ；準(zhǔn)備讀 8279 FIFO 的命令 MOVX DPTR， A ；寫入 8279 控制口 24 MOV DPTR， 5FFEH ；指向 8279 數(shù)據(jù)口地址 MOVX A， DPTR ；讀出鍵值 CJNE A， KEY0,NEXT0 ；依次進(jìn)行判別 JMP _KEY0 ；對應(yīng)鍵進(jìn)行處理 NEXT0: CJNE A， KEY1， NEXT1 JMP _KEY1 NEXT1: CJNE A， KEY2， NEXT2 JMP _KEY2 NEXT2: ? ... D/A 電路輸出模擬電壓程序 如書后圖 67所示，當(dāng) CPU執(zhí)行寫指令時(shí)，只要選中 7FFFH這個(gè)地址， DAC0832與 741 組成的 D/A 轉(zhuǎn)換電路即可輸出直流電壓。它與控制系統(tǒng)的連接如圖 71所示。 CPU 選用 ATMEL 公司的 8 位單片機(jī) AT89S52；由于 AT89S52 本身資源有限，所以擴(kuò)展了一片 EPROM 芯片 W27C512 用作程序存儲(chǔ) 18 器，存放系統(tǒng)底層程序；擴(kuò)展了一片 SRAM 芯片 6264 用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存放用戶程序；鍵盤與 LED 顯示采用 8279 來管理；輸入 /輸出口的擴(kuò)展選用了并行接口8255 芯片，一些進(jìn) /出的信號均做了隔離放大；模擬電壓的輸出借助于 DAC0832；與 PC 機(jī)的串行通信經(jīng)過 MAX233 芯片。例如，應(yīng)保證 絲杠兩端支承與螺母座同軸，保證絲杠與機(jī)床導(dǎo)軌平行，考慮螺母座、支承座在安裝面上的聯(lián)接與定位，同步帶減速箱的安裝與定位，同步帶的張緊力調(diào)節(jié)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接與定位等。 m，任務(wù)書給定最快工進(jìn)速度 fvmax = 800mm/min，對應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 fnmax =（ fvmax / z? ）179。則由式（ 417）可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為： HzJJff meqqL 108 7/1 ??? 上式說明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于 1087Hz。 2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定 Z向最快空載移動(dòng)速度 maxv =6000mm/min，求出電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率 maxf =6000/（ 60179。因此，根據(jù) eqT來選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。 則由式（ 64），得： )( )13000( mNTf ???? ???? ? 最后由式（ 61），求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： a x1 ??? faeq TTT N178。 13 則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 2221 )( cmkgiJJJJJJ swzzmeq ??????? （ 2）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 eqT 分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 算得 0P = 。當(dāng) 1n 達(dá)最高轉(zhuǎn)速 1200r/min 時(shí)，同步帶的速度為 v= 100060 11?nd? =（ m/s），沒有超過 XL型帶的極限速度 35 m/s。 11 從圖 64查得，當(dāng)脈沖頻率為 10000 Hz時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約為 N178。該電動(dòng)機(jī)的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見表 45，運(yùn)行矩頻性曲線見圖 41。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。則由（ 327）式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2? ≈ mm。 （ 4）傳動(dòng)效率 的計(jì)算 將公稱直徑 0d =40 mm，基本導(dǎo)程 6?hP mm，代入λ = arctan[ hP / ( π0d ) ]，得絲杠螺旋升 角λ = 442? ′。如圖 320 所示，根據(jù) zF =cF ， yF = pF ， xF = fF 的對應(yīng)關(guān)系，可得 ： zF = N， yF = N， xF = N。 ，前角 0? ＝ 10176。 （ 6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過法蘭座安裝到橫溜板后部的縱溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。 螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。 換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 為了提高加工精度，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動(dòng)刀架換成自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 LD4BCK6140型四工位立式電動(dòng)刀架。 （ 6）計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速輪副，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。 （ 1）普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。 對普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機(jī)控制的、能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動(dòng)刀架換成能自動(dòng)換刀的電動(dòng)刀架。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。我國是一個(gè)機(jī)床大國，有三百多萬臺(tái)普通機(jī)床。沒有發(fā)達(dá)的制造業(yè)，就不可能有國家真正的繁榮和強(qiáng)大。 許多工廠一面購置數(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。 C6140 普通車床的結(jié)構(gòu)布局圖 1床腳 2掛輪 3進(jìn)給箱 4主軸箱 5縱溜板 6溜板箱 7橫溜板 8刀架 9上溜板 10尾座 11絲杠 12光杠 13床身 機(jī)床實(shí)體圖 普通車床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進(jìn)給箱變速后，由光桿或絲桿帶動(dòng)溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動(dòng)。 mm ， Z方向 177。 MCS51 系列8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性 /價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 本例中，當(dāng)采用有級變速時(shí)，可選用浙江超力電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 YD 系列 變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn) 2～４檔 變速；當(dāng)采用無級變速時(shí)，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號為： F1000G0075T3B，適配 電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)惠豐電子有限公司。另外，為了重復(fù)車削同一螺旋槽時(shí)不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個(gè)的零位脈沖 Z。 （ 2）拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步帶減速箱總成。 脈沖當(dāng)量的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求， X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為 x? = mm/脈沖， Z方向（縱向）為 z? = 脈沖。 由經(jīng)驗(yàn)公式（ 32），算得主切削力 cF ＝ N。 （ 3） 初選型號 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷，查表 331，選擇啟東潤澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的 FL4006 型滾珠絲杠副。 2 = 6，則滾珠總數(shù)量 ?Z ＝ 29179。查表 331，取支承系數(shù) kF = 2；由絲杠底徑 2d = , 得截面慣性矩 64/42dI ?? ≈ 10 4mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) K 取 3（絲杠臥式水平安裝 )；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離。 m之間選擇。 （ 3）確定帶的設(shè)計(jì)功率 dP 預(yù)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為 1200 r/min 時(shí)，對應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為： maxf = 1200179。 kW= 4kW。 （ 9） 校驗(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) mZ mZ = 7)](22[122 1 ??? ZZaZPe nt b??，嚙合齒數(shù) 6大，滿足要求。 參照表 41，可以算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下（具體計(jì)算過程從略）：滾 珠 絲 杠 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 sJ = ； 拖 板 折 算 到 絲 杠 上 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量wJ = 2cmkg? ；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1zJ = 2cmkg? 。 將以上各值代入式（ 63），算得 mn =1200 r/min。 m ） 15 最后由式（ 66），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2eqT = tT + fT = N178。從 130BYG5501 的運(yùn)行矩頻特性圖 64可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 fTmax ≈ 17 N178。 3）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng) 機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度 maxv = 6000