【正文】 制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠的影響。Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達到了10%。，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(1)技術(shù)水平上，與國外先進水平大約落后10至15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。在我過設(shè)備數(shù)控化改造的一段時間里，較多采用步進電機作為伺服驅(qū)動元件。綜上所述，綜合了成功率，技術(shù)難度，精度和投資等因素，決定選用步進電機開環(huán)伺服驅(qū)動微機數(shù)控系統(tǒng)由CPU、存儲擴展電路和I/O接口電路、伺服電機驅(qū)動電路等幾部分組成。這里選用MCS—51系列中的8031芯片。具有128字節(jié)的RAM。I/O口的驅(qū)動功能為：口驅(qū)動8個TTL門電路，而、只能驅(qū)動4個TTL門電路。I/O口擴展復(fù)合芯片，TTL電路芯片，在本次設(shè)計中，除了采用I/O口外還能擴展其他外圍功能電路，主要有8155（28+6并行I/O口，256個靜態(tài)RAM，一個14位定時器），TTL電路芯片，也廣泛用作MCS51單片機I/O擴展芯片，主要有74LS373，273，374，244等。由于8031復(fù)位后從0000H單元開始執(zhí)行程序，故程序存儲器地址應(yīng)從0000H就開始。數(shù)據(jù)總線 ～分別與存儲器～一一對應(yīng)連接。（２）輔助電路的具體設(shè)計①８０３１的時鐘電路如圖４－１時鐘電路圖。圖42 復(fù)位電路圖③光電隔離電路步進電機驅(qū)動電路中，脈沖分配器輸出的信號經(jīng)放大后控制步進電機的勵磁繞組。⑤鍵盤顯示接口電路ａ．顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有ＬＥＤ和ＬＣＤ，也有采用ＣＲＴ接口顯示方式。因此其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的類型有關(guān)。首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)距從表中查出，當(dāng)步進電機為五相五拍時， 橫向：按此最大靜轉(zhuǎn)矩產(chǎn)步進電機型號表（五相）可查出，大于所需靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號。在選題、開題及設(shè)計的其它各個階段，老師都定期跟蹤，嚴格把關(guān)，給出了很多寶貴的意見和建議，對設(shè)計的順利完成起到了關(guān)鍵性的作用。通過設(shè)計實踐，逐漸樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，熟悉掌握設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力，另外通過這次設(shè)計，進行各種設(shè)計計算、繪圖技能以及運用各種技術(shù)標準、規(guī)范。（1）軸、絲杠等圓柱體慣量計算（） 對于鋼材： 式中：M—圓柱體質(zhì)量（）D—圓柱體直徑（）L—圓柱體長度（）—鋼材的密度 對于齒輪：D可取分度圓直徑，L取齒輪寬度； 對于絲杠：D可近似取絲杠公稱直徑—滾珠直徑，L取絲杠長度。ｂ．鍵盤接口原理鍵盤是由若干個鍵盤組成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機輸入設(shè)備，如圖４－５所示：圖45 鍵盤工作原理圖圖中行線通過電阻接＋５Ｖ電壓，當(dāng)鍵盤斷開時，所有行線和列線斷開，行線～都是高電平，當(dāng)鍵盤上某一鍵閉合時，則該鍵所對應(yīng)的行線和列線短路，～相當(dāng)于控制信號，例如７號鍵閉合時，行線和列線短路，此時的電平由的電平控制，例如把行線接到微機輸入口讀行線狀態(tài)，若～都是高電平，則這一列沒有閉合，如果讀出的列線不全為高電平，則輸入為低電平和相關(guān)的鍵處于閉合狀態(tài)；若無閉合，接著使為低電平，其余列線為高電平，檢查這一列上是否有鍵閉合，這種逐行逐列的檢查鍵盤的過程稱為對鍵盤的一次掃描。圖43 光電隔離電路光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當(dāng)輸入信號加到輸入端時，發(fā)光二極管導(dǎo)通激發(fā)出紅外光，光敏三極管受光照射后，由于光敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流，通過輸出端輸出，從而實現(xiàn)了以光為媒介的電信號傳輸。圖41 時鐘電路圖②復(fù)位電路單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)。８１５５具有兩種基本操作，即用８１５５中的２５６字節(jié)ＲＡＭ及擴展Ｉ／Ｏ口使用，作ＲＡＭ時與系統(tǒng)ＲＡＭ無區(qū)別；作Ｉ／Ｏ口使用時，可通過工作方式以滿足不同需要?！cRAM的～一一對應(yīng)連接，其余地址經(jīng)譯碼產(chǎn)生片選信號。實際設(shè)計中，應(yīng)考慮在滿足容量要求的同時盡可能選擇大容量芯片，以減少芯片組合數(shù)。數(shù)據(jù)總線DB數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由口直接提供。具有兩個16位定時器/計數(shù)器。三種型號的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少許差別，可以說8031是沒有ROM的8051，而8751是EPROM代替ROM的8051。本設(shè)計采用的是MCS—51機，并擴展2片2764芯片，1片6264芯片，3片8155可編程并行I/O等組成的控制系統(tǒng)。步進電機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，電氣控制和驅(qū)動電路也簡單，體積小，重量輕，價格便宜，設(shè)計制造較簡單，容易調(diào)試，使用維修方便。第二章 設(shè)計方案和基本方案的確定（1）進給伺服系統(tǒng)設(shè)計計算此部分為機械部分，它包括脈沖當(dāng)量的確定；滾珠絲杠螺母副的設(shè)計、計算和選型；進給伺服系統(tǒng)的傳動計算；步進電機的計算和選用；設(shè)計并繪制總裝配圖，其中包括橫向裝配圖，還有橫向自制箱體的零件圖。存在差距的主要原因(1)認識方面對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認識不足。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。目前，歐美國家非常重視STEPNC的研究，歐洲發(fā)起了STEPNC的IMS計劃(～)。b.國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 e.適應(yīng)工廠自動化需要，支持標準FA網(wǎng)絡(luò)及DNC的連接。(2)智能控制，計及機床的機械性能，可按最佳的允許進給率和最大的允許加速度使機床的功能得到最大的發(fā)揮。其快移速度與分辨率關(guān)系如下表11。目前在工業(yè)上采用的現(xiàn)場總線有ProfibusDP，SERCOS，JPCN1，Deviconet，CAN，hterbus—S，Marco等。傳統(tǒng)的現(xiàn)場級大多是基于PLC的分布式系統(tǒng)。一般由DNC功能進行控制。由于電力電子技術(shù)及控制理論、微處理器等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，軟件運算及處理能力的提高，特別是DSP的應(yīng)用，使系統(tǒng)的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。如果把直流電機進行“里翻外”的處理，即把電驅(qū)繞組裝在定子，轉(zhuǎn)子為永磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出磁極位置，這就構(gòu)成了永磁無刷電機。(4)容易做成ASIC電路。有些廠家也把這種裝置稱為融合系統(tǒng)(fusion system)。目前，開放系統(tǒng)有兩種基本結(jié)構(gòu)：(1)CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中，PC板主要運行實時控制，CNC主要運行以坐標軸運動為主的實時控制。國際對中國機械工業(yè)的沖擊外資對我國機械工業(yè)的結(jié)構(gòu)沖擊主要表現(xiàn)在以下幾點：部分行業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)有可能受到?jīng)_擊工程成套行業(yè)將面臨更嚴峻的競爭我國機械工業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新的積極性有可能被抑制 處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴峻數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀1最近幾年我國用于機床進口的外匯高速增長，進口用匯是出口收匯的近10倍。2001年，％，％，％的水平。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）％，％，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這一創(chuàng)新思路是目前市場上沒有的，該技術(shù)己申請專利。成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭能力的4個要素，采用傳統(tǒng)的非數(shù)控生產(chǎn)方式只有達到一定閉值的大批量的規(guī)模生產(chǎn)才能取得上述4個方面的統(tǒng)一。關(guān)鍵詞: CA6132車床 數(shù)控改造 滾珠絲杠 8031單片機目 錄第一章 緒論 4 機床的數(shù)控化改造 4 4 51. 2數(shù)控機床與數(shù)控技術(shù) 7 7 9 15第二章 設(shè)計方案和基本方案的確定 21 21 21 21 22 22 23 23 25 26 27第三章 進給伺服系統(tǒng)傳動計算 32 32 3計算和選型 33 33 34 35 35 36 36 36 36 36 38 40結(jié)論 42致謝 43參考文獻 44第一章 緒論 機床的數(shù)控化改造目前，關(guān)于機床改造方面的報道比較多，其方法多種多樣，具體表現(xiàn)在:。針對這種情況，本課題提出對普通車床進行數(shù)控化改造，尋找一種可行的、有推廣價值的設(shè)備改造方法。在主軸內(nèi)安裝了主軸脈沖發(fā)生器，由脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號到CNC系統(tǒng)，再由CNC系統(tǒng)控制步進電機，實現(xiàn)進給運動。針對目前同類數(shù)控機床使用中存在的問題，經(jīng)過仔細的研究和分析系統(tǒng)特性，在改造機床時所有限位保護電路均采用負邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生；設(shè)定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產(chǎn)安全。因而作為評定數(shù)控機床及系統(tǒng)效能的基本指標也將由傳統(tǒng)的工作精度和切削能力改為用高效柔性和高精化的程度來衡量。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信