【正文】 ................................................28 2 系統(tǒng)的接地 ............................................................29 開(kāi)關(guān)量 I/O 信號(hào)的電特性 ................................................29 系統(tǒng)信號(hào) I/O 的連接 ....................................................295 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ....................................................31 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 .................................................31 概述 .............................................................31 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................................31 硬件電路的組成 .......................................................32 各種芯片選擇及引腳功能說(shuō)明 ........................................32 輔助電路 ..........................................................47 驅(qū)動(dòng)電源電路的選擇 ................................................48 控制類型的確定 ....................................................49 面板操作鍵和方式選擇開(kāi)關(guān) ..........................................49 螺紋加工的傳動(dòng)與控制 ..............................................50 硬件電路設(shè)計(jì) .........................................................50 接口電路與 AT89C51 的連接 ..........................................50 伺服電機(jī)接口電路 ..................................................51 隔離電路 ..........................................................52 脈沖分配器 ........................................................526 軟件設(shè)計(jì) ................................................................536．1 總體設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) .....................................................536．2 系統(tǒng)初始化軟件 .......................................................536．3 插補(bǔ)程序設(shè)計(jì) .........................................................53 直線插補(bǔ) ..........................................................53 圓弧插補(bǔ) ..........................................................557 程序設(shè)計(jì) ................................................................608 數(shù)控機(jī)床的安裝調(diào)試及驗(yàn)收 ................................................63 機(jī)床的地基和對(duì)環(huán)境的要求 ..............................................63 各控制單元間的電纜連接 ................................................63 通電試車前的檢查 ......................................................63 輸入電源電壓和頻率的確認(rèn) ..........................................63 檢查直流電源輸出端是否正常 ........................................63 檢查各熔斷器 ......................................................63 短接棒的設(shè)定 ......................................................63 檢查油和氣 ........................................................64 確認(rèn)各部件機(jī)器位置 ................................................64 通電試車 ..............................................................64 確認(rèn)試車 ..........................................................64 確認(rèn)電源電壓相序 ..................................................64 接通強(qiáng)電柜交流電源 ................................................64 接通直流電源 ......................................................64 線數(shù)控裝置供電 ....................................................64 數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)核對(duì) ..................................................64 3 手動(dòng)操作 ..........................................................65 主軸與輔助裝置通電 ................................................65 空運(yùn)行及有關(guān)性能試驗(yàn) ..............................................65設(shè)計(jì)小結(jié) ...................................................................66致 謝 ......................................................................67參考文獻(xiàn) ...................................................................681 緒論 4 改造的可行性隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能不斷提高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，因此對(duì)機(jī)床不僅要求具有較高的精度和生產(chǎn)率，而且應(yīng)能迅速地更換產(chǎn)品的零件。（1）數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資大，對(duì)中小型企業(yè)是心有余而力不足。（3）降低對(duì)工人技術(shù)等級(jí)的要求。（5）數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用，其可以很好的解決現(xiàn)代制造業(yè)中的復(fù)雜、精密、小批、多變零件的加工問(wèn)題，能穩(wěn)定加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。該機(jī)床適用于加工形狀復(fù)雜，中小批量的零件。縱、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)減速齒輪采用雙片齒輪，靠錯(cuò)位消除嚙合間隙。在其縱橫向均采用步進(jìn)電機(jī) 7減速齒輪 滾珠絲杠螺母副 溜板的傳動(dòng)方式，刀架更換為四刀位回轉(zhuǎn)刀架。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮和選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，拍數(shù)，步距角，最大靜轉(zhuǎn)距及外形和配合尺寸，齒輪的模數(shù)，齒數(shù)，主要尺寸及和軸的配合，滾珠絲杠副的承載能力，支撐，潤(rùn)滑，配合要求，間隙的調(diào)整和有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)和零件的安裝，連接和密封。（5）穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)穩(wěn)定性是進(jìn)給伺服系統(tǒng)能夠正常工作最基本的條件，在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能夠適應(yīng)外加系統(tǒng)的變化而不發(fā)生共振，采取適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式和防護(hù)措施延長(zhǎng)其壽命。但是，增大轉(zhuǎn)矩和快速運(yùn)行存在一定的矛盾，高性能與低成本相矛盾。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給分為快速進(jìn)給和切削進(jìn)給，快速進(jìn)給速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切削進(jìn)給的速度。但是，螺母要適當(dāng)預(yù)緊，同時(shí)配合數(shù)控系統(tǒng)軟件間隙補(bǔ)償消除絲杠與螺母之間的間隙。 （3）減小運(yùn)動(dòng)慣量，傳動(dòng)元件的慣量對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的起動(dòng)和制動(dòng)特性都有影向，尤其是處于運(yùn)轉(zhuǎn)的零件，其慣性的影響更大?；?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此絲杠立式使用時(shí)，應(yīng)增加制動(dòng)裝置。（1）滾珠絲杠副的軸向間隙調(diào)整常用的雙螺母絲杠消除間隙方法有：墊片調(diào)隙式，螺紋調(diào)隙式，齒差調(diào)隙式。滾珠絲杠副的支撐和制動(dòng)方式為提高傳動(dòng)剛度，不僅應(yīng)合理確定滾珠絲杠螺母副的參數(shù)，而且螺母座的結(jié)構(gòu)、絲杠兩端的支撐形式以及它們與機(jī)床的連接剛度也有很大影響。常用的制動(dòng)方法有超越離合器、電磁離合器或者使用具有制動(dòng)裝置的伺服電動(dòng)機(jī)。①縱向滾珠絲杠略②橫向滾珠絲杠橫向滾珠絲杠也采用三點(diǎn)支承形式，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般都安裝在床鞍的后部，近操作者一端，布置一根短軸，通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸套與滾珠絲杠聯(lián)接起來(lái)。消除齒輪間隙的方法很多，用調(diào)整中心距的方法是最簡(jiǎn)單的一種。 C6140車床數(shù)控化改造機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)械部分設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用，運(yùn)動(dòng)部件的慣性計(jì)算，伺服電動(dòng)機(jī)的選擇等。L壽命(以 106轉(zhuǎn)為單位 1,如 則為 150 萬(wàn)轉(zhuǎn)).壽命 L 可按下式計(jì)算 L=60nT/106 式中 n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 r/min。則 η=tan2176。 S=π/4* 2= “+”用于拉伸時(shí)，“”用于壓縮時(shí)。cm2 = kgm) Tf克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩(Nm式中 F 0 預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的 1/3，即 Fp/3.則 T=Tamax+Tf+T 0 =(++) Nfh硬度系數(shù),HRC 為 60 時(shí), f h為 1。1639。FpL0/ES式中 E彈性模量，對(duì)鋼 E=*106N/cm2。cm 2)對(duì)材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式計(jì)算： J=*104D4L式中 D圓柱零件的直徑(cm)。m =m T0= F0L0*103/(2πη 0)=*4*103/(2π* )N 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造 為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造大致分為二類：（1）二級(jí)以上變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)變速裝置多采用齒輪變速機(jī)構(gòu)。停車時(shí)為克服旋轉(zhuǎn)件的慣性采用液壓摩擦制動(dòng)器使主軸迅速停轉(zhuǎn)。車床的主軸轉(zhuǎn)速必須小于主軸脈沖發(fā)生器的最高允許轉(zhuǎn)速，以免損壞脈沖發(fā)生器。為了能高效的加工出高精度、低粗糙度的工件，必須要有一個(gè)具有良好性能的主傳動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)具有高精度、高剛度、振動(dòng)小、熱變形和噪聲均能滿足需要的主軸部件。這種可是動(dòng)力源盡量靠近機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)裝置機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，系統(tǒng)剛性增加，傳動(dòng)精度提高。（2）伺服系統(tǒng)的組成 閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分組成：① 微型計(jì)算機(jī) 它能接受輸入的加工程序和反饋信號(hào)，經(jīng)系統(tǒng)軟件運(yùn)行處理后，由輸出口送指令信號(hào)。⑥ 測(cè)速發(fā)電機(jī)及反饋電路 測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)際是小型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)兩端的電壓值和發(fā)電 23機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，因此，可將轉(zhuǎn)速的變化量轉(zhuǎn)變成電壓的變化量。因此，數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械方面有很高的要求。 （具體的設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)第二章《縱橫向進(jìn)給