【正文】 服系統(tǒng)控制即可達(dá)到要求，并且節(jié)約資本，滿足精度要求。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)可采用以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)或半閉環(huán)系統(tǒng)。最后再對(duì)系統(tǒng)的誤差及精度進(jìn)行分析，并提出了改進(jìn)的方法、建議 。 總之，機(jī)床數(shù)控改造可以很好地解決現(xiàn)有設(shè)備老化，工 藝落后，生產(chǎn)效率低等與引進(jìn)設(shè)備技術(shù)要求高、價(jià)格高等等問(wèn)題，是提高我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率的一條有效的途徑。任何一個(gè)機(jī)械行業(yè)的 企業(yè)，都可考慮把普通機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床。 Circuit design。 關(guān)鍵詞： X52K。摘要 I X52K型立式銑床的數(shù)控改造設(shè)計(jì)（控制部分） 摘要 X52k 是立式升降臺(tái)式銑床，本文在其 基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)控化改造（控制部分），把其改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床。數(shù)控化改造；控制部分； MCS51。 Software programming目錄 III 目錄 第一章 X52k 銑床數(shù)控化改造概述 ................................................... 1 數(shù)控化改造的發(fā)展概況 ............................................................................... 1 X52K 數(shù)控化改造概要 ................................................................................. 2 X52K 數(shù)控改造的主要過(guò)程 ......................................................................... 2 X52K 數(shù)控化改造后的優(yōu)點(diǎn) ......................................................................... 2 第二章 改造的整體方案與分析 ........................................................ 3 總體方案設(shè)計(jì) .............................................................................................. 3 數(shù)控化改造前后對(duì)比 .................................................................................. 4 第三章 控制系統(tǒng)的數(shù)控化改造 ........................................................ 5 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 5 控制系統(tǒng)的主要功能 ................................................................................... 5 數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .................................................................................. 6 數(shù)控系統(tǒng)硬件連線詳解 ............................................................................ 13 第四章 軟件編程設(shè)計(jì) ...................................................................... 15 概述 ............................................................................................................. 15 控制軟件的組成和功能 ............................................................................. 15 插補(bǔ)程序設(shè)計(jì) ............................................................................................. 17 鍵盤(pán)掃描程序設(shè)計(jì) ..................................................................................... 20 加減速控制程序編程 ................................................................................. 23 第五章 誤差來(lái)源及精度分析 .......................................................... 26 數(shù)控部分誤差來(lái)源 ..................................................................................... 26 數(shù)控系統(tǒng)誤差補(bǔ)償分析 ............................................................................. 26 第六章 總結(jié) ..................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................... 28 致謝 ................................................................................................... 29 附錄 ................................................................................................... 30 附錄 1 插補(bǔ)程序 .............................................................................................. 30 附錄 2 鍵盤(pán)掃描程序 ...................................................................................... 32 附錄 3 電機(jī)的加減速控制程序 ....................................................................... 33 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 1 第 一 章 X52k 銑床數(shù)控化改造概述 數(shù)控化改造的發(fā)展概況 數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ,它集精密 ,柔性和集成于一身。有以下幾點(diǎn)可供參考 : （ 1） 由于數(shù)控改造費(fèi)用低，可充分利用原有設(shè)備和閑 置設(shè)備，把它們改造成數(shù)控機(jī)床，使它們的原有功能和改造后新增加的功能得到充分利用，提高了機(jī)床的使用價(jià)值。目前我國(guó)正在大力開(kāi)展、推廣這方面的工作和經(jīng)驗(yàn)，并取得了明顯的效果 。 X52K 數(shù)控改造的主要過(guò)程 （ 1） 收集： 收集資料，查與 X52K 相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。 （ 1） 開(kāi)環(huán)伺服 控制 系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)的伺服系統(tǒng)如圖 21 所示，是采用步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)的伺服系統(tǒng) ， 對(duì)于數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的每一個(gè)進(jìn)級(jí)脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距，再經(jīng)減速齒輪帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)絲桿螺母副傳動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。 數(shù)控化改造前后對(duì)比 X52k 立式銑床是銑削鍵槽、平面及銑孔的通用機(jī)床，它沒(méi)有準(zhǔn)確可靠的定 位裝置，銑孔與銑鍵槽的位置精度 一般靠模板的精度和人工劃線的精度來(lái)保證，故其加工精度低于數(shù)控銑 床。最終使系統(tǒng)靈活性大 ，通用性強(qiáng)，數(shù)控功能豐富，可靠性高，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，使用維護(hù)方便。 （ 8） 行進(jìn)行直線、斜線、圓弧的加工 。 綜合上訴要求，選擇 MCS51系列單片機(jī)。本文選用 2764 芯片，其引腳圖如圖 34 所示， 對(duì)于鎖存器選擇 74LS373。由于復(fù)位后 8031從 0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序故 8K EPROM 的空間 0000H1FFFH， 8K RAM 的地址空間也設(shè)為0000H1FFFH。 本文采用 38譯碼器（ 74LS138） ,輸入端占用 3 根最高地址線，剩余的 13根低位地址線可作為片內(nèi)地址線 ，其管腳圖如圖 36，譯碼關(guān)系如表 31所示： 劉青山 ： X52K 型立式銑床的數(shù)控改造設(shè)計(jì)（控制部分 ） 10 表 31 74LS138的譯碼關(guān)系 圖 36 74LS138管腳圖 擴(kuò)展 I/O 接口 8031 單片機(jī)只有 4個(gè) 8位并行 I/O 接口，但可供用戶使用的只用 P1口和部分P3口，因此在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都需要擴(kuò)展 I/O 口芯片 對(duì)于本文選擇 8155 和 8255 芯片對(duì)相應(yīng)接口進(jìn)行擴(kuò)展 ,具體連線圖詳見(jiàn)附錄 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)，可采用較為簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制，因而成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床最為主要的一種驅(qū)動(dòng)元件 ，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路一般由 4部分組成：計(jì)算機(jī)接口、脈沖分配器、光電隔離電路和功率放大電路。 硬件環(huán)型分配器是有觸發(fā)器和門(mén)電路構(gòu)成的硬件邏輯電路。 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位電路是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的， 在時(shí)鐘電路工作后，只要在 RESET引腳上出現(xiàn) 10ms 以上的高電平，單片機(jī)即實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，以后單片機(jī) 便從 0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。掉電保護(hù)電路圖詳見(jiàn)附錄 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 13 數(shù)控系統(tǒng)硬件連線詳解 本文采用 8031 系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，銑床縱向、橫向和垂直方向均采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，三個(gè)坐標(biāo)均采用硬件環(huán)形分配。 8255 芯片 PA0— PA6 接 X 向、 Y 向和 Z向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器，位數(shù)出口，PB0— PB7 為三個(gè)方向的點(diǎn)動(dòng)及回零輸入， PC0— PC5 為面板上的選擇開(kāi)關(guān)是輸入，設(shè)有編輯，單步運(yùn)行，單段運(yùn)行、自動(dòng)、手 動(dòng) I、手動(dòng) II等方式。 詳見(jiàn) 系統(tǒng)框圖 如圖 41所示： 圖 41 系統(tǒng)框圖 控制軟件的組成和功能 控制軟件的功能可用簡(jiǎn)單的模型來(lái)說(shuō)明，如圖 42所示： 零件加工程序 操作命令 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件 機(jī)床狀態(tài)信號(hào) 的命令 圖 42 控制軟件的功能模型 控制軟件接受輸入的數(shù)據(jù)， 如零件加工程序，從鍵盤(pán)或操作面板輸入的各種操作指令，以及反映機(jī)床狀態(tài)的輸入信號(hào)，對(duì)這些輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加工最終 產(chǎn)生輸出，使 驅(qū)動(dòng)元件動(dòng)作或使機(jī)床工作狀態(tài)發(fā)生變化。 （ 6）系統(tǒng)自檢 該程序檢測(cè)計(jì)算機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)各個(gè)硬件功能的正確性，提示可能存在的故障的位置及性質(zhì)，這樣可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。位置控制可以由軟件也可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （ 2） 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) ： 它又稱(chēng)為時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)或數(shù)字增量插補(bǔ)。 圖 44 第一象限 直線查補(bǔ)原理 （ 2）其它象限的 插補(bǔ)原理及偏差判別 根據(jù)第一象限的 插補(bǔ)原理及偏差判別式，可求出其它三個(gè)象限的進(jìn)給方向及偏差判別式 如表 41 為了把其它象限的插補(bǔ)作為第一象限的直線 來(lái)處理，圖 41中所示的插補(bǔ)公式及前進(jìn)方向總是根據(jù)終點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值來(lái)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，求得偏差，并根據(jù)偏差的大小決定進(jìn)給方向。計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和停止由命令寄存器的最高兩位控制。 （ 2） 如何消除鍵的抖動(dòng) 。 其次 ,再用逐行掃描的方法來(lái)確定閉合鍵的具體位置。C 口為輸入 ,作為列線 (只用了PC0~PC3 四根口線 )。若鍵已釋放 ,則再延時(shí)消抖 ,然后判斷是命令鍵還是數(shù)字鍵。 (1) 程序延時(shí) 根據(jù)延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短，可以采用單循環(huán)延時(shí)和雙重計(jì)數(shù)循環(huán)延時(shí)程序。從圖中可以看出， L2 段為恒速運(yùn)行， L1 段為加速運(yùn)行， L3段為減速運(yùn)行過(guò)程。 而編程時(shí)要把零件圖紙尺寸 參數(shù)轉(zhuǎn)換成控制脈沖個(gè)數(shù)，尺寸的最小單位是脈沖當(dāng)量值。從總體方案設(shè)計(jì)