【正文】 臺），在通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級改造（不屬于此設(shè)計范圍）使該機(jī)床成為五坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床 . 國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r 我國數(shù)控系統(tǒng)分為 3種型級，即經(jīng)濟(jì)型、普及型和高級型。 通過對單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)控工作臺更加平穩(wěn)、有序的工 作，減少工作時產(chǎn)生的誤差，使該機(jī)床的雙回轉(zhuǎn)工作臺不僅沿 X、 Y、 Z方向作平行移動，在 A、 B 兩軸能同時運動，且能隨時停止。而五坐標(biāo)聯(lián)動機(jī)床就能滿足這些要求。技術(shù)狀況 80 年代以來，國家對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展十分重視，經(jīng)歷了“六五”、“七五”期間的消化吸收引進(jìn)技術(shù)，“八五”期間科技攻關(guān)開發(fā)自主版權(quán)數(shù)控系統(tǒng) 2 個階段，已為 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)，并取得了長足的進(jìn)步。目前 ，已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 種。從目前世界上數(shù)控 技 術(shù)及其裝備 發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。 數(shù)控機(jī)床的升級（五軸聯(lián)動） 我國現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床主要以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床為主，只適應(yīng)于 形狀簡單的直線，斜線等類零件加工，對于那種復(fù)雜的型面卻只能用手動 加工，這對于產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品更新可以及效率高的年代已經(jīng)不再適應(yīng)。刀庫容量 16，數(shù)控系統(tǒng)：Siemens840D，可控 X、 Y、 Z、 B、 C 五個軸，具有車削中心加銑削中心的特點。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的分度定位是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度的，沒有其他的定位元件。調(diào)整時，先松開殼體螺母套筒 8 上的止頭螺釘 9，使鎖緊瓦 10 把絲桿 11放松，然后轉(zhuǎn)動絲桿 11，它便和蝸桿 5 同時在殼體螺母套筒 8中作軸向移動。然后由電 — 液脈沖馬達(dá) 1 通過傳動裝置，使蝸輪 7和回轉(zhuǎn)工作臺按照控制系統(tǒng)的指令作回轉(zhuǎn)運動。 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)與開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺 大致相同。由于加工小型零件，因此被加工零件的工藝要求機(jī)床的精度較高，由于機(jī)床的剛性對機(jī)床的精度影 響較大，所以它對剛性的要求較高。 所以估算出： mA? 達(dá)到熱平衡時，傳動的發(fā)熱率應(yīng)和箱體的散熱率相等，依熱平衡條件得： ? ? 211 11 0 0 0 tAK Pts ??? ? P1 為蝸桿軸功率； 1t 為潤滑油的溫度，對蝸桿傳動可以允許到 95 度，這里取 30 度； 2t 為周圍空氣的溫度，一般取 20 度。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)與頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量，頻率以及電動機(jī)繞組的通電順序，電動機(jī)即可獲得所需的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機(jī)實現(xiàn)數(shù)字控制。下面的程序定時器需要 7個機(jī)器周期 ,因此先把 FE7OH 加上 7后得 FE77H 作為裝載值先存在中間單元 R6,R7 中 ,R6 存 存 FEH。對于中等或較長的運行距離，電動機(jī)加速后必須有一個恒速過程。微機(jī)中用定時器中斷方式來控制電動機(jī)變速時，實際上就是不斷改變定時器裝載值的大小。 （ 2）控制口線 PSEN(外 ROM 讀選通信號 )、 ALE（地址鎖存控制）、 EA（片外存儲器選擇）、 RESET（復(fù)位控制）。片內(nèi) 8kb 單元地址要求地址線 13根（ A0~A12）。 G 為鎖存信號輸入線， G=1 時鎖存器輸出等于 D 端輸入， G 輸入短跳變將輸入信息鎖存到 8位鎖存器中。盡管與 EPROM 處同一地址空間，但由于控制信號及使用的數(shù)據(jù)傳送指令不同，故不會發(fā)生總線沖突， 8031 片外擴(kuò)展 8KBROM 的系統(tǒng)接線圖見圖 。電源向繞組供電。通過誤差檢定得到機(jī)床刀具與工件相對運動的非期望分量 。 【 3】 張毅坤，陳善久， 裘雪紅 ,單片微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 ,西安電子科技大學(xué)出版社。 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 42 。 【 5】 李澄，吳天生聞百橋，機(jī)械制圖，高等教育出版社。論文總結(jié)如 下 : (1)選擇了開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。如圖 所示 : 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 32 ? 圖 驅(qū)動電路的設(shè)計 電源電路設(shè)計 采用 W7800 系列穩(wěn)壓器，其接線圖如下： 這種穩(wěn)壓器只有輸入端，輸出端 2和公共端 3，故也稱為 3端集成穩(wěn)壓器，使用時只需在其輸入端和輸出端與公共端之間并聯(lián)一個電容即 可。 越界報警電路設(shè)計 如圖 所示 ,XK0,XK1YK0,YK1 為限位行程開關(guān) .XK0,XK1 和 YK0,YK1分別安裝在 X,Y 方向裝置的機(jī)械零件和機(jī) 械極限位置 ,當(dāng)參數(shù)設(shè)置錯誤或別的系統(tǒng)故障使電動機(jī)帶動滑臺運行到機(jī)械零位或機(jī)械極限位置 ,碰到微動行程開關(guān) ,發(fā)出信號使給 INT0,INT0 立即產(chǎn)生中斷信號給 8031,立即執(zhí)行 INTO 中斷處理程序使綠色發(fā)光二極管轉(zhuǎn)滅 ,而紅色發(fā)光二極管與轉(zhuǎn)亮并驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警的聲音信號 ,同時使電動機(jī)停止運轉(zhuǎn) . 行程開關(guān)選用 KW4微動開關(guān) ,其工作電壓為 DC30V,工作電流為 .接觸電阻 ? ? ,絕緣電阻 ? 100K? ,其工作行程為 ~,差動行程為 ? ,壽命為直流 5210? 次 ,均可達(dá)到設(shè)計要求 . 正常情況下 ,＂１＂和＂３＂接通，電阻 ? ? ，可略去記為 0，那么 30160 . 5152 3 0 01 2 3 0VROARRRR? ? ?? ? ? ?? 當(dāng)滑動平臺運行到行程開關(guān)處時，某一行程開關(guān)的“ 1”和“ 2”接通，因為“ 2”的輸出是或門的輸入，故而需要的電壓為 5V。在 ALE 為高電平時， P0口輸出的地址有效，并由 ALE 的下降沿鎖存到地址鎖存器中，此時外部程序存儲器系統(tǒng)信號線PSEN 出現(xiàn)低電平，選通相應(yīng)的外部。地址鎖存器的鎖存信號為 ALE。 8031 最小應(yīng)用系統(tǒng)。為了減少每步計算裝載值的時間，系統(tǒng)設(shè)計時就會把離散點的雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 26 速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的 ROM 中，系統(tǒng)在運行中用查表的方法查出所需的裝載值。 升速的規(guī)律一般有兩種選擇：一種是按照直線規(guī)律升速，二是按指數(shù)規(guī)律升速。而且與設(shè)定值之間不存在誤差。 因此，步進(jìn)電動機(jī)被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 17 簡化，并可靠的獲得較高的位置精度。 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 16 第四章 動力部分的設(shè)計 電動機(jī) 本設(shè)計中選擇式步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動工作臺。 因此在這二個方案中，本設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇方案一。所測量的結(jié)果反饋與指令進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使回轉(zhuǎn)工作臺定位精度更高。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可作任意角度的回轉(zhuǎn)或者分度，又光柵 21 進(jìn)行讀數(shù)控制。調(diào)整完畢后，再擰緊止雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 7 動頭螺釘 9，把鎖緊瓦 10 鎖住絲桿 11，使其不能再作轉(zhuǎn)動。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺既沒有鼠牙盤，也沒有定位銷，它的定位精度完全是由控制系統(tǒng)來決定的。主軸具有 C 軸功能，采用 12 工位動力刀架，具有自動上雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 5 下料裝置和全封閉等多道防護(hù)裝置，可一次上料完成零件的正反面加工，包括車削、鏜孔、鉆孔、攻絲等多道工序。在我國，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度出發(fā)， 對數(shù)控機(jī)床的升級主要是對機(jī)床的性能和功能方面的增加。高速高精加工技術(shù)可極大的提高效率， 提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動技術(shù)對我們已不再是難題， μ m當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實時多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。數(shù)控機(jī)床新開發(fā)品種 300 個，已有一定的覆蓋面。一般認(rèn)為， 1臺 5軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于 2 臺 3軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時， 5 軸聯(lián)動加工可比 3 軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。 xxxxxxxxxxxx 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計 (論文 )題目：雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺 的設(shè)計 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 系 部 ：機(jī)電工程系 專 業(yè) ：機(jī)電一體化 年 級 : 指導(dǎo)教師 : 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 2 摘 要 在現(xiàn)有的三坐標(biāo)連動數(shù)控工作臺上再增加一個具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，將其安裝在原有的工作臺上，通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級改造，使之成為五坐標(biāo)軸聯(lián)動的數(shù)控工作臺。 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(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。“九五”期間數(shù)控機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。 、高速、高精加 工 技術(shù)及裝備的新趨勢 效率和質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。 為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，必須對現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行升級。上海重型機(jī)床廠開發(fā)的雙主軸倒順式立式車削中心，第一主軸正置，第二主軸倒 置。因此，對開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳動精度要求高，傳動間隙（特別是蝸輪副）應(yīng)盡量小。根據(jù)設(shè)計要求，絲桿 11最大軸向移動量為 10 毫米時， 蝸桿 5 和蝸輪 7 的齒側(cè)隙可調(diào)整 毫米。 數(shù)控工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作返零控制時，先右擋塊 19 從快速回轉(zhuǎn)變?yōu)槁倩剞D(zhuǎn)，再由無觸點開關(guān) 20起作用，然后準(zhǔn)確的停在零點位置上。區(qū)別在于：閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺有角度測量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器）。而且方案一使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊、合理，在對加工空間的要求不是很高的情況下選擇方案一較好。 綜合以上數(shù)據(jù)，可以得出箱體表面散出的熱量估算為： ? ? ? ? WttAKP sc ??????? 可以滿足工作臺的正常工作需要。步進(jìn)電動機(jī)具有以下主要特點： 1 步進(jìn)電動機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動，電流的大小與波形的變化，溫度等）的影響 ，只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動機(jī)產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象之前，就不會影響其正常工作； 2步進(jìn)電動機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計 誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)之后，其累計誤差就會變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期積累； 3控制性能好，在啟動，停止，反轉(zhuǎn)時不易“丟失”。程序如下： SPD： MOV R6， 77H 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 19 MOV R7， FEH LCALL CW CLR TR0 MOVA， TL0 ADDA， R6 MOV TL0， A MOVA， TH0 ADDA， R7 MOV TH0， A SETB TR0 RET1 系統(tǒng)在反復(fù)執(zhí)行這個中斷程序時，所產(chǎn)生的驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)的時鐘脈沖就是恒定的頻率。各類系統(tǒng)在工作過程中，都要求加減速時間盡量短，而恒速時間盡量長，特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點至終點的時間要求最短，這就必須要求升速減速過程最短而恒速時的速度最高。 微機(jī)在控制電動機(jī)加減速的過程中，一般用離散辦法來逼近理想的升降 速曲線 。 （ 3）電源和時鐘。 它由 P0和 ~ 組成。 當(dāng) 8031 在訪問外部程序存儲器時， P2口輸入高 8 位地址： P6 口分時雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 29 傳送低 8位地址和指令字節(jié)。 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺的設(shè)計 30 8031 片外擴(kuò)展 8KBROM 的系統(tǒng)接線圖 鍵盤及顯示電路的設(shè)計 在本單片機(jī)控制系統(tǒng)中，同時需要使用鍵盤與顯示器接口，為了節(jié)省I/O 口線，把鍵盤和顯示電路做在一起，構(gòu)成鍵盤顯示電路，本系統(tǒng)采用8155 并行擴(kuò)展口構(gòu)成鍵盤顯示電路。由于繞組電感的作用， R 上的電感的作用， R 上的電壓逐漸升高， 當(dāng)超過給定電壓 Uc 時比較器輸出低電平，使與 門也輸出低電平， T1截止電源被切斷；當(dāng)取樣電阻上的電壓小于給定電壓時，比較器輸出高電平，與門也輸出高電平， T1 又導(dǎo)通，電源又開始想繞組供電，這樣反復(fù)循環(huán)，直到 Ui 為低電平。對加工精度預(yù)測以及軟件補(bǔ)償方法進(jìn)行初步研究。 【 4】 張建民，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計 ,高等教育出