【正文】 的錯誤，在此誠摯地道一聲“老師，您辛苦了！”感謝老師對我的精心培育和教誨。因為每當自己或自己和同學完成了此次設計時，或多或少有些欣慰，會感到開心，同時和老師的交流也是一種快樂。任何能力都是在實踐中積累起來的，都會有一個從不會到會，從不熟練到熟練的過程，人常說“生活是最好的老師”就是說只有在生活實踐中不斷磨練，才能提高獨立思考和解決問題的能力；同時也培養(yǎng)了自己優(yōu)良的學風、高尚的人生、團結和合作的精神；學會了勤奮、求實的學習態(tài)度。 第二，經過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。 8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路） 和 8279（ 8279采用單177。 這次的的課程設計我們組做的題目是臥式車床數控化改造，從題目上看起來很復雜，我們組進行了細致的任務分工，一下子就變得簡單化了。程序如下： MOV DPTR， 7FFFH ；指向 DAC0832 口地址 MOV A， DATA ；準備輸出的數字量 00H～ 0FFH MOVX DPTR， A ；輸出直流電壓 0～ 10V 步進電動機的運動控制程序 步進電動機的運動控制采用的是硬環(huán)分，其走步程序包括勻速與升降速兩種，詳細的設計思路見第四章第四節(jié)。 圖 71 BD5A 驅動器與控制系統(tǒng)的連接 8. 控制系統(tǒng)的部分軟件設計 存儲器與 I/O 芯片地址分配 根據書后圖 67中地址譯碼器 U4（ 74LS138）的連接情況，可以算出主機板中存儲器與 I/O 芯片的地址分配如表 81 所示。 圖 61 車床數控系統(tǒng)操作面板布置圖 圖 62 控制系統(tǒng)原理框圖 控制系統(tǒng)的操作面板布置如圖 61所示。 （ 4）考慮密封、防護、潤滑以及安全機構等問題。α /360=160（ r/min）。實際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得很低，通常只有 100Hz（即 100 脈沖 /s）。 ）Hz=10000(Hz)。本例中取安全系數 K = 4，則步進電動機的最大靜轉矩應滿足： mNmNTT eqj ?????? a x （ 48） 對于前面預選的 130BYG5501 型步進電動機，由表 45可知，其最大靜轉矩 maxjT = 20 N178。 m （ 45） 2）最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 2eqT ， 2eqT 包括三部分：折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩 tT ，移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩 fT ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩 0T 。 1）快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩 eqT eqT 包括三部分：快速空載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩 maxaT ，移動部件運動時折算到電 動機轉軸上的摩擦轉矩 fT ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩 0T 。 （ 11）確定實際所需同步帶寬度 sb sb ≥ 00 )( PKPbzds 式中 0sb — 選定型號的基準寬度，由表 321 查得 0sb = ； zK — 小帶輪嚙合齒數系數， 由表 322查得 zK =1。 （ 6）確定大帶輪齒數 2Z 和大帶輪節(jié)圓直徑 2d 大帶輪齒數 2Z =i 1Z =18,節(jié)圓直徑 2d =。 m，對應的輸出功率為 OUTP = n179。 圖 41 130BYG5501 步進電機運行矩頻特性 （ 1）傳動比 i的確定 已知電動機的步距角α = ，脈沖當量 z? = mm/脈沖，滾珠絲杠導程 hP = 6 mm。 同步帶減速箱的設計（ 縱向） 為了滿足脈沖當量的設計要求和增大轉矩，同時也為了使傳動系統(tǒng)的負載慣量盡可能地減小，傳動鏈中常采用減速傳動。 因為絲杠加有預緊力，且為軸向負載的 1/3，所以實際變形量可減小一半，取 2? = mm。將摩擦角 ? =10′，代入 ? = tanλ / tan(λ+ ? )，得傳動效率 ? = %。 選用矩形－三角形組合滑動導軌，查表 329，取 K= ， ? = ， 代入 mF ＝ )( GFKF zx ??? , 得工作載荷 mF ≈ 1712 N 。 ，刃傾角 s? ＝－ 5176。 （ 7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式 結構簡單，但它堵住了主軸的通孔。實現自動換刀需要配置相應的電路，由數控系統(tǒng)完成 螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。 （ 7）選擇四工位自動回轉刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。因此，數控系統(tǒng)應設計成連續(xù)控制 型。這樣，利用數控裝置，車床就可以按預先輸入的加工指令進行切削加工 ?？梢灶A料，今后機床的經濟型數控化改造將迅速發(fā)展和普及。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產值只有先進工業(yè)國家的 1/10左右，差距太大，急待改造。任何國家的制造業(yè)都是國民經濟的基礎產業(yè)，也是國民經濟的主要來源。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。當工件隨主軸回轉時，通過刀架的縱向和橫向移動，能加工出內外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加工各種成形回轉表面。主要技術指標如下 （ 1）床身上最大加工直徑 400 mm； （ 2）最大加工長度 1000 mm； （ 3） X 方向 (橫向 )的脈沖當量 x? = mm/脈沖 ,Z方向 (縱向 )z? = mm/脈沖； （ 4） X 方向最快移動速度 maxxv = 3000 mm/min， Z 方向為 maxzv = 6000 mm/min； （ 5） X 方向最快工進速度 Fxvmax = 400 mm/min， Z 方向為 zmxFv = 800 mm/min； （ 6） X 方向定位精度 177。 （ 3）根據技術指標中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數控系統(tǒng)的經濟性要求，決定選用 MCS51系列的 8位單片機作為數控系統(tǒng)的 CPU。 若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉速，可用 2～４速的多速電動機代替原有的單速主電動機；當多速電動機仍不能滿足要求時，可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現無級變速（工廠使用情況表明，使用變頻器 6 時，若工作頻率低于 70Hz，原來的電動機可以不更換，但所選變頻器的功率應比電動機大）。 的 A、 B 相信號， 可用 A、 B 異或后獲得 1200 個脈沖（一轉內），這樣編碼器的線數可降到600 線（ A、 B 信號）。 進給系統(tǒng)的改造與設計方案 （ 1）拆除掛輪架所有齒輪，在此尋找主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。以下詳細介紹縱向進給機構，橫向進給機構與縱向類似，在此從略。 查 參考文獻 1 查表 33，得：主偏角 rk 的修正系 krFCk ＝ ；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數值均為 。 查 參考文獻 1 表，取載荷系數 wf =，再取硬度系數 Hf =1，代入式（ 3—23），求得最大動載荷 NfffLF mHwaQ 9 7 0 33 ?? 。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為 a=1497 mm；鋼的彈性模量 E＝ ? Mpa；查表 333，得滾珠直徑 wD = mm，算得 :絲杠底徑 2d =公稱直徑 0d －滾珠直徑WD = mm，則絲杠截 2dS ?? /4 = （ 2mm ） 2）根據公式 Z＝ ( WDd /0? )－ 3，求得單圈滾珠數目 Z= 29；該型號絲杠為雙螺母，滾珠總圈數為 3179。 （ 6）壓桿穩(wěn)定性校核 根據公式（ 328）計算失穩(wěn)時的臨界載荷 kF 。 根據改造經驗， C6140 車床 Z向步進電動機的最大靜轉矩通常在 1525 N178。 α / 360 =1200（ r/min）。同步帶傳遞的負載功率應該小于 W，今取 P = kW，從表 318 中取工作情況系數 AK = ，則由式（ 314），求得帶的設計功率 dP = AK =179。 （ 8） 計算實際中心距 a 實際中心距 mmLLaa OPP 0 ?????？v向移動部件總重量 G = 1300 N；同步帶減速箱大帶輪寬度 28 mm，節(jié)徑 mm，孔徑 30 mm，輪轂外徑 42 mm，寬度 14 mm；小帶輪寬度 28 mm，節(jié)徑 mm，孔徑 19mm，輪轂外徑 29 mm，寬度 12 mm；傳動比i =。 其中： ???360maxvnm ? （ 43） 式中 maxv —— Z向空載最快移動速度，任務書指定為 6000 mm/min； α —— Z 向步進電動機步距角，為 ； δ —— Z 向脈沖當量，本例δ = mm/脈沖。本例中在對滾珠絲杠進行計算的時候，已知進給方向的最大工作載荷 fT = N，則有： mNjPFT htt ???? ??? ??? 再計算承受最大工作負載（ cF =）情況下，移動部件運動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩： )13 73( )( ??? ?????? ???? i PGFT hcf （ N 178。 ）≈ 1333(Hz)。 m，滿足要求。 （ 1）快速空載起動 電動機從靜止到加速至 mn =1200 r/min，由（ 65）式可知，同步帶傳遞的負載轉矩 1eqT = N178。 5. 繪制進給傳動機構的裝配圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和步進電動機的計算、選型后，就可以著手繪制進給傳動機構的裝配圖了。 （ 6）注意繪制裝配圖時的一些基本要求。詳細的電路設計原理及電路分析請參考第五章相關內容 本例中 X 向步進電動機的型號為 110BYG5802， Z 向步進電動機的型號為 19 130BYG5501，生產廠家為常州寶馬集團公司?？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)控管理程序流程如圖 82 所示。 主軸、卡盤與冷卻泵的控制程序 車床主軸的控制，就是控制主電動機的正 /反 /停以及自動變速；電動卡盤需要控制其夾緊與松開；冷卻泵需要控制它的啟 /停。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。這個 DA 芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。通過這次課程設計使我明確了自己原來知識還比較欠缺。優(yōu)良的學業(yè)是辛勤汗水的結晶，成就只有通過刻苦的學習和拼搏才能獲得。老師悉心的教導使我得以一窺煉金術領域的深奧，不時的討論并指點我正確的方向，使我在這些年中獲益