課程設(shè)計(jì)--ca6140普通車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控化改造經(jīng)濟(jì)型(編輯修改稿)
2025-07-10 16:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 又因?yàn)檩S承存在預(yù)緊力，所以 mmm ????????? ,121,332211 ????????? 絲杠精度取 5 級(jí)，故 ? ? 39。339。239。1 ?????? ????? ，合格。 、步進(jìn)電機(jī)的選擇 （ 1） 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LM ???? mL FM ?? 180 式中 ? —— 電機(jī)到絲杠的總傳遞效率，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取齒輪傳遞效率為 ，滾動(dòng)軸承 ，推力軸承 ，聯(lián)軸器 導(dǎo)程角： 。)205(t a n)(t a n 11 ???? ?? ??? ds 效率： ) a n( a n)t a n(t a n 39。 ????? ?? ?? 因此總效率： 4 ?????總? 故 mNFM mL ??? ??????? 3????? （ 2） 滾珠絲杠副預(yù)緊引起的附加轉(zhuǎn)矩 0M ??? 00 FK180M ???? 式中 F0—— 絲杠螺母的預(yù)緊力， NFFm ??， K —— 預(yù)緊螺母內(nèi)部的摩擦系數(shù)，取 8 因此 mN ??????????? ? 300 ???? （ 3） 加速度轉(zhuǎn)矩 aM Jt ffM a )(180 01 ?? ?? 式中 1f —— 電機(jī)工作頻率。 切削進(jìn)給時(shí)： Hzvf 1000160 10001 ?????? ?進(jìn) 空行程時(shí)： Hzvf 1000360 10001 ?????? ?快 0f —— 突跳起動(dòng)頻率 , Hzf 2021 ? 。 t —— 加速時(shí)間 , st ? 。 J —— 傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。對(duì)于一級(jí)齒輪傳動(dòng)系 統(tǒng)，按下式計(jì)算： ])180()[()()( 23222110 dmJJZZJJJ ? ?????? 式中， 0J 為電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，初取 cmkg? ；對(duì)于材料為鋼的圓 柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式計(jì)算： LDJ ??? 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 23441 mkgJ ??????? ?? 23442 mkgJ ??????? ?? 絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 24443 1 mkgJ ??????? ?? 電機(jī)轉(zhuǎn) 子慣量很小，可以忽略 23234323 ) (800)()5048( mkgJ ???? ??????????? ????? ? 切削進(jìn)給時(shí)： mNM a ???????? ? ) 2021667(180 3? 空行程時(shí)： mNM a ???????? ? ) 2021000(180 3? 9 故總轉(zhuǎn)矩： cmkgmNM ??????? 綜合考慮，查步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表選用 110BF003 型直流電動(dòng)機(jī)，能滿足使用要求。 四、單片機(jī)型數(shù)控系統(tǒng)硬 件電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1） 按照總統(tǒng)方案以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的方案，并繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖； （ 2） 選擇計(jì)算機(jī)或中央處理單元的類型； （ 3） 根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路； （ 4） 根據(jù)控制對(duì)象以及系統(tǒng)工作要求設(shè)計(jì)擴(kuò)展Ｉ／Ｏ接口電路，檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動(dòng)電路等； （ 5） 選擇控制電路中各器件及電氣元件的參數(shù)和型號(hào)； （ 6） 繪制出一張清晰完整的電氣原理圖，圖中要標(biāo)明各器件的型號(hào)，管腳號(hào)及參數(shù)； （ 7） 說明書中對(duì)電氣原理圖以及各有關(guān)電路進(jìn)行詳細(xì)的原理說明和方案 論證 。 控制系統(tǒng)的功能要求 （ 1） z 向和 x 向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)控制 （ 2）自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架控制 （ 3）螺紋加工控制 （ 4）行程控制 （ 5）鍵盤及顯示 （ 6）面板管理 10 （ 7）其他功能：光電隔離、功率放大、報(bào)警、急停、復(fù)位。 硬件電路的組成： 后面所畫大圖采用 MCS51 系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。電路的組成如下： （ 1） CPU采用 8031 芯片； （ 2）擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 2732 兩片， 6264 一片； （ 3）擴(kuò)展可編程接口芯片 8155 兩片； （ 4）地址鎖存器，譯碼器個(gè)一個(gè)； （ 5）鍵盤電路，顯示電路； （ 6）光電隔離電路，功率放大功率； （ 7）越程報(bào)警電路，急停電路，復(fù)位電路； （ 8）面板管理電路。 數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 選擇電氣元件及電路設(shè)計(jì) 微機(jī)機(jī)型和擴(kuò)展存儲(chǔ)器的選擇 確定微機(jī)機(jī)型就是選擇 CPU。單片機(jī)價(jià)格低、可靠性較高，適用于控制，選擇單片機(jī)做控制器比較合適。 根據(jù)總體方案的確定，微機(jī)采用 MCS51 系列單片機(jī)。 51 系列有三種型號(hào)：8031 是無 ROM 的 8051； 8751 是用 EPROM 代替 ROM 的 8051。目前，工控機(jī)中應(yīng)用最多的是 8031 單片機(jī)。本設(shè)計(jì)就采用 8031 單片機(jī)。 CPU I/O 接口 光電隔 離 功率放 大 步進(jìn)電 機(jī) RAM ROM 外 設(shè) 鍵盤、顯示器 11 8031 單片機(jī)是美國(guó) Intel 公司的產(chǎn)品 MCS— 51 系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，是目前性能較高的 8 位單片微型計(jì)算機(jī)。 8031 單片機(jī)內(nèi)部包含一個(gè) 8 位 CPU， 128字節(jié)的 RAM，兩個(gè) 16 位定時(shí)器，四個(gè)八位并行口，一個(gè)全功能串行口，可擴(kuò)展的外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量為 64K 字節(jié)，具有 5 個(gè)中斷源并配有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，還有 21 個(gè)特殊功能寄存器。 所以 8031 單片機(jī)是一種理想的 8 位微型計(jì)算機(jī)，在各種數(shù)控系統(tǒng)中的到廣泛的應(yīng)用。 A．程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 a．選用 2732 芯片 常用的 EPROM 存儲(chǔ)器有 2716， 2732， 2764， 27128， 27256 等，容量分別為 2K、 4K、 8K、 16K， 32K。由于車床數(shù)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制程序和加工程序，采用 4KB 8 的 2732 芯片。 2732 芯片是一個(gè)有 24 根引腳的雙列直插式集成元件。該芯片共有 13 根地址線 A0～ A12， 8根數(shù)據(jù)線 D0～ D7，其余的為控制線。 2732 低八位地址線和 74LS373 的輸出端連接 ,高六位地址線直接與 8031 的～ 連接。它的八位數(shù)據(jù)線直接與 8031 的 P0口連接。 b．地址鎖存器 74LS373 單片機(jī)規(guī)定 P0 口 提供低 8 位地址線，同時(shí)又要作為數(shù)據(jù)線，所以 P0 是一個(gè)分時(shí)輸出低 8 位地址和數(shù)據(jù)的通道口。為了把地址信息分離出來保存，提供外接存儲(chǔ)器的低 8 位地址信息，通常采用 74LS373 作為地址鎖存器。 除 74LS373 外， 74LS27 828 8212 等芯片也可用作地址鎖存器，使用時(shí)接法稍有不同，由于接線稍繁，多用硬件和價(jià)格稍貴，故不如 74LS373 用得普遍。 74LS373 作為地址鎖存器。 D1～ D8是輸入端， Q1～ Q8是輸出端， CE是片選端，片選端 G與 8031 單片機(jī)的地址鎖存信號(hào) ALE 連接。當(dāng)片選端 G=1時(shí)， 74LS373的輸出端與輸入端相通，當(dāng) G端從高電平返回低電平（下降沿）時(shí)，輸入的地址信息就被鎖入 Q1～ Q8中。 B．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 a．選用 6264 芯片 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用 8K 8 位的 6264 芯片。 6264 低 8位地址線通過地址鎖存器74LS373 與 8031P0 口相接，高 5 位地址線分別與 ～ 相連， 8 位數(shù)據(jù)線直接接到 8031P0 口，讀寫控制引腳 OE,WE 與 8031 的讀寫控制引腳 RD,WR 直接相連，片選端 CE1 通過譯碼電路
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