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畢業(yè)設(shè)計--數(shù)控機(jī)床-畢業(yè)設(shè)計-資料下載頁

2025-01-19 04:26本頁面

【導(dǎo)讀】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。精度要求高,形狀復(fù)雜,批量小,機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜,且需頻繁改型。的自動化是實現(xiàn)上述要求的最主要的措施之一。率、降低生產(chǎn)成本、還能夠大大改善工人的勞動條件。線,實行多刀、多工位多面同時加工,以達(dá)到高效率和高自動化。理的試驗性數(shù)控系統(tǒng),并把它裝在一臺立式銑床上。就是第一代世界上的第一臺數(shù)控機(jī)床。我國是從1958年開始研究數(shù)控技術(shù),一直到。當(dāng)時,一些高等院校、科研單位研制出試驗樣機(jī),1965年國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。在上海、北京研制成功。在這一時期,數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡單,使用方便、價。格低廉,在模具加工中得到了推廣。控制介質(zhì)是指零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的信息載體。數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的控制中心??刂七\算器根據(jù)輸入裝置送來的信息進(jìn)行運算,并將控制命令輸送往輸出裝置。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括驅(qū)動和執(zhí)行兩大部分。

  

【正文】 除此之外,還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用場合、控制對象及對各種參數(shù)要求選擇 CPU。目前在數(shù)控系統(tǒng)中常用的芯片由 808 808 8028 8038以及 809 8096 等 16位機(jī)的 CPU,也有 8080、 Z80 和 805 803 8751 等 8 位機(jī)的 CPU。但從性能價格比上,我們擬采用 MCS51 系列單片機(jī)中的 8031 作為主控制器。改系列產(chǎn)品是集中CPU、 I/O 端口及部分 RAM 等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。只需增加少量外圍器件,就可以構(gòu)成一 個完整的微機(jī)控制系統(tǒng),并且開發(fā)手段齊全,指令系統(tǒng)功能強(qiáng),變北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 成靈活性大,硬件資料也很豐富。三種型號的引腳完全相同,僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少許差異??梢哉f 8031 是沒有 ROM 的 8051,而 8751 又是用 EPROM 代替 ROM 的 8051。目前,工業(yè)控制中應(yīng)用最多的是 8031 單片機(jī)。下面介紹 8031 單片機(jī)的基本性能。 8031 單片機(jī)的基本特性: 8 位中央處理單元( CPU) 片內(nèi)有時鐘發(fā)生電路( 6MHz或 12MHz),每執(zhí)行一條指令時間為 2μ s 或 1μ s。 128 字節(jié) RAM. 21 個特殊功能寄存器。 64k字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和 64k字節(jié)的外部程序存儲器。 4 個 I/O 端口、 32 根 I/O 線。 16 位定時器 /計數(shù)器。 5 個中斷源,配備兩個優(yōu)先級。 。 ,適用邏輯運算。 從上述特性可知,一塊 8031 的功能幾乎相當(dāng)于一塊 Z80CPU、一塊 RAM、一塊Z80、兩塊 Z80PIO 和一塊 Z80SIO 所組成的微型計算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展用的程序存儲器芯片,其型號分別為: 271 273 2762712 27256 等,其容量分別位 2k、 4k、 8k、 16k、 32k。在選擇芯片時,要考慮 CPU與 EPROM 時序的匹配。即 8031 所能讀取的時間必須大于 EPROM 多要求的讀取時間。此外,還要考慮最大讀出速度、工作溫度計存儲器的容量。在滿足容量要求是應(yīng)盡量選擇大容量芯片、以減少芯片數(shù)量,是系統(tǒng)簡化。在本系統(tǒng)中,我們擬采用 2764作為擴(kuò)展芯片。 2764 與 8031 主要是三總線的聯(lián)接。 2764 中的低 8 位地址線通過地址鎖存器74LS373 與 8031P0口相聯(lián)。當(dāng)?shù)刂锋i存允許信號 ALE 位搞點評 ,則 P0口輸出地址有效。 8 位數(shù)據(jù)線直接與 8031 P0口相聯(lián);高 5 位地址線分別與 ~ , OE 引腳直接同 8031PSEN 引腳相聯(lián),片選信號 CE 接地,以便總能選中。由于 8031 只能選通外部程序存儲器,因而其 EA 引腳接地。 由于 8031 內(nèi)部 RAM 只有 128 字節(jié),遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的要求,須擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路一般采用 6116 和 6264 靜態(tài) RAM數(shù)據(jù)存儲器,其選用的規(guī)則與 EPROM 程序存儲器的要求相同。本系統(tǒng)擬采用 6264芯片作為數(shù)據(jù)存儲器的外擴(kuò) 芯片。 6264 低 8 位地址線通過地址鎖存器 74LS373 與 8031 P0口相接,高 5 位地址線分北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 別與 ~ , 8 位數(shù)據(jù)線直接接至 8031 P0口,讀寫控制引腳 OE、 WE 與 8031的讀寫控制引腳 RD、 WR 直接相聯(lián),片選端 CE1通過譯碼電路與 8031 相聯(lián)。 I/O口電路的擴(kuò)展 8031 單片機(jī)共有四個 8 位并行 I/O 口,但可供用戶使用的只有 P1口及部分 P3口線。因此在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都不可避免地要進(jìn)行 I/O 口的擴(kuò)展。通用可編程接口芯片 8155 具有 2k位的靜態(tài) RAM、 2 個 8 位和一個 6 位的可編程并行 I/O 口、一個 14位的計數(shù)器。由于 8155 與單片機(jī)的接口簡單,是單片機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的芯片。 8155 與 8031 的聯(lián)接可歸結(jié)為三總線的聯(lián)接。 8155 本身具有地址鎖存信號控制線和地址鎖存器,故可直接將地址、數(shù)據(jù)線 AD0~ AD7 直接與 8031 口線對應(yīng)的相聯(lián),8155 的 ALE 與 8031 的 ALE 直接相聯(lián),高 8 位地址的 ~ 74LS139提供 8155 的片選信號 CE,IO/M 控制端接 ,其它讀寫信號 WR、 RD 也都對應(yīng)相聯(lián)。 8155 的地址與 8031 統(tǒng)一編址。 、顯示器接口電路 鍵盤、顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機(jī)交互的外部設(shè)備,可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計算機(jī)狀態(tài)的動態(tài)顯示。通常,數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤,按鍵設(shè)置在行列的交點上。 本系統(tǒng)中所設(shè)計的是由 4 8 鍵和 8 位 LED 顯示器組成。為了簡化電路,鍵盤的列線及 LED 顯示器的段碼共用一個口,即 8155 的 PB 口,鍵盤的行線由 8155 的 PA口提供, LED 的字位控制則由 PC 口經(jīng) 74154 后提供。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 步進(jìn)電機(jī)是一種用脈沖信號控制的電動機(jī)。在負(fù)載能力及動態(tài)特性范圍內(nèi),電動機(jī)的角位移僅與控制脈沖成正 比。在多數(shù)情況下,用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件的數(shù)控系統(tǒng)不需要 A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換,可采用較為簡單的開環(huán)控制,因而成為經(jīng)濟(jì)性數(shù)控銑床最主要的一種伺服驅(qū)動元件。 在控制系統(tǒng)中,步進(jìn)電機(jī)的接口電路至關(guān)重要,沒有它將無法實現(xiàn)微機(jī)對步進(jìn)電機(jī)的控制。如前所述, 8031 系列單片機(jī)含有 4 個并行輸入 /輸出口,其中 P1 口可以提供給用戶使用,作為步進(jìn)電機(jī)及其它控制對象的接口。也可采用 8155 或 8255A 等可編程并行輸入、輸出接口芯片設(shè)計擴(kuò)展接口電路,來控制步進(jìn)電機(jī)即其它外部設(shè)備。本系統(tǒng)即采用 8155 的 PA 口作為步進(jìn)電機(jī) 的控制端口。 脈沖分配器又叫做環(huán)形分配器,是驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)必不可少的環(huán)節(jié)。步進(jìn)電機(jī)的控制方式由環(huán)形分配器實現(xiàn),其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列脈沖指令按一定的分配方式和順序輸送給步進(jìn)電機(jī)的各項繞組,實現(xiàn)電機(jī)的正傳或反轉(zhuǎn)。在數(shù)控系統(tǒng)中使用較多的是集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。而在本系統(tǒng)中使用的是軟件脈沖分配,北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 通過編程來達(dá)到脈沖分配的目的,從而控制步進(jìn)電機(jī)的各項繞組。 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中,脈沖分配器輸出的信號經(jīng)放大后控制步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動電壓較高(幾十伏), 電流也較大,如果將輸出信號直接與功率放大器相聯(lián),將會引起強(qiáng)電器干擾,輕則影響計算機(jī)程序的正常進(jìn)行,重則導(dǎo)致計算機(jī)和接口電路的損壞。所以一般在接口電路與 功率放大器之間都要加上隔離電路,實現(xiàn)電氣隔離,通常使用最多的 電 路。 脈沖分配器的輸出功率很小,遠(yuǎn)不能滿足步進(jìn)電機(jī)的需要,必須將器輸出的信號放大產(chǎn)生足夠大的功率,才能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正常運轉(zhuǎn)。目前我國步進(jìn)電機(jī)的功率放大器已由生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出系列化產(chǎn)品,所以在設(shè)計控制系統(tǒng)的控制電路時不必考慮其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),只需根據(jù)選用的步進(jìn)電機(jī)容量選擇功率放大器。 Ω光電隔離與步進(jìn)電機(jī)接口電路 圖 步進(jìn)電機(jī)接口功放電路 其它輔助電路設(shè)計 1. 8031 的時鐘電路 單片機(jī)的時鐘可以有兩種方式產(chǎn)生:內(nèi)部方式和外部方式。 內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部振蕩電路,在 XTAL XTAL2引腳上外接定時元件,如圖 ()所示。晶體可在 ~ 12MHz之間任選,耦合電容在 5~ 30Pf 之間,對時鐘有微調(diào)作用。采用外部時鐘方式,可把 XTAL1直接接地, XTAL2接外部時鐘源。 2. 8031 的復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn),在時鐘電 路工作后,只要在 RESET 引腳上保持 10ms 以上的高電平,單片機(jī)便實現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位,之后 CPU便從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。一般數(shù)控系統(tǒng)都采用上電與按鈕復(fù)位組合。 本章首先主要介紹了微機(jī)控制系統(tǒng)基本硬件的組成,然后選擇了主控制器的CPU,繼而分析了儲存器電路的擴(kuò)展和 I/O 口電路的擴(kuò)展,最后介紹了一些其他的輔助電路的設(shè)計,是大家大體上對控制系統(tǒng)有了大體上的了解,達(dá)到了設(shè)計的基本要求。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 第五章 結(jié)論 本文是立式升降臺數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計說明書,主要對主軸系統(tǒng),進(jìn)給伺服系統(tǒng),微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計。 內(nèi)容主要包括了主軸部件的組成以及選型,主軸系統(tǒng)的計算和進(jìn)給傳動系統(tǒng)的計算。 通過對主軸部件的設(shè)計,了解了主傳動的特點,變速傳動系統(tǒng)以及主軸部件的動態(tài)特性,然后進(jìn)行主軸系統(tǒng)的計算,選定所需的三角帶輪的規(guī)格,主軸部件中了解了主軸系統(tǒng)的換刀原理。設(shè)計完主軸系統(tǒng)繼而是進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計和選定,了解伺服系統(tǒng)的基本要求和設(shè)計要求后來進(jìn)行進(jìn)給傳動的計算,分別選取了 X 軸滾珠絲杠副, Y軸滾珠絲杠副, Z軸滾珠絲杠副 。前兩個主要系統(tǒng)設(shè)計完后,剩下的控制系統(tǒng)的設(shè)計,設(shè)計主要是控制機(jī)器的工作。首先了解微機(jī)控制的基本硬件組成,然后選擇主控 制器CPU和進(jìn)行儲存器的電路擴(kuò)展 ,最后進(jìn)行電路的設(shè)計以及程序的調(diào)試, 以上就是 本次畢業(yè)設(shè)計 主要思想和過程 。 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 致謝 從開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計到現(xiàn)在,在歷經(jīng)的短短的幾個月中,從不知何處下手到現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束。經(jīng)歷了苦悶與煩躁。但現(xiàn)在回首畢業(yè)設(shè)計的過程,卻發(fā)現(xiàn)酸中有甜,苦中有樂,看到自己完成的畢業(yè)設(shè)計還是感到由衷的高興。從頭回想自己的設(shè)計的每一個細(xì)節(jié),感受到了付出與回報,只有付出才有回報。 通過這次設(shè)計,我將大學(xué)四年所學(xué)的知識有了一個全面的復(fù)習(xí),我不敢說獲得了豐富的知識,但起碼 也小有收獲。以前,所學(xué)的知識都沒有用到實踐中去,這次畢業(yè)設(shè)計使我感到了實踐的作用,書本上學(xué)到的知識,還不真正是屬于自己的知識,只有在實踐中學(xué)會如何去運用知識,才是真正掌握了屬于自己的知識。 “人非圣賢,孰能無過?!睉{我現(xiàn)有的那點微薄的知識和少許(甚至彈不上少許)經(jīng)驗,在設(shè)計的過程中不可能做到盡善盡美。錯誤和疏漏在所難免。我非常樂意接受老師們的批評指正,批評對我無疑是“良藥”。多知道幾處自己犯的錯誤,想一想自己在設(shè)計時為何沒考慮這一點。幾番覺悟,才能有幾番長進(jìn)。 最后,我要特別感謝我的導(dǎo)師范久臣老師,在整個畢 業(yè)設(shè)計過程中,為我細(xì)心的指導(dǎo)、講解各種問題。尤其在我迷茫的那段日子里,他像引路人一樣把我引入了“正軌”,使我走出了疑惑。在此,我要對范久臣老師及其整個畢業(yè)設(shè)計組的其他老師表示衷心的感謝。老師們,辛苦啦! 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 參考文獻(xiàn) [1] 王愛玲,現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計 [M].兵器工業(yè)出版社 . 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