【導(dǎo)讀】造廠大多還是比較舊的機(jī)床，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足加工的要求。中國又是發(fā)展中國家，在經(jīng)濟(jì)緊張的情況下，如何提高裝備精度及自動化程度具有重要的現(xiàn)實意義。性價比適中是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床最主要的特點。本設(shè)計采用單片機(jī)控制，實現(xiàn)了車床自動化，提高了加工精度，并且成本較低。和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計。通過對控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計和部分軟件的設(shè)。用自動轉(zhuǎn)位刀架，實現(xiàn)自動換刀及自動切削螺紋等功能。

　　

【正文】 ， 01000000B ；準(zhǔn)備讀 8279 FIFO 的命令 MOVX @DPTR， A ；寫入 8279 控制口 MOV DPTR， 5FFEH ；指向 8279 數(shù)據(jù)口地址 MOVX A， @DPTR ；讀出鍵值 CJNE A， KEY0,NEXT0 ；依次進(jìn)行判別 JMP _KEY0 ；對應(yīng)鍵進(jìn)行處理 NEXT0: CJNE A， KEY1， NEXT1 JMP _KEY1 NEXT1: CJNE A， KEY2， NEXT2 JMP _KEY2 NEXT2: ? ... D/A 電路輸出模擬電壓程序 如 車床數(shù)控系統(tǒng)主機(jī)板電原理圖 所示，當(dāng) CPU 執(zhí)行寫指令時，只要選中 7FFFH這個地址， DAC0832 與 741 組成的 D/A 轉(zhuǎn)換電路即可輸出直流電壓。程序如下： MOV DPTR， 7FFFH ；指向 DAC0832 口地址 MOV A， DATA ；準(zhǔn)備輸出的數(shù)字量 00H～ 0FFH MOVX @DPTR， A ；輸出直流電壓 0～ 10V 宮鳳麗： C6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計控制部分的設(shè)計 26 步進(jìn)電動機(jī)的運動控制程序 步進(jìn)電動機(jī)的運動控制采用的是硬環(huán)分， 步進(jìn)電動機(jī)的通電節(jié)拍由硬件電路決定，編制軟件時可以不考慮?？刂破髋c硬件環(huán)分電路的連接只需兩根信號線：方向線和脈沖線（或者一根正轉(zhuǎn)脈沖線，一根反轉(zhuǎn)脈沖線），假設(shè) 輸出方向信號， 輸出脈沖信號，則控制步進(jìn)電動機(jī)走步的程序如下： （ 1）電動機(jī)正轉(zhuǎn) 100 步 MOV 0FH,100D 。準(zhǔn)備走 100 步 CONT1： SETB 。正轉(zhuǎn)時 =1 CLR 。發(fā)步進(jìn)脈沖的下降沿（設(shè)驅(qū)動器對于脈沖的下降沿有效） NOP 。延時（讓驅(qū)動電路的光耦合器充分導(dǎo)通） SETB 。發(fā)步進(jìn)脈沖的上升沿 MOV 0EH,4EH 。兩脈沖之間延時 20200us（決定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速） MOV 0DH,20H 。20200 的 HEX 碼為 4E20 CALL DELAY 。調(diào)用延時子程序 DJNZ 0FH,CONT1。循環(huán)次數(shù)減 1 后，若不為 0 則繼續(xù)，循環(huán) 100次 RET （ 2）電動機(jī)反轉(zhuǎn) 100 步 MOV 0FH,100D 。準(zhǔn)備走 100步 CONT2： CLR 。反轉(zhuǎn)時 =0 CLR 。發(fā)步進(jìn)脈沖的下降沿（設(shè)驅(qū)動器對于脈沖的下降沿有效） NOP 。延時（讓驅(qū)動電路的光耦合器充分導(dǎo)通） NOP 。延時（根據(jù)驅(qū)動器的需要，調(diào)整延時） SETB 。發(fā)步進(jìn)電機(jī)的上升沿 MOV 0EH,4EH 。兩脈沖之間延時 20200us（決定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速） MOV 0DH， 20H 。20200 的 HEX 碼為 4E20 CALL DELAY 。調(diào)用延時子程序 DJNZ 0FH,CONT2。循環(huán)次數(shù)減 1 后，若不為 0 則繼續(xù)，循環(huán) 100次 RET 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(jī)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。這些程序都非常 簡單，對華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 于某個動作的控制，只要從輸出接口芯片的某個引腳輸出一個電平信號即可。 現(xiàn)以主軸正轉(zhuǎn)為例，從 車床數(shù)控系統(tǒng)主機(jī)板電原理圖 可以看出，主軸的正轉(zhuǎn)由 8255 的 PA0 來控制，當(dāng)用低電平信號來控制主軸正轉(zhuǎn)時，程序如下： MOV DPTR， 3FFCH ； 8255 PA 口地址 MOVX A， @DPTR ；讀出 PA 口鎖存器內(nèi)容 CLR A ；修改 MOVX @DPTR， A ；置 PA0=0，直流繼電器 K+閉合，主軸正轉(zhuǎn) 控制系統(tǒng)的軟件還包括兩坐標(biāo)直線和圓弧的插補(bǔ)程序、直螺紋和錐螺紋的插補(bǔ)程 序，另外還有串行通信程序等。由于這些軟件的設(shè)計工作量都比較大，設(shè)計時一般不要求編制詳細(xì)的程序清單，但建議設(shè)計軟件的流程圖 。 插補(bǔ)程序設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng)中常用的插補(bǔ)算法有：逐點比較法、數(shù)字積分法、時間分割法及最小偏差法等。 由于逐點比較法就是刀具（或工件）每走一步，控制系統(tǒng)都要將加工點與給定的圖形軌跡相比較，已決定下一步的方向，使之逼近加工軌跡。逐點比較插補(bǔ)是以階梯折線來逼近直線或圓弧等曲線的，它的規(guī)定的加工直線或圓弧之間的最大誤差為一個脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量（每走一步的距離即步長 ）取得足夠小，就可以達(dá)到加工精度的要求。因此逐點比較法加工精度高，所以在本次設(shè)計中選用的逐點比較法。 由于直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)各象限原理相同，在這以第一象限的直線插補(bǔ)為例，其它象限的插補(bǔ)在這不在做詳細(xì)介紹。第一象限直線插補(bǔ)流程圖如 32 圖所示。 插補(bǔ)軌跡運算流程圖如下： 宮鳳麗： C6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計控制部分的設(shè)計 28 圖 32 直線插補(bǔ)流程圖 3． 11 本章小結(jié) 本章的內(nèi)容是在第二章的基礎(chǔ)上，主要對鍵盤的輸入程序、顯示器的顯示程序、直線插補(bǔ)等典型的程序設(shè)計。 初始化 走一步 +X 走一步 +Y 到達(dá)終點？ F=Fi－ Ye F=Fi+Xe 延時 結(jié)束 F≥ 0 N N Y Y 宮鳳麗： C6140 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計控制部分的設(shè)計 28 結(jié) 論 通過對 C6140 臥式車床數(shù) 控化改造的 設(shè)計，主要做的內(nèi)容如下： 利用單片機(jī)（本設(shè)計采用了 AT89S52 為主控芯片），設(shè)計出了一套有硬件電路與步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動相匹配的數(shù)控系統(tǒng)，由單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)和軟件相結(jié)合來實現(xiàn) XZ 方向的運動。 在設(shè)計中對機(jī)床數(shù)控部分的 I/O 進(jìn)行了擴(kuò)展，并對鍵盤和顯示器進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計，對程序進(jìn)行了初始化。 一些典型的軟件的設(shè)計，如鍵盤的掃描程序、顯示器的顯示程序、 D/A電路輸出模擬電壓程序 、 直線插補(bǔ) 等 。 本課題的控制系統(tǒng)設(shè)計部分的設(shè)計過程有理論依據(jù)，但因各種原因沒有進(jìn)行實際調(diào)試。所以如應(yīng)用在實際生產(chǎn)上，肯 定將會出現(xiàn)某些問題，這也需要在生產(chǎn)應(yīng)用時加以調(diào)試和修改優(yōu)化加工工藝和參數(shù)設(shè)置， 由于設(shè)計的 經(jīng)驗不足，在本設(shè)計中所選用的電器元件及電路的設(shè)計可能存在不合理現(xiàn)象。 在本次設(shè)計只限于一個相對簡單、功能單一開環(huán)的控制系統(tǒng)，今后可以向功能多樣化、智能化、閉環(huán)的控制系統(tǒng)發(fā)展。 這次畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)到了很多新的 知識 ，也把在大學(xué)幾年里所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識有機(jī)的結(jié)合在一起，并且把以前所學(xué)的，但是現(xiàn)在可能已經(jīng)模糊的知識再一次得到鞏固。通過這一次的鍛煉，為即將走向工作崗位增加籌碼。 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 參考文獻(xiàn) 【 1】尹志強(qiáng)等 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課 程設(shè)計指導(dǎo)書 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 【 2】徐峰，蘇本杰 .數(shù)控加工實用手冊 [M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社， 2020 【 3】廖效果，劉又午 .數(shù)控技術(shù) [M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社， 2020 【 4】羅永順 .機(jī)床數(shù)控化改造實例 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 【 5】王喜斌，王鳳宇 .電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計及創(chuàng)新與競賽 [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2020 【 6】席巍 .電子電路 CAD技術(shù) [M].北京：科學(xué)出版社， 2020 【 7】張毅坤， 陳善久，裘雪紅 .單片微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 [M].西安：西 安電子科技大學(xué)出版社， 1998 【 8】 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還得到了華東交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院其他老師的指導(dǎo) 和幾位同學(xué)的幫助 ，在此向 他們 表示最誠摯的謝意。 附錄 31 附錄 A 外文翻譯 —— 原文部分 The Numerical Control Engine Bed Transforms Harvey ackey First numerical control system development summary brief history and tendency In 1946 the first electronic accounting machine was born in the world, this indicated the humanity created has been possible to strengthen and partially to replace the mental labor the tool. It with the humanity these which in the agriculture, the industry society created only is strengthens the physical labor the tool to pare, got up the quantitive leap, entered the information society for the humanity to lay the foundation. After 6 years, in 1952, puter technology applied to the engine bed , the first numerical control engine bed were born in US. From this time on, the traditional engine bed has had the archery target change. Since nearly half century, the numerical control system has experienced two stages and six generation of development. Numerical control (NC) stage (1952 ~ 1970) The early puter operating speed is low, was not big to then science putation and the data processing influence, but could not adapt the engine bed realtime control request. The people can not but use numeral logic circuit to build to bee an engine bed special purpose puter to take the numerical control system, is called the hardware connection numerical control (HARDWIRED NC), Jian Chengwei numerical control (NC). Along with the primary device development, this stage has had been through repeatedly three generations, namely 195