【正文】 貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定；且有良好的自潤(rùn)滑性和抗振性，加工簡(jiǎn)單，成本低。目前應(yīng)用較多的聚四氟乙稀（PTEE）貼塑軟帶，如美國(guó)生產(chǎn)的Twrcite—B和我國(guó)生產(chǎn)的TSF軟帶材料，㎜、㎜、㎜等幾種規(guī)格。考慮到承載變形，宜選用厚度小的規(guī)格；如果考慮到加工余量，㎜為宜。貼塑軟帶粘貼工藝非常簡(jiǎn)單，可直接粘結(jié)在原有的滑動(dòng)導(dǎo)軌面上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對(duì)金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長(zhǎng)度放大3～4㎜，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配制的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進(jìn)行修整加工。作為導(dǎo)軌面的表面，根據(jù)需要可進(jìn)行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。第6章 電氣系統(tǒng)改造 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下： 步矩角α 步矩角應(yīng)滿足： 式中 ——傳動(dòng)比；——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。 精度 步進(jìn)電機(jī)的精度可用步矩誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值，用積累誤差衡量精度比較實(shí)用。所選用的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足式中 ——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分允許的角度誤差。 轉(zhuǎn)矩 為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步、不越步），正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：?jiǎn)?dòng)力矩 一般啟動(dòng)力矩選取為： 式中 ——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩； ——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。 在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。 啟動(dòng)頻率 由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足：——極限啟動(dòng)頻率——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。 C616縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定為滿足最小步矩要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知： 所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 C616橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定仍選用三相六拍工作方式，查表知：所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為：步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率為了便于設(shè)計(jì)和采購(gòu)，仍選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。 數(shù)控裝置硬件設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)硬件組成任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件電路和軟件程序兩部分組成。硬件主要由單片機(jī)、車床以及輔助電路構(gòu)成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其控制性能的好壞，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成。 中央處理單元（CPU）； 總線：包括數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）； 存貯器：包括只讀可編程存貯器（ROM）和隨機(jī)讀寫存貯器（RAM）； I/O輸入/輸出接口電路。其中CPU是數(shù)控系統(tǒng)的核心，作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和控制各部分電路協(xié)調(diào)工作。存貯器用于存放系統(tǒng)軟件，應(yīng)用程序和運(yùn)行中所需要的各種數(shù)據(jù)。I/O接口是系統(tǒng)與外界進(jìn)行信息交換的橋梁?？偩€則是CPU與存貯器、接口以及其它轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接的紐帶，是CPU與部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必由之路。數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖如圖61所示。圖61 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 單片機(jī)的選擇MCS51系列單片微機(jī)是美國(guó)Intel公司在MCS48系列單片微機(jī)基礎(chǔ)上推出的產(chǎn)品, 它的集成度很高, 是集片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)輸入/輸出部件和CPU于一體的優(yōu)良的單片機(jī)系統(tǒng)，其配置芯片價(jià)廉普及性、通用性強(qiáng), 制造和維修方便，完全能夠滿足數(shù)控車床的需要。所以用MCS 51 組成的中央處理器作為C616改造后的數(shù)控系統(tǒng)。在MCS51 系列單片機(jī)產(chǎn)品型號(hào)中，8031 芯片內(nèi)無ROM，適用于需擴(kuò)展ROM，8031屬8位單片機(jī)，它是集CPU、I/O端口及部分RAM等為一體的控制器，具有價(jià)格低、功能全、體積小、編程靈活性大、開發(fā)手段齊全、硬件資源豐富等特點(diǎn)。適用于可在現(xiàn)場(chǎng)修理和更新程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，其價(jià)格比8058751 低，非常適合在我國(guó)使用。8031芯片內(nèi)部具有128個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器RAM，內(nèi)部地址為00H～7FH，CPU對(duì)片內(nèi)數(shù)據(jù)存貯器有很豐富的操作指令，通過直接尋址或間接尋址方式進(jìn)行訪問。這128個(gè)字節(jié)單元可作為數(shù)據(jù)緩沖器、堆棧和工作寄存器。8031為40引腳的雙列直插式器件，有4個(gè)雙向8位I/O口?？诤妥鳛榈刂房偩€使用。16位地址總線由口經(jīng)地址鎖存器74LS373提供低8位（）。高8位（）由口直接提供。8位數(shù)據(jù)總線由口提供。這樣數(shù)據(jù)總線與地址總線共用，ALE為地址鎖存允許，當(dāng)送低8位地址時(shí)，使ALE有效并鎖存到74LS373，當(dāng)送數(shù)據(jù)時(shí)使ALE無效。 存儲(chǔ)器的選擇CPU部分采用8031 芯片。由于8031片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器，需要有外部程序存儲(chǔ)器的支持，外接一片6264（8K8）芯片來擴(kuò)展8031的RAM存貯器。8031是一個(gè)無ROM/EPROM的單片機(jī)，必須擴(kuò)展程序存貯器，存放控制程序，所以外接了2片2764（8K8）芯片，1片74LS373地址鎖存器和一片74LS138譯碼器。 I/O接口電路由于8031只有P1口和P3口部分能提供用戶作為I/O口使用，不能滿足輸入輸出口的需要，因而系統(tǒng)必須擴(kuò)展輸入輸出接口電路，系統(tǒng)擴(kuò)展了二片8155作為I/O接口芯片。I/O接口芯片與外設(shè)的連接是這樣安排的：8155(2)芯片PA0 PA7作為顯示器段選信號(hào)，是輸出；PB0 PB7是顯示器的選為信號(hào)，是輸出；PC0 PC5 6根線是鍵盤掃描輸入，8155 (1)芯片的(I/O)/，因?yàn)槭褂?155(1) 的I/O 口。8155(1)芯片PA0 PA5為面板上的選擇開關(guān),設(shè)有編輯、空運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)、回零等；PB0 PB7為兩個(gè)方向的點(diǎn)動(dòng)及回零輸入、急停等；PC0 PC3控制刀架的運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)。8031本身提供給用戶使用的輸入、輸出口線不夠，只有P1口和部分P3口線用來與外部設(shè)備連接，但若外設(shè)較多時(shí)，不能滿足需要，所以在該應(yīng)用系統(tǒng)中還要在8031外接一片8155芯片以擴(kuò)展I/O口。步進(jìn)電機(jī)是一種用脈沖信號(hào)控制的電機(jī)。在負(fù)載能力及動(dòng)態(tài)特性范圍內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)將來自數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖輸出，電動(dòng)機(jī)的角位移與控制脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率成正比。因此，步進(jìn)電機(jī)已成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中最主要的一種伺服動(dòng)力元件。數(shù)控裝置送來的一系列連續(xù)脈沖通過環(huán)形分配器，按一定的順序分配給步進(jìn)電機(jī)各相繞組，使各相繞組按照預(yù)先規(guī)定的控制方式通電或斷電。所謂環(huán)形分配器，其作用就是實(shí)現(xiàn)脈沖分配,通過邏輯電路實(shí)現(xiàn)。經(jīng)環(huán)形分配器輸出的脈沖未經(jīng)放大時(shí)電流很小，而步進(jìn)電機(jī)繞組需要的電流很大，所以由分配器出來的脈沖還需進(jìn)行功率放大才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。圖62為功率放大電路。圖62為功率放大電路脈沖信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后控制步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁繞組。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高，電流引起強(qiáng)電干擾。輕則影響計(jì)算機(jī)程序正常工作，重則導(dǎo)致計(jì)算機(jī)和接口電路損壞。所以，一般在接口電路與功率放大器之間都需要接上光電隔離電路。圖63為光電隔離電路。圖63光電隔離電路因此，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路由下面4個(gè)部分組成。圖64為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)接口環(huán)形分配器隔離電路功率放大電路步進(jìn)電機(jī)電路原理圖。圖64 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路原理圖 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)軟件一般由兩個(gè)部分組成，即管理軟件和控制軟件。管理軟件一般又稱為監(jiān)控軟件，其作用是進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)并提供基本操作管理；控制軟件的作用是根據(jù)用戶編制的加工程序，控制機(jī)床運(yùn)行。軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)軟件。8031單片機(jī)作為中央處理單元構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件設(shè)計(jì)主要包括：中央處理單元，8155芯片的PA、PB、PC接口，步進(jìn)電機(jī)狀態(tài)，有關(guān)寄存器等初始化程序，刀架補(bǔ)償設(shè)置，直線插補(bǔ)計(jì)算，鍵盤處理、顯示、報(bào)警、急停等功能程序?？刂葡到y(tǒng)軟件流程見圖65。系統(tǒng)初始化手動(dòng)？讀取按鍵信息輸出報(bào)警顯示輸入正確？手動(dòng)選刀調(diào)用功能程序并顯示停止？結(jié)束調(diào)用功能程序并顯示自動(dòng)選刀啟動(dòng)急停？圖65 控制系統(tǒng)軟件流程圖第7章 總結(jié)本文針對(duì)C616普通機(jī)床進(jìn)行了數(shù)控化改造。由于數(shù)控改造的工作量比較大，我對(duì)C616機(jī)床的改造并不徹底，主要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分和數(shù)控電氣控制部分進(jìn)行了改造。機(jī)械部分的改造采用了滾珠絲杠代替了原來的絲杠和光杠，選用了步進(jìn)電機(jī)控制滾珠絲杠。并且將手動(dòng)刀架換成了電動(dòng)刀架，更換了機(jī)床導(dǎo)軌，較好的改善了機(jī)床的精度。數(shù)控部分采用了8031單片機(jī)控制，并擴(kuò)展了存儲(chǔ)器和I/O接口。在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了很多問題，查閱了大量相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)，學(xué)到了很多新的知識(shí)，把以前所學(xué)的課程也聯(lián)系了起來。在做這篇論文的同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處。由于自己知識(shí)面的局限性，很多東西都看的不是很明白，所研究的東西也只停留在理論方面。如果付諸實(shí)踐，肯定還會(huì)遇到很多新問題。論文當(dāng)中引用了很多期刊文獻(xiàn)，參考了很多書籍，有一些公式原理的推導(dǎo)演算也不能看懂。這些都反映了自己基礎(chǔ)知識(shí)的薄弱。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我深深體會(huì)到了機(jī)電專業(yè)的博大精深。也讓我對(duì)專業(yè)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣。它給我以后的學(xué)習(xí)提出了更高的要求。以后的學(xué)習(xí)中我一定要夯實(shí)基礎(chǔ)，多關(guān)注行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，并且不把視野局限于國(guó)內(nèi)，積極去了解國(guó)外的最新科技動(dòng)向，隨時(shí)學(xué)習(xí)，讓自己更全面的發(fā)展。通過這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)教師的精心指導(dǎo)下，我掌握了設(shè)備數(shù)控化改造的主要技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)數(shù)控專業(yè)的知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解和掌握，了解了數(shù)控設(shè)備、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，這些對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作也有很大的幫助。第8章 致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題、構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)都得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，使得本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最后得以順利地完成。感謝老師嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的治學(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、高度的敬業(yè)精神、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！在設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多困難，也走了不少?gòu)澛?。但是每?dāng)我遇到困惑的時(shí)候，總能從各個(gè)渠道找到方法解決。這一次設(shè)計(jì)也讓我對(duì)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，實(shí)踐能力有了進(jìn)一步的提高。衷心感謝老師的幫助。最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示真誠(chéng)的感謝。參考文獻(xiàn)[1] [M]. 北京：人民郵電出版社，2006.[2] 文懷興,[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[3] 林宋,[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[4] [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[5] 國(guó)兵,[M]. 天津：天津大學(xué)出版社，2008.[6] 華茂發(fā),[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[7] [M] .北京:[8] [M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[9] 范俊廣. 數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用[M]. 北京:[10] 萬(wàn)勝前. 單片機(jī)在機(jī)床數(shù)控化改造中的應(yīng)用. 鄂州大學(xué)學(xué)報(bào)，（4）：4547[11] 王娜. 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