【導(dǎo)讀】完成時(shí)間：2020年5月28日。普通機(jī)床的自動(dòng)化改造主要是在合理選擇數(shù)控系統(tǒng)的前提下，然后再對(duì)普通車(chē)。床進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械改造，為使改造后的機(jī)床有較好的精度保持性，除盡可能地減。少電器和機(jī)械故障的同時(shí)，應(yīng)充分考慮機(jī)床零部件的耐磨性，電路極其控制部分。選連續(xù)控制數(shù)控系統(tǒng)，使改造后的普通車(chē)床具有定位、縱向和橫向的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等功能，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控?？剀?chē)床采用MCS—51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)進(jìn)行微機(jī)控制，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了。加工程序和控制命令的鍵盤(pán)，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光。電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)包括螺紋加工中用的光電脈。對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)計(jì)，保證其各項(xiàng)基本要求?？v向滾珠絲杠螺母副的副的型號(hào)選擇與校核步驟..............10

　　

【正文】 2/z1= pL?3600? = ??? = （ 14） 齒輪的有關(guān)參數(shù)選取如下 : Z1=18 , Z2=30 ,模數(shù) m=2mm 齒寬 b=20mm 壓力角α =20176。 d1=36mm d2=60mm da1 =40mm da2=64mm a=48mm （ 2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 z2= 104 2= z2= 104 64 2= 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小 ,可忽略。 7 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) （ 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(pán)及顯示 （ 6）面板管理 （ 7）其他功能：光電隔離、功率放大、報(bào)警、急停、復(fù)位。 電路的組成如下： （ 1） CPU 采用 8031 芯片； （ 2）擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 2764 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(pán)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。 （ 1） CPU 采用 8031 芯片，由于片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也只有 128字節(jié)，因此，擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器 2764 兩片（ 16KB），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264（ 8KB）一片。 8031 的 I/O 口也不能滿(mǎn)足輸入輸出口的要求，本系統(tǒng)也擴(kuò)展了兩片 8155可編程接口芯片。 （ 2）采用 74LS138 三 — 八譯碼器的輸出作為片選信號(hào)。 2764（ 1）、 2764（ 2）、 626 8155（ 1）和 8155（ 2）的片選信號(hào)分別接到譯碼器的 Y0~Y4,74LS138的輸入 A、 B、 C分別接 8031 的 、 、 。 （ 3）由于 2764 和 6264 芯片都是 8KB，需 要 13 根地址線， A0~A7 低 8 位接74LS373 芯 片的輸出。 A8~A12 接 8031 芯片的 ~， 74LS373 地址鎖存器在選通信號(hào) ALE 在高電 平時(shí)直接傳送 8031P0 口低 8位 地址，當(dāng) ALE 在高電平變低電平的下降沿時(shí)，低 8 位地址鎖存器，此時(shí)， P0口可用來(lái)向片外傳送讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。 （ 4）接口芯片 與外設(shè)的聯(lián)接及設(shè)計(jì)說(shuō)明如下： 8155（ 2） ~ 輸出的指令脈沖通過(guò)光電隔離電路和功率放大電路直接驅(qū)動(dòng)縱向和橫向步進(jìn)電機(jī)的共八相繞組。在本系統(tǒng)中采用軟件環(huán)形分配器方式，雖然運(yùn)行速度慢一些，但可以省去兩個(gè)硬件環(huán)形分配器，電路比較簡(jiǎn)單，由于步進(jìn)電機(jī)的每一相繞組需和一個(gè) I/O 接口相連，以便與控制寄存器中某一指定相位對(duì)應(yīng)，因此，占用的 I/O 口數(shù)量較多。 8155（ 2）的 ~ 作為顯示器位選信號(hào)，顯示器的段選信號(hào)則由 8031的 ~ 發(fā)出， 8155 的 ~ 是鍵盤(pán)掃描輸 入。 行程限位報(bào)警信號(hào) +Z,Z,+X,X分別通過(guò) 8155（ 2）的 ,提出中斷請(qǐng)求，根據(jù)不同的中斷口可以直接識(shí)別行程的方向，此時(shí)相應(yīng)的紅燈報(bào)警。 8155 小的 ~PC..3 接自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架（四方刀架），自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架需要換刀時(shí)，由 ~PC..3 發(fā)出換位信號(hào)，經(jīng)交流控制箱控制刀架電機(jī)回轉(zhuǎn)，到達(dá)指定的刀位。刀架夾緊后，即發(fā)出回答信號(hào)，表示已完成換刀過(guò)程，可以進(jìn)行切削加工。換刀回答信號(hào)經(jīng) 8155（ 1）的 輸入計(jì)算機(jī)，控制刀架開(kāi)始進(jìn)給。 8155（ 1） ~ 接控制面板上的控制開(kāi)關(guān)，設(shè)有編輯空運(yùn)行、自動(dòng)、手工（ I）、手工（ II）、回零等選著方式。 8155（ 1） ~ 接控制面板上的按鈕開(kāi)關(guān)，設(shè)有啟動(dòng)、暫停、單段運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行、急停等操作功能。 加工螺紋時(shí)，與車(chē)床主軸相連的光電脈沖發(fā)生器會(huì)發(fā)出螺紋加工信號(hào)和零位螺紋信號(hào)，螺紋加工信號(hào)送入 8031 的 T0，通過(guò)設(shè)置不同的時(shí)間常數(shù)，可以改變主軸每轉(zhuǎn)時(shí)的縱向進(jìn)給量，從而加工出不同螺距的螺紋，零位螺紋信號(hào)送入 8155（ 1）的 PB6,用來(lái)防止多 次走刀時(shí)螺紋亂扣。 （ 5）系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼，各存儲(chǔ)器及 I/O 接口芯片地址編碼見(jiàn)表 3 表 3 芯片編碼地址 芯片 接74LS138引腳 地址選擇線 片內(nèi)地址單元（字節(jié)） 地址編碼 2746（ 1） Y0 000X XXXX XXXX XXXX 8K 0000H~1FFFH 2746（ 2） Y1 001X XXXX XXXX XXXX 8K 2020H~3FFFH 6264 Y2 010X XXXX XXXX XXXX 8K 4000H~5FFFH 8155（ 1） RAM Y3 0111 1110 XXXX XXXX 256 7E00H~7EFFH I/O Y3 0111 1111 1111 1XXX 6 7FF8H~7FFDH 8155（ 2） RAM Y4 1001 1110 XXXX XXXX 256 9E00H~9EFFH I/O Y4 1001 1111 1111 1XXX 6 9FF8H~9FFDH 部分電路和程序圖 圖 7 部分 系統(tǒng)電路原理圖 圖 8 中斷服務(wù)程序流程圖 開(kāi)始 恢復(fù) T0計(jì)時(shí)初值 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 程序調(diào)采樣子 調(diào)保護(hù)子程序 中斷返回 開(kāi)中斷 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 圖 9 刀架 控制系統(tǒng)主程序流程圖 8 結(jié)束語(yǔ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)總計(jì)費(fèi)時(shí)一個(gè)多月，在老師的指導(dǎo)下到圖書(shū)館查閱相關(guān)資料，參考了相關(guān)設(shè)計(jì)資料，再塞選出一系列有其中價(jià)值，與同學(xué)不斷的討論、向老師請(qǐng)教，終于完成了設(shè)計(jì)。 在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不但復(fù)習(xí)了所學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，還學(xué)到 了新的知識(shí)，同時(shí)將所學(xué)到的知識(shí)充分的運(yùn)用起來(lái)，做到了學(xué)以致用。 致謝 感謝 王玉萍老師 對(duì)我的指導(dǎo)和關(guān)心。無(wú)論從選題到幫助解決問(wèn)題，還是論文的審閱，王老師都投入了很大的心血。同時(shí)，王老師在治學(xué)上兢兢業(yè)業(yè)，一絲不茍的精神也深深感染、教育了我，讓我少了些浮躁、多了些踏實(shí)。 還有我的同學(xué)們，謝謝你們的幫助！ 刀架 系統(tǒng)初始化 開(kāi)放總體中斷 開(kāi)放 T0中斷 啟動(dòng) T0計(jì)時(shí)器 等待 有采樣中斷？ 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 調(diào)采樣子程序 存儲(chǔ)刀具穩(wěn)態(tài)值 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 等待 T0采樣中斷服務(wù)程序 有采樣中斷？ 參考文獻(xiàn) [1] 李朝青 .單片機(jī)原理及接口技術(shù)第 3版。 北京航天航空大學(xué)出版 [2] 孫國(guó)浩，左玉營(yíng) .機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計(jì)。山東機(jī)械 2020 年 3 期 。 [3] 李國(guó)農(nóng) .普通車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造實(shí)例 [J]. 水利電力機(jī)械 ,2020,(04) [4] 米慧然 .數(shù)控技術(shù)在普通機(jī)床改造中的應(yīng)用 [J].機(jī)械工程與自動(dòng)化 ,2020,(04) [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本 .機(jī)電一體化設(shè)計(jì) .機(jī)械手冊(cè)委員會(huì) .機(jī)械工業(yè)出版社 [6] 陳艷紅 ,韓洪濤 . CA6140 型車(chē)床的數(shù)控改造與實(shí)踐 [J]. 機(jī)床與液壓2020,(05) [7] 張寧菊 ,趙美林 .車(chē)床傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控改造 [J].中國(guó)設(shè)備工程 ， 2020,(07) [8] 朱喜林 .張代治 .機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [J] 機(jī)電一體化 .2020. [9] 唐前軍 . CA6140 車(chē)床的數(shù)控化改造 [J].機(jī)械工人 .冷加工 ,2020,(02) [10] 袁林忠 .淺析普通車(chē)床的數(shù)控改造 [J].浙江萬(wàn)里學(xué)院學(xué)報(bào) ,2020,(01) [11] 朱玉紅 ,藺軍進(jìn) .C6140車(chē)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造設(shè)計(jì) [J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用 , [12] 谷鳳金 ,徐成富 .C6140 車(chē)床的數(shù)控改造與設(shè)計(jì) [J].煤礦機(jī)械 ,2020,(07) [13] 卜勻 . C6140型臥式車(chē)床的數(shù)控化改造 [J].唐山高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào) ,2020,(02) [14] 謝黎明，李丙才，蔡善樂(lè)普通車(chē)床數(shù)控化改造中滾珠絲杠的設(shè)計(jì) [J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ,1995,(03) [15] 劉小山 .單片機(jī)在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].機(jī)電工程技術(shù) ,2020 [16] 王宗培，任雷等?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究 (一 )，電工技術(shù)雜志， 1998 [17] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第一，三，四冊(cè) .械工業(yè)出版社 .1998. [18] 邱宣懷 .機(jī)械設(shè)計(jì) .高等教育出版社 . [M].2020 [19]黃調(diào)，趙松年 .機(jī) 電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 . [M].機(jī)械工業(yè)出版社 .1999. [20]吳振彪 .機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo) .中國(guó)人民大學(xué)社 .2020 [21]余英良 .機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例 .機(jī)械工業(yè)出版社 .1997 [22]JuferM, stepping motors 25 years of IMCSD 25th Annual Symosium,1996,307～ 316