【導(dǎo)讀】數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)型改造,實(shí)質(zhì)是機(jī)械工程技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合。我國(guó)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展要求。十分簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈大大縮短,傳動(dòng)件數(shù)減少,從而提高機(jī)床的精度。發(fā)展概況，數(shù)控機(jī)床的組成及其工作原理，擴(kuò)大了我們的知識(shí)面。改進(jìn)，對(duì)零件的加工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化。要求的增強(qiáng)，產(chǎn)品品種增多,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。機(jī)床被廣泛應(yīng)用是一個(gè)必然的趨勢(shì)。息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過(guò)程。控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多,如可以在同一機(jī)床。由于我國(guó)現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床，自動(dòng)化程度低,要。更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金。為了解決這個(gè)問(wèn)題,也為了適應(yīng)多品種。行特性好、可靠性高的步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件進(jìn)行數(shù)控改造。關(guān)鍵詞：數(shù)控、車床、改造、80C51單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；它通過(guò)對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的擬定，進(jìn)給伺服系統(tǒng)。滾珠絲杠螺母副的選型。步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用。設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)一個(gè)坐標(biāo)軸的機(jī)械裝配圖。

　　

【正文】 2Q3Q4Q5Q6Q7Vcc2025691215161974LS373 25 3． 地址鎖存器 因?yàn)?P0 口是分時(shí)提供低 8 位地址和數(shù)據(jù)信息的，所以必須用鎖存器把地址鎖存住。本次設(shè)計(jì)使用帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 鎖存器 74HC373。其引腳見(jiàn)圖（ 7）。 圖（ 7）、 74HC373 引腳圖 D0~D7 信號(hào)輸入端 Q0~Q7 信號(hào)輸出端 G：下降沿時(shí)，將 D1~D8 鎖存于內(nèi)部 E：使能端， E=0 時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出端 Q0~Q7 與輸入端 D0~D7 連通，當(dāng)E=1 時(shí)，輸出三態(tài)門斷開(kāi)，輸入數(shù)據(jù)鎖存。 4． 地址 譯碼器 80C51 擴(kuò)展電路中，都牽涉到外部地址空間的分配問(wèn)題，即當(dāng) 80C51 數(shù)據(jù)總線分時(shí)與多個(gè)外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，首選要進(jìn)行片選，然后再進(jìn)行片內(nèi)地址選擇。 地址譯碼實(shí)現(xiàn)片選的方法目前常用的有兩種：線選法和譯碼法。此處采用 74HC139 譯碼器組成的譯碼電路對(duì)系統(tǒng)的高位地址進(jìn)行譯碼。 74HC139 是雙“ 24”譯碼器，每個(gè)譯碼器僅有 1 個(gè)使能端 G， 0 電平選通。有 2 個(gè)選擇輸入端， 4 個(gè)譯碼輸出端，輸出 0 電平有效。2 個(gè)輸入信號(hào) A、 B 譯碼后有 4 個(gè)輸出狀態(tài)，其引腳與真值表如下所示。 表（ 4）、 74HC139 真值表 輸入 輸出 使能 選 擇 Y0 Y1 Y2 Y3 /G B A 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 （三） 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 此處采用兩片 EPROM 芯片6264（ 8K 8）擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用靜態(tài) RAM62648（ 8K 8）。其引腳見(jiàn)左圖（ 8）。 圖（ 8）、 2764 引腳圖 80C51 芯片與存儲(chǔ)器的連接 存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)質(zhì)是三總線的連接。 （ 1） 據(jù)芯片存儲(chǔ)容量的大小確定數(shù)據(jù)、地址線的根數(shù)。此處為 13 根。 16 6 4 3 527 64A7A6A5A4 18D7D6 19D5D4 17 10 8 7 9CSVcc 11A0 A2 A3A1 13D3D2 15D1D0 122120 25 24 21 23 2A8 A9 A10A11A12PGMVpp 27 1OE 22 26 （ 2） 數(shù)據(jù)線的連接 將 80C51的芯片的 ~ RAM數(shù)據(jù)線 D0~D7直連。 （ 3） 地址總線的連接 據(jù)確定的地址線根數(shù)，將相應(yīng)低地址線相連，剩余高位地址線作為片選。 （ 4） 控制總線的連接 對(duì)應(yīng)控制線相連。 （四） I/O 口的擴(kuò)展 MCS51 單片機(jī)共有四個(gè) 8 位并行 I/O 口，可提供給用戶使用的只有 P1 口和部分 P3 口線，因此不可避免地要進(jìn)行 I/O 口的擴(kuò)展。 這里采用 8255（可編程的 RAM/IO 擴(kuò)展接口電路）。 I/O 口擴(kuò)展采用總線擴(kuò)展方法，數(shù)據(jù)輸入線取自 80C51 的 P0 口。這種擴(kuò)展方法分時(shí)占用 P0 口，不影響 P0 口與其它擴(kuò)展芯片的連接操作。 8255 具有 3 個(gè) 8 位的并行的 I/O 口，分別為 PA、 PB、 PC 口，其中 PC 口又分為高 4位（ PC7~PC4）和低 4 位（ PC3~PC0）。 （五）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)所選電機(jī)說(shuō)明，選取合適的驅(qū)動(dòng)器，縱向驅(qū)動(dòng)器和橫向驅(qū)動(dòng)器均為 SH20806N。其接線圖如下： 27 圖（ 8）、電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)器連線圖 （六）、液晶顯示控制器 ： 使用由上海朗睿電子科技有限公司研制生產(chǎn)的工業(yè)彩色液晶（ VRAM 型）顯示器，型號(hào)為 LR104VRAM。 簡(jiǎn)介： 彩色液晶顯示器采用超大規(guī)模集成電路，以數(shù)字方式驅(qū)動(dòng)，可以從根本上消除傳統(tǒng) CRT顯示器的屏幕閃爍現(xiàn)象。具有高亮度、高對(duì)比度、高可靠性、抗惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)；并且體積小、厚度小、功耗低、無(wú)輻射、抗干擾能力強(qiáng)。隨著彩色液晶技術(shù)的日趨成熟，正在逐步取代 CRT顯示器，成為許多高要求行業(yè)的首選，被越來(lái)越多地應(yīng)用到電力、醫(yī)療、儀表、電梯、工業(yè)控制等領(lǐng)域。 基本 原理： LR104VRAM真彩色液晶顯示器，采用 VRAM顯示方式。 VRAM（ Video RandomAccess Memory）視頻存儲(chǔ)技術(shù)是近年來(lái)比較流行的專門用于圖形處理的雙端口存儲(chǔ)技術(shù)，常用于中、高檔顯示卡。采用緩存、邏輯仲裁、存儲(chǔ)陣列，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備同時(shí)對(duì)同一存儲(chǔ)陣列訪問(wèn)而不需要等待，且互不干擾。 該顯示器接口采用并行總線方式（數(shù)據(jù)總線、地址總線以及選、讀、寫等信號(hào)），可以很方便地連接到單片機(jī)或微處理器的總線上，用戶可以象使用普通存儲(chǔ)器一樣使用它?；蛘呖梢园扬@示器看成是自己設(shè)備外掛的一個(gè) RAM。 LR104VRAM存儲(chǔ)器地址單元同液晶屏幕上的像素點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，用戶可以把這個(gè)存儲(chǔ)器理解為 “顯示映像 ”存儲(chǔ)器。如果希望在液晶屏幕上某一位置顯示文字或圖形，只需要向存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域?qū)懭胂鄳?yīng)的數(shù)據(jù)即可。 VRAM存儲(chǔ)器的一個(gè)字節(jié)由 8位構(gòu)成，顯示器屏幕上的一個(gè) “像素 ”點(diǎn)由 R、 G、 B三個(gè) “點(diǎn) ”來(lái)組成。 原理框圖： LR104VRAM 顯示器的基本原理框圖如圖（ 9）所示， DC/DC 電壓變換器產(chǎn)生液晶所用各種驅(qū)動(dòng)電壓 DC/AC 逆變器則用來(lái)點(diǎn)亮冷陰極背光燈（ CCFL）。分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn) 了畫面的高速更新，且互不干擾。 圖（ 9）、 LR104VRAM 顯示器的基本原理框圖 性能指標(biāo) ： 視域?qū)蔷€ 28 外型尺寸 38mm 視域尺寸 (H)(V)mm 圖像點(diǎn)陣 640RGB480行 像素點(diǎn)尺寸 (H) (V)mm 像素結(jié)構(gòu) 垂直條紋 接口方式 總線方式 VRAM容量 128K8位 顯示顏色 TFT 64色 / 256色 視野角度 左 75度，右 75度 ,上 60度，下 50度 工作電壓 DC 8V ～ 15V 消耗功率 小于 8W 工作環(huán)境溫度 10℃ ～ +65℃ 保存溫度 30℃ ～ +70℃ 亮度 400cd/㎡ 液晶屏壽命 大于 5萬(wàn)小時(shí)（連續(xù)工作） 背光燈壽命 大于 25000小時(shí)（連續(xù)工作） 凈重 克 毛重 克 包裝數(shù)量 只 /箱 內(nèi)包裝尺寸 mm 外包裝尺寸 mm 接口方法 ： LR104VRAM 的接口方式為總線方式。外部引線包括有地址總線、數(shù)據(jù)總線和片選讀寫輸入，可以直接掛接到單片機(jī)、計(jì)算機(jī)的總線上，通過(guò)譯碼分配作為主機(jī)的某部分內(nèi)存來(lái)使用。如果主機(jī)無(wú)法分配較大的空間而直接使用時(shí)，也可以采用分頁(yè)操作技術(shù)，高位地址用來(lái)頁(yè)面切換，低位地址則可直接操作。內(nèi)存的數(shù)據(jù)位與屏幕顯示的色點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，只要把適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)寫入內(nèi)存中去，屏幕上即可顯示出相應(yīng)的文字圖形。 接口采用 34針雙列防反插插座（間距為標(biāo)準(zhǔn) ） ,引腳定義如下表所示： 引腳號(hào) 引腳定義 引腳號(hào) 引腳定義 引腳號(hào) 引腳定義 1 D0 13 GND 25 A5 2 D1 14 GND 26 A6 3 D2 15 RDCS 27 A7 4 D3 16 A15 28 A8 5 D4 17 +12V 29 A9 6 D5 18 +12V 30 A10 7 D6 19 保留 31 A11 8 D7 20 保留 32 A12 9 WCS 21 A1 33 A13 10 CLOSE 22 A2 34 A14 11 A0 23 A3 12 保留 24 A4 應(yīng)用程序： ，將屏幕清成 040H代碼所表 示的顏色 29 ； VRAM的片選地址（ E000， FFFFH） ； A13， 14， 15 = , ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0090H MAIN: MOV SP,60H。 LCALL INITLCD。 MOV R1,040H。 LCALL CLEAR1 RETERN: SJMP RETERN INITLCD: LCALL LCD RET LCD: MOV R2,08H MOV R3,00H LCD1: MOV P1,R3 MOV DPTR,0E000H MOV R4,20H LCD2: MOV R5,00H MOV A,00HLCD3: MOVX @DPTR,A INC DPTR DJNZ R5, LCD3 DJNZ R4, LCD2 INC R3 DJNZ R2,LCD1 RET CLEAR1: LCALL LCD4 RET LCD4: MOV R2,08H MOV R3,00H LCD5: MOV P1,R3 MOV DPTR,OE000H MOV R4,20H LCD6: MOV R5,0A1H 30 MOV A,R1 LCD7: MOVX @DPTR,A INC DPTR DJNZ R5, LCD7 MOV R5,5FH LCD8: INC DPTR DJNZ R5, LCD8 DJNZ R4, LCD6 INC R3 DJNZ R2, LCD5 RET END （七）、控制面板 由于鍵盤的數(shù)量有限，故采用多功能鍵盤，利用 SHIFT 換檔鍵進(jìn)行選擇。報(bào)警指示燈用的是 LED。 IDW超程LR104VRAM 顯示器自動(dòng)編輯空運(yùn)行單段運(yùn)行紅 自動(dòng)2 自動(dòng)1回零單步運(yùn)行M XS TUG正常綠急停起動(dòng)C LR+ZZ+XX0SHIFT換檔鍵R147FK25368 9起動(dòng) 暫停 單段連續(xù) 超程解除ZpageuppagedownENPL.。+ZZ+XX超程報(bào)警開(kāi)關(guān)X原點(diǎn) Z原點(diǎn) 31 第五章 數(shù)控機(jī)床的零件加工程序 數(shù)控機(jī)床零件加工程序的基本要求是：能按照零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工程序的手工編制。 主要內(nèi)容： 1）對(duì)加工零件進(jìn)行工藝分析； 2）對(duì)零件加工精度分析； 3）確定數(shù)控機(jī)床工夾量具； 4）確定加工路線； 5）確定加工所用的各種工藝參數(shù)； 6）各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算； 7）填寫程序單。 以以下零件為例， 如圖所示工件，毛坯為φ 25 ㎜ 65 ㎜棒材，材料為 45 鋼。 1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線 1）對(duì)軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤夾持φ 90mm 外圓，一次裝 夾完成粗精加工。 2) 工步順序 ① 粗車外圓。基本采用階梯切削路線，為編程時(shí)數(shù)值計(jì)算方便，圓弧部分可用同心圓車圓弧法，分三刀切完。 ② 自右向左精車右端面及各外圓面：車右端面→倒角→切削螺紋外圓→車φ 48mm 外圓→車圓錐→車φ 70mm 外圓→車φ 80mm 外圓→車 R3 ㎜圓弧→車φ80mm 外圓。 ③ 切槽。 ④ 車螺紋。 2．選擇機(jī)床設(shè)備 即本設(shè)計(jì)所改造后的 CA6140。 3．選擇刀具 根據(jù)加工要求，選用四把刀具， T01 為粗加工刀，選 90176。外圓車刀， T02為精加工刀，選尖頭車刀， T03 為切槽刀，刀寬 為 4mm， T04 為 60176。螺紋刀。 同時(shí)把四把刀在四工位自動(dòng)換刀刀架上安裝好，且都對(duì)好刀，把它