【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計（論文）--XA6132普通升降臺臥式銑床改造。11數(shù)控機床的發(fā)展3. 12數(shù)控改造給企業(yè)帶來的好處3. 第二章設(shè)計參數(shù)的選擇4. 第三章方案比較和選擇5. 41滾珠絲杠螺母副的選用設(shè)計7. 42選擇螺紋軸直徑\導(dǎo)程及螺母8. 44熱變形的對策11. 48齒輪和同步齒型帶的工況比較14. 第五章CNC系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計14. 一CPU及存儲器模板設(shè)計14. 銑床由于畢業(yè)設(shè)計的時間限制本次設(shè)計任務(wù)的要求如下機械部分主要解剖一個。分結(jié)合機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點主要完成數(shù)控系統(tǒng)控制部分整體方案的論證和選擇。愈大在航天航空和汽車行業(yè)已經(jīng)成為不可缺少的機械加工設(shè)備機床的數(shù)控比率。向為23mmin升降臺快進速度為077mmin工作最大重量為500kg機動范圍縱向為。步進電機是一種特殊結(jié)構(gòu)的電機它利用通電激磁繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩將脈沖電信。結(jié)構(gòu)誤差不會累積另外機電時間常數(shù)小反應(yīng)快但步進電機也有缺點主要是容易。載能力當工作條件上變動時可能造成失誤因此步進電機多用于負載較小負載變

　　

【正文】 入端和一個 輸出端輸入端接的最高電平為＋ 5VRn1 是三級 管 T3 的基極限流電阻能使低阻抗的信號輸入時 T3 和 T4 的基極電流不至于過大起到保護 T3 和 T4 的作用 Rno 為 T3 的基極載至狀態(tài)時的剩 余電荷提 供放電回路目的是提供器件的響應(yīng)速 度 T3 和 T4 為集成復(fù)合管輸出形式 T4 導(dǎo)通時 允許最大灌電流為 500mA 由于該器件不帶散熱 片在一個芯片中若同時有兩個以上的電流驅(qū)動 器處于導(dǎo)通狀態(tài)總的灌電流也不能超過 500mA 如果電路設(shè)計不當芯片部灌電流大于 500mA 就有可能燒壞芯片 D2 為繼電器 J1 提供放電回路當 T3 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r電感負載 J1中存儲的能量可以過 D2向＋ 24V電源釋放能量從而保護 T3和 T4不至于被電感負載的過電壓所擊穿芯片中的 7個二極管都接到第 9 腳上因此第 9 腳一定要接到負載電源的正極上 在電路中通過該器件 驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)例如繼電器等動作 四直流伺服電機接口模板 該模板由脈沖計數(shù)器 8253 幅值比較器 MC3486F／ V 變換器 LM331 數(shù)據(jù)鎖存器 27312 位 D／ A 轉(zhuǎn)換器光電隔離器極性控制電路和三片緩沖器 74LS245 等器件組成閉環(huán)和半閉環(huán)進給系統(tǒng)所用的伺服驅(qū)動裝置主要是直流或交流電機以及電液伺服閥液壓馬達與開環(huán)進給系統(tǒng)最主要的區(qū)別是安裝在執(zhí)行部件或其它傳動元件上 位置檢測裝置將執(zhí)行部件的實際位移量轉(zhuǎn)換成電脈沖后反饋到輸入端并與輸入位置指令進行比較將兩者的差值放大和變換控制伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動執(zhí)行部件以給定的速度向著消除 偏差的方向運動直至指令位置與反饋的實際位置的差值等于零為止閉環(huán)和半閉環(huán)進給系統(tǒng)的位移精度主要取決于檢測裝置的精度半閉環(huán)系統(tǒng)的檢測元件安裝在中間傳動件上間接測量執(zhí)行部件的位置 位置控制電路由速度控制電路位置檢測電路和速度反饋電路組成 一速度控制電路 1 速度控制指令值 Vgdi 1 Edi Fdiρdi 其中 Fdi 是進給指令瞬時值累計數(shù)字量 ρ di 是實際位移瞬時值累計數(shù)字量 Edi 是位置偏差瞬時值數(shù)字量 2Vgdi Kv179。 Edi△ Sd 其中 Vgdi 是速度指令 瞬時值數(shù)字量 KV 是增益常數(shù)數(shù)字量 △ Sd 是零漂補償值數(shù)字量 2 速度指令 Vgdi 的鎖存及傳送 1 由于速度控制電路的輸出通道與直流伺服驅(qū)動源的強電部分有電的聯(lián)系有可能引入干擾信號為了抑制干擾在 STD 總線與 DA 轉(zhuǎn)換器之間使用了光電隔離器這樣便把 STD 總線側(cè)的數(shù)字量以光通信方式傳送 DA 轉(zhuǎn)換器一側(cè)但光電隔離器屬于低速器件有延時作用其延時時間高達 6μ S 要讓光電隔離器直接傳送正脈沖寬度為 0125μ S 數(shù)據(jù)信號是不可能實現(xiàn)的因此微處理器在傳送數(shù)據(jù)時首先將Vgdi 的 12 位二時制數(shù)送到數(shù)據(jù)鎖存器兩 片 74273 中寄存第一片用于鎖存低 8 位數(shù)據(jù)第二片中的四位用來鎖存高 4 位數(shù)據(jù)還有一位用來寄存表示電機方向的 ZF信號 2鎖存后的數(shù)據(jù)按順序地經(jīng)光電隔離器以自然傳送速度送到 D／ A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的輸入寄存器然后再送到 D／ A 數(shù)據(jù)鎖存器最后進行數(shù)模轉(zhuǎn)換 3D／ A 轉(zhuǎn)換 D／ A 轉(zhuǎn)換器采用 DAC1210 芯片此芯片內(nèi)部有一只 12位 D／ A 數(shù)據(jù)鎖存器和一只 12位數(shù)模傳換器但其輸入寄存器并不是 12位的而是用一個 8位寄存器和一個 4 位寄存器以便和 8 位 CPU 相連接 引腳功能如下 片選信號 寫信號 BYTE1／字節(jié)順序控制信號該信 號為高電平時開啟 8位 4位兩個鎖存器將12 位全部送入鎖存器當該信號為低電平時則開啟 4 位輸入倘存器 輔助寫該信號與相結(jié)合當與同時為低電平時把鎖存器中的數(shù)據(jù)送入 DAC寄存器當為高電平時 DAC 寄存器中的數(shù)據(jù)被鎖存起來 傳送控制信號 D10－ D11112 位數(shù)據(jù)輸入 RFB 反饋電阻輸入 VREF 參考電壓輸入 IOLT1D／ A 轉(zhuǎn)換電流輸出 1 當 DAC 寄存器全 1 時輸出電流最大全 0 時輸出為 0 UOLT2D／ A 轉(zhuǎn)換電流輸出 2IOLT1＋ IOLT2＝常數(shù) VCC 電源電壓 DGNDAGND 數(shù)字地和模擬地 DAC1210 工作采用雙緩沖方式在送入數(shù)據(jù)時要先送入 12 位數(shù)據(jù)中的高 8位數(shù)據(jù) D111－ D14 然后再送入低 4 位數(shù)據(jù) D13－ D10 而不能按相反的順序傳送在12位數(shù)據(jù)分別正確地進入兩個輸入寄存器后再打開 DAC寄存器就可以把 12位數(shù)據(jù)送到 12 位 D／ A 轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換單緩沖是不合適的在 12 數(shù)據(jù)不是一次送入的情況下邊傳邊轉(zhuǎn)換會使輸出產(chǎn)生錯誤的瞬間毛刺因此 DAC1210的接 STD總線的端分別接直流電機接口模板上的片選譯碼器的腳 VREF 外接的參考電源是由帶溫度補償?shù)凝R納 二級管構(gòu)成所謂帶溫度補償?shù)凝R納二級管就是兩個不同特性．相背串接的齊納二級管以具有負溫度系數(shù)正向?qū)ǖ亩壒苎a償正溫度系數(shù)反向?qū)ǖ姆€(wěn)壓二級管使溫度系數(shù)近于零 4 方向控制 出兩極運算放大器 0P07 和電子開關(guān)組成極性控制電路兩級運算放大器接接成反向形式其中運放 1用作電流／電壓轉(zhuǎn)換器運放 2實現(xiàn)雙極性電壓輸出－10V－＋ 10V 調(diào)電電位器 W4 定滿度 當微處理器送出的方向控制信號 ZF＝ 0 時電子開關(guān)使 VCMD＝ V02 控制直流電動機正向旋轉(zhuǎn)當 ZF＝ 1 時電子開關(guān)使 VCMD＝ V01 控制直流電機負向旋轉(zhuǎn) 二位置控制電路 1 光電脈沖發(fā)生器光電編碼器 光電脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)一定的角度都嚴格對應(yīng)工作臺移動一定距離光電脈沖發(fā)生器將角位置轉(zhuǎn)換為電脈沖每產(chǎn)生一個脈沖使轉(zhuǎn)過一定的角度工作臺也有一定的位移而且電機主軸每轉(zhuǎn)一周光電脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖越多檢測精度越高但是每周脈沖數(shù)很高的脈沖發(fā)生器制造難度成本高而且要求外電路有很高的頻率響應(yīng)而采用每周產(chǎn)生 2021 個方波脈沖的脈沖發(fā)生器就可滿足一般的精度要求而且有較高的性價格能比 電機主軸轉(zhuǎn)動時脈沖發(fā)生互差 90176。的 TTL 電平的 AB 兩相脈沖若電動機正方向旋轉(zhuǎn) A 比 B 超前 90176。若電動機負方向旋轉(zhuǎn) B 比 A 超前 90176。如果脈沖發(fā)生器每周產(chǎn)生 2021個脈沖則主軸每轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器兩相均產(chǎn)生 2021個方波脈沖 2 整形辨向加密電路 本系統(tǒng)采用的電路如圖 本電路將 AB 兩相脈沖成正負兩路脈沖列即正轉(zhuǎn)時正路有脈沖列 輸出負路保持高電平反轉(zhuǎn)時負路有脈沖列輸出正路保持高電平脈沖對應(yīng)如下 正 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 圖中 74LS2L21 是雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其功能表和芯片管腳圖如下 輸 入 輸 出 A B Q L 179。 179。 179。 H 179。 179。 179。 L L L L H H H H H ↑ L ↑ L ↓ H H ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ 管腳接高電平脈沖發(fā)圖形器的 A 相一端接 74LS221 的 1B1A 接低電平另一端接 2A 則 2B 接高電平就可產(chǎn)生在 A 的上升沿 IQ 端輸出正的窄脈沖在 A 的下降沿 2Q 端輸出正的窄脈沖 3 計數(shù)器 8253 8253 具有 3 個獨立的 16 位計數(shù)器通道使用單一 5V 電源是 24 個引腳的雙列直插式器件 1 主要功能 ①一片上有 3 個獨立的 16 位計數(shù)器通道 ②每個計數(shù)器都可以按照二進制或二十進制計數(shù) ③每個計數(shù)器的計數(shù)頻率可高達 2MHZ ④每個通道有 6 種工作方 式可有程序設(shè)置和改變所有 的輸入輸出都與 TTL 兼容 28253 的控制字格式 本模板 8253 工作在方式 0 計完最后一個數(shù)時中斷計數(shù)工作狀態(tài)通道 0累計電機正轉(zhuǎn)時的位移反饋脈沖通道 1 累計電機負向旋轉(zhuǎn)時的位移反饋脈沖 38253 的功能表和芯片管腳圖如下 A1 A0 操 作 L 0 1 0 0 讀計數(shù)器 0 L 0 1 0 1 讀計數(shù)器 1 L 0 1 1 0 讀計數(shù)器 2 L 0 1 1 1 無操作禁止讀 L 1 0 0 0 計數(shù)常數(shù)寫入計數(shù)器 0 L 1 0 0 1 計數(shù)常數(shù)寫入計數(shù)器 1 L 1 0 1 0 計數(shù)常數(shù)寫入計數(shù)器 2 A1 A0 操 作 L 1 0 1 1 寫 入 方式 控制 字 H 179。 179。 179。 179。 禁止 0 1 1 179。 179。 不操作 D0D7 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線 片選線 數(shù)據(jù)讀寫控制線 A0A1 地址選擇線 4 求工作臺實際位移量 1DZP∑ DZPi△ DZP 其中 DZP∑是瞬時累計正向位移量 DZPi 是上一次 8ms 累計正向位移量 △ DZP 是當前 8ms 內(nèi)實際正向位移量 2DFP∑＝ DFPi＋△ DFP 其中 DFP∑是瞬時累計負向位移量 DFPi 是上一次 8ms 累計負向位移量 △ DPF 是當前 8 ms 人實際負向位移量 3DZFP＝ DZP∑－ DFP∑ 若 DZFP＞ 0 表示工作臺實際正向位移量 DXFP＜ 0 表示工作臺實際負向位移量 5 展電路和選通路 1 展寬電路的作用是將 CK 的窄脈沖變寬 2 選通電路當電機正轉(zhuǎn)時開關(guān) K 接通 Q 端選通電路允許 CK從 BA2 送出脈沖若電機反轉(zhuǎn)開關(guān) K 接通端允許 CK 從 BA3 送出沖 三速度環(huán)反饋電路 伺服系統(tǒng)的速度控制單元需要一個速度反饋 電壓電壓在－ 45V45V 之間本系統(tǒng)通過 FV 變換器獲得這一反饋電壓 CK 端輸出的脈沖其頻率正比于電動機的轉(zhuǎn)速利用線性的 FV 脈沖頻率電壓變換器 LM331 可將該脈沖信號轉(zhuǎn)換成正比于電動機轉(zhuǎn)換的電壓信號 VFVF 經(jīng)后面的極性變換電路獲得反饋電壓 VSTB176。當電動機正向旋轉(zhuǎn)時開關(guān) K 接 Q 端電子開關(guān) 34 通 12 斷開 VSTB 0～ 45V 當電動機負向旋轉(zhuǎn)時開關(guān) K 接通端電子開關(guān) 12通 34 斷開 VSTB 0～ 45V 第六章 設(shè)計體會 這次畢業(yè)設(shè)計是在課程設(shè)計的基礎(chǔ)上更加深了一步結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜難度提高我們在一無經(jīng)驗二無專人指導(dǎo)的情況 下翻閱大量資料自學(xué) 8098 及其有關(guān)芯片的功能采用前人成熟可靠的方法盡可能使設(shè)計合理 通過畢業(yè)設(shè)計加深了我對數(shù)控機床的了解也是對這次本科學(xué)習(xí)的一次很好的總結(jié)并學(xué)制了數(shù)控機床的設(shè)計過程在機械和電氣設(shè)計方面得到了鍛煉同時也深知設(shè)計的內(nèi)容與工程實際的要求還相差甚遠有待于今后提高自己的水平和經(jīng)驗且當今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展新工藝新方法不斷涌現(xiàn)這些都需要我們不斷的學(xué)習(xí) 參 考 文 獻 1 機械設(shè)計手冊化學(xué)工業(yè)出版社 2 單片機原理與接口技術(shù)李朝青著 北京航空天大學(xué) 出版社 3 MCS51 系列單片機實用接口 技術(shù)李 華著北京航空航天大學(xué) 出版社 4 標準集成電路數(shù)據(jù)手冊 TTL 電路電子工業(yè)出版社 5 中外集成電路簡明速查手冊電子工業(yè)出牌社 6 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計何立民著 北京航空航天大學(xué)出版社 開關(guān)量 IO 板 鍵盤及 顯示器板 8098CPU 及存儲器板 直流電機 伺服接口板 驅(qū) 動 源 繼電器 機 床 側(cè)開關(guān) 鍵 盤 顯示器 Y 電機 X 電機