【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)，提高加工精度和擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，并提高生產(chǎn)率。的設(shè)計(jì)及數(shù)控系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)。采用以8031為CPU的控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)。杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主要包括對(duì)滾珠絲杠螺母副及反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的計(jì)。算選擇及縱向、橫向機(jī)構(gòu)裝配圖方案的制定。主要包括MCS-51系列單片機(jī)及擴(kuò)展芯片的選用和電氣控制圖的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)所使用的功率放大器有電壓型和電流型。電壓型又有單電壓型、雙電壓型（高低壓型）。電流型中有恒流驅(qū)動(dòng)、斬波驅(qū)動(dòng)等。 圖 35 PMM8714 管腳圖 (1) 單電壓功率放大電路 此電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不足之處是 Rc 消耗能量大，電流脈沖前后沿不夠陡，在改善了高頻性能后，低頻工作時(shí)會(huì)使振蕩有所增加，使低頻特性變壞。 (2) 高低電壓功率放大電路 電源 U1 為高電壓，電源大約為 80～ 150V， U2 為低電壓電源，大約為5～ 20V。在繞組 指令脈沖到來(lái)時(shí)，脈沖的上升沿同時(shí)使 VT1 和 VT2 導(dǎo)通。 圖 35 單電壓功率放大器 由于二極管 VD1 的作用，使繞組只加上高電壓 U1，繞組的電流很快達(dá)到規(guī)定值。到達(dá)規(guī)定值后， VT1 的輸入脈沖先變成下降沿，使 VT1 截止，電動(dòng) 機(jī)由低電壓 U2 供電，維持規(guī)定電流值，直到 VT2 輸入脈沖下降沿到來(lái) VT2 截止。 不足之處是在高低壓銜接處的電流波形在頂部有下凹，影響電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。 圖 36 高低電壓功率放大電路 （ 3） 斬波恒流功放電路 該電路的特點(diǎn)是工作時(shí) Vin 端輸入方波步進(jìn)信號(hào)：當(dāng) Vin 為 “ 0” 電平，由與 門(mén) A2 輸出 Vb 為 “ 0” 電平，功率管（達(dá)林頓管） VT 截止，繞組W 上無(wú)電流通過(guò)，采樣電阻上 R3 上無(wú)反饋電壓， A1 放大器輸出高電平；而當(dāng) Vin 為高電平時(shí)，由與門(mén) A2 輸出的 Vb也是高電平，功率管 VT 導(dǎo)通，繞組 W 上有電流，采樣電阻上 R3 上出現(xiàn)反饋電壓 Vf，由分壓電阻 R R2得到設(shè)定電壓與反饋電壓相減，來(lái)決定 A1 輸出電平的高低，來(lái)決定 Vin信 號(hào)能否通過(guò)與門(mén) A2。若 VrefVf 時(shí) Vin 信號(hào)通過(guò)與門(mén)，形成 Vb 正脈沖，打開(kāi)功率管 VT；反之， VrefVf 時(shí) Vin 信號(hào)被截止，無(wú) Vb 正脈沖，功率管 VT 截止。這樣在一 個(gè) Vin 脈沖內(nèi)，功率管 VT 會(huì)多次通斷，使繞組電流在設(shè)定值上下波動(dòng)。 圖 37 斬波恒流功放電路 通過(guò)比較選擇，本設(shè)計(jì)中選用單電壓功率放大電路。 為了避免功放后 強(qiáng)電對(duì)弱電產(chǎn)生干擾，應(yīng)在 環(huán)形分配器和功率放大電路之間加一個(gè)光電隔 離電路。 進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制 步進(jìn)電機(jī)的工作過(guò)程一般由控制器控制，控制器按照設(shè)計(jì)者的要求完成一定的控制過(guò)程，使功率放大電路按照要求的規(guī)律驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。簡(jiǎn)單地控制過(guò)程可以用各種邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是線路復(fù)雜，控制方案 改變困難，自從微處理器問(wèn)世以來(lái)，給步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新的途徑。 各種單片微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，為設(shè)計(jì)功能很強(qiáng)而價(jià)格低廉的步進(jìn)電機(jī)控制器提供了條件。使用微型計(jì)算機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制有串行和并行兩種方式。 串行控制。具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源之間具有較少的連線。將信號(hào)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的環(huán)形分配器，所以在這種系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電源中必須含有環(huán)形分配器。這種控制方式的示意圖見(jiàn)圖38。 并行控制。用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)個(gè)接口直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電路的方法稱(chēng)為并行控制 。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)，還包括環(huán)形分配器，而其功能必須由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成。由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脈沖分配器的功能又有兩種方法：一種是純軟件方法，即完全用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號(hào)。第二種是軟、硬件相結(jié)合的方法，這里有專(zhuān)門(mén)設(shè)方式信號(hào) 方向信號(hào) CP 脈沖 圖 38 串行控制示意圖 8031 步進(jìn)電機(jī) 環(huán)形分配器 功率放大電路 計(jì)的一種編程器接口，計(jì)算機(jī)向接口輸入簡(jiǎn)單形式的代碼數(shù)據(jù)，而接口輸出的是步進(jìn)電機(jī)各相導(dǎo)通或截止的信號(hào)。并行控制方案的示意圖見(jiàn)圖 39： 圖 39 并行控制示意圖 最后我們將 選擇的元件 用線連接，就可以畫(huà)出設(shè)計(jì)所需要的電氣控制吐了 。詳細(xì)圖紙內(nèi)容見(jiàn)圖紙。 8031 A 相 B 相 C 相 驅(qū)動(dòng)器 D 相 E 相 結(jié)論 30 結(jié) 論 面對(duì)目前國(guó)家的數(shù)控普及程度，現(xiàn)實(shí)要求我們必須進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。使我們國(guó)家在花最少錢(qián)的情況下，提高我們的數(shù)控化水平。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容即是對(duì)普通車(chē)床的數(shù)控化改造，目前已有很多人對(duì)其進(jìn)行了研究。在數(shù)控改造領(lǐng)域內(nèi)，車(chē)床的數(shù)控改造是最普及、最簡(jiǎn)單也是最重要的。 本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)械部分和電氣控制部分中的硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體。 經(jīng)過(guò)本次改造， C620 車(chē)床實(shí)現(xiàn)了 MCS51系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能?？纱?大提高加工工效，加工質(zhì)量可以得到穩(wěn)定，并保留了原機(jī)床的特性。 31 致 謝 感謝 。 參考文獻(xiàn) 32 參考文獻(xiàn) [1] 趙玉剛，宋現(xiàn)春等編 .數(shù)控技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 張建民 主 編 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) .高考教育出版社 , [3] 李朝青 主 編 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社， [4] 李云 主 編 .機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè) .機(jī)械工業(yè)出版社， [5] 王蘭美 主 編 .畫(huà)法幾何及工程制圖 .機(jī)械工業(yè)出版社， [6] 蔡美琴，張為民等編 .MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用 .高等教育出版社， [7] 張新義主編．經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 [8] 余英良主編．機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994 [9] 王貴明主編．?dāng)?shù)控實(shí)用技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [10] 張建綱 ， 胡大鋒主編．?dāng)?shù)控技術(shù)．武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 [11] 鄧星鐘主編．機(jī)電傳動(dòng)控制．武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 [12] 王愛(ài)玲主編 .現(xiàn)代數(shù) 控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)．北京：兵器工業(yè)出版社， 1999 [13] 卜云峰主編 .機(jī)械工業(yè)及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)上下冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [14] 劉躍南主編 .機(jī)床計(jì)算機(jī)數(shù)控及應(yīng)用 ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1997 [15] 李洪主編 .實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) .沈陽(yáng) :遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,1999 [16] 李群芳 ， 黃建 等 編 .單片機(jī)微型計(jì)算機(jī) 及 接口技術(shù)．北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [17] 陶曉杰主編 .伺服電機(jī)用于車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng) .制造業(yè)自動(dòng)化 , [18] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 .機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三冊(cè)），機(jī) 械工業(yè)出版社， 1986 [19] 李立強(qiáng)等主編 .控車(chē)床自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀臺(tái)設(shè)計(jì)，制造技術(shù)與車(chē)床， 2021 [20] 黃玉美主編 .床總體方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，設(shè)備管理與維修， 2021 [21] 孫桓等主編 .機(jī)械原理，高等教育出版社 , 1995 [22] 機(jī)械工程手冊(cè) .機(jī)械工程手冊(cè) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,1990 [23] 劉淑華 .淺談數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .52668 網(wǎng)路博覽會(huì) .產(chǎn)業(yè)頻道 ,2021 [24] 楊波 .淺談機(jī)床數(shù)控改造 .eworks,eworks 論壇 ,2021