【正文】 m project. (2)The reformation of electricity part, mainly include the choice of MCS51 family singlechip and expand chip and the design of electric control chart.Key words : numerical control ,singlechip ,stepping motor , ball screw shaft ,reform 1 / 47目 錄引 言 .........................................................................................1第 一 章 總 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) ………………………………………...2 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) .......................................................................4 總 體 方 案 的 論 證 ............................................................4 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) ........................4 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ....................5 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) ....................5 總 體 方 案 的 確 定 ............................................................6第 二 章 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) ................................................6 縱 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ..............................................6 縱 向 滾 珠 絲 杠 副 的 選 用 ......................6 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ............................................18 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 選 用 .........18 橫 向 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 選 用 .......................23 齒 輪 傳 動(dòng) 間 隙 的 調(diào) 整 ...................................................27第 三 章 電 氣 控 制 部 分 的 設(shè) 計(jì) ................................................31 單 片 機(jī) 的 選 擇 ...............................................................31 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) ...........................................................32 環(huán) 形 脈 沖 分 配 器 的 選 擇 .....................32 功 率 放 大 器 的 選 用 .........................35 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 微 機(jī) 控 制 ....................................................39 軟 件 程 序 的 實(shí) 現(xiàn) ...........................................................41結(jié) 論 .......................................................................................53致 謝 .......................................................................................541 / 47引言隨 著 科 技 發(fā) 展 的 進(jìn) 步 現(xiàn) 代 工 業(yè) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 特 別 是 能 源 部 門 的 需 求 ，使 高 溫 高 壓 水 廣 泛 應(yīng) 用 于 相 關(guān) 的 領(lǐng) 域 中 ， 對(duì) 國(guó) 民 生 產(chǎn) 和 人 民 生 活 起 著 越 來(lái) 越重 要 的 作 用 ， 例 如 ： 極 床 作 為 機(jī) 械 制 造 業(yè) 的 重 要 基 礎(chǔ) 裝 備 ， 它 的 發(fā) 展 一 直 引 起 人 們 的 關(guān) 注 ，由 于 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 的 興 起 ， 促 使 機(jī) 床 的 控 制 信 息 出 現(xiàn) 了 質(zhì) 的 突 破 ， 導(dǎo) 致 了 應(yīng) 用數(shù) 字 化 技 術(shù) 進(jìn) 行 柔 性 自 動(dòng) 化 控 制 的 新 一 代 機(jī) 床 － 數(shù) 控 機(jī) 床 的 誕 生 和 發(fā) 展 。 After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll。This paper presents the process of designing numerical control reform， and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。 （ 2） 電 氣 控 制 部 分 的 設(shè) 計(jì) ， 主 要 包 括 MCS51 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) 。改 造 過(guò) 程 如 下 ： （ 1） 機(jī) 械 部 分 的 改 造 ， 包 括 縱 向 進(jìn) 給 方 向 的 改 造 和 橫 向 進(jìn)給 方 向 的 改 造 。本 論 文 說(shuō) 明 了 普 通 車 床 的 數(shù) 控 化 改 造 的 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 ， 較 詳 盡 地 介 紹 了 C620機(jī) 械 改 造 部 分 的 設(shè) 計(jì) 及 數(shù) 控 系 統(tǒng) 部 分 的 設(shè) 計(jì) 。I / 47 摘 要眾 所 周 知 ， 對(duì) 一 個(gè) 機(jī) 械 進(jìn) 行 稍 微 的 改 進(jìn) ， 都 將 影 響 其 適 用 范 圍 和 加 工 精 度 ，而 且 有 利 于 生 產(chǎn) 率 的 提 高 。 針 對(duì) 現(xiàn) 有 常 規(guī) C620 普 遍 車 床 的 缺 點(diǎn) 提 出 數(shù) 控 改 裝 方案 和 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 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 。 采 用 以 8031 為 CPU 的 控 制 系 統(tǒng) 對(duì)信 號(hào) 進(jìn) 行 處 理 ， 由 I/O 接 口 輸 出 步 進(jìn) 脈 沖 ， 經(jīng) 一 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) 減 速 后 ， 帶 動(dòng) 滾 動(dòng) 絲杠 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 。關(guān) 鍵 詞 ： 數(shù) 控 ， 單 片 機(jī) ， 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 滾 珠 絲 杠 ， 數(shù) 控 改 造3 / 47ABSTRACTAs we all known,to remedy the defects of ordinary lather C620, a design of data processing system and its single chip microputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。 We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal， and output the step pulse through the I/O interface。 Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement。 計(jì)算 機(jī) 的 出 現(xiàn) 和 應(yīng) 用 ， 為 人 類 提 供 了 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 自 動(dòng) 化 的 理 想 手 段 。 數(shù) 控 機(jī) 床 以 其 優(yōu) 異 的 性能 和 精 度 、 靈 捷 而 多 樣 化 的 功 能 引 起 世 人 矚 目 ， 并 開 創(chuàng) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 向 機(jī) 電 一 體化 發(fā) 展 的 先 河 。 數(shù) 控 機(jī) 床 與 普 通 機(jī) 床 相 比 ， 其 主 要 有 以 下 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 1. 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ， 適 合 加 工 單 件 或 小 批 量 的 復(fù) 雜 工 件 ； 在 數(shù) 控 機(jī) 床 上 改 變加 工 工 件 時(shí) ， 只 需 重 新 編 制 新 工 件 的 加 工 程 序 ， 就 能 實(shí) 現(xiàn) 新 工 件 加 工 。 數(shù) 控 機(jī) 床 已 成 為 我 國(guó) 市 場(chǎng) 需 求 的 主 流 產(chǎn) 品 ， 需 求 量 逐 年 激 增 。 但 是 ， 國(guó) 產(chǎn) 數(shù) 控 機(jī) 床 與 先 進(jìn)國(guó) 家 的 同 類 產(chǎn) 品 相 比 ， 還 存 在 差 距 ， 還 不 能 滿 足 國(guó) 家 建 設(shè) 的 需 要 。 但 機(jī) 床 的 素 質(zhì) 差 ， 性 能落 后 ， 單 臺(tái) 機(jī) 床 的 平 均 產(chǎn) 值 只 有 先 進(jìn) 工 業(yè) 國(guó) 家 的 1/10 左 右 ， 差 距 太 大 ，急 待 改 造 。 隨 著 數(shù) 控機(jī) 床 越 來(lái) 越 多 的 普 及 應(yīng) 用 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 的 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 效 益 為 大 家 所 理 解 。 許 多 工 廠 一 面購(gòu) 置 數(shù) 控 機(jī) 床 一 面 利 用 數(shù) 控 、 數(shù) 顯 、 PC 技 術(shù) 改 造 普 通 機(jī) 床 ， 并 取 得 了 良 好的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 1984 年 ， 我 國(guó) 開 始 生 產(chǎn) 經(jīng) 濟(jì)型 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 并 用 于 改 造 舊 機(jī) 床 。 可 以 預(yù) 料 ， 今 后 ， 機(jī) 床 的 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 化 改 造 將 迅 速 發(fā) 展 和 普 及 。4 / 47第一章 總體方案的設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù)本 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 是 對(duì) C620 普 通 車 床 進(jìn) 行 數(shù) 控 改 造 。 總 體 方 案 的 論 證 對(duì) 于 普 通 機(jī) 床 的 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 改 造 ， 在 確 定 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 在 滿足 設(shè) 計(jì) 要 求 的 前 提 下 ， 對(duì) 機(jī) 床 的 改 動(dòng) 應(yīng) 盡 可 能 少 ， 以 降 低 成 本 。為 了 保 證 一 定 的 傳 動(dòng) 精 度 和 平 穩(wěn) 性 ， 盡 量 減 小 摩 擦 力 ， 選 用 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 。 傳 動(dòng) 齒 輪也 要 采 用 消 除 齒 側(cè) 間 隙 的 結(jié) 構(gòu) 。5 / 47 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 有 開 環(huán) 、 半 閉 環(huán) 和 閉 環(huán) 之 分 。 所 以 ， 本 設(shè) 計(jì) 決 定 采 用 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。 硬 件 是 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) ，性 能 的 好 壞 直 接 影 響 整 體 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 工 作 性 能 。 在 設(shè) 計(jì) 的 數(shù) 控 裝 置 中 ， CPU 的 選 擇 是 關(guān) 鍵 ， 選 擇 CPU 應(yīng) 考 慮 以 下 要 素 ： 鐘 頻 率 和 字 長(zhǎng) 與 被 控 對(duì) 象 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 和 精 度 密 切 相 關(guān) ； 2. 可 擴(kuò) 展 存 儲(chǔ) 器 的 容 量 與 數(shù) 控 功 能 的 強(qiáng) 弱 相 關(guān) ；3. I/O 口 擴(kuò) 展 的 能 力 與 對(duì) 外 設(shè) 控 制 的 能 力 相 關(guān) 。 本 設(shè) 計(jì) 以 8031 芯 片 為核 心 ， 增 加 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 電 路 、 接 口 和 面 板 操 作 開 關(guān) 組 成 的 控 制 系 統(tǒng) 。C620 車 床 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 部 分 保 留 原 機(jī) 床 的 功 能 ， 即 手 動(dòng) 變 速 。 將 原 來(lái) 機(jī) 床 的 普 通絲 杠 改 為 滾 珠 絲 杠 以 減 小 摩 擦 力 。由 于 設(shè) 計(jì) 的 是 簡(jiǎn) 易 型 經(jīng) 濟(jì) 數(shù) 控 ， 所 以 在 考 慮 具 體 方 案 時(shí) ， 基 本 原 則 是 在 滿 足需 要 的 前 提 下 ， 對(duì) 于 機(jī) 床 盡 可 能 減 小 改 動(dòng) 量 ， 以 降 低 成 本 。滾 珠 絲 杠 參 照 濟(jì) 寧 市 華 珠 機(jī) 械 有 限 公 司 的 產(chǎn) 品 樣 本 選 取 系 列 ， 即 外 插管 變 螺 距 型 滾 珠 絲 杠 副 ?？v 向 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 的 改 造 。 滾 珠 絲 杠 仍 安 置 在 原 絲 杠 的 位 置 ， 兩 端 仍 采 用 原固 定 方 式 。橫 向 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 的 改 造 。 為 了 便 于 安 裝 滾 珠 絲 杠 副 ， 絲 杠 軸 不 是 整 體 的 ，而 采 用 分 移 式 ， 然 后 套 筒 剛 性 聯(lián) 接 。 縱 向 齒 輪 箱 和 溜 板 箱 均 加 外 置 ， 以 保 持 機(jī) 床 原 外 觀 ， 起 到 美 化 機(jī) 床 的 效果 ， 在 溜 板 箱 上 安 裝 了 縱 、 橫 向 快 速 進(jìn) 給 按 鈕 和