畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）CA6140數(shù)控機(jī)床改造

1、第1章 概述1.1本文的選題及主要研究內(nèi)容1.1.1本文的選題我們對已報廢的兩臺ca6140進(jìn)行數(shù)控化改造。通過改造，其目的就是要提高機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率，以便進(jìn)行推廣。分析現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床容易出現(xiàn)安全性故障的原因，經(jīng)過反復(fù)的論證，在設(shè)計(jì)過程中，所有限位保護(hù)電路均采用負(fù)邏輯，如發(fā)生電路開路或接觸不良時會立即報警，防止意外事故發(fā)生:設(shè)定了特殊的限位控制裝置，使刀架在特定的位置不能換刀，保證了生產(chǎn)安全。數(shù)控加工過程中，程序的編制和輸入調(diào)試是很重要也很煩瑣的一個環(huán)節(jié)，工人的水平直接影響到生產(chǎn)效率的高低，同時也影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，如何降低對操作人員的要求，這是值得研究的問題，我們利用系統(tǒng)資源，依據(jù)特征參

2、數(shù)，編寫成組工藝，按照成組工藝編寫若干程序存儲在ram中，輸入相關(guān)零件的參數(shù)，即可調(diào)用程序，進(jìn)行加工。非常適合于一般操作人員，對操作者的要求不高，大大提高了生產(chǎn)效率。合理的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，利用原機(jī)床的電機(jī)作為主電機(jī)，節(jié)約了購買機(jī)的費(fèi)用。1.1.2主要研究內(nèi)容1、 ca6140改造總體機(jī)械部件設(shè)計(jì)。2、主要部件的設(shè)計(jì)和選用。對機(jī)床的改造部位是：拆掉手動刀架和小拖板裝上數(shù)控刀架；拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；主軸后端加一光電編碼器用波紋管連接，供加工螺紋使用； 熱點(diǎn)模具網(wǎng)。數(shù)控系統(tǒng)選用江蘇東方數(shù)控新技術(shù)公司生產(chǎn)的nim-9702數(shù)控系統(tǒng)。 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：由于改造設(shè)計(jì)的是簡易

3、型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時，基本原則是在滿足需要的前提下，對于機(jī)床盡可能減小改動量，以降低成本。 3、提供常用零件的成組工藝及數(shù)控程序模板，使用戶只需根據(jù)零件特征，輸入相關(guān)零件的參數(shù)，即可調(diào)用程序，進(jìn)行加工。4、創(chuàng)新設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床限位保護(hù)裝置。使設(shè)備發(fā)生電路開路或接觸不良時，應(yīng)立即報警，防止意外事故發(fā)生，提高設(shè)備使用的安全性。5、設(shè)計(jì)雙限位保護(hù)開關(guān)，使刀架在特定的位置不能換刀。6、滿足設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)。7、對完成改造后的機(jī)床進(jìn)行調(diào)試，使其達(dá)到用戶使用要求。1.1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展預(yù)測1、 數(shù)控機(jī)床推廣應(yīng)用逐步由經(jīng)濟(jì)型為主向普及型為主轉(zhuǎn)變。2、 數(shù)控金切機(jī)床的構(gòu)成比逐漸趨于合理。數(shù)控機(jī)床工

4、序集中的加工特點(diǎn)，將使具有復(fù)合功能的高效數(shù)控機(jī)床的需求增長，這將導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床擁有量和市場消費(fèi)量中各類數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成比不同于傳統(tǒng)的機(jī)床構(gòu)成比。1.1.4 數(shù)控改造的意義我國作為機(jī)床大國.為了提高機(jī)床的數(shù)控化率.對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造不失為一種良策。一些發(fā)達(dá)國家在機(jī)床的數(shù)控化改造方面已走在了我們的前面.如德國、美國、口木等國就非常重視對舊機(jī)床的改造.而且已形成了一個完善的“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合的改造體系.在世界機(jī)床行業(yè)不景氣的今天.機(jī)床改造成為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè).生意盎然.處于黃金時代。由于機(jī)床與技術(shù)的不斷進(jìn)步.機(jī)床改造已成為一個“永恒”的課題。我國應(yīng)在這方而加大重視和宣傳.走出一條適合我國國情的機(jī)床的數(shù)

5、控化改造之路。第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì)要求總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行方式，伺服系統(tǒng)的類型，計(jì)算機(jī)的選擇，以及傳動方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。1、普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位，縱向和橫向的直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)功能；還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選連續(xù)控制系統(tǒng)。2、車床數(shù)控化改裝設(shè)計(jì)后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)。3、根據(jù)普通車床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一般采用8位微機(jī)。在8位微機(jī)中，mcs-51系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能

6、強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價格比。因此，可選擇mcs-51系列單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。4、根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制中除了cpu外，還包括擴(kuò)展程序存儲器、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、i/o接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能相識加工數(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)驅(qū)動電路。此外系統(tǒng)中還應(yīng)該包括螺紋加工用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路。5、設(shè)計(jì)自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。6、縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)、齒輪副、絲桿螺母副組成，其傳動比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的分辨率。7、為了保證進(jìn)給 伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副

7、，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。8、采用貼塑導(dǎo)軌的摩擦力。9、原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動量，以降低成本，縮短改造周期。圖2.1總體改造方案2.2設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)包括車床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的數(shù)。以ca6140改裝為例，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：最大加工直徑 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm最大加工長度 1000mm快進(jìn)速度 縱向 2.4m/min 橫向 1.2m/min最大切削進(jìn)給速度 縱向 0.5m/min 橫向 0.25m/min溜板及刀架重力 縱向 800n 橫向 600n主電動機(jī)功率 7.5kw代碼制 is

8、o 脈沖分配方式 逐點(diǎn)比較法輸入方式 增量值，絕對值通用控制坐標(biāo)數(shù) 2最小指令值（脈沖當(dāng)量） 縱向 0.01mm/沖 橫向 0.005脈沖機(jī)床定位精度 0.015mm刀具補(bǔ)償量 0mm99.99mm進(jìn)給傳動鏈京戲補(bǔ)償量 縱向 0.15mm 橫向 0.075mm自動升降速性能 有2.3具體的機(jī)械改裝ca6140車床主要用于對中小型軸類、盤類及螺紋零件等的加工。這些加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有:控制主軸正反轉(zhuǎn)和急停;刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動，并能在換刀點(diǎn)自動改變四個工位，以便選擇刀具;冷卻泵的啟停;潤滑泵的開與關(guān)等。當(dāng)加工螺紋時，保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架能移動一個被加工螺紋的導(dǎo)程s;能實(shí)現(xiàn)

9、直線和圓弧插補(bǔ)等。同時，這些工作內(nèi)容，就是數(shù)控系統(tǒng)控制的對象。為滿足以上要求，對機(jī)床的改造部位是:將手動刀架改造成數(shù)控刀架;拆掉絲杠、光杠進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副;在主軸后端加一編碼器，以便加工螺紋。第3章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造。拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱體。滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置，兩端采用原固定方式，這樣可減小改裝現(xiàn)場，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使縱向進(jìn)給整體剛性略優(yōu)于以前。 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造。保留原手動機(jī)構(gòu)，用于調(diào)整操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)?？v、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用了一級齒輪減速

10、，并用雙片齒輪錯齒法消除間隙，雙片齒輪間沒有加彈簧自動消除間隙，因?yàn)閺椈傻膹椓茈y適應(yīng)負(fù)載的變化情況。當(dāng)負(fù)載較大時，彈簧彈力顯得小，起不到自動消除間隙的作用；當(dāng)負(fù)載較小時，彈簧彈力又顯得大，則加速齒輪的磨損。為此采用人工定期調(diào)整螺釘緊固的辦法來消除間隙。刀架的改造。拆除原刀架和小拖板，換上數(shù)控刀架。3.1傳動系統(tǒng)改裝設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電動機(jī)的確定縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(如圖3.1)圖3.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖1、 向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算2、己知條件:工作臺重量:w = 80kg=800n時間常數(shù):t=25ms滾珠絲杠導(dǎo)程:l=10mm行程:s = 650mm脈沖當(dāng)量:8 p=0.01m

11、m/p步距角: =0.36o /p快速進(jìn)給速度: =2.4m/mi n3、切削力計(jì)算縱切外圓時，車床的主切削力可以用下式計(jì)算：=0.67d (n)=0.67（400）=5360走刀方向切削力分為和垂直走刀方向切削分力可按以下比列求出：=1：0.25：0.4所以 =0.25 =1340n =0.4 4、滾珠絲杠設(shè)計(jì)與計(jì)算綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向工作負(fù)載采用下面公式計(jì)=1.151340+0.16(5360+800)=2526.6n強(qiáng)度計(jì)算(滾珠絲杠)壽命值l=60nt/1000000n=n主f/l=1000vf/dl=10001000. 2/ (3. 14806)=19.9r/minl=6019.9

12、 15000/1000000=18000000r最大動負(fù)載c= = 1.22526.6 =8538nl為工作壽命，單位為106r,n為絲桿轉(zhuǎn)速（r/min）,r為最大切削力條下的進(jìn)給速度（m/min）可取最高進(jìn)給速度的，為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無沖擊取11.2，t為額定使用時間，可取t=1500h選用fc1b326-5-e2滾珠絲杠，其額定動負(fù)荷為10689n，與上面算果相比，強(qiáng)度足夠。5、效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動效率為 為絲桿螺旋升角， 為摩擦角。6、剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在工作負(fù)載作用下的變形量=2526.60.6/20600000(2.8031/2)3.14=16.7因扭矩m引起的

13、導(dǎo)程變形量l2很小，可忽略，即l=l1。所絲杠長度為1000mm時，導(dǎo)程變形總誤差為=100l/l0=10016.7e-6/1=2.77m/m查有關(guān)手冊得知e級精度絲杠允許的螺距誤差為15m/m，故剛度夠。7、穩(wěn)定性驗(yàn)算由于機(jī)床原絲杠直徑為30mm，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為32mm，支承向式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。8、齒輪及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算采用同步帶輪(1)有關(guān)帶輪計(jì)算傳動比i=360p/l=3600.001/0.361=1取z1=20 z2=20 =20 m=3mm b=28mm(帶輪壁厚)dl= d2=pz/3.14=9.52520/3.14=60.66mm(2)轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算工作臺質(zhì)量折算到電

14、動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量=（1800.001/3.140.75）280 =4.6n.cm2絲杠的轉(zhuǎn)動慣量:js=7.810-4 d4l=7.810-43.24100 =8.1789kg/cm2=81.789n/cm帶輪的轉(zhuǎn)動慣量:jz1=jz2=7.810-4d4l=7.810-460.60 42.8=2.957n.cm電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很小，忽略不計(jì)?？偟霓D(zhuǎn)動慣量j為j=i2(js+jz2)+jz1+j1=12(81.79+2.957)+2.957+4.6=92.3n.cm =9.23kg.cm(3)所需轉(zhuǎn)動力距計(jì)算快速空載啟動時所需力距最大切削負(fù)載時所需力距快速進(jìn)給時所需力距m=mf十m。式中空載啟

15、動時折算到電動機(jī)軸上的加速度力矩: mf折算到電動機(jī)軸上的摩擦力距; m。由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電動機(jī)軸上的附加摩擦力矩 mat一切削時折算到電動機(jī)軸上的加速度力矩; mt一折算到電動機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩。 ma=jnl/9.6t =2000/61=333.33rjmin則=jnmax/9.6t=9.5333.3310-4/(9.60.025)=13. 1923kg.cm 當(dāng)n=n t時(為切削時電動機(jī)轉(zhuǎn)速)，ma= mat又因?yàn)?=n主f/li=1000vf/(3.14dli)=10000. 3/ (3. 148061) =19. 9r/min則mat=jnx10/9.6t=9.519.

16、910-4/(9.60.025)=0. 0787nm=0.787kg.cmmf= fwl0i/2=0.16800.61/(23.140.8)=1. 528kg.cm=15.28n.cmmo= p0l0i(1-)/ 2=13400.6l(1-0.9)2/(323.140.8)=10.14n.cm=1.014kg.cmmt=fxl0i/2=13400.61 /(23.140.8) =160.03n.cm=16.003kg.cm快速空載啟動時所需力距=13.1923+1.528+1.014=15.734kg.cm最大切削負(fù)載時所需力距0.787+1.528+1.014+16.003=19.332kg

17、.cm快速進(jìn)給時所需力距=1.528+1.014=2.542kg.cm由以上分析計(jì)算可知，所需最大力矩發(fā)生在快速啟動時:=15.734kg.cm=157.34n.cm3.2 步進(jìn)電動機(jī)的選擇3.2.1 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電動機(jī)的確定一般啟動力距選取為ml0/(0.3 0.5)取= ml0/0.4ml0= =152. 98n. cm則: =152.98/0.4=382.45 為滿足最小步距要求，電動機(jī)選用五相十拍工作方式，則=0.951，所以步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距=382.45/0.951=402.16 步進(jìn)電動機(jī)最高工作頻率=vmax/60p=2000/600.01=3333.33hz綜合考慮，選

18、用1l0byc-007五相混合式步進(jìn)電動機(jī)，能滿足使用要求。3.2.2 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電動機(jī)的確定ml0= =36.91n.cm則: =36.91/0.4=92.275 為滿足最小步距要求，電動機(jī)選用五相十拍工作方式，則= ml0/0.4=0.951，所以步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距=92.275/0.951=97.03 步進(jìn)電動機(jī)最高工作頻率=vmax/60p=1000/600.005=3333.33hz綜合考慮，選用110byg007五相混合式步進(jìn)電動機(jī)，能滿足使用要求3.2.3 電動刀架的選擇拆除原手動刀架和小拖板，安裝山微機(jī)控制的四工位電架。據(jù)車床的型號及主軸中心高度，選用ld4- i型四工

19、位電動刀架。安裝時，去床小拖板，置刀架于中拖板上，卸掉電機(jī)風(fēng)罩，逆時針方向轉(zhuǎn)動電機(jī)，或動軸承處之內(nèi)六角螺孔，使刀架轉(zhuǎn)動到450左右時，裝上螺釘，然后固定架即可。 電動刀架的安裝較為方便，安裝時須注意以下兩點(diǎn)：(1)電動刀架的兩側(cè)而與原車床縱、橫向的進(jìn)給方向、平行。(2)電動刀架與系統(tǒng)的連線在安裝時應(yīng)合理，以免加工時切屑、冷卻液及其它雜物磕碰電動刀架連線。3.3橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.3.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖3.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)圖3.3.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算己知條件:工作臺重量w=600n時間常數(shù)t=25ms滾珠絲杠導(dǎo)程l=4mm左旋行程s=200mm脈沖當(dāng)量:p=0.005mm/p步距

20、角:=0.36/p快速進(jìn)給速度: =l.2m/min1、切削力計(jì)算橫向進(jìn)給量為縱向的1 /21 /3，取1/2，則切削力約為縱向的1/2。=1/25360=268.0kg=2680n在切斷工件時: =0.5 =0.52680=134.0kg=1340n2、滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算(1)強(qiáng)度計(jì)算對于燕尾型導(dǎo)軌=1.4134.0+0.2(268.0+30) =247.2kg=2472n壽命值:l=60nt/1000000=601515000/1000000=13500000r最大動負(fù)載:c=1.212472=213.55kg=3269.78n根據(jù)最大動負(fù)載c的值，可選擇滾珠絲杠型號為fc1b20 4-e2

21、d左，其額定動負(fù)荷為5393n，所以強(qiáng)度足夠用。(2)效率計(jì)算(3)剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠受工作負(fù)載p引起的導(dǎo)程變化量l1=pl/ef=247.20.4/ 20600000(1.7619/2) 23.14 =1.9710-6 cm因扭矩m引起的導(dǎo)程變形量l2很小，可忽略，即l=ll。所以導(dǎo)程變形總誤差為:=100l/l=1001.97106=4.93um/m查表知e級精度絲杠允許螺距(1米長)為15m/m，故剛度足夠。(4)穩(wěn)定性驗(yàn)算 由于選用滾珠絲杠的直徑與原絲杠相同，而支承方式由原來的一端固定、一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭ā⒁欢藦较蛑С?，所穩(wěn)定j性增強(qiáng)，故不再驗(yàn)算。(5)轉(zhuǎn)矩計(jì)算a.轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算工作

22、臺質(zhì)量折算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量j1=(1800.0005 / 3.140.75) 260=0.044kg.cm絲杠的轉(zhuǎn)動慣量:js=7.810-4d4l=7.810-42450 =0. 624kg.cm2電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很小，忽略不計(jì)。電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很小忽略，因此，總的轉(zhuǎn)動慣量j=j1+ js=0.044+0.624=0.668kg.cm2b.所需轉(zhuǎn)動力距計(jì)算=1000/41=250r/min= 104/9.6t=0.668250104/9.60.025=0.0696n.m =0.693kg.cm當(dāng)n= 時(為切削時電動機(jī)轉(zhuǎn)速)，ma= mat又因?yàn)?n f/li=1000vf/(3.14dl

23、i)=10001000.15/(3.146041)=19.9 r/min則:10-4/9.6t=(0.66819.910-4)/(9.60.025)=0.0055n.m=0.055kg.cmmf= fwloi/2=(0.2600.41) /(23.140.8) =0.955kg.cm=0.0955n.mmo=13400.4l(1-0.92)/(323.140.8)=6.757kg.cm=0.6757n.mmt=(13400.41) /(23.140.8) =10.669n.m快速空載啟動時所需力距=0.696+0.955+6.757=8.408kg.cm最大切削負(fù)載時所需力距=0.055+0.

24、955+6.757+106.69=114.457kg.cm快速進(jìn)給時所需力距=0.955+6.757=7.712 由以上分析計(jì)算可知，所需最大力矩發(fā)生在最大切削負(fù)載時:=114.457kg. cm=1144.57n.cm第4章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)硬件的基本組成機(jī)電一體化控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。在機(jī)床行業(yè)，控制系統(tǒng)的控制對象主要包括各種機(jī)床，如車床、銑床、鉆床、磨床等，在其他行業(yè)控制對象還有很多的。在使用中各種控制對象各不相同的，但其控制系統(tǒng)硬件組成的基本原理是一致的。單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)中，大多采用mcs-51系列單片機(jī)的8031芯片，經(jīng)過擴(kuò)展存儲器、接口和面板操作

25、開關(guān)等，組成功能較完善、抗干擾能力較強(qiáng)的控制系統(tǒng)。8031內(nèi)部包含一個8位cpu，128字節(jié)的ram，兩個16為的定時器，四個8位并行口，一個全雙工串行口，可擴(kuò)展的程序和數(shù)據(jù)存儲器各64kb,有5個中斷源。硬件設(shè)計(jì)主要介紹微機(jī)控制系統(tǒng)的擴(kuò)展、接口及控制電路。4.2數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)mcs-51系列的單片機(jī)以片內(nèi)無程序存儲器和片內(nèi)有程序存儲器形式.分為三種基木產(chǎn)品:8051 、8751和8031。8051單片機(jī)以片內(nèi)含有掩膜rom程序存儲器. 因?yàn)檫@種只讀存儲器中的程序要由單片機(jī)生產(chǎn)廠制作芯片時為用戶固化于片內(nèi).所以只適用于批量極大.程序要永久性保留且不會修改的場合8751片內(nèi)含有eprom型程序

26、存儲器.用戶可以把程序固化在eprom中.需要修改時.可用紫外線光照擦除.然后又寫入新的用戶程序.但該芯片價格較 8031片內(nèi)沒有程序存儲器.外部擴(kuò)展一片或多片含有用戶程序的eprom后.就相當(dāng)于一片8751因而使用方便靈話.且價格低廉.日前是應(yīng)用最廣泛的機(jī)型綜上所述.考慮到mcs -51的性能.選用該系列的8031cpu作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機(jī)外接一片2764eprom作為程序存儲器.再選用兩片6264ram作為存放調(diào)試程序和運(yùn)行程序的中間數(shù)據(jù)。考慮到系統(tǒng)擴(kuò)展.為使編程地址統(tǒng)一采用譯碼法對擴(kuò)展芯片進(jìn)行尋址選用74ls138譯碼器完成此功能作為輸入/輸出口(i/u)的擴(kuò)展.選用兩片8155作為

27、系統(tǒng)的輸入/輸出擴(kuò)展.分別接受鍵盤(系統(tǒng)控制而板)的輸入和顯示器的輸出。4.2.1單片機(jī)的選擇8031屬8位單片機(jī)，它是集cpu , i/o端口及部分ram等為一體的控制器具有價格低、功能全、體積小、編程靈活性大、開發(fā)手段齊全、硬件資源豐富等特點(diǎn)。在國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中多數(shù)使用8031單片機(jī)。8031芯片內(nèi)部具有128個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器ram.內(nèi)部地址為ooh 7fh ,cpu對片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器有很豐富的操作指令，通過直接尋址或間接尋址方式進(jìn)行訪問。這128個字節(jié)單元可作為數(shù)據(jù)緩沖器、堆棧和工作寄存器.但應(yīng)用片內(nèi)的ram往往不夠，故外接6264芯片來擴(kuò)展8031的ram存儲器。8031是一個無

28、rom/eprom的單片機(jī)，必須擴(kuò)展程序存儲器，存放控制程序，所以外接了一片2764芯片。8031本身提供給用戶使用的輸入、輸出口線不夠，只有p1口和部分p3口線用來與外部設(shè)備連接，但若處設(shè)較多時，不能滿足需要，所以在該應(yīng)用系統(tǒng)中還要在8031外接一片8155芯片以擴(kuò)展i/o口。8031為40引腳的雙列直插式器件，有4個雙向8位1/o口(po.o/p1.0).p0.0 口和p2.0口作為地址總線使用。16位地址總線由po.0口經(jīng)地址鎖存儲器74ls373提供低8位(aoa7)，高8位(a8a15)由p:口直接提供。8位數(shù)據(jù)總線由po.口提供。這樣數(shù)據(jù)總線與地址總線共用，sle為地址鎖存允許，當(dāng)

29、送低8位地址時，使ale有效并鎖存到74ls373中，當(dāng)送數(shù)據(jù)時使ale無效.圖4.1 8031控制的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖4.2.2儲存器芯片的選擇2764芯片是一種高速、容量為8kb x 8的eprom存儲器電路，讀出時間為250ns，而8031選用晶振頻率為6mhz，則讀取時間為480ns都滿足要求。2764為28腳器件，其中aoa12為13位地址線,dod7為8位數(shù)據(jù)線.ce為片選信號，低電平有效。由于2764和6264芯片都是8kb x 8,需要13根地址線。aoa7，低8位接74ls373芯片的輸出，a8 a12接8031的p2.0 p2.4, 74ls373地址鎖存器在選通信號ale

30、為高電平時直接傳送8031po口低8位地址。當(dāng)ale在高電平變低電平的下降沿時，低8位地址被鎖存，此時，p0口可用來向片外傳送讀寫效據(jù)。8031單片機(jī)對存儲器的片選控制是采用全地址譯碼法，使用74ls138譯碼器來實(shí)現(xiàn)的。8031的p2.5、p2.6、p2.7口分別與74ls138譯碼器的a,b,c端相聯(lián)，74ls138譯碼器的抽出端y1與6264的ce端相聯(lián)，y2與2764的ce端相聯(lián).2764的地址編碼是4000hsfffh. 6264的地址編碼是2000h3fffh.4.2.3 i/o接口芯片8155芯片是一個通用的接口電路，可以用編程的方式選擇其邏輯功能，片內(nèi)有256個字節(jié)ram .

31、2個8位(pa.0pa.7.，pb.0 pb.7)，一個6位(pc. o pc. 6)的可編程并行i/o口和一個14位定時/計(jì)數(shù)器。它可直接與8031連接，不需增加任何硬件邏輯，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的一種芯片，其中a口作為控制縱橫向步進(jìn)電機(jī)接口，b口控制主軸正反轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度調(diào)整,c口控制回轉(zhuǎn)刀架等。8279芯片是一種可編程的鍵盤、顯示接口器件，單個芯片就能完成鍵盤掃描輸人和led顯示控制兩種功能，能對顯示器自動掃描，能識別鍵盤上按下被的鍵號，這樣可充分提高cpu的工作效率，大大減少軟件工作量。8279與單片機(jī)聯(lián)接無特殊要求，除數(shù)據(jù)線、reset,wr.rd可直接聯(lián)接外，cs與74ls13

32、8譯碼器輸出線y相聯(lián);8279的irq經(jīng)反相器與8031的中斷請求輸人線int相聯(lián);時鐘輸人端clk與8031的地址鎖存控制端ale相聯(lián)。8279鍵盤最大可配置8x8個鍵，實(shí)際用了24個鍵。掃描線信號為sl0sl2:經(jīng)74ls138譯碼器(第二片)軸出的8個列選信號，接人鍵盤列線。鍵盤行查詢只用了rlorl7中3根回饋線，接人鍵盤行線。8279配置的8位共陰極led顯示器，其字位線由掃描線sl0sl2:經(jīng)譯碼器、驅(qū)動器提供，字段線由aoa3,bob3通過驅(qū)動器提供。由于8031單片機(jī)片內(nèi)沒有程序存貯器(rom )，且只有256字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器(ram)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到使用要求，故選擇了兩片存貯容量

33、為8kx8的eprom2764作為程序存貯截，一片8kx8的ram6264作為數(shù)據(jù)存貯器.這樣就組成了一個完整的控制系統(tǒng)，圖4.2 系統(tǒng)原理圖8031具有16根地址線(p0口作為低八位地址，p1口作為高八位地址)，這樣8031的尋址空間為64k. eprom2764和ram6264均為8k x 8字節(jié)，故只需13根地址線.而p?？跒榈刂肪€和數(shù)據(jù)線分時復(fù)用(z)，故要連接地址鎖存器.同時由于8031,連接多個設(shè)備，訪問不同設(shè)備時，需要片選。因而采用譯碼電路.具體連接如圖4.3，圖中未給出電源線、接地電平及其它管腳。 圖4.3 8031系統(tǒng)擴(kuò)展圖4.2.4 8031與i/o口的連接i/o口是控制主

34、機(jī)與外圍設(shè)備的通道.選擇intel公司生產(chǎn)的8155接口芯片.8155是可編程的ram/ io擴(kuò)展接口電路，它具有256個ram單元、2個8位口、1個6位口、1個14位的定時/計(jì)數(shù)器8031與8155的連接如圖4.4圖4.4 8031與8155的連接4.3數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)軟件是一系列能完成各種功能的程序的集合，程序采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括監(jiān)控模塊(包括系統(tǒng)初始化、命令處理循環(huán)、零件加工程序的輸人、零件加工程序的編輯修改、指令分析與執(zhí)行、系統(tǒng)自檢等。)、插補(bǔ)計(jì)算模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、誤差補(bǔ)償模塊等。1、監(jiān)控模塊系統(tǒng)初始化后系統(tǒng)即進(jìn)人命令處理程序，對于一般以單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)通常采用循

35、環(huán)處理程序邏輯作為系統(tǒng)的主程序。在循環(huán)程序中.程序不斷掃描鍵盤及操作面板的操作，對此操作進(jìn)行分析后即根據(jù)相應(yīng)的操作命令轉(zhuǎn)人相應(yīng)的程序模塊。對于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，零件加工程序通常是從鍵盤輸入。輸人的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理程序?qū)⑤斎说氖M(jìn)制數(shù)與指令轉(zhuǎn)換成bcd碼存于規(guī)定的緩沖區(qū)，即源程序區(qū)。而編輯零件程序可看作一個鍵盤命令處理程序，和鍵盤輸人可合為一體，既用于從鍵盤輸人新的零件加工源程序，也可在編輯狀態(tài)下.對已輸人的零件加工程序中的命令、數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和修改。數(shù)控系統(tǒng)要對輸人的指令進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作。診斷程序用子檢測系統(tǒng)硬軟件功能的正確性，找出系統(tǒng)故障的位置，并指出故障類型。2、插補(bǔ)計(jì)算模

36、塊數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)。如曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)等進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出進(jìn)給脈沖這個過程即為插補(bǔ)運(yùn)算。進(jìn)給脈沖通過伺服驅(qū)動工作臺或刀具作相應(yīng)的運(yùn)動，完成程序的加工任務(wù)。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是一邊插補(bǔ)進(jìn)行運(yùn)算，一邊進(jìn)行加工，是一種典型的實(shí)時控制方式.所以，插補(bǔ)運(yùn)算的快慢直接影響機(jī)床的進(jìn)給速度，因此應(yīng)盡可能縮短運(yùn)算時間，這是編制插補(bǔ)運(yùn)算程序的關(guān)鍵。3、步進(jìn)電機(jī)控制模塊8031控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動程序，不僅可用程序代替可變頻率脈沖源和環(huán)形分配器等配件，還很容易用程序?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)升降速控制等功能。4、誤差補(bǔ)償模塊經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工誤差是必然存在的，但只要對引起加工誤差的各個

37、環(huán)節(jié)的定量關(guān)系清楚，就可以在編程中引人修正值，調(diào)整進(jìn)給脈沖，達(dá)到減少和消除部分誤差的作用，這就是誤差的軟件補(bǔ)償。4.3.1 直線插補(bǔ)程序的設(shè)計(jì)1、逐點(diǎn)比較法的步驟：偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終判別。2、程序設(shè)計(jì)第一象限直線插補(bǔ)的程序如下：org 2000hmain： mov sp，#60h；lp4： mov 28h，#0c8h；xemov 29h,#0c8h;yemov 2ah,#00h;x初始化fm=0?y方向進(jìn)給x方向進(jìn)給fm=fm+xey=y+1fm=fm-yex=x+1x=xe?(y=ye)返回圖4.5 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)框圖mov 2bh,#00h;ymov 2eh,#00h;f

38、mov 70h,#0ahlp3: mov a,2ehjb acc.7,lp1mov a,70hsetb acc.0clr acc.2mov 70h,alcall motr;lcall delaymov a,2ehsubb a,29h;f-yeinc 2ah;x+1ajmp lp2lp1: mov a,70hsetb acc.2clr acc.0lcall motr;lcall delaymov a,2dhadd a,28h;f+xelp2: mov 2eh,amov a.28cjne a,2ah,lp3;xe=x?ret4.3.2 圓弧插補(bǔ)程序的設(shè)計(jì)初始化fm=0?-x向進(jìn)給一步+y向進(jìn)給一步

39、f=f-2x+1x=x+1f=f+2y+1y=y+1x=xe?(y=ye)返回圖4.6 第一象限逆圓插補(bǔ)程序框圖第一象限逆圓插補(bǔ)程序如下：xl equ 18hxh equ 19hyl equ 28hyh equ 29hxel equ 1ahxeh equ 1bhyel equ 2ahyeh equ 2bhfl equ 2chfh equ 2dhorg 2400hmain: mov sp,#60h;mov 70h,#08h;mov xl,#80h;xlmov xh.#0ch;xhmov yel,#80h;yelmov yeh,#0ch;yehmov xe,#00h;yelmov xeh,#00h

40、;xehmov yl,#00h;ylmov yh,#00h;yhmov fl,#00h;flmov fh,#00h;fhlp3: mov a,fujnb acc.7,lp1mov a,70hsetb acc.2clr acc.0;lcall motr;mov r1,#28h;mov r0,#1ch;mov r7,#02h;lcall mult2;2*yadd: clr cmov a,fladdc a,1chmov fl,amova,fhaddc a,1dh;f+2ymov fu,aclr cmov a,yladd a,#01hmov 28h,amov a,yhaddc a,#00hmov yh

41、,aclr cmov a,fladd a,#01hmov fl,amov a,fhaddc a,#00hmov fh,a;f=2y+1ajmp lp2lp1: mov a,70hsetb acc.0mov 70h,a;lcall motrmov r1,#18h;xlmov r0,#1chmov r7,#02hlcall mult2;2*xsub: clr cmov a,flsubb a,1chmov fl,amov a,fusubb a,1dhmov fh,a;f-2xclr cmov a,xlsubb a,#01hmov xl,amov a,xhsubb a,#00hmov xh,a;x-1

42、clr cmov a,fladd a,#01hmov fl,amov a,fhaddc a,#00hmov fh,a;f-2x+1lp2: mov a,yhcjne a,yeh,lp3a;yh=yeh?mov a,ylcjne a,yel,lp3a;yl=yel?lp3a: ajmp lp3org 2500hmult2: push psw;push apush bclr cmov r2,#00hsh1: mov a,r1mov b,#02hmul abpop pswaddc a,r2mov r0,ainc r0inc r1djnz r7,sh1pop bpop pswpet4.4 操作面板顯示

43、ca6140型數(shù)控車床的面板位于機(jī)床的左側(cè)主軸箱是前方，由上、下兩部分組成，上部分為數(shù)控系統(tǒng)操作面板，下部分為車床操作面板。1、數(shù)控系統(tǒng)操作面板ca6140型數(shù)控系統(tǒng)操作面板如圖所示。它是由crt顯示屏和mdi鍵盤兩個部分組成的。圖4.7數(shù)控系統(tǒng)操作面板crt顯示屏crt顯示屏用于顯示車床的加工程序、各種參數(shù)和狀態(tài)。如顯示當(dāng)前刀尖點(diǎn)坐標(biāo)，輸入到數(shù)控系統(tǒng)中的指令數(shù)據(jù)，刀具補(bǔ)償量值、模擬顯示信息等。mdi鍵盤(1)地址/數(shù)字鍵區(qū)：該區(qū)域各鍵用于輸入地址、數(shù)值和符號。(2)功能鍵區(qū)：該區(qū)域各鍵用于選擇數(shù)控車床的各種操作功能。位置鍵（pos）用于顯示當(dāng)前數(shù)控車床刀尖的位置。程序鍵（prog）用于顯示程

44、序及設(shè)定編輯程序狀態(tài)。偏置鍵（offset-seting）用于設(shè)定和顯示刀具的偏置量和宏程序變量。系統(tǒng)鍵（system）用于系統(tǒng)參數(shù)和顯示，以及自診斷數(shù)據(jù)的顯示。自定義圖形（custom graph）用于顯示用戶宏程序屏幕和用于模擬顯示加工程序的刀路圖形。上檔鍵（shift）用于切換地址/數(shù)字鍵區(qū)各鍵的輸入功能。修改鍵（altdr）用于對編輯狀態(tài)下的指令進(jìn)行修改。信息鍵（message）用于顯示信息屏幕。(3)翻頁鍵（page）：該位置的兩個鍵用于將屏幕顯示的頁面進(jìn)行整頁更換，按下上面的翻頁鍵，屏幕向前翻頁，按下下面的鍵，屏幕向后翻頁。(4)光標(biāo)移動鍵：該位置有4個鍵，分別用于水平左右移動光標(biāo)

45、，以及豎直上下移動光標(biāo)。(5)復(fù)位鍵（reset）；當(dāng)系統(tǒng)因超程、操作不當(dāng)、編程出錯等原因出現(xiàn)報警時，用此鍵來解除報警狀態(tài)。(6)幫助鍵（help）：用于顯示系統(tǒng)幫助信息。(7)程序編輯鍵區(qū)；該區(qū)的各鍵用于數(shù)控加工程序的編輯。取消鍵（can）用于取消最后一個進(jìn)入緩存區(qū)的字母、數(shù)字或符號。輸入鍵（input）用于輸入?yún)?shù)和刀具補(bǔ)償值等。刪除鍵（delete）用于刪除程序中的代碼。插入鍵（insert）用于編輯程序時的確認(rèn)輸入，以及修改程序時在光標(biāo)位置插入程序。2、操作面板1、急停開關(guān)；2、功能方式旋鈕；3、進(jìn)給倍率旋鈕；4、手揭脈沖發(fā)生器；5、手動方向按鈕；6、主軸按鈕；7、輔助功能按鈕；8、加

46、工設(shè)置按鈕；9、輔助控制按鈕；10、系統(tǒng)開關(guān)；11程序保護(hù)鎖 ck6136數(shù)控車床操作面板急停開關(guān)：為紅色蘑菇頭狀按鈕。1、 方式旋鈕：pef即參考點(diǎn)方式、edit方式即程序編輯方式、mid方式即手動數(shù)據(jù)輸入方式、jog方式即手動連續(xù)進(jìn)給方式、hnd手輪方式、mem即自動運(yùn)行方式。2、 進(jìn)給倍率旋鈕：此旋鈕用于設(shè)置進(jìn)給速度的倍率和快速進(jìn)給的倍率，在手動方式、mdi方式和自動方式均生效。3、 手搖脈沖發(fā)生器：手搖脈沖發(fā)生器只在功能方式旋鈕置于hnd時才有效。4、 手動方向按鈕及快速疊加鍵按鈕5、 主軸按鈕：主軸正轉(zhuǎn)按鈕、主軸停止按鈕、主軸反轉(zhuǎn)按鈕。6、 輔助功能按鈕：冷卻控制開關(guān)（cool）、刀

47、盤轉(zhuǎn)位開關(guān)（tool）。7、 加工設(shè)置按鈕：單段按鈕（sbk）、在線加工按鈕（dnc）。8、 輔助控制按鈕：循環(huán)暫停按鈕、循環(huán)啟動按鈕、m01有效按鈕。9、 系統(tǒng)開關(guān)：啟動按鈕（on）、關(guān)閉按鈕（off）。4.5 鍵盤及顯示器接口設(shè)計(jì)鍵盤是若干個按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是單片機(jī)最簡單的輸入設(shè)備.其工作原理如圖4.9.圖4.9 鍵盤的工作原理圖4(1)中，控制信號=“0”則開放，可對鍵識別:當(dāng)鍵松開，測試信號=1,當(dāng)鍵閉合，測試信號=“0”。控制信號=i，禁止，不能對鍵進(jìn)行識別.控制系統(tǒng)如果要確認(rèn)是否有鍵閉合，可以通過掃描的方式完成.圖4(2)中，列線x2相當(dāng)于控制信號，行線x3相當(dāng)于測試信號.數(shù)

48、控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有l(wèi)ed(發(fā)光二極管顯示器)和(液晶顯示器)，也有采用crt接口顯示方式.我們選擇led顯示器，通常它是由8個發(fā)光二極管組成，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符. . 圖4.10共陰極接法，其數(shù)字、字符和對應(yīng)的段碼關(guān)系第5章 控制電路設(shè)計(jì)5.1 x、z軸限位和參考點(diǎn)返回電路5.1.1. x. z軸的限位輸入端設(shè)置為負(fù)邏輯經(jīng)過分析現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的限位控制電路的缺陷，研制出一種新的限位控制方式，即負(fù)邏輯控制。其基本思路是:使用限位行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)，當(dāng)限位開關(guān)沒有壓下時i/0點(diǎn)與24v接通，當(dāng)限位開關(guān)被壓下i/o點(diǎn)與24v斷開，機(jī)床限位。這種接法消除因線路開

49、路而產(chǎn)生限位失靈現(xiàn)象，提高了限位電路的可靠性。限位輸入端采用負(fù)邏輯需對系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改。采用負(fù)邏輯輸入的方法，這樣有利于提高數(shù)控機(jī)床的可靠性和安全性。如果機(jī)床的電路采用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器等元件實(shí)現(xiàn)邏輯功能則不宜采用負(fù)邏輯，因?yàn)樗麜?dǎo)致部分繼電器、接觸器處于始終通電狀態(tài)。這會造成損耗大、元件升溫、壽命縮短等問題，并且元件間機(jī)械接觸，還會因?yàn)檎饎拥纫蛩卦斐烧`動作。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)其控制邏輯由邏輯電子線路實(shí)現(xiàn)，不會出現(xiàn)以上問題。本次數(shù)控改造使用的數(shù)控系統(tǒng)為西門子802s數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)邏輯輸入要軟件、硬件兩方面配合才能實(shí)現(xiàn)。(1)硬件連接 數(shù)控機(jī)床中plc的輸入點(diǎn)有以下兩種連接方法，其中圖5-2

50、所示的連接方法是正邏輯輸入，其原理是:當(dāng)機(jī)床運(yùn)動超程時壓下行程開關(guān)sq1 ， sq1閉合plc內(nèi)的光電藕合器件得電，plc認(rèn)為該點(diǎn)的邏輯值為“1，信號有效，plc執(zhí)行相關(guān)操作。這種方法的缺點(diǎn)在于當(dāng)從+24v端子到plc輸入點(diǎn)之間的線路接觸不良或開路則會造成sql無效(即使sq1被壓下閉合)，而導(dǎo)致機(jī)床出現(xiàn)重大事故。圖5.1負(fù)邏輯輸入 圖5.2正邏輯輸入圖5.1所示的是負(fù)邏輯輸入的連接方法，信號輸入使用行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)。在正常情況下sq1是閉合的，該輸入點(diǎn)的邏輯值為“1，當(dāng)sq1被壓下斷開時輸入點(diǎn)邏輯值為“0。這時要求通過數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置或修改plc程序把該點(diǎn)邏輯值“1”設(shè)定為無效狀態(tài)，而邏

51、輯值“0”設(shè)定為有效狀態(tài)。如果從十24v端子到plc的輸入點(diǎn)之間的線路出現(xiàn)開路或接觸不良時，該點(diǎn)被認(rèn)為有效，機(jī)床會立即報警，必須在電路連接良好的情況下機(jī)床才能正常運(yùn)行。這種方法排除了因限位電路開路而造成故障的可能性，機(jī)床的安全性得到提高。(2)軟件設(shè)置 負(fù)邏輯需要把邏輯“1”改為無效狀態(tài)而邏輯“0”為有效狀態(tài)，其方法有兩種:第一，在plc編程時通過程序?qū)崿F(xiàn)。第二，通過設(shè)定機(jī)床參數(shù)實(shí)現(xiàn)。在兩種方法中，要求數(shù)控系統(tǒng)具有可以對其plc輸入、輸出端口的邏輯有效狀態(tài)進(jìn)行修改的功能。西門子的sinumerik 8025數(shù)控系統(tǒng)具有此功能。本次改造對限位等影響機(jī)床安全的輸入點(diǎn)采用負(fù)邏輯就是采用的第2種方法。

52、(3)采用負(fù)邏輯存在的問題及對對策 數(shù)控機(jī)床的plc輸入點(diǎn)采用負(fù)邏輯輸入的方法使輸入電路中的光電藕合器的發(fā)光二極管長期處于通電狀態(tài)。但是由于該發(fā)光二極管的工作電流很小(只有幾毫安，輸入電路只消耗幾十毫瓦)，因此系統(tǒng)的功耗的增加對功率幾千瓦的機(jī)床來說可以忽略不計(jì)，同時發(fā)光二極管是冷光源，也不會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)熱。光電藕合器的工作壽命大于10萬小時，以每臺機(jī)床每天連續(xù)工作12小時計(jì)，可以保證機(jī)床正常工作20多年，對機(jī)床的壽命也不會造成影響。5.1.2參考點(diǎn)返回采用雙開關(guān)方式用行程開關(guān)做參考點(diǎn)返回減速開關(guān)，用接近開關(guān)作為參考點(diǎn)檢測開關(guān)。在各軸返回參考點(diǎn)時，先高速運(yùn)動到參考點(diǎn)返回減速開關(guān)，將其壓下后反向慢速逼近參考點(diǎn)，到參考點(diǎn)檢測開關(guān)后完成參考點(diǎn)返回。由于這種方法使各軸在達(dá)到參考點(diǎn)前速度較低(可通過參數(shù)設(shè)定改變)，所以精度較高并且可以消除絲杠的反向間隙。5.2 其他輔助電路5.2.1 8031的時鐘電路單片機(jī)的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生:內(nèi)部方式和外部方式.內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在xtal1,xtal2引腳上外接定時元件，如圖9所示.晶體可在1.212mh之間任選，禍合電容在5 30pf之間，對時鐘有微調(diào)作用.采用外部時鐘方式，可把xtal1;接地，xtal2接外部時鐘源。 圖5.3 8031時鐘電路 圖5.4 80