畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）簡易立式鉆銑床數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

1、（機(jī)電系2009級）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名：學(xué)生班級：機(jī)械制造及其自動(dòng)化091學(xué)生學(xué)號：設(shè)計(jì)題目：簡易立式鉆銑床數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：教研室主任：系主任：機(jī)電工程系2012年3月15日30前言據(jù)資料介紹，我國擁有400多萬臺機(jī)床，絕大部分都是多年累積生產(chǎn)的普通機(jī)床。這些機(jī)床自動(dòng)化程度不高，加工精度低，要想在短時(shí)期內(nèi)用自動(dòng)化程度高的設(shè)備大量更新，替代現(xiàn)有的機(jī)床，無論從資金還是從我國機(jī)床制造廠的生產(chǎn)能力都是不可行的。但盡快將我國現(xiàn)有的部分普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和精密化改造又勢在必行。為此，如何改造就成了我國現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)改造迫切要求解決的重要課題。在過去的幾十年里，金屬切削機(jī)床的基本動(dòng)作原理變化不大

2、，但社會(huì)生產(chǎn)力特別是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展很快。反映到機(jī)床控制系統(tǒng)上，它既能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度，又能提高加工的精度，現(xiàn)已有一些企業(yè)在這方面做了有益的嘗試。實(shí)踐證明，改造后的機(jī)床既滿足了技術(shù)進(jìn)步和較高生產(chǎn)率的要求，又由于產(chǎn)品精度提高，型面加工范圍增多也使改造后的設(shè)備適應(yīng)能力加大了許多。這更加突出了在舊機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控技術(shù)改造的必要性和迫切性。由于新型機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，如果把舊機(jī)床設(shè)備全部以新型機(jī)床替換，國家要花費(fèi)大量的資金，而替換下的機(jī)床又會(huì)閑置起來造成浪費(fèi)，若采用改造技術(shù)加以現(xiàn)代化，則可以節(jié)省50%以上的資金。從我國的具體情況來講，一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅為全功能數(shù)控裝

3、置的1/3到1/5，一般用戶都承擔(dān)得起。這為資金緊張的中小型企業(yè)的技術(shù)發(fā)展開創(chuàng)了新路，也對實(shí)力雄厚的大型企業(yè)產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)吸引力，起到了事半功倍的積極作用。據(jù)國內(nèi)資料統(tǒng)計(jì)訂購新的數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)需要。因此機(jī)床的數(shù)控改造就成為滿足市場需求的主要補(bǔ)充手段。在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，多品種、中小批量甚至單件生產(chǎn)是現(xiàn)代機(jī)械制造的基本特征，占有相當(dāng)大的比重。要完成這些生產(chǎn)任務(wù)，不外乎選擇通用機(jī)床、專用機(jī)床或數(shù)控機(jī)床，其中數(shù)控機(jī)床是最能適應(yīng)這種生產(chǎn)需要的。從上述分析中不難看出數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床改造是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)之上。通過理論上的推導(dǎo)和實(shí)踐使用的證明，把微機(jī)

4、數(shù)控系統(tǒng)引入機(jī)床的改造有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1）可靠性高、柔性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；2）經(jīng)濟(jì)性可觀。為此在舊的機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控改造可以提高機(jī)床的使用性能，降低生產(chǎn)成本，用較少的資金投入而得到較高的機(jī)床性能和較大的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對企業(yè)的z512小型鉆床進(jìn)行數(shù)控化改造。其內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（數(shù)控工作臺設(shè)計(jì)，伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，鉆頭z向進(jìn)給裝置）、數(shù)控裝置（8031單片機(jī)）等。對臺鉆進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)符合我國國情，即適合我國目前的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，又是國內(nèi)許多企業(yè)提高生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化水平和精密程度的主要途徑，在我國有著廣闊的市場。從另一個(gè)角度來說，該設(shè)計(jì)

5、既有機(jī)床結(jié)構(gòu)方面內(nèi)容，又有機(jī)加工方面內(nèi)容，還有數(shù)控技術(shù)方面的內(nèi)容，有利于將大學(xué)所學(xué)的知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，是個(gè)很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。目錄前言設(shè)計(jì)任務(wù)書摘要緒論第一章 z512原機(jī)型說明及其改造方案第二章 xy工作臺的改造設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)計(jì)算第三章 主軸鉆頭的z向進(jìn)給改造第四章 數(shù)控系統(tǒng)電路及其軟件設(shè)計(jì)結(jié)語與致謝參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書一、畢業(yè)設(shè)計(jì)目的：畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合訓(xùn)練。學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，在綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識進(jìn)行獨(dú)立分析和解決某一個(gè)專業(yè)技術(shù)問題的能力方面，應(yīng)當(dāng)?shù)玫揭淮稳娴腻憻捄吞岣?。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：簡易立式鉆銑床數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)三、技術(shù)要求： 1采用80

6、31單片機(jī)作為控制器，以標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，滾珠絲杠為傳動(dòng)件，滾動(dòng)導(dǎo)軌為支承，對鉆頭直徑小于13mm的簡易臺鉆（z512-1型或4112型臺式鉆床）進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)必須符合有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范；2根據(jù)鉆削加工的機(jī)床運(yùn)動(dòng)需要，在原有工作臺的基礎(chǔ)上加裝數(shù)控工作臺；數(shù)控工作臺z向靜止高低工作位置調(diào)整采用手動(dòng)方式進(jìn)行，工作時(shí)，采用手動(dòng)夾緊；3主軸鉆頭的z向進(jìn)給由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主軸鉆頭z向進(jìn)給量（向下）為99mm，加工完成后，由軟件控制返回起始點(diǎn)；4主軸鉆頭轉(zhuǎn)速的調(diào)整采用原有的手動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)人工三級調(diào)速；5數(shù)控工作臺（形狀與面積與原工作臺相似）在水平面（xy平面）內(nèi)的移動(dòng)范圍為300m

7、m198mm（x向?yàn)?50mm，y向?yàn)?9mm）；6數(shù)控工作臺在xy平面內(nèi)重復(fù)定位精度為15m，z向孔深定位精度在10m以內(nèi)；7鉆銑床坐標(biāo)系遵循右手法則，z軸向上為正，鉆頭尖部為xy坐標(biāo)系零點(diǎn)；8采用8031單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路對x、y、z三個(gè)方向的三個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，數(shù)控工作臺的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，按x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸實(shí)現(xiàn)順序運(yùn)動(dòng)；9最終完成鉆銑床的控制系統(tǒng)組成一個(gè)開環(huán)無觸點(diǎn)控制元件的點(diǎn)位控制系統(tǒng)。10要求機(jī)械結(jié)構(gòu)操作靈活方便、安全可靠，噪聲小，定位準(zhǔn)確，數(shù)控系統(tǒng)控制精確，反應(yīng)迅速靈敏，改造后的立鉆工作狀態(tài)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定。 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)要求： 1態(tài)度端正，嚴(yán)肅認(rèn)真，細(xì)致耐心；聯(lián)系

8、實(shí)際，開拓創(chuàng)新，按質(zhì)按量完成任務(wù)； 2注意培養(yǎng)自己耐心細(xì)致的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；注意培養(yǎng)自己勇于開拓創(chuàng)新的科學(xué)精神；注意培養(yǎng)自己吃苦耐勞、敢挑重?fù)?dān)的革命精神，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)； 3全部設(shè)計(jì)圖樣應(yīng)用繪圖軟件繪制。 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1立式鉆銑床改造機(jī)械機(jī)構(gòu)配置圖1套； 2立式鉆銑床改造機(jī)械機(jī)構(gòu)零件圖張數(shù)及圖幅按需要；3撰寫設(shè)計(jì)說明書（字?jǐn)?shù)不少于1.5萬字）1份；4將完成的畢業(yè)論文資料（圖紙、說明書等）刻錄光碟1張。 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間： 第1-7周（2月13日-3月30日） 七、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度： 1第1周，明確立式鉆銑床改造機(jī)械機(jī)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案，繪制設(shè)計(jì)草圖； 2第2周，

9、初步完成立式鉆銑床改造機(jī)械機(jī)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（總配置和關(guān)鍵零部件）草圖； 3第3-4周，完成立式鉆銑床改造機(jī)械機(jī)構(gòu)總體配置圖和零件圖的設(shè)計(jì)、繪圖，打印設(shè)計(jì)圖紙； 4第5-6周，完成立式鉆銑床改造數(shù)控控制系統(tǒng)匯編語言程序編制； 5第6-7周，撰寫設(shè)計(jì)說明書，完成畢業(yè)答辯。 八、畢業(yè)設(shè)計(jì)中值得注意的幾個(gè)問題： 1設(shè)計(jì)前，應(yīng)先對鉆銑床改造機(jī)械機(jī)構(gòu)配置和數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真分析； 2在確定設(shè)計(jì)方案前，應(yīng)盡可能多考慮幾個(gè)方案，從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性各方面分析對比后，保證可行性，選擇一個(gè)最佳設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)； 3設(shè)計(jì)過程中，要兼顧改造產(chǎn)品的生產(chǎn)、服務(wù)、市場推廣等，提高性價(jià)比。摘要以原機(jī)床為基礎(chǔ)，原機(jī)床的主

10、要結(jié)構(gòu)基本不變。設(shè)計(jì)一套簡易微機(jī)數(shù)控xy工作臺，固定在z512型鉆床的工作臺上，可轉(zhuǎn)動(dòng)下手柄使工作臺上下移動(dòng)，位置調(diào)整好后將其鎖定。xy工作臺的位置控制采用步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。再將控制鉆頭上下運(yùn)動(dòng)的手柄和定位卡鐵拆去，改用步進(jìn)電機(jī)通過減速裝置和聯(lián)軸器控制鉆頭上下運(yùn)動(dòng)。鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仍由原來的三相交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速可根據(jù)加工工件的材料、孔徑大小、板厚等進(jìn)行調(diào)整。選用8031單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路對3個(gè)步電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制。由于工件相對于刀具移動(dòng)的過程中不進(jìn)行鉆削，故采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)。定位方式采用增量坐標(biāo)控制較為方便，采用匯編程序直接實(shí)現(xiàn)鉆孔加工控制，不需編制零件nc加工程序和專門的nc程序編譯、插補(bǔ)運(yùn)

11、算等處理的數(shù)控系統(tǒng)。關(guān)鍵字：z512型鉆床、步進(jìn)電機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、8031單片機(jī)由于本人經(jīng)驗(yàn)不足，以及對知識掌握程度的限制，設(shè)計(jì)過程還存在某方面的錯(cuò)漏，敬請老師提出寶貴意見。緒論1 數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀簡述近幾年來，機(jī)械加工業(yè)大量采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工，普通機(jī)械逐漸被數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制、電機(jī)與拖動(dòng)，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī)床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)決定了今后發(fā)展數(shù)控機(jī)床是我國機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在各個(gè)機(jī)械制造企

12、業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術(shù)裝備。2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：2.1 性能發(fā)展方面2.1.1 高精高速高效化速度效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。若采用高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系統(tǒng)、高分辨率檢測元件、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)、配套電主軸、直線電機(jī)等技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。在今后的幾年，超精密數(shù)控機(jī)床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發(fā)展，匯合而成的新一代數(shù)控機(jī)床。2.1.2

13、柔性化數(shù)控系統(tǒng)采用新一代模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面更寬，可靠性更強(qiáng)，可滿足不同用戶的需求。同一群控系統(tǒng)能根據(jù)不同生產(chǎn)流程，自動(dòng)進(jìn)行信息流動(dòng)態(tài)調(diào)整，發(fā)揮群控系統(tǒng)的功能。2.1.3 多軸化多軸聯(lián)動(dòng)加工，零件在一臺數(shù)控機(jī)床上一次裝夾后，可進(jìn)行自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺等操作，完成多工序、多表面的復(fù)合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。2.1.4 軟硬件開放化用戶可根據(jù)自己的需要，對數(shù)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，用戶的使用范圍不再受生產(chǎn)商的制約。2.1.5 實(shí)時(shí)智能化在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等方面發(fā)展。如編程專

14、家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出了故障時(shí)，診斷、維修等實(shí)現(xiàn)智能化。3 z512臺鉆改造意圖本著對機(jī)床的改動(dòng)盡可能少、控制部分要求抗干擾性強(qiáng)、改造成本低的原則。依據(jù)有關(guān)資料的技術(shù)要求，改造之前應(yīng)對該機(jī)床的性能、數(shù)據(jù)有所掌握。以便針對機(jī)床本身的精度高低來確定改造后的精度和改裝范圍。使其在原有的功能上得以提升，達(dá)到數(shù)控化。而本身改造又具有經(jīng)濟(jì)、方便、實(shí)用、可靠等特點(diǎn)，適合中小型企業(yè)生產(chǎn)。4 z512臺鉆的數(shù)控化改造一般來講，普通立式鉆床的數(shù)控改造主要有兩部分，一是設(shè)計(jì)一套簡易微機(jī)數(shù)控xy工作臺，固定在鉆床的工作臺上。二是將控制鉆頭上、下運(yùn)動(dòng)的手柄拆去，改用微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)通過一級減速裝置使鉆頭上下運(yùn)

15、動(dòng)。根據(jù)數(shù)控鉆床的性能要求，一般鉆床的加工精度在0.10.02之間。則鉆床步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量p可選為0.01mm/step，步進(jìn)電機(jī)的步距角b=1.5。第一章 z512原機(jī)型說明及其改造方案一、z512臺鉆原機(jī)主要技術(shù)參數(shù)1.型號 z512-2 2.最大鉆孔直徑 12.7mm3.立柱直徑 70mm4.主軸最大行程 100mm5.主軸中心線至立柱表面距離 193mm6.主軸端至工作臺最大距離 326mm7.主軸端至底座最大距離 556mm8.主軸錐度 b169.主軸轉(zhuǎn)速范圍 480-4100rpm10.主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 511.工作臺面尺寸 250x250mm12.地面工作臺面尺寸 250x300m

16、m13.總高 1037mm14.電動(dòng)機(jī) 370w15.毛重/凈重 109/86kg16.包裝尺寸 79x44x96cm17.電壓 380/220v二、z512臺鉆數(shù)控化改造方案1.保持原有機(jī)床基本結(jié)構(gòu)不變，保留原機(jī)床主傳動(dòng)鏈，保留鉆床工作臺和控制工作臺移動(dòng)手柄，在原工作臺上安裝一套微機(jī)數(shù)控的xy工作臺。由于xy工作臺的運(yùn)動(dòng)部件重量和切削力不大。因此選用有預(yù)加載荷的雙v形滾珠導(dǎo)軌。采用滾動(dòng)導(dǎo)軌可減小兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)面的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，減小振動(dòng)?？紤]到電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率0.01要求，需采用齒輪降速傳動(dòng)。2.在x、y工作臺的下底板的4個(gè)角留有一個(gè)凸臺

17、，各開一個(gè)槽，把螺栓插入原工件臺的槽及此槽內(nèi)用螺母旋緊。原有工作臺上表面裝預(yù)加載雙v型滾珠導(dǎo)軌支撐工作臺，為實(shí)現(xiàn)工作臺水平面內(nèi)x、y向移動(dòng)。3.將控制鉆頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的手柄拆去，在鉆床的主軸上加三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過一級減速，使齒輪與套筒上的齒條嚙合，從而實(shí)現(xiàn)了主軸向下進(jìn)給或向上退出。通過減速器控制鉆頭在z向上、下移動(dòng)，鉆頭z向進(jìn)給量（向下）為99mm，加工完成后，由軟件控制返回起始點(diǎn)。4考慮到方便機(jī)床步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的互檢，降低售后維修保養(yǎng)成本，所以x/y/z三個(gè)方向所選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以盡量為同一型號。5.數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用8031單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路對x、y、z三個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)開環(huán)控制，數(shù)控工

18、作臺的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，按x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸實(shí)現(xiàn)順序運(yùn)動(dòng)。定位方式采用增量坐標(biāo)控制，驅(qū)動(dòng)電路選用無觸點(diǎn)控制元件電路，整個(gè)控制系統(tǒng)組成了一個(gè)開環(huán)無觸點(diǎn)控制元件的點(diǎn)位控制系統(tǒng)。橫向絲桿縱向絲桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖第二章xy工作臺的改造設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)計(jì)算一 xy工作臺傳動(dòng)方式的確定xy工作臺中 x、y方向的移動(dòng)，可采用螺旋機(jī)構(gòu)或齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這兩種均可把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榇藱C(jī)構(gòu)以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，要求有較高的傳動(dòng)精度，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用螺旋機(jī)構(gòu)。但常用的螺旋機(jī)構(gòu)中絲桿和螺母之間的相對運(yùn)動(dòng)是滑動(dòng)，磨損較嚴(yán)重，影響傳動(dòng)精度，壽命短，效率低，不能滿足高速度、高效率和高精度等傳動(dòng)要求。為了使運(yùn)動(dòng)

19、靈敏又能滿足精度要求，選用滾珠螺旋機(jī)構(gòu)，也就是采用了間隙可調(diào)的滾珠絲桿傳動(dòng)。要使運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定可靠，采用絲桿傳動(dòng)，螺母帶著工作臺作移動(dòng)的傳動(dòng)形式。螺母帶著工作臺在底座的導(dǎo)軌上移動(dòng)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件重量不大，切削力也不大，行程較小，所以確定采用有預(yù)加載荷雙v形滾珠導(dǎo)軌。系統(tǒng)總體框圖如下:y向絲桿x向絲桿二 xy工作臺的設(shè)計(jì)計(jì)算要求：數(shù)控工作臺（形狀與面積與原工作臺相似）在水平面（xy平面）內(nèi)的移動(dòng)范圍為300mm198mm（x向?yàn)?50mm，y向?yàn)?9mm）；根據(jù)給定的有效行程，畫出工作臺簡圖，估算x向和y向工作臺承載重量wx和wy。設(shè)計(jì)工作臺簡圖如下:估計(jì)：z512鉆床加裝的數(shù)控工作臺縱向工作臺20kg

20、，橫向工作臺35kg，工作臺夾具的最大質(zhì)量約為10kg。一.脈沖當(dāng)量的確定根據(jù)機(jī)床精度要求數(shù)控工作臺在xy平面內(nèi)重復(fù)定位精度為15m確定脈沖當(dāng)量，考慮到機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差存在。脈沖當(dāng)量值必須小于定位精度值。本次設(shè)計(jì)確定脈沖當(dāng)量為0.01mm/步.二滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型(1)額定動(dòng)載荷和額定靜載荷額定動(dòng)載荷是指一批相同參數(shù)的滾珠絲杠螺母副，在n=10r/min的相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)1000000轉(zhuǎn)后，90%的螺旋副（指螺紋滾道和滾動(dòng)體）不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕損傷所能承受的最大軸向載荷，定義為額定動(dòng)載荷cam。額定靜載荷是指把滾珠絲杠副在靜態(tài)或低轉(zhuǎn)速（n=10r/min）條件下，受接觸應(yīng)力最大的滾珠和

21、滾道接觸面間產(chǎn)生的塑性變形量之和達(dá)到滾珠直徑0.0001倍時(shí)的最大軸向載荷，定義為額定靜載荷c0am。(2)縱向絲杠螺母副的選擇強(qiáng)度校核根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，燕尾槽導(dǎo)軌工作時(shí)軸向力：fm=kfx+f(fy+2fc+g)式中：k考慮力矩影響的系數(shù)f導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)因?yàn)閷?dǎo)軌為燕尾槽導(dǎo)軌，所以可?。簁=1.4 f=0.2fx、fy、fz分別為沿鉆頭軸向的軸向切削力、沿徑向的徑向切削力、沿切向的切向切削力。g工作臺重量（縱向）+夾具和工件的重量取鉆頭的周向切削力為f=1800n，則fy=0取工作臺橫向進(jìn)給方向載荷fc=800ng=（20+10）9.8=294n由此得：fm=1.41200+0.2(2800

22、+294)=2058.8n其壽命值為：l=60nt/106式中：l工作壽命 以106r為1個(gè)單位n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 考慮額定靜載荷下的情況，故取n=10r/min參考計(jì)算t使用壽命時(shí)間，一般取t=15000h則有：滾珠絲杠最大動(dòng)載荷為： 式中：kp為載荷系數(shù)，一般取1.21.5，本例取kp=1.5ka為精度系數(shù)，對于本絲杠取ka=1 根據(jù)最大動(dòng)載荷c的值，初選縱向的滾珠絲杠螺母副代號為：rm2006-fl-v-250/450-p3，精度等級p3的預(yù)壓型fl螺母，公稱直徑為20mm，基本導(dǎo)程為6mm，絲杠總長為450mm，螺紋部分的長度為250mm。查表得其基本參數(shù)：滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷cam=1

23、1500n滾珠絲杠的額定靜載荷c0am=15500n滾珠絲杠的螺旋升角=244camc，則強(qiáng)度足夠。預(yù)緊力fp=cam/4=11500/4=2875n，只要軸向載荷達(dá)不到或不超過3fp，就不必對預(yù)緊力提出額外的要求，此時(shí)fm=2058.8n遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于3fp，故不計(jì)算預(yù)緊力。傳動(dòng)效率計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：其中：=244 （為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，f=0.0030.004，其摩擦角約為10）則：故根據(jù)上面的計(jì)算和校核可以選用rm2006-fl-v-250/450-p3型滾珠絲杠螺母副。滾珠絲杠的支承由于本絲杠屬短絲杠，考慮經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性，故選用兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等提

24、高傳動(dòng)剛度。(3)橫向絲杠螺母副的選擇強(qiáng)度校核根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊，燕尾槽導(dǎo)軌工作時(shí)軸向力： fm=kfx+f(fy+2fc+g)式中：k考慮力矩影響的系數(shù) f導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)因?yàn)閷?dǎo)軌為燕尾槽導(dǎo)軌，所以可?。簁=1.4 f=0.2 fx、fy、fz分別為沿鉆頭軸向的軸向切削力、沿徑向的徑向切削力、沿切向的切向切削力。g工作臺重量（橫向）+夾具和工件的重量橫向絲杠螺母副切削力與縱向的一致，故取鉆頭的周向切削力為f=1800n，則 fy=0取工作臺橫向進(jìn)給方向載荷fc=800ng=（35+10）9.8=441n由此得：fm=1.41200+0.2(2800+441)=2088.2n其壽命值為：l=60

25、nt/106式中：l工作壽命 以106r為1個(gè)單位n滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 考慮額定靜載荷下的情況，故取n=10r/min參考計(jì)算t使用壽命時(shí)間，一般取t=15000h則有：滾珠絲杠最大動(dòng)載荷為：式中：kp為載荷系數(shù)，一般取1.21.5，本例取kp=1.5ka為精度系數(shù)，對于本絲杠取ka=1 根據(jù)最大動(dòng)載荷c的值，初選橫向的滾珠絲杠螺母副代號為：rm2006-fl-v-350/550-p3，精度等級p3的預(yù)壓型fl螺母，公稱直徑為20mm，基本導(dǎo)程為6mm，絲杠總長為550mm，螺紋部分的長度為350mm。查表得其基本參數(shù)：滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷cam=11500nc，則強(qiáng)度足夠。滾珠絲杠的額定靜載荷c

26、0am=15500n滾珠絲杠的螺旋升角=244預(yù)緊力fp=cam/4=11500/4=2875n，此時(shí)fm=2088.2n遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于3fp，故不計(jì)算預(yù)緊力。傳動(dòng)效率計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：其中：=244 （為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，f=0.0030.004，其摩擦角約為10）則：故根據(jù)上面的計(jì)算和校核可以選用rm2006-fl-v-350/550-p3型滾珠絲杠螺母副。滾珠絲杠的支承由于本絲杠屬短絲杠，考慮經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性，故選用兩端軸向固定，并加預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等提高傳動(dòng)剛度。三.滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇根據(jù)給定的工作載荷fz和估算的wx和wy計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fsl=co/p，式

27、中：co為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kn；工作載荷p=0.5(fz+w)； fsl=1.0-3.0(一般運(yùn)行狀況)，3.0-5.0（運(yùn)動(dòng)時(shí)受沖擊、振動(dòng)）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取根據(jù)計(jì)算額定靜載荷初選導(dǎo)軌:選擇漢機(jī)江機(jī)床廠hjg-d系列滾動(dòng)直線導(dǎo)軌,其型號為:hjg-d25基本參數(shù)如下:額定載荷/n靜態(tài)力矩/n*m滑座重量導(dǎo)軌重量導(dǎo)軌長度動(dòng)載荷靜載荷l(mm)17500260001981982880.603.1760滑座個(gè)數(shù)單向行程長度每分鐘往復(fù)次數(shù)m40.64導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷n依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷 (kn)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命ln：

28、額定行程長度壽命: 導(dǎo)軌的額定工作時(shí)間壽命: 綜合得：導(dǎo)軌的工作壽命足夠四步進(jìn)電機(jī)的選擇（1）步進(jìn)電機(jī)簡介步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度（稱為步距角），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（vr）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（pm）

29、、混合式步進(jìn)電機(jī)（hb）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁格由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步距角一般為1.8度，而五相步距角一般為0.75度。步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩及電流三大要素組成。三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了?？紤]到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，選擇反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選型已知條件 本次改造主要是根據(jù)

30、最大靜轉(zhuǎn)距和最高工作頻率進(jìn)行選擇電動(dòng)機(jī)。根據(jù)上面的計(jì)算，已知：p=0.01mm/step，b=0.75，l0=6mm 則：故初選b合理，滿足要求。啟動(dòng)力矩： 式中：p為脈沖當(dāng)量，取p=0.01mm/stepfs為移動(dòng)部件負(fù)載：fs=1.1fz=1.11000=1100nfe為作用在移動(dòng)部件上的負(fù)載: fe= 0.25fz =0.251000=250nf為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取f=0.2 (燕尾槽導(dǎo)軌)b為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角,取b=0.75為機(jī)械傳動(dòng)的效率，一般取=0.6g為縱向移動(dòng)部件重量：g=（20+10）9.8=294n代入公式（4-2-1）得:確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高工作頻率:式中vmax運(yùn)動(dòng)部件最大

31、快速進(jìn)給速度取數(shù)控平臺縱向工作臺最大進(jìn)給速度為：vmax=1.5m/min代入公式：綜合考慮并參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選擇110bf003步進(jìn)電機(jī)，110bf003步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：步距角b=0.75；最大靜轉(zhuǎn)距tm= 7.84nmt=1.540nm且步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高工作頻率fmax=2500hz,在此選擇的電機(jī)的最高工作效率f為空載啟動(dòng)頻率1500hz和空載運(yùn)行頻率7000hz；相數(shù)為3；電壓為80v；相電流6a；電感35.5mh；線圈電阻為r=0.37；分配方式為三相六拍；外形尺寸為110mm160mm；質(zhì)量為6kg。通過以上計(jì)算和分析，傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用110bf003步進(jìn)電動(dòng)機(jī)?？紤]到方便機(jī)

32、床步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的互檢，降低售后維修保養(yǎng)成本，所以x/y/z三個(gè)方向所選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以盡量為同一型號。所以這里選擇三個(gè)110bf003步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。第三章主軸鉆頭的z向進(jìn)給改造1. 改造方法將控制鉆頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的手柄拆去，在鉆床的主軸上加三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電機(jī)通過一級減速，使齒輪與套筒上的齒條嚙臺，從而實(shí)現(xiàn)了主軸向下進(jìn)給或向上退出。通過減速器控制鉆頭在z向上、下移動(dòng)，鉆頭z向進(jìn)給量（向下）為99mm，加工完成后，由軟件控制返回起始點(diǎn)。2.步進(jìn)電機(jī)的選擇由上可得，此處選擇和xy方向相同的110bf003步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。3.減速齒輪副的選擇減速比計(jì)算出來后，是采用一級齒輪減速，還是兩級齒輪減速，主要

33、考慮結(jié)構(gòu)上的安排，齒輪減速箱的大小不能影響溜板在有效行程內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。由于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的功率都不大，所以，減速齒輪的模數(shù) 取m=2mm；壓力角取=20（標(biāo)準(zhǔn)）；初選齒輪齒數(shù)z1=20；故大齒輪為z2=z1i=201.25 =25。故初選減速齒輪副的參數(shù)如下：z1=20 z2=25m=2mm=20（標(biāo)準(zhǔn)）同樣可以計(jì)算出其它參數(shù)，見下表。齒輪1齒輪2齒數(shù)z2025模數(shù)m(mm)22分度圓d(mm)4050齒頂圓da(mm)4454齒根圓df(mm)3545中心距a(mm)45第四章數(shù)控系統(tǒng)電路及其軟件設(shè)計(jì)一.步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理如圖所示，為步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖。本電路的主要工作原理是：從單片機(jī)803

34、1的p1.0、p1.1、p1.2分別發(fā)出三相繞組a、b、c。脈沖經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器接到三極管的基極驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通或關(guān)斷，使得繞組通電或不通電。當(dāng)p1.0口輸出為0，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器74ls06變?yōu)楦唠娖?，使三極管導(dǎo)通，a相繞組導(dǎo)通。當(dāng)從p1.0口輸出為1，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器74ls06變?yōu)榈碗娖?，使三極管截止，a相繞組截止；同理，其他兩相繞組也以同樣的方式導(dǎo)通或截止，由此可見，改變p1.0p1.2管腳的電平，可實(shí)現(xiàn)a、b、c相的通斷電控制。如果改變a、b、c三相繞組之間導(dǎo)通或關(guān)斷的頻率即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其他兩個(gè)電機(jī)的工作原理相同。因此，通過控制三個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速或方向，并通過插補(bǔ)算法，就能準(zhǔn)確的定位，加工工件

35、。步進(jìn)電機(jī)接口原理圖二.控制系統(tǒng)硬件的基本組成 mcs-51系列 8031芯片三、微機(jī)控制系統(tǒng)及其接口該數(shù)控系統(tǒng)是以8031單片機(jī)芯片為控制核心的八位微機(jī)處理系統(tǒng)。以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行裝置，微機(jī)控制系統(tǒng)由8031單片機(jī)加上eprom、ram、鍵盤顯示和控制等擴(kuò)展電路構(gòu)成。(1)8031的p1.0p1.2、p1.4p1.6、p3.0p3.2分別接通x、y、z向三臺步進(jìn)電機(jī)的三相電路；步進(jìn)電機(jī)線圈通電的時(shí)序（即正反轉(zhuǎn)）和步數(shù)由程序來完成；通電時(shí)間（即頻率）由延時(shí)程序來完成。8031單片機(jī)的p0口用來傳送低位地址和數(shù)據(jù)，地址和數(shù)據(jù)復(fù)用。外接地址鎖存器74ls373，用ale控制，p2口用做傳遞高位地址、

36、外部程序存儲器eprom-27256，選通信號為，選通時(shí)讀取程序代碼，讀取數(shù)據(jù)用move查表指令。用于外部ram的讀寫控制，當(dāng)執(zhí)行外部數(shù)據(jù)存儲器ram操作指令movc時(shí)，這兩個(gè)控制信號自動(dòng)生成，8031內(nèi)部無rom，故內(nèi)部與外部存儲器選擇端接地。p1口用做輸出口，p3口低4位用做輸出口，高4位使用其第二功能，8031主機(jī)頻率為12mhz。(2)程序存儲器eprom的擴(kuò)展 8d鎖存器74ls373作為地址鎖存器，鎖存控制端g直接與8031單片機(jī)鎖存控制信號ale相連，用作地址鎖存器時(shí)，使輸出允許為低電平。eprom 27256有15根地址線（a0a14），聯(lián)接8d地址鎖存器8根（a0a7），其余

37、7根（a8a14）連接p2.0p2.6，8根數(shù)據(jù)線（d0d7）聯(lián)接po口，存儲容量為32kb。將epprom片選端接地。(3)數(shù)據(jù)存儲器ram的擴(kuò)展 外接一片6264（8k8）隨機(jī)存儲器ram，用于存放加工程序和數(shù)據(jù)。6264有13根地址線（a0a12）,其中8根聯(lián)接po口，5根聯(lián)接p2.0p2.4端口，8根數(shù)據(jù)線（d0d7）聯(lián)接po口，、分別為讀寫信號線，6264有兩個(gè)片選端，接p2.7進(jìn)行片選。p2.7端口總是低電平。ce2保持高電平用于ram的掉電保護(hù)。(4)8279通用可編程鍵盤、顯示器接口 采用8279通用可編程鍵盤、顯示器接口器件，完成加工程序和數(shù)據(jù)的輸入顯示和加工過程中的動(dòng)態(tài)顯示

38、、采用44陳列鍵盤、顯示16位led顯示器、led顯示器呈三排排列，每排最左邊第一位用以顯示x、y、z項(xiàng)數(shù)據(jù)的“+”、“-”上。一排有5位7段碼管，用以顯示x值，第二第三行均只有4位7段碼管，用以顯示y，z項(xiàng)十進(jìn)制百位以內(nèi)數(shù)值，構(gòu)成16位顯示器。數(shù)值輸入以絲米為單位0.01mm，實(shí)際上是在輸入步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)。當(dāng)進(jìn)行加工子程序輸入時(shí)，顯示器從最左上面開始顯示，但輸完x值的“+”或“-”及5位數(shù)值后，按enter確認(rèn)鍵后顯示轉(zhuǎn)入第二行y值的輸入。當(dāng)輸完“+”或“-”號及4位數(shù)值后，按下enter確認(rèn)鍵轉(zhuǎn)入第三行z值的輸入。一般情況下，z值輸入無正值。每次鉆頭下移完成預(yù)定的深度，由程序控制返回下鉆頭

39、起始高度。若需要鉆頭單純上移時(shí)，可編程操作，z值輸入完成，按enter確認(rèn)鍵開始另一組x、y、z值的輸入。加工程序輸入完成，在第一行輸入“o”按enter確認(rèn)鍵，在第二行輸入“o”回車，第三行輸入“o”后回車完成加工程序輸入，返回主程序。dd為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線，用于cpu和8279之間的數(shù)據(jù)和命令傳送。irq為中斷請求信號，再當(dāng)按下一個(gè)鍵后，8279便向cpu申請中斷處理。是8279的片選信號。當(dāng)=0（低電平）時(shí)，8279才被允許讀出或?qū)懭胄畔?，、為來?031的讀寫控制信號，a=0時(shí)，輸入輸出皆為數(shù)據(jù)。reset為復(fù)位信號線。系統(tǒng)時(shí)鐘clk從8031的ale端獲取主機(jī)頻1/6分頻2mhz時(shí)針

40、信號。在8279內(nèi)部再將時(shí)鐘信號分頻100khz為鍵盤掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示掃描時(shí)間，鍵盤數(shù)據(jù)輸入采用鍵盤掃描方式。鍵盤工作方式設(shè)置為雙鍵互領(lǐng)方式，每當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，便由8279自動(dòng)編碼并進(jìn)入先進(jìn)先出寄存器fifo讀取數(shù)據(jù)（鍵值）以后，irq信號將自動(dòng)撤銷。8279內(nèi)部有一個(gè)顯示ram用來存儲顯示數(shù)據(jù)，容量為168位。在顯示過程中，存儲的顯示數(shù)據(jù)輪流從顯示寄存器輸出，顯示寄存器分為a、b兩組，其輸出為out a0a3和out b0b3。這8個(gè)輸出口是顯示數(shù)據(jù)的輸出總線，分別送出16個(gè)顯示ram單元內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)總線d0d7，分別寫入顯示ram的任何一個(gè)單元，一旦數(shù)

41、據(jù)寫入后，8279的硬件便自動(dòng)管理顯示存儲器的輸出及同步掃瞄信號。如圖為微機(jī)控制系統(tǒng)的原理圖：微機(jī)控制系統(tǒng)的原理圖四、 軟件設(shè)計(jì)1.程序采用模塊化設(shè)計(jì)，主程序?yàn)闊o分支直線程序，方便修改程序。主程序包括鍵盤輸入和顯示、加工程序、步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)完成鉆孔加工程序。外部中斷：在鉆孔加工工序過程中響應(yīng)“stop停止”鍵，停止步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，但不能停止鉆頭旋轉(zhuǎn)交流電機(jī)?！皉eset復(fù)位”按鈕能使控制系統(tǒng)復(fù)位到初始化狀態(tài)。加工工序以十進(jìn)制bcd碼輸入，有8279自動(dòng)處理轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制b碼存入ram。并在加工過程中以bcd碼的形式動(dòng)態(tài)同步顯示。加工工序的輸入完成后，對x、y、z值輸入一組#ooh，以便控制系統(tǒng)比較判

42、別是否已完成全部加工工序。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)加工程序存儲在eprom區(qū)域16kb范圍內(nèi)，能方便調(diào)出本設(shè)計(jì)對三個(gè)步進(jìn)電機(jī)采用順序控制操作。步進(jìn)電機(jī)步數(shù)取決于相對坐標(biāo)值，這樣控制步進(jìn)電機(jī)會(huì)在生產(chǎn)中增長定位時(shí)間。降低生產(chǎn)效率，若能對xy向電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用直線插補(bǔ)，兩電機(jī)同步動(dòng)作。有利于生產(chǎn)效率的提高。但硬件配置和軟件編程將復(fù)雜化。數(shù)據(jù)和命令的輸入與顯示主要是利用8279的鍵盤輸入服務(wù)程序和動(dòng)態(tài)顯示程序的功能，當(dāng)有鍵按下時(shí)，由74ls138（3-8）譯碼器對sl0sl2譯出鍵掃描線，由74ls154（4-16）譯碼器對sl0sl3譯出顯示器的位掃描線。本設(shè)計(jì)中采用了44編碼式陳列鍵盤16位led顯示器。并對三排

43、中的第一位顯示器進(jìn)行改造，使他們顯示“+” 、“-”（如采用米字14段碼管只接部分管腳）。經(jīng)74ls154對掃描線譯碼后，一方面接鍵盤列線，同時(shí)通過16位去定期接顯示器。在加工過程中同樣通過74ls154經(jīng)驅(qū)動(dòng)器接16位顯示器，分別對x、y、z軸變化情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。各軟件流程圖 圖5-4 主流程圖 圖5-5 鍵盤掃描流程圖 圖5-6鍵盤掃描流程圖2、步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)控制的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，可以采用軟件的方法實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配。軟件環(huán)形分配器的設(shè)計(jì)方法有很多，如查表法、比較法、移位寄存器法等，它們各有特點(diǎn)，其中常用的是查表法。單片機(jī)控制的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路框圖圖示是一個(gè)8031單

44、片機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接口連接的框圖。p1口的三個(gè)引腳經(jīng)過光電隔離、功率放大之后，分別與電動(dòng)機(jī)的a、b、c三相連接。當(dāng)采用三相六拍方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)閍abbbcccaa；電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的順序?yàn)閍acccbbbaa。它們的環(huán)形分配如表5-1所示。把表中的數(shù)值按順序存入內(nèi)存的eprom中，并分別設(shè)定表頭的地址為tab0，表尾的地址為tab5。計(jì)算機(jī)的p1口按從表頭開始逐次加1的順序變化，電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。如果按從tab5，逐次減1的順序變化，電動(dòng)機(jī)則反轉(zhuǎn)。采用軟件進(jìn)行脈沖分配雖然增加了軟件編程的復(fù)雜程度，但它省去了硬件環(huán)形脈沖分配器，系統(tǒng)減少了器件，降低了成本，也提高了系統(tǒng)的可靠性。步序?qū)?/p>

45、電相工作狀態(tài)數(shù)值（16進(jìn)制）程序的數(shù)據(jù)表正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)cbataba0 0 101htab0 db 01hab0 1 103htab1 db 03hb0 1 002htab2 db 02hbc1 1 006htab3 db 06hc1 0 004htab4 db 04hca1 0 105htab5 db 05h計(jì)算機(jī)的三相六拍環(huán)形分配表3、單片機(jī)編程org ooooh ；主程序ljmp in-show ；調(diào)鍵入和顯示子程序ljmp pro ；調(diào)加工子程序ljmp startrun ；調(diào)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)加工子程序endin-show: mov sp #60h ；鍵入和顯示子程序堆棧指針push pew ；保

46、護(hù)現(xiàn)場push accmov dptr、 #7fffh ；指向8279命令/狀態(tài)口地址mov a、 #0d1h ；設(shè)8279清除命令movx dptr、 a ；送入命令字wait： movx a、pptr ；讀入狀態(tài)字jb acc、7、wait ；等待清除mov a、#09h ；置鍵盤/顯示器工作方式命令，16字符顯示，左邊輸入movx dptr、a ；送入命令字mov ie，#84h ；開中斷1lcall key ；調(diào)鍵輸入子程序lcall dir ；調(diào)顯示子程序pop accpop pswretkey: org ；鍵輸入子程序push psw ；保護(hù)現(xiàn)場push accpush dphpu

47、sh dplmov a,#40h ；設(shè)置讀fifo命令字mov dptr,#7fffh ；指向命令狀態(tài)扣movx dptr,amov dptr,#7ffeh ；指向數(shù)據(jù)口地址movx a,dptr ；讀入鍵值ljmp key1 ；轉(zhuǎn)鍵值處理程序push dplpush dphpush accpush pswretikey1: org ；鍵值處理子程序acall ks ；調(diào)用ks判別有鍵按下jnz k1 ；有鍵按下轉(zhuǎn)移acall 10msdel ；無鍵按下，調(diào)延時(shí)10ms子程序ajmp key1k1: acall 10msdel acall 10msdel ；加延長時(shí)，消除抖動(dòng)acall ks

48、；調(diào)用ks子程序，再次判別jnz k2 ；鍵按下，轉(zhuǎn)查列掃描ajmp key1 ；誤讀鍵，返回k2: mov r2,#ofeh ；首列掃描字送r12mov r4,#ooh ；首列號送r4k3: mov dptr,#sl ；sl經(jīng)譯碼后送dptrmov a,r2 ；使第0列線為0movx dptr,a ；列掃描字送sl口inc dptr ；指向rl口inc dptrmovx a,dptr ；讀取行掃描值jb acc.o,l1 ；第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第1行mov a,#ooh ；第0行有鍵按下，該行行首鍵號#oh送aajmp lk ；轉(zhuǎn)求鍵號l1: jb acc.1,l2 ；第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第2行mov a,#08h ；第1行有鍵按下，該行行首鍵號#08h送aajmp lk ；轉(zhuǎn)求鍵號l2: jb acc.2,l3 ；第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第3行mov a,#1oh ；第2行有鍵按下，該行的行首鍵號#10h送aajmp lk ；轉(zhuǎn)求鍵號l3: jb acc.3,nex