數(shù)控加工課程設(shè)計(jì)說明書_西華大學(xué)

1、數(shù)控機(jī)床及其制造系統(tǒng)的柔性化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化水平進(jìn)一步得到提高，可按照市 場需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力快速重組，以適應(yīng)用戶多品種變批量生產(chǎn)的需求，更要在精度上 滿足客戶的需求。一臺機(jī)床的精度主要分散在進(jìn)給系統(tǒng)上，所以若能在進(jìn)給系統(tǒng)有更高精度的突破， 高精度、反向誤差小、高負(fù)載能力、高可靠性、運(yùn)行平穩(wěn)。若滿足這些機(jī)床的性能指標(biāo), 從而提高數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量和刀具的使用壽命。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床適宜加工各種形狀復(fù)雜 的軸、套、盤類零件，如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車 螺紋等，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，加工效率高，精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，可降低對工人技術(shù)熟練 程度的要求。數(shù)控加工編程容易，操作簡單，可廣

2、泛適用于汽摩配件、家電、液壓氣動、軸樂、儀器儀表、五金閥門等制造業(yè)中、小型零件的批量加工，是理想的中小型機(jī) 械加工設(shè)備。通過技術(shù)調(diào)研，我們認(rèn)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的開發(fā)具有可行性。該項(xiàng)目的實(shí)施過程， 是根據(jù)國內(nèi)市場的需求分析及調(diào)研的結(jié)果，確定產(chǎn)品的性能，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，部件研制, 安裝，以及整機(jī)的調(diào)試等一系列過程，需要設(shè)計(jì)，制造，供應(yīng)，機(jī)加工，裝配等i系列 的密切配合。關(guān)鍵詞：數(shù)控；經(jīng)濟(jì)型；設(shè)計(jì)摘耍1口錄21. 總體方案設(shè)計(jì)31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)31.2 總體方案確定32經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動機(jī)械部件設(shè)計(jì)32. 1 系統(tǒng)脈沖當(dāng)量42.2切削力計(jì)算42.2.1縱車外圓42. 2.2橫切端面52. 3滾動螺旋

3、副選型計(jì)算與驗(yàn)算52. 3.1縱向進(jìn)給絲杠52. 3.2橫向進(jìn)給絲杠72. 3. 3 滾珠絲杠副幾何參數(shù)92.4 齒輪傳動比計(jì)算92.4.1縱向進(jìn)給齒輪傳動比計(jì)算92. 4. 2橫向進(jìn)給齒輪傳動比計(jì)算102.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型102. 5. 1等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算102. 5.2 電機(jī)力矩計(jì)算112. 5.3 步進(jìn)電機(jī)性能驗(yàn)算122. 5.4步進(jìn)電機(jī)型號確定及主要參數(shù)列表：133. 電氣控制原理圖設(shè)計(jì)143. 1 cpu的選擇143.2芯片的介紹154. 數(shù)控加工編程設(shè)計(jì)184. 1 加工零件圖184.2 加工工藝卡的編寫194. 2加工程序的編寫20總結(jié)25參考文獻(xiàn)261.總體方案設(shè)計(jì)1.1

4、 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部件及數(shù)控加工編程設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容：(1) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動機(jī)械部件設(shè)計(jì)：部件裝配圖2張：(橫向，縱向各一 張)；電氣控制原理圖12張。(2) 數(shù)控加工編程：繪制教師指定的數(shù)控加工零件圖；填寫數(shù)控加工走刀路線圖、 數(shù)控加工工藝卡；完成零件的數(shù)控程序編制。具休要求：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：(1 )縱向進(jìn)給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量w=750n,行程s=700mm,脈沖當(dāng)量8=0.0lmm/setp, 快速進(jìn)給速度v快=2m/min,最大切削進(jìn)給速度v進(jìn)=0.6m/min；(2) 橫向進(jìn)給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量w=320n,行程s=230mm,脈沖當(dāng)量8=0

5、.005mm/setp, 快速進(jìn)給速度v快=lm/min,最大切削進(jìn)給速度v進(jìn)=0.3m/min.1.2 總體方案確定(1) 系統(tǒng)的運(yùn)動方式與伺服系統(tǒng)由于工件在移動的過程屮沒有進(jìn)行切削，故應(yīng)用點(diǎn)位控制系統(tǒng)。定位方式采用增量 坐標(biāo)控制。為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成木，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動xy工作臺。(2) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用了與mcs-51系列兼容的at89s51單片機(jī)控制系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)是集 成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，有較高的性價比?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤、led、1/o接口、光電偶合電路、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵功 率放大器電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)。led顯

6、示數(shù)控工 作臺的狀態(tài)。(3) x-yt作臺的傳動方式為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，又耍求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用絲杠螺母傳動副。為 提高傳動剛度和消除間隙，采用預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。rtr丁工作臺的運(yùn)動載荷不大，因此采用有預(yù)加載荷的雙v形滾珠導(dǎo)軌。采用滾珠導(dǎo) 軌可減少兩個相對運(yùn)動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運(yùn)動平穩(wěn)性，減小振動?？紤]電機(jī)步距角和絲桿導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到分辨率的要求，需采用齒輪降 速傳動。2經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動機(jī)械部件設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動機(jī)械部件設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：系統(tǒng)脈沖當(dāng)量確定，切削力計(jì)算,滾動螺旋副選型計(jì)算與驗(yàn)算，滾動導(dǎo)軌選型計(jì)算與驗(yàn)算，步進(jìn)電機(jī)選型計(jì)算和驗(yàn)算等幾個部分，下

7、面是進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，已知設(shè)計(jì)參數(shù)：縱向進(jìn)給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量w=750n行程s=700mm脈沖當(dāng)量8=0.0 lmm/setp快速進(jìn)給速度v 快=2m/min最大切削進(jìn)給速度v 進(jìn)=0.6m/min橫向進(jìn)給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量w=320n行程s二230mm脈沖當(dāng)量6=0.005mm/setp快速進(jìn)給速度v 快=lm/min最大切削進(jìn)給速度v 進(jìn)=0.3m/min2.1系統(tǒng)脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是相對于每一脈沖信號的機(jī)床運(yùn)動部件的位移量，又稱作最小設(shè)定單位脈 沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書確定脈沖當(dāng)量：縱向?yàn)?=0.0lmm/setp,橫向?yàn)?=0.005mm/

8、setp<>2.2切削力計(jì)算2. 2. 1縱車外圓根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算主切削力，對于車削外圓加工時的主切削力可曲下式進(jìn)行估算：f嚴(yán)0.670腫dwax 車床床身上的最大加工直徑，由已知條件行程s=700mm ,得出dmax = 150mm,經(jīng)計(jì)算得 f： =0.67x75015 2v = 1240877再按照以下比例計(jì)算軸向分力fz和徑向分力fx :fz:fx : fy= 1:0.25:0.4,故 fx=3102n,fy=4963n2.2.2橫切端面主切削力可取為縱切削力的1/2：fz二丄代=62047v此時走刀抗力為尺，吃刀抗力為仍按上述比例粗略計(jì)算:fz :fx :fy =1:0.

9、25:0.4故 f；=1551n ,fx=2481n2.3滾動螺旋副選型計(jì)算與驗(yàn)算滾動螺旋副工作原理：滾動螺旋副是一種在絲杠和螺母之間放入滾動體一滾珠的 一種絲杠螺母副。由于放入滾珠，故，當(dāng)絲杠相對螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠則在螺旋滾道內(nèi)即 口轉(zhuǎn)又循環(huán)轉(zhuǎn)動，迫使絲杠螺母z間產(chǎn)生軸向相對運(yùn)動，于是將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)槁?母的直線運(yùn)動或?qū)⒙菽傅男D(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)榻z杠的直線運(yùn)動。滾動螺旋副特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳動效率高，所需驅(qū)動轉(zhuǎn)矩??；傳動精度高，反向精度高, 定位精度高；傳動剛度高；傳動平穩(wěn)，快速響應(yīng)好，無爬行；磨損小，精度保持性好， 壽命長；具冇運(yùn)動可逆性；缺點(diǎn)：制造成本高；不能自鎖，鉛垂進(jìn)給時需加制動機(jī)構(gòu)。滾動螺旋副

10、的設(shè)計(jì)步驟是：計(jì)算進(jìn)給牽引力，預(yù)選主要尺寸參數(shù)，計(jì)算最大動負(fù)荷, 計(jì)算最人靜負(fù)荷，初選滾珠絲杠副型號及列表主要參數(shù)，繪制進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡圖，驗(yàn)算 軸向剛度，驗(yàn)算傳動效率，確定滾珠絲杠副型號。2. 3. 1縱向進(jìn)給絲杠（1）進(jìn)給系統(tǒng)牽引力計(jì)算縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌，有© = kf* + ff7 +g）式中：k考慮顛覆力矩時的影響系數(shù)，綜合型導(dǎo)軌取k=l. 15；廣一導(dǎo)軌摩擦系數(shù),廣=0.150.18 （取廠二0.16）；g移動部件重量，g=750n代入公式計(jì)算得=1.15x3102 + 0.16x（12408 + 750） = 5672(2) 滾珠絲杠副最大動負(fù)荷計(jì)算c = lf fv j

11、 w m最大切削進(jìn)給速度v進(jìn)=1加/ min最大切削力條件下的進(jìn)給速度匕=(1 /2 1 /3)u進(jìn)= (l/2-l/3)xlm/min = (0.5 0.3)加/min取 v =0.4m/min滾珠絲杠轉(zhuǎn)速兀二罟冬，其中：滾珠絲杠導(dǎo)程初選lo = 6mm , 厶)則 n = 66.6r/min106運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)九，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取九=7.2滾珠絲杠壽命值厶=6。丫",其屮使用壽命假設(shè)為t= 1500011,貝ij厶= 60(2轉(zhuǎn))故 c = lfwfm =v60xl.2x 4305 = 20224.2/v(3) 滾珠絲杠螺母副的選型查閱設(shè)計(jì)手冊，可采用w.l4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的

12、雙螺母滾珠絲杠副，1列2. 5圈，其額定動負(fù)載為16400n,精度等級選為3級。(4) 傳動效率計(jì)算tan/7 tan(/ + 9)式?。簓絲杠螺母升角;(p摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)/=00030.00久其摩擦角約等于10t,tan2八本以計(jì)中："tag姑+ 0嚴(yán)(5) 剛度驗(yàn)算先畫出此縱向進(jìn)給系統(tǒng)的示意圖，如附圖一所示。最大進(jìn)給率引力為4304n,支承間距l(xiāng)= 1500mm。絲杠螺母級軸樂均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向力的1/3。 絲杠的拉伸或壓縮變形量州。查手冊，根據(jù)fm=2530n, do=4omm,杳出§l/l= 1.2x10巳可算出a = x 1500 =

13、1.2 x 1o'5 x 1500 = 1.8 x 102mm1 l由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉仲，故其拉壓剛度可以捉 高4倍。其實(shí)際變形量為：630a5xl0-2mm 滾珠與螺紋滾道間接觸變形心。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊相關(guān)圖表，w系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量心:6 =6.4"0一3mm因進(jìn)行了預(yù)緊，故s2 =-sq =0.5x6.4x10=3.2沢 10"nm 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形爲(wèi)。采用8107型推力球軸承，dj = 35mm ,滾 動體直徑dq = 6.35mm ,滾動體數(shù)量z二1&故25328（, = 0.0024因

14、施加預(yù)緊力,故33=0.5x3e=3.8xl0-3mm根據(jù)以上計(jì)算軸向總變形量為：8 = 8+82 +83 = 11.5x10mm即軸向總變形小于定位精度。（6）穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端采用推力軸承并施加預(yù)緊，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校 核。2. 3.2橫向進(jìn)給絲杠（1）橫向進(jìn)給率引力龍橫向?qū)к墳檠辔残?，?jì)算如下：f嚴(yán) l4f；+f（fz+2fx+g）= 1.4x15514- 0.04（6204 + 2x24814- 320）= 2630"（2）最大動負(fù)荷計(jì)算1000人 1000x0.3x0.5“ / n = = 30 廠 / minl。5_ 60 x n x t 60x30

15、x15000 -_l =: =；= 27式中:絲杠螺母升角;106 106c = vz/u.fz =v27 x 1.2 x 2913.8 = 104897v(3) 滾珠絲杠螺母副的選型杳閱設(shè)計(jì)手冊，可采用w丄2005外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈，其額定動負(fù)載為8800n,精度等級選為3級。(4) 傳動效率計(jì)算tan/ tan (/ + 0)(p摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)匸0.0030.004,其摩擦角約等于10tan4°33八門“本設(shè)計(jì),山 n = t3310')=°t965(5) 剛度驗(yàn)算先畫出此縱向進(jìn)給系統(tǒng)的示意圖，如附圖三所示。最大

16、進(jìn)給率引力為1155n,支承間距l(xiāng)二450mm。絲杠螺母級軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向力的1/3。 絲杠的拉伸或壓縮變形量州。查手冊，根據(jù)fm二1155n,d。二20mm,查出6l/l=0.9xl0巳可算出3 -450 = 0.9x 105 x450 = 4.05x 103mm1 l曲于兩端均采用向心推力球軸承，11絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高4倍。其實(shí)際變形量為：s嚴(yán)壬x&=l.oixlo7njn 滾珠與螺紋滾道間接觸變形a。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊相關(guān)圖表，w系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量為:=6.4xl0-3mm因進(jìn)行了預(yù)緊，故s2 =-sq = 0.5x6.4x

17、 10'3 = 3.2xio'3mm2 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形心。采用8102型推力球軸承，d, = 15mm ,滾動休直徑c!q= 4.763mm,滾動體數(shù)量z=12,故8（, = 0.0024= 9.4 x 10-3mm仏z2因施加預(yù)緊力，故為=0.5x心=4.7x10-nun根據(jù)以上計(jì)算軸向總變形量為:5 = & +巧+心=&91 x 1 （t'mm即軸向總變形小于定位精度。2. 3.3 滾珠絲杠副幾何參數(shù)表2-1滾珠絲杠副幾何參數(shù)螺紋 滾道公稱氏徑q4020導(dǎo)程（螺距）厶（65接觸角02° 444。33鋼球直徑3. 9683.

18、175螺紋滾道法而半 徑rr = 0.52do2. 0641.651偏心距ee = (r-d0/ 2)sin 00. 0560. 045螺紋升角rr = arctg(l() /ttd0)2°44f4° 33'絲杠絲杠外經(jīng)dd = d()- (0.2 o.25)do3919.4絲杠內(nèi)經(jīng)£d d° + 2c 2r35. 98416. 788螺母螺母外徑（外循 環(huán)）dd = do 2e + 2r44.01623.212螺母內(nèi)經(jīng)（外循環(huán)）pdt = do + (0.2 0.25)d°40. 793820. 6352. 4齒輪傳動比計(jì)算2.4.1

19、縱向進(jìn)給齒輪傳動比計(jì)算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量3p=0.01mm,滾珠絲杠導(dǎo)程l（）=6mm,初選步進(jìn)電機(jī)步距 角為0. 75° ,可計(jì)算出傳動比.3608p360x0.01i = = = u.oohlo 0.75x6可選定齒輪齒數(shù)為'唆唸唱即乙二32, z2=40 或 乙=20, z2=25 。2.4.2橫向進(jìn)給齒輪傳動比計(jì)算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量3p = 0.005mm ,滾珠絲杠導(dǎo)程lo = 5mm ,初選步進(jìn)電機(jī)步距角為0. 75° ,可計(jì)算出傳動比久l。j60e005 “480.75x5考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故

20、此處可以采用兩級齒輪減速：7724 20i =xa = x即乙二24,乙二40, z =20, z4=25z? z4 40251234因進(jìn)給運(yùn)動齒輪受力不大，模數(shù)m取2。有關(guān)參數(shù)如下表2-2：（單位：mm）齒數(shù)324024402025分度圓直徑d 二 mz648048804050齒頂鬪直徑cla = d + 2 m688452844454齒根鬪直徑df = d -2x.25xm597543753545齒寬（6 10）m202020202020屮心距a 二（/ +2）/27261452.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選型2. 5.1等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)了的轉(zhuǎn)動慣量：參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150

21、bf,其轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)動 慣量為 jm = 10kg cm2.齒輪乙的轉(zhuǎn)動慣量：j, = 0.78xd：l xlo-3 = 0.78x6a4 x2x io'3 = 2.62kg cm2 .齒輪z?的轉(zhuǎn)動慣量：厶二 0.78 xx 厶2 x 10" = 0.78 x 0 x 2 x 加二 6.39kg cm2.一9絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：js=0.78x10-3x44 x 150 = 29.952kg cm2。折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量：厶=幾+幾+（?）2 億 + 人）+£（?）? =36355kg.cm2z?g 2tt 考慮步進(jìn)屯機(jī)與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題，jm門工=10136.3

22、55 = 0275,基本滿足慣量 匹配耍求。2. 5.2電機(jī)力矩計(jì)算機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下而按個工況計(jì)算。（1）快速空載啟動力矩在快速空載啟動階段，加速力矩占得比例較大，具體計(jì)算如下:772 tt x /7mamax = jyxjo2 = jv xjo-2max 1x 6q160/1 a271 a%axx2360°vn =max 殳sp將上述數(shù)據(jù)代入，式中各符號意義同上:= 竺 “/nun氏 360°0.01360 啟動加速吋間 j = 30msmamak=jtxxlo-2 = 36.355x 2x3j4x5()0 x 102 =634.5 cm 皿 1 6

23、0ta60x0.03折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩m/ :“ f0l0 /(r+g)40.16x(5360-800)x0.6 心"2兀幣2兀2 /卻 2x3.14x0.8x1.25附加摩擦力矩2兀皿zi153n cm1/3x2530x0,6 2x3.14x0.8x1.25上述三項(xiàng)合計(jì):mq= mamax + m/ += 634.5 + 9“ +153 = 881.5n cm(2) 快速移動時所需力矩mk =m fm0 =94 +153 = 247n cm(3) 最大切削負(fù)載吋所需力矩m .=m f+m() + mt 二叫27t?i94 + 153 +1340x0.62x3.14x0.8xl

24、.25=375n cm從上面計(jì)算可以看出，mq、mk、三種工況下，以快速空載啟動所需力矩最大，以 此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。查表可得，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五項(xiàng)十拍時a = mc/mjmax=0.951 ,則最大靜力矩為m jnwx=805'3 =846.8ncm。0.951按此最大靜轉(zhuǎn)矩,查教材表3.11得出,150bf002型最大靜轉(zhuǎn)矩為13.72n-m,大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號，但述必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動 矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。2.5.3步進(jìn)電機(jī)性能驗(yàn)算(1)電機(jī)最高空載啟動頻率人和運(yùn)行頻率人f _ looov jq603p= 10004 =4000hz60x0.01彳

25、1000vsx 6他=(2)頻率驗(yàn)算1000x0.6 = 00()hz60x0.01查表知150bf002型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載啟動頻率九和運(yùn)行頻率幾分別為 2800hz 和 8000hz,由于 fqb故運(yùn)行頻率頻率滿足要求。但fqjb不滿足要求，叮以通過采用步進(jìn)電機(jī)快速啟動升降速控制，將啟動頻率 降到1000hz,啟動力矩可增高到588.4n - cm,然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路。 2.5.4步進(jìn)電機(jī)型號確定及主要參數(shù)列表：表2-3步進(jìn)電機(jī)型號確定及主耍參數(shù)列表型號相數(shù)步距角電壓相電流最人靜轉(zhuǎn)矩最高啟動頻率運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量15obfoo250. 7580/121213. 7228

26、00800036. 3553.電氣控制原理圖設(shè)計(jì) 3. 1 cpu的選擇隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計(jì)算機(jī)有了飛躍的發(fā)展。單片機(jī)的型號 很多，而目前市場上應(yīng)用mcs-51芯片及其派生的兼容芯片比較多，如目前應(yīng)用最廣的8 位單片機(jī)89c51,價格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。在一些復(fù)雜的系統(tǒng)屮就不得不考慮使用16位單片機(jī),mcs-96系列單片機(jī)廣泛應(yīng)用 于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實(shí)時處理的控制系統(tǒng)，它具有較強(qiáng)的運(yùn)算和擴(kuò)展能力。 但是定位合理的單片機(jī)可以節(jié)約資源，獲得較高的性價比。從要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來看，選用較老的8051單片機(jī)需要拓展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器, 無疑提高了設(shè)計(jì)價格，而選用高

27、性能的16位mcs-96又顯得過于浪費(fèi)。生產(chǎn)基于51為 內(nèi)核的單片機(jī)的廠家有intel. atmel、simens,其屮在cmos器件生產(chǎn)領(lǐng)域atmel公 司的工藝和封裝技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位。atmel公司的at89系列單片機(jī)內(nèi)含flash存 儲器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進(jìn)行程序修改，同時掉電也不影響信息的保存; 它和80c51插座兼容，并且采用靜態(tài)時鐘方式可以節(jié)省屯能。因此碩件cpu選用at89s51, at表示atmel公司的產(chǎn)品，9表示內(nèi)含flash存儲 器，s表示含有串行下載flash存儲器。at89s51的性能參數(shù)為：flash存儲器容量為4kb、16位定時器2個、中斷源6個

28、 （看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷0、外部中斷1、定時器0和定時器1中斷）、ram為128b、14位的計(jì)數(shù)器wdt、i/o 口共冇32個。3.2芯片的介紹、8031 芯片：（1）主電源引腳vss和vcc vss接地 vcc正常操作時為+5伏電源（2）外接晶振引腳xtal1和xtal2 xtal1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部 振蕩器時，此引腳接地。 xtal2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)釆用外部振 蕩器時，此引腳接外部振蕩源。（3）控制或與其它電源復(fù)用引腳rst/vpd, ale/ ,和/vpp rst/vpd當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此

29、引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平（曲低到高跳 變），將使單片機(jī)復(fù)位在vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由vpd向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi) 部ram中的數(shù)據(jù)。 ale/正常操作時為ale功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部 鎖存器，ale引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此, 它可用作對外輸出的時鐘，或用丁定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時, 將跳過一個ale脈沖，ale端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個lsttl電路。對 t eprom型單片機(jī)，在eprom編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能） 外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指

30、令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣口j以驅(qū)動八lsttl輸入。 /vpp、/vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng)/vpp為高電平時, 訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)/vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于eprom型單片機(jī)，在eprom編程期間，此引腳上加21伏eprom編程電源（vpp）o二、74ls138 芯片：74ls138為3線_8線譯碼器,共有54/74s138和54/74ls138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。其工作原理如下:0 125 1 7 daaaefeyne g(pdip. soic) top view15| yo (y3)u y1 (yt)回 y2 (y5)1

31、2 y3 (y5) 可y4冋 回 y5 (y5) 可 y6 (ys)當(dāng)一個選通端（e1）為高電平，另兩個選通端（/e2）和/（e3）為低電平吋，可將 地址端（ao、al、a2）的二進(jìn)制編碼在y0至y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如: a2a1a0r10時，則y6輸出端輸出低電平信號。利用e1、e2和e3可級聯(lián)擴(kuò)展成24 線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。若將選通端中的一個 作為數(shù)據(jù)輸入端時，74ls138述可作數(shù)據(jù)分配器?？捎迷?086的譯碼電路屮，擴(kuò)展 內(nèi)存。三、2764芯片:2764是8k*8字節(jié)的紫外線鐐除、電可編程只讀存儲器，單一+5v供電，工作電流為 75ma,維

32、持電流為35ma,讀出時間最大為250ns, 28腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為:a0-a12為13根地址線，可尋址8k字節(jié)；0007為數(shù)據(jù)輸出線；ce為片選線;0e為數(shù)據(jù)輸出選通線；pgm為編程脈沖輸入端；vpp是編程電源；vcc是主電源。正常工作(只讀)吋，vpp=vcc=+5v,pgm=+5v。編程時，vpp=+25v (高壓)，pgm端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。四、intel 6264 芯片：intel 6264的容量為8kb,是28引腳雙列直插式芯片，采用cmos!藝制造a12ao (address inputs):地址線，可尋址8kb的存儲牢間。d7do (data bus):

33、數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。oe (output enable):讀出允許信號,輸入，低電平有效。we (write enable)：寫允許信號,輸入，低電平有效。ce1 (chip enable)：片選信號1,輸入，在讀/寫方式吋為低電平。ce2 (chip enable)：片選信號2,輸入,在讀/寫方式時為高電平。vcc： +5v工作電壓。gnd：信號地。intel 6264的操作方式由，ce1 , ce2的共同作用決定 寫入：當(dāng)和ce1為低電平，11和ce2為高電平時，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開，數(shù)據(jù)由 數(shù)據(jù)線d7d0寫入被選中的存儲單元。 讀出：當(dāng)和ce1為低電平，且和ce2為高電平吋，數(shù)據(jù)輸出緩沖器

34、選通，被選屮 單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線d7d0上。 保持：當(dāng)為高電平，ce2為任意時，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。4.數(shù)控加工編程設(shè)計(jì)4. 1加工零件圖由于涉及的系統(tǒng)屮零件很難用車床加工直接實(shí)現(xiàn)，大多都是用加工中心，所以找了-個符合木設(shè)計(jì)的所有要求，并且能用車床全部的實(shí)現(xiàn)的一個零件如下圖41:圖41零件圖根據(jù)我的零件圖，設(shè)計(jì)的走刀圖如下走刀圖一和走刀圖二:p50 = 0,00ql 一圖4-2走刀圖一4.2加工工藝卡的編寫根據(jù)設(shè)計(jì)的走刀圖，設(shè)計(jì)出工藝卡如下:表4-1走到圖一工藝卡工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間00101000三爪卡盤c616數(shù)控車床數(shù)控加工中心工 步 號工步內(nèi)

35、容刀 具 號刀具 規(guī)格 / nun主軸轉(zhuǎn) 速/r. min進(jìn)給速 度 /mm. min背吃 刀量 / mm備注1粗加工一端外圓及 端而t01主偏 角90。8001501.52精加工一端外圓及 端面t02主偏 角93°18001000. 25編 制審核批準(zhǔn)2012 年 3 月 3 r共頁第頁表4-2走到圖二工藝卡工序 號程序編 號夾具名稱使用設(shè)備車間00202000三爪卡盤c616數(shù)控車床數(shù)控加工小心工 步 號工步內(nèi)容刀 具 號刀具 規(guī)格 / mm主軸轉(zhuǎn) 速/r. min進(jìn)給速 度 /mm. min背吃 刀量 / mm備注1粗車端面t01主偏 角90800100保證 總長 為 165.5mm2粗加工一端外圓及 端面t01主偏 角90°8001501.53精加工一端外圓及 端面t02主偏 角93°18001000. 25保證 總長 165mm4切榊t03寬4mm6003045車螺紋t0460°100編 制審核批準(zhǔn)一2012 年 3 月 3 r共頁第頁4.2加工程序的編寫加工程序如下：加工圖（毛料55*170）01000%1230t0101（外圓車刀粗刀）m03s1000g0x55z50m00g71u1.5r1p10q20