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CA6140普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) 將CA6140普通車床改造成用AT89S51單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。要求該車床在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向：0.01mm/plus，橫向：0.005mm/plus。 二、給定參數(shù) 最大加工直徑： 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 工作行程： 縱向 1000mm 橫向 500mm 導(dǎo)軌類型： 縱向： 綜合性導(dǎo)軌 橫向 燕尾型導(dǎo)軌 主軸轉(zhuǎn)速范圍： 正轉(zhuǎn)（24級(jí)） 10~1400rpm 反轉(zhuǎn)（12級(jí)） 14~1580rpm 溜板及刀架重力： 縱向 800N 橫向 600N 刀架快移速度： 縱向 2.4m/min 橫向 1.2m/min 最大切削進(jìn)給速度： 縱向 0.6m/min 橫向 0.3m/min 主電機(jī)功率： 7.5kW/1450rpm 啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms 機(jī)床定位精度： ±0.015mm 三、設(shè)計(jì)要求 1． 改裝后數(shù)控車床應(yīng)具有的性能： 數(shù)控代碼制： ISO 脈沖分配方式： 逐點(diǎn)比較法 輸入方式： 增量值、絕對(duì)值通用 同時(shí)控制坐標(biāo)軸數(shù)： 2坐標(biāo)軸（縱向Z，橫向X） 脈沖當(dāng)量值： 縱向 0.01mm/脈沖 橫向 0.005mm/脈沖 刀具補(bǔ)償量： 0~99.99mm 進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量： 縱向 0.15mm 橫向 0.075mm 自動(dòng)升降速性能： 有 2． 改裝后數(shù)控車床的工藝范圍： 具有快速定位，直線插補(bǔ)，順、逆圓插補(bǔ)。 3． 采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制 4． 對(duì)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的要求：微機(jī)控制系統(tǒng)要有可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，可在線編程、具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn)。 1） 單片機(jī)型號(hào)AT89S51-24PU 2） SRAM型號(hào)：IDT7164S35P（8k×8） 3） 型號(hào)：AT28C256-15PI（32k×8） 4） 采用全譯碼方式譯碼 5） 步進(jìn)電機(jī)采用硬件環(huán)行分配，功放電路采用高低壓功放 6） 控制系統(tǒng)的加工程序和控制命令可通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn) 7） 采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床的狀態(tài)等信息 8） 具有ISP（在線編程）功能 四、設(shè)計(jì)工作量 1． 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械裝配圖一張（A1）； 2． 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路原理圖一張（A1） 3． 驅(qū)動(dòng)電路原理圖一張（A2）； 4． 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 包括以下內(nèi)容： （1） 前言（數(shù)控改裝的意義、用途及目的等）； （2） 改裝方案確定（包括系統(tǒng)總體方案的確定、機(jī)械系統(tǒng)改裝方案確定、控制系統(tǒng)方案確定；） （3） 機(jī)械部分改裝設(shè)計(jì)計(jì)算： 1） 滾珠絲杠螺母副型號(hào)確定； 2） 齒輪傳動(dòng)比和齒數(shù)確定； 3） 軸承型號(hào)確定 4） 聯(lián)軸器的選擇 （4） 步進(jìn)電機(jī)選型 （5） 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 1） 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 2） 通用接口芯片型號(hào)選擇及接口電路設(shè)計(jì) 3） 譯碼芯片型號(hào)選擇及各芯片地址分配 4） 數(shù)碼管和鍵盤(pán)接口電路設(shè)計(jì) 5） 環(huán)行分配器芯片型號(hào)選擇及環(huán)行分配電路設(shè)計(jì) 6） 步進(jìn)電機(jī)功放電路設(shè)計(jì) 7） ISP(In-System Programming----在線系統(tǒng)編程及調(diào)試)接口設(shè)計(jì) 8） 機(jī)床報(bào)警電路設(shè)計(jì)等 （6） 總結(jié)及結(jié)束語(yǔ) 五、設(shè)計(jì)過(guò)程需考慮的問(wèn)題 1、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)部分： (1)滾珠絲杠螺母副如何預(yù)緊？ (2)怎樣保證滾珠絲杠螺母的螺母座與兩端支承同心？ (3)滾珠絲杠所受的軸向力如何通過(guò)支承件傳遞到床身上。 (4)滾珠絲杠上的（向心推力球軸承、或其他）軸承如何預(yù)緊？ (5)齒輪傳動(dòng)副如何消除齒側(cè)間隙？ (6)消隙齒輪裝配過(guò)程是怎樣的？ (7)步進(jìn)電機(jī)在齒輪箱體上怎樣定位？ (8)各部件的配合表面應(yīng)該采用什么性質(zhì)的配合及精度等級(jí)？ (9)設(shè)計(jì)和裝配時(shí)，如何保證滾珠絲杠在垂直和水平面內(nèi)與機(jī)床導(dǎo)軌的平行度？ (10)在什么情況下需要對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸？怎樣進(jìn)行預(yù)拉伸？ 2、微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)部分： (1)各芯片名稱及功能。 (2) AT89S51的各I/O口的功能。 (3)線選法地址譯碼方法。 (4)全地址譯碼方法及各芯片地址編碼。 (5)擴(kuò)展I/O口芯片地址。 (6)8155或8255可編程接口芯片I/O口輸入、輸出情況及控制字。 (7)鍵盤(pán)及顯示接口電路工作原理。 (8)擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及程序存儲(chǔ)器地址范圍？ (9)步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配工作原理、硬件環(huán)形分配芯片各引腳的功能。 (10)光電隔離電路工作原理。 (11)高低壓驅(qū)動(dòng)電路工作原理。 (12)恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。 (13)其他輔助電路：如越界報(bào)警電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路系工作原理。 六、主要參考書(shū)目 1． 《數(shù)字控制機(jī)床》，廖效果、朱啟逑主編，華中理工大學(xué)出版社.。 2． 機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)。上海紡織工業(yè)學(xué)院機(jī)械制造專業(yè)教研室。 3． 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》，戴曙主編，機(jī)械工業(yè)出版社. 4． 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，張建民等編著，北京理工大學(xué)出版社 5． 《機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)（上、下冊(cè)）》，機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)編，.機(jī)械工業(yè)出版社. 6． 《單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)》，蔣輝平，周國(guó)雄編著，北京航空航天大學(xué)出版社 7． 《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，尹志強(qiáng)等編著。機(jī)械工業(yè)出版社 8． 各芯片管腳及功能上網(wǎng)查詢。 4 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) I 摘 要 物競(jìng)天擇 適者生存 一些不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展在機(jī)床必將被淘汰 所以實(shí)施機(jī)床的數(shù) 控化改造是機(jī)械行業(yè)在必然趨勢(shì) 通過(guò)搜集資料 實(shí)踐研究等方法對(duì)機(jī)床就行改造即是 用較少的成本去創(chuàng)造更高的價(jià)值 而這也將極大的推動(dòng)中國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展 經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟(jì)性 實(shí)用性和穩(wěn)定性 所以很 多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 這種做法具有投資少 見(jiàn)效快的特點(diǎn) 事實(shí)證明 機(jī)床的數(shù)控化改造可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間 現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不 到 3 用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差 品種少 檔次低 成本高 供貨期 長(zhǎng) 從而在國(guó)際 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力 直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品 市場(chǎng) 效益 影 響企業(yè)的生存和發(fā)展 所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率 本文以車床的數(shù)控改造為例 介紹了機(jī)床數(shù)控改造的方法 包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì) 性能與精度的選擇以及最后改造 方案的確定 關(guān)鍵字 CA6140 機(jī)床 數(shù)控化 改造 設(shè)計(jì) CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) II Abstract Natural selection survival of the fittest Have to adapt to social development will be eliminated in the machine so the implementation of the transformation of CNC machine tools in machinery industry is an inevitable trend By gathering information practical research methods such as the transformation of the machine that is on the line with less cost to create higher value And this will greatly promote the development of China s machinery industry After a lot of practice proved ordinary CNC transformation with a certain economy practicality and stability So many companies have transformed into an existing machine Economical CNC machine tools this approach has less investment quick features Facts have proved that NC transformation tools can bring considerable economic benefits for the enterprise Currently CNC transformation of the market in our country there is still much room for development is now China s machine tool CNC rate of less than 3 Out of the ordinary machining widespread poor quality products less variety low grade high cost long delivery period so uncompetitive in the international and domestic markets directly affect a company s products markets effectiveness impact business survival and development it is necessary to greatly improve the rate of CNC machine tools In this paper CNC lathe transformation for example describes a method of CNC transformation including identification of the transformation of the design of its structure the performance and accuracy of selection and the final transformation of the program Keywords CA6140 machine tools numerical control transformation design CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 1 1 數(shù)控改造的背景 1 1 2 數(shù)控改造的意義 1 1 3 設(shè)計(jì)要求 2 1 3 1 給定參數(shù) 2 1 3 2 設(shè)計(jì)要求 2 第二章 改造的總體構(gòu)思與技術(shù)方案 4 2 1 CA6140 普通車床的組成 4 2 2 總體改造方案 5 2 2 1 機(jī)械部分改造 6 2 2 2 數(shù)控部分的改造 7 第三章 機(jī)械部分改造設(shè)計(jì) 8 3 1 滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 8 3 1 1 縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 8 3 1 2 橫向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 13 3 2 齒輪有關(guān)計(jì)算與校核 15 3 2 1 有關(guān)齒輪計(jì)算 15 3 2 2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 15 3 2 3 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 16 3 3 步進(jìn)電機(jī)選擇與計(jì)算 17 3 3 1 步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則 17 3 3 2 縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 18 3 3 3 橫向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定 18 第四章 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 4 1 微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 20 4 1 1 控制系統(tǒng)的功能要求 20 4 1 2 硬件電路的組成 20 4 2 單板機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 4 2 1 硬件配置 21 4 2 2 存貯器空間分配 21 4 2 3 I O 口地址分配 21 4 2 4 光電隔離電路 22 4 3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 22 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) IV 4 3 1 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 22 4 3 2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 23 4 3 3 并行 I O 接口電路的擴(kuò)展 24 4 4 譯碼電路設(shè)計(jì) 26 4 5 其他輔助電路設(shè)計(jì) 26 4 5 1 復(fù)位電路 26 4 5 2 越界報(bào)警電路 27 4 5 3 掉電保護(hù)電路 27 第五章 軟件設(shè)計(jì)部分 28 5 1 控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 28 5 2 控制 LED 顯示子程序 28 5 3 管理鍵盤(pán)子程序 30 5 4 直線插補(bǔ)子程序 31 第六章 總體結(jié)論 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 1 1數(shù)控改造的背景 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比 增加了功能 提高了性能 簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu) 較好地解決形狀復(fù)雜 精密 小批量及形狀多變零件的加工問(wèn)題 能獲得穩(wěn)定的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率 其應(yīng) 用越來(lái)越廣泛 但是數(shù)控的應(yīng)用也受到其他條件限制 1 數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴 一次性 投資巨大 中小企業(yè)常是心有力而力不足 2 目前 各企業(yè)都有大量的普通機(jī)床 完 全用數(shù)控機(jī)床替換根本不可能 而且替代下的機(jī)床閑置起來(lái)又會(huì)造成浪費(fèi) 3 在國(guó)內(nèi) 訂購(gòu)新數(shù)控機(jī)床的交貨周期一般較長(zhǎng) 往往不能滿足生產(chǎn)急需 4 通用數(shù)控機(jī)床對(duì)某 一類具體生產(chǎn)項(xiàng)目有多余功能 要較好的解決上述問(wèn)題 應(yīng)走通用機(jī)床數(shù)控改造之路 普通機(jī)床的改造就是在普通 機(jī)床上增加微機(jī)數(shù)控裝置 使其具有一定的自動(dòng)化能力 以實(shí)現(xiàn)額定的加工工藝目標(biāo) 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn) 1 改造閑置設(shè)備 能發(fā)揮機(jī)床原有的功能和改造后的新 增功能 提高了機(jī)床的使用價(jià)值 可以提高固定資產(chǎn)的使用效率 2 適應(yīng)多品種 小 批量零件生產(chǎn) 3 自動(dòng)化程度提高 專業(yè)性強(qiáng) 加工精度高 生產(chǎn)效率高 4 降 低對(duì)工人的操作水平的要求 5 數(shù)控改造費(fèi)用低 經(jīng)濟(jì)性好 6 數(shù)控改造的周期 短 可滿足生產(chǎn)急需 目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間 現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不 到 3 用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差 品種少 檔次低 成本高 供貨期 長(zhǎng) 從而在國(guó)際 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力 直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品 市場(chǎng) 效益 影 響企業(yè)的生存和發(fā)展 所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率 普通車床 如 C616 C618 CA6140 等是金屬切削加工最常用的一類機(jī)床 普通機(jī) 床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)掛輪傳遞而來(lái) 通過(guò)進(jìn)給箱變速后 由光杠或絲杠帶動(dòng)溜板箱 縱溜箱 橫溜板移動(dòng) 進(jìn)給參數(shù)要靠手工預(yù)先調(diào)整好 改變 參數(shù)時(shí)要停車進(jìn)行操作 刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不能聯(lián)動(dòng) 切削次序也由 人工控制 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造 主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改為用微機(jī)控制的 能 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給伺服系統(tǒng) 刀架改造成為能自動(dòng)換刀的回轉(zhuǎn)刀架 這樣 利用數(shù)控裝置 車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工 由于加工過(guò)程中的切削參數(shù) 切削次 序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)調(diào)節(jié)和更換 再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的功能 數(shù)控改裝后 的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件 并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)車削 從而提高了 生產(chǎn)效率和加工精度 也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工 1 2 數(shù)控改造的意義 1 節(jié)約成本 與購(gòu)置新機(jī)床相比 數(shù)控化改造可以節(jié)省 60 到 80 的費(fèi)用 2 性能更穩(wěn)定 所利用的床身立柱都是重而堅(jiān)固的鑄件 改造后機(jī)床性能質(zhì)量好 可以做新設(shè)備使用多年 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 2 3 更好的體現(xiàn)用戶的愿望 新機(jī)床有些用戶不需要的功能 造成價(jià)值的浪費(fèi) 數(shù) 控化改造可以依照用戶的需求改造 4 生產(chǎn)效率更高 5 更有利于維修和使用 購(gòu)置新設(shè)備需要一個(gè)了解其性能的過(guò)程 改造后操作者 對(duì)機(jī)床的特性早已清楚 在使用和維護(hù)方面培訓(xùn)時(shí)間段 見(jiàn)效快 1 3設(shè)計(jì)要求 將 CA6140 普通車床改造成用 AT89S51 單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 要求該車床 在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能 系統(tǒng)分辨率縱向 0 01mm plus 橫向 0 005mm plus 1 3 1給定參數(shù) 最大加工直徑 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 工作行程 縱向 1000mm 橫向 500mm 導(dǎo)軌類型 縱向 綜合性導(dǎo)軌 橫向 燕尾型導(dǎo)軌 主軸轉(zhuǎn)速范圍 正轉(zhuǎn) 24 級(jí) 10 1400rpm 反轉(zhuǎn) 12 級(jí) 14 1580rpm 溜板及刀架重力 縱向 800N 橫向 600N 刀架快移速度 縱向 2 4m min 橫向 1 2m min 最大切削進(jìn)給速度 縱向 0 6m min 橫向 0 3m min 主電機(jī)功率 7 5kW 1450rpm 啟動(dòng)加速時(shí)間 30ms 機(jī)床定位精度 0 015mm 1 3 2設(shè)計(jì)要求 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 3 1 改裝后數(shù)控車床應(yīng)具有的性能 數(shù)控代碼制 ISO 脈沖分配方式 逐點(diǎn)比較法 輸入方式 增量值 絕對(duì)值通用 同時(shí)控制坐標(biāo)軸數(shù) 2 坐標(biāo)軸 縱向 Z 橫向 X 脈沖當(dāng)量值 縱向 0 01mm 脈沖 橫向 0 005mm 脈沖 刀具補(bǔ)償量 0 99 99mm 進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向 0 15mm 橫向 0 075mm 自動(dòng)升降速性能 有 2 改裝后數(shù)控車床的工藝范圍 具有快速定位 直線插補(bǔ) 順 逆圓插補(bǔ) 采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制 4 對(duì)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的要求 微機(jī)控制系統(tǒng)要有可靠性好 功能強(qiáng) 速度快 抗干 擾能力強(qiáng) 可在線編程 具有很高的性能價(jià)格比等特點(diǎn) 單片機(jī)型號(hào) AT89S51 24PU SRAM 型號(hào) IDT7164S35P 8k 8 型號(hào) AT28C256 15PI 32k 8 PROME2 采用全譯碼方式譯碼 步進(jìn)電機(jī)采用硬件環(huán)行分配 功放電路采用高低壓功放 控制系統(tǒng)的加工程序和控制命令可通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn) 采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床的狀態(tài)等信息 具有 ISP 在線編程 功能 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 4 第二章 改造的總體構(gòu)思與技術(shù)方案 2 1 CA6140普通車床的組成 CA6140 普通車床的主要組成部件由圖 1 所示 圖 2 1 CA6140 車床外形圖 1 主軸箱 2 刀架 3 尾座 4 床身 5 右床腿 6 溜板箱 7 左床腿 8 進(jìn)給箱 1 主軸箱 主軸箱 1 是一部件 由箱體 主軸 傳動(dòng)軸 軸上傳動(dòng)件 變速操縱機(jī) 構(gòu) 潤(rùn)滑密封件等組成 主軸通過(guò)前端的卡盤(pán)或者花盤(pán)帶動(dòng)工件完成旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng) 也 可以安裝前尖頂通過(guò)撥盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn) 2 刀架 四方刀架裝在小滑板上 而小滑板裝在中滑板上 縱滑板可沿床身導(dǎo)軌縱 向移動(dòng) 從而帶動(dòng)刀具縱向移動(dòng) 用來(lái)車外圓 鏜內(nèi)孔等 而中滑板相對(duì)于縱滑板作橫 向移動(dòng) 用來(lái)帶動(dòng)刀具加工端面 切斷 切槽等 小滑板可相對(duì)中滑板改變角度后帶動(dòng) 刀具斜進(jìn)給 用來(lái)車削內(nèi)外短錐面 3 尾座 尾座 3 可沿其導(dǎo)軌縱向調(diào)整位置 其上可安裝頂尖支撐長(zhǎng)工件的后段以加 工長(zhǎng)圓柱體 也可以安裝孔加工刀具加工孔 尾座可橫向作少量的調(diào)整 用于加工小錐 度的外錐面 4 進(jìn)給箱 進(jìn)給箱 8 內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)及操作裝置 通過(guò)改變進(jìn)給量的大小 可改變所加工螺紋的種類及導(dǎo)程 5 床身及床腿 床身 4 是機(jī)床的支承件 它安裝在左床腿 7 和右床腿 5 上并支承在 地基上 床身上安裝著機(jī)床的各部件 并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置 床身 上面有縱向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和尾座縱向調(diào)整移動(dòng)的導(dǎo)軌 6 溜板箱 溜板箱 6 與縱向滑板 床鞍 相連 溜板箱內(nèi)裝有縱 橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給的 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 5 傳動(dòng)換向機(jī)構(gòu)和快速進(jìn)給機(jī)構(gòu)等 2 2總體改造方案 總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的類型 計(jì)算機(jī)的選擇 以及傳動(dòng)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(jiǎn) 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(kāi)環(huán)控制系統(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)控機(jī)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 功能強(qiáng) 速度快 抗干擾能力強(qiáng) 具有很高的性價(jià)比 因此 可選 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)中除了 CPU 外 還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 I O 接口電路 包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤(pán) 能顯示加工數(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)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 此外 系統(tǒng)中還 應(yīng)包括螺紋加工中用的光電脈沖發(fā)生器和其他輔助電路 5 設(shè)計(jì)自動(dòng)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(dòng)鏈 它們由步進(jìn)電機(jī) 齒輪副 絲杠螺母 副組成 其傳動(dòng)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(dòng)精度和平穩(wěn)性 選用摩擦小 傳動(dòng)效率高的滾 珠絲杠螺母副 并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu) 以提高傳動(dòng)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 以減小導(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(dòng)量 以降低成本縮短改造 周期 10 機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝部分應(yīng)注意裝配的工藝性 考慮正確的裝配順序 保正安裝 調(diào)試 拆卸方便 需經(jīng)常調(diào)整的部位調(diào)整應(yīng)方便 總體方案設(shè)計(jì)圖如 2 2 圖所示 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 6 圖 2 2 總體方案設(shè)計(jì)圖 圖 2 3 進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案框圖 2 2 1機(jī)械部分改造 1 主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的改造 CA6140 型普通車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)都由主軸電機(jī)控制 而改造后的車床則 把主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分離開(kāi) 分別由各自的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制 但是為保證車 床在車螺紋時(shí)主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系 所以在拆掉進(jìn)給系統(tǒng)的同時(shí) 必須在 主軸上安裝一個(gè)脈沖發(fā)生器 來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸傳動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系 同時(shí) 為了提高 機(jī)床的精度和效率 用滾珠絲杠來(lái)代替原機(jī)床的光杠 并且采用單獨(dú)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制 這樣不僅提高了機(jī)床的性能和精度 還提高了機(jī)床的使用性能 1 機(jī)械部分的改造 首先拆去進(jìn)給箱 溜板箱 還要對(duì)車床的床鞍進(jìn)行部分的改造 拆去縱向小拖板 橫向拖板 將絲杠換成滾珠絲杠 并且由一端驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制 2 刀架的改造 CA6140 普通車床的刀架不能滿足數(shù)改后的車床的性能和精度的要求 所以 必須要 換成數(shù)控自動(dòng)刀架 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 7 2 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì) 進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)需要改動(dòng)的主要部分有掛輪架 進(jìn)給箱 溜板箱 溜板刀架等改 造的方案不是唯一的 以下是其中的一種方案 掛輪架系統(tǒng) 全部拆除 在原掛輪主動(dòng)軸處安裝光電脈沖發(fā)生器 進(jìn)給箱部分 全部拆除 在該處安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成絲杠 光 杠和操作杠拆去 齒輪箱連接滾珠絲杠 滾珠絲杠的另一端支承座安裝在車床尾座端原 來(lái)裝軸承座的部分 溜板箱部分 全部拆除 在原來(lái)安裝滾珠絲杠中間支撐架和螺母以及部分操作按鈕 橫溜板箱部分 將原橫溜板的絲杠的 螺母拆除 改裝橫向進(jìn)給滾珠絲杠螺母副 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲杠相連 刀架 拆除原刀架 改裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成 2 2 2數(shù)控部分的改造 為降低改造成本 決定采用開(kāi)環(huán)控制方式對(duì) X 軸和 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造 經(jīng) 濟(jì)型數(shù)控結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格低 調(diào)試 維護(hù)方便 一般用于精度不高的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床 本次 改造的機(jī)床主要用于粗加工 CA6140 車床的數(shù)控化改造 2 2007 05 14 13 364 2 接口箱內(nèi)減速齒輪的齒數(shù)比 該車床要求的控制精度為 Z 向 0 005mm X 向?yàn)?0 0025mm 即當(dāng)執(zhí)行一個(gè)脈沖 指令時(shí) 工件的長(zhǎng)度和直徑均變化 0 005mm BYG550C 2 型步進(jìn)電機(jī)的步距角為 0 36 每周步距數(shù)為 360 0 36 1000 步 周 X 向絲杠螺距為 4mm 脈沖當(dāng)量為 0 0025mm Z 向絲杠螺距為 6mm 脈沖當(dāng)量 0 005mm 按公式 主動(dòng)輪齒數(shù) 從動(dòng)輪齒數(shù) 步 周 脈沖當(dāng)量絲杠螺距則 X 向 Z 主 Z 從 1000 2 5 4000 5 8Z 向 Z 主 Z 從 1000 5 6000 5 6 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 8 第三章 機(jī)械部分改造設(shè)計(jì) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計(jì)算與選型內(nèi)容包括 確定脈沖當(dāng)量 計(jì)算切削力 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì) 計(jì)算與選型 齒輪傳動(dòng)計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型等 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示 圖 3 1 縱向進(jìn)給 圖 3 2 進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量 它是衡量數(shù)控機(jī) 床加工精度的一個(gè)基本參數(shù) 因此 脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來(lái)確定 對(duì)經(jīng)濟(jì) 型數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō) 常采用的脈沖當(dāng)量為 0 01mm step 和 0 005mm step 在 CA6140 的技術(shù)參 數(shù)中 要求縱向脈沖當(dāng)量 為 0 01mm step 橫向脈沖當(dāng)量為 0 005mm step pf pf 3 1滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 3 1 1縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 9 1 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母間以鋼球?yàn)闈L動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu) 原理示意圖如圖所示 它可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng) 或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng) 因此 滾珠絲杠副既是傳動(dòng)元件 也是直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的元件 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理圖 組成 主要由絲桿 螺母 滾珠和滾道 回珠器 螺母座等組成 工作原理 在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽 當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成螺旋滾 道 并在滾道內(nèi)裝滿滾珠 而滾珠則沿滾道滾動(dòng) 并經(jīng)回珠管作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng) 回珠管兩端還起擋珠的作用 以防滾珠沿滾道掉出 特點(diǎn) 傳動(dòng)效率高 機(jī)械效率可高達(dá) 92 98 摩擦力小 主要是用滾珠的滾 動(dòng)代替了普通絲桿螺母副的滑動(dòng) 軸向間隙可消除 也是由于滾珠的作用 提高了系 統(tǒng)的剛性 經(jīng)預(yù)緊后可消除間隙 使用壽命長(zhǎng) 制造成本高 主要采用優(yōu)質(zhì)合金材料 表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度 1 最大工作荷載計(jì)算 滾珠絲杠的工作載荷 N 是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的mF 軸向力 也叫做進(jìn)給牽引力 它包括滾珠絲杠的走到抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌 上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力 由于原普通 CA6140 車床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌 則用公式 2 1 計(jì)算 工作載荷的大小 3 1 mvFKLfG 車削抗力分析 車削外圓時(shí)的切削抗力有 主切削力 與主切削速度方向一致xyFzzF 垂直向下 是計(jì)算機(jī)床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù) 切深抗力 與縱向進(jìn)給垂直 y 影響加工精度或已加工表面質(zhì)量 進(jìn)給抗力 與進(jìn)給方向平行且相反指向 設(shè)計(jì)或校核x 進(jìn)給系統(tǒng)是要用它 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 10 切削時(shí)總切削力的分解 縱切外圓時(shí) 車床的主切削力 可以用下式計(jì)算 zF 3 2 zzz xFynpCafVK 5360 N 由 金屬切削原理 知 1 0 25 0 4 3 3 zxyF 得 1340 N xF 2144 N y 因?yàn)檐嚨堆b夾在拖板上的刀架內(nèi) 車刀受到的車削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上 車削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給托板的載荷 和 與車刀所受到的車削抗力有對(duì)應(yīng)關(guān)系 1Fvc 因此 作用在進(jìn)給托板上的載荷可以按下式求出 托板上的進(jìn)給方向載荷 1340 N 1x 托板上的垂直方向載荷 5360 N vFz 托板上的橫向載荷 2144 N cy 因此 最大工作載荷 mvKLfG 1 15 1340 0 04 5360 90 9 8 1790 68 N 對(duì)于三角形導(dǎo)軌 K 1 15 0 03 0 05 選 0 04 因?yàn)槭琴N塑導(dǎo)軌 G 是f f CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 11 縱向 橫向溜板箱和刀架的重量 選縱向 橫向溜板箱的重量為 75kg 刀架重量為 15kg 最大動(dòng)載荷 C 的計(jì)算 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 Ca 選用 可用式 3 4 計(jì)算 3 4 3mLfF L 為工作壽命 單位為 10r L 60nt 10 n 為絲杠轉(zhuǎn)速 r min n 1000v L0 v 為 最大切削力條件下的進(jìn)給速度 m min 可取最高進(jìn)給速度的 1 2 1 3 L0 為絲杠的基 本導(dǎo)程 查資料得 L0 12mm 為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù) 因?yàn)榇藭r(shí)有沖擊振動(dòng) 所以取 1 5 mf mf V 縱向 1 59mm r 1400r min 2226mm min n 縱向 v 縱向 1 2 L0 2226 1 2 12 92 75r min L 60nt 106 60 92 75 15000 106 83 5 則 1 5 1790 68 11740 N 3mCLfF 38 5 初選滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格 相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 Ca 不得小于最大載荷 C 因此 有 Ca C 11740N 另外例如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載 那么還需考慮其另一 種失效形式 滾珠接觸面上的塑性變形 即要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 是否充分地超oaC 過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷 Fm 一般使 2 3 oamCF 初選滾珠絲杠為 外循環(huán) 因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴 并且較難安裝 考慮到簡(jiǎn) 易經(jīng)濟(jì)改裝 所以采用外循環(huán) 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為型 CD63 8 3 5 E 型 主要參數(shù)為 4 763mm 8mm 63mm 2o19 圈數(shù) 列數(shù) 3 5 1 wD0Lmd 縱向滾珠絲杠的校核 1 傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 92 3 5 tantan219 t 10 oo 2 剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化 從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平 穩(wěn)性 滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形 絲杠和螺母之間滾道的接觸變形 絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 12 絲杠的拉壓變形量 1 3 6 1 mFlEA 1790 68 2280 20 6 10 31 5 2 0 0064mm 2 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2 采用有預(yù)緊的方式 因此用公式 0 0013 3 7 2 23mwyjFDZ 0 0028mm 在這里 1 3 1 3 1790 68 597Nyjm 3 14 63 4 763 41 53w dZD 41 53 3 5 1 145 36 絲杠的總變形量 0 0064 0 0028 0 0092mm3V 時(shí) 存儲(chǔ)器就能可靠的保持信息 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 28 第五章 軟件設(shè)計(jì)部分 5 1控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 系統(tǒng)設(shè)有 7 檔功能可以相互切換 分別是 編輯 空刀 自動(dòng) 手動(dòng) 1 手動(dòng) 2 手動(dòng) 3 和 回零 選中某一功能時(shí) 對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮 進(jìn)入相應(yīng)的功能處理 控 制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序流程見(jiàn)圖 3 圖 3 5 2控制 LED顯示子程序 設(shè)顯示緩沖區(qū)的首地址為 6BH 系統(tǒng)在指定的工作狀態(tài)下 需要顯示的字 符段碼的編碼 事先存儲(chǔ)在 CPU 內(nèi)部的 RAM 的 6BH 73H 這 9 個(gè)字節(jié)中 已知 8279 的控制口地址為 5FFFH 數(shù)據(jù)口地址為 5FFEH 則顯示程序如下 DIR MOV DPTR 5FFFH 8279 的控制口地址 MOV A 90H 寫(xiě) 8279 顯示 RAM 的命令 MOVX DPTR A 從顯示 RAM 的 00H 地址開(kāi)始寫(xiě) 每寫(xiě)一 次 顯示 RAM 的地址自動(dòng)加 1 MOV R0 6BH 顯示緩沖區(qū)的首地址為 6BH MOV R7 09H 顯示緩沖區(qū)的長(zhǎng)度為 9 個(gè)字節(jié) MOV DPTR 5FFFH 8279 的數(shù)據(jù)口地址 DIR0 MOV A R0 從 CPU 的 RAM 中讀取顯示 段碼的編碼 ADD A 05H PC 與 DTAB 表格之間的偏 系統(tǒng)上電復(fù)位 CPU 8255 8279 等初始化 工作狀態(tài)選擇 編輯 編輯處理 回零 回零處理 N 自動(dòng) 自動(dòng)處理 N 手動(dòng) 手動(dòng)處理 N 空刀 空刀處理 N N CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 29 移量 MOVC A A PC 查表 取出顯示段碼 MOVX DPTR A 送到 8279 顯示 RAM 中指定 的字節(jié) INC R0 寫(xiě) 8279 的下一個(gè)顯示 RAM DJNZ R7 DIR0 循環(huán) 9 次 完成 9 位顯示 RET 段碼 字符 編碼 DTAB DB 6FH F 00 01 DB 0DAH DB 0BEH X 02 03 DB 0E7H DB 0A3H Z 04 05 DB 0CBH DB 0D1H U 06 07 DB 0D3H DB 0DCH W 08 09 DB 0CEH DB 0DFH 0A DB 21H 0 0B DB 7BH 1 0C DB 91H 2 0D DB 19H 3 0E DB 4BH 4 0F DB 0DH 5 10 DB 05H 6 11 DB 69H 7 12 DB 01H 8 13 DB 09H 9 14 DB 20H 0 15 DB 7AH 1 16 DB 90H 2 17 DB 18H 3 18 DB 4AH 4 19 DB 0CH 5 1A DB 04H 6 1B DB 68H 7 1C CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 30 DB 00H 8 1D DB 08H 9 1E 根據(jù)系統(tǒng)需要編制字庫(kù) 當(dāng)需要顯示一組字符時(shí) 首先給顯示緩沖區(qū)的 6BH 73H 這 9 個(gè)字節(jié)賦值 然后調(diào)用 DIR 子程序即可 例如 要顯示 X 1234 56 程序如下 MOV 6BH 02H X 的一半 MOV 6CH 03H X 的另一半 MOV 6DH 0AH MOV 6E 0CH 1 MOV 6FH 0DH 2 MOV 70H 0EH 3 MOV 71H 19H 4 MOV 72H 10H 5 MOV 73H 11H 6 CALL DIR 向 8279 的顯示 RAM 寫(xiě)數(shù) 顯示緩沖區(qū) CPU 內(nèi)部 RAM 6BH 6CH 6DH 6EH 6FH 70H 71H 72H 73H 顯示字符 X 1 2 3 4 5 6 字符編碼 02H 03H 0AH 0CH 0DH 0EH 19H 10H 11H 5 3管理鍵盤(pán)子程序 如圖三所示 當(dāng)矩陣鍵盤(pán)有鍵按下時(shí) 8279 即向 CPU 的 INT1 申請(qǐng)中斷 CPU 隨即 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 從 8279 的 FIFO 中讀取鍵值 程序如下 CLR EX1 關(guān) CPU 的 INT1 中斷 MOV DPTR 5FFFH 指向 8279 控制口地址 MOV A 01000000B 準(zhǔn)備讀 8279FIFO 的命令 MOVX DPTR A 寫(xiě)入 8279 控制口 MOV DPTR 5FFFH 指向 8279 數(shù)據(jù)口地址 MOVX A DPTR 讀出鍵值 CJNE A KEY0 NEXT0 依次進(jìn)行判別 JMP KEY0 對(duì)應(yīng)鍵進(jìn)行處理 NEXT0 CJNE A KEY1 NEXT1 JMP KEY1 NEXT1 CJNE A KEY2 NEXT2 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 31 JMP KEY2 NEXT2 D A 電路輸出模擬電壓程序 如圖三所示 當(dāng) CPU 執(zhí)行寫(xiě)命令時(shí) 只要選中 7FFFH 這個(gè)地址 DAC0832 與 741 組成的 D A 轉(zhuǎn)換電路即可輸出直流電壓 程序如下 MOV DPTR 7FFFH 指向 DAC0832 口地址 MOV A DATA 準(zhǔn)備輸出的數(shù)字量 00H 0FFH MOVX DPTR A 輸出直流電壓 0 10V 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制程序 電動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)位控制程序 主軸 卡盤(pán)與切削液泵的控制程序 車床主軸的控制 就是控制主電動(dòng)機(jī)的正 反 停 以及自動(dòng)變速 電動(dòng)卡盤(pán)需要控 制其夾緊與松開(kāi) 切削液泵需要控制它的起 停 這些程序都非常簡(jiǎn)單 對(duì)于某個(gè)動(dòng)作的 控制 只要從輸出接口芯片的某個(gè)引腳輸出一個(gè)電平信號(hào)即可 現(xiàn)以主軸正轉(zhuǎn)為例 從圖三可以看出 主軸的正轉(zhuǎn)由 8255 的 PA0 來(lái)控制 當(dāng)用低電 平信號(hào)來(lái)控制主軸正轉(zhuǎn)時(shí) 程序如下 MOV DPTR 3FFFH 8255 的 PA 口地址 MOVX A DPTR 讀出 PA 口鎖存器內(nèi)容 CLR ACC 0 修改 MOVX DPTR A 置 PA0 0 直流繼電器 K 閉合 主軸正轉(zhuǎn) 5 4直線插補(bǔ)子程序 直線插補(bǔ)可以設(shè)計(jì)出多種不同的軟件程序 此處僅給出一種參考程序 參考程序如下 ORG 2300H MAIN MOV SP 60H 設(shè)置堆棧指針 MOV DPTR 9FF8H 8155 初始化 MOV A 0DH A 口輸出 B 口輸入 MOVX DPTR A C 口輸出 控制字為 00001101B MOV 4AH 00H MOV 49H 00H 偏差單元清零 MOV 48H 01H 置 z 向電機(jī)初態(tài) MOV 47H 20H 置 x 向電機(jī)初態(tài) MOV A 4EH 計(jì)算判斷終值低 8 位 ADD A 4CH 將低 8 位 x 送入 50H MOV 50H A MOV A 4DH 將 z 高 8 位與 x 高 8 位 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 32 ADDC A 4BH 相加 MOV 4FH A 作為判終值高 8 位送入 4FH MOV A 21H z 向 x 向電機(jī)上電 MOV DPTR 9FF9H 將控制字 21H 送入 8155 的 PA 口 MOVX DPTR A LP1 ACALL DL0 延時(shí) 1 ms MOV A 49H 將偏差值高 8 位賦予 A JB ACC 7 LP3 判斷 F 0 ACC 7 為符號(hào)位 如 ACC 7 1 偏差為負(fù) 值 轉(zhuǎn)移到 LP3 否則向下執(zhí)行 F 0 走一步 z ACALL ZMP ZMP 為 z 向電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序 CLR C 清進(jìn)位位 MOV A 4AH SUBB A 4CH MOV 4AH A MOV A 49H SUBB A 4BH 計(jì)算新偏差 Fi F X MOV 49H A LP2 CLR C 清進(jìn)位位 MOV A 50H SUBB A 01H MOV 50H A MOV A 4FH SUBB A 00H MOV 4FH A 判終值減 1 送到 A 判斷是否為 0 ORL A 50H JNZ LP1 A 不為 0 轉(zhuǎn)移到 LP1 判斷偏差值 F 的正負(fù) LJMP 0000H 判終值為 0 則插補(bǔ)結(jié)束 返回監(jiān)控程序 LP3 ACALL XMP F 0 走一步 x XMP 為 x 向電機(jī)正轉(zhuǎn)子程序 MOV A 4AH ADD A 4EH MOV 4AH 49H ADDC A 4DH 計(jì)算新偏差 Fi F z MOV 49H A SJMP LP2 轉(zhuǎn)移到 LP2 重新進(jìn)行判終 DL0 MOV R2 02H D2 MOV R1 7DH CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 33 D1 DJNZ R1 D1 DJNZ R2 D2 延時(shí)子程序 RET 第六章 總體結(jié)論 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 34 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)持續(xù)的時(shí)間為 16 周 時(shí)間相對(duì)于我們以前搞設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是非常非長(zhǎng)的 這次我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是 把普通車床設(shè)計(jì)成為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 剛剛接受到這個(gè)題目 的時(shí)候 感覺(jué)很難 因?yàn)橐郧皬膩?lái)沒(méi)有接觸過(guò)這方面的設(shè)計(jì) 頭腦里一個(gè)最基本的概念 都沒(méi)有 后來(lái)老師給我們大體上講了一下基本過(guò)程 再經(jīng)過(guò)我們兩個(gè)星期的研究 終于 有一點(diǎn)眉目 搞清楚了什么是脈沖當(dāng)量 什么是滾珠絲杠等等 還有我們?yōu)槭裁匆脑?那些這些機(jī)構(gòu) 經(jīng)過(guò)幾個(gè)星期資料搜集 包括車床的說(shuō)明書(shū)等等 設(shè)計(jì)并進(jìn)入了正式的 軌道 在生活逐漸自動(dòng)化的今天 對(duì)加工制造的精度和加工效益都提出了很高的要求 因 此對(duì)機(jī)床等加工設(shè)備提出了很高的要求 以前單一的靠手工操作的機(jī)床 在很大程度上 已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化的要求 數(shù)控機(jī)床的改造已經(jīng)成為一種必要 但這次機(jī)床的改造是 在原有的機(jī)床上換掉部分零部件 使它具有數(shù)控機(jī)床的基本功能 如不用手工操作能自 動(dòng)控制進(jìn)給量等 但又考慮到改造成的是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 所以在選材等方面 必須考 慮到經(jīng)濟(jì)這一重要問(wèn)題 因此在這次設(shè)計(jì)中有些選型可能精度不是很高 但是考慮到經(jīng) 濟(jì)這一個(gè)重要的前提 就選擇了相對(duì)比較實(shí)惠的型號(hào) 因?yàn)槲覀円郧暗幕A(chǔ)知識(shí)掌握得不牢固 在這次設(shè)計(jì)中確實(shí)是遇到了很多的問(wèn)題 但在這過(guò)程中 我們又學(xué)會(huì)了很多東西 在以前的小設(shè)計(jì)中 有些能馬馬虎虎過(guò)去的問(wèn) 題 就糊里糊涂過(guò)去了 可這次是一切正規(guī)化 不能有半點(diǎn)含糊 因此壓力又大了很多 但是只要有一個(gè)明確的目標(biāo) 樂(lè)在其中 特別是把以前學(xué)過(guò)的知識(shí)又溫習(xí)了一下 而且 把很多門(mén)課程都串聯(lián)在一起 形成一個(gè)大的框架 這樣確實(shí)是有一種豁然開(kāi)朗 煥然一 新的感覺(jué) 通過(guò)這最后的畢業(yè)設(shè)計(jì) 我從一開(kāi)始的只要完成任務(wù)的心態(tài)到后來(lái)的主動(dòng)去學(xué)習(xí) 去努力的學(xué)習(xí)態(tài)度 這是一個(gè)不小的進(jìn)步 并且把以前學(xué)過(guò)的知識(shí)融會(huì)貫通 看到了自 己的許多不足之處 老師在我們?cè)O(shè)計(jì)中也給我們提出了很高的要求 它要求我們每一個(gè) 零部件都要按照標(biāo)準(zhǔn)去查手冊(cè) 另外 我們也學(xué)會(huì)了互相幫助 互相學(xué)習(xí) 合作的團(tuán)體 精神 嚴(yán)格要求自己 形成嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度 這將會(huì)帶到我們以后的工作中去 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 35 參考文獻(xiàn) 1 吳振彪主編 機(jī)電綜合設(shè)計(jì) 指導(dǎo) 中國(guó)人民大學(xué)出版社 2000 2 余英良主編 機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 3 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫(xiě)組編 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第一 三 四冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版 社 1998 4 明興祖主編 數(shù)控加工技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社 2001 5 胡占齊 楊莉主編 機(jī)床數(shù)控技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 1986 6 黃調(diào) 趙松年主編 機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出社 1999 7 楊有君主編 數(shù)字控制技術(shù)與數(shù)控機(jī)床 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 8 王先逵主編 機(jī)械制造工藝學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 9 廖念釗 古瑩庵主編 互換性與技術(shù)測(cè)量 中國(guó)計(jì)量出版社 2000 10 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì) 中國(guó)設(shè)計(jì)大典編委會(huì) 李壯云主編 中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典 第五 卷 江西科學(xué)技術(shù)出版社 2002 11 陳碧秀等主編 實(shí)用中小電機(jī)手冊(cè) 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2000 12 王槐德主編 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 2003 13 普通 CA6140 車床的說(shuō)明書(shū) 14 The Numerial Control Engine Bed Trasforms 15 邱宣懷主編 高等教育出版社 2002 16 薛嚴(yán)成 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1999 CA6140 普通車床微機(jī)數(shù)控改造設(shè)計(jì) 36 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)這一兩個(gè)月來(lái)收獲頗豐 畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對(duì)書(shū)本上的知識(shí)有了更深的理解 也讓我把書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)更好的應(yīng)用到實(shí)際上來(lái) 這些對(duì)于我以后的工作或?qū)W習(xí)都會(huì) 起到很大的促進(jìn)作用 具體的來(lái)說(shuō) 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我知道了如何從接到一個(gè)新課題到一步一步分析 提出 解決方案 再執(zhí)行提出的方案 最后形成成果 也知道了如何在遇到難題時(shí)調(diào)動(dòng)自己的 知識(shí)儲(chǔ)備來(lái)分析解決難題 還讓我知道了怎樣獲取想要的急需的信息和知識(shí) 在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我學(xué)會(huì)運(yùn)用 AutoCAD 軟件 并按時(shí)完成了所要完成的任務(wù) 在 本次設(shè)計(jì)過(guò)程中最應(yīng)該感謝的是我們的指導(dǎo)老師 這一兩個(gè)月來(lái)老師一直不辭辛苦的耐 心的給我們講解 給我們演示 多方面給予我們支持 在他的幫助下 我克服了設(shè)計(jì)中 遇到許多難題 也少走了許多彎路 從老師身上我們不僅僅是獲取到專業(yè)知識(shí) 更重要 的是我們學(xué)到了誨人不倦 盡職盡業(yè) 一絲不茍的工作態(tài)度 這對(duì)一個(gè)工科學(xué)生來(lái)說(shuō)是 非常寶貴的 同學(xué)們也給了我很大的幫助和啟發(fā) 在此一并對(duì)他們表示深切的謝意