普通機(jī)床的數(shù)控改造-畢業(yè)論文

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言

數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)型改造,實(shí)質(zhì)是機(jī)械工程技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合。經(jīng)改造后的機(jī)床加工的精度、效率、速度都有了很明顯的提高，適合我國(guó)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展要求。

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)機(jī)床機(jī)械部分進(jìn)行改造,以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及刀架的快速換刀,使傳動(dòng)系統(tǒng)變得十分簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈大大縮短,傳動(dòng)件數(shù)減少,從而提高機(jī)床的精度。

設(shè)計(jì)中，我們對(duì)有關(guān)數(shù)控機(jī)床及數(shù)控改造的相關(guān)書(shū)籍、刊物進(jìn)行大量閱讀,收集了很多資料,了解了數(shù)控機(jī)床的基本概念，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況，數(shù)控機(jī)床的組成及其工作原理，擴(kuò)大了我們的知識(shí)面。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)械制造要求產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)零件的加工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化要求的增強(qiáng)，產(chǎn)品品種增多,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。數(shù)控機(jī)床代替普通機(jī)床被廣泛應(yīng)用是一個(gè)必然的趨勢(shì)。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床將向著更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能發(fā)展。

普通車床數(shù)控改造——用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為400mm普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)摘要：了解數(shù)控機(jī)床的概念，所謂數(shù)控是按照含有機(jī)床(刀具)運(yùn)動(dòng)信息程序所指定的順序自動(dòng)執(zhí)行操作的過(guò)程。而計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下進(jìn)行工作。它的優(yōu)點(diǎn)很多,如可以在同一機(jī)床上一次裝夾可完成多個(gè)操作，生產(chǎn)率顯著提高等優(yōu)點(diǎn)，但它的價(jià)格昂貴。由于我國(guó)現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床，自動(dòng)化程度低,要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金。為了解決這個(gè)問(wèn)題,也為了適應(yīng)多品種中、小批量零件加工我們選擇機(jī)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造?？傮w設(shè)計(jì)方案：在普通車床上采用適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制的80C51單片機(jī)為控制器，以運(yùn)行特性好、可靠性高的步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件進(jìn)行數(shù)控改造。關(guān)鍵詞：數(shù)控、車床、改造、80C51單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；

目錄第一章緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的…………………(5)1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………(5)1.2.1微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案擬定…………………(5)1.2.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算………………(5)1.2.3微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………(5)1.2.4數(shù)控加工程序的編制……………(5)1.2.5直線的逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)軟件程序流程框圖的繪制……………(6)第二章微型數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定2.1畢業(yè)論文的要求和內(nèi)容………(6)2.1.1課題名稱…………(6)2.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求…………………(6)2.2總體方案的確定………………(6)2.2.1系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方試與伺服系統(tǒng)的選擇………………(6)2.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)…………(7)第三章機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算3.1系統(tǒng)脈沖當(dāng)量及切削力的確定…………………(8)3.2切削力的計(jì)算……………………(8)3.2.1縱車外圓……………(8)3.2.2橫切端面……………(83.3滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算、和選型………(9)3.3.1縱向進(jìn)給絲杠………(10)3.3.2橫向進(jìn)給絲杠………(11)3.3.3縱向和橫向滾珠給絲杠副幾何參數(shù)………………(14)3.3.4進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算……………(15)3.3.5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用……………(15)第四章微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容………(22)4.1.1硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………(22)4.1.2機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………(22)4.280C51單片機(jī)及其擴(kuò)展…………(23)4.2.180C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介………………(23)4.2.2單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展概述……………(24)4.2.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展…………(25)4.2.4I/O口的擴(kuò)展………(26)4.2.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路…………………(26)4.2.6液晶顯示控制器……………………(27)4.2.7控制面板……………(30)第五章數(shù)控機(jī)床的零件加工程序5.1數(shù)控機(jī)床加工基本要求…………(31)5.2加工步驟…………(31)5.3加工程序…………(32)第六章心得與體會(huì)參考文獻(xiàn)……………(35)附表，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相關(guān)資料……(36)第一章：緒論§1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的：畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際，解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題能力的重要步驟，它系統(tǒng)的檢驗(yàn)了我們是否是合格的畢業(yè)生。它通過(guò)對(duì)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案的擬定，進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)以及數(shù)控機(jī)床加工程序的編制，使我們綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械、電子和微機(jī)的知識(shí),進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全面訓(xùn)練，從而培養(yǎng)了我們具有加工編程能力，初步設(shè)計(jì)計(jì)算的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)電方面技術(shù)問(wèn)題的能力?！?畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：1、微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定：

（1）系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定

（2）伺服系統(tǒng)的選擇。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定。

（4）計(jì)算機(jī)的選擇。

2、進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算：

（1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)方案的確定。

（2）確定脈沖當(dāng)量。

（3）滾珠絲杠螺母副的選型。

（4）滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型。

（5）進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算。

（6）步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用。

（7）設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)一個(gè)坐標(biāo)軸的機(jī)械裝配圖。

（8）設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的一張或兩張零件圖。

3、微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：

（1）控制系統(tǒng)方案的確定及框圖繪制。

（2）MCS-51系列單片機(jī)及擴(kuò)展芯片的選用。

（3）I/O接口電路及譯碼電路的設(shè)計(jì)。

（4）設(shè)計(jì)繪制一臺(tái)數(shù)控機(jī)床微機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖。

4、數(shù)控加工程序的編制：

（1）零件工藝分析及確定工藝路線。

（2）選擇數(shù)控機(jī)床設(shè)備。

（3）確定對(duì)刀點(diǎn)。

（4）選擇刀具。

（5）確定切削用量。

（6）編制加工程序。

5、直線的逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)軟件程序流程框圖的繪制。第二章微型數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定：§1、畢業(yè)論文的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）1.課題名稱：用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為400毫米普通車床的進(jìn)給系統(tǒng)2.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：主要技術(shù)參數(shù)：最大加工直徑（mm）：在床身上：400在床鞍上：210最大加工長(zhǎng)度（mm）：7501000溜板及刀架重量（N）：縱向：1000橫向：500刀架快移速度（m/min）：縱向：2橫向：1最大進(jìn)給速度（m/min）：縱向：0.6橫向：0.3最小分辨率（mm）：縱向：0.01橫向：0.005定位精度（mm）：0.02主電機(jī)功率（KW）：5.5起動(dòng)加速時(shí)間（ms）：35設(shè)計(jì)的要求1）CNC系統(tǒng)的主CPU既可采用8031單片機(jī)也可用系統(tǒng)機(jī)。2）兩個(gè)坐標(biāo)的進(jìn)給伺服系統(tǒng)既查采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)也可用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3）所編的零件加工程序應(yīng)符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。既可用手工也可用UG等軟件編程。4）所繪制的機(jī)械裝配圖和硬件電路原理圖要求正確、合理、圖面整潔、符合標(biāo)準(zhǔn)。5）所編寫(xiě)的軟件應(yīng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行匯編和通訊等。6）說(shuō)明書(shū)應(yīng)簡(jiǎn)明扼要、計(jì)算準(zhǔn)確、條理清楚、圖文并茂并全部用計(jì)算機(jī)打印后裝訂成冊(cè)§2、總體方案的確定1、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方試與伺服系統(tǒng)的選擇：

由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床具有定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能，所以應(yīng)該選用連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：

根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)。由于MCS-51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合，MCS-51系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片80C51外擴(kuò)一片EPROM就能滿足功能的要求，對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，可以利用MCS-51的擴(kuò)展功能，構(gòu)成功能強(qiáng)、規(guī)模較大的系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤(pán)及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)功率放大電路組成，系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用LCD液晶顯示器顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。3、為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲杠，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。同時(shí)，為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)載荷的結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)齒輪也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體方案框圖見(jiàn)圖（1）圖（1）第三章、機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算：伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力矩機(jī)計(jì)算，確定伺服電機(jī)，繪制機(jī)械部分裝配圖及零件工作圖等?，F(xiàn)分述如下：§1系統(tǒng)脈沖當(dāng)量及切削力的確定脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、銑床常采用的脈沖當(dāng)量是0.01~0.005mm/脈沖,根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量：縱向：0.01mm/step；橫向：0.005mm/step§2切削力的計(jì)算1、縱車外圓：主切削力FZ（N）由經(jīng)驗(yàn)公式（1）估算：…………式（1）而……………式（2）取，則，取，則進(jìn)給抗力X向和Y向根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（3）（4）確定…………式（3）…………式（4）則得：

2、橫切端面：主切削力可取縱切的一半，即

此時(shí)走刀抗力，吃刀抗力依然按上述經(jīng)驗(yàn)公式粗略計(jì)算：則得：§3、滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算、和選型（一）縱向進(jìn)給絲杠：

1.計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm(N)

作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切屑時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切屑分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力，因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)。本次設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌，則按以下公式確定：……式（5）式中：K—考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合型導(dǎo)軌取K=1.15—滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：0.15~0.18，取=0.16G—溜板及刀架重力，由已知G=1000N代入得：2.計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載Q選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)（）轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載C，計(jì)算如下：

……………式（6）………式（7）

…………式（8）式中：—為滾珠絲杠導(dǎo)程,初選絲杠導(dǎo)程Lo=6mm；Vs-最大切削力下的進(jìn)給速度,可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3,此處為0.3m/min;

T-使用壽命,按15000h;

fw-運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取fw=1.2~1.5;此處取fw=1.2；

L-壽命以轉(zhuǎn)為1單位.則：3.滾珠絲杠螺母副的選型：查閱《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中附表1，可采用W1L2506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(dòng)負(fù)載為1310N,精度等級(jí)按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(jí)(大致相當(dāng)于老表準(zhǔn)E級(jí))

4.傳動(dòng)效率計(jì)算

η=tanγ/tan(γ+φ)

式中：γ—螺旋升角,W1L2506的螺旋升角γ=4°22′

φ—摩擦角取10′滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.003~0.004

則：η=tanγ/tan(γ+φ)=tan4°22′/tan(4°22′+10′)=0.965.剛度校核先畫(huà)出此縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖，如下圖（2）所示：圖（2）縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖則：…………式（9）支承間距L=1160mm，最大軸向力為2316N，絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的1/3。（1）、絲杠的拉伸或壓縮變形量，，，……式（10）對(duì)剛：………式（11）絲杠導(dǎo)程的變化量：………式（12）總長(zhǎng)度L=1160mm，絲杠上的變形量，由于兩端均采用推力球軸承，則值：（2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形：由承載滾珠數(shù)量……式（13）由于對(duì)滾珠絲杠副施加預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向載荷的1/3，則變形：（3）滾珠絲杠總的彈性變形量：根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式：……………………式（14）則可得：（4）定位誤差所以，滿足要求。（二）橫向進(jìn)給絲杠：1.計(jì)算進(jìn)給軸向力橫向?qū)к墳殡p燕尾形，有如下計(jì)算式：…………式（15）式中：K—考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合型導(dǎo)軌取K=1.4；—滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：取=0.2；G—溜板及刀架重力，由已知G=500N

則代入已知得：2.計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載Q計(jì)算如下：

……………式（6）………………………式（7）

…………式（8）式中：—為滾珠絲杠導(dǎo)程,初選絲杠導(dǎo)程Lo=6mm；Vs—最大切削力下的進(jìn)給速度,可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3,此處為0.3m/min;

T—使用壽命,按15000h;

fw—運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取fw=1.2~1.5;此處取fw=1.2；

L—壽命以轉(zhuǎn)為1單位.則：3.滾珠絲杠螺母副的選型：查閱《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中附表1，可采用W1L2005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(dòng)負(fù)載為8800N,精度等級(jí)按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(jí)(大致相當(dāng)于老表準(zhǔn)E級(jí))

4.傳動(dòng)效率計(jì)算

η=tanγ/tan(γ+φ)

式中：γ—螺旋升角,W1L2005的螺旋升角γ=4°30′

φ—摩擦角取10′滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.003~0.004

則：η=tanγ/tan(γ+φ)=tan4°30′/tan(4°30′+10′)=0.9645.剛度校核先畫(huà)出此橫向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖，如下圖（3）所示：圖（3）、橫向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖則………式（9）支承間距L=530mm，最大軸向力為1919N。（1）、絲杠的拉伸或壓縮變形量根據(jù)：，，，對(duì)剛：，總長(zhǎng)度L=1160mm，絲杠上的變形量：（2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形：由，由于對(duì)滾珠絲杠副施加預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向載荷的1/3，則變形：（3）滾珠絲杠總的彈性變形量：根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式：………………式（14）則可得：（4）定位誤差顯然，變形量已大于定位精度（0.02mm）要求，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施修改，因橫向溜板限制，不宜加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌（），減小摩擦力，從而減小軸向力，根據(jù)式（16）重新計(jì)算如下：此時(shí)的變形量為：則定位誤差為：仍不能滿足精度要求0.02mm。如果將顧主絲杠再進(jìn)行預(yù)拉伸，則絲杠剛度可提高四倍，則定位誤差為：滿足要求。（三）縱向和橫向滾珠給絲杠副幾何參數(shù)：其幾何參數(shù)見(jiàn)表1名稱符號(hào)W1L2506W1L2005螺紋滾道公稱直徑2520導(dǎo)程65接觸角鋼球直徑3.9693.175滾道法面半徑2.0641.651偏心距0.0560.045螺紋升角螺桿螺桿外徑24.219.4螺桿內(nèi)徑20.98416.788螺桿接觸直徑17.02713.835螺母螺母螺紋直徑32.82623.212螺母內(nèi)徑25.820.635§4進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算1.齒輪傳動(dòng)比計(jì)算(縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算)

（1）,已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量,滾珠絲杠導(dǎo)程,初選步進(jìn)電機(jī)步距角0.9°,可計(jì)算出傳動(dòng)比i

………………式（17）

可選定齒輪齒數(shù)為:

由齒輪傳動(dòng)比i=2/3，可以選定齒輪齒數(shù)為:=24和=36或=28和=42，初選=28和=42的齒輪。有關(guān)參數(shù)如表2。

齒數(shù)284224402030分度圓d=mz568448804060齒頂圓da=d+2m608852844464齒根圓df=d-21.25m517943753555齒寬(6-10)m202020202020中心矩A=(d1+d2)/2706450

2.齒輪齒數(shù)及技術(shù)參數(shù)計(jì)算出傳動(dòng)比i后,降速級(jí)數(shù)決定采用一對(duì)齒輪降速,因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大,一般?。?1~2,數(shù)控車床,銑床?。?2,此設(shè)計(jì)中?。?2。

為了消除齒輪側(cè)隙，此作業(yè)中采用雙片齒輪。§5步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用（一）縱向機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選型：

1.計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm

………………式（18）

式中:—脈沖當(dāng)量(mm/step);

—進(jìn)給牽引力(N);

—步距角,初選雙拍制為0.9°;

2.初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)

根據(jù)=1.475N.m在網(wǎng)上查混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為56BYG250E-SASSBL-0601，其中，,保持轉(zhuǎn)矩為2.5N.m..

3.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算

根據(jù)簡(jiǎn)圖，即圖（1），傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下式計(jì)算:

式中，—齒輪,的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()

—滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()

=

式中D—圓柱體直徑(cm);

L—圓柱體長(zhǎng)度(cm);

代入上式:

4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算

機(jī)床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計(jì)算:

1)快速空載起動(dòng)慣性矩在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩所占的比例較大，具體計(jì)算公式如下：……………………式（19）………………式（20）又：………式（21）代入得：折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩:……式（22）式中：η—傳動(dòng)鏈總效率,一般可取0.7~0.85此處取0.8;i—傳動(dòng)比;

附加摩擦力矩：………………式（22）式中：η—傳動(dòng)鏈總效率,一般可取0.7~0.85此處取0.8;i—傳動(dòng)比;

Fpo—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取1/3Fm,Fm為進(jìn)給牽引力(N);

ηo—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,一般取≥0.9,此處取ηo=0.9所以：

2)快速移動(dòng)所需力矩

………式（23）=50+9.7=59.7N.cm

3)最大切削載時(shí)所需力矩……………式（24）

從上面計(jì)算可以看出、、三種工況下,以最大切削載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時(shí)，=0.707故最大靜力矩Mjmax=175.5/0.707=2.48N?m，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為2.5N.m最大靜力矩Mjmax，大于所以滿足要求！但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率圖（4）、56BYG250E—SASSBL—0601混合式步進(jìn)電機(jī)矩頻特性圖當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，56BYG250E-SASSBL-0601型混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻完全可以滿足要求。5、繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖在完成運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號(hào)之后，就可以畫(huà)機(jī)械裝配圖。見(jiàn)附圖（一）例如，雙片齒輪采用周向彈簧調(diào)整消隙法：如圖（5）所示，采用了可調(diào)拉力彈簧調(diào)整間隙。在兩個(gè)薄片齒輪1和2上分別裝上耳座3和8，彈簧4的一端鉤在耳座3上，另一端鉤在耳座8的螺釘7上。用螺母5調(diào)節(jié)螺釘7的伸出長(zhǎng)度即可調(diào)整彈簧的彈力，調(diào)整好后再用螺母6鎖緊。彈簧的彈力使薄齒輪1和2的左、右齒面分別與寬齒輪的齒槽左、右齒側(cè)面貼緊，消除了齒側(cè)間隙。（圖5）雙薄片齒輪周向彈簧調(diào)整法1、2-薄片齒輪3、8-耳座4-彈簧5-調(diào)節(jié)螺母6-鎖緊螺母7-螺釘（二）、橫向機(jī)構(gòu)初選步進(jìn)電機(jī)：

1.計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm

………………式（18）

式中:—脈沖當(dāng)量(mm/step);

—進(jìn)給牽引力(N);

—步距角,初選雙拍制為0.9°;

2.初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)

根據(jù)=0.611N.m在網(wǎng)上查混合式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為56BYG250D-SASSBL-0241，其中，,保持轉(zhuǎn)矩為1.72N.m..

3.等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算

根據(jù)簡(jiǎn)圖，即圖（2），計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下式計(jì)算:

………………式（25）式中、、、—齒輪、、、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()

—滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()

=

式中D—圓柱體直徑(cm);

L—圓柱體長(zhǎng)度(cm);

代入上式:

4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算

機(jī)床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計(jì)算:

1)快速空載起動(dòng)慣性矩在快速空載起動(dòng)階段，加速力矩所占的比例較大，具體計(jì)算公式如下：……………………式（19）………………式（20）又：………式（21）代入得：折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩:……式（22）式中：η—傳動(dòng)鏈總效率,一般可取0.7~0.85此處取0.8;i—傳動(dòng)比;—貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取=0.04附加摩擦力矩：………………式（22）式中：η—傳動(dòng)鏈總效率,一般可取0.7~0.85此處取0.8;i—傳動(dòng)比;

Fpo—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取1/3Fm,Fm為進(jìn)給牽引力(N);

ηo—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,一般取≥0.9,此處取ηo=0.9所以：

2)快速移動(dòng)所需力矩

………式（23）=1.96+4.84=6.8N.cm

3)最大切削載時(shí)所需力矩……………式（24）

從上面計(jì)算可以看出、、三種工況下,以快速空載起動(dòng)慣性矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時(shí)，=0.707故最大靜力矩Mjmax=59.3/0.707N.m=0.839N.cm，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為1.72N.m，大于最大靜力矩Mjmax，所以滿足要求！但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率圖（5）、56BYG250E—ASSBL—0241型混合式步進(jìn)電機(jī)矩頻特性圖當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，56BYG250E—ASSBL—0241型混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻完全可以滿足要求。5、繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖在完成運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號(hào)之后，就可以畫(huà)橫向機(jī)械裝配圖。見(jiàn)附圖（二）第四章、微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)§1微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容(一)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是軟件編制的前提,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)包括以下幾部分內(nèi)容：1、繪制系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)框圖據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結(jié)構(gòu)圖。機(jī)床硬件電路由五部分組成：主控制器，即中央處理單元CPU。總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。接口，即輸入/輸出接口電路。外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯示器及光電輸入機(jī)等。2、選擇中央處理單元CPU的類型CPU的種類很多，在此處選擇MCS——51系列單片機(jī)中的80C51，因?yàn)槠浼啥雀撸€(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能，外圍擴(kuò)展電路芯片大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展電路來(lái)構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。3、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器擴(kuò)展包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展兩部分。分別選擇兩片2764和一片6264來(lái)擴(kuò)展16K的內(nèi)存。4、I/O接口電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：據(jù)外部要求選用I/O接口芯片，步進(jìn)電機(jī)伺服控制電路，鍵盤(pán)、顯示部分以及其他輔助電路設(shè)計(jì)（如復(fù)位、掉電保護(hù)等）。經(jīng)考慮，選擇8255為I/O接口芯片，液晶顯示控制器LR—104VRAM來(lái)控制LCD。圖中的急停開(kāi)關(guān)應(yīng)采用那種按下去之后不會(huì)彈起、直到再次啟動(dòng)后操作者用手動(dòng)拔出的按鈕，此處由于表達(dá)方式的限制，僅以普通按鈕表示。（二）、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)軟件。1、軟件設(shè)計(jì)步驟分為以下幾步：據(jù)軟件要實(shí)現(xiàn)的功能，能制定出軟件技術(shù)要求；將整個(gè)軟件模塊化，確定各模塊的編制要求，包括各模塊功能，入口參數(shù)，出口參數(shù)；據(jù)硬件資源，合理分配好存儲(chǔ)單元；分別對(duì)各模塊編程，并調(diào)試；連接各模塊，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試及優(yōu)化；固化到各程序存儲(chǔ)器中。2、數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊（1）軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)行分配器；（2）插補(bǔ)運(yùn)算模塊；（3）自動(dòng)升降速控制模塊。§280C51單片機(jī)及其擴(kuò)展(一)80C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介1．芯片引腳及片外總線結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)采用40腳雙直插封裝（DIP）形式，如圖(6)所示。80C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭艿揭_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。下面說(shuō)明這些引腳的名稱和功能。電源引腳Vss和VccVss(20腳)：接地。Vcc(40腳)：主電源+5V。時(shí)鐘電路引腳XTAL1`和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該端引腳必須接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個(gè)振蕩電路反向放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。圖（6）.80C51引腳圖控制信號(hào)引腳RST、ALE//PROG、PSEN、/EA/VppRST（9腳）：?jiǎn)纹瑱C(jī)剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在該引腳輸入24個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（RESET）。ALE//PROG：訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號(hào)（稱允許鎖存地址）。平時(shí)不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，該端也以1/6的時(shí)鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，供定時(shí)或者其他需要使用；在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)失去一個(gè)脈沖。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LSTTL（低功耗高速TTL）。/PSEN（29腳）：在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。不過(guò)，在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩個(gè)有效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。PSEN端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。我們根據(jù)PSEN、ALE和XTAL2輸出是否有信號(hào)輸出，可以判別80C51是否在工作。/EA/Vpp（31腳）：當(dāng)EA端輸入高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦^(guò)4KB時(shí)，將執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA輸入低電平時(shí)，CPU僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。輸入/輸出引腳（P0、P1、P2和P3端口引腳）P0~P3是4個(gè)寄存器，也稱為4個(gè)端口，是80C51單片機(jī)與外界聯(lián)系的4個(gè)8位雙向并行I/O口。由于在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中，CPU需要對(duì)接口電路輸入輸出數(shù)據(jù)的寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，所以在單片機(jī)中對(duì)這些寄存器象對(duì)存儲(chǔ)單元一樣進(jìn)行編址。通常把接口電路中這些已編址并能進(jìn)行讀寫(xiě)操作的寄存器稱為端口（PORT），或簡(jiǎn)稱口。P0.0~P0.7（39~32腳）：P0是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)，故這些I/O線有地址線/數(shù)據(jù)線之稱，簡(jiǎn)寫(xiě)為AD0~AD7。在EPROM編程時(shí)，從P0輸入指令字節(jié)，在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)（驗(yàn)證時(shí)，要外接上拉電阻）。P1.0~P1.7（1~8腳）：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入低8位地址。P2.0~P2.7（21~28腳）：P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址，即A8~A15。在對(duì)EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入高8位地址。P3.0~P3.7（10~17腳）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個(gè)系統(tǒng)中，這8個(gè)引腳還具有專門(mén)的第二功能，如表（3）所示。表P3口各位的第二功能P3口的各位第二功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行口輸入）TXD（串行口輸出）INT0（外部中斷0輸入）INT1（外部中斷1輸入）T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通控制輸出）RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通控制輸出）（二）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展概述80C51片內(nèi)只有4KB程序存儲(chǔ)器地址空間、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間（用8位地址，其中128B的專用寄存器地址空間僅有21個(gè)字節(jié)有實(shí)際意義）。所以需擴(kuò)展。擴(kuò)展概述80C51的片外總線結(jié)構(gòu)：所有的外部芯片都通過(guò)三組總線進(jìn)行擴(kuò)展。（1）數(shù)據(jù)總線（DB）：由P0口提供，數(shù)據(jù)總線要連到連接的所有外圍芯片上，但在同一時(shí)間只能夠有一個(gè)是有效的數(shù)據(jù)傳送通道。（2）地址總線（AB）：16位，可尋址范圍為64K字節(jié)，AB由P0口提供低8位地址，與數(shù)據(jù)分時(shí)傳送，傳送數(shù)據(jù)時(shí)將低8位地址鎖存；高8位地址由P2口提供。（3）控制總線（CB）：系統(tǒng)擴(kuò)展用控制總線有WR、RD、PSEN、ALE、EA。系統(tǒng)擴(kuò)展能力片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令和控制信號(hào)，允許兩者的地址重復(fù)。故據(jù)地址的寬度，片外可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器分別為64KB。此處擴(kuò)展了16K的程序存儲(chǔ)器和16K的地址存儲(chǔ)器，且沒(méi)有使用片內(nèi)存儲(chǔ)器。擴(kuò)展的I/O口與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，不再另外提供地址線。地址鎖存器因?yàn)镻0口是分時(shí)提供低8位地址和數(shù)據(jù)信息的，所以必須用鎖存器把地址鎖存住。本次設(shè)計(jì)使用帶三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器74HC373。其引腳見(jiàn)圖（7）。圖（7）、74HC373引腳圖D0~D7信號(hào)輸入端Q0~Q7信號(hào)輸出端G：下降沿時(shí)，將D1~D8鎖存于內(nèi)部E：使能端，E=0時(shí)，三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出端Q0~Q7與輸入端D0~D7連通，當(dāng)E=1時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi)，輸入數(shù)據(jù)鎖存。地址譯碼器80C51擴(kuò)展電路中，都牽涉到外部地址空間的分配問(wèn)題，即當(dāng)80C51數(shù)據(jù)總線分時(shí)與多個(gè)外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，首選要進(jìn)行片選，然后再進(jìn)行片內(nèi)地址選擇。地址譯碼實(shí)現(xiàn)片選的方法目前常用的有兩種：線選法和譯碼法。此處采用74HC139譯碼器組成的譯碼電路對(duì)系統(tǒng)的高位地址進(jìn)行譯碼。74HC139是雙“2-4”譯碼器，每個(gè)譯碼器僅有1個(gè)使能端G，0電平選通。有2個(gè)選擇輸入端，4個(gè)譯碼輸出端，輸出0電平有效。2個(gè)輸入信號(hào)A、B譯碼后有4個(gè)輸出狀態(tài)，其引腳與真值表如下所示。表（4）、74HC139真值表輸入輸出使能選擇Y0Y1Y2Y3/GBA1××11110000111001101101011010111110（三）存儲(chǔ)器擴(kuò)展此處采用兩片EPROM芯片6264（8K×8）擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用靜態(tài)RAM62648（8K×8）。其引腳見(jiàn)左圖（8）。圖（8）、2764引腳圖80C51芯片與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)質(zhì)是三總線的連接。據(jù)芯片存儲(chǔ)容量的大小確定數(shù)據(jù)、地址線的根數(shù)。此處為13根。數(shù)據(jù)線的連接將80C51的芯片的P0.0~P0.7按位與RAM數(shù)據(jù)線D0~D7直連。地址總線的連接據(jù)確定的地址線根數(shù)，將相應(yīng)低地址線相連，剩余高位地址線作為片選?？刂瓶偩€的連接對(duì)應(yīng)控制線相連。（四）I/O口的擴(kuò)展MCS-51單片機(jī)共有四個(gè)8位并行I/O口，可提供給用戶使用的只有P1口和部分P3口線，因此不可避免地要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。這里采用8255（可編程的RAM/IO擴(kuò)展接口電路）。I/O口擴(kuò)展采用總線擴(kuò)展方法，數(shù)據(jù)輸入線取自80C51的P0口。這種擴(kuò)展方法分時(shí)占用P0口，不影響P0口與其它擴(kuò)展芯片的連接操作。8255具有3個(gè)8位的并行的I/O口，分別為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位（PC7~PC4）和低4位（PC3~PC0）。（五）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)所選電機(jī)說(shuō)明，選取合適的驅(qū)動(dòng)器，縱向驅(qū)動(dòng)器和橫向驅(qū)動(dòng)器均為SH20806N。其接線圖如下：圖（8）、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器連線圖（六）、液晶顯示控制器：使用由上海朗睿電子科技有限公司研制生產(chǎn)的工業(yè)彩色液晶（VRAM型）顯示器，型號(hào)為L(zhǎng)R-104VRAM。1、簡(jiǎn)介：彩色液晶顯示器采用超大規(guī)模集成電路，以數(shù)字方式驅(qū)動(dòng)，可以從根本上消除傳統(tǒng)CRT顯示器的屏幕閃爍現(xiàn)象。具有高亮度、高對(duì)比度、高可靠性、抗惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)；并且體積小、厚度小、功耗低、無(wú)輻射、抗干擾能力強(qiáng)。隨著彩色液晶技術(shù)的日趨成熟，正在逐步取代CRT顯示器，成為許多高要求行業(yè)的首選，被越來(lái)越多地應(yīng)用到電力、醫(yī)療、儀表、電梯、工業(yè)控制等領(lǐng)域。2、基本原理：LR-104VRAM真彩色液晶顯示器，采用VRAM顯示方式。VRAM（VideoRandom-AccessMemory）視頻存儲(chǔ)技術(shù)是近年來(lái)比較流行的專門(mén)用于圖形處理的雙端口存儲(chǔ)技術(shù)，常用于中、高檔顯示卡。采用緩存、邏輯仲裁、存儲(chǔ)陣列，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備同時(shí)對(duì)同一存儲(chǔ)陣列訪問(wèn)而不需要等待，且互不干擾。該顯示器接口采用并行總線方式（數(shù)據(jù)總線、地址總線以及選、讀、寫(xiě)等信號(hào)），可以很方便地連接到單片機(jī)或微處理器的總線上，用戶可以象使用普通存儲(chǔ)器一樣使用它?；蛘呖梢园扬@示器看成是自己設(shè)備外掛的一個(gè)RAM。LR-104VRAM存儲(chǔ)器地址單元同液晶屏幕上的像素點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，用戶可以把這個(gè)存儲(chǔ)器理解為“顯示映像”存儲(chǔ)器。如果希望在液晶屏幕上某一位置顯示文字或圖形，只需要向存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)應(yīng)區(qū)域?qū)懭胂鄳?yīng)的數(shù)據(jù)即可。VRAM存儲(chǔ)器的一個(gè)字節(jié)由8位構(gòu)成，顯示器屏幕上的一個(gè)“像素”點(diǎn)由R、G、B三個(gè)“點(diǎn)”來(lái)組成。3、原理框圖：LR-104VRAM顯示器的基本原理框圖如圖（9）所示，DC/DC電壓變換器產(chǎn)生液晶所用各種驅(qū)動(dòng)電壓DC/AC逆變器則用來(lái)點(diǎn)亮冷陰極背光燈（CCFL）。分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫(xiě)入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了畫(huà)面的高速更新，且互不干擾。圖（9）、LR-104VRAM顯示器的基本原理框圖4、性能指標(biāo)：視域?qū)蔷€10.4英寸外型尺寸246.5×179.3×38mm視域尺寸211.2(H)×158.4(V)mm圖像點(diǎn)陣640×RGB×480行像素點(diǎn)尺寸0.33(H)×0.33(V)mm像素結(jié)構(gòu)垂直條紋接口方式總線方式VRAM容量128K×8位顯示顏色TFT64色/256色視野角度左75度，右75度,上60度，下50度工作電壓DC8V～15V消耗功率小于8W工作環(huán)境溫度-10℃～+65℃保存溫度-30℃～+70℃亮度400cd/㎡液晶屏壽命大于5萬(wàn)小時(shí)（連續(xù)工作）背光燈壽命大于25000小時(shí)（連續(xù)工作）凈重克毛重克包裝數(shù)量只/箱內(nèi)包裝尺寸××mm外包裝尺寸××mm5、接口方法：LR-104VRAM的接口方式為總線方式。外部引線包括有地址總線、數(shù)據(jù)總線和片選讀寫(xiě)輸入，可以直接掛接到單片機(jī)、計(jì)算機(jī)的總線上，通過(guò)譯碼分配作為主機(jī)的某部分內(nèi)存來(lái)使用。如果主機(jī)無(wú)法分配較大的空間而直接使用時(shí)，也可以采用分頁(yè)操作技術(shù)，高位地址用來(lái)頁(yè)面切換，低位地址則可直接操作。內(nèi)存的數(shù)據(jù)位與屏幕顯示的色點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，只要把適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存中去，屏幕上即可顯示出相應(yīng)的文字圖形。接口采用34針雙列防反插插座（間距為標(biāo)準(zhǔn)2.54mm）,引腳定義如下表所示：引腳號(hào)引腳定義引腳號(hào)引腳定義引腳號(hào)引腳定義1D013GND25A52D114GND26A63D215RDCS27A74D316A1528A85D417+12V29A96D518+12V30A107D619保留31A118D720保留32A129WCS21A133A1310CLOSE22A234A1411A023A312保留24A46、應(yīng)用程序：，將屏幕清成040H代碼所表示的顏色；VRAM的片選地址（E000，F(xiàn)FFFH）；A13，14，15=P1.O,P1.1,P1.2ORG0000HLJMPMAINORG0090HMAIN:MOVSP,#60H;LCALLINITLCD;MOVR1,#040H;LCALLCLEAR1RETERN:SJMPRETERNINITLCD:LCALLLCDRETLCD:MOVR2,#08HMOVR3,#00HLCD1:MOVP1,R3MOVDPTR,#0E000HMOVR4,#20HLCD2:MOVR5,#00HMOVA,#00HLCD3:MOVX@DPTR,AINCDPTRDJNZR5,LCD3DJNZR4,LCD2INCR3DJNZR2,LCD1RETCLEAR1:LCALLLCD4RETLCD4:MOVR2,#08HMOVR3,#00HLCD5:MOVP1,R3MOVDPTR,#OE000HMOVR4,#20HLCD6:MOVR5,#0A1HMOVA,R1LCD7:MOVX@DPTR,AINCDPTRDJNZR5,LCD7MOVR5,#5FHLCD8:INCDPTRDJNZR5,LCD8DJNZR4,LCD6INCR3DJNZR2,LCD5RETEND（七）、控制面板由于鍵盤(pán)的數(shù)量有限，故采用多功能鍵盤(pán)，利用SHIFT換檔鍵進(jìn)行選擇。報(bào)警指示燈用的是LED。第五章數(shù)控機(jī)床的零件加工程序數(shù)控機(jī)床零件加工程序的基本要求是：能按照零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工程序的手工編制。主要內(nèi)容：1）對(duì)加工零件進(jìn)行工藝分析；2）對(duì)零件加工精度分析；3）確定數(shù)控機(jī)床工夾量具；4）確定加工路線；5）確定加工所用的各種工藝參數(shù)；6）各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算；7）填寫(xiě)程序單。以以下零件為例，如圖所示工件，毛坯為φ25㎜×65㎜棒材，材料為45鋼。 1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線1）對(duì)軸類零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤(pán)夾持φ90mm外圓，一次裝夾完成粗精加工。2)工步順序①粗車外圓。基本采用階梯切削路線，為編程時(shí)數(shù)值計(jì)算方便，圓弧部分可用同心圓車圓弧法，分三刀切完。②自右向左精車右端面及各外圓面：車右端面→倒角→切削螺紋外圓→車φ48mm外圓→車圓錐→車φ70mm外圓→車φ80mm外圓→車R3㎜圓弧→車φ80mm外圓。③切槽。④車螺紋。2．選擇機(jī)床設(shè)備即本設(shè)計(jì)所改造后的CA6140。3．選擇刀具根據(jù)加工要求，選用四把刀具，T01為粗加工刀，選90°外圓車刀，T02為精加工刀，選尖頭車刀，T03為切槽刀，刀寬為4mm，T04為60°螺紋刀。同時(shí)把四把刀在四工位自動(dòng)換刀刀架上安裝好，且都對(duì)好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。4．確定切削用量切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定，詳見(jiàn)加工程序。5．確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)確定以工件右端面與軸心線的交點(diǎn)O為工件原點(diǎn)，建立XOZ工件坐標(biāo)系，如上圖所示。換刀點(diǎn)設(shè)置在工件坐標(biāo)系下X100、Z50處。6．編寫(xiě)程序按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過(guò)程編寫(xiě)成程序清單。該工件的加工程序如下：%O3032N10G90G00G92X100Z60;坐標(biāo)設(shè)定N20M3S1000;主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速1000r/minN30X48Z1;快速移動(dòng)到X=48mm，Z=1mm處N40G01X48Z-2F10;倒角2×45°N50X48Z-60;加工M48的外徑N60X50Z-60;加工50mm外徑N70X70Z-120;加工錐面N80X70Z-140;加工70mm外徑N90X80Z-160;加工80mm外徑N100G02X80Z-220I51.96K-30F5;加工R=70mm圓弧N110G01X80Z-225F10;加工80mm外徑N120G26T1000;回?fù)Q刀點(diǎn)N130M5;主軸停轉(zhuǎn)N140T0202;換2號(hào)刀N150M3S100;主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速100r/minN160G00X50Z-60;快速移動(dòng)刀X=50mm，Z=-60mm處N170G01X45Z-60F5;切槽N180X50Z-60;N190G26T2000;回?fù)Q刀點(diǎn)N200M5;主軸停轉(zhuǎn)N210T0303;換3號(hào)刀N220M3S60;主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速60r/minN230G00X47.6Z10F2;快速移到X=47.6mm,Z=10mmN240G33X47.6Z-58F2;加工螺紋N250G01X52.6F10;回安全點(diǎn)N260G26;回?fù)Q刀點(diǎn)N270G00X47.2Z10;快速移到X=47.2mm,Z=10mmN280G33X47.2Z-58F2;加工螺紋N290G01X51.2F10;回安全點(diǎn)N300G26;回?fù)Q刀點(diǎn)N310G00X46.8Z10;快速移到X=46.8mm,Z=10mmN320G33X46.8Z-58F2;加工螺紋N330G01X51.8F10;回安全點(diǎn)N340G26;回?fù)Q刀點(diǎn)N350G00X46.587Z10;快速移到X=46.587mm,Z=10mmN360G33X46.587Z-58F2;加工螺紋N370G01X51.587F10;回安全點(diǎn)N380G26T300;回?fù)Q刀點(diǎn)N390M5;主軸停轉(zhuǎn)N400T0101;取消刀補(bǔ)N410M02;程序結(jié)束%第六章心得與體會(huì)隨著畢業(yè)日子的到來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)幾月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。剛接到任務(wù)書(shū)的時(shí)候，頓時(shí)腦袋一片空白，接著就是暈忽忽的，面對(duì)任務(wù)書(shū)上所涉及的概念，都是朦朧的感覺(jué)。經(jīng)過(guò)了這一段時(shí)間，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助以及我自己的努力下完成了這次作業(yè)。在這過(guò)程中，我把作業(yè)所涉及到的課本都比較系統(tǒng)地復(fù)習(xí)了一遍，有的比以前學(xué)的更透徹，而且有了整體概念。同時(shí)還把這些課本的內(nèi)容都聯(lián)系了起來(lái)，“機(jī)”與“電”的整合，“理論”與“實(shí)踐”的整合，“技術(shù)”與“經(jīng)驗(yàn)”的整合，真可謂全兵演練，真的受益非淺。然而，這次設(shè)計(jì)也暴露出了我的許多不足之處，概念模糊、工作原理的確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、缺乏創(chuàng)新理念等等。這些不足在以后的工作中肯定起到很大的反作用，阻礙工作進(jìn)展，所以我會(huì)狠下功夫，改掉這些不足。失敗是成功之母,我相信這些都是我的收獲。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

在此尤其要感謝我的指導(dǎo)老師鄭麗萍老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。在此設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。此外，我得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。

第七章參考文獻(xiàn)：[1]南昌大學(xué)機(jī)電工程系主編，機(jī)電一體化機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)》;[2]朱曉春主編，《數(shù)控技術(shù)》(第一版)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999，P202-233；[3]張迎新主編，《單片機(jī)初級(jí)教程》，北京航空航天大學(xué)出版社，2000，P167-206;[4].戴曙主編，《金屬切削機(jī)床》，機(jī)械工業(yè)出版社1993；

[5].濮良貴、紀(jì)名剛主編，《機(jī)械設(shè)計(jì)》，高等教育出版社，2001；［5］杜君文，鄧廣敏主編，數(shù)控技術(shù)，天津大學(xué)出版社，2002年版；［6］閻楚良，楊方飛編著，機(jī)械數(shù)字化設(shè)計(jì)新技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007-3-1版；［7］朱曉春主編，數(shù)控技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年版；［8］白恩遠(yuǎn)等主編，《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)》，國(guó)防工業(yè)出版社，2005年版；［9］任建平等主編，《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修》，國(guó)防工業(yè)出版社，2005年版；［10］王愛(ài)玲等，《現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)》，國(guó)防工業(yè)出版社，2002年版。附表：混合式步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)資料矩頻特性曲線：外型尺寸：基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系