⑴ 機械系數控專業畢業論文怎麼寫
數控專業的畢業論文 進行bsp;的提高加工效率。!"$葉片五軸聯動加工刀位軌跡的生成 針對大型混流式葉片各曲面的特點，進行合理的刀位軌跡規劃和計算，是使所生成的刀位軌跡無干涉、無碰撞、穩定性好、編程效率高的關鍵。由於五軸加工的刀具位置和刀具軸線方向是變化的，因此五軸加工的是由工件坐標系中的刀位點位置矢量和刀具軸線方向矢量 組成，刀軸可通過前傾角和傾斜角來控制，於是我們可 根據曲面在切削點處的局部坐標計算出刀位矢量和刀軸 矢量。從加工效率、表面質量和切削工 藝性能來看，選擇 沿葉片造型的參數線作為銑削加工的方向分多次粗銑和一次精銑，然後劃分加工區域，定義與機床有關的參數，根據以上所選葉片的加工部位、裝夾 圖,混流式葉片的刀軌生成定 位方式、機床、 刀具及切削參數和餘量分布情況將葉片分為多個組合面分別進行加工。通過對曲面曲率的分布情況的分析對於 不同的區域採用不同的面銑刀。粗加工給出每次加工的 餘量，精加工採用同一直徑的銑刀，根據粗糙度要求給 定殘余高度，根據具體情況選擇切削類型、切削參數、 刀軸方向、進退刀方式等參數，生成的刀位軌跡如圖, 所示。但是對於像葉片這樣的曲率變化很大而又不均勻 的雕塑曲面零件我們還要根據情況作大量的刀位編輯， 並且必須進一步通過切削模擬做干涉和碰撞檢查修改和編輯刀軌。!"#葉片五軸聯動數控加工模擬數控加工模擬通過軟體模擬加工環境、刀具路與材料切除過程來檢驗並優化加工程序。在計算機上模擬驗證多軸聯動加工的刀具軌跡，輔助進行加工刀具干涉檢查和機床與葉片的碰撞檢查，取代試切削或試加工過程，可大大地降低製造成本，並縮短研製周期，避免加工設備與葉片和夾具等的碰撞，保證加工過程的安全。加工零件的"!代碼在投入實際的加工之前通常需要進行試切，水輪機葉片是非常復雜的雕塑曲面體，開發利用數控加工模擬技術是其成功採用五軸聯動數控加工的關鍵。在此，我們首先進電子商務資料庫&*$.2(84/*;21::行工藝系統分析，明確機床!"!系統型號、機床結構形式和尺寸、機床運動原理和機床坐標系統。用三維!,-軟體建立機床運動部件和固定部件的實體幾何模型，並轉換成模擬軟體可用的格式，然後建立刀具庫，在模擬軟體中新建用戶文件，設置所用!"!系統，並建立機床運動模型，即部件樹，添加各部件的幾何模型，並准確定位，最後設置機床參數。 接下來將葉片模型變換到加工位置計算出刀具軌跡，再以此軌跡進行葉片切削過程、刀位軌跡和機床運動的三維動態模擬。這樣就可以清楚的監控到葉片加工過程中的過切與欠切、刀桿和聯接系統與葉片、機床各運動部件與葉片和夾具間的干涉碰撞，從而保證了數控編程的質量，減少了試切的工作量和勞動強度，提高了編程的一次成功率，縮短了產品設計和加工周期，大大提高生產效率。如在數控加工行業進行推廣，可產生巨大的經濟和社會效益。 混流式葉片的機床加工模擬 葉片刀位軌跡的後置處理後置處理是數控編程的一個重要內容，它將我們前面生成的刀位數據轉換成適合具體機床的數據。後處理最基本的兩個要素就是刀軌數據和後處理器。我們應首先了解龍門移動式五坐標數控銑鏜床的結構、機床配備的附屬設備、機床具備的功能及功能實現的方式和機床配備的數控系統，熟悉該系統的"!編程包括功能代碼的組成、含義。然後應用通用後置處理器導向模板，根據以上掌握的知識，開發定製專用後置處理器。然後將我們已得刀位源文件進行輸入轉換成可控制機床加工的代碼。 結束語 復雜曲面的多軸聯動數控編程是一涉及到眾多領域 知識的復雜流程，是數字化模擬及優化的過程。本文介 紹的大型水輪機葉片的多軸聯動編程技術，已用於工程 實際大型葉片的數控編程中，實現了大型轉輪葉片的五 軸聯動數控加工的刀位軌跡計算和加工模擬，保證了後 續數控加工的質量和效率，已作為大型水輪機葉片五軸 聯動數控加工的編程工具用於實際生產中。
希望採納
⑵ 數控車床畢業論文 （畢業設計）數控加工工藝
摘要:介紹了普通車床的數控改造條件,同時介紹了對CA6140車床的主傳動系統和進給傳動系統進行了數控化改造
的過程。改造後的數控車床的加工能力、自動化水平和加工精度明顯提高。同時介紹了該車床機電聯動調試的經驗。
關鍵詞:普通車床;數控改造
中圖分類號: TG659 文獻標識碼: B 文章編號: 1001-3881 (2006) 4-208-2
企業要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發展,它必須在最短的時間內以優異的質量、低廉的成本,製造出合乎市場需要的、性能合適的產品,而產品質量的優劣,製造周期的快慢,生產成本的高低,又往往受工廠現有加工設備的直接影響。目前,採用先進的數控機床,已成為我國製造技術發展的總趨勢。購買新的數控機床是提高數控化率的主要途徑,而改造舊機床、配備數控系統把普通機床改裝成數控機床也是提高機床數控化率的一條有效途徑。我校為適應現代化生產和教學,對CA6140車床進行了數控化改造。
1 機床數控化改造的條件
1·1 機床基礎件有足夠的剛性
數控機床屬於高精度機床,工件移動或刀具移動的位置精度要求很高,必須在0·001~0·01mm之間,高的定位精度和運動精度要求原有機床基礎件具有很高的靜剛度和動剛度。本次用於改造的CA6140車床自購進後一直保養良好,機床基礎件剛性滿足要求。
1·2 機床數控改裝的總費用合適,經濟性好
機床數控改裝分兩部分進行:一是維修機械部分。更換或修理磨損零件,調試大型基礎零件,增加新的功能裝置,提高機床的精度和性能,另一方面是舍棄原有的一部分進給系統,用新的數控系統和相應的裝置來替代。改造總費用由機械維修和增加的數控系統兩部分組成。若機床的數控改造的總費用僅為同類型車床價格的50% ~60%時,該機床數控改造在經濟上適宜。經過考查,若購買同樣配置的車床約需10萬元,而我校機床數控改造的總費用為5·1萬元,僅佔51%,因此該機床數控改造在經濟上是合適的。
2 系統配置及主要技術規格
該系統由SIEMENS 802S系統、介面電路、驅動線路及步進電機等組成,另外還配有自動轉塔刀架、主軸變頻調速器及主軸編碼器等,系統屬開環控制系統。其主要技術性能和參數如下:
(1)系統控制部分。採用SIEMENS 802S系統,鍵盤和顯示部分裝在面板上。
(2)系統軟體具有若干指令。其中加工指令有
直線、斜線、螺紋、錐螺紋和圓弧等5條指令。可實現車削外圓、端面、台階、割槽、錐度、倒角、螺紋、順圓弧和逆圓弧等操作。控制指令有結束循環、暫停、延時、延時換刀、編碼換刀、通訊等,與加工指令配合,可加工出各種較復雜的零件。
(3)系統環境工作條件。溫度-10~+40℃;濕度為40% ~80%。
(4)輸入電網電壓。交流(220±22)V;頻率為50Hz;電流為1·5A。
(5)步進電機。BYG550C-2型電機兩台,驅動電壓為110V;相電流為2·5A;步距角為0·36°/步;靜力距為12N·m。
3 主傳動的數控化改造
機床主傳動的作用是把電機的轉速和轉矩通過一定途徑傳給主軸,使工件以不同的速度運動,主傳動性能的好壞,直接影響零件的加工質量和生產效率。考慮到改造的經濟性,可乘用機床原有的普通三相非同步交流電動機拖動。考慮到加工過程中當電網電壓和切削力矩發生變化時,電機的轉速也會隨之波動,直接影響加工零件的表面粗糙度。因此為提高加工精度,實現主軸自動無級變速,在主軸上增加了交流非同步電動機變頻調速系統,從而不需進行機械換檔。針對機床要求具有螺蚊切削功能,在主軸部位安裝主軸脈沖發生器,如圖1所示。為保證脈沖發生器與主軸等速旋轉,即主軸轉一周,主軸脈沖發生器也
圖1 主軸脈沖發生器安裝示意圖轉一周,主軸脈沖發生器的安裝方式很重要。改裝時,主軸傳動必須經過原有CA6140車床主軸箱中58/58和33/33兩級齒輪(實現1∶1)傳遞到原有CA6140車床的掛輪軸X,拆除掛輪留出空間,安裝脈沖發生器,並用法蘭盤固定。
4 進給傳動的數控化改造
進給傳動的作用是接受數控系統的指令,驅動刀具作精確定位或按規定的軌跡作相對運動,加工出符合要求的零件,對進給傳動的要求是高精度、高速度。改造中我們採用步進電機驅動系統實現開環控
圖2 進給傳動系統制,這樣結構簡單,安裝調試和維修都非常方便。
4·1 進給傳動鏈
圖2為普通車床改造後的進給傳動鏈,刀具縱向(Z軸)移動由步進電機,經介面箱內一對減速齒輪,轉動縱向移動的絲桿而實現。刀具的徑向(X軸)移動由步進電機,經介面箱內一對減速齒輪,轉動橫向移動絲桿而實現,該傳動鏈與原機床的傳動鏈相比,擺脫了結構復雜的進給箱和拖板箱。
4·2 介面箱內減速齒輪的齒數比
該車床要求的控制精度為: Z向0·005mm, X向為0·0025mm,即當執行一個脈沖指令時,工件的長度和直徑均變化0·005mm。BYG550C-2型步進電機的步距角為0·36°,每周步距數為360/0·36=1000(步/周), X向絲杠螺距為4mm,脈沖當量為0·0025mm,Z向絲杠螺距為6mm,脈沖當量0·005mm。按公式
主動輪齒數
從動輪齒數=步/周×脈沖當量絲杠螺距則X向:Z主/Z從=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z從=1000×5/6000=5/6
4·2 介面箱內減速齒輪的齒數比
該車床要求的控制精度為: Z向0·005mm, X向為0·0025mm,即當執行一個脈沖指令時,工件的長度和直徑均變化0·005mm。BYG550C-2型步進電機的步距角為0·36°,每周步距數為360/0·36=1000(步/周), X向絲杠螺距為4mm,脈沖當量為0·0025mm,Z向絲杠螺距為6mm,脈沖當量0·005mm。按公式
主動輪齒數
從動輪齒數=步/周×脈沖當量絲杠螺距則X向:Z主/Z從=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z從=1000×5/6000=5/6
4·3 傳動滾珠絲杠副
數控機床要求進給部分移動元件靈敏度高、精度高、反應快、無爬行,採用滾珠絲杠副可以滿足上述要求。在結構中,用普通滾珠絲杠副實現將旋轉運動變換為直線運動。滾珠絲杠螺母副安裝時需預緊,通過預緊可消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙,提高傳動剛度。預緊的方法是採用雙螺母齒差調隙式結構(圖3)。通過改變兩個螺母的軸向相對位置,使每個螺母中滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側來實現的。
圖3 雙螺母齒差調隙式結構
一般需要幾次調整才能保證機床在最大軸向載荷下,既消除間隙,又能靈活運轉。
4·4 刀架
根據需要,拆除原方刀架,安裝620型四方刀架(圖4)。該刀架由120W的三相交流非同步電機正轉驅動,使刀架正轉選刀,到預定刀位時,電機則反轉,使刀架夾緊。換刀方式有手控和機控兩種。機控時當零件在加工過程中需要換刀時,數控系統發出預先編制好的換刀控制指令,控制器接到換刀指令時,立即驅動刀架回轉。手控時,按動面板上的按鈕,刀架能轉一個刀位(90°),也可連續按動按鈕,直至任一刀位。
5 機電聯動調試
5·1 機械調試
絲杠上,側母線和橫、縱導軌的平行度誤差控制在0·01mm/全長之內;轉動絲杠,絲杠軸向竄動在0·01mm之內;絲杠螺母同軸度誤差控制在0·01mm之內。
5·2 機電聯動調試
(1)單坐標點動,主要調試其有無動作,運動方向是否符合要求,機械傳動是否正常,有無不正常響聲等。
1·上刀體 2·活動銷 3·反靠盤 4·定軸 5·蝸輪 6·下刀體 7·螺桿 8·離合器盤 9·霍爾元件 10·磁鋼
圖4 四方刀架結構圖
(2)點動合格後,做連續運動。反復多次,若出現故障或異常,排除後方可繼續進行。
(3)先試Z坐標方向,後試X坐標方向,這是因為Z坐標方向調試方便。
(4)測量兩坐標重復定位精度。在Z向坐標做連續移動時,若發現與絲杠相聯的齒
額定轉速: 2000r/min
額定輸出功率: 2kW
編碼器:絕對位置檢測方式,解析度1000000p/r 軸端形式:錐軸伺服放大器採用與電機配套的SJV2系列20型,其驅動能力為2kW。對於2kW電機,也可採用SJV2系列的10型放大器,但此時的輸出扭矩要比20型減少1/3,不利於大功率切削。I/O設備選用型號為HR341的基本I/O單元,主要用於機床操作面板及與機床間的輸入輸出控制。另外附加一個遠程I/ODX110,主要用於教學功能的「故障模擬設置」的輸入輸出。伺服及I/O單元連接原理圖如圖2所示。
圖2 電氣連接原理圖
2·2·2 主軸控制
主軸電機採用交流變頻控制電機,由變頻器進行控制,轉速范圍60~6000r/min。模擬量由基本I/O單元的A0埠輸出0~10V的直流電壓,變頻器根據輸入的電壓變化而輸出相應的轉速。由於模擬主軸電機沒有編碼器,因此在發出轉速命令後,系統無法檢測到主軸的是否運行。為解決這一問題,我們利用變頻器上的功能端子,將其通過參數設置成「到達指令頻率閉合」狀態,並通過PLC檢測此信號,從而實現對電機的運轉進行監控。
2·3 教學功能的附加
本機改造後除保證加工功能和精度外,還要滿足一定的教學功能。所謂的教學功能主要是針對學習數
控系統調試及維修人員而設立的附加功能。該功能通過參數設置及調整PLC程序人為地設置故障,讓學生通過故障現象先判斷故障種類,再分析故障產生的原因,直至排除故障。通過這種實訓,學生可全面學習工業現場可能出現的故障現象,掌握故障排除方法,提高學生解決現場問題的綜合能力。
3 結束語
我國現有機床中,近幾年急需技術改造的約佔25%,這將蘊藏著無限商機。機床改造主要是採用數控和計算機控制技術,我國數控機床發展和機床數控化改造應緊跟世界潮流,發展多軸聯動數控系統,開發高速、高精度、高效加工中心等關鍵技術,向智能化方向發展
⑶ 數控車床刀架維修與研究的現實意義
呵呵 可以更好的進行數控的加工
防真啊
呵呵
也是為了加工的准確啊
呵呵
⑷ 誰有CA6140橫向進給系統及刀架數控改造設計的畢業論文。跪求各位了。。。幫幫忙啊！！！
數控技術和數控裝備是製造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關繫到一個國家的戰略地位。因此，世界上各工業發達國家均採取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。
在我國，數控技術與裝備的發展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數控領域，以PC平台為基礎的國產數控系統，已經走在了世界前列。但是，我國在數控技術研究和產業發展方面亦存在不少問題，特別是在技術創新能力、商品化進程、市場佔有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數控領域沿著可持續發展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數控研究開發部門和生產廠家所面臨的重要任務。
為完成此任務，首先必須確立符合中國國情的發展道路。為此，本文從總體戰略和技術路線兩個層次及數控系統、功能部件、數控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發展途徑。
1 總體戰略
制定符合中國國情的總體發展戰略，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。通過對數控技術和產業發展趨勢的分析和對我國數控領域存在問題的研究，我們認為以科技創新為先導，以商品化為主幹，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為後盾，堅持可持續發展道路將是一種符合我國國情的發展數控技術和產業的總體戰略。
1.1 以科技創新為先導
中國數控技術和產業經過40多年的發展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發展，可以看到我們在數控領域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發展，真正創新的成分不多。這種局面在發展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數控強手如林的今天和知識經濟即將登上舞台的新世紀，這一常規途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩市場，技術上就已經落後了；在國外將脈沖驅動的數字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數字伺服，但至今沒形成大的市場規模；近來國外將數字式伺服發展到用網路（通過光纜等）與數控裝置連接時，我們又跟著發展此類系統，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人後面走，按國外已有控制和驅動模式來開發國產數控系統，在技術上難免要滯後，再加上國外公司在我國境內設立研究所和生產廠，實行就地開發、就地生產和就地銷售，使我們的產品在性能價格比上已越來越無多大優勢，因此要進一步擴大市場佔有率，難度自然就很大了。
為改變這種現狀，我們必須深刻理解和認真落實「科學技術是第一生產力」的偉大論斷，大力加強數控領域的科技創新，努力研究具有中國特色的實用的先進數控技術，逐步建立自己獨立的、先進的技術體系。在此基礎上大力發展符合中國國情的數控產品，從而形成從數控系統、數控功能部件到種類齊全的數控機床整機的完整的產業體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數控產品去收復國內市場，打開國際市場，使中國的數控技術和數控產業在21世紀走在世界的前列。
1.2 在商品化上狠下工夫
近幾年我國數控產品雖然發展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數控系統而言，國產貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現國產數控系統用於舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產的國產數控機床大多數用的都是國外的系統。這當然不是說舊機床的數控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數控系統與國外相比還存在相當大的差距。
影響數控系統和數控機床商品化的主要因素除技術性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩定性和實用性。以往，一些數控技術和產品的研究、開發部門，所追求的往往是一些體現技術水平的指標（如多少通道、多少軸聯動、每分鍾多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視，在產品的穩定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現某些產品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產品到用戶哪兒卻由於一些小問題而表現不盡人意，最後喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產品變為一個有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。
另一方面，數控系統和數控機床不像家電類產品那樣易於大批量生產，應用環境也不那麼簡單。數控產品是在生產環境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發部門對這些問題掌握得不透，就難以將產品設計得很完善。而且數控產品的某些問題在開發、試用，甚至鑒定時都難以發現。這就造成，同樣型號的數控機床在有的用戶那兒運行得很好，而在別的用戶那兒卻表現欠佳。或者同樣型號的數控機床用於加工某些零件工作得很好，但用於加工其他零件時卻不盡人意。出現這種情況，有時是用戶操作人員的水平問題，但有時就是數控產品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設立了專門機構來測試考驗自己的產品，如為考驗新開發的數控系統，廠家自己設計和從生產實際中收集了大量零件程序，讓數控系統運行各種各樣的程序，一旦發現問題，即立即反饋給開發部門予以解決。經過這樣的測試考驗過程後，數控系統的潛在問題就大為減少。以往，我們的產品就很少進行這樣嚴格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣，即使一個小問題也將嚴重影響國產數控產品的聲譽。
因此，我們應充分重視上述問題，在商品化上切實狠下工夫，將其作為數控產業的主幹來抓，貫穿於技術研究、產品開發、試制、生產等的全過程中，從而將我們已有的技術水平較高的數控產品變成真正有市場的好商品。
1.3 將管理和營銷作為產業發展重點
經過20來年市場風雨的沖擊，國人已越來越認識到，技術固然重要，但在市場經濟的環境下，要在激烈的全球競爭中獲勝，管理和營銷就顯得更為重要。例如，我國台灣生產的數控機床不但佔領了大陸市場的相當大的份額，而且還打進了美國市場。是台灣數控機床的技術和質量超過美國了嗎？顯然不是。那他們靠的是什麼？重要的一條就是在企業管理和產品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發技術和提高水平上，忽視了經營管理、市場開拓、產品營銷等方面的工作，結果在新技術、新產品開發出來以後，在產品質量提高以後，企業仍然處於產品銷售不暢的困境〔1〕。國內外的經驗說明，數控產品的競爭力不僅取決於技術，更取決於經營管理能力和營銷能力。
因此，從現在起我們應將管理和營銷作為產業發展重點，真正擺脫計劃經濟時代所遺留下來的思維方式和工作習慣的束縛，建立適應市場的高效、靈敏的運行機制和有效的激勵機制。通過這種機制，一方面切實加強企業管理，激發企業負責人和廣大職工的負責精神、創造精神和獻身精神，努力提高產品的競爭能力；另一方面充分調動企業內外、行業內外一切積極因素，大力加強市場開拓力度，
⑸ 機電一體化（數控車床方面）畢業論文
數控車床實習報告
前 言
機床是人類進行生產勞動的重要工具，也是社會生產力發展水平的重要標志。
普通機床經經歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術、計算機技術及自動化，精密機械與測量等技術的發展與綜合應用，生產了機電一體化的新型機床一一數控機床。數控機床一經使用就顯示出了它獨特的優越性和強大生命力，使原來不能解決的許多問題，找到了科學解決的途徑。
數控車床是數字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點於一身，是國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床，也是是一種通過數字信息，控制機床按給定的運動軌跡，進行自動加工的機電一體化的加工裝備，經過半個世紀的發展，數控機床已是現代製造業的重要標志之一，在我國製造業中，數控機床的應用也越來越廣泛，是一個企業綜合實力的體現。
實 習 報 告 正 文
自從走進了大學，就業問題就似乎總是圍繞在我們的身邊，成了說不完的話題。在現今社會，招聘會上的大字報都總寫著「有經驗者優先」，可還在校園裡面的我們這班學子社會經驗又會擁有多少呢？為了拓展自身的知識面，擴大與社會的接觸面，增加個人在社會競爭中的經驗，鍛煉和提高自己的能力，以便在以後畢業後能真正真正走入社會，能夠適應國內外的經濟形勢的變化，並且能夠在生活和工作中很好地處理各方面的問題，在這個假期里我開始了自己的校外實習。.
，把所學的理論知識，運用到客觀實際中去，使自己所學的理論知識有用武之地。只學不實踐，所學的就等於零,理論應該與實踐相結合.另一方面，實踐可為以後找工作打基礎.通過這段時間的實習，學到一些在學校里學不到的東西。因為環境的不同，接觸的人與事不同，從中所學的東西自然就不一樣了。要學會從實踐中學習，從學習中實踐.而且在中國的經濟飛速發展，又加入了世貿，國內外經濟日趨變化，每天都不斷有新的東西涌現，在擁有了越來越多的機會的同時，也有了更多的挑戰，中國的經濟越和外面接軌，對於人才的要求就會越來越高，我們不只要學好學校里所學到的知識，還要不斷從生活中，實踐中學其他知識，不斷地從各方面武裝自已，才能在競爭中突出自已，表現自已。
1. F功能
F功能指令用於控制切削進給量。在程序中，有兩種使用方法。
(1)每轉進給量
編程格式 G95 F~
F後面的數字表示的是主軸每轉進給量，單位為mm/r。
如：G95 F0.2 表示進給量為0.2 mm/r。
(2)每分鍾進給量
編程格式G94 F~
F後面的數字表示的是每分鍾進給量，單位為 mm/min。
如：G94 F100 表示進給量為100mm/min。
2. S功能
S功能指令用於控制主軸轉速。
編程格式 S~
S後面的數字表示主軸轉速，單位為r/min。在具有恆線速功能的機床上，S功能指令還有如下作用。
(1)最高轉速限制
設定加工坐標系
編程格式 G50 S～
S後面的數字表示的是最高轉速：r/min。
如：G50 S3000 表示最高轉速限制為3000r/min。
(2)恆線速控制
編程格式 G96 S～
S後面的數字表示的是恆定的線速度：m/min。
如：G96 S150 表示切削點線速度控制在150 m/min。
(3)恆線速取消
編程格式 G97 S～
S後面的數字表示恆線速度控製取消後的主軸轉速，如S未指定，將保留G96的最終值。
如：G97 S3000 表示恆線速控製取消後主軸轉速3000 r/min。
3. T功能
T功能指令用於選擇加工所用刀具。
編程格式 T～
T後面通常有兩位數表示所選擇的刀具號碼。但也有T後面用四位數字，前兩位是刀具號，後兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。
例：T0303 表示選用3號刀及3號刀具長度補償值和刀尖圓弧半徑補償值。
T0300 表示取消刀具補償。
4. M功能
M00： 程序暫停，可用NC啟動命令（CYCLE START）使程序繼續運行；
M01：計劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床「任選停止按鈕」選擇是否有效；
M03：主軸順時針旋轉；
M04：主軸逆時針旋轉；
M05：主軸旋轉停止；
M08：冷卻液開；
M09：冷卻液關；
M30：程序停止，程序復位到起始位置。
5. 加工坐標系設置G50
編程格式 G50 X～ Z～
式中X、Z的值是起刀點相對於加工原點的位置。G50使用方法與G92類似。
在數控車床編程時，所有X坐標值均使用直徑值，如圖所示。
如：按圖設置加工坐標的程序段如下：
G50 X128.7 Z375.1
6. 快速定位指令G00
G00指令命令機床以最快速度運動到下一個目標位置，運動過程中有加速和減速，該指令對運動軌跡沒有要求。其指令格式：
G00 X(U)____ Z(W)____；
當用絕對值編程時，X、Z後面的數值是目標位置在工件坐標系的坐標。當用相對值編程時，U、W後面的數值則是現在點與目標點之間的距離與方向。如圖所示的定位指令如下：
G50 X200.0 Z263.0; 設定工件坐標系
G00 X40.0 Z212.0； 絕對值指令編程A→C
或G00 U-160.0 W-51.0； 相對值指令編程A→C
因為X軸和Z軸的進給速率不同，因此機床執行快速運動指令時兩軸的合成運動軌跡不一定是直線，因此在使用G00指令時，一定要注意避免刀具和工件及夾具發生碰撞。如果忽略這一點，就容易發生碰撞，而快速運動狀態下的碰撞就更加危險
7. 直線插補指令G01
G01指令命令機床刀具以一定的進給速度從當前所在位置沿直線移動到指令給出的目標位置。
指令格式：G01 X(U)____Z(W)____F ；
其中F是切削進給率或進給速度，單位為mm/r或mm/min，取決於該指令前面程序段的設置。使用G01指令時可以採用絕對坐標編程，也可採用相對坐標編程。當採用絕對坐編程時，數控系統在接受G01指令後，刀具將移至坐標值為X、Z的點上；當採用相對坐編程時，刀具移至距當前點的距離為U、W值的點上。如圖所示的直線運動指令如下：
G01 X40.0 Z20. F0.2; 絕對值指令編程
G01 U20.0 W-25.9 F0.2; 相對值指令編程
8. 圓弧插補指令G02、G03
圓弧插補指令命令刀具在指定平面內按給定的F進給速度作圓弧插補運動，用於加工圓弧輪廓。圓弧插補命令分為順時針圓弧插補指令G02和逆時針圓弧插補指令G03兩種。其指令格式如下：
順時針圓弧插補的指令格式：G02 X(U)____Z(W)____I____K____F____；
G02 X(U)____Z(W)___R___ F____；
逆時針圓弧插補的指令格式：G03 X(U)____Z(W)____ I____K____F____；；
G03 X(U)____Z(W)___R___ F____；
使用圓弧插補指令，可以用絕對坐標編程，也可以用相對坐標編程。絕對坐標編程時，X、Z是圓弧終點坐標值；增量編程時，U、W是終點相對始點的距離。圓心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R為圓弧半徑值；I、K為圓心在X軸和Z軸上相對於圓弧起點的坐標增量; F為沿圓弧切線方向的進給率或進給速度。
當用半徑R來指定圓心位置時，由於在同一半徑R的情況下，從圓弧的起點到終點有兩種圓弧的可能性，大於180°和小於180°兩個圓弧。為區分起見，特規定圓心角α≤180°時，用「+R」表示；α>180°時，用「-R」。注意：R編程只適於非整圓的圓弧插補的情況，不適於整圓加工。例如，圖3-13中所示的圓弧從起點到終點為順時針方向，其走刀指令可編寫如下：
G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3； 絕對坐標，直徑編程，切削進給率0.3mm/r
G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3； 相對坐標，直徑編程，切削進給率0.3mm/r
G02 X 50. 0 Z30.0 R25.0 F0.3； 絕對坐標，直徑編程，切削進給率0.3mm/r
G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3； 相對坐標，直徑編程，切削進給率0.3mm/r
9. 暫停指令G04
G04指令用於暫停進給，其指令格式是：
G04 P____或G04 X(U)____
暫停時間的長短可以通過地址X(U)或P來指定。其中P後面的數字為整數，單位是ms；X(U)後面的數字為帶小數點的數，單位為s。有些機床，X(U)後面的數字表示刀具或工件空轉的圈數。
該指令可以使刀具作短時間的無進給光整加工，在車槽、鑽鏜孔時使用，也可用於拐角軌跡控制。例如，在車削環槽時，若進給結束立即退刀，其環槽外形為螺旋面，用暫停指令G04可以使工件空轉幾秒鍾，即能將環形槽外形光整圓，例如欲空轉2.5s時其程序段為： G04 X2.5或G04 U2.5或G04 P2500；
G04為非模態指令，只在本程序段中才有效。
10. 英制和米制輸入指令G20、G21
G20表示英制輸入，G21表示米制輸入。G20和G21是兩個可以互相取代的代碼。機床出廠前一般設定為G21狀態，機床的各項參數均以米制單位設定，所以數控車床一般適用於米制尺寸工件加工，如果一個程序開始用G20指令，則表示程序中相關的一些數據均為英制(單位為英寸)；如果程序用G21指令，則表示程序中相關的一些數據均為米制(單位為mm)。在一個程序內，不能同時使用G20或G21指令，且必須在坐標系確定前指定。G20或G21指令斷電前後一致，即停電前使用G20或G21指令，在下次後仍有效，除非重新設定。
11. 進給速度量綱控制指令G98、G99
在數控車削中有兩種切削進給模式設置方法，即進給率(每轉進給模式)和進給速度(每分鍾進給模式)。
（1）進給率，單位為mm/r，其指令為：
G99； 進給率轉換指令
G01X____Z____F____； F的單位為mm/r
(2)進給速度，單位為mm/min，其指令為： ．
G98； 進給速度轉換指令
G01X____Z____F____； F的單位為mm/min
G98和G99都是模態指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式為止。車削CNC系統預設的進給模式是進給率，即每轉進給模式，只有在用動力刀具銑削時才採用每分鍾進給模式。
12. 參考點返回指令G27、G28、G30
參考點是CNC機床上的固定點，可以利用參考點返回指令將刀架移動到該點。可以設置最多四個參考點，各參考點的位置利用參數事先設置。接通電源後必須先進行第一參考點返回，否則不能進行其它操作。參考點返回有兩種方法：
(1)手動參考點返回。
(2)自動參考點返回。該功能是用於接通電源已進行手動參考點返回後，在程序中需要返回參考點進行換刀時使用的自動參考點返回功能。
自動參考點返回時需要用到如下指令：
（1）返回參考點檢查G27
G27用於檢驗X軸與Z軸是否正確返回參考點。指令格式為：
G27 X(U)____ Z(W)____
X(U)、Z(W)為參考點的坐標。執行G27指令的前提是機床通電後必須手動返回一次參考點。
執行該指令時，各軸按指令中給定的坐標值快速定位，且系統內部檢查檢驗參考點的行程開關信號。如果定位結束後檢測到開關信號發令正確，則參考點的指示燈亮，說明滑板正確回到了參考點位置；如果檢測到的信號不正確，系統報警，說明程序中指令的參考點坐標值不對或機床定位誤差過大。
（2）參考點返回指令G28、G30
G28 X(U) ____ Z(W) ____； 第一參考點返回，其中X(U)、Z(W)為參考點返回時的中間點，X、Z為絕對坐標，U、W為相對坐標。參考點返回過程如圖3-14所示。
G30 P2 X(U)____ Z(W)____； 第二參考點返回，P2可省略
G30 P3 X(U)____ Z (W)____； 第三參考點返回
G30 P4 X(U)____ Z(W)____； 第四參考點返回
第二、第三和第四參考點返回中的X(U)、Z (W)的含義與G28中的相同。
刀具返回參考點的過程，刀具從當前位置經過中間點(190，50)返回參考點，其指令為：G30 X190 Z50；G30 U100 W30。
數控機床一般由輸入裝置、數控系統、伺服系統、測量環節和機床本體(組成機床本體的各機械部件)組成。如數控機床組成示意圖所示。
數控機床組成示意圖
1) 輸入輸出裝置
操作面板
它是操作人員與數控裝置進行信息交流的工具組成：按鈕站/狀態燈/按鍵陣列/顯示器。下圖為西門子的一款數控系統的操作面板，
控制介質
人與數控機床之間建立某種聯系的中間媒介物就是控制介質，又稱為信息載體。常用的控制價質有穿孔帶、穿孔卡、磁碟和磁帶。
人機交互設備
數控機床在加工運行時，通常都需要操作人員對數控系統進行狀態干預，對輸入的加工程序進行編輯、修改和調試，對數控機床運行狀態進行顯示等，也就是數控機床要具有人機聯系的功能。具有人機聯系功能的設備統稱人機交互設備。常用的人機交互設備有鍵盤、顯示器、光電閱讀機等。
通訊 現代的數控系統除採用輸入輸出設備進行信息交換外，一般都具有用通訊方式進行信息交換的能力。它們是實現CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技術。採用的方式有：
串列通訊（RS-232等串口）
自動控制專用介面和規范（DNC方式，MAP協議等）
網路技術（internet，LAN等）。
DNC是Direct Numerical Control或Distributed Numerical Control英文一
詞的縮寫，意為直接數字控制或分布數字控制。
2) 計算機數控（CNC）裝置
數控裝置是數控機床的中樞。CNC裝置(CNC單元)
組成：計算機系統、位置控制板、PLC介面板，通訊介面板、特殊功能模塊以及相應的控制軟體。
作用：根據輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然後輸出控制命令到相應的執行部件(伺服單元、驅動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內硬體和軟體協調配合，合理組織，使整個系統有條不紊地進行工作的。CNC裝置是CNC系統的核心
3) 進給伺服驅動系統
進給伺服驅動系統由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電動機組成。伺服驅動的作用，是把來自數控裝置的位置控制移動指令轉變成機床工作部件的運動，使工作台按規定軌跡移動或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件，即把數控裝置送來的微弱指令信號，放大成能驅動伺動電動機的大功率信號。
常用的伺服電動機有步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。根據接收指令的不同，伺服驅動有脈沖式和模擬式，而模擬式伺服驅動方式按驅動電動機的電源種類，可分為直流伺服驅動和交流伺服驅動。步進電動機採用脈沖驅動方式，交、直流伺服電動機採用模擬式驅動方式。
4) 機床電氣控制
機床電氣控制包括兩個方面，可如圖所示箭頭所指的內容。PLC（可編程的邏輯控制器）用於完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制，而機床I/O電路和裝置則是用來 實現I/O控制的執行部件，由繼電器、電磁閥、行程開關、接觸器等組成的邏輯電路；
5) 測量裝置
數控機床中的測量裝置
數控機床中的反饋系統的工作，反饋系統的作用是通過測量裝置將機床移動的實際位置、速度參數檢測出來，轉換成電信號，並反饋到CNC裝置中，使CNC能隨時判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致，並發出相應指令，糾正所產生的誤差。在其它的控制領域，測量裝置也有其應用
機械手中的控制電機與測量裝置
測量裝置安裝在數控機床的工作台或絲杠上，按有無檢測裝置，CNC系統可分為開環和閉環系統，而按測量裝置安裝的位置不同可分為閉環與半閉環數控系統。開環控系統無測量裝置，其控制精度取決於步進電機和絲杠的精度，閉環數控系統的精度取決於測量裝置的精度。因此，檢測裝置是高性能數控機床的重要組成部分。
6) 機床本體
數控機床的機械部件包括：主運動部件，進給運動執行部件，如工作台、拖板及其傳動部件，床身、立柱等支承部件；此外，還有冷卻、潤滑、轉位和夾緊等輔助裝置。對於加工中心類的數控機床，還有存放刀具的刀庫，交換刀具的機械手等部件。數控機床是高精度和高生產率的自動化加工機床，與普通機床相比，應具有更好的抗振性和剛度，要求相對運動面的摩擦因數要小，進給傳動部分之間的間隙要小。所以其設計要求比通用機床更嚴格，加工製造要求精密，並採用加強剛性、減小熱變形、提高精度的設計措施。輔助控制裝置包括刀庫的轉位換刀
以上是一般數控車床的組成結構，在實習的過程中，我了解了一下公司生產的CJK0620型的數控機床，它由以下單元組成：變頻器（型號lnovance），兩個全數字交流伺服單元（型號 SD20B），控制變壓器（型號BK1500，容量1.5KV/A,頻率50-60HZ，機級電壓380V，次級電壓220V），控制變壓器（型號BK150，容量150V/A，頻率50-60HZ，絕緣等級B，機級電壓380V，次級電壓11-12：36V；11-13：220V），風扇一個，絲桿兩個，工作台，兩個交流伺服電機，刀架，潤滑裝置，拖板等等
尾 聲
時光如流水，兩周的時間轉眼即逝，這次實習給我的體會是：
① 通過這次實習我們了解了現代數控機床的生產方式和工藝過程。熟悉了一些材料的成形方法和主要機械加工方法及其所用主要設備的工作原理和典型結構、工夾量具的使用以及安全操作技術。了解了數控機床方面的知識和新工藝、新技術、新設備在機床生產上的應用。
② 在數控機床的生產裝配以及調試上，具有初步的獨立操作技能。
③ 在了解、熟悉和掌握一定的數控機床的基礎知識和操作技能過程中，培養、提高和加強了我的動手能力、創新意識和創新能力。
④ 這次實習，讓我們明白做事要認真小心細致，不得有半點馬虎。同時也培養了我們堅強不屈的本質，不到最後一秒決不放棄的毅力！
⑤培養和鍛煉了勞動觀點、質量和經濟觀念，強化遵守勞動紀律、遵守安全技術規則和愛護國家財產的自覺性，提高了我們的整體綜合素質。
是的，課本上學的知識都是最基本的知識，不管現實情況怎樣變化，抓住了最基本的就可以以不變應萬變。如今有不少學生實習時都覺得課堂上學的知識用不上，出現挫折感，可我覺得，要是沒有書本知識作鋪墊，又哪應付瞬息萬變的社會呢？經過這次實習，雖然時間很短，可我學到的卻是我一個學期在學校難以了解的。就比如何與同事們相處，相信人際關系是現今不少大學生剛踏出社會遇到的一大難題，於是在實習時我便有意觀察前輩們是如何和同事以及上級相處的，而自己也盡量虛心求教。要搞好人際關系並不僅僅限於本部門，還要跟別的部門例如市場部的同事相處好，那工作起來的效率才高，人們所說的「和氣生財」在我們的日常工作中也是不無道理的。而且在工作中常與前輩們聊聊天不僅可以放鬆一下神經，而且可以學到不少工作以外的事情，盡管許多情況我們不一定遇到，可有所了解做到心中有底，也算是此次實習的其中一個目的了。
很快我們就要步入社會，面臨就業了，就業單位不會像老師那樣點點滴滴細致入微地把要做的工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察、學習。不具備這項能力就難以勝任未來的挑戰。隨著科學的迅猛發展，新技術的廣泛應用，會有很多領域是我們未曾接觸過的，只有敢於去嘗試才能有所突破，有所創新。就像我在實習中接觸到的零件的加工，雖然它的危險性很大，但是要親自去操作而且要作出成品，這樣就鍛煉了我敢於嘗試的勇氣。
⑹ 數控車床自動回轉刀架的機電系統設計
摘要.
一 前言.
二 數控復車床自動回轉制刀架的設計.
2.1 步進電機的選用.
2.2 蝸桿及蝸輪的選用與校核.
2.3 蝸桿軸的設計.
2.4 蝸輪軸的設計.
2.5 中心軸的設計.
2.6 齒盤的設計.
2.7 軸承的選用.
2.8刀架體的設計.
三 總體方案設計.
3.1 減速傳動機構的設計.
3.2 上刀鎖緊與精定位機構的設計.
3.3 刀架抬起機構的設計.
四 自動回轉刀架的工作原理.
五數控車床自動回轉刀架機械部分設計.
5.1 蝸桿副的設計計算.
5.2 螺桿的設計計算.
六 數控車床電氣控制部分設計.
6.1 中央處理單元MS-89C51
6.1.1 MCS-51單片機的結構和工作原理.
6.1.2 MCS-51單片機的工作方式.
6.2 埠擴展單元8255的介紹.
6.3 8255 的工作方式.
6.4 鍵盤顯示介面8279介紹.
6.5 硬體電路設計.
6.6 控制軟體設計.
總結.
致謝.
參考文獻
⑺ 數控車工畢業論文~~採納了再加100
基於單片機的儀表車床簡易數控系統的實現
第2章 數控系統的設計要求
2.1概述
該數控系統是為了適應國內眾多的普通機床改造而設計的主要考慮四個方面：
①經濟性
既然是用於普通機床的數控化改造，因此，必須充分考慮系統的成本，這是保證達到系統設計目的的關鍵。這里的成本包括整個系統的成本，包括數控系統、伺服驅動系統及機械傳動系統等，其核心在於數控系統的方案選擇。
②方便性
數控系統的方便性，又叫「宜人性」，主要反映在系統的編輯部分。編輯(編程)部分是人和系統直接打交道的部分，即所謂的「人機界面」。人機界而應當對用戶友好，也就是說編輯(編程)部分應當盡量給用戶提供力便、快捷舒適的操作使用環境。系統需從以下幾個途徑來體現：
●漢化按鍵，方便各種層次的操作者使用。
●輸入、檢索、修改盡量一體化。即輸入時可以檢索、修改，檢索時可以修改、輸入，並且自動顯示程序段號。
●快速檢索，即能對程序進行上下翻頁顯示。
③實用性
經濟則數控系統的設計不應追求功能的大而全，應以實用為原則。一般的機械加工只要能具有以下功能即可滿足需要：
●直線、圓弧插補。插補速度要充分考慮被機床本身的內在素質，如剛性、抗震性、耐磨性等，不宜過高。
●速度銜接技術，即速度升／降速控制。速度銜接技術可以保證系統在加工過程中實現2段程序間的速度平滑連接，從而避免造成加工刀痕或平台，保證精度。
●動態坐標顯示。
●加工程序的掉電保護能力。
●電動刀架控制。採用電動刀架，用軟體進行控制，可以提高生產效率。
●細分技術。細分技術是當今經濟型數控系統的一項重要技術。它可以有效解決步近電機的低頻振盪問題，同時使機床脈沖當量細化，提高控制精度；另外，還可以提高低速加工時的出刀。
④可靠性
由於數控系統工作環境十分惡劣，必須有足夠的可靠性才能保證系統穩定運行。
2.2數控系統的性能指標
按照廣述設計要求及設想，數控系統的性能指標可歸納為：
●X，Z兩軸聯動，開環控制方式。
●ISO國際數控標准格式代碼編程。
●快速定位。
●具有直線、圓弧插補能力。
●能與上價機串列通信、具有簡單的聯網能力。
●最大編程尺寸9999.99mm，z軸脈沖當量0.01mm，x軸脈沖當量0.005mm，最大進給速度為0.083m/s（5m/min）。
●預留螺紋加工功能的介面。
●具有連動、點動2種手動加工方式，以及自動連續加工方式。
第3章 總體方案的確定
3.1系統總體方案
本系統在研製過程中，緊緊圍繞可靠性、方便性、低成本等設計要求。確定總體方案如下：
3.1.1基於單片機的系統結構
按照上述設計思想，本系統採用基於單片機的系統結構。這種方案結構簡單，成本低。考慮到擴展性，主系統採用89S58單片機。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件採用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術製造，兼容標准MCS-51指令系統及80C51引腳結構，晶元內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。
1.一個個8位的CPU
2、26個特殊功能寄存器（Special Function Register）
3、一個片內振盪器及時鍾電路
4、全靜態工作：0Hz-24KHz
5、32條可編程I/O線
6、2個16位可編程定時計數器
7、5個中斷優先順序2層中斷嵌套中斷
8、2個全雙工串列通信口
9、電源控制模式：低功耗的閑置和掉電模式
10、8031 CPU與MCS-51 兼容
11、4個8位並行（Parallel）I/O口
12、三級程序存儲器保密鎖定
13、128B 內部RAM
14、內部硬體看門狗電路
15、4k Bytes Flash片內程序存儲器(壽命：1000寫/擦循環)
16、一個SPI串列介面,用於晶元的在系統編程
17、可定址64KB的外部ROM和外部RAM的控制電路
這些我們稱為單片機的資源（Souce），單片機的應用就是怎麼充分合理地利用這些資源，來解決實際中的問題
3.1.2人機界面
(1)採用液晶顯示界面
作為一個簡易型數控系統，採用了12232漢字圖形點陣液晶顯示模塊，帶背光字元型液晶模塊作為主顯示界面，不採用數碼管顯示。這樣做的目的有3個：
●液晶顯示方式具有顯示容量大、可以顯示所有字元及自定義字元的能力。至於不能顯示圖形以實現加工曲線動態顯示的缺陷，可以通過上儀機模擬模擬加工來彌補。
●液晶顯示模塊自身具有控制器，可以減輕主CPU的負擔。
●使系統具有菜單驅動的基本素質。採用菜單驅功方式實現編輯模塊的全屏幕編輯功能，達到友好的人機界面要求。
●可顯示漢字和圖形。
(2)採用雙功能按鍵設計，簡化鍵盤
系統設計中充分考慮功能的需要、操作方便的需要及系統復雜性的要求三者之間的關系確定系統的大多數按鍵為雙功能鍵，使得整個系統界面簡潔。
3.1.3採用開環控制方式
系統設計的目的決定了系統只能採用開環控制方式。在開環型位置控制系統中，只能採用步進電機作為伺服執行單元。這是由步進電機車身的特性決定的。關於步進電機的特性等詳細內容參見本章後續有關章節。
開環控制系統的數控機床結構簡單，成本較低，僅適用於加工精度要求不很高的中小型數控機床，特別是簡易經濟型數控機床。
這類系統比較簡單，價格最便宜，可以用於小型車床、銑床、鑽床和線切割機床。如下圖是常見的兩坐標簡易數控系統的組成框圖。系統軟體固化在單片機的存儲器中，加工程序可通過鍵盤或磁帶機輸入，經系統軟體進行編輯處理後輸出一個系列脈沖，再經光電隔離，功率放大後大驅動兩台步進電機，分別控制機床兩個方向的運動，完成位置、軌跡和速度的控制。根據需要，微機還可通過繼電器電路，實現對諸如主軸起停、變速、各種輔助電機起停、刀架轉位、工件爽緊松開等動作的自動控制，使整個加工過程自動進行。
圖3-1開環步進電機與單片機連接電路
單片機控制步進電機拖動的開環系統具有價廉，技術成熟等優點，因而使用較多。但這種系統還存在拖動力矩偏小，過載能力差、速度偏低，精度不夠高及其價格隨力矩增加成指數卜升等缺點。為此，選用時要注意在適當的范圍內發揮其優勢。一般主要適用於拖動力矩小於15Nm的小型機床，如C616，C618，C620，C6140等普通車床。對於轉矩要求大、功能要求多的機床(如銑床、鏜床、鑽床及鏜銑床)和高精度機床(如坐標鏜床)就難於使用，需要開發與其適應的其他經濟型數控系統。
3.1.4功能精簡，提高可靠性
設計具備簡易型數控系統必需的基本功能
●直線、圓弧插補能力。
●端面、台階的循環加工。
●點動、連動、自動3種運行方式。
●申行通信能力。
3.2系統功能模塊及其分析
3.2.1系統功能模塊與總體框架
(1)系統操作界面
按照上述
圖3-2 系統的人機界面圖
復位——系統在死機、工作出錯等情況下的總清鍵，使系統回復設計的原始狀態。
運行——自動運行用戶的零件加工程序，包括程序的語法檢查、數據處理、編譯、插補運算及步進電機控制等。
暫停一—自動加工的暫停，是一個乒乓鍵，按一次，加工暫停，再按一次，繼續加工。
換刀一—用於手工換刀，每按一次．電動刀架轉一個工位，本系統中為90度。
手動——與「←、↑、→、↓」配合，以實現動作台的連動；在編輯程序時為游標移動鍵。數字1—9均為雙功能鍵、用於程序輸入、用「上下檔」鍵進行切換。
G—一準備功能鍵，用於ISO加工程序輸入。
M——輔助功能鍵，用於冷卻泵的啟/停、程序的結束等程序段的輸入。
插入—一用於程序編輯過程中「插入修改」方式的切換。也是乒乓鍵，用塊游標或下劃線游標指示。
刪除——在插入方式下，刪除當前的字元；在修改方式下，刪除當前游標位置字元。
上頁一—程序上翻到上一程序段。相當PC機的PageUp鍵。
下頁——程序下翻到下一程序段。與上頁鍵一樣是一個屏幕編輯鍵。相當PC機的PageDown鍵。
回車——確認鍵。
Esc——相當於PC機的Esc鍵。
(2)系統功能模塊與總體框架
系統從總體上分為人機界面模塊、伺服執行模塊、電動刀架擰制模塊、串列通信模塊及基於AT89S51單片機的主控模塊等5大模塊，參見圖3-2。各模塊的功能分別是：
圖3-3 系統模塊與總體框架
①人機界面模塊
該模塊主要完成人機的對話與交流，物理上表現為顯示器與鍵盤，核心功能是加工程序的編輯。由於採用全程菜單驅動形式．使該模塊具有較好的友善性。
②伺服執行模塊
該模塊主要由脈沖分配器、伺服驅動及步進電機等組成，是一個執行單元，按照主機的指令完成工作台與刀具的相對運動，實現車削加工。其速度特性、矩頻特性等直接影響加工的精度和速度。
③電動刀架控制模塊
採用2繼電器方式的4方電動刀架．用軟體完成刀架的換刀動作，即刀架電機的正轉拾刀→換刀→反轉鎖緊，是經濟型數控系統必不可少的部分，可以提高加工效率，大大減少在加工過程中因手工換刀帶來的誤差。
④串列通信模塊
該模塊的功能是完成與上位機的串列通信，採用三線制方式，使系統具有基本的組網能力。
⑤主控模塊
主要包括零片微處理器(也括監控程序)、加工程序存儲單元及與其他模塊的介面電路要完成程序編輯、加工程序處理、軟體插補達貿、電動刀架餃制及行程限位保護等。
3.2.2系統軟體框架
如圖3-4展示了系統軟體框圖。系統上電後，執行初始化程序、鍵盤掃描程序。如有「計數顯示」、「計數清零」、「點動」等功能鍵按下，執行其各自的工作子程序後返回初始化程序，並顯示其相應的提示符。順序控製程序也設計成子程序模塊，它的主要功能是讀入各行程開關及壓力繼電器的信號狀態組合，經分析判斷，輸出一系列控制信號，完成對工件的自動加工。如按下「點動」鍵，則顯示點動提示符，執行順序控製程序，即返回初始化程序，如按下「連動」功能鍵，則首先置連動工作標記（此時，除「返回」鍵外，其餘各鍵均用軟體屏蔽），然後開中斷，等待，刀具檢測信號，收到中斷請求信號後，執行中斷服務程序。在中斷服務控制中，先後執行順序控制子程序，鍵盤掃描及顯示子程序，並記錄和顯示數據。完成一次順序控制或有「返回」鍵按下，則返回主程序。回到主程序後，仍判斷是否有「返回」鍵按下，如有，則返回初始化程序。否則，重新等待中斷。
採用模塊化設計：
①點動，連動，換刀
該模塊主要實現工作台在x，z兩軸上正、反2個方向的點動、連動操作，以及手動控制換刀等，用於方便對刀、工作原點設置等。
②自動
該模塊主要實現加工程序的處理(包括程序語法檢查、程序編譯、數據處理等)、插補運算步進電機的控制及自動換刀控制等。
③參數設置
該模塊主要實現刀具補償參數設置、間隙補償參數設置等自動加工參數的設置。
④編輯模塊
該模塊主要實現零件加工程序的鍵盤編輯、輸入。
⑤通信模塊
該模塊主要實現與上位機或其他智能設備的串列通信，可用於加工程序的傳送等。
圖3-4 系統軟體原理框圖
第4章 硬體系統設計
4.1主模塊設計
4.1.1主模塊中關鍵器件及其選型
(1)單片機
本系統採用PHILIPS公司的8位單片機AT89S51為控制核心。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件採用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術製造，兼容標准MCS-51指令系統及80C51引腳結構，晶元內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,全靜態工作，RAM可擴展到64K位元組，5個中斷優先順序，2層中斷嵌套中斷，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，2個16位可編程定時計數器。外接一片2764EPROM，作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用於存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。採用解碼法對擴展晶元進行定址，採用74LS138解碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環形分配器，分別並行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等.
圖4-1單片機系統原理框圖
(2)數據存儲器的選用
系統採用單片機作為控制核心，最高速度為33MHz，我們用到22.1184MHz。速度高對外部電路特別是外部數據，程序存儲器擴展電路要求很高。必須滿足在CPU讀數據或程序指令時，外部數據或程序指令已准備好了。所以必須進行晶元的時序校驗。為了使系統工作可靠我們也進行存儲器的校驗。
首先，對存儲器作一介紹。單片機存儲器分為內部存儲器和外部存儲器，內部存儲器又分為內部數據存儲器和程序存儲器，同樣，外部存儲器也分為程序和數據存儲器。本系統採用AT89S51為核心單元，其本身帶有128B的RAM和4KB的Flash內部程序存儲器。對於數據存儲器，內外兩部分是獨立編址的，用不同指令來訪問不同的數據存儲器，即，MOV訪問片內，MOVC訪問片外，外部可擴展到64K，由於在外部數據存儲器和I/0是統一編址的，應給I/0留一定的空間，且本系統要求留有一定的擴展空間，所以本系統擴展採用的晶元是6264。Y62256是HUNDAI公司的一種高速低功耗32K的
CMOS的靜態RAM，採用現代公司的高速CMOS工藝技術。HY62265具有數據保持模式，以確保在最低供電電壓下2V數據有效。使用CMOS技術，電源電壓在2.OV~5.5V之間，數據保持電流幾乎沒有影響。HY62256適合使用在低壓和電池供電工作環境。M28256用於擴展程序存儲器，是一種採用ST微電子公司擁有知識產權的多極性硅技術製造的。在3V或}V供電條件下具有快諫低功耗工作模式。電路已被設計成可提供與微控制器柔性介面特徵。可使用軟體或硬體進行數據循環測試或位功能鎖定。可以使用標準的JEDEG運演算法則進行軟體數據保護。電路擴展如圖4-2所示。
圖4-2 存儲器擴展
(3)匯流排驅動、數據、地址鎖存及解碼電路
由於單片機的數據線和低位地址線共用必須加地址鎖存器進行低位地址鎖存。使用74LS373作為地址鎖存器，當應用系統規模過大，擴展所接晶元過多，超過匯流排的驅動能力時，系統將不能可靠工作，此時應加用匯流排驅動器來減少讀數據的持續時間。整個系統可擴展的外部數據總共為64K，由於單片機外部數據存貯器和工/0是統一編址的，我們將低32K作為外部擴展的數據存儲器，高解碼電路採用兩片74LS138,用了32K作為I/0使用或留給以後擴展用。由於外設使可編程器件，所以在使用138作解碼時需要產生兩種解碼地址:一種是地址連續，一種是段地址連續。其中Ll,L5可作為系統再次擴展時用。解碼地址輸出在圖4-3中已給出，Y0-Y7作為單地址晶元片選信號，Y8-Y15可作為可編程晶元片選信號，如8254可編程計數器。解碼電路如圖4-3.
圖4-3解碼電路
4.1.2主模塊電原理圖設計
本系統選用AT89S51CPU作為數控系統的中央處理機。主程序框圖如圖4-4。外接一片2764EPROM，作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用於存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。採用解碼法對擴展晶元進行定址，採用74LS138解碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環形分配器，分別並行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。
8255A可編程並行I/O口擴展晶元可以直接與MCS系列單片機系統匯流排連接，它具有三個8位的並行I/O口，具有三種工作方式，通過編程能夠方便地採用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與外圍設備之間的信息交換。
CPU對8279的控制是先讀回8279的狀態字，查看PIFORAM中有無字元 ，若有將根據字元個數讀出所有字元，並進行相應處理；若無，則直接返回。CPU對8279的監視採用查詢方式，對8279分配的數據口地址為8000H，狀態口地址為8001H，CPU每隔10ms定時中斷查詢一次，所有顯示採用查詢段碼表的方式實現，簡化了程序設計過程，提高了程序質量。
圖4-4主程序框圖
4.2輸入/輸出模塊設計
4.2.1 I／O模塊電原理圖設計
8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示。8279是可編程介面晶元，通過編程使其實現相應的功能，編程的過程實際上就是CPU向8279發送控制指令的過程。在軟體設計中，顯示方式採用了8個字元顯示，左入方式，編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定。I／O模塊電原理圖如圖4-5所示。
圖4-5 I/O模塊電原理圖
圖4-6 8279工作程序框圖
4.2.2步進電機控制介面
X，Z兩軸採用3相6拍步進電機，並口8255向控制埠寫控制字，PUSLE來實現對步進電機的控制。8255接步進電機的環形分配器，通過3片4N25光電隔離，分別形成X、Z所需的3相控制信號，送往步進電機驅動電源，分別並行控制X軸和Z軸的步進電機。晶元YB013實現硬體環分任務，；達林頓光隔離管4N25實現計算機弱點部分和步進電機強電部分的隔離，既起功率放大作用，又充當無觸點開關，實現對計算機的保護。單片機控制步進電機連接如圖4-7所示。
圖4-7 單片機控制步進電機
4.2.3刀具控制介面
(1)電動刀架及其工作原理
電動刀架的機械部分類似於蝸輪機構，實現刀具的抬升、旋轉(交換刀具位置)及下降鎖緊，這里著重討論實現上述動作所必須的硬體條件和電路原理。
在圖4-8中，繼電器KA1，KA2實現電動刀架的動作切換控制，主要完成刀架電機的正、反轉切換。在刀架旋轉過程中，每個工位上的霍爾元件會依次切換為有效狀態，系統根據T1，T2，T3及T4狀態的變化，可以推斷出目前的刀號，並判斷是否為當前所選用刀具，一旦符合，則電機反向旋轉，鎖緊刀具。電動刀架各時序的切換反間隔是系統控制的關鍵，反向鎖緊所用時間取決於電動刀架生產廠家的推薦指標，過長會引起電機發熱甚至燒毀。為保證電動刀架安全運行，在電動刀架交流380V進線處加裝快速熔斷器和熱繼電器。
圖4-8電動刀架的電原理圖
(2)電動刀架與單片機的介面
電動刀架與系統的硬體介面主要是控制電機正、反轉信號J1，J2及刀號反饋信號TI，T2，T3和T4。上述信號均光電隔離後與單片機系統介面。
電動刀架軟體控制流程如圖4-9所示，採用查詢方式。
圖4-9電動刀架控制流程
程序為：
#include <AT89S51.h>
#include <absacc.h>
#define N1 XBYTE[ ]
typedef unsigned char uchar
void adc0809(uchar idata *x);
void delay();
void main()
{
static uchar idata ad[4];
adc0809(ad);
}
void adc0809(uchar idata *x)
{
uchar i,*ad_adr;
uchar motor=1;
ad_adr=&N1;
for(i=0;i<4;i++)
{
If(*ad_adr=i)
{
delay1( );
KA1=1;
delay2( );
return();
}
else KA1=0
}
}
void delay1(motor==0)
{
uchar j;
for(j=0;j<20000;j++)
{;}
}
void delay2(void)
{
uchar j;
for(j=0;j<150000;j++)
{;}
}
4.2.4急停、暫停、行程限位介面電路
限位開關為常開狀態；因此，X十，X一，Z十，Z一正常輸人為低電平狀態。因此如果行程開關被壓合，向INT0發出中斷信號，系統進行復位，步進電機的脈沖消失，也就無法繼續前行，起到保護機床的目的。本系統採用三輸入端與非門74HC10的輸出端作為一個共用的中斷信號接至單片機的INT0，用於實時處理緊急停車、暫停、限位報警功能。電路如圖4-8所示：
4.3串列通信電路
本系統由兩部分構成，上位機系統和下位機系統，由於上位機主要完成管理顯示等工作，下位機完成控制功能，所以上位機和下位機的數據傳輸實時性要求不高，我們採用串口通信。使用RS232標准，MAX232進行電頻的轉換。串口RS232標准，它是美國電子工業協會(Electronic Instry Association)的推薦標准。本系統採用9針連接器，其定義見表4-1。本系統採用三線制TXD,RXD,GND連接，以使電路簡單。
表4-1 連接器定義表
串口通訊電路主要由MAX 232電平轉換電路構成。MAX232是MAXIM公司產品，一種電平轉換晶元。可以將TTL轉換成RS232，或RS232轉換成TTL。滿足單片機和普通計算機的通訊電平轉換要求。電路如圖4-10所示。
圖4-10 通信介面電路
4.4人機界面模塊設計
4.4.1單片機應用系統中常用顯示方式及其比較
在單片機應用系統中，目前比較常用的顯示介質有數碼管(LED)、液晶顯示(LCD)及CRT等，在家用電器中用的比較多的是真空熒光屏(VFD)。現就各自特點簡述如下：
(1)數碼管
數碼管是一種主動發光器件。所謂主動發光．是指環境越暗越清晰。分為7段數碼管和「米」字數碼管2種。前者用於顯示ARCⅡ碼，顯示信息量小；後者除了可顯示ARCⅡ字元外，還可顯示一些自定義的比較復雜的字元。數碼管按驅動電流分，又可分為普通亮度、高亮、超高亮等。數碼管由於其廉價而且擴展方便等特性，—直是單片機系統中用得最多、最廣的一種顯示器件。國內有不少型號的數控系統、尤其是早期的數控系統，廣泛採用數碼管作為顯示界面。
(2)液晶顯示
液晶顯示器是一種被動發光器件。所謂被動發光，是指環境越亮越清晰，黑暗環境下必須加入背光才能清晰顯示。分為欄位型液晶顯示器、字元型液晶顯示器及圖形點陣液晶顯示器。欄位型只能顯示ASCII字元，字元型可以顯示ASCII字元，顯示效果比欄位型好，而且可以顯示少量的自定義字元；圖形點陣液晶顯示器是目前在單片機系統中比較流行的新型顯示器件，可以顯示所有字元及圖形，由於其可以顯示漢字的特性，被廣泛用於國內智能設備中，國內的數控系統也開始廣泛採用。
(3)CRT
CRT顯示器分為單色和彩色2種，在數控系統中，尤其是高檔數控系統中應用日益廣泛。其特點是成本低、顯示容量大；可以顯示所合字元、圖形及漢字；採用視頻專用介面電路MC6847等與單片機介面，比較復雜，因而在—般的應用中比較少見。
(4)真空熒光屏
真空熒光屏簡稱VFD(vacuunm fluorescent display mole)，是一種新型的顯示器件。它由3個基本電極——陰極(燈絲)、陽極及柵做封裝在一個真空的玻璃容器內構成。陰極是塗敷了金屬氧化物的鎢絲；柵極是極細的金屬網；陽極為段或點陣型的導電電極，它上面的熒光物質可顯示相應的字元或符號。柵極和陽極之間加有正電壓，從陰極發射出來的電子被這個正電壓加速，碰擅到陽極表面的熒光物質產生輻射，發出波長為505nm左右的談綠色熒光。通過按制柵極和陽極之間的電壓，就可以顯示各種字元。VFD由於其以下特點而被廣泛應用於家用電器、商場POS機以及新型的儀器儀表中。①亮度高，並且不存在視角問題，②工作溫度范圍寬、壽命長；②外圍電路簡單，只需十5v電源就可以工作，提供准8位數據匯流排介面；④功耗低。但這種顯示器目前用在數控系統上還比較少。
4.4.2點陣液晶顯示模塊
(1)字元型液晶顯示模塊
本數控系統採用字元點陣液晶顯示模塊DM12232。該模塊具有以下特點：
●能顯示122列32行
●電源VDD3.3V~5V（內置升壓電路，無需負壓）
●與微處理器接8位或4位並行/ 3位串列
●多種軟體功能：自定義字元、畫面移動、游標顯示、睡眠模式等功能
●配置LED背光
}