经济型数控车床进给伺服系统设计

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目 录

设 计 总 说 明 .....................................................................................................

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GENERAL DESING INTRODUCTIO………………………………………... Ⅲ 目 录 ..................................................................................................................... Ⅵ 第一章 引 言 ....................................................................................................... 1.1数控机床的发展............................................................................................. 1.2数控机床的改造的必要性............................................................................. 1.3本课题的研究对象及其相关参数................................................................. 第二章纵向进给系统总体方案的拟订和论证 ..................................................... 2.1 设计任务 ........................................................................................................ 2.2总体方案的论证............................................................................................. 2.3总体方案的确定............................................................................................. 第三章进给伺服系统机械部分设计 ..................................................................... 3.1切削力的计算................................................................................................. 3.2滚珠丝杆螺母副的计算和选型..................................................................... 3.3齿轮传动比的计算......................................................................................... 3.4步进进电机的计算和选型............................................................................. 第四章 数控系统硬件控制设计 ........................................................................... 4.1控制系统方案确定......................................................................................... 4.1.1数控系统基本硬件组成.......................................................................... 4.1.2总体组成.................................................................................................. 4.2总体组成及软硬件的分配............................................................................. 4.3主控部分的设计............................................................................................. 4.3.1主控芯片选择.......................................................................................... 4.3.2 MCS—51系列单片机介绍 .................................................................... 4.3.3三总线结构.............................................................................................. 4.3.4存储器结构.............................................................................................. 4.3.5时序.......................................................................................................... - VII -

1 1 2 3 4 4 4 5 6 6 7

10 11 16 16 16 16 16 17 17 17 19 19 19

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4.3.6中断功能.................................................................................................. 20 4.3.7MCS---51单片机常用系统扩展芯片 ..................................................... 21 4.4存储器扩展设计............................................................................................. 22 4.4.1芯片选择.................................................................................................. 22 4.4.2地址分配及译码...................................................................................... 23 4.5接口电路及辅助电路具体设计..................................................................... 26 4.5.1.步进电机接口电路................................................................................. 26 4.5.2.键盘、显示接口..................................................................................... 27 4.5.3其他辅助电路………………………………………………………… 29 第五章经济型数控系统软件设计 ......................................................................... 30 5.1软件的组成..................................................................................................... 30 5.2插补原理及其程序设计................................................................................. 30 5.2.1插补方法概述.......................................................................................... 30 5.2.2逐点比较法的直线插补及其程序设计.................................................. 31 5.2.3逐点比较法的圆弧插补及其程序设计.................................................. 34 5.3步进电机运行程序控制设计......................................................................... 36 5.4经济性数控系统的软件模型......................................................................... 37 5.4.1模块组成.................................................................................................. 37 5.4.2缓冲区设置.............................................................................................. 37 5.4.3中段处理器.............................................................................................. 38 5.4.4各模块说明及流程图.............................................................................. 38 结论 ......................................................................................................................... 42 参考文献 ................................................................................................................. 43 致谢及声明 ............................................................................................................. 44

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引 言

1.1机床的发展

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。

数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。

数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：

1. 适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。

2. 加工精度高； 3. 生产效率高；

4. 减轻劳动强度，改善劳动条件； 5. 良好的经济效益；

6. 有利于生产管理的现代化。

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