1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程名稱： 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　姓 名： 學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　年 級(jí)： 09級(jí) 任課教師： </p><p>　　2013年1月12日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　XY 數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)說(shuō)明</p><p><b

3、>　　加工參數(shù)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要3</b></p><p><b>　　第一章 前言4</b></p><p>　　1.1 XY數(shù)控工作臺(tái)課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容4</p>

4、<p>　　1.2 XY數(shù)控工作臺(tái)組成4</p><p>　　1.3 XY數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)的意義和目的4</p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)的介紹6</p><p>　　2.2 XY數(shù)控工作臺(tái)的總體設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.2.1機(jī)械部件的選用

5、7</p><p>　　2.2.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　第三章 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1工作臺(tái)上移動(dòng)部件重量的初步估計(jì)11</p><p>　　3.2切削力的計(jì)算11</p><p>　　3.3直線式滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型13</p><p>　　3.

6、3.1導(dǎo)軌滑塊的工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選擇13</p><p>　　3.3.2直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算14</p><p>　　3.4滾珠絲杠螺母副的計(jì)算、選型及核算14</p><p>　　3.4.1 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算14</p><p>　　3.4.2 滾珠絲杠螺母副初選型號(hào)15</p><p>　　3

7、.4.3滾珠絲杠剛度校核16</p><p>　　3.4.4壓桿穩(wěn)定性核算17</p><p>　　3.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇18</p><p>　　3.6 XY230數(shù)控工作臺(tái)的潤(rùn)滑與防護(hù)19</p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1控制系統(tǒng)框圖20</p>

8、<p>　　4.2 CPU的選擇及其電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2.1 CPU的選擇20</p><p>　　4.2.2 CPU電路的設(shè)計(jì)21</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　5.1管理模塊程序設(shè)計(jì)24</p><p>　　5.1.1系統(tǒng)的初

9、始化24</p><p>　　5.1.2零件程序的編輯和修改25</p><p>　　5.1.3診斷程序27</p><p>　　5.2控制程序的設(shè)計(jì)29</p><p>　　5.2.1插補(bǔ)程序29</p><p>　　5.3加工程序舉例35</p><p><b>　　參

10、考文獻(xiàn)37</b></p><p>　　XY230數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　XY230數(shù)控工作臺(tái)系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度（幾何精度、定位精度等），是微機(jī)控制技術(shù)最簡(jiǎn)單的應(yīng)用。它充分的利用了微機(jī)的軟件功能和硬件功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)

11、床的控制;使機(jī)床的加工范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，精度和加工可靠性進(jìn)一步得到提高。X-Y數(shù)控工作臺(tái)控制系統(tǒng)是由8031單片機(jī)作為中央處理器、環(huán)形分配器及功放電路等硬件組成，在控制系統(tǒng)的硬件上下載入特定的程序以實(shí)現(xiàn)特定的加工功能。該控制系統(tǒng)采用軟件中斷控制系統(tǒng)與子程序，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、條件明確在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用較多。中斷結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)便于修改和擴(kuò)充，編制較為方便，便于向多處理方向發(fā)展。XY數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置

12、。本設(shè)計(jì)是：步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，微機(jī)控制原理、插補(bǔ)原理、匯編語(yǔ)言、繪圖建模軟件（如AutoCAD）、電氣模擬軟件等的綜合應(yīng)用。</p><p>　　具體設(shè)計(jì)步驟大概分為以下幾部分：一、總體方案的確定；二、機(jī)械部分的設(shè)計(jì)；三、硬件部分的設(shè)計(jì)；四、軟件部分的設(shè)計(jì)；五、總體設(shè)計(jì)圖紙的繪制。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)控技術(shù)，步進(jìn)電機(jī)，微機(jī)控制，插補(bǔ)</p><p>&l

13、t;b>　　第一章 前言</b></p><p>　　1.1 XY數(shù)控工作臺(tái)課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的XY數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求采用軟件控制硬件，實(shí)現(xiàn)十字工作臺(tái)的單軸運(yùn)動(dòng)及聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，選用Intel公司的51系列單片機(jī)8031作為控制系統(tǒng)的CPU足可以滿足要求,并用2764,6264存儲(chǔ)器及8155芯片作為存儲(chǔ)器和I/O口擴(kuò)展芯片等硬件組成

14、,在控制系統(tǒng)的硬件上下載入特定的程序以實(shí)現(xiàn)特定的加工功能.其基本思想是：通過(guò)圓弧或者直線插補(bǔ)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)零件進(jìn)行幾何加工，每進(jìn)行一個(gè)脈沖當(dāng)量的加工都需要產(chǎn)生一個(gè)脈沖以驅(qū)動(dòng)電機(jī)正（反）轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)8155 I/O口擴(kuò)展芯片將相應(yīng)的加工進(jìn)刀信息送至刀架庫(kù)中來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的走刀，電機(jī)和刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了刀具對(duì)工件的加工。該控制系統(tǒng)采用軟件中斷控制系統(tǒng)與子程序，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、條件明確在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用較多。中斷結(jié)構(gòu)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)便

15、于修改和擴(kuò)充，編制較為方便，便于向多處理方向發(fā)展。XY數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)移成角位移的機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。XY數(shù)控工作臺(tái)是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。本課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容有：總體方案的確定；機(jī)械部分的設(shè)計(jì)；硬件部分的設(shè)計(jì)；軟件部分的設(shè)計(jì)；總體設(shè)計(jì)圖紙的繪制。</p><p>　　1.2 XY數(shù)控工作臺(tái)組成</p><p>　　XY數(shù)控工作臺(tái)的驅(qū)

16、動(dòng)電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)，本設(shè)計(jì)采用開環(huán)控制，需要選擇和計(jì)算主要機(jī)械傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌等，繪制工作臺(tái)結(jié)構(gòu)裝配圖，繪制單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件線路圖。</p><p>　　1.3 XY數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)的意義和目的</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的XY數(shù)控工作臺(tái)選用了低摩擦的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和精密的絲杠。工作臺(tái)的工作原理是通過(guò)MCS-51系列單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，使XY工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控控

17、制。工作臺(tái)的自動(dòng)化很好的解決了復(fù)雜、精密、多變零件的加工問(wèn)題、大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、提高加工精度、有利于向高級(jí)計(jì)算機(jī)控制與管理方面發(fā)展。本設(shè)計(jì)的XY數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。通過(guò)對(duì)微機(jī)控制技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制，使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步提高。本次設(shè)計(jì)的XY工作臺(tái)不僅可安裝在銑床上進(jìn)行數(shù)控銑削加工，而且還能夠安裝在鉆床上進(jìn)行數(shù)控鉆削加工，所以其功能遠(yuǎn)高于傳

18、統(tǒng)的普通工作臺(tái)是新一代機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。</p><p>　　通過(guò)對(duì)XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，能夠正確運(yùn)用單片機(jī)原理及應(yīng)用、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程的基本理論知識(shí)，學(xué)會(huì)機(jī)床加工設(shè)備數(shù)控化改造方案的擬定、比較、分析及進(jìn)行必要的計(jì)算及校核；通過(guò)對(duì)設(shè)備改造的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控設(shè)備典型零件的計(jì)算方法和步驟以及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；通過(guò)設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，掌握簡(jiǎn)單的數(shù)控系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)的基本方法；通過(guò)課

19、程設(shè)計(jì)，初步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)自己獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；提高自己應(yīng)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)以及編寫文件等資料的能力。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中著重介紹了如何進(jìn)行XY數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，如何進(jìn)行導(dǎo)軌、絲杠、電機(jī)的選用，并對(duì)數(shù)控控制電路的設(shè)計(jì)和其控制程序的編制等方面進(jìn)行了深入的分析。</p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p

20、>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)的介紹</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的XY230數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)X-Y數(shù)控工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)，該工作臺(tái)安裝在銑床上用于銑削加工。其基本參數(shù)如下：</p><p><b>　　導(dǎo)軌類型：自定</b></p><p>　　加速時(shí)間T:0.2s</p><p>　　臺(tái)面上最大重量

21、：40Kg</p><p>　　工作臺(tái)尺寸：230x230（mmmm)</p><p><b>　　滾珠絲杠螺距：自定</b></p><p>　　X坐標(biāo)行程：100mm</p><p>　　Y坐標(biāo)行程：150mm</p><p>　　脈沖當(dāng)量：0.01mm/pluse</p>&l

22、t;p>　　定位精度：0.04mm</p><p>　　重復(fù)定位精度：0.02mm</p><p>　　工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度：1200mm/min</p><p>　　工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度：400mm/min</p><p><b>　　步距角：自定</b></p><p>　　加工參數(shù)

23、：立銑刀最大直徑：D=15mm；立銑刀齒數(shù)：Z=3；最大銑削寬度：；</p><p>　　最大背吃刀量：；每齒進(jìn)給量為；加工材料：碳素鋼或有色金屬。</p><p>　　2.2 XY數(shù)控工作臺(tái)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>

24、;　　2.2.1機(jī)械部件的選用</p><p><b>　　1、絲杠螺母副</b></p><p>　　(1)、絲杠螺母副的選擇</p><p>　　絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它主要用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)之分?；瑒?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功

25、能，但其摩擦阻力矩大、傳動(dòng)效率低（30%~40%）。滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但其最大的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動(dòng)效率高（92%~98%）。一方面：從本次設(shè)計(jì)中所給出的數(shù)據(jù)要求看：脈沖當(dāng)量：；定位精度：0.04mm；另一方面：從經(jīng)濟(jì)性方面看；本次課程設(shè)計(jì)更加適合選用滾動(dòng)摩擦機(jī)構(gòu)即滾珠絲杠副作為傳動(dòng)部件。滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。</p><p&g

26、t;　　(2)、絲杠螺母副傳動(dòng)形式的選擇</p><p>　　從十字工作臺(tái)的傳動(dòng)原理來(lái)看，絲杠螺母副的傳動(dòng)形式為絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)如圖2-2所示。該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需要安裝導(dǎo)向裝置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。</p><p>　　圖2-2 絲杠螺母副的傳動(dòng)形式</p><p>　　(3)、滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊</p>&l

27、t;p>　　滾珠絲杠在負(fù)載時(shí)，其滾珠與滾道接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回。這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動(dòng)精度又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)中要求的精度并不是很高，所以選擇雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式的調(diào)整方法如圖2-3所示。其特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，預(yù)緊可靠，使用中調(diào)節(jié)方便。</p><p>　　圖2-3 雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式</p><p>　?。?）、滾珠絲杠支承方式的

28、選擇</p><p>　　絲杠的軸承組合及軸承座以及其他零件的連接剛度不足，將嚴(yán)重影響滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度，為了提高軸向剛度，常用以止推軸承為主的軸承組合來(lái)支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時(shí)，也可以使用角接觸球軸承來(lái)支承絲杠。本設(shè)計(jì)中采用雙推-雙推的支承方式，如圖2-4所示，兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度高。</p><p>　　圖2-4 雙推-雙推式<

29、;/p><p><b>　　2、導(dǎo)軌副的選擇</b></p><p>　　導(dǎo)軌副的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌副是工作臺(tái)的重要部件之一，從某種意義上來(lái)講它很大程度上決定工作臺(tái)的剛度、導(dǎo)向精度、精度保持性及低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性等特性。目前存在的導(dǎo)軌大致分為：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等。此設(shè)計(jì)的XY230數(shù)控工作臺(tái)用于立式銑床，其

30、要求的承載重量為40Kg，定位精度要求較高并且運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橹本€，所以我們選擇直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副。其特點(diǎn)是：摩擦系數(shù)?。?.003~0.005）、運(yùn)動(dòng)靈活；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；精度高、潤(rùn)滑方便。</p><p><b>　　3、伺服電機(jī)的選用</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)涉及到的機(jī)電一體化系統(tǒng)中選擇動(dòng)力用伺服電機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步

31、進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或者直線位移的機(jī)電執(zhí)行元件。每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，它便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度就是所謂的步距角。控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的接通次序，可以得到各種所需要的運(yùn)行特性，如脈沖數(shù)增加，直線或者角位移就隨之增加；脈沖頻率升高，則電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就升高；分配脈沖的相序改變后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向就會(huì)發(fā)生改變。本設(shè)計(jì)所要求的脈沖當(dāng)量并沒(méi)有達(dá)到微米級(jí)，并且要求定位精度也不高，空載時(shí)的最快移動(dòng)速度

32、也只是1200mm/min。為了提高系統(tǒng)的性價(jià)比，降低制造成本，降低產(chǎn)品的尺寸所以我們初步選擇永磁（PM-Permanet Magnet）型步進(jìn)電機(jī)。其具有的特點(diǎn)：勵(lì)磁功率小、效率高、造價(jià)便宜。</p><p>　　2.2.2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、伺服系統(tǒng)選擇開環(huán)、半閉環(huán)還是閉環(huán)其中的一種，應(yīng)根據(jù)要求的定位精度進(jìn)行，本設(shè)計(jì)所要求的定位精度為0.04mm。查看《機(jī)電一體化系

33、統(tǒng)設(shè)計(jì)》P28滾珠絲杠行程偏差和變動(dòng)量表，可知有效行程在150mm內(nèi)行程允差，4級(jí)（P4）絲杠為0.016mm，5級(jí)（P5)絲杠為0.023mm，因此本設(shè)計(jì)的XY230數(shù)控工作臺(tái)考慮采用開環(huán)伺服控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)是不把控制對(duì)象的輸出與輸入進(jìn)行比較的控制系統(tǒng)即系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置。計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號(hào)是單向的，所以不存在系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。指令發(fā)出后，經(jīng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪傳動(dòng)副和絲杠傳動(dòng)副使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)

34、有被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)的反饋。其運(yùn)動(dòng)精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能和傳動(dòng)副的精度。此設(shè)計(jì)的XY230數(shù)控工作臺(tái)應(yīng)用于立式數(shù)控銑床，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制、直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型的開環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　2、對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服控制系統(tǒng)，應(yīng)用MCS-51系列中的8031單片機(jī)足夠滿足本設(shè)計(jì)所提出的要求，而且其系統(tǒng)機(jī)構(gòu)緊湊、硬件設(shè)計(jì)靈活、集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快，

35、特別是我們所選擇的8031單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)具有成本低、不需要特殊的開發(fā)手段等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　3、在選擇了中央處理器后，還需要光電隔離電路、步進(jìn)功率放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1工作臺(tái)上移動(dòng)部件重量的初步估計(jì)</p><p>　　由于下

36、層導(dǎo)軌及絲杠承受的力比上層導(dǎo)軌及絲杠所承受的力大，只對(duì)下層導(dǎo)軌及絲杠進(jìn)行選擇和校核。選鑄鐵作為導(dǎo)軌材料。工作臺(tái)的尺寸為：230mm230mm、x坐標(biāo)的行程為150mm、y坐標(biāo)的行程為100mm、臺(tái)面以上最大重量為40Kg，并將工作臺(tái)看成一個(gè)立體的方形其實(shí)物結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，總高為340mm、總長(zhǎng)690mm、總寬650mm。做出初步的估計(jì)：下層導(dǎo)軌以上移動(dòng)部件重量為G=900N。</p><p>　　圖3-1 數(shù)

37、控工作臺(tái)實(shí)物</p><p><b>　　3.2切削力的計(jì)算</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中所涉及到的工件為碳素鋼，且加工方式為立式銑削，設(shè)所使用的刀具材料為硬質(zhì)合金鋼；由表3-1可知：</p><p>　　表3-1硬質(zhì)合金銑刀銑削力的計(jì)算公式</p><p>　　立銑時(shí)切削力的計(jì)算公式為：</p>

38、<p><b>　?。?）</b></p><p>　　由本設(shè)計(jì)所給出的數(shù)據(jù)可知銑刀最大直徑d=D=15mm，齒數(shù)Z=3，最大銑削寬度=15mm，背吃刀量=8mm，每齒進(jìn)給量=0.1mm，銑刀轉(zhuǎn)速n=300r/min。則由式（1）求得最大銑削力：</p><p>　　采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由表3-2查得，結(jié)合圖3-2，考慮立銑時(shí)的情況

39、，可估算三個(gè)不同方向的銑削力分別是：</p><p>　　，。工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力；受到水平方向的銑削力分別是和。水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向，則縱向銑削力，徑向銑削力。則總的銑削力為：</p><p>　　表3-2 各個(gè)銑削力之間的比值</p><p>　　圓柱銑削 不對(duì)稱逆銑</

40、p><p>　　圖3-2 圓柱銑刀不對(duì)稱逆銑銑削力</p><p>　　3.3直線式滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型</p><p>　　3.3.1導(dǎo)軌滑塊的工作載荷的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選擇</p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩個(gè)部分。導(dǎo)軌條通常為兩根，裝在支承件上。每根導(dǎo)軌條上安裝有兩個(gè)滑塊?？紤]到極限位置時(shí)的受力情況（極限位置時(shí)滑塊承受整個(gè)重量

41、和外力），這樣的話，單個(gè)滑塊所受的最大力為：</p><p>　　根據(jù)工作最大載荷：，初選KL（四方向等載荷寬型，安裝孔為螺孔）系列的導(dǎo)軌型號(hào)為JSA-LG20，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷。本課程設(shè)計(jì)中規(guī)定工作臺(tái)尺寸為230mm×230mm,加工范圍為150mm×100mm,考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，按標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列有效工作行程為150mm，所以選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為340mm。如表3-3所示。<

42、;/p><p>　　表3-3 JSA型導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列</p><p>　　3.3.2直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算</p><p>　　在本課程設(shè)計(jì)中選用滾動(dòng)體為球的滾動(dòng)導(dǎo)軌，球?qū)к壍念~定壽命定位50km。球?qū)к壍臐L動(dòng)條接觸的定導(dǎo)軌的硬度為60HRC。則：</p><p>　　式中C為額定動(dòng)載荷；為硬度系數(shù)取值為1.0；為溫度系數(shù)當(dāng)工作溫度不超過(guò)時(shí)取值為1.0

43、；為接觸系數(shù)當(dāng)每根導(dǎo)軌上安裝有兩個(gè)滑塊時(shí)取值為0.81；為載荷/速度系數(shù)，無(wú)沖擊振動(dòng)，=1~1.5。</p><p>　　從計(jì)算結(jié)果來(lái)看壽命遠(yuǎn)超過(guò)額定壽命，所以導(dǎo)軌選擇合理。</p><p>　　3.4滾珠絲杠螺母副的計(jì)算、選型及核算</p><p>　　3.4.1 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算</p><p>　　由3.2的計(jì)算我們知道，在立銑時(shí)，

44、工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲桿軸線平行）,受到橫向載荷（與絲桿軸線垂直），受到垂直方向載荷（與工作臺(tái)面垂直）。</p><p>　　已知移動(dòng)部件總重量G=900N，按燕尾形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)表3-3取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：</p><p><b>　　表3-3 </b></p><p>　　本設(shè)計(jì)要求的工

45、作臺(tái)在承受銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度V=400mm/min，根據(jù)導(dǎo)程系列及公稱導(dǎo)程的優(yōu)先選用系列初選絲杠導(dǎo)程=5mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速n=v/=80r/min。此十字工作臺(tái)運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床所取滾珠絲桿的使用壽命T=15000h，代入,得絲桿壽命系數(shù)L=72（單位為：）。則作用于絲杠軸向最大動(dòng)載荷為：</p><p>　　式中：為載荷系數(shù)（平穩(wěn)或輕度沖擊時(shí)為1.0~1.2）取值為1.1、為硬度系數(shù)（（HRC58時(shí)為1.0）

46、球?qū)к壍臐L動(dòng)條接觸的定導(dǎo)軌的硬度為60HRC）取值為1.0。</p><p>　　3.4.2 滾珠絲杠螺母副初選型號(hào)</p><p>　　由以上計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲桿導(dǎo)程，選擇濟(jì)寧博特精密絲桿制造有限公司生產(chǎn)的G系列2505-4型滾珠絲桿副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為25mm，導(dǎo)程為5mm，循環(huán)滾珠為4圈×1列，精度等級(jí)為5級(jí)，額定動(dòng)載荷為11921N，大于

47、,滿足要求。</p><p>　　表3-4 G GD系列滾珠絲杠參數(shù)</p><p>　　3.4.3滾珠絲杠剛度校核</p><p>　　滾珠絲杠在軸向作用下，將產(chǎn)生伸長(zhǎng)或壓縮，在扭矩的作用下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響傳動(dòng)及定位精度，故應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的變形量。查表3-4可知滾珠直徑，絲杠底徑，則絲桿截面積，絲杠導(dǎo)程為，上下層均采用雙推-雙推，左、右支承中

48、心距約為330mm。</p><p>　　滾珠絲杠在工作負(fù)載F和扭矩M共同作用下，所引起的每一導(dǎo)程的變形量為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中 E為鋼的彈性模量2.1）MPa</p><p>　　S為絲杠的最小截面積</p><p><b>

49、　　M為扭矩</b></p><p>　　I為絲杠的底徑的截面慣性矩</p><p>　　忽略式（2）中的第二項(xiàng)，算得絲桿在工作載荷作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量</p><p>　　根據(jù)公式,求得單圈滾珠數(shù)Z=25；滾珠的圈數(shù)列數(shù)為41，代入公式：，得滾珠總數(shù)量。絲桿預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力.則由式，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量。</p>&l

50、t;p>　　因?yàn)榻z杠加有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可減小為原來(lái)的一半，取δ2=0.00112mm。</p><p>　　求得總的變形量在本次設(shè)計(jì)中有效行程為150mm，當(dāng)有效行程315mm時(shí)5級(jí)精度的允許行程變量為0.023mm，可見絲杠剛度足夠。</p><p>　　3.4.4壓桿穩(wěn)定性核算</p><p>　　此設(shè)計(jì)中的X-Y數(shù)控工作臺(tái)的

51、x，y導(dǎo)軌采用雙推-雙推的支承方式，兩端分別安裝止推軸承和深溝球軸承的組合。實(shí)際承受載荷的能力為：</p><p>　　式中為壓桿穩(wěn)定性的支承系數(shù)（雙推-雙推時(shí)為4）取值為4、E為鋼的彈性模量2.1（MPa）I為絲杠小徑的截面的慣性矩（）。由計(jì)算知>>所以此絲杠不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。</p><p>　　3.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　運(yùn)用電動(dòng)機(jī)

52、直接連接絲杠的方式即傳動(dòng)比為1。由3.4.2知公稱直徑，導(dǎo)程=5mm，代入式，得絲桿螺旋升角。將摩擦角，代入式中得。</p><p>　　因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)和絲杠直接相連（忽略聯(lián)軸器的效率）。計(jì)算快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　式中為等效到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，為電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)時(shí)的加速時(shí)間。</p><p>　　

53、本設(shè)計(jì)給出的數(shù)據(jù)中要求脈沖當(dāng)量為0.01mm/pluse。則：</p><p>　　根據(jù)最大加速轉(zhuǎn)矩和步距角，查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)p100表3-9永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)性能數(shù)據(jù)選擇86BYG007-II;其步距角為0.72.空載啟動(dòng)頻率為1900步/s，最大靜轉(zhuǎn)矩為0.22N.m。</p><p>　　已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)

54、頻率。當(dāng)負(fù)載達(dá)到最大靜轉(zhuǎn)矩的1/2時(shí)實(shí)際啟動(dòng)頻率為950Hz。則可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動(dòng)頻率：</p><p>　　上述說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于446Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，起動(dòng)頻率選得更低，通常只有（即100脈沖/s）。</p><p>　　綜上可知，我們所選擇的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠滿足要求。</p><p&g

55、t;　　3.6 XY230數(shù)控工作臺(tái)的潤(rùn)滑與防護(hù)</p><p>　　1.滾珠絲杠副的密封和潤(rùn)滑。滾珠絲杠副可用防塵密封圈或者防護(hù)套密封來(lái)防止灰塵及雜志的進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤(rùn)滑劑來(lái)提高其耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維持其傳動(dòng)精度、延長(zhǎng)其使用壽命。選用非接觸式密封圈，其通常由聚氯乙烯等塑料材料制成，內(nèi)孔螺紋表面與絲杠螺紋略有間隙。采用脂潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑脂在裝配時(shí)放進(jìn)滾珠螺母滾道內(nèi)定期潤(rùn)滑。防護(hù)套采用折疊式密封套。

56、</p><p>　　2.滾動(dòng)導(dǎo)軌副。采用脂潤(rùn)滑，一次填裝，長(zhǎng)期使用。防護(hù)套的形式是伸縮擋板。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1控制系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　X-Y數(shù)控工作臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖如圖4-1所示。</p>

57、<p><b>　　步進(jìn) </b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　圖4-1 硬件設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　4.2 CPU的選擇及其電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 CPU的選擇</p><p>　　不同領(lǐng)域可選

58、用不同品種、不同檔次的微機(jī)。生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化、機(jī)床自動(dòng)化、數(shù)控機(jī)床一般應(yīng)用8位或16位微機(jī)系統(tǒng)，特別是控制系統(tǒng)與被控對(duì)象分離時(shí)，可使用單板機(jī)、多板機(jī)微機(jī)系統(tǒng)。像家用電器、商用產(chǎn)品，計(jì)算機(jī)一般裝在產(chǎn)品內(nèi)，故應(yīng)采用單片機(jī)或微處理器。然而，這類產(chǎn)品處理速度不高、處理數(shù)據(jù)量不大、處理過(guò)程又不太復(fù)雜，故采用4位或8位微機(jī)。在要求很高的實(shí)時(shí)控制及復(fù)雜的過(guò)程控制、高速運(yùn)算及大量數(shù)據(jù)處理等場(chǎng)合，如智能機(jī)器人、導(dǎo)航系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)應(yīng)主要使用16位或32位

59、微機(jī)。對(duì)于一般的工業(yè)控制設(shè)備及機(jī)電產(chǎn)品、汽車機(jī)電一體化控制、智能儀表、計(jì)算機(jī)外設(shè)控制、磅秤自動(dòng)化、交通與能源管理等多采用8位機(jī)。換句話說(shuō)，4位機(jī)常用于較簡(jiǎn)單、規(guī)模較小的系統(tǒng)（產(chǎn)品），16位與32位機(jī)64位機(jī)主要用于較復(fù)雜的大系統(tǒng)，8位機(jī)則用于中等規(guī)模的系統(tǒng)。由于單片機(jī)的迅速發(fā)展，它的功能更強(qiáng)、性能更完善，逐漸滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，不但用于簡(jiǎn)單小系統(tǒng)，而且不斷被復(fù)雜的大系統(tǒng)所采用。MCS-51系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

60、靈活，特別是8031單片機(jī)以其構(gòu)成系統(tǒng)的成本低及不需要特殊的開發(fā)手段等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　圖4-2 8031引腳圖</p><p>　　4.2.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、光電隔離電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　光電隔離接口電路的作用：I、可將輸入/輸出兩部分的供電電源和電路的地線分

61、離。光電耦合輸入、輸出端之間絕緣電阻很大（1011~1013Ω），寄生的電容很小（0.5~2pF），因而干擾信號(hào)很難從輸入端反饋到輸出端。II、可進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)要求的電平輸出，從而具有初級(jí)功率放大作用。III、提高對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力?？芍苯域?qū)動(dòng)光控晶閘管工作。</p><p>　　8031芯片匹配的輸入輸出光電隔離接口電路的特點(diǎn)：P3口作為準(zhǔn)雙向接口，當(dāng)P3輸入口被拉成低電平時(shí)，可直接由TTL或MOS電路驅(qū)動(dòng)；

62、當(dāng)外部信號(hào)為低電平時(shí)，P3可被拉成高電平直接與光電耦合器連接。與8031芯片匹配的輸入輸出光電隔離接口電路如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 光電隔離電路</p><p><b>　　2、環(huán)形脈沖分配器</b></p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。步進(jìn)電機(jī)的控制方式由脈沖分配器實(shí)現(xiàn)，其作用是

63、將數(shù)控裝置送來(lái)的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)中采用小規(guī)模繼集成電路搭接而成的四相八拍環(huán)形脈沖分配器。圖4-4所示，圖中、、、、為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。</p><p>　　圖5-5 環(huán)形分配器</p><p><b>　　功率放大電路</b></p><p>　　從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的

64、信號(hào)脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至幾十安培，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)中選用單電壓功率放大電路如圖5-5所示。圖中A、B、C、D分別為步進(jìn)電機(jī)的四相，每相由一組放大器驅(qū)動(dòng)。放大器輸入端與環(huán)形脈沖分配器相連。在沒(méi)有脈沖輸入時(shí)，3DK4和3DD15功率放大器均截止。繞組中無(wú)電流，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)脈沖依次加到A、B、C、D四個(gè)輸入端時(shí)，四相放大器分別驅(qū)動(dòng)不同的繞組，是電動(dòng)機(jī)

65、一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)。電路中與繞組并聯(lián)的二極管VD分別起著續(xù)流的作用，即在功放管截止時(shí)，是儲(chǔ)存在繞組中的能量通過(guò)二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。而與繞組串聯(lián)的電阻R為限流電阻，限制通過(guò)繞組的電流不致超過(guò)其額定電流，以免電動(dòng)機(jī)發(fā)熱厲害被燒壞。</p><p>　　圖5-5 單電壓功率放大電路</p><p><b>　　控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p>

66、<p>　　控制系統(tǒng)的軟件的結(jié)構(gòu)決定于控制裝置中軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質(zhì)。數(shù)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分，即管理軟件的設(shè)計(jì)和控制軟件的設(shè)計(jì)。如圖5-1所示。管理軟件一般又稱監(jiān)控軟件，其作用是進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)并提供基本操作管理；控制軟件的作用是根據(jù)用戶編制的加工程序，控制工作臺(tái)運(yùn)行。在軟件設(shè)計(jì)中采用模塊化技術(shù)，即各個(gè)功能對(duì)應(yīng)一定的模塊程序，數(shù)控系統(tǒng)整體功能能通過(guò)管理軟件（主控模塊）分析鍵盤命令或用戶程序命令

67、調(diào)用各個(gè)子模塊來(lái)完成。</p><p>　　零件程序的輸入/輸出</p><p><b>　　管理軟件 顯示</b></p><p><b>　　診斷</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件 譯碼</p><p><b>　　刀具補(bǔ)償&

68、lt;/b></p><p>　　控制軟件 速度補(bǔ)償</p><p><b>　　插補(bǔ)運(yùn)算</b></p><p><b>　　位置控制</b></p><p>　　圖5-1 數(shù)控裝置軟件的組成</p><p>　　5.1管理模塊程序設(shè)計(jì)</p>&l

69、t;p>　　管理程序要根據(jù)軟件總體設(shè)計(jì)方案來(lái)安排，一般包括：系統(tǒng)的初始化，鍵盤分析與顯示，數(shù)控程序讀入，指令分析，編輯修改，系統(tǒng)診斷等。這些程序用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，系統(tǒng)的監(jiān)控，指揮整個(gè)系統(tǒng)軟件協(xié)調(diào)工作，使系統(tǒng)完成程序規(guī)定的功能。</p><p>　　5.1.1系統(tǒng)的初始化</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)的各個(gè)部分可能處于隨機(jī)狀態(tài)，必須用初始化程序自動(dòng)地完成對(duì)CPU及其相關(guān)接口

70、設(shè)置工作狀態(tài)。對(duì)有關(guān)寄存器、存儲(chǔ)單元設(shè)置初始值后，系統(tǒng)才能開始工作。初始化程序設(shè)計(jì)的一般過(guò)程如圖5-2所示。</p><p><b>　　上電啟動(dòng)</b></p><p>　　圖5-2 初始化流程圖</p><p>　　5.1.2零件程序的編輯和修改</p><p>　　當(dāng)零件程序輸入結(jié)束后，數(shù)據(jù)經(jīng)輸入處理程序存放到固定

71、的數(shù)據(jù)區(qū)。為了保證輸入數(shù)據(jù)的正確性，必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，有錯(cuò)的則進(jìn)行修改、刪除或者插入等編輯工作。一般系統(tǒng)可以存儲(chǔ)多個(gè)用戶程序，每個(gè)程序前都加上一個(gè)程序號(hào)，以便編輯時(shí)檢索。編輯修改程序由檢索命令鍵啟動(dòng)后，輸入需檢索的程序號(hào)，這時(shí)編輯修改程序就在零件程序中檢索該程序，并顯示該程序，等待編輯修改。用檢索鍵逐項(xiàng)檢查程序，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則進(jìn)行修改，如刪除、插入、改正、復(fù)制等工作。圖5-3是編輯修改程序框圖。</p><p>&

72、lt;b>　　編輯修改子程序</b></p><p><b>　　鍵入要檢索的程序號(hào)</b></p><p>　　鍵入編輯修改命令 </p><p>　　Y </p><p>　　檢查命令

73、 檢查下一條指令</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　刪除命令？ 刪除多余內(nèi)容 </p><p>　　N Y</p><p>　　插入命

74、令？ 插入增加內(nèi)容</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　修改命令？ 修改錯(cuò)誤內(nèi)容</p><p><b>　　N</b></p><p>

75、<b>　　Y</b></p><p>　　復(fù)制命令？ 復(fù)制某段程序</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　編輯修改完？</b></p><

76、;p><b>　　Y</b></p><p><b>　　返回</b></p><p>　　圖5-3 編輯修改子程序框圖</p><p><b>　　5.1.3診斷程序</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是都配有一定規(guī)模的爭(zhēng)端程序。有了較完善的診斷程序就

77、可以防止故障的發(fā)生和擴(kuò)大，就是在出現(xiàn)故障時(shí)也可以及早查明故障類型及部位，以便迅速排除，減少停機(jī)時(shí)間。</p><p><b>　　1、ROM的診斷</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的監(jiān)控程序固化在EPROM中，一般不會(huì)出錯(cuò)，但是用時(shí)間一長(zhǎng)，也不能保證不出問(wèn)題。當(dāng)EPROM的窗口沒(méi)封裝好或者處于各種放射線的環(huán)境中，均可能是EPROM中的信息發(fā)生變化，從而使得系統(tǒng)不能

78、正常運(yùn)行。我們采用異或校檢和的方法對(duì)0100H~0BFFFH的內(nèi)容進(jìn)行校檢</p><p><b>　　ORG 8000H</b></p><p>　　XRTEST: MOV DPTR,#0BFFFH ；0BFFFH→DPTR</p><p>　　MOV R2，#20H ；20H→R2</p>&

79、lt;p>　　MOV B,#00H ;00H→B</p><p>　　TEST: CLR A ；0→A</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ；（A+DPTR)→A</p><p>　　XRL B,A

80、 ；A和B進(jìn)行異或運(yùn)算</p><p>　　INC DPTR ;數(shù)據(jù)指針加1指針指向下一個(gè)單元即（DPTR）+1</p><p>　　MOV A,DPL ；將DPTR低8位送入A</p><p>　　JNZ TEST ;累加器不為零轉(zhuǎn)移</p><p>　　DJ

81、NZ R2，TEST ；減1不為零轉(zhuǎn)移</p><p>　　MOV A,B</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　執(zhí)行完該段程序后，若累加器中的內(nèi)容不為零，則EPROM中有錯(cuò)</p><p><b>　　2、RAM的診斷</b></p&

82、gt;<p>　　這里我們選擇非破壞性診斷。非破壞性診斷是將原數(shù)據(jù)讀出并保留副本，求反，讀入，寫入，再讀出求反，與原副本相比較看是否相同。下面是對(duì)2000H~3FFFH進(jìn)行診斷的程序。</p><p>　　TEST:MOV DPTR,#2000H</p><p>　　MOV R2，#20H</p><p>　　TEST1：LCALL TEST2<

83、/p><p>　　JB F0，TEST ;長(zhǎng)調(diào)用指令</p><p>　　DJNZ R2，TEST1</p><p>　　TEST2：SETB F0 ;1→F0</p><p>　　TEST3：MOVX A,@DPTR ;診斷一個(gè)字節(jié)</p><p>　　MOV B,A

84、 ;保留副本</p><p>　　CPL A ;取反</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;寫</p><p>　　MOVX A,@DPTR ;讀</p><p>　　CPL A ;取反</p><p>　　CJNE A,B

85、 TEST4 ;校對(duì)，出錯(cuò)</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOVX A，@DPTR ;恢復(fù)</p><p>　　CJNE A,B,TEST4 ;恢復(fù)出錯(cuò)</p><p>　　INC DPTR ;跳入下一個(gè)單元</p><p>　　M

86、OV A,DPL</p><p>　　JNZ TEST3</p><p><b>　　TEST4：RET</b></p><p><b>　　3、定時(shí)器的診斷</b></p><p>　　對(duì)定時(shí)器的診斷一般采用定時(shí)方式運(yùn)行，如能按時(shí)溢出，置位溢出標(biāo)志，就可以基本上診斷無(wú)故障。下面為診斷程序的設(shè)

87、計(jì)。</p><p>　　TEST:MOV TMOD,#1 ;設(shè)定定時(shí)器</p><p>　　CLR TR0 ;將定時(shí)器的運(yùn)行控制位清零</p><p>　　CLR ET0 ；將定時(shí)器溢出中斷允許位清零</p><p>　　MOV TH0,#0 ;16位計(jì)數(shù)</p><p>

88、;　　MOV TL0,#0</p><p>　　SETB F0 ;出錯(cuò)標(biāo)志初始化</p><p>　　SETB TR0 ;將定時(shí)器的運(yùn)行控制位置1</p><p>　　MOV R2，#80 ;延時(shí)</p><p>　　MOV R3,#0</p><p>　　TEST1：DJN

89、Z R3，TEST1 ;(R3)-1不為零跳轉(zhuǎn)至TEST1</p><p>　　DJNZ R2,TEST1</p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p>　　JNB TF0,TEST2 ；溢出標(biāo)志位不為0轉(zhuǎn)移</p><p>　　CLR F0 ;有正常溢出

90、 </p><p><b>　　TEST2：RET</b></p><p>　　F0=0為通過(guò)，F(xiàn)0=1為有問(wèn)題</p><p>　　5.2控制程序的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.2.1插補(bǔ)程序</b></p><p>　　插補(bǔ)是機(jī)床中一種脈沖分配計(jì)算，合理的分配計(jì)

91、算能保證數(shù)控機(jī)床連續(xù)的軌跡運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　1、用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)計(jì)算.設(shè)計(jì)程序時(shí)，在RAM數(shù)據(jù)區(qū)分別存放終點(diǎn)坐標(biāo)值Xe,Ye,插補(bǔ)值X,Y,偏差.所有的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行初始化，如置初始值，X,Y向步進(jìn)電機(jī)初態(tài)(控制字)。</p><p>　　插補(bǔ)程序所用的內(nèi)存單元如下:</p><p>　　D1 D0為X向電機(jī)控制位.D0=1運(yùn)行，D0=0停止;D1=

92、1正轉(zhuǎn)，D1=0反轉(zhuǎn).</p><p>　　D3 D2為Y向電機(jī)控制位.D2=1運(yùn)行，D2=0停止;D3=1正轉(zhuǎn)，D1=3反轉(zhuǎn).</p><p>　　第一象限直線插補(bǔ)程序框圖如圖5-4所示:</p><p>　　圖5-4 直線插補(bǔ)程序框圖</p><p>　　第一象限直線插補(bǔ)程序如下:</p><p><b&g

93、t;　　ORG 2000H</b></p><p>　　MAIN： MOV SP，#60H ；主程序開始</p><p>　　LP4： MOV 28H，#OC8H ；Xe</p><p>　　MOV 29H，#0C9H ；Ye</p><p>　　MOV 2AH，00H

94、 ；X</p><p>　　MOV 2BH，#00H ；Y</p><p>　　MOV 2EH，#00H ；F</p><p>　　MOV 0H，#0AH</p><p>　　LP3： MOV A，2EH</p><p>　　JB ACC.7,LP1</p>

95、<p>　　MOV A，70H</p><p>　　SETB ACC.0</p><p>　　CLR ACC.2</p><p>　　MOV 70H，A ；置控制字0B，+X方向進(jìn)給</p><p>　　LCALL MOTR ；調(diào)用步進(jìn)電機(jī)的控制子程序，+X方向進(jìn)給一步</p><

96、p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV A，2EH</p><p>　　SUBB A，29H ； F-Xe</p><p>　　INC 2AH；X+1</p><p><b>　　AJMP LP2</b></p><p>　　LP I：MOV

97、70H，A ；置控制字0E，+Y方向進(jìn)給</p><p>　　LCALL MOTR ；調(diào)用步進(jìn)電機(jī)的控制子程序，+Y方向進(jìn)給一步</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　MOV A,2EH</p><p>　　ADD A,28H ；F+Xe</p>

98、;<p>　　LP2: MOV 2EH,A</p><p>　　MOV A,28H</p><p>　　CJME A,2AH,LP3 ；Xe=X?</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　2、圓弧插補(bǔ)</b></p>&l

99、t;p>　　此處圓弧插補(bǔ)的程序只設(shè)計(jì)圓弧在第一象限，圓心坐標(biāo)為（0，0），圓弧上點(diǎn)的</p><p>　　坐標(biāo)為（X，Y），圓弧半徑為R，每一點(diǎn)的坐標(biāo)偏差為，若F＞=0，應(yīng)沿X軸負(fù)方向進(jìn)給一步，此時(shí)FX=（X-1）（X-1）+YY-RR=F-2X+1，X=X-1；若F＜0，應(yīng)沿Y軸正方向進(jìn)給一步，此時(shí)FY=XX+（Y-1）（Y-1）-RR=F+2Y+1，Y=Y+1。</p><p>

100、　　第一象限圓弧插補(bǔ)程序如下：</p><p>　　RP： MOV 4AH，＃00H ；F單元清零</p><p>　　MOV　 49H，＃00H</p><p>　　MOV 　48H，＃01H　 ；X電動(dòng)機(jī)初始化</p><p>　　MOV　 47H，＃02H　 ；Y電動(dòng)機(jī)初始化</p><

101、;p>　　MOV　 DPTR，＃0030H</p><p>　　MOV　 A，＃03H　　　 ；XY電動(dòng)機(jī)上電</p><p>　　MOVＸ @PDTR，A</p><p>　　CLR C　　　　　　　 ；計(jì)算終判值</p><p>　　MOV　 A，52H　　　　 ；低位X、Xe相減，得a</p>

102、<p>　　SUBB　A，4EH</p><p>　　MOV　 54H，A　　　　 ；保存結(jié)果于終判值單元低位字節(jié)</p><p>　　MOV　 A，51H　　　　 ；高位X、Xe相減，得b</p><p>　　SUBB　 A，4DH </p><p>　　MOV　 53H，A 　　 ；保存結(jié)果于終判值單元

103、高位字節(jié)</p><p>　　CLR　 C 　　 ；低位Ye、Y相減，得c</p><p>　　MOV　 A，4CH　</p><p>　　SUBB　 A，50H　</p><p>　　MOV　 20H，C　　　　 ；暫存Ye、Y低位相減產(chǎn)生的借位</p><p>　　ADD　 A，54

104、H　　　　 ；計(jì)算d=a+c，d為低位終判值</p><p>　　MOV　 54H，A　　　　 ；保存d于終判值單元低位字節(jié)</p><p>　　MOV　 21H，C　　　　 ；暫存d=a+c產(chǎn)生的進(jìn)位</p><p>　　MOV　 A，4BH</p><p>　　MOV　 C，20H　　　　 ；恢復(fù)Ye、Y低位相減產(chǎn)

105、生的借位</p><p>　　SUBB　A，4FH　　　 ；高位Ye、Y相減，得e</p><p>　　MOV　 C，21H 　　 ；恢復(fù)d=a+c產(chǎn)生的進(jìn)位</p><p>　　ADDC　A，53H　　　 ；計(jì)算f=b+e，f為高位終判值</p><p>　　MOV　 53H，A　　　　 ；保存f于終判

106、值單元高位字節(jié)</p><p>　　RP2： ACALL　DL0　　 ；延時(shí)子程序</p><p>　　MOV　 A，49H　　　　 ；?。聘呶蛔止?jié)　　　　　　　</p><p>　　JB　 ACC．7，RP6　 ；F＜0，去RP6</p><p>　　ACALL　XMM　　　　 ；F＞=0

107、，X反轉(zhuǎn)一步</p><p>　　CLR　 C　　　　　　　　 ；計(jì)算新偏差F=F-2X+1</p><p>　　MOV　 A，4AH　　　　 ；計(jì)算g＝F-X低位</p><p>　　SUBB　 A，52H</p><p>　　XCH　 A，B　　　　　　 ；g存入B寄存器</p><p>　　MOV

108、　 A，49H　　　　 ；計(jì)算h＝F-X高位</p><p>　　SUBB　A，51H</p><p>　　XCH　 A，B ；低位存A，高位存B。BA內(nèi)容為F-X</p><p>　　CLR　 C　　　　　　　　 ；計(jì)算i＝g-X=F-2X低位</p><p>　　SUBB　A，52H　　　　　　&l

109、t;/p><p>　　XCH　 A，B　　　　　 ；B內(nèi)容為F-2X低位，A內(nèi)容為F-X高位</p><p>　　SUBB　 A，51H　　　 ；A內(nèi)容為F-2X高位</p><p>　　XCH　 A，B　　　　　　 ；BA內(nèi)容為F-2X</p><p>　　ADD　 A，＃01H　　　 ；計(jì)算F-2X+1</

110、p><p>　　MOV　 4AH，A　　　　 ；4A內(nèi)容為F-2X+1低位</p><p>　　XCH　 A，B　　 ；B內(nèi)容為F-2X+1低位，A內(nèi)容為F-2X高位</p><p>　　ADDC　A，＃00H　　 ；考慮F-2X+1的進(jìn)位</p><p>　　MOV　 49H，A　　　　 ；49H的內(nèi)容

111、為F-2X+1高位</p><p>　　CLR　 C　　　　　　　　 ；計(jì)算X=X-1</p><p>　　MOV　 A，52H ；低位</p><p>　　SUBB　 A，＃01H</p><p>　　MOV　 52H，A</p><p>　　MOV　 A，51H ；高位

112、</p><p>　　SUBB　 A，＃00H </p><p>　　MOV　 51H，A</p><p>　　RP4： CLR　 C　　　　　　　 ；終判值減１</p><p>　　MOV　 A，54H </p><p>　　SUBB　 A，＃01H</p><p>　　MOV　

113、54H，A</p><p>　　MOV　 A，53H</p><p>　　SUBB　 A，＃00H</p><p>　　MOV　 53H，A</p><p>　　ORL　 A，54H</p><p>　　JNZ　 RP2　　　　　 ；插補(bǔ)沒(méi)結(jié)束，轉(zhuǎn)至RP2</p><p>　　LJM

114、P　 000H 　　</p><p>　　RP6：ACALL　YMP　　　 ；Y電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)</p><p>　　MOV　 A，4AH　　　　　　</p><p>　　ADD　 A，50H</p><p>　　XCH A, B</p><p>　　MOV　 A，49H　　　　　　　</p>

115、<p>　　ADDC　A，4FH</p><p>　　XCH A, B ； BA內(nèi)容為F+Y</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　ADDC A, 50H</p><p>　　XCH A, B ； B內(nèi)容為

116、F+2Y低位,A內(nèi)容為F+Y高位</p><p>　　ADDC A, 4FH</p><p>　　XCH A, B ；BA內(nèi)容為F+2Y</p><p>　　ADD A，＃01H　　　　　　</p><p>　　MOV　4AH， A</p><p>　　XCH A, B<

117、;/p><p>　　ADDC A, #00H</p><p>　　MOV 49H, A ；AB內(nèi)容為F+2Y+1</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV A, 50H　 </p><p>　　ADD　 A，＃01H</p

118、><p>　　MOV　 50H，A</p><p>　　MOV　 A，4FH</p><p>　　ADDC　A，＃00H</p><p>　　MOV 4FH，A</p><p><b>　　AJMP　RP4</b></p><p><b>　　5.3加工程序舉例&

119、lt;/b></p><p>　　加工一蓋板零件。，該零件的毛坯是一塊180mmX90mmX120mm板料，要求銑削成如圖5-5所示的形狀。</p><p>　　圖 5-5蓋板零件圖</p><p>　　加工程序：O0001</p><p>　　N01 G92 X-25 Y10 Z24 N12 G00

120、 G40 X-25 Y10 Z40 M09</p><p>　　N02 G90 G00 Z-16 S300 M03 N13 M30</p><p>　　N03 G41 G01 X0 Y40 F100 D01 M08</p><p>　　N04 X14.96 Y70</p><p>　　N05 X43.54<