CA6140普通車床橫向進給系統(tǒng)的數(shù)控化改造設(shè)計說明書

1、課程設(shè)計題目CA6140普通車床橫向進給系統(tǒng)的數(shù)控化改造（經(jīng)濟型）學(xué)院機械工程學(xué)院專業(yè)機械制造及其自動化年級20105. 快速進給速度:V快 =1.5m/min6. 快速進給速度:V 進=0.5m/ min已知參數(shù)和設(shè)計要求：1. 工作臺重量： W = 300N （粗估）2. 滾珠絲桿導(dǎo)程：T= 4mm （供參考）3. 行程：S= 190mm4. 脈沖當(dāng)量：天天天天1天（約8000字）1天任務(wù)下達日期2013年12月23日完成日期 日指導(dǎo)教師（簽名）（簽名）7.時間常數(shù)：t < 100ms學(xué)生應(yīng)完成的工作：1. 機械結(jié)構(gòu)裝配圖A1圖紙2張，要求視圖基本完整、符合標(biāo)準(zhǔn)。2. 數(shù)控系統(tǒng)組成框

2、圖（或畫在設(shè)計說明書里面）A2圖紙1張。3. 數(shù)控系統(tǒng)電氣原理圖A1圖紙1張。4. 軟件框圖（或畫在設(shè)計說明書里面）A2圖紙1張目前資料收集情況（含指定參考資料）1. 機床設(shè)計圖冊 哈工大華中紡織工業(yè)大學(xué)2. 機床設(shè)計手冊 機械工業(yè)出版社3. 機械設(shè)計手冊 化學(xué)工業(yè)出版社4. 微機接口設(shè)計參考書課程設(shè)計的工作計劃:方案論證機械部分設(shè)計:電氣部分設(shè)計軟件設(shè)計編寫說明書6.準(zhǔn)備答辯及答辯、設(shè)計要求總體方案設(shè)計要求總體方案設(shè)計應(yīng)考慮機床數(shù)控系統(tǒng)的類型，計算機的選擇，以及傳動方式和 執(zhí)行機構(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、圓弧插補功 能，還要求能暫停，進行循環(huán)加

3、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)濟型數(shù)控機床， 在保證一定加工精度的前提下應(yīng) 簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)采用步進電機開環(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)濟性要求，經(jīng)濟型數(shù)控機床一般采用8位微機。在8位微機中，MCS-51系列單片機具有集 成度高、可靠性好、功能強、速度快、抗干擾能力強、具有很高的性價比，因此, 可選MCS-51系列單片機擴展系統(tǒng)。（4） 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機數(shù)控系統(tǒng)中除了CPU外，還包括擴展程序存 儲器，擴展數(shù)據(jù)存儲器、I/O接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤， 能顯示加工

4、數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器， 包括光電隔離電路和步進電機驅(qū)動電 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)計自動回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。（6）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺 母副組成，其傳動比應(yīng)滿足機床所要求的分辨率。（7）為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性， 選用摩擦小、傳動效率高的 滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙，齒輪副也應(yīng)有 消除齒側(cè)間隙的機構(gòu)。（8）采用貼塑導(dǎo)軌，以減小導(dǎo)軌的摩擦力。（9） 原機床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動量，以降低成本 縮短改造周期。（10）機械結(jié)構(gòu)改裝部分應(yīng)注意

5、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。機歩遴電經(jīng)濟型數(shù)控車床總體方案框圖T手工輸入計苴析十磯帶E制計算機加工H岸壓伏AT搗程車床歩進電機數(shù)控車床改造的總體方案示意圖、機械部分的改造設(shè)計和計算進給系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)改造設(shè)計進給系統(tǒng)改造設(shè)計需要改動的主要部分有掛輪架、進給箱、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，在原掛輪主動軸處安裝光電脈沖發(fā)生器。進給箱部分：全部拆除，在該處安裝縱向進給步進電機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裝軸承座的

6、部分。溜板箱部分：全部拆除，在原來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，改裝橫向進給滾珠絲杠螺 母副、橫向進給步進電機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，改裝自動回轉(zhuǎn)四方刀架總成。橫向進給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型進給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型內(nèi)容包括： 計算切削力、滾珠絲杠螺母 副的設(shè)計、計算與選型、齒輪傳動計算、步進電機的計算和選型等。已知條件:1. 工作臺重量： W= 300N （粗估）2. 滾珠絲桿導(dǎo)程：T= 4mm （供參考）3. 行程：S= 190mm4. 脈沖當(dāng)量：=5. 快速進給速度：V

7、快 =1.5m/ min 6.切削進給速度：V進= 0.5m/min7.時間常數(shù)：t < 100ms、傳動計算uT360表示脈沖當(dāng)量（本設(shè)計是）其中a表示步距角（本設(shè)計?。訳竺0.48T、切削力計算主切削力FC1840a pf0.7518402.5 O.150.751108.7N切深抗力Fp(0.10.6) Fc0.5Fc0.5 1108.7554.4N走刀抗力Ff(0.15 0.7)Fc 0.5Fc0.5 1108.7554.4N式中ap表示切削深度，f表示進給量，本設(shè)計取ap、滾珠絲杠設(shè)計計算橫向運動的導(dǎo)軌形式常為燕尾形導(dǎo)軌，其軸向力的實驗公式為:Fm KFf(Fc 2Fp W

8、)式中，系數(shù)K為，摩擦系數(shù)取 所以Fm KFf(Fc 2FpW) 1.4 554.4 0.05(1108.72 554.4 300)902N（1）疲勞強度計算滾珠絲杠的當(dāng)量動載荷Cm為:Cm VLFwFqFe式中，L為工作壽命,L 60n6T,n為絲杠轉(zhuǎn)速，T為實用時間壽命，數(shù)控機床取10T 15000(h)，故 L60nT 60 V快 100CT1062Tg 106135(106 轉(zhuǎn))fw為載荷系數(shù)，取;fQ為精度系數(shù)，取1因此 Cm VLFwFQFm彗135 1.2 1.1 9026107.9N故選擇絲杠FFB22059.04 10 3mm105由上述當(dāng)量動載荷，且使用條件為橫向進給,(2

9、) 剛度驗算滾珠絲杠的剛度按照下式校核：絲杠的支撐方式：一端固定，一端簡支。絲杠拉壓彈性位移1 融902 450AE (20-3.5)2 2.4絲杠副內(nèi)滾珠與滾道的接觸變形Fm2k29025101.77 m,k2是預(yù)緊力為額定載荷的1/3時的接觸剛度，查手冊得k2=510.滾動軸承的接觸變形30.52( DwZ1 2)1/3?Fm2/3，初選推力球軸承51104, Dw 5.56，Z 14，代入上式得，34.72 m。又因為軸承存在預(yù)緊力，所以1 12.26 m, 2420.89 m, 332.36 m12.2416，絲杠精度取4級。、確定齒輪參數(shù)因為一UT,所以u360T0.48，取乙24，

10、Z250，齒輪模數(shù) m 2.5mm因此 d1 mZ12 2448mm, d2mZ22 50100mm，軸向長度l1 16mm,l2 14mm、步進電機的選擇(1)負(fù)載轉(zhuǎn)矩MlMl180Fm式中， 為電機到絲杠的總傳遞效率查機械設(shè)計手冊取齒輪傳遞效率為，滾動軸承，推力軸承，聯(lián)軸器 滾珠絲杠的效率計算：tan 1三）d導(dǎo)程角:5tanr 山效率:tantan(tan4.550 '0.965tan(4.550 10 )因此總效率：總0.98 0.994 0.9650.908180 0.005 10 3 902 ccrcNi0.379N m0.75 0.908（2）滾珠絲杠副預(yù)緊引起的附加轉(zhuǎn)矩

11、 M 0Fo式中，F(xiàn)o為絲杠螺母的預(yù)緊力，K為預(yù)緊螺母內(nèi)部的摩擦系數(shù),Fm 180O.2 O.。05 10 39020.023N0.75（3）加速度轉(zhuǎn)矩Mmfif。Mm莎（?。㎎式中，f1為電機工作頻率，切削進給時，f1V 進 1000600.5100060 0.0055000 Hz3快速進給時，f1汽嚴(yán)需 5000Hzf0200 Hz （突跳起動頻率）t 0.1s （加速時間）J (J0 J1)(芻2(2 J3)Z2m(葺)2d式中，J0為電機轉(zhuǎn)子慣量，初取4.7kg cm2 對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量可按下式計算:J7.810 4d4lJ17.810 4 D14 L17.810

12、44.841.60.745kg2 cmJ27.810 4d24l27.810 41041.412.48kg2 cmJ37.84410 D3 L37.810424450.5616kg2 cm因此J(J0Z1 2J1) (J)2(J2J3)m(180)2dZ24.70.7450.48212.48 0.5616300(180 0.005 10 19.8 (0.758.4610 4 kg m2f,fo(-)J 180 t0.75/ 5000-200、c “ ()8.46180 0.10.5316N mM m(空)10-4M m(進)(一)J180 t5000075 -2000.75/3、 c()8.4

13、6180 0.10.1624N m因此選取Mm(空)因此M總Ml0o9336NM。M m (空)9.336kg cm0.379 0.023 0.5316又因為M電/M1.52,取 M 電 18.672kg cm根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩，查表選電機型號為 110BF003四、單片機型數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計設(shè)計內(nèi)容(1)按照總統(tǒng)方案以及機械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的方案，并繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖;(2)選擇計算機或中央處理單元的類型;3） 根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求設(shè)計存儲器擴展電路；（4）根據(jù)控制對象以及系統(tǒng)工作要求設(shè)計擴展I/O接口電路，檢測電路,轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動電路等；5）選擇控制電路中各器件及電氣元

14、件的參數(shù)和型號；6）繪制出一張清晰完整的電氣原理圖，圖中要標(biāo)明各器件的型號，管腳號及參數(shù)；7）說明書中對電氣原理圖以及各有關(guān)電路進行詳細(xì)的原理說明和方案論 證?？刂葡到y(tǒng)的功能要求1）2）3）4）5）6）7）z向和x向進給伺服運動控制自動回轉(zhuǎn)刀架控制螺紋加工控制行程控制鍵盤及顯示面板管理其他功能：光電隔離、功率放大、報警、急停、復(fù)位。硬件電路的組成：CPU采用8031芯片；擴展程序存儲器 2764 兩片， 6264 一片； 擴展可編程接口芯片 8155 兩片； 地址鎖存器，譯碼器個一個； 鍵盤電路，顯示電路； 光電隔離電路，功率放大功率； 越程報警電路，急停電路，復(fù)位電路； 面板管理電路。后面所

15、畫大圖采用MCS-51系列單片機組成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。電 路的組成如下：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖選擇電氣元件及電路設(shè)計微機機型和擴展存儲器的選擇確定微機機型就是選擇CPU單片機價格低、可靠性較高，適用于控制，選 擇單片機做控制器比較合適。根據(jù)總體方案的確定，微機采用 MCS-51系列單片機。51系列有三種型號： 8031是無ROM的8051; 8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中 應(yīng)用最多的是8031單片機。本設(shè)計就采用8031單片機。8031單片機是美國Intel公司的產(chǎn)品MCS-51系列單片機的一個型號，是目 前性能較高

16、的8位單片微型計算機。8031單片機內(nèi)部包含一個8位CPU 128 字節(jié)的RAM，兩個16位定時器，四個八位并行口，一個全功能串行口，可擴展 的外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的容量為64K字節(jié)，具有5個中斷源并配有兩個優(yōu)先級，還有21個特殊功能寄存器。所以8031單片機是一種理想的8位微型計算機，在各種數(shù)控系統(tǒng)中的到廣 泛的應(yīng)用。A程序存儲器的擴展a. 選用2732芯片常用的EPROM存儲器有2716, 2732, 2764, 27128, 27256等，容量分別為2K、4K、8K、16K，32K。由于車床數(shù)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制程序和加工程序，采用4KBX8的2732芯片。2732芯片是一個有24根

17、引腳的雙列直插式集成元件。該芯片共有13根地址線A0A12, 8根數(shù)據(jù)線D0D7,其余的為控制線。2732低八位地址線和74LS373的輸出端連接，高六位地址線直接與8031的 連接。它的八位數(shù)據(jù)線直接與 8031的P0 口連接。b. 地址鎖存器74LS373單片機規(guī)定P0 口提供低8位地址線，同時又要作為數(shù)據(jù)線，所以P0是一個 分時輸出低 8 位地址和數(shù)據(jù)的通道口。 為了把地址信息分離出來保存， 提供外接 存儲器的低8位地址信息，通常采用74LS373作為地址鎖存器。除74LS373外, 74LS273 8282、8212等芯片也可用作地址鎖存器，使用時 接法稍有不同，由于接線稍繁，多用硬件

18、和價格稍貴，故不如74LS373用得普遍。 74LS373作為地址鎖存器。D1D8是輸入端，Q1Q8是輸出端，CE是片選端， 片選端G與8031單片機的地址鎖存信號 ALE連接。當(dāng)片選端G=1時，74LS373 的輸出端與輸入端相通，當(dāng) G 端從高電平返回低電平（下降沿）時，輸入的地 址信息就被鎖入Q1Q8中。B.數(shù)據(jù)存儲器的擴展a. 選用6264芯片數(shù)據(jù)存儲器選用8KX 8位的6264芯片。6264低8位地址線通過地址鎖存器 74LS373與8031P0 口相接，高5位地址線分別與相連，8位數(shù)據(jù)線直接接到 8031P0 口，讀寫控制引腳 OE,WE與8031的讀寫控制引腳RD,WR直接相連，

19、片 選端CE1通過譯碼電路與8031相連。b. 地址譯碼器74LS138外部芯片都通過總線與單片機連接， 單片機數(shù)據(jù)總線分時地與各個外部芯片 進行數(shù)據(jù)傳送， 故需進行片選控制。 若芯片內(nèi)有多個地址單元時， 還要進行片內(nèi) 地址選擇。 8031 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的地址譯碼規(guī)定，外部擴展芯片與數(shù)據(jù)存儲器 統(tǒng)一編址， 所以外部芯片不僅占用數(shù)據(jù)存儲器一定數(shù)量的地址單元， 而且要使用 讀/寫信號與讀 /寫指令完成數(shù)據(jù)傳送。經(jīng)濟型數(shù)控硬件結(jié)構(gòu)中采用全地址譯碼方式。 所謂全地址譯碼是： 低位地址 作為片內(nèi)地址， 高位地址用譯碼器譯碼， 譯碼器輸出的地址選擇信號作為片選線 連至每個外部芯片的片選端。地址譯碼常用7

20、4LS138譯碼器，G1、G2A和G2B是賦能端，A、B、C是選 擇端，丫0丫7是輸出端。74LS138地址譯碼電路輸入端出占用了 8031單片機的三根高位地址線， 剩余的13根地址線用作數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)地址線。74LS138譯碼器每一個輸出端 可接一個外部芯片的片選端實現(xiàn)分時片選控制，因此，一個74LS138譯碼器的8根輸出端可以連接8個8K字節(jié)地址空間。單片機的讀/寫信號經(jīng)過與門后控制譯 碼器的賦能端G2A、G2B,這就保證只有在讀/寫狀態(tài)時譯碼器輸出端才會輸出片 選。確定 I/O 接口8031只有P1 口可作為普通I/O 口用，所以需擴展。鍵盤需要 32個鍵，采 用矩陣式鍵盤，需12個I/

21、O 口；顯示器采用6個LED需6個I/O接口；兩個三 相步進電機，采用軟件環(huán)行分配器，需 6個；刀架需 4個；緊急停需 1 個。采用 一片 8279 芯片和一片 8255A 即可。鍵盤/顯示器接口采用 8279芯片，因為 8279芯片是專用的鍵盤 /顯示器接口 芯片，還可以編程。 8279芯片具有消顫（去抖動） 、雙鍵同時按下保護功能。顯 示控制亦按掃描方式工作，可以顯示 8或16個數(shù)碼（字符）。LED的個數(shù)應(yīng)滿足 顯示值的要求和便于顯示。8279與單片機8031的連接無特殊要求，除數(shù)據(jù)線、RESET WR、RD直接連 接外，CS與 74LS138譯碼器輸出線丫1相連；8279的IRQ經(jīng)反相器

22、與8031的中 斷請求輸人線INT1相連；時鐘輸人端CLK與8031的地址鎖存控制端ALE相連。 8279鍵盤最大可配置8X 8個鍵，實際用了 32個鍵。掃描線信號為SL（SL2 經(jīng)74LS138譯碼器輸出的4個列選信號，接入鍵盤列線。鍵盤行查詢用了 RL（ RL7的8根回饋線，接人鍵盤行線。8279配置的8位共陰極LED顯示器，其字位 線由掃描線 SL0 SL2 經(jīng)譯碼器、驅(qū)動器提供，字段線由 OUTA0 OUTBA3、 OUTB（OUTB3通過驅(qū)動器提供。鍵盤接口設(shè)計首先判斷鍵盤上有無鍵閉合，先送 8255的PA 口一個數(shù)據(jù)為00H,使列線 PALPA7的電平均為0,然后讀PB 口的PB0

23、PB2的狀況；若不全為“1,”則有 鍵閉合，此時延時10ms去掉抖動后再判斷有無鍵閉合。如無則繼續(xù)掃描，如有 則判斷按下的鍵號。如確定有鍵按下時， 便開始計算鍵值。 當(dāng)采用 8行 4列的鍵盤時， 定義第一 行的鍵為00H03H,定義第二行鍵的鍵值為04H07H,依次類推。首先判斷是 哪一行有鍵閉合，若第一行有鍵閉合，設(shè)置初值為 00H,若第二行有鍵閉合，則 設(shè)置初值為04H,依次類推。接著對列線進行掃描以判斷是哪一列閉合。方法上 使PA0對應(yīng)的列線輸出低電平，其余均為高電平，判斷一下是否第一列有鍵閉合， 如有則列計數(shù)為00H,與初值相加則為鍵值，也即是鍵盤的鍵號，如無則把低電 平移到第二列上再

24、判斷， 直到四列線全判斷完畢， 找出列線為止。 然后計算鍵值， 最后可根據(jù)鍵號跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵功能程序的入口。步進電機驅(qū)動電路設(shè)計（1）脈沖分配器 步進電機的控制方式由脈沖分配器實現(xiàn)， 其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列 指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進電機的各相繞組，實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)中通常使用集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。本設(shè)計采用集成脈沖分配器 YB013。2）光電隔離電路在步進電機驅(qū)動電路中， 脈沖分配器輸出的信號經(jīng)放大后控制步進電機的勵 磁繞組。 如果將輸出信號直接與功率放大器相連， 將會引起電氣干擾。 因此在接口電路與功率放大器間加上隔離電路實現(xiàn)電氣隔離，通常使用光電耦合

25、器。3)功率放大器脈沖分配器的輸出功率很小，遠(yuǎn)不能滿足步進電機的需要， ，必須將其輸出 信號放大產(chǎn)生足夠大的功率， 才能驅(qū)動步進電機正常運轉(zhuǎn)。 因此必須選用功率放 大器，需根據(jù)步進電機容量選擇功率放大器。本設(shè)計選用功率放大器。其它輔助電路設(shè)計( 1 ) 8 0 3 1的時鐘電路單片機的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片的內(nèi)部振蕩電路，在 XTAL1 XTAL2引腳上外接定時元件，如 下圖所示。晶體可以在1 . 212之間任意選擇，耦合電容在53 0 pF之間,對時鐘有微調(diào)作用。采用外部時鐘方式時，可將XTAL1直接接地，XTAL2接外部時鐘源。(2)復(fù)位電路單片機的復(fù)

26、位都是靠外部電路實現(xiàn)。在時鐘工作后，只要在RESET引 腳上出現(xiàn)10 ms以上的高電平，單片機就實現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，之后CPU便從0000H單元開始執(zhí)行程序。在實際運用中，若系統(tǒng)中有芯片需要其復(fù)位電平與8 031復(fù)位要求一致時，可以直接相連。五、系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計系統(tǒng)控制軟件的主要內(nèi)容數(shù)控系統(tǒng)是按照事先編好的控制程序來實現(xiàn)各種控制功能。 按照功能可將數(shù) 控系統(tǒng)的控制軟件分為以下幾個部分：1、系統(tǒng)管理程序：它是控制系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體軟件。 其功能主要是接受操作者的命令， 執(zhí)行命令， 從命令處理程序到管理程序接收命 令的環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)處于新的等待操作狀態(tài)。2、零件加工源程序的輸入處理程序。該

27、程序完成從外部 I/O 設(shè)備輸入零 件加工源程序的任務(wù)。3、插補程序。根據(jù)零件加工源程序進行插補，分配進給脈沖。4、伺服控制程序。根據(jù)插補運算的結(jié)果或操作者的命令控制伺服電機的速 度，轉(zhuǎn)角以及方向。診斷程序。包括移動不見移動超界處理，緊急停機處理，系統(tǒng)故障診斷，查 錯等功能。5、機床的自動加工及手動加工控制程序。6、鍵盤操作和顯示處理程序。包括監(jiān)視鍵盤操作，顯示加工程序、機床工 作狀態(tài)、操作命令等信息。軟件設(shè)計系統(tǒng)控制功能分析數(shù)控X-Y工作臺的控制功能包括：（1）、系統(tǒng)初始化。如對I/O接口 8155, 8255A進行必要的初始化工作，預(yù) 置接口工作方式控制字。（2）、工作臺復(fù)位。開機后工作臺

28、應(yīng)該自動復(fù)位，亦可手動復(fù)位。（ 3）、輸入和顯示加工程序。（ 4）、監(jiān)視按鍵，鍵盤及開關(guān)。如監(jiān)視緊急停機鍵及行程開關(guān)，鍵盤掃描等 功能。（5）、工作臺超程顯示與處理。 工作臺位移超過規(guī)定值時應(yīng)該立即停止工作 臺的運動，并顯示相應(yīng)的指示字符。（6）、工作臺的自動控制。（7）、工作臺的手動控制。（8）、工作臺的聯(lián)動控制。系統(tǒng)管理程序控制管理稱許是系統(tǒng)的主程序，開機后即進入管理程序。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。 在設(shè)計管理程序時， 應(yīng)確定接收命令的形式， 系統(tǒng)的各種操作功能等。數(shù)控X-Y工作臺的基本操作功能有：輸入加工程序，自動加工，刀位 控制，工作臺位置控制，手動操作，緊急停機等。步進電機

29、控制子程序設(shè)計步進電機的控制包括速度，轉(zhuǎn)角及方向的控制。步進電機在突然啟動或停止時，由于負(fù)載和慣性，會使電機失步，所以電機運行時有一個加，減速過程。通過確定進給脈沖數(shù)和脈沖時間間隔，即可實現(xiàn)步進電機轉(zhuǎn)角與速度的控 制。1）時間常數(shù)的確定在步進電機控制程序中，利用單片機的定時器中斷，延時產(chǎn)生進給脈沖的時間間隔。此間隔由送入定時器的時間常數(shù)決定。時間常數(shù)由下式計算：T T 103Te tT式中：T為脈沖時間間隔（ms）; te為單片機機器周期（s），在時鐘為6MHz時，te=2s。（2）步進電機加，減速進給脈沖及脈沖時間間隔的確定 設(shè)步進電機加，減速方式為直線加，減速。要使步進電機不失步，應(yīng)滿足:

30、TmTgT|式中：Tm為步進電機啟動力矩；Tg為負(fù)載力矩；T,為慣性力矩。由步進電機Tjmax =3o 92N。m，取步進電機的加速啟動力矩JmaxTm0.866 0.3 392 0.866 0.3 101.84則使步進電機不失不的慣性力矩TiTmTg 101.84 96.575.27N.cm步進電機角加速度TiJd5.27 10 2 c2、 4 676.25(rad /s ) 0.7793 104dtdf b dtf maxb t im式中：tm為上升到步進電機最高頻率所需時間，所以有:tmfmaxb1.5 1667 J676.2536064.5(ms)加速脈沖個數(shù)：nm1f t2 max*

31、-1 1667 64.5 10 353.762確定加減脈沖個數(shù)都為54個又因為：n0.5 ftn0.5（呂tn）tntm所以脈沖時刻tnmax結(jié)合Te re10 3t 106可以算出對應(yīng)各脈沖時刻的計數(shù)器時間常數(shù)。EPROM存儲器中，時間常數(shù)依次安排在首地址為 1000H的存儲單元中，每 個時間常數(shù)占據(jù)兩個字節(jié)，低位地址存放時間常數(shù)低8位，高位地址存放時間常數(shù)高8位。在程序中，設(shè)置加速，恒速，減速脈沖計數(shù)器N0, N1, N2。以計數(shù)器的值是否為0作為相應(yīng)過程是否結(jié)束的標(biāo)志。步進電機控制程序框圖如下所示:申斷初始化d圖5-3步進電機控制子程序中蝴賜程ff入口存中斷返回屮圖5-4步進電機控制中斷

32、服務(wù)程序編語言程序設(shè)計(1)內(nèi)存地址分配加速脈沖數(shù)計數(shù)器NO地址設(shè)為20H;恒速脈沖數(shù)計數(shù)器N1低8位字節(jié)地址為21H,高8位字節(jié)地址位22H；減速脈沖數(shù)計數(shù)器N2地址位23H。加速，減速，恒速脈沖總數(shù)寄存器 N低位字節(jié)地址位24H，高位字節(jié)地址位 25H；步進電機進給控制子程序FEED首地址位0E80H每調(diào)用一次該程序，步進MOV N0，#01A4H ；設(shè) N0 為 320MOV N2，#1A4HMOV A，N0；計算 2XN0電機按規(guī)定方向進給一步。（ 2）程序清單 7N0EQU20H;加速N1LEQU21H;恒速N1HEQU22HN2EQU23H;減速NLEQU24H;脈沖總數(shù)寄存器NH

33、EQU25HDSEQU26H；地址指針偏FEED EQU0E80HORG0E00H0E007581600E03758901START： MOV P， #60HMOV TMOD， #01H ；設(shè)計數(shù)器工作方式為 1， 16 位定時器RL AMOV R0，CLR C；計算 N1=N-2N0MOV A，NLSUBB A，R0MOV N1L， AMOV A， NHSUBB A， #00HMOV N1H， AMOV DPTR， #1000H ；設(shè)時間常數(shù)指針初值為 1000HMOV DS， #00H；設(shè)地址偏移量初值為 00HMOVC A， A+DPTR;從EPROM中讀時間常數(shù)MOV TL0， A；送

34、時間常數(shù)至定時器 0 中INC DSMOV A，DSMOVC A，A+DPTRMOV TH0，AINC DSSETBEA；開中斷允許SETBET0；允許定時器 0 中斷SETBTR0；啟動定時器 0 開始計算WAIT：JB EA，WAIT；中斷允許返回RET中斷服務(wù)程序：ORG 000BHLJMP 0F00HMOVC A，A+DPTRMOV TL0， AINC DSMOV A，DSMOVC A，A+DPTRMOV TH0， AINC DS；修改地址偏移量指針ACALLFEED調(diào)FEED子程序MOV A，N0 ；判斷 N0 是否為 0CJNE A，#00H， LOOP1MOV A，N1H；判斷 N1 是否為 0CJNE A，#00H， LOOP2MOV A，N1HCJNE A，#00H，LOOP2MOV A，