C6140車床數(shù)控化改造課程設(shè)計(jì)心得

總結(jié)

課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這3周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感悟。

通過課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂：但一想起吳吉平教授平時(shí)對(duì)我們的耐心教導(dǎo)。想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)、認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣。這次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練。

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C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

山東英才學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)

題目普通車床C6140的數(shù)控化改造專業(yè)機(jī)電一體化工程姓名張海偉指導(dǎo)教師劉河洲

二O一一年三月

第1頁

C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

前言

我國(guó)目前機(jī)床總量為380萬余臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺(tái)，這說明我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。我們大多數(shù)制造業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工設(shè)備大多數(shù)是傳統(tǒng)機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、成本高等缺點(diǎn)，因此這些產(chǎn)品在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)了，這直接影響了企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須提高機(jī)床的數(shù)控化率。

對(duì)于我國(guó)的實(shí)際情況，大批量的購置數(shù)控機(jī)床是不現(xiàn)實(shí)也是不經(jīng)濟(jì)的，只有對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。數(shù)控改造相對(duì)于購置數(shù)控機(jī)床來說，能充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，改造后的機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有很多突出優(yōu)點(diǎn)，由于數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)有很高的運(yùn)算能力，可以準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)量，加工出較復(fù)雜的曲線和曲面。其計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記憶和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可以實(shí)現(xiàn)另一工件的加工，從而實(shí)現(xiàn)“柔性自動(dòng)化”。改造后的機(jī)床不象購買新機(jī)那樣，要重新了解機(jī)床操作和維修，也不了解能否滿足加工要求。改造可以精確計(jì)算出機(jī)床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，操作和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短，見效快。另外，數(shù)控改造可以充分利用現(xiàn)有地基，不必像購入新機(jī)那樣需要重新構(gòu)筑地基，還可以根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和檔次，將機(jī)床改造成當(dāng)今水平的機(jī)床。

數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床是以微電子技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合為基礎(chǔ)，不但技術(shù)上具有先進(jìn)性，同時(shí)在應(yīng)用上比其他傳統(tǒng)的自動(dòng)化改造方案有較大的通用性和可用性，且投入費(fèi)用低，用戶承擔(dān)得起。由于自投入使用以來取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造中主要方向之一，也為我國(guó)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)朝機(jī)電一體化技術(shù)方向過渡的主要內(nèi)容之一。

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目錄

第一節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)..................................3

1.1題目：...........................................31.2任務(wù)............................................3

第二節(jié)總體方案的確定............................4第三節(jié)機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案....................5

3.1主軸系統(tǒng)的改造方案...............................53.2安裝電動(dòng)卡盤.....................................53.3換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架.................................53.4螺紋編碼器的安裝方案.............................63.5進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案........................6

第四節(jié)進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型..................7

4.1脈沖當(dāng)量的確定...................................74.2切削力的計(jì)算.....................................74.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型......................84.4同步帶減速箱的設(shè)計(jì)..............................104.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型..........................134.6同步帶傳遞效率的校核............................17

第五節(jié)繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖.................17第六節(jié)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).....................17第七節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用.................20第八節(jié)控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì)...................20參考文獻(xiàn)........................................27

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第一節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)

1.1題目：C6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

C6140型普通車床是一種加工效率高，操作性能好，并且社會(huì)擁有量較大的普通型車床。經(jīng)過大量實(shí)踐證明，將其改造為數(shù)控機(jī)床，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)都是確實(shí)可行了。

一般說來，如果原有車床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的數(shù)控車床，同時(shí)具有數(shù)控控制和原機(jī)床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。

1.2任務(wù)

將一臺(tái)C6140普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。主要技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）床身上最大加工直徑400mm;（2）最大加工長(zhǎng)度1000mm；

（3）X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量x0.005mm/脈沖，Z方向（縱向）

z0.01mm/脈沖；

（4）X

方向最快移動(dòng)速度vxmax3000mm/min，Z方向最快工進(jìn)速度vxmaxf400mm/min，Z

afx方向?yàn)?/p>

vxmax60mm00/mi；n

（5）X

方向?yàn)?/p>

vxm80mm0/mi；n

（6）X方向定位精度0.01mm，Z方向0.02mm；（7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等；

（8）安裝螺紋編碼器，可以車削公/英制的直螺紋與錐螺紋，最大

導(dǎo)程24mm；

（9）安裝四工位立式電動(dòng)刀架，系統(tǒng)控制自動(dòng)選刀；

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（10）自動(dòng)控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止，并可輸出主軸有級(jí)變

速與無級(jí)變速信號(hào)；（11）（12）（13）（14）（15）

自動(dòng)控制冷卻泵的啟/停;

安裝電動(dòng)卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開；縱、橫向安裝限位開關(guān)；數(shù)控系統(tǒng)可與PC機(jī)串行通信；

顯示界面采用LED數(shù)碼管，編程采用ISO數(shù)控代碼。

第二節(jié)總體方案的確定

總體方案應(yīng)考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進(jìn)給傳動(dòng)方式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇等。1．普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)、

圓弧插補(bǔ)以及螺紋插補(bǔ)的功能。因此，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。

2．普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定

加工精度的前提下，應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，降低成本。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)。

3．根據(jù)技術(shù)指標(biāo)中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數(shù)控

系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性要求，決定選用MCS-51系列的8位單片機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS-51系列8位機(jī)具有功能多、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性/價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

4．根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、

鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等，還要選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源以及主軸電動(dòng)機(jī)的交流變頻器等。

5．為了達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中的速度和精度要求，縱、橫向的進(jìn)給傳

動(dòng)應(yīng)選用摩擦力小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動(dòng)間隙提高傳動(dòng)剛度，滾珠絲杠的螺母應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)等。6．計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，為了圓整脈沖當(dāng)量，可能需要減速齒

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輪副，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。

7．選擇四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架與電動(dòng)卡盤，選擇螺紋編碼器等。

第三節(jié)機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案

3.1主軸系統(tǒng)的改造方案

對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造時(shí)，一般可保留原有的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

和變速操縱機(jī)構(gòu)，這樣可以減少機(jī)械改造的工作量。主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止可由數(shù)控系統(tǒng)來控制。

若要提高車床的自動(dòng)化程度，需要在加工中自動(dòng)變換轉(zhuǎn)速，可用2~4速的多速電動(dòng)機(jī)代替原有的單速主電動(dòng)機(jī)；當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)仍不能滿足要求時(shí)，可用交流變頻器來控制主軸電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時(shí)，若工作頻率低于70Hz，原來的電動(dòng)機(jī)可以不更換，但所選變頻器的功率應(yīng)比電動(dòng)機(jī)大）。改造C6140車床時(shí)，若采用有級(jí)變速，可選用浙江超力有限公司生產(chǎn)的YD系列7.5kW變級(jí)多速三相異步電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)2~4檔變速；若采用無級(jí)變速，應(yīng)加裝交流變頻器，推薦型號(hào)為：F100-G0075T3B,適配7.5kW電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠家為煙臺(tái)惠豐電子有限公司。

3.2安裝電動(dòng)卡盤

為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動(dòng)卡盤，選用呼和浩特附件總廠生產(chǎn)的KD11250型電動(dòng)三爪自定心卡盤。卡盤的夾緊與松開由數(shù)控系。

3.3換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架

為了提高加工精度，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有

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的手動(dòng)刀架換成自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LD4B-CK6140型四工位立式電動(dòng)刀架。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀需要配置相應(yīng)的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成。

3.4螺紋編碼器的安裝方案

螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為車床主軸信號(hào)的反饋元件，它與車床主軸同步。

改造后的車床能夠加工的最大螺紋導(dǎo)程是24mm，Z向的進(jìn)給脈沖當(dāng)量是0.01mm/脈沖，所以螺紋編碼器每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)應(yīng)不少于24mm/(0.01mm/脈沖）2400脈沖。考慮到編碼器的輸出有相位差

90的A、B相信號(hào)，可用A、B異或后獲得2400個(gè)脈沖（一轉(zhuǎn)內(nèi)），

這樣編碼器的線數(shù)可降到1200線（A、B信號(hào)）。另外，為了重復(fù)車削同一螺旋槽時(shí)不亂扣，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個(gè)的零位脈沖Z。

基于上述要求，選擇螺紋編碼器的型號(hào)為：ZLF-1200Z-05VO-15-CT。電源電壓+5，每轉(zhuǎn)輸出1200個(gè)A/B脈沖與1個(gè)Z脈沖，信號(hào)為電壓輸出，軸頭直徑15mm，生產(chǎn)廠家為長(zhǎng)春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。

螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安裝和異軸安裝。同軸安裝是指將編碼器直接安裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它堵住了主軸的通孔。異軸安裝是指將編碼器安裝在床頭箱的的后端，一般盡量裝在與主軸同步旋轉(zhuǎn)的輸出軸，如果找不到同步軸，可將編碼器通過一對(duì)傳動(dòng)比為1:1的同步齒形帶與主軸連接起來。需要注意的是，編碼器的軸頭與安裝軸之間必須采用無間隙柔性連接，且車床組、主軸的最高轉(zhuǎn)速不允許超過編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。

3.5進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案

（1）拆除掛輪架所有齒輪，在此主軸的同步軸，安裝螺紋編碼器。

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（2）拆除進(jìn)給箱總成，在此位置安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與同步

帶減速箱總成。

（3）拆除溜板箱總成與快走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安裝

縱向滾珠絲杠的的螺母座與螺母座托架。

（4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立式

刀架。

（5）拆除橫溜板下的滑動(dòng)絲桿螺母副，將滑動(dòng)絲桿靠刻度盤一段

（長(zhǎng)216mm，見圖一）鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄，保留刻度盤附近的兩個(gè)推力軸承，換上滾珠絲杠副。

（6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過法蘭安裝到橫溜板后部的縱溜板

上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。

（7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。（8）改造后的橫向、縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分別見附圖一和附圖二。

第四節(jié)進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型

縱、橫向進(jìn)給傳動(dòng)部件的計(jì)算和選型主要包括：確定脈沖當(dāng)量、

計(jì)算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、設(shè)計(jì)減速箱、選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。

4.1脈沖當(dāng)量的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，X方向（橫向）的脈沖當(dāng)量為

x0.005mm/脈沖，Z方向（縱向）為z0.01mm/脈沖。

4.2切削力的計(jì)算

（1）縱向切削力算

設(shè)工件為碳素結(jié)構(gòu)鋼，b650MPa；選用刀具材料為硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角kr60，前角010，刃傾角s5；

第8頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

切削用量為：背吃刀量p3mm，進(jìn)給量f0.6mm/r，切削速度。vc10m5/min查表得：GFc2795，xFC1.0，yFc0.75，nFc0.15；主偏角Kr的修正系數(shù)KKrFc0.94；刃傾角、前角和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為1.0。

由經(jīng)驗(yàn)公式：FCCFcpFcf背向力FP1069.36N。（2）橫向切削力計(jì)算

橫向主切削力為縱向的一半，所以橫向主切削力

Fc"1Fc1336.7N2xyFcVcFcKFc，算得主切削力Fc2673.4N;

n由經(jīng)驗(yàn)公式：Fc:Ff:Fp1:0.35:0.4，算得縱向進(jìn)給切削力Ff935.69N,

由經(jīng)驗(yàn)公式Fc:Ff:Fp1:0.35:0.4,求得橫向進(jìn)給切削力Ff467.85N，背向力Fp534.68N

。

4.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型1.縱向：

(1)工作載荷Fm的計(jì)算

已知移動(dòng)部件總重量G1300N；車削力Fc2673.4，

FP1069.36N，F(xiàn)f935.69N。根據(jù)FzFc，F(xiàn)yFp，F(xiàn)xFf的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可得：Fz2673.4N，F(xiàn)y1069.36N，F(xiàn)x935.69N。

選用矩形-三角形組合滑動(dòng)導(dǎo)軌，查表，取K1.15，0.16，代入FmKFx(FzG),得工作載荷Fm1712N.(2)最大動(dòng)載荷FQ的計(jì)算

設(shè)本車床Z向在承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度

v0.8m/min，初選絲杠基本導(dǎo)程Ph6mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速

n1000v/Ph133r/min。

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取滾珠絲杠的使用壽命T15000h，代入L060nT/106,得絲杠壽命系數(shù)L0119.7(單位為：。106r）查表，取載荷系數(shù)fW1.15，再取硬度系數(shù)fH1，代入式

FQ3L0fWfHFm，求得最大動(dòng)載荷FQ3L0fWfHFm9703N。(3)初選型號(hào)

根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷，查表，選擇啟東潤(rùn)澤機(jī)床附件有限公司生產(chǎn)的FL4006型滾珠絲杠副。其公稱直徑為40mm，基本導(dǎo)程為6mm，雙螺母滾珠總?cè)��?shù)為32圈6圈，精度等級(jí)取4級(jí)，額定動(dòng)

0，滿足要求。載荷為13200N(4)傳動(dòng)效率的計(jì)算

將公稱直徑d040mm，基本導(dǎo)程Ph6mm，代入

arctan[Ph/(d0)]，得絲杠螺旋升角244"。將摩擦角10"，代入

tan/tan()，得傳動(dòng)效率94.2%。(5)剛度的驗(yàn)算

1）縱向滾珠絲杠的支承，采取一端軸向固定，一端簡(jiǎn)支的方式，見圖二。固定端采取一對(duì)推力角接觸軸承，面對(duì)面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距離約為a1497mm；鋼的彈性模量E2.1105MPa；查表得滾珠直徑DW3.9688mm，算得絲杠底徑

FmaMa2中d2公稱直徑d0滾珠直徑DW36.0312mm。忽略式1ES2IE的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量

1Fma/(ES)0.01197mm。

2）根據(jù)公式Z(d0/DW)3，求得單圈滾珠數(shù)目Z29,該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠總?cè)��?shù)為326，則滾珠總數(shù)量Z296174。滾珠絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力FYJFm/3571N。則由式

20.0013Fm10DWFYJZ/1032,求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量

20.00117mm。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)

mm。際變形量可減小一半，取20.0005853）將以上算出的1和2代入總12，求得絲杠總變形量（對(duì)應(yīng)跨度1497mm）總0.012555mm12.555m。由表知，4級(jí)精度滾珠絲

第10頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

杠任意300mm軸向行程內(nèi)行程的變動(dòng)量允許16m，而對(duì)于跨度為

1497mm的滾珠絲杠，總的變形量總只有12.555m，可見絲杠剛度足

夠。

(6)壓桿穩(wěn)定性校核

fk2EIFm計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷Fk。查表取支承根據(jù)式Fk2Ka系數(shù)fk2；由絲杠底徑d236.0312，求得截面積慣性矩

4Id2/6482734.15mm2；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安

裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離a取最大值1497mm。代入式

fk2EIFkFm，得臨界載荷Fk51012N,遠(yuǎn)大于工作載荷Fm(1712N)，

Ka2故絲杠不會(huì)失穩(wěn)。

綜上所述初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。

4.4同步帶減速箱的設(shè)計(jì)

為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計(jì)要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量盡可能地減小，傳動(dòng)鏈中常采用減速傳動(dòng)。C6140車床縱向減速箱選用同步帶傳動(dòng)。

設(shè)計(jì)同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳動(dòng)的功率P；主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1和傳動(dòng)比i；傳動(dòng)系統(tǒng)的位置和工作條件等。

根據(jù)改造經(jīng)驗(yàn)，C6140車床縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩通常在15~25Nm之間選擇。初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BYG5501,五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩20Nm，十拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步距角為0.72。

（1）傳動(dòng)比的確定

已知電動(dòng)機(jī)的步距角0.72，脈沖當(dāng)量z0.01mm/脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程Ph6mm，代入式i（2）主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速n1

由縱向床鞍的最快移動(dòng)速度vzmax6000得出主動(dòng)輪mm/min，的最高轉(zhuǎn)速n1(vzmax/z)/3601200r/min。

第11頁

Ph算得傳動(dòng)比i1.23C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

（3）確定帶的設(shè)計(jì)功率Pd

預(yù)選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為1200r/min時(shí)，對(duì)應(yīng)的步進(jìn)脈沖頻率為fmax1201*60/(60)1201*60/(600.72)Hz10000Hz。當(dāng)脈沖頻率為10000Hz時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩約為3.8Nm，對(duì)應(yīng)的輸

出功

率，為

。得

取出

POUTnT/9.551201*.8/9.55W478WKA1.2,代

入式

P0.478kWPdKAP，

Pd1.20.478kW0.574kW.（4）選擇帶型和節(jié)距pb

根據(jù)帶的設(shè)計(jì)功率Pd0.574kW和主動(dòng)輪最高轉(zhuǎn)速

n11200r/min，選取同步帶的型號(hào)為L(zhǎng)型節(jié)距pb9.525mm。（5）確定小帶輪齒數(shù)z1和小帶輪節(jié)圓直徑d1取z115，則小帶輪節(jié)圓直徑d1pbz145.48mm。當(dāng)n1達(dá)到

最高轉(zhuǎn)速1200r/min時(shí)，同步帶速度為v有超過L型帶的極限速度35m/s。

d1n16010002.86m/s，沒

（6）確定大帶輪齒數(shù)z2和大帶輪節(jié)圓直徑d2

大帶輪齒數(shù)z2iz118，節(jié)圓直徑d2id154.57mm。（7）初選中心距a0、帶的節(jié)線長(zhǎng)度L0p、帶的齒數(shù)zb

初選中心距a01.1(d1d2)110.06mm，圓整后取a0110mm。則帶的節(jié)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)0p(d1d2)22a0(d1d2)377.33mm。查

24a0表選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)度Lp381mm，相應(yīng)齒數(shù)zb40。（8）計(jì)算實(shí)際中心距a實(shí)際中心距aa0LpL0p2111.835mm。

（9）校驗(yàn)帶與小帶輪的的嚙合齒數(shù)zmzment[z1pbz1(z2z1)]7，嚙合齒數(shù)比6大，滿足要求。222a此處ent表示取整。

（10）計(jì)算基準(zhǔn)額定功率P0

第12頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

所選型號(hào)同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率：

(Tamv2)vP0，式中Ta表示帶寬為bs0時(shí)的許用工作壓力，查

1000表得Ta244.46N；m表示帶寬為bs0時(shí)的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，查表得m0.095kg/m；v表示同步帶的帶速，由上述（5）知v2.86m/s。代入式子算得P00.697kW.

（11）確定實(shí)際所需同步帶寬度bsbsbs0(Pd1/1.14，式中bs0表示選定型號(hào)的基準(zhǔn)寬度，查表)KzP0得bs025.4mm；Kz表示小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，查表得Kz1。由上式算得bs21.42mm，再根據(jù)表選取標(biāo)準(zhǔn)帶寬bs25.4mm。（12）帶的工作能力驗(yàn)算

根據(jù)式P(KzKwTbsmv2)v103，計(jì)算同步帶額定功率P的bs0精確值：式中Kw為齒寬系數(shù)：Kw(bs/bs0)1.141。經(jīng)計(jì)算得

P0.697kW,而Pd0.574kW,滿足PPd。因此，帶的工作能力合

格。

4.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型

（1）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq

已知：滾珠絲杠的公稱直徑d040mm，總長(zhǎng)（帶接桿）

l1560mm，導(dǎo)程Ph6mm，材料密度7.85103kg/cm3；縱向

移動(dòng)部件總重量G1300N；同步帶減速箱大帶輪寬度28mm，節(jié)徑54.57mm，孔徑30mm，輪轂外徑42mm，寬度14mm；小帶輪寬度28mm，節(jié)徑45.48mm，孔徑19mm，輪轂外徑29mm，寬度12mm；傳動(dòng)比i1.2。

將上述數(shù)據(jù)代入公式，可得出：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

JS30.78kgcm2；床鞍折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JW1.21kgcm2；小帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz10.95kgcm2，大帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz21.9kgcm2。在設(shè)計(jì)減速箱時(shí)，初選的縱向步進(jìn)

第13頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

電動(dòng)機(jī)型號(hào)為130BYG5501，查表得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm33kgcm2。則加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：JeqJmJz1(Jz2JWJS)/i257.55kgcm2。（2）計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq

分快速空載起動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。1）快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq1

由式Teq1TamaxTfT0，可知Teq1包括三部分：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Tamax、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動(dòng)效率很高，根據(jù)式T0FYJPh2(10)可知，T0相對(duì)于Tamax和Tf很2i小，可以忽略不計(jì)。則有：Teq1TamaxTf（4-1）

根據(jù)式

TamaxJeq2Jeqnm60ta，考慮縱向傳動(dòng)鏈的總效率

，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：Tamax2Jeqnm60ta1（4-2）式中nm表示對(duì)應(yīng)縱向空載最

快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位為r/min；ta表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需的時(shí)間，單位為s。其中：nmvmax（4-3）式中vmax表示縱向空載最快移360動(dòng)速度，任務(wù)書指定為6000mm/min；表示縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角。為0.72；表示縱向脈沖當(dāng)量，為0.01mm/脈沖。將以上各值帶入式（4-3），算得nm1200r/mmin。

設(shè)表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需時(shí)間

ta0.4s，縱向傳動(dòng)鏈總效率0.7；則由式（4-2）求得：

TamaxFP257.551041200Nm2.58Nm，由式Tf摩h可

600.40.72i知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：

第14頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

Tf(FcG)Ph（4-4）式中表示導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)，滑動(dòng)

2i導(dǎo)軌取0.16；Fc表示垂直方向的工作載荷，空載時(shí)取0；表示縱向傳動(dòng)鏈總效率，取0.7。則由式（4-4）得：

Tf0.16(01300)0.006Nm0.24Nm，最后由式（4-1），

20.71.2求得快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：

Teq1TamaxTf2.82Nm(4-5)

2）最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩

Teq2

由式Teq2TtTfT0可知，Teq2包括三部分：折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt、移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf、滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0。T0相對(duì)于Tf和Tt很小，可以忽略不計(jì)。則有：Teq2TtTf（4-6）

其中，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tt由式TtFfPh2i計(jì)算，本例中在對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行計(jì)算的時(shí)

候，已知進(jìn)給方向的最大工作載荷Ff935.69N,則有：

TtFfPh2i935.690.006Nm1.06Nm

20.71.2F摩Ph2i計(jì)算承受最大工作負(fù)載

再由式Tf（Fc2673.4N）情況下，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

Tf軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩:

(FcG)Ph0.16(2673.41300)0.006Nm0.72Nm

2i20.71.2最后由式（4-6），求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)

轉(zhuǎn)軸所承的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：Teq2TtTf1.78Nm（4-7）

經(jīng)上述計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩：Teqmax{Teq1,Teq2}2.82Nm（4-7）

第15頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定

考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是開環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟布，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)Teq來選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足：

Tjmax4Teq42.82Nm11.28Nm（4-8）

對(duì)于前面預(yù)選的130BYG5501型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，查表可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax20Nm，可見完全滿足式（4-8）要求。（4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核

1）最大工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核

任務(wù)書給定縱向最快工進(jìn)速度vmaxf800mm/min，脈沖當(dāng)量

0.01mm/脈沖，由式fmaxfvmaxf60求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率

fmaxf800/(600.01)Hz1333Hz。在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmaxf17Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq21.78Nm，滿足要求。

2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核

任務(wù)書給定縱向最快空載移動(dòng)速度vmax6000，由式mm/minfmaxvmax60，求出電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率

fmax6000/(600.01)Hz10000Hz。查表得，此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmax3.8Nm，大于快速空載起動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩

Teq12.82Nm，滿足要求。

3）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核

最快空載移動(dòng)速度vmax6000，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻mm/min率fmax10000Hz。查表可知130BYG550的極限運(yùn)行頻率為

201*0Hz，可見沒有超出上限。

4）起動(dòng)頻率的計(jì)算

已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq57.55kgcm2，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm33kgcm2，查表可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何

第16頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

負(fù)載時(shí)最高空載起動(dòng)頻率fq1800Hz。由式fLfq1Jeq/Jm，可

以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率為：fL1087Hz，上式說明，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1087Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻率時(shí)，起動(dòng)頻率選得很低，通常只有100Hz(即100脈沖/s)。

綜上所述，縱向進(jìn)給系統(tǒng)選用130BYG550步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿足要求。

4.6同步帶傳遞效率的校核

分兩種工作情況，分別進(jìn)行校核。（1）快速空載起動(dòng)

電動(dòng)機(jī)從靜止到加速至nm1200r/min，由式（4-5）可知，同步帶傳遞的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq12.82Nm，傳遞的功率為

PnmTeq1/9.551201*.82/9.55W354.3W。（2）最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速度

由式（4-7）可知，帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩

Teq21.78Nm，任務(wù)書給定最快工進(jìn)速度vmaxf800mm/min，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nmaxf(vmaxf/z)/360160r/min。傳遞的功率為

PTeq2/9.551601.78/9.55W29.8W。

可見，兩種情況下同步帶傳遞的負(fù)載功率均小于帶的額定功率

0.697kW。因此，選擇的同步帶功率合格。

第五節(jié)繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖

在完成滾珠絲杠螺母副和步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算選型后可以著手繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖。在繪制機(jī)械裝配圖時(shí)，還應(yīng)認(rèn)真的考慮與具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的一些問題。

（1）了解原機(jī)床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。

第17頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

（2）根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號(hào)，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號(hào)。（3）考慮各部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。箱上的聯(lián)接與定位等。

（4）考慮密封、防護(hù)、潤(rùn)滑以及安全機(jī)構(gòu)等問題。

（5）在進(jìn)行各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。

第六節(jié)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路時(shí)主要考慮以下功能：

1）2）3）4）5）6）7）8）9）

接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制LED顯示；接收操作面板的開關(guān)與按鈕信號(hào)；接收車床限位開關(guān)信號(hào)；接收螺紋編碼器信號(hào)；

接收電動(dòng)卡盤夾緊信號(hào)與電動(dòng)刀架刀位信號(hào)；控制X、Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器；控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止；

控制多速電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸有級(jí)變速；控制交流變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸無級(jí)變速；

10）控制切削液泵起動(dòng)/停止；11）控制電動(dòng)卡盤的夾緊與松開；12）控制電動(dòng)刀架的自動(dòng)選刀；13）與PC機(jī)的串行通信。圖（2）為控制系統(tǒng)的原理框圖。

CPU選用ATMEL公司的8位單片機(jī)AT89S52；由于AT89S52本身資源有限，所以擴(kuò)展了一片EPROM芯片W27C512用做程序存儲(chǔ)器，存放系統(tǒng)底層程序；擴(kuò)展了一片SRAM芯片6264用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存放用戶程序；鍵盤與LED顯示采用8279來管理；輸入/輸出口的擴(kuò)展選用了并行接口8255芯片，一些進(jìn)/出的信號(hào)均做了

第18頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

隔離放大；模擬電壓的輸出借助于DAC0832;與PC機(jī)的串行通信經(jīng)過MAX233芯片。

數(shù)控系統(tǒng)的操作面板布置如圖（1）所示。面板設(shè)置了48個(gè)微動(dòng)按鈕，三個(gè)船形開關(guān)，一只急停按鈕，顯示器包括1組數(shù)碼管和7只發(fā)光二極管。復(fù)位電晶振電EPROM芯片SRAM芯片鍵盤與顯示接串行接口芯片CPUAT89S52單片機(jī)圖（2）

第19頁

并行接口芯片8255隔離放隔離放隔離放隔離放隔離放隔離放隔離放隔離放X向步進(jìn)電動(dòng)Z向步進(jìn)電動(dòng)刀架電動(dòng)機(jī)主軸電動(dòng)機(jī)卡盤電動(dòng)機(jī)切削液泵電刀架刀位信限位開關(guān)信D/A轉(zhuǎn)換芯片螺紋光柵信交流變主軸電動(dòng)操作面板開關(guān)/按鈕C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

第七節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用

本例中X向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為110BYG5802,Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為30BYG5501。兩種電動(dòng)機(jī)除了外形尺寸、步距角和輸出轉(zhuǎn)矩不同外，電氣參數(shù)基本相同，均為5相混合式，5線輸出，電動(dòng)機(jī)供電電壓DC120~310V，電流5安。這樣，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源可用同一型號(hào)。在此，選擇合肥科林?jǐn)?shù)控科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的五相混合式調(diào)頻調(diào)壓型步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，型號(hào)為BD5A。

第八節(jié)控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì)

1.存儲(chǔ)器與I/O芯片地址分配

根據(jù)圖三中地址譯碼器U4（74LS138）的連接情況，可以算出

第20頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

主機(jī)板中存儲(chǔ)器與I/O芯片的地址分配，如下表所示：器件名稱地址選擇線（A15~A0）626482558279DAC0832

2.控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序

系統(tǒng)設(shè)有7檔功能可以相互切換，分別是“編輯”、“空刀”、“自動(dòng)”、“手動(dòng)1”、“手動(dòng)2”、“手動(dòng)3”和“回零”。選中某一功能時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，進(jìn)入相應(yīng)的功能處理�？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)控管理程序流程見圖（3）。

編編輯處圖（3）

3.8255芯片初始化子程序

B255:MOVDPTR，#3FFFH；指向8255的控制口地址MOVA，#10001001B；PA口輸出，PB口輸出，PC

第21頁

片內(nèi)地址單元數(shù)8K421地址編碼0000H~1FFFH3FFCH~3FFFH5FFEH~5FFFH7FFFH000,,,0011,1111,1111,110101,1111,1111,1110111,1111,1111,1111系統(tǒng)上電CPU、8255、8279等工作狀態(tài)N空空刀處N自自動(dòng)處N手手動(dòng)處N回回零處NC6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

口輸入，均為方式0

MOVX@DPTR，A；控制字被寫入MOVDPTR，#3FFCH；指向PA口

MOVA，#0FFH；預(yù)置PA口全“1”MOVX@DPTR，A；輸出全“1”到PA口MOVDPTR，#3FFDH；指向PB口

MOVA，#0FFH；預(yù)置PB口全“1”MOVX@DPTR，A；輸出全“1”到PB口RET

4.8279芯片初始化子程序

B279:MOVDPTR，#5FFFH；指向8279的控制口地址MOVA，#0CFH；清除FIFO與顯示RAM命

令

MOVX@DPTR，A；命令字被寫入

WAIT:MOVXA，@DPTR；從8279的控制口讀取8279的狀態(tài)字

JBACC.7，WAIT；測(cè)試顯示RAM有沒有被清

除完畢。只有狀態(tài)字的D7=0，清除才結(jié)束

MOVA，#08H；編碼掃描，左入口，16位

字符顯示，雙鍵互鎖

MOVXA，@DPTR

MOVA，#34H；分頻系數(shù)取20MOVX@DPTR，ARET

5.8279控制LED顯示子程序

設(shè)顯示緩沖區(qū)的首地址為6BH，系統(tǒng)在指定的工作狀態(tài)下，需要顯示的字

符段碼的編碼，事先存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部的RAM的6BH~73H這9個(gè)字節(jié)中。已知

8279的控制口地址為5FFFH，數(shù)據(jù)口地址為5FFEH，則顯示程序如

第22頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

下：

DIR:MOVDPTR，#5FFFH；8279的控制口地址MOVA，#90H；寫8279顯示RAM的命令MOVX@DPTR，A；從顯示RAM的00H地址

6BH

DIR0:；DTAB:MOVMOVMOVMOVADDMOVCMOVXINCDJNZRET

DBDBDBDBDBDBDBDB開始寫，每寫一次，顯示RAM的地址自動(dòng)加1

R0，#6BH；顯示緩沖區(qū)的首地址為R7，#09H；顯示緩沖區(qū)的長(zhǎng)度為9個(gè)

字節(jié)

DPTR，#5FFFH；8279的數(shù)據(jù)口地址A，@R0；從CPU的RAM中讀取顯示

段碼的編碼

A，#05H；PC與DTAB表格之間的偏

移量

A，@A+PC；查表，取出顯示段碼@DPTR，A；送到8279顯示RAM中指定

的字節(jié)

R0；寫8279的下一個(gè)顯示

RAM

R7，DIR0；循環(huán)9次，完成9位顯示段碼字符編碼6FH；F00-01

0DAH

0BEH；X02-030E7H

0A3H；Z04-050CBH

0D1H；U06-070D3H

第23頁

C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

DB0DCH；W08-09DB0CEH

DB0DFH；-0ADB21H；00BDB7BH；10CDB91H；20DDB19H；30EDB4BH；40FDB0DH；510DB05H；611DB69H；712DB01H；813DB09H；914DB20H；0.15DB7AH；1.16DB90H；2.17DB18H；3.18DB4AH；4.19DB0CH；5.1ADB04H；6.1BDB68H；7.1CDB00H；8.1DDB08H；9.1E

；根據(jù)系統(tǒng)需要編制字

庫

當(dāng)需要顯示一組字符時(shí)，首先給顯示緩沖區(qū)的6BH~73H這9個(gè)字節(jié)賦值，然后調(diào)用DIR子程序即可。例如，要顯示“X-1234.56”，程序如下：

MOV6BH，#02H；“X”的一半MOV6CH，#03H；“X”的另一半MOV6DH，#0AH；-

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MOV6E，#0CH；1MOV6FH，#0DH；2MOV70H，#0EH；3MOV71H，#19H；4.MOV72H，#10H；5MOV73H，#11H；6

CALLDIR；向8279的顯示RAM寫數(shù)

顯示緩沖區(qū)（CPU內(nèi)部RAM）：

(6BH)(6CH)(6DH)(6EH)(6FH)(70H)(71H)

(72H)(73H)

|||||||

||

顯示字符：X-1234.56

|||||||||

字符編碼：02H03H0AH0CH0DH0EH19H10H11H

6.8279管理鍵盤子程序

如圖三所示，當(dāng)矩陣鍵盤有鍵按下時(shí)，8279即向CPU的INT1申請(qǐng)中斷，CPU隨即執(zhí)行中斷服務(wù)程序，從8279的FIFO中讀取鍵值，程序如下：

CLREX1；關(guān)CPU的INT1中斷

MOVDPTR，#5FFFH；指向8279控制口地址

MOVA，#01000000B；準(zhǔn)備讀8279FIFO的命令

MOVX@DPTR，A；寫入8279控制口

第25頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

MOVDPTR，#5FFFH；指向8279數(shù)據(jù)口地址

MOVXA，@DPTR；讀出鍵值CJNEA，#KEY0，NEXT0；依次進(jìn)行判別JMP_KEY0；對(duì)應(yīng)鍵進(jìn)行處理NEXT0:CJNEA，#KEY1，NEXT1

JMP_KEY1NEXT1:CJNEA，#KEY2，NEXT2JMP_KEY2NEXT2:

7.D/A電路輸出模擬電壓程序

如圖三所示，當(dāng)CPU執(zhí)行寫命令時(shí)，只要選中7FFFH這個(gè)地址，DAC0832與741組成的D/A轉(zhuǎn)換電路即可輸出直流電壓。程序如下：

MOVDPTR，#7FFFH；指向DAC0832口地址MOVA，#DATA；準(zhǔn)備輸出的數(shù)字量

00H~0FFH

MOVX@DPTR，A；輸出直流電壓0~10V8.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制程序9.電動(dòng)刀架的轉(zhuǎn)位控制程序

10.主軸、卡盤與切削液泵的控制程序

車床主軸的控制，就是控制主電動(dòng)機(jī)的正/反/停，以及自動(dòng)變速；電動(dòng)卡盤需要控制其夾緊與松開；切削液泵需要控制它的起/停。這些程序都非常簡(jiǎn)單，對(duì)于某個(gè)動(dòng)作的控制，只要從輸出接口芯片的某個(gè)引腳輸出一個(gè)電平信號(hào)即可。

現(xiàn)以主軸正轉(zhuǎn)為例，從圖三可以看出，主軸的正轉(zhuǎn)由8255的PA0來控制，當(dāng)用低電平信號(hào)來控制主軸正轉(zhuǎn)時(shí)，程序如下：MOVDPTR，#3FFFH；8255的PA口地址MOVXA，@DPTR；讀出PA口鎖存器內(nèi)容CLRACC.0；修改

MOVX@DPTR，A；置PA0=0,直流繼電器K+

第26頁C6140車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)

閉合，主軸正轉(zhuǎn)

參考文獻(xiàn)

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