ckj6163经济型数控车床设计-毕业设计论文说明书(编辑修改稿)

ckj6163经济型数控车床设计-毕业设计论文说明书(编辑修改稿)内容摘要：

......................................................... 37 键盘接口电路设计 ...................................................................................................... 39 LED 显示器接口 .......................................................................................................... 41 步进电机接口及其辅助电路 ............................................................................................ 42 脉冲分配器 .................................................................................................................. 43 光电隔离电路 .............................................................................................................. 44 8031 的时钟电路 .......................................................................................................... 45 复位电路 ...................................................................................................................... 45 越界报警电路 .............................................................................................................. 46 掉电保护电路 .............................................................................................................. 46 第 5 章 基于 Visual Basic 的插补软件设计 ..................................... 48 数字积分法插补 ................................................................................................................ 48 河北工程大学毕业设计 IV 数字积分法直线插补的基本原理 .................................................................................... 49 Visual Basic 程序设计语言简述 ........................................................................................ 52 软件设计 ............................................................................................................................ 53 对象属性 ...................................................................................................................... 53 软件截图 ...................................................................................................................... 55 第 6 章 结论 ................................................................ 58 参考文献 ....................................................................................................................................... 59 附录 ....................................................................... 60 致谢 ....................................................................... 65 河北工程大学毕业设计 1 第 1章 绪论 数控发展简史 1948 年，美国帕森斯公司提出计算机控制机床的设想 ， 1952 年，该公司在美国麻省理工学院的协助下，成功 试制 第一台三坐标数控铣床 ， 这是制造技术发展过程中的一个重大突破， 标志着制造领域中数控加工时代的开始 ， 具有划时代的意义和深远的影响。 数控加工是现代制造技术的基础 ， 世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。 数控机床发展到今天，已经经历了几代的变化： 第一代： 1952 年 到 1959 年采用电子管元件 构成的专用数控（ NC）装置； 第二代： 1959 年 到 1964 年采用晶体管 电路的 NC 装置； 第三代： 1965 年 到 1970 年 采用小、中规模 集成电路 的 NC 装置； 第四代： 1971 年 到 1974 年 采用大规模 集成电路 的小型通用电子计算机控制的系统（ CNC）； 第五代： 1974 年 开始采用微型电子计算机控制的系统（ MNC）。 数控机床的组成及特点 程序载体 在加工过程中，机床的全部动作过程和刀具相对于工件的运动轨迹，都是通过编制加工程序以一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、磁盘、磁带等。 输入 /输出装置 输入 /输出装置可将不同加工信息传递于计算机。 目前， 可以利用机床上的显示屏及键盘手动输入加工程序指令，也可利用 CAD/CAM 软件在计算机上编程，然后通过计算机通信将程序上传到数控装置， 大大方便了信息输入工作。 数控装置 数控装置是 数控机床的核心与主导， 它接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。 数控装置通常是指一台专用计算机或通用计算机与输入输出接口版以及机床控制器等所组成的控制装置。 河北工程大学毕业设计 2 伺服系统 伺服系统是数控机床的执行机构，其作用是把来自数控装置的脉冲信号转化为机床移动部件的运动。 一般来说，机床的伺服驱动要求有好的快速响应性能，能灵敏而准确的跟踪由数控装置发出的指令信号。 机床本体 机床 本 体包括床身、主轴、进给传动机构等机械部件。 与传统机床相比，具有结构 简单、精度高、机构刚性好、可靠性高、传动效率高等特点。 数控车床的特点 (1)加工零件的适应性强，灵活性好，可加工带有曲线、曲面以及锥度的复杂型 零件。 (2)加工精度高，产品质量稳定，尺寸的分散度小，便于装配。 (3)可实现加工的自动化，生产效率高。 (4)工序集中，大大减少了工人的劳动强度，由于操作失误减少，也降低了废品率和次品率。 (5)数控机床拥有自动报警、监控、自动补偿等多种功能，便于实现生产计划调度，从而提高生产管理水平。 数控插补技术 数控插补原 理概述 机床数控系统的核心技术是插补。 在数控加工中，数控系统要解决控制刀具与工件运动轨迹的问题。 在所需的路径或轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点位置的运动过程称为插补。 数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。 插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”的工作。 数控加工程序提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则有主控系统的插补装置或插补软件来控制。 实际加工中，被加工零件的轮廓种类很多，严格来说，为了满足加工要求，刀具轨迹应该准 确的按零件的轮廓形状生成。 然而，对于复杂的曲线轮廓，直接计算刀具运功轨迹非常复杂，计算工作量很大，不能满足数控加工的实时控制要求。 因此，在实际应用中，使用一小段直线或圆弧去逼近（或称为拟合）零件的轮廓曲线，即通常所说的直线和圆弧插补。 某些高性能的数控系统中，还具有抛物线、螺旋线插补功能 [1]。 河北工程大学毕业设计 3 插补方法的分类 在早期的数控系统中，插补是由专门设计的硬件数字电路完成的。 而在现代计算机数控 (Computerized Numerical Control ,CNC)系统中，常用的插补实现方法有两种：一种有硬件和软件的组合来实现；另一种全部采用软件实现。 数控系统中完成插补运算的装置或程序称为插补器，根据插补器的结构可分为硬件插补器、软件插补器和软、硬件结合插补器二种类型。 早期 NC 系统的插补运算由硬接线的数字电路装置来完成，称为硬件插补，其结构复杂，成本较高。 在 CNC 系统中插补功能一般由计算机程序来完成，称为软件插补。 由于硬件插补具有速度高的特点，为了满足插补速度和精度的要求，现代 CNC 系统也采用软件与硬件相结合的方法，由软件完成粗插补，由硬件完成精插补。 由于直线和圆弧是构成零件轮廓的基本线型，因此 CNC 系统一般都具有直线插补和圆弧插补两种基本类型，在二坐标以上联动的 CNC 系统中，一般还具有螺旋线插补和其它线型插补。 为了方便对各种曲线、曲面的直接加工，人们一直研究各种曲线的插补功能，在一些高挡 CNC 系统中，己经出现了抛物线插补、渐开线插补、弦线插补、样条曲线插补、球面螺旋线插补以及曲面直接插补等功能。 插补的任务就是根据进给速度的要求，完成轮廓起点和终点之间中间点的坐标值计算。 对于轮廓控制系统来说，插补运算是最重要的运算任务。 插补对机床控制必须是实时的。 插补运算速度直接影响系统的控制速度，而插补计算精度又影 响到整个 CNC 系统的精度。 人们一直在努力探求计算速度快且计算精度高的插补算法。 目前普遍应用的插补算法分为两大类，一类是基准脉冲插补，另一类是数据采样插补，如下做简要介绍。 （ 1）基准脉冲插补 基准脉冲插补又称为脉冲增量插补或行程标量插补，其特点是每次插补结束仅向各运动坐标轴输出一个控制脉冲，因此各坐标仅产生一个脉冲当量或行程的增量。 脉冲序列的频率代表坐标运动的速度，而脉冲的数量代表运动位移的大小。 这类插补运算简单，容易用硬件电路来实现，早期的硬件插补都是采用这类方法，在日前的 CNC 系统中原来的硬件插 补功能可以用软件来实现，但仅适用于一些中等速度和中等精度的系统，便要用于步进电机驱动的开环系统。 也有的数控系统将其用做数据采样插补中的精插补 [2]。 基准脉冲插补的方法很多，主要有逐点比较法、数字积分法、脉冲乘法器等等。 应用较多的是逐点比较法和数字积分法。 （ 2）数据采样插补 数据采样插补又称数字增量插补、时间分割插补或时间标量插补，其运算采用时间河北工程大学毕业设计 4 分割思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段 (又称轮廓步长 )，以此来逼近轮廓曲线。 数控装置将轮廓步长分解为各坐标轴的插补 周期进给量，作为命令发送给伺服驱动装置。 伺服系统按位移检测采样周期采集实际位移量，并反馈给插补器进行比较完成闭环控制。 伺服系统中指令执行过程实质也是数据密化工作。 闭环或半闭环控制系统都采用数据采样插补方法，它能满足控制速度和精度的要求。 数据采样插补方法很多，主要有时间分割法、扩展 DDA 等，但都基于相同的思想。 数控机床的发展趋势 目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。 为适应这种情况，数控机 床正朝着以下几个方面发展。 （ 1)高速度、高精度化 速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。 目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。 同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度。 （ 2)引进自适应控制技术 智能化现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较好的表面粗糙度，同。