普通机床的数控改造fkaa.docx

课程设计计(论文)题 目名名称 CC61336数控控车床数数控化机机电系统统设计课 程 名 称称 机电一一体化系系统设计计学生姓名名易宪学号0774111250022系 、专专 业业 机机械与能能源工程程系（机机电一体体化专业业）指导教师师 刘 学 敏敏20100 年112月15日普通车床床数控改改造用微微机数控控技术改改造最大大加工直直径为4400mmm普通通车床的的进给系系统摘要：了了解数控控机床的的概念，所所谓数控控是按照照含有机机床(刀刀具)运运动信息息程序所所指定的的顺序自自动执行行操作的的过程。而而计算机机数控机机床就是是数控机机床在计计算机监监控下进进行工作作。它的的优点很很多,如如可以在在同一机机床上一一次装夹夹可完成成多个操操作，生生产率显显著提高高等优点点，但它它的价格格昂贵。由由于我国国现在使使用的机机床大多多数为普普通车床床，自动动化程度度低,要要更新现现有机床床需要很很多资金金。为了了解决这这个问题题,也为为了适应应多品种种中、小小批量零零件加工工我们选选择机床床经济型型数控改改造。总总体设计计方案：在普通通车床上采采用适合合现场实实时控制制的800C51单片片机为控控制器，以以运行特特性好、可可靠性高高的步进进电机为为驱动执执行元件件进行数数控改造造。关键词：数控、车车床、改改造、80C51单片片机；步步进电机机；Absttracct:NNumeericcal Conntrool (NC) iss anny mmachhiniing proocesss iin wwhicch tthe opeerattionns aare exeecutted auttomaaticcalllu iin ssequuencces as speeciffiedd byy thhe pproggramm thhat conntaiins thee innforrmattionn foor tthe toool mmoveemennt .Wheen NNumeericcal Conntrool iis pperfformmed undder commputter suppervvisiion, itt iss caalleed CCompputeer NNumeericcal Conntrool (CNCC).CCNC macchinnes havve mmanyy addvanntagges oveer cconvventtionnal macchinnes. Foor eexammplee, ttherre iis aa poossiibillityy lff peerfoormiing opeerattionns oon tthe samme mmachhinee inn onne ssetuup aand prooducctioon iis ssignnifiicanntlyy inncreeaseed. Onee off itts ddisaadvaantaagess iss thhat theey aare quiite exppenssivee. IIn oour couuntrry cconvventtionnal macchinne iis uusedd wiidelly. So if thee maachiiness arre rrepllaceed, theere is goiing to neeed aa laargee mooneyy. IIn oordeer tto aagreee wwithh thhe ddeveeloppmennt oof oour ecoonommy, we cann reeforrm tthe connvenntioonall maachiiness. TThe oveeralll mmastter dessignn: TThe wayy too NCC immproovemmentt off geenerral macchinne ttooll waas iintrroduucedd thhat usiingssinggle-chiip ccompputeer 880C551too reealiize thee reeal-timme cconttrollandd drriviing by steep mmotoor.Key worrd: Nummeriicall Coontrrol、macchinningg、impprovvemeent、ssinggle-chiip ccompputeer800C511、sttep mottor； 前   言      数控控机床经经济型改改造,实实质是机机械工程程技术与与微电子子技术的的结合。经经改造后后的机床床加工的的精度、效效率、速速度都有有了很明明显的提提高，适适合我国国现在经经济水平平的发展展要求。     本次毕业设计主要是对机床机械部分进行改造,以步进电机驱动横向进给运动、纵向进给运动以及刀架的快速换刀,使传动系统变得十分简单，传动链大大缩短,传动件数减少,从而提高机床的精度。     设计中，我们对有关数控机床及数控改造的相关书籍、刊物进行大量阅读,收集了很多资料,了解了数控机床的基本概念，数控机床的发展概况，数控机床的组成及其工作原理，扩大了我们的知识面。     随着科学技术的发展,现代机械制造要求产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样化要求的增强，产品品种增多,产品更新换代加速。数控机床代替普通机床被广泛应用是一个必然的趋势。同时，数控机床将向着更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能发展。第一章：绪 论§1 毕业业设计的的目的：毕业设计计是培养养我们理理论联系系实际，解解决生产产实际问问题能力力的重要要步骤，它它系统的的检验了了我们是是否是合合格的毕毕业生。它它通过对对机床数数控系统统设计总总体方案案的拟定定，进给给伺服系系统机械械部分结结构设计计、计算算控制系系统硬件件电路的的设计以以及数控控机床加加工程序序的编制制，使我我们综合合运用所所学的机机械、电电子和微微机的知知识,进进行一次次机电结结合的全全面训练练，从而而培养了了我们具具有加工工编程能能力，初初步设计计计算的的能力以以及分析析和处理理生产中中所遇到到的机电电方面技技术问题题的能力力。§2 毕业业设计的的内容：1、微机机数控系系统总体体设方案案的拟定定：（1）系系统运动动方式的的确定（22）伺服服系统的的选择。（3）执行机构传动方式的确定。（4）计算机的选择。2、进给伺服系统机械部分设计计算：（1）进给伺服系统机械部分设计方案的确定。（2）确定脉冲当量。（3）滚珠丝杠螺母副的选型。（4）滚动导轨的选型。（5）进给伺服系统传动计算。（6）步进电机的计算和选用。（7）设计绘制进给伺服系统一个坐标轴的机械装配图。（8）设计绘制进给伺服系统的一张或两张零件图。3、微机控制系统的设计：（1）控制系统方案的确定及框图绘制。（2）MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用。（3）I/O接口电路及译码电路的设计。（4）设计绘制一台数控机床微机控制系统电路原理图。4、数控加工程序的编制：（1）零件工艺分析及确定工艺路线。（2）选择数控机床设备。（3）确定对刀点。（4）选择刀具。（5）确定切削用量。（6）编制加工程序。5、直线的逐点比较法插补软件程序流程框图的绘制。第二章 微型数数控系统统总体设设计方案案的拟定定：§1、毕毕业论文文的要求求和内容容（包括括原始数数据、技技术要求求、工作作要求）1.课题题名称：用微机数数控技术术改造最最大加工工直径为为4000毫米普普通车床床的进给给系统2.设计计任务与与要求：主要技术术参数：最大加工工直径（mmm）： 在床床身上：4000 在床床鞍上：2100最大加工工长度（mmm）： 7550 - 10000 溜板及刀刀架重量量（N）： 纵向向：10000 横向向：5000 刀架快移移速度（mm/miin）： 纵纵向：22 横向：1 最大进给给速度（mm/miin）： 纵纵向：00.6 横向：0.33 最小分辨辨率 （mmm）： 纵向：0.001 横向向：0.0055定位精度度（mmm）： 0.002主电机功功率（KKW）： 55.5 起动加速速时间（mms）： 355设计的要要求1）CNNC系统统的主CCPU既既可采用用80331单片片机也可可用系统统机。2）两个个坐标的的进给伺伺服系统统既查采采用步进进电机驱驱动也可可用直流流或交流流伺服电电机驱动动。3）所编编的零件件加工程程序应符符合ISSO标准准的有关关规定。既既可用手手工也可可用UGG等软件件编程。4）所绘绘制的机机械装配配图和硬硬件电路路原理图图要求正正确、合合理、图图面整洁洁、符合合标准。5）所编编写的软软件应在在计算机机上进行行汇编和和通讯等等。6）说明明书应简简明扼要要、计算算准确、条条理清楚楚、图文文并茂并并全部用用计算机机打印后后装订成成册§2、总总体方案案的确定定1、系统统的运动动方试与与伺服系系统的选选择： 由于于改造后后的经济济型数控控车床具具有定位位、直线线插补、圆圆弧插补补、暂停停、循环环加工、螺螺纹加工工等功能能，所以以应该选选用连续续控制系系统。考考虑到经经济型数数控机床床加工精精度要求求不高，为为了简化化结构、降降低成本本，采用用步进电电机开环环控制系系统。22、计算算机系统统： 根据据机床要要求，采采用8位位微机。由由于MCCS-551系列列单片机机的特点点之一是是硬件设设计简单单，系统统结构紧紧凑。对对于简单单的应用用场合，MMCS-51系系统的最最小系统统用一片片80C51外扩扩一片EEPROOM就能能满足功功能的要要求，对对于复杂杂的应用用场合，可可以利用用MCSS-511的扩展展功能，构构成功能能强、规规模较大大的系统统。 控制系系统由微微机部分分、键盘盘及显示示器、II/O接接口及光光电隔离离电路、步步进电机机功率放放大电路路组成，系系统的加加工程序序和控制制命令通通过键盘盘操作实实现，显显示器采采用LCCD液晶晶显示器器显示加加工数据据及机床床状态等等信息。3、为了了实现机机床所要要求的分分辨率，采采用步进进电机经经齿轮减减速再传传动丝杠杠，为了了保证一一定的传传动精度度和平稳稳性，尽尽量减小小摩擦力力，选用用滚珠丝丝杠螺母母副。同同时，为为了提高高传动刚刚度和消消除间隙隙，采用用有预加加负载荷荷的结构构。传动动齿轮也也要采用用消除齿齿侧间隙隙的结构构。 系统总体体方案框框图见图图（1）图（1）第三章、机床进进给系统统机械部部分设计计计算：伺服系统统机械部部分设计计计算内内容包括括：确定定系统的的负载，确确定系统统脉冲当当量，运运动部件件惯量计计算，空空载起动动及切削削力矩机机计算，确确定伺服服电机，绘绘制机械械部分装装配图及及零件工工作图等等。现分分述如下下：§1 系统脉脉冲当量量及切削削力的确确定 脉冲当当量是衡衡量数控控机床加加工精度度的一个个基本技技术参数数。经济济型数控控车床、铣铣床常采采用的脉脉冲当量量是0.010.0005mmm/脉脉冲,根根据机床床精度要要求确定定脉冲当当量：纵向：0.001mmm/sttep；横向：0.0005mmm/sstepp§2 切削削力的计计算1、纵车车外圆：主切削力力FZ（N）由由经验公公式（11）估算算：式（1）而式式（2）取，则，取，则进进给抗力力X向和YY向根据据经验公公式（33）（44）确定定式（33）式（44）则得：22、横切切端面：主切削力力可取纵纵切的一一半，即即此时走走刀抗力力，吃刀刀抗力依依然按上上述经验验公式粗粗略计算算： 则则得：§3、滚滚珠丝杠杠螺母副副的设计计、计算算、和选选型（一）纵纵向进给给丝杠：1 . 计算算进给牵牵引力FFm(NN)作用用在滚珠珠丝杠上上的进给给牵引力力主要包包括切屑屑时的走走刀抗力力以及移移动件的的重量和和切屑分分力作用用在导轨轨上的摩摩擦力，因而其数值大小和导轨的形式有关。本次设计纵向进给为综合型导轨，则按以下公式确定：式（55） 式中：K考虑颠颠覆力矩矩影响的的实验系系数，综综合型导导轨取KK=1.15滑动导导轨摩擦擦系数：0.11500.188，取=0.116 G溜板及及刀架重重力，由由已知GG=10000NN 代入得得：2 . 计算算最大动动负载QQ选用滚珠珠丝杠副副的直径径时，必必须保证证在一定定轴向负负载作用用下，丝丝杠在回回转1000万（）转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负载 C，计算如下：式（6）式式（7）式（8）式中：为滚珠珠丝杠导导程,初初选丝杠杠导程Loo=6mm；Vs-最最大切削削力下的的进给速速度,可可取最高高进给速速度的11/21/33,此处处为0.3m/miin;TT-使用用寿命,按1550000h;ffw-运运转系数数,按一一般运转转取fww =11.21.55;此处处取fww=1.2；LL-寿命命以转为为1单位位.则：3 . 滚珠珠丝杠螺螺母副的的选型：查阅数数控机床床系统设设计中中附表11，可采采用W1L25066外循环环螺纹调调整预紧紧的双螺螺母滚珠珠丝杠副副，1列列2.55圈,其其额定动动负载为为13110N,精度等等级按滚滚珠丝杠杠行程公公差表，选选为3级级(大致致相当于于老表准准E级)4 . 传动动效率计计算 =taan/taan(+)式中：螺旋升升角,WW1L25506的螺螺旋升角角=4°22摩擦角角取100滚动摩摩擦系数数0.00030.0004则则：=taan/taan(+) =tann4°22/taan(44°22+100)=00.9665 . 刚度度校核先画出此此纵向进进给滚珠珠丝杠支支承方式式草图，如如下图（2）所示：图（2）纵向进进给滚珠珠丝杠支支承方式式草图则：式式（9）支承间距距L=111600mm，最最大轴向向力为223166N，丝丝杠螺母母及轴承承均进行行预紧，预预紧力为为最大轴轴向负载载的1/3。（1）、丝丝杠的拉拉伸或压压缩变形形量，式（100）对刚：式（111）丝杠导程程的变化化量：式式（122）总长度LL=11160mmm，丝丝杠上的的变形量量，由于于两端均均采用推推力球轴轴承，则则值：（2）滚滚珠与螺螺纹滚道道间接触触变形： 由承载滚珠珠数量式（113）由于对滚滚珠丝杠杠副施加加预紧力力，且预预紧力为为轴向载载荷的11/3，则则变形：（3）滚滚珠丝杠杠总的弹弹性变形形量：根据以下下经验公公式：式（114）则可得：（4）定定位误差差所以，满满足要求求。（二）横横向进给给丝杠：1 . 计算算进给轴轴向力横向导轨轨为双燕燕尾形，有有如下计计算式：式（115）式中：KK考虑颠颠覆力矩矩影响的的实验系系数，综综合型导导轨取KK=1.4；滑动导导轨摩擦擦系数：取=00.2； G溜板及及刀架重重力，由由已知GG=5000N则则代入已已知得：2 . 计算算最大动动负载QQ计算如下下： 式（66）式（77） 式（88）式中：为滚珠珠丝杠导导程,初初选丝杠杠导程LLo=66mm；Vs最最大切削削力下的的进给速速度,可可取最高高进给速速度的11/21/33,此处处为0.3m/minn; T使用寿寿命,按按150000hh; fww运转系系数,按按一般运运转取ffw =1.221.5;此此处取ffw=11.2； L寿命以以转为11单位.则：3 . 滚珠珠丝杠螺螺母副的的选型：查阅数数控机床床系统设设计中中附表11，可采采用W11L20055外循环环螺纹调调整预紧紧的双螺螺母滚珠珠丝杠副副，1列列2.55圈,其其额定动动负载为为88000N,精度等等级按滚滚珠丝杠杠行程公公差表，选选为3级级(大致致相当于于老表准准E级)4 . 传动动效率计计算 =taan/taan(+)式中：螺旋升升角,WW1L20005的的螺旋升升角=4°30摩擦角角取100滚动摩摩擦系数数0.00030.0004则则：=taan/taan(+) =tann4°30/taan(44°30+100)=00.96645 . 刚度度校核先画出此此横向进给给滚珠丝丝杠支承承方式草草图，如如下图（3）所示：图（3）、横横向进给给滚珠丝丝杠支承承方式草草图则式（99）支承间距距L=5530mmm，最最大轴向向力为119199N。（1）、丝丝杠的拉拉伸或压压缩变形形量根据：， 对对刚：，总长度度L=111600mm，丝丝杠上的的变形量量：（2）滚滚珠与螺螺纹滚道道间接触触变形：由，由于对滚滚珠丝杠杠副施加加预紧力力，且预预紧力为为轴向载载荷的11/3，则则变形：（3）滚滚珠丝杠杠总的弹弹性变形形量：根据以下下经验公公式：式式（144）则可得：（4）定定位误差差显然，变变形量已已大于定定位精度度（0.02mmm）要要求，应应该采取取相应的的措施修修改，因因横向溜溜板限制制，不宜宜加大滚滚珠丝杠杠直径，故故采用贴贴塑导轨轨（），减减小摩擦擦力，从从而减小小轴向力力，根据据式（116）重重新计算算如下：此时的变变形量为为：则定位误误差为：仍不能满满足精度度要求00.022mm。如如果将顾顾主丝杠杠再进行行预拉伸伸，则丝丝杠刚度度可提高高四倍，则则定位误误差为：满足要求求。（三）纵纵向和横向滚滚珠给丝丝杠副几几何参数数：其几何参参数见表表1名称符号W1L225066W1L220055螺纹滚道公称直径径2520导 程65接 触 角钢球直径径3.96693.1775滚道法面面半径2.06641.6551偏 心心 距0.05560.0445螺 纹 升 角角螺杆螺 杆 外 径径24.2219.44螺 杆 内 径径20.998416.7788螺杆接触触直径17.002713.8835螺母螺母螺纹纹直径32.882623.2212螺 母 内 径径25.8820.6635§4 进给给伺服系系统传动动计算1. 齿轮传传动比计计算 (纵向向进给齿齿轮箱传传动比计计算)（1）,已确定定纵向进进给脉冲冲当量,滚珠丝丝杠导程程,初选选步进电电机步距距角0.9°,可计计算出传传动比ii 式式（177）可选选定齿轮轮齿数为为: 由齿轮传传动比ii=2/33，可以以选定齿齿轮齿数数为:=24和=36或=28和 =42，初选=28和=42的齿齿轮。有有关参数数如表22。 齿 数284224402030分度圆d=mzz568448804060齿顶圆da=dd+2mm608852844464齿根圆df=dd-211.255m517943753555齿 宽宽(6-110)mm202020202020中心矩A=(dd1+dd2)/27064502 . 齿轮轮齿数及及技术参参数计算出传传动比ii后,降降速级数数决定采采用一对对齿轮降降速,因因为进给给伺服系系统传递递功率不不大,一一般取=12,数数控车床床,铣床床取=2,此此设计中取取=22。为了了消除齿齿轮侧隙隙，此作作业中采采用双片片齿轮。§5 步进进电机的的计算和和选用（一）纵纵向机构构步进电电机选型型：1 . 计算算步进电电机负载载转矩TTm 式（118） 式中:脉冲当当量 (mm/steep); 进给牵牵引力 (N); 步距角角,初选选双拍制制为0.9°2 . 初选选步进电电机型号号根据=11.4775N.m在网上查查混合式式步进电电机技术术数据表表初选步步进电机机型号为为56BBYG2250EE-SAASSBBL-006011，其中中，,保持转转矩为22.5NN.m.3 . 等效转转动惯量量计算根根据简图图 ，即即图（11），传传动系统统折算到到电机轴轴上的总总的转动动惯量运运动件的的转动惯惯量可由由下式计计算: 式中 ，齿轮,的转动动惯量 () 滚珠丝丝杠转动动惯量 ()=式中 DD圆柱体体直径(cm); L圆柱体体长度 (cmm); 代入入上式:4 . 电机转转矩计算算机床在在不同的的工况下下,在,下面分分别按各各阶段计计算:11) 快快速空载载起动惯惯性矩在快速空空载起动动阶段，加加速力矩矩所占的的比例较较大，具体体计算公公式如下下：式（199）式式（200） 又：式式（211）代入得：折算到电电机轴上上的摩擦擦力矩:式（22）式中：传动链链总效率率,一般般可取00.70.885此处处取0.8;i传动动比;附加摩擦擦力矩：式（22）式中：传动链链总效率率,一般般可取00.70.885此处处取0.8;i传动动比;FFpo滚珠丝丝杠预加加负荷,一般取取1/33Fm,Fm为为进给牵牵引力(N);o滚珠丝丝杠未预预紧时的的传动效效率,一一般取0.99,此处取取o=0.9所以：22) 快快速移动动所需力力矩式（233） =550+99.7=59.7N.cm33) 最大大切削载时时所需力力矩式（244） 从上上面计算算可以看看出、三种工况况下,以以最大切削削载时所需需转矩最最大,即即以此项项作为校校核步进进电机转转矩的依依据.查得：当当步进电电机为两两相四拍拍时， =0.7077故最大静静力矩MMjmaax=1175.5/00.7007=22.488 Nm，而电电机保持持转矩为为2.55N.mm最大静静力矩MMjmaax，大大于所以以满足要要求！但还必须须进一步步考核步步进电机机起动矩矩频特性性和运转转矩频特特性。计算步进进电机空空载起动动频率和和切削时时的工作作频率图（4）、556BYYG2550ESASSSBLL06001混合合式步进进电机矩矩频特性性图当快速运运动和切切削进给给时，556BYYG2550E-SASSSBLL-06601型型混合式式步进电电机运行行矩频完完全可以以满足要要求。5、绘制制进给伺伺服系统统机械装装配图在完成运运动及动动力计算算后，以以后确定定了滚珠珠丝杠螺螺母副、步步进电机机型号，以以及齿轮轮齿数、模模数、轴轴承型号号之后，就就可以画画机械装装配图。见附图（一）例如，双双片齿轮轮采用周周向弹簧簧调整消消隙法：如图（55）所示示，采用用了可调调拉力弹弹簧调整整间隙。在在两个薄薄片齿轮轮1和2上分别别装上耳耳座3和8，弹簧簧4的一端端钩在耳耳座3上，另另一端钩钩在耳座座8的螺钉钉7上。用用螺母55调节螺螺钉7的伸出出长度即即可调整整弹簧的的弹力，调调整好后后再用螺螺母6锁紧。弹弹簧的弹弹力使薄薄齿轮11和2的左、右右齿面分分别与宽宽齿轮的的齿槽左左、右齿齿侧面贴贴紧，消消除了齿齿侧间隙隙。 （图5） 双薄片片齿轮周周向弹簧簧调整法法1、2-薄片齿齿轮 33、8-耳座 4-弹弹簧 55-调节节螺母 6-锁锁紧螺母母 7-螺钉（二）、横向机构构初选步步进电机机：1 . 计计算步进进电机负负载转矩矩Tm 式式（188） 式中:脉冲当当量 (mm/steep); 进给牵牵引力 (N); 步距角角,初选选双拍制制为0.9°2 . 初选选步进电电机型号号 根据据=0.6611NN.m在网网上查混混合式步步进电机机技术数数据表初初选步进进电机型型号为556BYYG2550D-SAASSBBL-002411，其中中，,保持转转矩为11.722N.mm.3 . 等效效转动惯惯量计算算 根据据简图 ，即图图（2），计算算传动系系统折算算到电机机轴上的的总的转转动惯量量运动件的的转动惯惯量可由由下式计计算: 式（255）式中 、齿轮、的转动动惯量 () 滚珠丝丝杠转动动惯量 ()=式中 DD圆柱体体直径(cm); L圆柱体体长度 (cmm); 代入入上式:4. 电电机转矩矩计算机机床在不不同的工工况下,在,下下面分别别按各阶阶段计算算:1) 快速速空载起起动惯性性矩在快速空空载起动动阶段，加加速力矩矩所占的的比例较较大，具具体计算算公式如如下：式（199）式式（200） 又：式式（211）代入得：折算到电电机轴上上的摩擦擦力矩:式（22）式中：传动链链总效率率,一般般可取00.70.885此处处取0.8;i传动动比;贴塑导导轨摩擦擦系数，取取=0.04附加摩擦擦力矩：式（22）式中：传动链链总效率率,一般般可取00.70.885此处处取0.8;i传动动比;FFpo滚珠丝丝杠预加加负荷,一般取取1/33Fm,Fm为为进给牵牵引力(N);o滚珠丝丝杠未预预紧时的的传动效效率,一一般取0.99,此处取取o=0.9所以：22) 快快速移动动所需力力矩式（233） =11.966+4.884=6.88N.ccm3) 最大大切削载时时所需力力矩式（244） 从上上面计算算可以看看出、三种工况况下,以以快速空空载起动动惯性矩矩最大,即以此此项作为为校核步步进电机机转矩的的依据.查得：当当步进电电机为两两相四拍拍时， =0.7077故最大静静力矩MMjmaax=59.3/00.7007N.m=0.8839NN.cmm，而电电机保持持转矩为为1.772N.m，大大于最大大静力矩矩Mjmmax，所以满足要求！但还必须须进一步步考核步步进电机机起动矩矩频特性性和运转转矩频特特性。计算步进进电机空空载起动动频率和和切削时时的工作作频率图（5）、56BYG250EASSBL0241型混合式步进电机矩频特性图当快速运运动和切切削进给给时，556BYYG2550EASSSBL02441型混混合式步步进电机机运行矩矩频完全全可以满满足要求求。5、绘制制进给伺伺服系统统机械装装配图在完成运运动及动动力计算算后，以以后确定定了滚珠珠丝杠螺螺母副、步步进电机机型号，以以及齿轮轮齿数、模模数、轴轴承型号号之后，就就可以画画横向机械械装配图图。见附附图（二二）第四章、微微机数控控系统的的设计§1 微机机数控系系统设计计的内容容(一)硬硬件电路路设计内内容硬件是组组成系统统的基础础,也是是软件编编制的前前提,数数控系统统硬件的的设计包包括以下下几部分分内容：1、绘制制系统电电气控制制结构框框图据总体方方案及机机械结构构的控制制要求，确确定硬件件电路的的总体方方案，绘绘制电气气控制结结构图。机机床硬件件电路由由五部分分组成：（1） 主控制器器，即中中央处理理单元CCPU。（2） 总线，包包括数据据总线、地地址总线线和控制制总线。（3） 存储器，包包括程序序存储器器和数据据存储器器。（4） 接口，即即输入/输出接接口电路路。（5） 外围设备备，如键键盘、显显示器及及光电输输入机等等。2、选择择中央处处理单元元CPUU的类型型CPU的的种类很很多，在在此处选选择MCCS51系系列单片片机中的的80CC51，因因为其集集成度高高，稳定定性、可可靠性好好，体积积小，而而且有很很强的外外部扩展展功能，外外围扩展展电路芯芯片大多多是一些些常规芯芯片，用用户很容容易通过过标准扩扩展电路路来构成成较大规规模的应应用系统统。3、存储储器扩展展电路设设计存储器扩扩展包括括数据存存储器和和程序存存储器扩扩展两部部分。分分别选择择两片227644和一片62264来扩扩展166K的内内存。4、I/O接口口电路设设计设计内容容包括：据外部部要求选选用I/O接口口芯片，步步进电机机伺服控控制电路路，键盘盘、显示示部分以以及其他他辅助电电路设计计（如复复位、掉掉电保护护等）。经经考虑，选选择82255为为I/OO接口芯芯片，液液晶显示示控制器器LR1044VRAAM来控控制LCCD。图图中的急急停开关关应采用用那种按按下去之之后不会会弹起、直直到再次次启动后后操作者者用手动动拔出的的按钮，此此处由于于表达方方式的限限制，仅仅以普通通按钮表表示。（二）、机床数控系统软件设计软件是硬硬件的补补充，确确定硬件件电路后后，根据据系统功功能要求求设计软软件。1、软件件设计步步骤分为为以下几几步：（1） 据软件要要实现的的功能，能能制定出出软件技技术要求求；（2） 将整个软软件模块块化，确确定各模模块的编编制要求求，包括括各模块块功能，入入口参数数，出口口参数；（3） 据硬件资资源，合合理分配配好存储储单元；（4） 分别对各各模块编编程，并并调试；（5） 连接各模模块，进进行统一一调试及及优化；（6） 固化到各各程序存存储器中中。2、数控控系统中中常用软软件模块块（1） 软软件实现现环行分分配器；（2） 插插补运算算模块；（3） 自自动升降降速控制制模块。§2 880C551单片片机及其其扩展(一)880C551单片片机的简简介 1芯芯片引脚脚及片外外总线结结构80C551单片片机采用用40脚脚双直插插封装（DDIP）形形式，如如图(66)所示示。80C551单片片机是高高性能单单片机，因因为受到到引脚数数目的限限制，所所以有不不少引脚脚具有第第二功能能。下面面说明这这些引脚脚的名称称和功能能。（1） 电源引脚脚Vsss和Vccc Vsss(200脚)：接地。 Vccc(400脚)：主电源源+5V