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1、第 1 页 共 69 页X6132 经济型数控化改造内容摘要: 利用数控系统改造铣床是提高老设备利用率的一种重要手段。改造后的数控铣床，不仅适合加工椭圆弧面和凸轮曲面，而且大大地减轻了工人的劳动强度。本文介绍了一种用单片机控制伺服电机的 X6132 万能升降台铣床的工作台的数控改造的半闭环控制系统设计方案。改造后的机床能利用微型计算机来控制直流伺服电机，驱动工作台进行 X、Y、Z 三个方向的进给运动，从而实现二轴联动，该半闭环控制数控系统由测速发电机来反馈伺服电机的速度，同时由感应同步器来反馈滚珠丝杠的角位移量，具有机床自动进给的功能。该系统可实现直线插补和圆弧插补，数控加工按轮廓编程，能自动
2、适应刀具尺寸的变化。关键词： 数控改造 X6132 半闭环控制第 2 页 共 69 页X6132 Economic Transformation NCAbstract: It is implement the rebuilding of general machines to NC machines,it could increase work efficiency of old equipment. Rebuilt NC machines,not only process the oval of Arc-shaped face and the oval curved face,but als
3、o meanwhile alleviated the workers labor strength consumedly.This text introduced a kind of all-powerful working panel lifter in X6132 miller that use the half that the number of the work set of the single servo electrical engineering in control in a machine control reforms to shut the wreath contro
4、l system design project. Rebuilt NC machines making use of the microcomputer controls servomotors, the three axes in the X、Y、Z plane enters to reforms to sport mutually control with the servo electrical engineering in direct current, realize the two stalks contacting move, this half closed-loop cont
5、rol system makes the tachogenerator to feed back the servomotors speed 第 3 页 共 69 页and the respond synchronous machine feed back the ball screw-bars angular displacement, and designed to realize the machine bed enters automatically to of the number controls the device, the numeral control system ado
6、pts the half closed-loop control .The servo electrical engineering drives, can realize the straight line put to repair and put to repair with the arc. The number controls to process to press outline plait distance procedure but can adapt to the variety that knife have size.Key Word: numerization reb
7、uilding X6132 the half closed-loop control目 录前 言 .11第 4 页 共 69 页正 文 .161.总体设计方案的设计 .161.1 原来的 X6132 普通升降台铣床的用途 .161.2 总体设计任务 .161.3 总体设计方案 .161.4、主传动系统的改造 .191.4.1 电气部分的改造 .191.4.2 机械部分的数控化改造 .191.5 给传动系统的改造 .191.5.1 改造设计要求 .191.5.2 进给传动系统的改造方案 .201.6.数控系统的硬件与软件设计 .211.7.改造后的布局及功能 .232.控制系统的硬件设计 .23
8、2.1 单片机的选择 .242.1.1 CPU 的比较和选用 .242.1.2 存储芯片的选择 .26第 5 页 共 69 页2.1.3 I/O 接口芯片 .262.1.4 越界报警和急停电路 .272.2 伺服电机的驱动 .272.2.1 光电耦合电路 .282.2.2PWM 功率放大器电路 .292.3 检测装置 .332.3.1 测速发电机 .332.3.2 感应同步器 .342.4 实现机床自动进给的数控装置 .352.4.1 自动进给数控装置框图 .352.4.2 总电路图 .352.4.3 单元电路 .363.软件部分的系统设计 .383.1 数控系统软件功能的实现 .383.2
9、数控系统的软件设计 .413.2.1 系统初始化 .413.2.2 工作方式选择 .41第 6 页 共 69 页3.2.3 机床控制 .413.3 数控系统的软件设计举例 .423.3.1 A/D 转换电路的程序设计 .423.3.2 显示器显示程序 .444.总 结 .45第 7 页 共 69 页前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”
10、。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。1. 数控技术的产生和发展数控技术是机械加工技术、微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制等多种学科的集成
11、，是一门新兴技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：机械制造技术；信息处理、加工、传输技术；自动控第 8 页 共 69 页制技术；伺服驱动技术；传感器技术；软件技术等。该新技术主要是研究更好的具有高效率、高精度、高自动化、高可靠性的设备数控机床，能满足各种加工要求，提高生产率、改善产品质量、增加经济效益。数控技术从发明到现在，已有近 50年的历史。按照电子器件的发展可分为 5 个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模 IC 数控，微处理器数控；数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。机械制造商可以在该开放系统的平台上增加一定的硬件和软件构成自己的系统。目前，PC 数控系统的体系结构主要有以下几种形式：(1)专用数控加 PC 前端的复合式结构这类系统的设计思想是将通用 PC 专用 NC 通过高速信息交换通道连接到一起组成一复合式数控系统。(2)通用 PC 加实时控制单元的递阶式结构其设计思想是利用PC
