机械5

经济型数控车床控制系统设计 摘要 数控车床又称数字控制（Numbercal co
ntrol，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。 此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构，因为子程序结构简单、条件明确在经济型数控系统中应用比较多。中断结构采用模块化结构设计，因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理机方向发展。 本文以普通数控机床为研究对象，介绍经济型数控机床主-从式控制系统的设计过程。本设计采用PC机为上位机，8051为核心的单片机系统作下位机，以打印口作为两者间的通讯接口，构成主—从式控制系统。该类型机床可以利用微型计算机丰富的软硬件资源，可以编制出具有友好的人机界面的系统控制软件；可以利用单片机系统结构相对简单、工作可靠、价格便宜的特点，并借助C语言、汇编语言等编制出执行机构的位置控制软，可以使原数控机床的扩充性及开放性更强，使数控编程更加方便、高效，也为将来数控机床的网络控制打下基矗本文着重阐述数控机床及及主-从式系统的概述；上位机与下位机间通讯接口及通讯模式的选择；下位机硬件设计；步进电动机控制程序。 关键词：数控机床；开放式数控系统；电动机 目录 摘要I Abstract II 第1章绪论1 1.1两坐标经济型数控机床的课题研究意义1 1.2两坐标经济型数控机床的课题研究主要内容1 第2章经济型数控机床机械结构1 2.1进给系统组成1 2.2齿形带传动设计3 2.2.1带和带传动3 2.2.2齿形带的选择4 2.3步进电机的选择6 2.3.1步进电机概述7 2.3.2步进电机的选择9 2.4丝杠螺母设计10 2.4.1滚珠丝杠螺母副类型选择11 2.4.2滚珠丝杠螺母副型号及其校核12 第3章经济型数控机床控制系统硬件电路14 3.1硬件控制电路的组成14 3.1.1硬件电路的组成14 3.1.2电路图信号流程分析14 3.2主要芯片功能介绍15 3.2.1单片机简介15 3.2.2管脚功能及使用特性16 第4章控制系统软件流程21 4.1软件整体结构21 4.1.1子程序结构21 4.1.2中断软件结构22 4.2控制系统软件插补原理22 4.2.1直线插补原理22 4.2.2圆弧插补原理25 第五章控制系统软件部分28 5.1机械加工主体运行程序28 5.1.1机械加工主体运行程序如下： 28 5.1.2直线圆弧插补主体运行程序28 5.2第一象限到四象限直线插补主体加工子程序29 5.2.1第一象限直线加工子程序30 5.2.2第二象限直线插补加工子程序31 参考文献34 致谢35 附录36