机械5

中文摘要 本文主要是利用单片机对CK6163数控车床的控制系统进行设计，使其能够被改造成现在市场上所需要的经济型车床。本设计的CK6163数控车床，是采用两个步进电机对机床的X轴和Z轴进行进给系统的控制。本设计采用逐点比较法进行直线和圆弧插补，最终能实现对外圆、锥度、螺纹、端面等的自动加工控制，能对纵向和横向进给运动的行程和速度进行自动控制。降低了劳动强度，实现并增强其自动化加工、稳定质量、提高工效和适用性。 依据典型的工艺数据，首先应对系统的机械部分进行必要的设计，包括主传动系统的设计、回转刀架的选择和进给系统的确定等。再对控制部分进行设计，包括通过对电机的选型确定驱动元件，对控制硬件和软件的选择进行电路图的绘制和程序的编写，最终实现车床的自动控制。基于MCS_51单片机对电机的控制系统进行设计，从而实现对整个控制系统的确定设计。 关键词数控机床控制系统步进电机MCS_51单片机 Title Desig
n of CK6163 CNC lathe co
ntrol system based o
n Si
ngle chip microcomputer Abstract This paper mai
nly uses a si
ngle chip microcomputer to desig
n the co
ntrol system of CK6163 CNC lathe, which ca
n be tra
nsformed i
nto the eco
nomical lathe that is
needed i
n the market
now. The desig
ned CK6163 CNC lathe is co
ntrolled by two steppi
ng motors for the X a
nd Z axis of the machi
ne tool. This desig
n USES the straight li
ne a
nd arc i
nterpolatio
n poi
nt by poi
nt compariso
n method, fi
nally ca
n realize exter
nal circular, taper, screw, e
nd automatic processi
ng co
ntrol, who will take care of the lo
ngitudi
nal a
nd tra
nsverse feed motio
n stroke a
nd speed for automatic co
ntrol.It reduces the i
nte
nsity of labor, realizes a
nd e
nha
nces its automatio
n, stability, efficie
ncy a
nd applicability. Based o
n typical process data, the first respo
nse to the mecha
nical parts to make the
necessary desig
n, i
ncludi
ng the desig
n of the mai
n tra
nsmissio
n system, selectio
n of rotary tool rest a
nd the determi
natio
n of feed system, etc. Agai
n to desig
n co
ntrol part, i
ncludi
ng through the motor selectio
n determi
ne the drivi
ng eleme
nt, the selectio
n of co
ntrol hardware a
nd software of circuit diagram drawi
ng a
nd writi
ng of the program, fi
nally realizes the automatic co
ntrol of machi
ne tool. The desig
n of the co
ntrol system of the motor based o
n MCS_51 si
ngle chip is desig
ned to realize the desig
n of the whole co
ntrol system. Key words:CNC machi
ne tools, co
ntrol systems, stepper motors, si
ngle-chip 目录 第1章绪论1 1.1数控车床介绍1 1.2数控车床发展历史和国内发展现状4 1.3本课题的意义5 第2章设计任务与方案确定7 2.1设计内容7 2.2设计技术参数8 2.3数控系统总体方案设计8 第3章纵向进给传动部件的计算和选型10 3.1切削力的计算10 3.2滚珠丝杠螺母副的计算和选型11 3.2.1精度的选择11 3.2.2丝杠导程的确定11 3.2.3最大工作载荷的计算11 3.2.4最大动载荷的计算12 3.2.5滚珠丝杠螺母副的选型12 3.2.6滚珠丝杠副的支承方式12 3. 3同步带减速机构设计13 3．3．1传动比的确定13 3．3．2传递功率的估算13 3．3．3选择带型和节距14 3．3．4确定带轮齿数和节圆直径14 3.4.本章小结15 第四章伺服系统的设计16 4.1控制系统的选择16 4.2纵向步进电机的计算16 4.2.1纵向步进电机的选择18 4.3横向步进电机的计算19 4.3.1横向步进电机的选择20 4.4本章小结21 第五章控制系统硬件设计22 5.1 MCS_51芯片介绍22 5.1.1.单片机的主要特点24 5.2.2.单片机应用24 5.2 8255A芯片的应用25 5.3单片机I/O扩展电路设计及功能26 5.4光电隔离电路27 5.5键盘功能控制电路27 5.6显示驱动电路29 5.7串口通信接口电路30 5.8其它相关电路31 第六章控制系统软件设计及仿真32 6.1 Keil软件介绍32 6.2 Proteus软件应用32 6.3程序设计及调试32 6.4仿真36 第七章结论38 参考文献39 致谢41