毕业设计CAK6150普通车床的数控化改造说明书毕业论文.doc

目 录1 引言111 课题背景112 课题的内容21.3 数控机床的发展趋势31.3.1智能化31.3.2高精度化31.3.3 高可靠性41.3.4现代数控机床还采取了以下措施来提高数控系统的可靠性42 机床数控改造主要步骤52.1 改造方案的确定52.1.1 数控系统的设计52.1.2 电气控制部分的改造52.1.3 系统的抗干扰措施62.2 改造的技术准备62.2.1 机械部分准备62.2.2 新系统电气资料消化62.2.3 新旧系统接口的转换设计72.2.4 操作、编程人员的技术培训72.2.5 调试步骤与验收标准的确定72.3 改造的实施72.3.1 原机床的全面保养82.3.2 保留的电气部分最佳化调整82.3.3 原系统拆除82.3.4 合理安排新系统位置及布线82.3.5 调试82.4 验收及后期工作92.4.1 机床机械性能验收92.4.2 电气控制功能和控制精度验收92.4.3 试件切削验收92.4.4 图纸、资料验收92.4.5 总结、提高83微机数控系统的设计83.1微机数控系统的设计纲要83.1.1 硬件电路设计83.1.2 软件电路设计93.2 8031单片机及其扩展103.2.1 8031单片机的简介103.2.2 8031单片机的系统扩展113.2.3 I/O口的扩展133.3 步进电机驱动电路143.3.1 脉冲分配器（环行分配器）143.3.2光电隔离电路153.3.3功率放大器153.3.4 其他辅助电路16参 考 文 献18致 谢191 引言11 课题背景1952年美国帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构实验室合作研制成功世界上第一台三坐标数控立式铣床,用它来加工直升飞机叶片轮廓检查研样扳。这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床,专用计算机采用电子管元件,逻辑运算与控制采用硬件联结的电路。 1955年，该类机床进入实用化阶段,在复杂曲面的加工中发挥了重要作用,这就是第一代数控系统。从那时起40多年来，随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术、精密测量技术及机械制造技术的发展，数控机床得到了迅速发展，不断地更新换代。1959年,晶体管元件问世,数控系统中广泛采用晶体管和印制板电路,从此数控系统跨入第二代。 1965年，出现了小规模集成电路,由于其体积小，功耗低,使数控系统的可靠性得到进一步提高,数控系统从而发展到第三代。 以上三代数控机床的控制系统均为硬接线数控系统,称为普通数控系统,即NC系统。 由于当时控制计算机的价格十分昂贵,为了提高系统的性能价格比,出现了用一台计算机控制多台机床插补运算的直接数控系统,即DNC系统。由于计算机负担较重,系统可靠性和实用性均较差。 随着计算机技术的发展，出现了小型计算机代替专用硬接线装置,以控制软件实现数控功能的计算机数控系统，即CNC系统，使数控机床进入第四代。 1970年前后，美国英特尔公司首先开发和使用了4位微处理器,1974年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统。由于中、大规模集成电路的集成度和可靠性高、价格低廉,所以微处理器数控系统得到了广泛的应用。这就是微机数控系统，即MNC系统，从而使数控机床进入第五代。 现代数控机床为了进一步扩展功能，增强实时控制能力和可靠性，常采用多微处理器结构,由多个微处理器构成功能模块,各功能模块之间的互连与通信,或采用共享总线结构，或采用共享存储器结构。 我国是从1958年开始研制数控机床的,到20世纪60年代末70年代初,已经研制出一些晶体管式的数控系统，并用于生产。但由于历史的原因，一直没有取得实质性的成果。数控机床的品种和数量都很少,稳定性和可靠性也比较差,只在一些复杂的、特殊的零件加工中使用。 直到20世纪80年代,我国先后从日本、德国、美国等国家引进一些先进CNC装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了生产。这些数控系统性能比较完善，稳定性和可靠性都比较好，在数控机床上采用后,得到了用户的认可，结束了我国数控机床发展徘徊不前的局面,使我国数控机床在质量、性能及水平上有了一个飞跃。到1985年，我国数控机床的品种累计80多种,数控机床进入实用阶段。12 课题的内容数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。经改造后的机床加工的精度、效率、速度都有了很明显的提高，适合我国现在经济水平的发展要求。 本次毕业设计主要是对CAK6150数控车床的电气控制部分进行改造, 实现微机对车床的数控化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为0.01 /脉冲，横向最小运动单位0.005 /脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。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，我们对有关数控车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,了解了数控车床的基本概念，数控车床的发展概况，数控车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。1.3 数控机床的发展趋势 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，对零件加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样化需求的增强，产品品种增多，产品更新换代加速。这就要求数控机床成为一种具有高效率、高质量、高柔性和低成本的新一代制造设备。尤其是FMS的迅猛发展CIMS的兴起和不断成熟，对机床数控系统提出了更高的要求。现代数控机床正向着更高的速度、更高的精度、更高的可靠性及更完善的功能发展。1.3.1智能化在数控机床控机床采用了交流数字伺服系统。伺服电动机的位置环、速度环、及电流环都实现了数字化，并采用了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服驱动技术。同时，高分辨率、高响应的绝对位置检测器也已应用到数字伺服系统中，这种检测器每转可进行100万细分,可在1000r/min的高速运转中使用。此外，提高主轴转速、减少非切削时间，采用快速插补、超高速通信技术都使现代数控机床的切削速度得到很大的提高。1.3.2高精度化 高精度化一直是机床数控技术发展追求的目标，在20世纪末一取得明显的效果。普通级中等规格的加工中心的定位精度已从20世纪80年代初的+12 m提高到+0.5 m. 现代数控机床通常采用以下技术来提高精度: 利用数控系统的补偿功能，提高其加工精度和动态特性。例如补偿轴向运动误差、丝杠导程误差、齿轮间隙误差、刀具磨损误差等。在新一代数控系统中，还开发了具有热补偿、空间误差补偿功能的传感器件和软件。 采用高分辨率、高响应性的绝对位置传感器技术，实现切削加工的精密检测。如这种传感器检测到的绝对位置信号，通过专用微处理器进行细分处理，可达到极高的分辨率,现已生产出配套的专用芯片,大大提高了使用精度和可靠性。 采用数字式伺服控制技术，该技术是基于现代控制理论而构成的反馈控制技术。该技术引进的现代控制技术有:非线性补偿技术，消除机床静摩檫引起的误差；鲁棒控制技术，实现加速度反馈，减小因负载变动而引起的误差；前馈控制技术，使伺服系统的追踪滞后减少一半,改善拐角切削加工精度；加减速控制技术，可在插补前后进行平滑的加减速控制.可使系统形状误差减至最小，保证系统具有高精度、高速度双重性能；低噪声电动机技术，保证控制系统获得高增益,目前生产的低噪声电动机，其噪声水平已降到额定值到0.5 以下,提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和热稳定性。1.3.3 高可靠性 现代数控机床的可靠性是在设计阶段就开始进行，即预先确定可靠性指标，在生产过程中模拟实际工作条件，进行检测并提高可靠性的措施予以保证。通常采用的可靠性技术有：冗余技术，故障诊断技术，自动检错、纠错技术，系统恢复技术，软件可靠性技术等。1.3.4现代数控机床还采取了以下措施来提高数控系统的可靠性(1)提高元器件和系统的可靠性。新型的数控系统大量采用大规模或超大规模的集成电路，采用专用芯片及混合式集成电路，使电路的集成度提高，元器件数量减小,供耗降低，从而大幅度降低系统的故障率。 (2)采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力。例如采取滤波、隔离、屏蔽、合理接地等抗干扰措施。使数控系统模块化、通用化和标准化。数控系统的硬件被制成多种功能模块，根据机床数控功能的要求，选择不同的模块，还可以自行扩展或裁剪,组成满意的数控系统。模块化、标准化、通用化的实现，不但便于组织开发、生产和应用，而且提高了可靠性。 (3)提高自诊断及保护功能。数控系统一般都具有软件、硬件及故障的自诊断程序,为了防止超程,可以在系统内预先设定工作范围，避免由于限位开关的不可靠而造成轴端超程,数控系统还具有自动返回功能，当机床在加工过程中，出现某种特殊情况时,例如由于刀具断裂等原因造成加工中断时,数控系统能力将刀具位置保存起来。在更换刀具后，只要重新输入刀具的有关数据,刀具就能自动回到正确位置，保证通电后继续工作，不让工件报废。 (4)多功能复合化 现代数控机床的功能复合化发展，主要体现在以下几个方面: 大多数数控机床都具有人机对话功能，都有很“友好”的人机界面,借助CRT与键盘的配合，可以实现程序的输入、编辑、修改、删除等功能。此外还具有前台操作、后台编辑的功能，并大量采用菜单选择操作方式，操作更加方便。2 机床数控改造主要步骤2.1 改造方案的确定2.1.1 数控系统的设计根据机床要求，采用8位微机。由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰性强，具有很高的性能价格比等特点，决定采用MCS-51系列的8031单片机扩展系统。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路等组成，系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。2.1.2 电气控制部分的改造原机床电气控制是一个简单的继电器控制电路，车床的控制要求快速、准确，并且和CNC配合使用。因此采用外置PLC的形式实现电气控制。使用外置的PLC控制使电路变得简单，大部分原来的电气元件需要更换。电气部分的改造包括两个部分，一是PLC的选择，二是电气线路的改造。一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。2.1.3 系统的抗干扰措施为了确保系统稳定可靠的工作，采取以下抗干扰措施：(1)系统电源加一系列不同容值的电容，来消除不同频率的高次谐波干扰。(2)对于接口干扰，普通车床主要在易于进入干扰信号的输入输出端加光耦合器隔离抗干扰电路，光电耦合集成片为TLP5214。光耦能有效地抑制尖脉冲及各种噪声干扰，阻容吸收是利用RC电路放电过程对尖峰脉冲做的抑制作用。(3)通过加装金属机箱来达到电磁屏蔽效果。2.2 改造的技术准备改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括：2.2.1 机械部分准备为配合电气改造而需进行的机械大修改造的测量、计算、设计、绘图、零件制作等应先期完成。同时对停机后需拆、改、加工的部分等应事先规划完毕，提出明确要求，与整个改造工作衔接得当。2.2.2 新系统电气资料消化新系统有许多新功能、新要求、新技术，因此改造前应熟悉技术资料，包括系统原理说明、线路图、PLC梯形图及文本、安装调试说明、使用手册、编程手册等。要有充裕的时间来对上述资料进行翻译(进口系统)、消化、整理、核对，做到思路清晰，层次分明。 2.2.3 新旧系统接口的转换设计 根据每台设备改造范围不同，需事先设计接口部分转换，若全部改造的，应设计机电转换接口、操作面板控制与配置、互联部分接点、参数测量点、维修位置等，要求操作与维修方便、合理，线路走向通顺、中小连接点少，强弱电干扰最小，备有适当裕量等。局部改造的，还需要考虑新旧系统的性能匹配、电压极性与大小变换、安装位置、数模转换等，必要时需自行制作转换接口。 2.2.4 操作、编程人员的技术培训 机床电气系统改造后，必然对操作、编程人员带来新的要求。因此提前对操作人员和编程人员进行新系统知识培训十分重要，否则将影响改造后的机床迅速投入生产。培训内容一般应包括新的操作面板配置、功能、指示含义；新系统的功能范围、使用方法及与旧系统的差别；维护保养要求；编程标准与自动化编程等等。重点是弄懂、弄通操作说明书和编程说明书。 2.2.5 调试步骤与验收标准的确定 新的电气系统改造完以后，怎样进行调试以及确定合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、控制、传感等，因此必须由项目负责人进行，其它人员配合。调试步骤可从简到繁，从小到大，从外到里进行，也可先局部后全局，先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核，制定时必须实事求是，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能轻易修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节.2.3 改造的实施准备工作就绪后，即可进入改造的实施阶段。实施阶段内容按时间顺序分为： 2.3.1 原机床的全面保养机床经长期使用后，会不同程度地在机械、液压、润滑、清洁等方面存在缺陷，所以首先要进行全面保养。其次，应对机床作一次改前的几何精度、尺寸精度测量，记录在案。这样既可对改造工作起指导参考作用，又可在改造结束时作对比分析用。2.3.2 保留的电气部分最佳化调整若对电气系统作局部改造，则应对保留电气部分进行保养和最佳化调整。如强电部分的零件更换，电机的保养，变压器的烘干绝缘，污染的清洁，通风冷却装置的清洗，伺服驱动装置的最佳化调整，老化电线电缆的更新，连接件的紧固等等。只有对保留的电气部分做好过细的最佳化调整工作，才能保证改造后的机床有较低的故障率。2.3.3 原系统拆除原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆(局部改造情况下)。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管，以备万一改造不成功或局部失败时恢复使用。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。切忌大手大脚，乱扔乱放。2.3.4 合理安排新系统位置及布线根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。连线工作必须分工搎确，有人复查检验，以确保连线工艺规范、线径合适、正确无误、可美观。 2.3*5 调试萃试必须按事先确定的步骤和要求进行。调菕人员应头脑冷静，随时记录，以便发现和解决藮题。调譕中馒先试安全保护系统灵敏度，防止人身、设备事故厑生。调试现场必须清理干净，无多余物品；各运动坐标拖板处于全行程中心位置；能空载试验的，先空载后加；能模拟试验的，先模拟后实动；能扊动的，儈手动后自动。2.4 验收及后期峥作验收工作应聘请有关的人呈共同参加，并按已制定的验收标准进行。攱造的后期工作也很重要，它有利于项皬技术水平的提高和使设备尽早投产。验收及后期工作包括： 2.4.1 机床机械性能验收经过机械修理和改造以及全面保养，机床的各项机械性能应达到要求，几何精度应在规定的范围内。2.4.2 电气控制功能和控制精度验收电气控制的各项功能必须达到动作正常，灵敏可靠。控制精度应用系统本身的功能(如步进尺寸等)与标准计量器具(如激光干涉仪、坐标测量仪等)对照检查，达到精度范围之内。同时还应与改造前机床的各项功能和精度作出对比，获得量化的指标差。2.4.3 试件切削验收可以参照国内外有关数控机床切削试件标准，在有资格的操作工、编程人员配合下进行试切削。试件切削可验收机床刚度、切削力、噪声、运动轨迹、关联动作等，一般不宜采用产品零件作试件使用。2.4.4 图纸、资料验收机床改造完后，应及时将图纸(包括原理图、配置图、接线图、梯形图等)、资料(包括各类说明书)、改造档案(包括改造前、后的各种记录)汇总、整理、移交入档。保持资料的完整、有效、连续，这对该设备的今后稳定运行是十分重要的。 2.4.5 总结、提高 每次改造结束后应及时总结，既有利于提高技术人员的业务水平，也有利于整个企业的技术进步。3 微机数控系统的设计3.1微机数控系统的设计纲要3.1.1 硬件电路设计硬件是组成系统的基础，也是软件编程的前提，数控系统硬件设计包括以下几部分内容：1、绘制系统电气控制的结构框图据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制电气控制结构图。机床硬件电路由五部分组成：（1） 主控制器，即中央处理单元CPU；（2） 总线，包括数据总线、地址总线和控制总线；（3） 存储器，包括程序存储器和数据存储器；（4） 接口，即输入/输出接口电路；（5） 外围设备，如键盘、显示器等。机床数控系统硬件框图如图3.1所示：CPUI/O光电离合器功放步进电机外设键盘等RAMROM图3.1机床数控系统硬件框图（开环系统）2、 选择中央处理单元CPU的类型根据设计要求，CNC系统的主CPU采用8031单片机。3、 存储器扩展电路设计存储器扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。选择EPROM作程序存储器时，应考虑：（1） 速度应与CPU时钟匹配；（2） 容量适中。4、 I/O接口电路设计设计内容包括：据外部要求选用I/O接口芯片，步进电机伺服控制电路，键盘、显示部分以及其他辅助电路设计（如复位、掉电保护等）。这部分设计要求考虑系统的驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠。在存储器扩展和I/O接口电路中，均涉及到地址译码问题。3.1.2 软件电路设计软件是硬件的补充。确定硬件电路后，根据系统功能要求设计软件。1、软件设计步骤软件设计步骤分为以下几步：（1）据软件要求实现的功能，制定出软件技术要求；（2）将整个软件模块化，确定个模块的编制要求，包括个模块功能，入口参数，出口参数；（3）据硬件资源，合理分配好存储单元；（4）分别对个模块编程，并调试；（5）连接各模块，进行统一调试及优化；（6）固化到程序存储器中。2、 数控系统中常用的软件模块（1）软件实现环形分配器；（2）插补运算模块；（3）自动升降速控制模块等。3.2 8031单片机及其扩展3.2.1 8031单片机的简介1、8031芯片引脚及片外总线结构（1）8031芯片引脚功能8031芯片有40个引脚，引脚配置见图3.2图3.2 8031芯片引脚（2）各引脚按功能可分为三部分：l I/O口线：P0，P1，P2，P3共4个8位口；l 控制口线：，ALE，RST； l 电源及时钟：V、V；XTAL1，XTAL2。（3）应用特性：l I/O口线不能都用作用户I/O口线；l I/O口的驱动能力，P0口可驱动8个TTL门电路，P1，P2，P3则只能驱动4个；l P3是双重功能口。2、8031单片机片内结构8031单片机由7个部件组成，既微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、特殊功能寄存器、I/O口、串行口、定时/计数器及中断系统，它们都是通过片内单一总线连接而成的。3.2.2 8031单片机的系统扩展8031单片机内无程序存储器，如不扩展外部程序存储器则不能工作，且片内仅有128字节数据存储器，对于需要较多数据缓冲区的程序来说，片内RAM也不够用，须扩展。8031片内四个I/O口中仅P1口可作为8位双向的I/O接口用户使用，也须扩展，有些情况还须扩展定时/计数器等。1、 8031的片外总线结构所有的外部芯片都通过三组总线进行扩展：（1） 数据总线（DB）：由P0口提供，数据总线要连接到连接的所有外围芯片上，但在同一时间只能够有一个是有效的数据传输通道。（2） 地址总线（AB）：16位，可寻址范围为64K字节，AB由P0口提供低8位地址，与数据分时传送，传送数据时将低8位地址锁存。高8位地址由P2口提供。（3） 控制总线（CB）：系统扩展用控制总线有、ALE、。2、 系统扩展能力据地址总线的宽度，在片外可扩展的存储器最大容量为64K字节。片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令和控制信号。允许两者的地址重复。故片外可扩展的数据存储器与程序存储器分别为64K。扩展的I/O口与片外数据存储器统一编址，不再另外提供地址线。3、 地址锁存器8031扩展系统时，由P0口提供数据及低8位地址，分时传送，故须地址锁存。常用的地址锁存器芯片是74LS373（带三态缓冲输出的8D触发器），其引脚及连接见图3.3。图3.3 74LS373引脚及连接图图中：DD：信号输入端；QQ：信号输出端；G：下降沿时，将DD锁存于内部；E：使能端，E=0时，三态门处于导通状态，输出端QQ与输入端DD连通，当E=1时，输出三态门断开，输入数据锁存。4、 地址译码8031扩展电路中，都涉及到外部地址空间分配问题，即当8031数据总线分时与多个外围芯片进行数据传送时，首先要进行片选，然后再进行片内地址选择。地址译码实现片选的方法可分为三种：线选法、全地址译码法和部分地址译码法。这里选用部分地址译码法。这种方法是线选与地址译码相结合。图3.4为74LS138码器的引脚图。图3.4 74LS138引脚图 当G时，74LS138工作。C、B、A的输出决定译码器的输出引脚。3.2.3 I/O口的扩展MCS51单片机共有四个8位并行I/O口，可提供给用户使用的只有P1口和部分P3口线，因此不可避免的要进行I/O端口的扩展。Intel公司常用的外围接口芯片有：8155、8255及8279等。此外还有74LS系列的TTL电路和CMOS电路锁存器、三态门电路也可以为扩展I/O口。1、 I/O口扩展方法据扩展并行I/O口时数据线的连接方式，I/O口扩展方式可分为三种：（1） 总线扩展方法（2） 串行口扩展方法（3） 通过单片机片内I/O口的扩展方法2、 常用接口芯片（1）8155芯片8155芯片内具有256个字节RAM、2个8位、1个6位的可编程I/O口和1个14位计数器。8155的结构和引脚见图3.5： （a） (b)图3.5 8155的逻辑结构与引脚 (2)8255芯片8255具有3个8位的并行I/O口，分别为PA、PB、PC口，其中PC口又分为高4位（PCPC）和低4位（PCPC）。（3）8279芯片8279内部有168显示数据RAM，通过命令字可选择显示器的4种工作方式，内部还有6字节。3.3 步进电机驱动电路在经济型数控机床中，大多采用步进电机开环控制。而单片机的I/O口或I/O扩展口的驱动能力有限，为使步进电机正常运行并输出一定功率，需有功功率放大环节；为避免强电干扰，因此还需采用隔离电路。其控制电路框图如图3.6所示：脉冲分配器光电离合电路功率放大器步进电机电源电路图3.6 步进电机控制框图3.3.1 脉冲分配器（环行分配器）有硬件和软件分配器两种，硬件分配器需要的I/O接口连线少，执行速度快，需要专用的芯片，软件则用程序实现。脉冲分配器的芯片目前采用的TTL集成脉冲分配器有三相、四相、五相和六相，其型号分别为YB0B、YB014、YB015及YB016，都为18个引脚的直插式封装。其主要性能参见表3.1：表3.1 TTL脉冲分配器主要性能参数输入高电平（V）输入底电平（V）输出高电平（V）输出高电平（V）吸收电流（mA）工作频率（Hz）电源电压（V）环境温度（）2.40.40.82.41.6016050+703.3.2光电隔离电路单片机系统要控制电压高、电流大的信号，必须采用电气上的隔离并抑制干扰，光电耦合器就是利用光传递信息的器件，使电路的输入和输出在电气上完全隔离，大大提高了系统安全可靠性，并可实现共模噪声的抑制和电源的变换等。光电耦合器的类型按输出结构可分为直流和交流输出两类。直流输出可采用：（1）晶体管输出；（2）达林顿管输出；（3）史密特触发器输出。交流可采用：（1）单向可控硅输出；（2）双向可控硅输出等。3.3.3功率放大器脉冲分配器的功率很小，不能满足步进电机的要求，必须将它放大以产生足够大的功率，驱动步进电极正常运转。从步进电机的起动矩频特性和运行矩频特性可以看出，随着运行矩频的增高，步进电机带动负载的能力下降。产生的主要原因是：作为功率放大器负载的步进电机是电感负载，当改变通电状态时，通电绕组的电流将从零逐渐增大，该绕组中产生感应电势使电流按指数规律上升，并将电源一部分能量存在（电感）绕组中，电流的时间常数为： 式中：指步进电机一相绕组的平均电感量 ：通电回路的电阻，包括绕组电阻、功率放大器输出级的内阻及串联电阻。而断电绕组电流是下降的，这时存储于绕组中的势能将以电流式释放出来，使电流按指数规律下降，其时间常数为： 式中：指放电回路电阻，包括绕组电阻，续流二极管正向电阻等。这样就使绕组中电流缓慢增加和下降，步进各相绕组电流几乎同时存在，步进电机负载能力下降，严重时会出现失步。为提高步进电机动态特性，可采用以下几种方法：（1）电阻法；（2）双电源法。3.3.4 其他辅助电路1、掉电保护电路 RAM中存放的数据一掉电就会全部丢失。为了保护RAM中的信息，采用掉电保护电路。图3.7所示为一简单掉电保护电路的工作原理。图中V为电源电压，V为备用电池电压，并且VV；V为RAM的电源端。图3.7 掉电保护电路3、 越界报警电路 为防止工作台越界，可分别在极限位置安装限位开关，一旦某一方向越界应立即停止工作台移动，图3.8（a）为报警指示, （b）为报警信号的产生，这里利用的8031的外部中断INT0来控制报警。 （a） (b)图3.8 越界报警电路 参 考 文 献1 余英良著，机床数控改造设计与实例（第一版），机械工业出版社，2001；2 晏初宏主编，数控机床，机械工业出版社（第二版）2000；3 董玉红，邵俊明主编，机床数控技术（第二版），哈尔滨工业大学出版社，2001；4 上海市职业技术教育课程改革与教材建设委会组编（第二版），数控机床控制技术与系统，机械工业出版社，2000；5 王志平主编，数控机床及应用(第一版)，高等教育出版社，1999；6 林宋，田建君主编，现代数控机床(第一版)，化学工业出版社2000；7 朱晓春主，数控技术(第一版)，机械工业出版社，1999；8 吴振彪主编,机电综合设计指导(第一版)，中国人民大学出版社，2001；9 卜云峰主编，机械工程及自动化简明设计手册（下册）（第二版），机械工程出版社，2000；10 成大先主编，机械设计图册（第5卷），化学工业出版社，1992；11 国家教育高等教育局、北京市教育委员会编(第一版)，高等学校毕业设计指导手册（机械卷）1991；12 汪恺主编，机械设计标准应用手册(第一版)，机械工业出版社，1995；13 唐金松主编，简明机械设计手册（第二版），上海科学技术出版社，2000；14 王爱玲主编. 现代数控机床结构和设计. 北京：兵器工业出版社，2003；15 张柱良主编. 数控原理与数控机床. 北京：化学工业出版社,1995；致 谢随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得一言难尽，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的指导老师唐刚对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇