【毕业设计】c6163型车床的经济型数控改造设计

中央广播电视大学毕业论文题目C6163型车床的经济型数控改造设计专业机械设计制造及其自动化年级13秋学号学生姓名指导教师论文完成日期2015年11月南京广播电视大学毕业设计（论文，作业）课题审批表教学单位盖章江宁电大专业机械设计制造及其自动化学生类别开放本科课题名称C6163型车床的经济型数控改造设计填报时间2015年9月1日课题内容简介拟应用数控技术对C6163普通车床进行自动化和精密化改造，改造技术主要为在车床上附加数控装置和执行元件，选择合适的机床伺服系统和计算机系统等。1C6163型车床改造概述包括数控系统的发展史、数控机床分析、数控系统发展趋势。2C6163型车床改造设计方案伺服系统机械部分的计算、滚珠丝杆螺母副的计算与选型、步进电机的计算,校核与选型等。3C6163型车床系统硬件电路设计单片机控制系统的设计、硬件电路的组成、数控车床数控系统硬件电路的设计等。4C6163型车床系统软件系统设计单片机控制系统编程与调试、数控车床数控系统软件设计。5结论经改造后的机床完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度，可实现可手动、机动操作，操作简单，使用方便，价格低廉，其性能价格比适中；而且还能解决复杂零件的加工精度控制问题，节约大量工装费用，减轻工人的劳动强度，提高工人素质。指导教师姓名黄波参加学生姓名朱媛媛指导教师意见结合课堂所学的知识，综合运用于具体的生产实践中，选题得当，符合大纲要求，同意按照此课题审批表撰写论文。签名黄波市校审核意见审核部门盖章年月日摘要（江宁电大机械设计制造及其自动化朱媛媛1332101250388）运用数控技术对C6163车床进行自动化和精密化的改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终达到比较理想的状态。其中主要对伺服系统、数控系统等方面做了详细的计算和设计。改造结果经过改造后的机床能够达到所需要的加工精度，提高了原来机床的生产效率，降低了劳动强度。采用数控技术对企业原有机床进行改造，即发展经济型的数控机床是当前工矿企业机床技术改造的有效途径。关键词C6163车床数控改造经济型目录第一章概论211数控系统发展史212机床数控化改造的必要性2第二章设计方案221总体方案的确定222横向进给伺服系统机械部分计算与校核实例323纵向进给伺服系机械部分计算与校核13第三章数控系统硬件电路设计231数控系统基本硬件组成232单片机控制系统的简介233C6163经济型数控车床数控系统软件的设计3结束语2参考文献31致谢32第一章概论11数控系统发展史1946年世界上第一台电子计算机诞生了，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。计算机与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具比起来，有了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。20世纪中期，随电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，为自动化技术带来了新的概念，随后将计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。12机床数控化改造的必要性121微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。1可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。2可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。3加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配“4可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。5拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。122宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有19，因此每年都有大量机电产品进口。这也说明了机床数控化改造的必要性。机床改造的效益分析提高机床数控化效率有两个途径一是购买新的数控机床；二是对旧的机床进行改造而对于一个机床拥有量大，经济财力又不足的发展中国家来说，采用旧机床改造来提高设备的先进性和数控化率是一个极其有效和使用的途径，采用第二种方法有以下的优点减少了投资和交货的期限。同购置新的数控机床相比，一般可以节省60到80的费用，改造的费用大大减低。B机械的稳定性可靠机床的床身，立柱等基础件都是重而坚固的铸铁构件，而铸件越久自然失效充分，内应力的消除使得比新的铸件更稳定，减少了铸铁件生产时对环境的污染。C熟悉了解设备结构性能，便于操作维修，购买的新设备，事先很难前面了解机床的结构性能，以至很难预算是否完全适合加工要求，而改造则完全可以避免这种情况，并且大大缩短了对数控机床在使用和维修方面的培训时间，机床一旦改装完成，很快就可以投入使用，见效较快。D可以充分利用现有的条件可以充分利用现有的地基，不必像购新机时重新构筑新基，同时工夹具、样板和外设备也可以在利用。F可更好的因地制宜合理筛选功能购买现成的通用型机床，往往对一个具体的生产加工有一些多余的功能，又可能缺少某一个专用的特殊功能，而采用改造方案就可以根据生产加工要求，采用组合的方法将某些部件设计改造成专用的数控机床。E可及时采用最新技术，充分利用社会资源由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的疏忽资源支持机床方面的改造，如随意采购各种尺寸的滚珠丝杠副，且交货期短；采用贴塑导轨新技术，可使传统的滑动导轨的摩擦系数降低五至十几倍来防止爬行，等等例子说明有一大批社会资源，可根据技术更新的发展速度，及时地采用最新技术来提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改造成当今水平的机床。第二章设计方案21总体方案的确定211系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位、直线插补、顺圆和逆圆插补、暂停、循环加工公英螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。212计算机系统根据机床要求，采用8位微机。由于MCS51系列单片机具有集成度高，可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、性能价格比高等特点，决定采用MCS51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。213机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杆。为了保证一定的传动精度跟平稳性，尽量减少摩擦力。选用滚珠丝杆螺母副。同时，为了提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。214运动方式的确定数按系统运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。由于C6163车床要加工复杂轮廓零件，所以本次设计采用连续控制系统。215系统的选择伺服系统可分为开环控制系统、半闭环控制和闭环控制系统。经过比较，由于C6163车床加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。216机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜尼比的要求。在设计中应考虑以下几点1尽量采用低磨擦的传动和导向元件。2尽量消除传动间隙。3提高系统刚度。217微机的选择微机数控系统由CPU、存储器扩展电路、I/O接口电路、伺服电机驱动电路、检测电路等几部分组成。218总体方案框图图21总体方案22横向进给伺服系统机械部分计算与校核实例221计算切削力横切端面（3151MAX670DFZ）式中车床床身上加工最大直径横切端面时主切削力可取纵切MAXZF时的ZF21ND63105946370651AX294YXZ式中走刀方向的切削力（N）垂直走刀方向的切削力（N）YFNFX46105932750Y284222杆螺母副的设计、计算与选型1计算牵引力横向进给选为三角型或综合导轨（32）GFFKZXM式中，切削分力（）XFYZG移动部件的重量（N）表11查得横向溜板及刀架重力500N滑动导轨摩擦系数，随导轨形式而不同取F015018FK考虑颠复力矩影响的实验系数取K115NGFFZXM982075312970461592计算最大动负载C选用滚珠丝杆导轨（33）OSMWLVNTFF1063式中L寿命，以转为一单位6N丝杆转速（R/MIN）为最大切削条件下进给速度，可取最高进给速度的1/2SV1/3取MIN/5012S丝杆导程（MM）初选6MMOLOLT为使用寿命（H）,对于数控机床取15000H运转系数，查表314一般取1215WFMIN/3865010RLVNOS7510386106NTLNFFCMW1369827533螺母副的选型查阅综合作业指导书附表2，可采用WD3006外循环垫片调整紧的双螺母滚珠丝杆副，1列25圈，其额定动负载为9700N,精度等级按表317选为3级。4传动效率计算（34）TAN式中螺旋升角，WD300638摩擦角取滚动摩擦系数00030004019710TANTA5刚度验算横向进给丝杆支承方式图所示，最大牵引力208798N,支承间距350MM，因丝杆长度较短，不需预紧螺母及轴承预紧。图22传动原理图计算如下丝杆的拉伸或压缩变形量MM1查阅综合作业指导书图34,根据208798N,D30MM查出MF可算出5108LL3510823108C滚珠与螺纹滚道间接触变形量查图35得系列列25圈滚珠和螺纹滚道接触变形量QMQ54因进行了预紧MQ25412D支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形3采用推力球轴承5204查阅机床设计手册表59137,D20MM,滚动体直径5556MM,数量Z13QDMZFMC057315698207052323综合以上几项变形量之和定位精度833216稳定性校核计算临界负载N（35）KF2LEIFZK式中E材料弹性模量2/CMNI截面惯性矩4L丝杆两轴承端距离CM丝杆支承方式系数，从表315中查出，一端固定，一端ZF简支为200ZF12478641CMDINLEIFFZK49182635062一般2540,所以NKFN此滚珠丝杆不会产生失稳。7横向滚珠丝杆副的几何参数见表1表1223齿轮传动比计算已确定横向脉冲当量，滚珠直径导程6MM,SETPMP05OL初选步进电动机步距角可计算传动比7I46360OBPLI考虑到结构上的原因不使大齿轮直径太大，以免影响到横向溜板有行程，故此处可采用两级齿轮降速。32,0,45,181824323ZZI因进给运动齿轮受力不大，模数取2，有关参数参照表2表2传动齿轮几何参数224横向步进电机的计算，校核和选型1初选步进电机A计算步进电机负载转矩（36）MTBPMFT236式中脉冲当量，取PSETPP05进给牵引力NM步距角，初选双拍制为B7电机丝杆传动效率为齿轮、轴承、丝杆效率之积分别为94082、NFTBMPM67940980752273636B估算步进电机起动转矩QT根据负载转矩除以一定的安全系数来估算步进电机起动转矩NCMMTQT503Q一般横向进给伺服系统取0405CMNTMQ1869407C计算最大静转矩AXJT查表322如取五相十拍，则9510MAXJQTCNTQJ89175069MAXD计算步进电机运行频率和最高启动频率EFKFPSEVF601PKFMAX式中最大切削进给速度SV最大快移速度MAX脉冲当量，取PSETPMP05HZVFPSE716601FPK35MAX根据估算出的最大静转矩在表323中查出150BFG2815最大静MAXJT转矩为245NCM可以满足经济型数控机床有可能使用较大的切削用量，MAXJT应该选用稍大转矩的步进电机，以留有一定余量，另一方面与国内同类型机床进行类比的要求。决定采用150BFG2915，但从综合作业指导书P24页查出，步进电机最高空载启动频率为4000HZ,满足空载时333333HZ的要求。KF2校核步进电机转矩前面所述初选步进电机的转矩计算，均为估算，初选后，应该进行校核计算。A等效转动惯量计算计算简图见图2，根据表324，经二对齿轮降速时，传动系统折算到电机轴上的总转动惯量可由下式计算2CMKGJ242321OSLGGJZJZJ式中齿轮及其轴的转动惯量321、321、2CMK齿轮的转动惯量4J42CMK丝杆转动惯量SG丝杆导程CMOLG工件及工作台重量NG500NB齿轮、轴、丝杆等圆柱体惯量计算表324所示圆柱体转动惯量计算公式如下对于钢材，341078LDJ式中M圆柱体质量KGD圆柱体直径CML圆柱体长度或原长CM钢材的密度为CMKG510872434318021078CMKGLDJ223519243343078470251781CKGLDJ2434361MSS因此242321OSLGGJZJZJ222267509861975083905180CMKG基本满足惯量匹配的要求。C电机转矩计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算快速空载起动转矩1M在快速空载起动阶段，加速转矩占的比例较大，具体计算如下OFAMX式中快速空载起动转矩CN空载起动时折算到电机轴上的摩擦转矩AXCMN折算到电机轴上的摩擦转矩FMC由于丝杆预紧时折算到电机轴上的附加摩擦转矩OCMN在采用丝杆螺母副传动时，上述各种转矩可用下式计算CMN2AX2MAXMAX106106TNJNJMPBUN30AAX式中传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量J2CMKG电机最大角速度2SRAD电机最大转速MAXNMIN运动部件最快速度UI脉冲当量PSETP步进电机的步距角B运动部件从停止到起动加速到最大快进速度所需时间SATMIN6741053610MAXARUNPB起动加速时间30MSTCMNTNJMAA0613602716022MXMX折算到电机轴上的摩擦转矩FMILFOF2NGZO68950312970251ZI式中导轨的摩擦力NOF垂直方向的切削力NZG运动部件的总重量N导轨摩擦系数，取015FF齿轮降速比I传动链总效率，一般可取0708CMNILFMOF6927580269附加摩擦转矩21OPOIL式中滚珠丝杆预加负荷，一般取，为进给牵引力NPOFMF31滚珠丝杆导程CML滚珠丝杆未预紧时的传动效率，一般取O90OCMNILFMOPO4390125809731222上述三项合计COFA21346971MX快速移动时所需转矩2CMNMOF25346927最大切削负载时所需要的转矩3ILFOYFTOF2式中折算到电机轴上的切削负载转矩TCMNILFMOYT48672580912从上面计算看出、三种工况下，以快速空载所需转矩最大，即以此项作为校核步进电机转矩的依据。从表322查出，当步进电机为五相十拍时为9510MAXJQM则最大静转矩为CMNMJ07149523MAX从表323查出150BFG2815最大转矩为为245，大于所需最大静CN转矩，可以满足此项要求。D校核步进电动机起动矩频特性和运行矩频特性前面已经计算出机床最大快移时，需步进电机的最高起动频率为KF333333HZ,切削进给时所需步进电机运行频率为16667HZEF从表323中查出150BFG2815型步进电机允许的最高空载起动频率为4000HZ，运行频率为16000HZ，再从图315，316查出150BFG2815步进电机起动矩频特性和运行矩频特性如下图所示当快速运动和切削进给时，150BFG2815型步进电机起动矩频特性和运行矩频特性可以满足要求。23纵向进给伺服系机械部分计算与校核231计算切削力主切削力F（N）按经验公式估算51MAX670DZ走刀方向的切削分力（N）车床身上加工最大直径（MM）630MMAXMAXD1059463（N）1551MAX630760FZ102504XY走刀方向的切削力垂直走刀方向的切削力Y025264866NXFZ04423785NY232丝杆螺母副的计算和造型1计算进给牵引力纵向进给选为综合导轨。参考表622，623两表机床设计手册3查书综合作业指导书P22GFFKZXM在正常情况下考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨取K115滑动导轨磨擦系数015018F溜板及刀架重力查综合作业指导书表11，取800NGG115264866016423785500217594NGFFKZXM2计算最大动负载CC3LWF106NT0LVS参考机床设计手册3P185P210选用滚珠丝杆导轨式中滚珠丝杆导程。初选0ML80为最大切削力条件下的进给速度，可取最高进给速度的1/21/3SV取1M/MINS使用寿命（H），对于数控机车取15000H0T运转系数，按一般运转取1215（查表314综合作业指导取WF为12寿命以转为1单位L60丝杆转速R/MINN12501VS81136TL61502C1951257MWFF33滚珠丝杆螺母副的选型可采用WD6008外循环螺纹调整预紧的双螺母珠丝杆副，1列25圈，其额定功动负载为18200（N），精度等级按表综合作业指导书表317选为3级。4传功效率计算TAN/R式中R螺旋升角，WD6008R2530磨擦角取10滚动磨擦系数00030004910253TANTAR5刚度验算先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如A图所示，最大牵引力217594N。支承L1500MM，丝杆螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷1/3。丝杠的拉伸或压缩变形量1图25丝杆传动图查综合作业指导书图34，根据217594N,MFMD60查出105可算出50L0651051500MM0975102MM1由于两端均采用向心推力球轴承，且丝杆进行了预拉伸，故其拉压刚度可以提高4倍。其实际变形量MM为11/40975102/20244102MM1滚珠与螺纹滚道间接触变形2查综合作业指导书图35，W系列1列25圈滚珠和螺纹滚道接触变形量Q60MQ因进行预紧1/21/26030M2支承滚珠丝杆轴承的轴向接触变形3采用D8208型推力球轴承，35MM,滚动体直径635MM,滚动体数量1DQDZ18,MZDFQMC095618356290052322注意此公式中单位应为N因施加预紧力，故根据以上计算因为查表达11综合作业指导书定位精度为0016稳定性校核滚珠丝杆两端采用推力球轴承，不会产生失稳现象不需作稳定性校核。7纵向滚珠丝杆副几何参数表22WD6008滚珠丝杆副几何参数233齿轮传动比计算已知纵向进给脉冲当量001MM/STEP,滚珠丝杆导程8MM，初选步进电0L动机步距角，可计算出传动比075II036LBP脉冲当量（MM/STEP）P滚珠丝杆的基本导程（MM）0L步进电机的步距角B3/8I036P8751因为可进定齿轮齿数为/24/64I1Z224，64因进给运动齿轮受力不大，模数M取2，则有关参数如下表所示见表32表22传动齿轮几何参数234进电机的计算和选型1初选步进电机计算步进电机负载转矩MTMTBPF236脉冲当量（MM/STEP）取001MM/STEPPP进给牵引力（N）取217594NMMF步距角，初选双拍制为B075电机丝杆的传动效率，为齿轮、轴承、丝杆效率之积，分别为098、099、099和094。NCMMTBPF2363618295470980751434216算步进电机启动转矩根据负载转矩除以一定的安全系数来估算步进电机启动转矩MTQT/0305QTM一般纵向进给伺服系统的安全系数取0304/0418236/044559NMMQTM计算最大静扭矩查综合作业指导书表322，如取五相十拍，则0951MAXJQT/09514559/095147939NMMMAXJTQ计算步进电机运行的频率和最高起动频率4KFHZEFPSV6017160HZKF32MAXP式中最大切削进给速度M/MIN,1M/MINSVSV最大快移速度M/MIN,2M/MINMAXMAX脉冲当量,001MM/STEPPP根据估算出的最大的静转矩47939NMM在表323中查出130BF001AXJT最大静扭矩为931N47939N可以满足要求，但从表中看出130BF001步进电机最高空载起动频率为3000HZ，不能满足3333HZ的要求，此项指标可暂KF不考虑，可以采用软件开降速程序来解决。2校核步进电机转矩前面所初步电机的转矩计算，均为估算，初迭之后，应该进行校核计算。有效转动惯量计算计算简图如前（A）所示，根据综合作业指导书表324，传动系统计算到电机轴上的总的转动惯量可由下式计算JJM121ZSGG20L步进电机转子转动惯量（）2CMK矢轮Z1Z2的转动惯量（）12滚珠丝杆转动惯车（）SJ2G参考同类型机床，初步反应式步进电机BF1，作台质量折算到电机轴上的转动惯量I42W2800468KGCM2468NCM2P1807501438齿轮转动惯量J17810448428281KGCM28281NCM2J2781041284253678KGCM2丝杆传动惯量J3781046414014152KGCM214152NCM2电机转动惯量很小，可以忽略。因此，总的转动惯量J3J2J1J421I141525368046882812513052KGCM213052NCM21所需转动力矩计算。快速空载启动所需力矩AFAMMX最大切削力负载时所需力矩TOFF式中空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩MAXM折算到电机轴上的摩擦力矩F由于丝杆预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩O切削时折算到电机轴上的加速度力矩AF折算到电机轴上的切削负载力矩TMMNTJNA41069当时，MXNAXMIN/5678/20MAXARLIVOKGFCNM315697134AX当时，TNATM618801432510LFDVIFITMKGFNAT0256983NIWFIFMF20当，时，81FNCM76302843260F10NILPM当时，预加载荷则9030XFCMNCKGF372270681469520CMCMFKILFMXT4837203280所以，快速空载启动所需力矩CMNCKGFAF0634063427063MX0快速进给时所需力矩CMNCKGFMF06106123760切削时所需力矩TFATM074832763150CMNCKGF9894由以上分析计算可知所需最大力矩发生快速启动时，所以选择型号MAXC340AXWD6008校核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。已计算出机床最大快移时需步进电机的最高起动频率为3333HZ，切削KF进入时所需步进电机运行频率为13333HZ。EF从综合作业指导书表323中查出型步进电机允许的最高空BF1160载起动频率为3000HZ，运行频率为16000HZ，再从综合作业指导书图315，316查出BF1160步进电机起动矩频特性和运行矩频特性曲线如（C）图所示，当步进电机起动时，时，,不能满足此HZF250CMNM10机床所要求的空载起动力矩222916NCM。直接使用则会施行失步现象，所以必须采取开降进控制用软件实现，将起动频率到1000HZ起动转矩可增高到5884NCM，然后电路上再采用高低压驱动电路，可将电机输出转矩扩大一倍左右。当快速运动和切削进给时，BF1160型步进电机运行矩频特性（D）图完全可以满足要求图26第三章数控系统硬件电路设计31数控系统基本硬件组成任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成，硬件是数控机床的基础，其性能的好坏，直接影响整个系统的工作性能，有了硬件，软件就能发挥作用。机床数控机床的硬件电路概括起来有以下四部分组成中央处理单元CPU。CPU是数控系统的核心。总线。包括数据总线（DB）地址总线（AB）和控制总线（CB）。存储器。包括只读可编程存储器和随机读写存储器。I/O输入输出接口电路。总线则是CPU与存储器，接口以及其它转换的纽带，是CPU与部分电路进行交换和通讯的必由之路。图41数控系统的硬件框图32单片机控制系统的简介1向和X向进给伺服系统运动2键盘显示3自动转位刀架控制4螺纹加工控制5面板控制6行程控制7其他功能报警电路、急停电路、复位电路、光隔离电路、功能电路等。321硬件电路的组成采用MCS5系列单片机组成的控制系统硬件电路原理图。电路的组成如下A采用8031作CPUB扩展了两片2764芯片、一片6264芯片C两片8155可编程并行I/O接口。DCPU、存储器及I/O接口33C6163经济型数控车床数控系统软件的设计软件流程图启动速度控制键盘输入中断服务处理调整定时器定时常数脉冲输出控制电机位置控制单进/连动正转绝对位置减1绝对位置加1越界停机报警步数减1步数0停机重装定时常数退出加速/减速控制正转绝对位置减1绝对位置加1越界停机报警加速加速步数减1级步数减1恒速级步数0加速一级计算级步数加速步数0指针指向恒速减速步数减1级步数减1级步数0减速一级计算级步数停机恒速步数减1恒速步数0指针指向恒速减速一级计算级步数减速步数0重装定时常数退出直线圆弧插补程序设计在电机设备中，执行部件如果要实行平行斜线和圆弧曲线的路经运动，必须通过两个方向运动的合成来完成。在数控机床中，这是由X、Y两个方向运动的工作台，按照插补控制原理来实现的。在这里只以直线插补程序设计为例1逐点比较法用逐点比较法进行直线插补计算，没走一步，都需要以下四个步骤偏差判别判别偏差FM0或FM0，从而啊决定哪个方向进给和采用哪个偏差计算公式。坐标进给根据直线所在象限及偏差符号，决定沿X、Y、X、Y的哪个方向进给。偏差计算进给每一步，计算新的加工偏差。终点判别进给每一步后，终点计数器减1，若为0，表示到达终点停止插补不为0，则返回到第一步继续插补。终点计算判别可用两个方向的坐标植来判别，也可以由一个方向的坐标植来判别。当XEYE，可用X方向的总步数XE作为终点判别的依据，如动点X等于终点XE则停止。当XEYE，则用Y方向走的总步数YE作为终点判别的依据。由此，第一象限直线插补程序的算法如下A判别FM是大于0还是小于0。B若FM0，则想X方向输出一进给脉冲，计算新的偏差FMFMYE，并修改动点坐标为XX1；若FM0则向Y方向输出一进给脉冲，计算新偏差FMFMXE，并修改动点坐标为YY1。C终点判别若XXE（YYE），则停止插补运算。否则转入第一步，重复上述步骤。2程序设计设计程序时，在RAM数据区分别存放终点坐标值XE，YE，动点坐标值X、Y，偏差FM。对8位机，一般可用2字节，而行程较大时则需用3字节或4字节才能满足长度和精度的要求。此外，所有的数据区必须进行初始化，如置初始值、X、Y向步进电机初态（控制字）。插补程序所用的内存单元如下电机正反转控制字为逐点比较法直线插补框图如下图32直线插补框图D1D0为X向电机控制位。D01运行，DO0停止；D11正转，D10反转。D3D2为Y向电机控制位。D21运行，D20停止；D31正转，D30反转。第一象限的直线插补程序如下ORG2000HMAINMOVSP，60H；LP4MOV28H，0C8H；XEMOV29H，0C8H；YEMOV2AH，00H；XMOV2BH，00H；YMOV2EH，00H；FMOV70H，7AHLP3MOVA，2EHJBACC7，LP1MOVA，70HSETBACC0CLRACC2MOV70H，A；置电机正反转控制字为0B，X方向进给LCALLMOTR；调步进电机的控制子程序，X方向进给一步LCALLDELAYMOVA，2EHSUBBA，29H；FYEINC2AH；X1AJMPLP2LP1MOVA，70HSETBACC2CLRACC0；置电机正反转控制字为0E，Y方向进给LCALLMOTR；调步进电机的控制子程序，Y方向进给一步LCALLDEALAYMOVA，2EHADDA，28HCJNEA，2AH，LP3；XEXRET虽然本设计中有一些缺点，但这些缺点都不会影响设计要求，并且都可以达到设计任务中的要求。结束语我国的机床数控化在近十年来有了很大的发展，而普通机床的数控化改造后在满足完成同样的加工任务的前提下，可大大降低技术改造的投资经费，在实际中得到广泛应用。基于对C6163型车床的经济型数控改造设计过程中，我认为普通机床的数控改造具有很多的优点、必要性及其良好的发展趋势。经改造后的机床完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度，可实现可手动、机动操作，操作简单，使用方便，价格低廉，其性能价格比适中；而且还能解决复杂零件的加工精度控制问题，节约大量工装费用，减轻工人的劳动强度，提高工人素质。增强了企业的竞争能力。参考文献1郝忠军综合作业指导书M北京机械部工程师进修大学电气学院出版社，19952张君安机电一体化系统设计M北京兵器工业出版社，199783任为民电子技术基础课程设计M北京中央广播电视大学出版社，19824陈婵娟数控车床设计M上海化学工业出版社，20065张建民机电一体化系统设计M南京高等学校机械工程出版社，19806伍宏常用机械设备及电气控制M广东广东科技出版社，20017姜培刚机电一体化系统设计M北京机械工业出版社，20038严升数控机床的结构与传动M北京国防工业出版社，19969戴曙金属切削机床设计M北京机械工业出版社，198L10赵永成机械制造