数控车床系统结构改造设计书

HYPERLINK摘要本设计说明书包括：概论、总体设计方案的拟定和验证、自动转位刀架的选择设计、编码盘安装部分的结构设计等几个部分。数控车床系统中刀架控制系统的软硬件设计与实现方法,整个系统具有结构简单,安装调试方便,可靠性高,成本低廉等优点,可用于车床数控化改造和数控实验系统的开发。改造后的机车，主运动实现自动变速，刀架要是自动控制的自动转位刀架，要能自动切削螺纹。关键字：数控改造编码盘滚珠丝杠刀架AbstractThisintroductionofthedesignincluded:Thedraw-upofthegeneraloutline,thedecisionandverifyofthetotaldesignalprojection,thereformsdesigntothepartsofthelordspreadstomove,thereformsdesigntothesystemofserveenters,thechoiceanddesigntotheknifewhichturnautomatically,theconstructionsdesignofcodingdishgearingpart,andsoon.whiletheMotorcyclebeenreformed,thelordexercisesrealizetochangespeedautomatically.lengthways,horizontalentertoproceedtosystemthenumbercontrolsthecontrol,andrequesttoattainlengthwaysminimumsportunitas0.01mm/pulse,horizontalminimumsportunitas0.005mm/pulse,knifemustbetheautomaticcontrolaknifewhichisturningautomatically,anditisabletoKeywords:Thenumbercontrolstoreformsthesystemofentersrollthebeadinsilkautomaticknife目录第一章绪论 41.1数控系统发展简史 41.2国内数控机床状况分析 41.3数控系统的发展趋势 51.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 51.3.2向高速化和高精度化发展 51.4机床数控化改造的必要性 51.5 数控化改造的市场空间 61.6 机床改造的效益分析 71.7设计内容及任务 8第二章总体方案的拟定和论证 92.1自动转位刀架选择设计 92.2可行性论证 92.3刀架设计方案的拟定 9第三章系统的硬件设计 103.1数控车床刀架的基本要求 103.2数控车床刀架结构 113.3工作原理 113.4刀架的安装 12第四章系统的软件设计 134.1光电编码器工作原理 134.2步进电机频率对编码盘的限制 144.3编码盘的安装 144.4单片机和主机（PC机）的连接 154.58031单片机接口的扩展 164.6键盘/显示器接口芯片8279 174.7中断优先电路 204.8光电隔离电路 214.9单片机控制的自动换刀程序设计 22结论 24谢辞 25参考文献 26第一章绪论1.1数控系统发展简史

1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，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。1.2国内数控机床状况分析

1.2.1国内数控机床现状

近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。

2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。

近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。

1.2.2国内数控机床的特点

1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。

2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。

2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。

3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。

1.3数控系统的发展趋势1.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展

基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。1.3.2向高速化和高精度化发展

这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。

1.3.3向智能化方向发展

随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。

（1）应用自适应控制技术

数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。

（2）引入专家系统指导加工

将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。（3）引入故障诊断专家系统

（4）智能化数字伺服驱动装置

可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。1.4机床数控化改造的必要性

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。

1.4.1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。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。

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3～7倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了"柔性自动化"。

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。

6、由以上五条派生的好处。

如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。

1.4.2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后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1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。数控化改造的市场空间机床的数控制化改造是一个方兴未的行业，从各种统计数字上看前途应该是十分光明的，例如："在美国，日本和德国等发达国家，它们的机床改造人作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及数控技术的不断进步，机床改造是一个"永恒"的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业所以不难看出：1．国内的市场我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6％。我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。

2.进口设备和生产线的数控化改造市场

我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从1979～1988年10年间，全国引进技术改造项目就有18446项，大约165.8亿美元。

这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。

这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。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，采用第二中方法有以下的优点：1、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。2、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，这些铸件的使用又可以节约社会资源，又减少了铸铁件生产时对环境的污染。3、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。4、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。5、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，如向机床制造厂提出特殊定货要求，增加某些特殊的加工要求，往往费用大，交货的日期又长。而采用改造的方案就可以根据生产加工要求，采用组合的方法再某些部件设计改造成专用的数控机床。6、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，还可以使得刮研极容易，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，将旧机场改造成当今水平的机床。1.7设计内容及任务普通车床的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、自动转位刀架的选择或设计、编码盘安装部分的结构设计、部分系统控制软件设计。数控机床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，这是数控机床的工作指令。将加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变化、起停，进给运动的方向、速度和位移量以及其它如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的开、关等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。第二章总体方案的拟定和论证数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大使企业心有余而力不足。我国作为机床大国，对普通机床数控化改造不失为一种较好的良策。2.1自动转位刀架选择设计数控机床的刀架是机床的重要组成部分。其结构直接影响车床的切削性能和效率。卧式车床数控改造应将原来机床的普通手动转位刀架替换成自动换位刀架，本设计决定采用常州武进数控设备厂生产的LD4四工位螺旋转位刀架。2.2可行性论证可行性论证是用户建造自动化制造系统项目前所进行的技术和经济性分析报告，是上级主管部门审定和批准立项的基本依据。同样，在进行普通车床的经济型数控改造之前进行合理的、科学的可行性论证是必要的。根据传统的论证方法，普通车床经济型数控改造的可行性论证应围绕以下几个方面进行，即从企业生产经营现状及存在的问题分析；从企业生产经营目标，改造的基础条件、目标、技术方案、投资概算、效益分析；改造后车床的实施计划，结论等。由于原因限制，设计者只能就改造的投资概算作一简要的可行性论证。费用和旧设备费用总计不会超过15万元。因此，对普通车床作经济型数控改造适合我国国情，是国内企业提高车床的自动化能力和加工精度的有效选择，具有一定的实用性。2.3刀架设计方案的拟定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140的车床经济型数控改造的总体方案示意图如下图所显：刀架改成由微机控制，经电机驱动的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，需安装主轴脉冲发生器。微微机光电阻隔微电机刀架光阻编码器光电阻隔功率放大功率放大光电阻隔功率放大变频调速电机步进电机步进电机主轴纵向工作台横向工作台 图3-3总体方案设计图第三章系统的硬件设计卧式车床数控改造应将原机床的普通手动转位刀架替换成自动转位刀架。自动转位刀架由数控系统控制，效率高，工艺性能可靠。根据所加工零件的工艺要求及机床控制方式确定自动刀架的刀位数和刀架类型。3.1数控车床刀架的基本要求数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平，所以有如下要求：①转位准确可靠，工作平稳安全；②按最短线路就近选择，转位时间短；③重复定位精度高；④防水、防屑，密封性能优良；⑤夹紧刚性高，适宜重负荷切削。3.2数控车床刀架结构图6-1自动转位刀架大致尺寸图3.3工作原理自动转位刀架工作原理如图6-2所示，微电机经弹簧安全离合器至涡轮副带动螺母旋转，螺母抬起刀架使定位用的端齿盘的上盘与下盘分离，随即带动刀架旋转到位。然后发信号使电机反转锁紧，完成刀架换位后，再进行切削加工。其具体过程是：当微机发出换刀信号后，刀架控制器中继电器动作，电动机正转驱动涡轮蜗杆减速机构，螺杆升降机构使上刀架上升,当上刀架上升到一定高度时，离合转盘起作用，带动上刀体旋转。刀架上端的发信盘中对应每个刀位都安装一个霍尔元件，当(1-电机；2-固定安装丝杠；3-安全离合器；4-刀架)上刀体旋转到某一刀位时，该刀架上霍尔元件输出高电平。在上刀体旋转过程中，发信盘不断的向数控系统反馈刀位信号。数控系统将反馈刀位信号与指令刀位信号相比较，当两信号相同时，说明上刀体已旋转到所选刀位。此时，数控系统立即控制刀架控制继电器使电动机反转，活动销反靠在反靠盘上初定位。在活动销反靠作用下，螺杆带动上刀体下降，直至齿牙盘啮合，完成精定位，并通过涡轮蜗杆锁紧螺母，使刀架紧固。向数控系统发出转位完成信号，切断电源，电机停转，完成选刀过程。3.4刀架的安装图6-3刀架的安装尺寸该刀架安装时，需先拆除原机床上的小拖板和原刀架，然后把电动刀架置于中拖板上。此时，刀架高度应使车刀前刀面基本通过车床主轴轴心线，否则要在刀架下面加垫板，调整其高度。然后，卸掉刀架电动机风扇罩壳，逆时针方向转动电动机，使上刀体相当于下刀体转动450左右。打装螺孔，再用内六角螺栓将刀架与中拖板固定，固定时应注意，将刀架的两侧面分别与车床纵向和横向的进给方向平行。电动刀架与系统的连线应如下安装：沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床后导轨下方拉出一铁丝滑线，走线到系统。其好处在于:避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑、切削液以及其它杂物磕碰电动刀第四章系统的软件设计我们知道在经济型数控车床上加工螺纹或丝杠时，须培植主轴脉冲发生器（即编码盘）作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动，发出主轴转角位置变化信号，输送到计算机。4.1光电编码器工作原理脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，它把机械转角变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。编码盘按一定的编码形式如二进制编码，二-十进制编码等，将一个圆盘分成若干等份，并利用电子、光电或电磁器件，把代表被图7-1脉冲发生器测位移的个等份上的数码转换成便于应用的二进制或其它表达方式。脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。就精度与可靠性来讲，光电式脉冲编码器优于其它两种。数控机床上只用光电式脉冲编码器。由霍尔效应构成的电磁感应式脉冲发生器也有作速度检测元件用。(如上7—1图)(b)4.2步进电机频率对编码盘的限制在使用主轴脉冲发生器时，受到步进电机频率的限制。如采用1000的工作频率，加工3螺距的螺纹时，步进电动机频率为300，而主轴脉冲发生器频率为1000×60=60000，所以车床主轴转速=1000×60/300=200，即车床主轴转速不得超过200转；如将主轴脉冲发生器的频率提高到2000，转速也仅达到400。由此可见，当螺距越大时，允许的车床主轴转速也就越低。4.3编码盘的安装编码盘的安装一般有两种方式，即同轴安装和异轴安装。同轴安装的结构简单，联接方便，但安装后不能加工穿出主轴孔的较长的工件；而异轴安装无此缺陷。考虑到这一点，本设计为使改造设计的车床具有较强的通用性，决定采用异轴安装的方式来安装编码盘。如图7-2中，编码盘通过传动比为1：1的同步齿形带与主轴联系起来。工作时，编码器与主轴同步旋转，数控装置控制进给步进电机准确地配合主轴的旋转而产生进给运动。保证主轴每转一转，螺纹车刀移动一个螺纹导程，同时还保证每次走刀都在工作的同一点切入，而不乱扣。图7-2增量式编码盘安装示意图4.4单片机和主机（PC机）的连接串行通信是CPU与外界交换信息的一种基本通信方式。单片机用语数据采集时，往往作为前端机安装在工业现场，远离主机，现场必须采用串行通信方式发往主机进行处理，以降低通信成本，提高通信可靠性。51系列弹片机自身有全双工的异步通信接口，实现串行通信很是方便。片机和PC的串行通信接口电路图如下：图8-9单片机和PC机的串行通信接口图中MAX232完成TTL-EIA的电平转换。在PC机内接有PC16550（和8250兼容）串行接口、EIA-TTL的电平转换和RS-232C连接器，除鼠标占用一个串行口以外，还留有两个串行口给用户，这就是COM1（地址3F8H~~3FFH）和COM2（地址2F8H~~2FFH），通过这两个口，可以连接MODEM和电话线互联网，也可以连接其他通信设备，如单片机，仿真机等。4.58031单片机接口的扩展在使用单片机的实时控制系统中，往往需要通信的外部设备或者控制对象比较多，单片机本身的I/O口无法满足要求，因而需要扩展I/O口。拥护可以把MCS-51的64KB数据存储器地址空间的一部分（例如0DH~~FFH）作为外部I/O的地址空间，CPU向仿问外部RAM单元一样读写扩展的I/O口。图8-108031单片机的接口扩展4.6键盘/显示器接口芯片82798279是intel公司为其8位微处理器配套设计的可编程键盘/显示器接口芯片，在微机控制数控系统中广泛应用。数控系统中广泛应用。8279的主要性能提供了硬件扫描键盘接口，可连接8行×8列的矩阵键盘。键盘接口可接开关式传感器矩阵或者其开关输入量具有动态扫描显示器接口，可接16个8段数码显示器。显示数据采用右端或左端送如。键盘和显示器扫描信号及扫描间隔由内部定时控制逻辑和扫描计数器完成。扫描信号具有编码输出和译码输出两种方式等功能.其显示器和键盘的驱动程序如下：（1）LED显示器程序:LED:MOVR1,#7EH;显示缓冲区末地址MOVR2,#01HMOVA,R2LP0:MOVDPTR,#7f01HMOVXA@DPTR,AINCDPTRMOVA,@R0:取显示数据ADDA,#0DH;加上偏移量MOVCA,A+PCMOVX@DPTR,AACALLDIMSDECR0MOVA,R2JBACC.5,LP1RLAMOVR2,AAJMPLP0LP1:RETDIMS:MOVR7,#02HDL:MOVR6,@0FFHDL1:DJNZR6,DL1DJNZR7,DLRET键盘扫描子程序KD1:MOVA,#00000011BMOVDPTR,#7F00HMOVX@DPTR,AKEY1:ACALLKS1JNZLK1ACALLLEDAJMPKEY1LK1:ACALLLEDACALLLEDACALLKS1JNZLK2ACALLLEDAJMPKEY1LK2:MOVR2,#0FEHMOVR4,#00HMOVDPTR,#7F01HLK4MOVA,R2MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRJBACC.0,LONEMOVA,@00HAJMKPLKPLONE:JBACC.1,LTWOMOVA,#08HAJMPLKPLTWO:JBACC.2,LTHRMOVA,#10HAJMPLKPLTHR:JBACC.C,NEXTMOVA,#18HLKP:ADDA,R4PUSHACCLK3:ACALLLEDACALLKS1JNZLK3POP ACCRETNETINCR4MOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVR2,AAJMPLK4KND:ANMPKEY1KS1:MOVDPTR,#7F01HMOVA,#00HMOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRCPLAANLA,#0FHRET（2）插补程序清单:ORG2300MAIN:MOVP,#60HMOVR0,#T8255MOVXA@R0,ALOR4:MOV28H,#0C8HMOV29H,#0C8HMOV2AH,#00HMOV2EH,#00HMOV2EH,#00HMOV70H,#0AHLOP3:MOVA,2EJJBACC.7,L0P1MOVA,70HSETBACC,0CLRACC.2MOV70H,ALCALLMOTR调环行分配器子程序LCALLDELAGMOVA,2EHSUBBA,29HINC2AHAJMPLOP2；转入子程序LOP2LOP1:MOVA,70HSETBACC.2CLRACC.0MKOV70H,ALCALLMOTR：Y方向走一步LCALLDELAYMOVA,2EHADDA,28HINC2BHLOP2:MOV2EH,AMOVA,28HCJNEA,2AH,LOP3;比较XST:MOVR0,#T8255;关8255MOVA,#00HMOVX@R0ALJMPST4.7中断优先电路五个中断的有先级别寄存器管理，相应位置1，则该中断源优先鉴别高，置0的优先级别低——————PSPTiPXiPT0PX0无用位串行口高/低Ti高/低INT1高/低T0高/低INT1高/低当某几位中断源在IP寄存器相应为1或同为零时，由内部查询确定优先级，即优先响应先查询中断请求。CPU查询的顺序是：图8-12中断系统图8-12中断系统4.8光电隔离电路为了防止强电干扰及其他信号通过I/O控制电路进入计算机，影响其工作，通常的办法是采用滤波吸收，抑制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办法，使微机与强电部件不共地，阻断干扰信号的传导，光电隔离电路主要由光电转换元件组成，如下图8-13所示：控制输出时，如图（a）所示，可知，微机输出的控制信号经74LS04A非门反相后，加到光电耦合器G的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经反相后，加到发光管的电平低电平，因此，发光二极管不导通，没有光发出/这时光敏三极管截止，输出信号几乎等于加在光敏三极管集电极上的电源电压。当控制信号为低电平时，发光二极管导通并发图8-13光电隔离电路光，光敏三极管接受发光二极管发出的光而导通，于是输出端几乎等于零。同样的道理，可将光电耦合器用于信息的输入，如图（b）所示。当然，光电偶合器还有其他连接方式，以实现不同要求的电平合伙者极性转换。光电偶合电路有以下做用：可将输入与输出端两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电；可以进行电平转换如图（a）所示电路，通过光电偶合器可以很方便地把微机的输出信号变为12V；提高驱动能力。4.9单片机控制的自动换刀程序设计当数控程序中的有T指令时，中央处理器经过判断就发出换刀指令，启动换刀电机正转，通过内部结构带动刀架转动到达指定位置后停止转动，而后开始反转。但反转使得刀架紧固后停止反转，完成换刀过程。刀架的机械机构见上图纸。自动。自动换刀常年个性要根据换刀电机的控制电路设计，各种经济型数控系统中，其换刀电机控制电路的设计思想上基本相同的，都是采用一个社出口的二位信号线分别控制电机正，反转，用一个输出入口的二位信号线分别检测电机正，反转时换刀到位和呀紧状态。其程序设计如下：ZDHD:PUSHAEPUSHBCPUSHDE………;保护现场MOVA,#00HMOVDPTR,#MH;A清零MOVX@DPTPRA ;关换刀电机MOVR0,@41H HD1:MOVA,#03# ;取需换刀位码ANLA,@03# ;代码后两位有效CJNEA,@R0,HD2 ;判位POP…….…….POPDEPOPBCPOPAFRETHD2:MOVA,#01H ;输入刀架转动信号MOV@DPTPRAHD3:MOVDPTR,#MH ;指向输入口地址MOVA,@DPTR;取输入口内容,测到位否JNBACC1,HD3;未到位,循环测MOVDPTR,#MH;到位,停止电机转动MOVA,#00HMOVX@DPTR,A ACALLYANSIS;调延时1s子程序MOVA,#02H;刀架电机反转MOV@DPTR,AHD4:MOVDPTR,#NH;测反转夹紧否MOVXA,@DPTRJNBACC3,HD4;为夹紧,循环测MOVA,#00HMOVDPTR,#MH;夹紧,停转MOVX@DPTR,AINT@RO;记录现刀位码CJNEA,#04H,HD1;未超过最高记录码,重新判位MOV@RO,#OOH;超过了则重新记录SAMPHD1YANSIS…….;延时1s子程序(略)结论经过一个多月的艰苦奋斗，设计成果终于要出来了，，俗话说：“万事开头难。”这话一点也不假，回想当初确定这个，还是挺茫然的，不知怎下手？查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。终于到了设计的时候了，花了整整十几天，终于完成了设计，这次的设计让我们增长了实践技能，这些对于我们真是受益匪浅。最后，我觉得：不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人毕业论文是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。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课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。虽然在设计过程中软件的设计让我很头痛，原因是由于好多难题不是上网搜资料就行，必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到，想要更为完美的设计，我花了大量时间在上面。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。比如我的设计还有很多的不足之处，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行。在此要感谢我们的指导老师李老师、对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。谢辞非常感谢我的指导老师李月芳李老师，在我完成这份毕业设计的过程中，用到好多相关知识理论，我在完成的过程中也遇到了很多问题，但在李老师细心的指导和耐心的引导下，我终于顺利完成了设计。她严谨细致、一丝不苟的工作作风是我学习的榜样；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。也感谢其他老师和同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，仅靠我一个人的力量，在短短的几个月的时间里完成毕业设计是很难的事情。要说这次毕业设计使我学到了很多：第一：我是学生应该始终以学习为主，无论是在以后的学习还是生活中自己都应该会学习；第二：我学会了团队精神，自己的知识是有限的，每个人都有自己的优点，大家团结一心什么困难都可以解决，俗话说：“三个臭皮匠顶个诸葛亮。”；不论哪个方面，相信正确的看待自我，对自己今后的发展都是十分有益的，我也相信我能充分发挥自己的优点，把每一件事都做的尽善尽美。最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！忠心地祝愿各位身体健康、工作顺利。参考文献张新义主编．经济型数控机床系统设计．北京：机械工业出版社，1998余英良主编．机床数控改造设计与实例．北京：机械工业出版社，1994王贵明主编．数控实用技术．北京：机械工业出版社，2001张建纲、胡大锋主编．数控技术．武汉：华中科技大学出版社，2000张建明主编．机电一体华系统控制．北京：高等教育出版社，2001邓星钟主编．机电传动控制．武汉：华中科技大学出版社，2001王爱玲主编．现代数控机床结构与设计．北京：兵器工业出版社，1999卜云峰主编．机械工业及自动化简明设计手册上下册．北京：机械工业出版社，1999刘跃南主编.机床计算机数控及应用,北京:机械工业出版社,199710、李洪主编.实用机床设计手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,199911、李群芳、黄建主编．单片机微型计算机也接口技术．北京：电子工业出版社，2001

附录资料：不需要的可以自行删除数控设备使用中应注意的问题

2.1数控设备的使用环境

为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。

2.2良好的电源保证

为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。

2.3制定有效操作规程

在数控机床的使用与管理方面，应制定一系列切合实际、行之有效的操作规程。例如润滑、保养、合理使用及规范的交接班制度等，是数控设备使用及管理的主要内容。制定和遵守操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一。实践证明，众多故障都可由遵守操作规程而减少。

2.4数控设备不宜长期封存

购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。加工中，尽量减少数控机床主轴的启闭，以降低对离合器、齿轮等器件的磨损。没有加工任务时，数控机床也要定期通电，最好是每周通电1～2次，每次空运行1小时左右，以利用机床本身的发热量