基于数控车床的X轴尺寸不稳故障诊断与维修--《宁波职业技术学院学报》2012年02期
基于数控车床的X轴尺寸不稳故障诊断与维修
【摘要】：数控机床种类较多,配备系统也是参差不齐,因此故障的类型也是多种多样,这对从事数控机床维修的人员无疑是一项新的挑战。阐述了数控机床一般出现的故障类型与维修方法,让维修人员对数控机床的故障诊断有一个整体的认识,从而对出现的故障进行快速准确的维修。以配备广州数控GSK928T系统的CJK6132数控车床为载体,主要说明进给系统X向尺寸不稳的产生原因,及相应的故障表现形式,并通过实例说明诊断与维修技术方法与流程。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TG519.1【正文快照】：
0引言随着科技的发展和社会的进步,数控机床在我国的应用越来越普遍,因此对数控机床的有效利用率要求也越来越高:一方面要求数控机床的可靠性要高,另一方面数控机床出现故障后要及时加以维修,以保证生产正常进行。数控机床故障表现形式多样,按不同分类标准有不同的种类形式,
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京公网安备75号教您排除850数控加工中心X轴间隙故障_轴承_中国百科网
教您排除850数控加工中心X轴间隙故障
    850加工中心是的一款通用性较强的数控加工中心，近年来在机械加工行业得到广泛应用。在实际的使用中，X轴间隙问题是困扰众多用户的一个问题，陕西东岳机电根据多年行业经验并以一个维修案例给大家分析一下解决办法。 故障现象：一台配套FANUC Oi MD，型号为大连VDF850数控加工中心，X轴间隙太大。 分析及处理过程：数控加工中心的X轴间隙由联轴器间隙、轴承间隙、丝杠间隙、机械弹性间隙等组成。拆下X轴护板、停电关机，用手握住丝杠来回转动，感觉自由转角较大，有较大间隙；调整X轴丝杠轴承间隙，拧紧螺母将其调紧也没有改善，故怀疑丝杠螺母有问题。将丝杠螺母与工作台松脱，检查并未发现间隙；再打开轴承座法兰，检查丝杠轴承，发现两角接触轴承(背靠背)内圈已调紧到一起，正常情况下应有间隙，说明该对轴承间隙已无调整余地。 按该轴承外径，车一厚lmm的小圆环垫在该对轴承外径中间，减去原间隙，这样该对轴承内圈就有0.8mm左右的间隙调整裕量。安装后将轴承背紧螺母适当调紧，将参数0535置0，用百分表测X轴间隙为0.02mm，再将参数0535设为15，测X轴间隙为0.01mm，X轴间隙得以消除。 至此，这台大连VDF850数控加工中心X轴间隙故障已成功解决。 遇到850数控加工中心的故障维修和维护保养问题，建议您联系陕西东岳机电。陕西东岳机电能根据用户的使用情况，为您免费提供850数控加工中心机床维修和维护建议和技术指导，让您的机床故障和维护保养问题迎刃而解。 陕西东岳机电建有10余人的专职售后服务团队，20年机床服务经验、充足的零配件库存为您的机床保驾护航，规范的服务流程让用户体验无忧的服务，每年可为用户节约生产加工费用1000万元以上。 （陈新维）
Copyright by ；All rights reserved.有数控车床对X轴中心的好方法吗？_百度知道
有数控车床对X轴中心的好方法吗？
孔的大小根据棒来决定
跟钨钢棒有2丝公差就可以，主轴夹持住棒材 调正之后移动X轴，X轴中心不重要1
如果不是钻孔的话，直到钨钢棒能顺利插入棒材孔，看跟X0差多少，你可以在钻座上装6MM钨钢棒，对好外圆刀就行了2 钻孔座的中心比较麻烦，这时候记录坐标，然后用别的设备打一个有孔的棒材
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六面体采用四爪定位。
如果不是圆柱不是很规则 那就得先出车一刀
再打表了。 Z轴倒是可以，没听说过对X轴的中心。方法肯定是有的用数学知识，所以圆柱一般采用三爪定心，但是找出来了也没意义。 车床一般都是车的轴类零件小生无能
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出门在外也不愁　　五轴联动机床的优点
　　在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。由于使用五轴联动机床，使得工件的装夹变得容易。加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高模具加工精度。采用五轴技术加工模具可以减少夹具的使用数量。另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削刃长度，减小切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。
　　采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。
　　五轴机床的种类
　　五轴联动机床有立式、卧式和摇篮式二轴NC工作台，NC工作台 NC分度头，NC工作台 90°B轴 ，NC工作台 45°B轴，NC工作台 A轴，二轴NC 主轴等类型。镜博士五轴机床上述六大类共7种五轴联动方式都有各自的特点，无法说哪一种形式更好，只能说你的产品适合哪种类型的五轴加工。
　　五轴机床发展的趋势
　　首先是采用直线。经过十几年的发展，直线电机技术已经非常成熟。直线电机刚开发出来易受干扰和产热量大的问题已经得到解决，而直线电机的定位技术，既在高速移动中快速停止，也有部分机床厂家采用阻尼技术给予解决。直线电机的优点是直线驱动、无传动链、无磨损、无，所以能达到最佳的定位精度。直线电机具有较高的动态性，加速度可超过2g。采用直线电机驱动还具有可靠性高、免维护等特点。其次是采用双驱动技术。对于较宽工作台或龙门架型式，如果采用中间驱动，实际无法保证驱动力在中心，容易造成倾斜，使得动态性能较差。使用双驱动，双光栅尺，一个驱动模块，就能使动态性能非常完美。一个驱动指令，双驱同时工作，光栅尺来检测两点是否平衡，如果不平衡则通过不同指令使其达到平衡。
五轴联动机床 -
五轴联动数控机床的战略价值
　　装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间蝶船的声听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。
　　由此可见，五轴联动数控机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。 现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。所以，每当人们在设计、研制复杂曲面遇到无法解决的难题时，往往转向求助五轴数控系统。由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之NC程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化应用。但近年来，随着计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）系统取得了突破性发展，珊星公司等中国多家数控企业，纷纷推出五轴联动数控机床系统，打破了外国的技术封锁，占领了这一战略性产业的至高点，大大降低了其应用成本，从而使中国装备制造业迎来了一个崭新的时代！以信息技术为代表的现代科学的发展对装备制造业注入了强劲的动力，同时也对它提出更强要求，更加突出了机械装备制造业作为高新技术产业化载体在推动整个社会技术进步和产业升级中无可替代的基础作用。作为国民经济增长和技术升级的原动力，以五轴联动为标志的机械装备制造业将伴随着高新技术和新兴产业的发展而共同进步。中国不仅要做世界制造的大国，更要做世界制造强国！预计在不久的将来，随着五轴联动数控机床系统的普及推广，必将为中国成为世界最强国奠定坚实的基础！　
　　CCMT2008展出的全国产化五轴联动数控机床统计（共18台）
　　序号机床生产企业 展品名称展品型号 配套数控系统名称、型号1配置华中数控系统共七台1鲁南机床有限公司 五轴联动加工中心 VHP800-5AX华中世纪星
HNC-21M五轴联动2齐齐哈尔二机床集团 五轴联动数控 BMT110华中世纪星
HNC-21M五轴联动 3四川长征机床集团 五轴联动立式加工中心LVC600 华中世纪星
HNC-21M五轴联动4 五轴联动立式加工中心BV400R 华中世纪星
HNC-21M五轴联动5山东威能数字机器有限公司 五轴联动数控加工中心XHS716华中世纪星
HNC-21M五轴联动6青岛元通机械有限公司 五轴联动数控加工中心 XTK138/5 华中世纪星
HNC-21M五轴联动7北京胜为弘技数控装备有限公司 叶片形面加工九轴六联动数控砂带磨床 TX6 华中世纪星
HNC-21九轴六联动2配置大连数控系统一台1 五轴联动加工中心 VDW500大连数控32M五轴联动3配置大连光洋系统两台1大连光洋科技公司 五轴联动龙门铣 SP2503W光洋GDS07总线开放式数控系统2大连光洋科技公司 五轴联动加工中心 VGW400 光洋GDS07总线开放式数控系统4配置大连大森系统两台1沈阳机床集团 车铣 HTM63150 大森DASENG 20A2南京肯信精密机械制造有限公司 高速精密五轴联动加工中心 VS655 大森DASENG 185配置沈阳高精数控技术有限公司系统一台1江苏新瑞公司 卧式加工中心FMS63 高精数控GJ－1106配置南京四开系统三台1南京四开公司 五轴联动雕铣机床SK-5L16075 四开SK2006NA2江苏（集团）有限公司 定梁五轴联动龙门数控铣床KT四开SK2006NA3江苏新瑞机床（集团）有限公司 五轴联动叶片加工中心 V5X-1800GF四开SK2006NA7配置北京凯奇数控有限公司和沈阳高精数控技术有限公司合作生产系统一台1有限公司 高精度数控复合磨削中心B2-K3000 NC-110数控系统8配置生产系统一台1北京精雕科技有限公司 五轴联动雕铣机床
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数控车床XY轴工作台和控制系统设计
我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键词：
一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状
在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。 （一）、数控技术的发展趋势。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化 ,使制造业成为工业化的象征 ,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 ,他对国计民生的一些重要行业 IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个方面:
(1) 高速、高精加工技术及装备的新趋势
(2) 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展
(3) 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 （二）、对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年 ,即封闭式发展阶段。在此阶段 ,由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制 ,数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期 ,即引进技术 ,消化吸收 ,初步建立起国产化体系阶段。在此阶段 ,由于改革开放和国家的重视 ,以及研究开发环境和国际环境的改善 ,我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间 ,即实施产业化的研究 ,进入市场竞争阶段。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程 ,特别是经过 4 个 5 年计划的攻关 ,总体来看取得的成绩还是不小。 （三）、对我国数控技术和产业化发展的战略思考
(1) 战略考虑。我国是制造大国 ,在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移 ,所以 ,我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题。首先从社会安全
看 ,因为制造业是我国就业人口最多的行业 ,制造业发展不仅可提高人民的生活水平 ,而且还可缓解我国就业的压力 ,保障社会的稳定;其次从国防安全看 ,西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质 ,对我国实现禁运和限制 ,“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
(2)发展策略。从我国基本国情的角度出发 ,以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向 ,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标 ,用系统的方法 ,选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容 ,实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向 ,即以数控终端产品为主 ,以整机如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、曲型数字化机械、重点行业关键设备等 带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件 数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等 的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品;没有规模就不会有价值低廉而富有竞争力的产品;当然 ,没有规模中国的数控装备最终难有出头之日。
一、毕业设计的目的、意义
《机电一体化系统设计》毕业设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。其目的是：
能够正确运用《机电一体化系统设计》课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（产品）的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；
通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；
通过测试及控制系统方案设计，掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；
通过毕业设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。
二、毕业设计的内容
（一）毕业设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击
工作台的有效行程为
LY?400mm快速进给速度vxmax?2000mm/min
vymax?2000mm/min
和工作载荷FZ?2000N
三、数控系统总体方案的确定
数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比较和论证。
（一）系统运动方式的确定
该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。 （二）伺服系统的选择
开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。但开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。
考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。
（三）计算机系统的选择
采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。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、步进功率放大电路等组成。系统的工作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和工作状态等信息。 （四） X—Y工作台的传动方式
为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。
由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。
考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。系统总体框图如下:
四、机械部分设计
机械部分设计内容包括：确定系统脉冲当量，运动部件惯性的计算，选择步进电机，传动及导向元件的设计、计算与选择，绘制机械部分装配图等。 （一 ）确定系统脉冲当量
脉冲当量δp是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，由于
定位精度为±0.01mm因此选择脉冲当量为0.01mm。 （二）工作台外形尺寸及重量初步估算
根据给定的有效行程，画出工作台简图，估算X向和Y向工作台承载重量WX和WY。 取X向导轨支撑钢球的中心距为410mm,Y向导轨支撑钢球的中心距为400mm,设计工作台简图如下:
X向拖板(上拖板)尺寸为:
长*宽*高=420*410*50 重量:按重量=体积*材料比重估算为:
?3?2W420?410?50?10?7.8?10?671.58N x
Y向拖板(下拖板)尺寸为:
420?400?50
重量WY=420?400?50?10?7.8?10?655.2N
工作台简图
上导轨(含电机)重量为
(900?480?8?2?800?35?50)?7.8?10?2?10?3?487.97N 夹具及工件重量:约155N X-Y工作台运动部分总重量为:
W?487.97?655.2?671.58?155?2000N
（三）滚动导轨副的计算、选择
根据给定的工作载荷Fz和估算的Wx和Wy计算导轨的静安全系数fSL=C0/P，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN；工作载荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般运行状况)，3.0~5.0（运动时受冲击、振动）。根据计算结果查有关资料初选导轨：
因系统受中等冲击,因此取fsL?4.0
CO?fSLPX,Y
PX,Y?0.5(FZ?WX,Y)
Px=0.5(FZ+WX)=0.5()=1335.79NPY=0.5(FZ+WY)=0.5()=1327.6NCOX=fSLPX=4?3.16NCOY=fSLPY=4?0.4N根据计算额定静载荷初选导轨:
选择汉机江机床厂HJG-D系列滚动直线导轨,其型号为:HJG-D25
基本参数如下: 表4-1
导轨的额定动载荷Ca?17500N
依据使用速度v（m/min）和初选导轨的基本动额定载荷Ca (kN)验算导轨的工作寿命Ln： 额定行程长度寿命:
F?F?M4?500
fT?1,fW?2,fC?0.81,fH?1,K?
fHfTfCCa3fWF
导轨的额定工
作时间寿命:
TS?1032lon
TS?1032lon
?103??494477h?T?.6?4?60
导轨的工作寿命足够. （四）滚珠丝杠计算、选择
初选丝杠材质：CrWMn钢，HRC58~60，导程：l0=5mm 强度计算 丝杠轴向力：
Fmax?KFx,y?f(Fz?Wx,y)
其中：K=1.15，滚动导轨摩擦系数f=0.003~0005；在车床车削外圆时：Fx=(0.1~0.6)Fz，Fy=(0.15~0.7)Fz，可取Fx=0.5Fz，Fy=0.6Fz计算。 取f=0.004,FZ?400则:
FX?0.5FZ?0.5?NFY?0.6FZ?0.6?N
FXmax?1.15?()?NFYmax?1.15?()?N
vmax60nTn?L?
(4-4) 106，其中丝杠转速寿命值：
T?15000hn?L?
??400r/minl00
最大动载荷：
式中：fW为载荷系数，中等冲击时为1.2~1.5；fH为硬度系数，HRC≥58时为1.0。 查表得中等冲击时fW?1.2,fH?1则
QX?1.2?1?9.58NQY?1.2?1?86.54N
根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，并根据最大动载荷的数值可选择滚珠丝杠的型号为: CM系列滚珠丝杆副，其型号为：CM2005-5。
其基本参数如下:
其额定动载荷为14205N> 双螺母螺纹预紧形式.
滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表
传动效率计算
足够用.滚珠循环方式为外循环螺旋槽式,预紧方式采用
丝杠螺母副的传动效率为：
式中：φ=10’，为摩擦角；γ为丝杠螺旋升角。
tg4033'tg(4033'?10')
稳定性验算
丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。 刚度验算
五、数控系统硬件电路设计
（一）数控系统的硬件电路由以下几部分组成： 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，控制总线。
3、存储器。包括只读可编程序存储器和随机读写数据存储器。 4、接口。即I/O输入输出接口。 数控系统的硬件框图如下所示：
（二）主控制器ＣＰＵ的选择
ＭＣＳ－５１系列单片机是集中ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ端口及部分ＲＡＭ等为一体的功能性很强
的控制器。只需增加少量外围元件就可以构成一个完整的微机控制系统，并且开发手段齐全，指令系统功能强大，编程灵活，硬件资料丰富。本次设计选用８０３１芯片作为主控芯片。
（三）存储器扩展电路设计 （1）程序存储器的扩展
单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片大多采用ＥＰＲＯＭ芯片。其型号有：，，27258，其容量分别为２k,4k,8k,16k32k。在选择芯片时要考虑ＣＰＵ与ＥＰＲＯＭ时序的匹配。８０３１所能读取的时间必须大于ＥＰＲＯＭ所要求的读取时间。此外，还需要考虑最大读出速度，工作温度以及存储器容量等因素。在满足容量要求时，尽量选择大容量芯片，以减少芯片数量以简化系统。综合以上因素，选择２７６４芯片作为本次设计的程序存储器扩展用芯片。
o口是分时传送低8位地址线和数据线的，故8031扩展系统中一定要于8031芯片的P
有地址锁存器，常用的地址锁存器芯片是742S373。 （2）数据存储器的扩展
由于8031芯片内部RAM只有128字节供用户使用，远不能满足系统需要，因此需要扩展片外的数据存储器（RAM）。常用的数据存储器有)，)等，这里我选用)。 （3）译码电路
由于这里扩展的容量较大，扩展多个外围芯片。因此，这里使用译码法来进行编址。译码电路可使用现有的译码芯片，这里我们选用3-8译码器（74LS138）。这种芯片，输入端占用3根最高位地址线，剩余的13根低位地址线可作为片内地址线，74LS138译码器的8根输出线分别对应8个8K字节的地址空间。 （4）Ｉ／Ｏ扩展电路设计 (a).通用可编程接口芯片８１５５
８０３１单片机共有４个８位并行Ｉ／Ｏ接口，但供用户使用的只有Ｐ1口及部分Ｐ3 口线。因此要进行Ｉ／Ｏ口的扩展。８１５５与微机接口较简单，是微机系统广泛使用的接口芯片。
（四）步进电机驱动电路设计 （1）脉冲分配器
步进电机的控制方式由脉冲分配器实现，其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲
按一定的分配方式和顺序输送给步进电机的各相绕组，实现电机正反转。数控系统中通常使用集成脉冲分配器和软件脉冲分配器。本设计采用集成脉冲分配器YB013。 （2）光电隔离电路
在步进待年纪驱动电路中，一般在接口电路与功率放大器之间家上光电隔离电路，实现电气隔离，通常使用光电偶合器作为光电隔离电路。 （3）功率放大器
环型分配器的输出脉冲很小，还远不能满足步进电机的要求，不许将它放大，以产生足够大的功率驱动步进电机正常运转，这里采用的功率放大电路如下图所示：
图5-2功率放大器
（五）其它辅助电路设计 （１）８０３１的时钟电路
单片机的时钟可由内部方式产生，内部方式利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1，XTAL2
引脚上外接定时元件。如下图所示
图5-3时钟电路
（２）复位电路
单片机的复位电路都是靠外部电路实现，在时钟电路工作后，只要在ＲＥＳＥＴ引脚上出现10ms 以上高电平，单片机便实现状态复位，以后单片机便从0000Ｈ单元开始执行程序
图5-4复位电路
六、系统控制软件的设计 （一）系统控制软件的主要内容
数控系统是按照事先编好的控制程序来实现各种控制功能。按照功能可将数控系统的控制软件分为以下几个部分：
（1）系统管理程序：它是控制系统软件中实现系统协调工作的主体软件。其功能主要是接受操作者的命令，执行命令，从命令处理程序到管理程序接收命令的环节，使系统处于新的等待操作状态。
（2）零件加工源程序的输入处理程序。该程序完成从外部I/O设备输入零件加工源程序的任务。
（3）插补程序。根据零件加工源程序进行插补，分配进给脉冲。
（4）伺服控制程序。根据插补运算的结果或操作者的命令控制伺服电机的速度，转角以及方向。
（5）诊断程序。包括移动不见移动超界处理，紧急停机处理，系统故障诊断，查错等功能。 （6）机床的自动加工及手动加工控制程序。
（7）键盘操作和显示处理程序。包括监视键盘操作，显示加工程序、机床工作状态、操作命令等信息。
（二）系统控制功能分析 数控X-Y工作台的控制功能包括：
（1）、系统初始化。如对I/O接口A进行必要的初始化工作，预置接口工作方式控制字。
（2）、工作台复位。开机后工作台应该自动复位，亦可手动复位。 （3）、输入和显示加工程序。
（4）、监视按键，键盘及开关。如监视紧急停机键及行程开关，键盘扫描等功能。 （5）、工作台超程显示与处理。工作台位移超过规定值时应该立即停止工作台的运动，并显示相应的指示字符。
（6）、工作台的自动控制。 （7）、工作台的手动控制。 （8）、工作台的联动控制。 （三）系统管理程序控制
管理称许是系统的主程序，开机后即进入管理程序。其主要功能是接受和执行操作者的命令。在设计管理程序时，应确定接收命令的形式，系统的各种操作功能等。数控X-Y工作台的基本操作功能有：输入加工程序，自动加工，刀位控制，工作台位置控制，手动操作，紧急停机等。 （四）自动加工程序设计
（1）机床在自动加工时的动作顺序：工作台移动到位→刀具快速进给→加工→退刀→工作台运动到下一位置；
（2）计算机在加工过程中的操作：读取刀具轨迹，控制机床完成加工；
《毕业设计》是我在大学里的最后一门课程。通过这次毕业设计，我学会了如何查阅现有的技术资料、如何举一反三、如何通过改进并加入自己的想法与观点，使之成为自己的东西。并且结合生产知识，培养理论联系实际以及分析和解决工程实际问题的才能，并使大学三年所学的知识得到进一步巩固、深化和扩展。在此，我对我的论文指导老师沈丁琦老师表示衷心的感谢，感谢他对我的严格要求，感谢他的监督和指导。其次我要感谢这三年里给我授课的所有老师。感谢你们传给我知识。最后还要感谢参考文献中所列书籍、文章及资料的作者。
1、 高钟毓 《机电控制工程[M]》 清华大学出版社 2002． 2、 刘助柏 《知识创新思维方法论[J]》机械工业出版社 1999
3、 宋云夺 宋云夺 《光机电一体化产业的未来[J]》 《光机电信息》 、 丁连红 《机电一体化技术发展趋势和现状分析[J]》 《中国科技信息》 、 张鹏万 孙剑峰 李占平 《机电一体化中的接口技术[J]矿业工程》 、 王宝敏 《谈机电一体化技术的发展趋势[J]》 《大众科技》 、 王维刚 《浅谈机电一体化技术的发展趋势[J]》《黑龙江科技信息》 、 杨春光 《我国机电一体化技术的现状和发展趋势[J]》 《科技促进发展》
、 毅刚 《单片机原理与应用[M]》高等教育出版社 2003
10、 张大明 彭旭昀 《尚静基.单片微机控制应用技术[M]》机械工业出版社 2006 11、 付家才 《单片机控制工程实践技术[M]》化学工业出版社 2004
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数控车床XY轴工作台和控制系统设计 摘 要我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和…
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