070212050108-张洪伟-文献综述.docx

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1、CA6140一般卧式车床数控化改造文献综述专业：机械设计制造及其自动化班级：07机械设计制造及其自动化班作者：张洪伟指导老师：朱海燕1-XX.-J1.-刖三针对现有常规CA6140普遍车床的不足提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床运用范围，并提高生产率。本论文说明白一般车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采纳以8051为CPU的限制系统，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。我国经济资源有限，国家大，机床须要量大，因此不行能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床

2、，而我国的旧机床许多，用经济型数控系统改造一般机床，在投资少的状况下，使其既能满意加工的须要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满意国家建设的须要。我国是一个机床大国，有三百多万台一般机床。但机床的素养差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是复原原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并复原；其二是NC化，在一般机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进

3、行翻新，对机械部分重新装配加工，复原原精度；对其不满意生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了运用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。自改革开放以来，许多企业从国外引进技术、机床设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从1979-1988年，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缘由，不仅没有创建财宝，反而消耗着财宝，有的设备或生产线不能正常运转，使企业的效益受到影响，陷入逆境这些

4、不能运用的机床设备、生产线是一批很大的存量资产，修好了就是财宝只要找出主要的技术难点，通过数控化改造提高技术性能和装备水平，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。所以机床的数控化改造是势在必行的，我国必需提高一般机床的数控化改造率。数控将来发展的趋势接着向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高牢靠性、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。至少采纳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，由原有的系统担当数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到全部的数控系统。远程通讯，远程诊断和修理将更加

5、普遍。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须要。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。2文献资料综述1.机床数控化改造技术，罗永顺主编：机械工业出版社，2007本书主要介绍了数控机床的基本结构和工作原理，具体阐述了数控系统、伺服系统、机械结构、电气系统、液压系统改造设计中运用的技术、方法及出现的常见问题及解决方法，并简要介绍了数控机床的精度及牢靠性的分析与实现。本书能精确、具体地指导学生和技术人员实施对机床的数控化改造。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，这表明人类创建了可增加和部分代替脑力劳动的工

6、具。它与人类在农业、工业社会中创建的那些只是增加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。从今，传统机床产生了质的变更。近半个世纪以来，数控系统经验了两个阶段和六代的发展。2机床数控化改造的必要性2.1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。2.1.1可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等困难的零件。由于计算机有超群的运算实力，可以瞬时精确地计算出每个坐标轴瞬时应当运动的运动量，因此可以复合成困难的曲线或曲面。2.

7、1.2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。由于计算机有记忆和存储实力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的依次自动去执行，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”。2.1.3加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配简洁，不再须要修配。2.1.4可实现多工序的集中，削减零件在机床间的频繁搬运。2.1.5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。2.1.6由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节约了劳动力（一个人可以

8、看管多台机床），削减了工装，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。2.2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年头末、80年头初已起先大规模应用数控机床。由于采纳信息技术对国外军、民机械工业进行深化改造（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加。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白机床数控化改造的必要性2机床切削机床概论贾亚洲主编.机械工业

9、出版社.1996一般卧式车床CA6140工艺范围和布局CA6140型卧床的工艺范围很广，它适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转面；车削端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、钱孔、滚花、攻螺纹和套螺纹等。一般卧式车床CA6140传动系统分析机床的传动系统时，应依据被加工工件的形态确定机床须要哪些运动，实现各个运动的执行件和运动源是什么，进而分析机床须要有哪些传动链。方法是：首先找到传动链所联系的两个端件（运动源和某一执行件，或者一个执行件和另一执行件），然后依据运动传递依次从一个端件向另一端件依次分析各传动轴之间的传动结构和运动传递关系，

10、查明该传动链的传动路途以及变速、换向、接通和断开的工作原理。机床运动计算按每一传动链分别进行，一般步骤为：(1)确定传动链的两端件，如电动机一主轴，主轴一刀架等；(2)依据传动链两端件的运动关系，确定它们的计算位移，即在指定的同一时间间隔内两端件的位移量。例如，车床螺纹进给传动链的计算位移为：主轴转一转，刀架移动工件螺纹一个导程(单位为nun)；(3)依据计算位移以及相应传动链中各个依次排列的传动副的传动比，列写运动平衡式；(4)依据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采纳的配换齿轮齿数，或确定对其他变速

11、机构的调整要求。一般卧式车床CA6140结构三箱主轴箱：内装有主轴实现主运动，主轴端部有三爪或四爪卡盘以夹持工件进给箱：作用是变换进给量，并把运动传给溜板箱溜板箱：带动刀架实现纵向、横向进给，快速移动或车螺纹刀架：装四组刀具，按须要手动转位运用尾座：支持工件或安装钻头等孔加工刀具床身：部件都安装在床身上，以保持部件间相互位置精度。基本参数床身上最大回转直径mm：400刀架上回转直径mm：210二顶尖间距离mm主轴通孔直径mm主轴头形式：A6;C8;D8床身导轨宽度mm:400床身导轨硬度RC:52主电机功率kW：705技术参数主轴转速范围(24)r/min：10-1400进给量范围（标准）mm

12、/r：进给量范围（细进给）mm/r：进给量范围（加大进给）mm/r：加工公制螺纹范围（44种）mm：1-192加工英制螺纹范围（20种）tpi：24-2加工模数螺纹范围（39种）mm：0.25-48加工径节螺纹范围（37种）DP：1-96外观参数机床净kg：1990机床轮廓尺寸（长X宽X高）mm：241810001267机床包装尺寸（长X宽X高）mm：25501260X1760性能描述本机床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，钱孔和拉油槽等工作。3机械原理，高等教化出版社，1995,孙桓等主编.一、平面四杆机构具有以下传动特点1.1、 连

13、杆机构中的运动副一一般均为低副（lowerpair）o低副运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；切有利于润滑，磨损较小；运动副元素几何形态简洁（平面或圆柱面），便于加工制造，成本低。1.2、 在连杆机构中，当原动件的运动规律不变，可用变更各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。1.3、 在连杆机构中，连杆上各点的轨迹是各种不同形态的曲线（称为连杆曲线），其形态还随着各构件相对长度的变更而变更，从而可以得到形式众多的连杆曲线，我们可以利用这些曲线来满意不同轨迹的设计要求。二、连杆机构的缺点2.1、 由于连杆几的运动必需经过中间构件进行传递，因而传递路途较长，易产生较大的误差积累

14、，同时，也使机械效率降低。2.2、 在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所以产生的惯性力难于用一般平衡方法加以消退，因而会增加机构的动载荷（dynamicload）,所以连杆机构不宜用于高速运动。三、机械中的力3.1、 驱动力驱使机械运动的力。特点：驱动力与其作用点速度的方向相同或成锐角。其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。3.2、 阻抗力阻挡机械运动的力。特点：阻抗力与其作用点速度的方向相反或成钝角。其所作的功为负，称为阻抗功。、有效阻力机械在运动过程中为了变更工作物的外形、位置或形态等所受到的阻力。如机床中工件作用于刀具上的切削阻力，起重机所起重物的重力。克服有效阻力所

15、作的功称为有效功或输入功。、有害阻力机械在运动过程中所受到的非生产阻力。如摩擦力、气液等介质阻力。克服有害阻力所作的功称为损失功，它纯粹是一种奢侈。3.3、 滑动导轨副对数控车床来说，导轨除应具有一般车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并削减因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以削减导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。【4】.金属切削手册M,上海金属切削技术协会编：上海科学技术出版社，19841切削力计算的阅历公式通过试验的方法，测出各种影响因素变更时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的阅历公式。在实际中运用切削力的

16、阅历公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。1.1 指数公式主切削力FC=CFCaf广KFC(2-4)背向力4=G以产P1.K理(2-5)进给力F(2-6)式中Fc主切削力(N)；Fp背向力(N)；Fr进给力(N)；Ctc、CfpC11系数，可查表2-1；Xfc、YronfcXpy1pn1px11y11n11指数，可查表2-1oKFC、KFp、Kfi-修正系数，可查表2-5,表2-6O1.2 单位切削力单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用kc表示，见表2-2okc=FcAd=Fc（apf）=Fc（bdhd）（2-7）式中Ap切削面积（mm2）；ap背吃刀量（mm）；f进给量（mmr）；

17、hd切削厚度（mm）；bd切削宽度（mm）o已知单位切削力k,求主切削力KFc=kcapf=kchdbd（2-8）式2-8中的kc是指f=O.3mmr时的单位切削力，当实际进给量f大于或小于0.3mm/r时，需乘以修正系数Krkc,【5】.机电一体化系统限制.张建明主编.北京：高等教化出版社，20011伺服进给系统的选择数控机床的伺服进给系统有开环限制、闭环限制和半闭环限制之分。开环系统：结构简洁、工作牢靠、造价低廉，但影响定位精度的机械传动装置的摩擦、惯量、间隙的存在，故精度和快速性较差。开环限制的定位精度一般为0.010.02加，不能满意横向最小运动单位0.005加/脉冲的要求。闭环系统：

18、限制精度高、快速性好，但对机床的要求比较高，且造价较昂贵。闭环限制的定位精度一般为0.0010.003，本设计属经济型数控改造，无须达到此精度。半闭环系统：结构简洁、调整便利，在中小型性能要求较高的数控机床中应用较多，故本设计采纳半闭环限制。2伺服进给机构的改造纵向进给机构的改造：拆除原来机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座，装上滚珠丝杠及其相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在丝杠的右端，采纳滚珠丝杠可以提高系统的精度和纵向进给的整体刚度。横向进给机构的改造:拆除原来横向进给的丝杠，换上滚珠丝杠；保留原来的横向手柄机构，横向步进电机和减速箱安装在机床后侧。3步进电动机的选用选用步进电

19、动机，通常希望步进电动机的输出转矩大，启动频率和运行频率高，步距误差小。但是，增大转矩与快速运行存在肯定的冲突，高性能与低成本相冲突。因此在实际选用步进电动机时，要考虑各方面因素。首先要保证机床的定位精度，而脉冲当量干脆影响机床的定位精度。脉冲当量越小，机床的定位精度越高，但机床的快速进给速度就越小。为兼顾精度与速度的要求，应在满意精度的条件下，选择尽可能大的脉冲当量。脉冲当量确定后，以此为依据选择步进电动机的步距角和传动机构的传动比。6机电传动限制.邓星钟主编.武汉：华中科技高校出版社，2001机电传动：机电传动就是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称，他的目的是把电能转化为机械能，实

20、现生产机械的启动、停止以及速度调整，完成各种工艺过程的生产要求,保证生产过程的正常运行。机电传动系统：机电传动系统是一个由电动机拖动、并带动传动机构带动生产机构运转的机电运动的动力学整体。抗拒转矩也称摩擦转矩，是因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩，机床加工过程中切削力所产生的负载转矩就是抗拒转矩。7机床数控技术，魏斯亮张克义主编.北京:大连理工高校出版社,2006一可编程序限制1可编程序限制器简介可编程限制器简称PC(ProgrammableController),它经验了可编程序矩阵限制器PMC、可编程序依次限制器PSC、可编程序逻辑限制器P1.C(Programmab

21、le1.ogicController)和可编程序限制器PC几个不同时期。为与个人计算机(PC)相区分，现在仍旧沿用可编程逻辑限制器P1.C这个老名字。它是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采纳可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、依次运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出限制各种类型的机械或生产过程。1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的P1.C标准草案中对P1.C做了如下定义:“P1.C是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采纳可以编

22、制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、依次运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，限制各种类型的机械或生产过程。P1.C及其有关的外围设备都应当按易于与工业限制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2可编程限制器的硬件系统按钮一X1.U各类开关一模拟量电源1口接触器口电磁阀指示灯电源P1.C硬件系统结构图3可编程限制器的工作原理可编程限制器有两种基本的工作状态，即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态，其中运行状态是执行应用程序的状态，停止状态一般用于程序的编制与修改。在运行状态，可编程限制器通过执行反映限制要求的用户程序来实现限制功能。

23、为了使可编程限制器的输出刚好地响应随时可能变更的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至可编程限制器停机或切换到停止工作状态。二计算机数控系统计算机数控系统(COnlPUteNUnIeriCalCOntrOI)简称CNC系统，是一种用计算机通过执行其存储器内的程序来实现数控功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。数控机床在CNC系统的限制下，自动地按给定的加工程序加工出工件。所以，计算机数控系统是一种包含计算机在内的数字限制系统。自1952年出现第一台数控铳床以来，始终采纳硬件数控装置对机床进行限制，简称NC装置。经过大约二十年时间，到1971年起先引入了计算机限

24、制。一起先CNC系统中采纳小型计算机取代传统的硬件数控（NC）,但随着计算机技术的发展，现代数控机床大都采纳成本低、功能强和牢靠性高的微型计算机，取代小型计算机进行机床数字限制，简称MNC,但是大家习惯上仍称它们是CNCo采纳计算机限制和采纳微型计算机限制的工作原理基本相同。CNC系统是一种位置限制系统。其限制过程是依据输入的信息（加工程序），进行数据处理、插补运算，获得志向的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所须要的工件。CNC系统的核心是CNC装置。由于采纳了计算机，使CNC装置的性能和牢靠性提高，促使CNC系统快速发展。CNe控制器编程计算机操作面板电子手轮纸带阅读机输出设备机机机

25、备印孔传神打穿电显数控系统软件计算机硬件与可编程控制器P1.C速度控制单元主轴控制单元电气控制单元主轴电机1机床I电器进给电机位置检测CNC系统的结构框图CNC系统的功能CNC系统由于现在普遍采纳了微处理器，通过软件可以实现许多功能。数控系统有多种系列，性能各异。数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户依据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在打算功能G指令代码和协助功能M指令代码上。依据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。1.限制功能2.打算功能3.插补功能4.进给功能5.主轴功能

26、6.协助功能7.刀具功能8.补偿功能9.字符、图形显示功能10.自诊断功能I1.通信功能12.人机交互图形编程功能三位置检测装置脉冲编码器，旋转变压器，感应同步器，光栅，磁栅，激光干涉仪等都是增量检测装置肯定式脉冲编码盘、三速式肯定编码盘（或称多圈式肯定编码盘）等是肯定式测装置1光栅：计量光栅是用于数控机床的精密检测元件，是闭环系统中一种用得较多的测量装置，用作位移或转角的测量，测量精度可达几微米。2旋转变压器又称分解器，是一种限制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。旋转变压器结构简洁，动作灵敏，对环境无特别要求，维护便利，输出信号幅度大，抗干扰性强

27、，工作牢靠。因此，在数控机床上广泛应用。3应同步器与旋转变压器一样，是利用电磁耦合原理，将位移或转角转化成电信号的位置检测装置。实质上，感应同步器是多极旋转变压器的绽开形式。感应同步器按其运动形式和结构形式的不同，可分为旋转式(或称圆盘式)和直线式两种。前者用来检测转角位移，用于精密转台，各种回转伺服系统；后者用来检测直线位移，用于大型和精密机床的自动定位，位移数字显示和数控系统中，两者工作原理和工作方式相同。4磁尺又称为磁栅，是一种计算磁波数目的位置检测元件。可用于直线和转角的测量，其优点是精度高、复制简洁及安装便利等，且具有较好的稳定性，常用在油污、粉尘较多的场合。因此，在数控机床、精密机

28、床和各种测量机上得到了广泛运用。8现代数控机床结构与设计.王爱玲主编.北京：兵器工业出版社，1999数控系统的插补与刀补计算原理各种各样的零件轮廓都是由直线和圆弧构成的，数控机床必需满意加工直线和圆弧。对于连续切削的数控机床，除使工作台精确定位外，还必需限制刀具相对工件以给定速度沿着指定路径进行切削加工，并保证切削过程中每一点的精度和粗糙度，这就取决于CNC系统的插补功能。在数控机床中刀具的最小移动量称为一个当量，也称为位置限制辨别率。数控机床在加工曲线时，用折线轨迹靠近所要加工的曲线。机床数控系统依照肯定的方法确定刀轨的过程称为插补(interpolation),数控系统中完成插补工作的部分

29、装置称为插补器，依据其结构不同可分为硬件插补器和软件插补器。硬件插补器由分立元件或集成电路组成，特点是运算速度快，但敏捷性差，不易更改。软件插补器利用CPU通过软件编程实现，其特点是敏捷易变，但插补速度受CPU速度和插补算法的影响。现代数控系统大多采纳软件插补或软硬件插补相结合的方法。直线和圆弧是构成工件轮廓的基本轨迹，大多数CNC装置都具有直线和圆弧的插补功能,而其他曲线轮廓可由直线和圆弧的折线来拟合、靠近，在某些档次较高的CNC装置中还具有抛物线，椭圆、双曲线、螺旋线等插补功能。程序员通过编程给定直线的起点和终点，圆弧的起点、终点、顺逆圆弧定义和圆心相对于起点的偏移量或圆弧半径，沿轮廓的进

30、给速度和刀具参数等。插补的任务就是依据起点、终点、轨迹轮廓、进给速度，按数控系统的当量，对轮廓轨迹进行细化。插补精度和插补速度是插补的两项重要指标，它干脆确定了数控系统的限制精度和限制速度，所以插补是整个数控系统限制软件的核心。以直线插补为例，假如以1.为待加工的曲线(见图21),那么，在插补器没有刀具偏移的状况下，首先必需作出刀具中心的轨迹1.，,然后在允许的误差e以内，用直线进行近似，将1.分割成一系列的线段：POPl,P1P2然后计算出各线段的坐标增量(xl,yl),(x2,4y2)依据规定的程序将加工信息输入数控装置，进行插补计算，从而在X、y方向协调地发出脉冲，一步步把线段POPl,

31、P1P2描画出来，用直线拟合出随意曲线。因此，对于轮廓限制系统即限制刀具运动轨迹)来说，最重要的功能是插补。插补的任务就是依据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值。由于每个中间点计算所需的时间干脆影响系统的限制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到CNC系统的限制精度，所以插补算法是整个CNC系统限制的核心。目前应用的插补算法主要分脉冲增量插补和数字增量插补两类。1、脉冲增量插补这类插补算法的特点是每次插补结束只产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电机。这类插补的实现方法比较简洁，通常只用加法和移位即可完成插补，故其易用硬件实现，且运算速度很快；目前也有

32、用软件来完成这类算法的,但仅适用于一些中等精度(0.Olmm)或中等速度(13min)要求的CNC系统。因这类算法通常须要大约20余条指令，假如CPU时钟为50Hz,那么计算一个脉冲当量的时间约为40um,当脉冲当量为IUm时，可以达到的极限速度为1.5m/min；假如要限制两个或两个以上的坐标时，速度还将进一步降低。当然，可用损失精度的方法来提高速度。2、数字增量插补这类插补计算法的特点是插补运算分两步完成。第一步是粗插补，即在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，用若干条微小直线段来靠近给定曲线，每一微小直线段的长度/相等，且与给定的进给速度有关。粗插补在每个插补运算周期中计算一次，因此每

33、一微小直线段的长度/与进给速度F和插补周期T有关，即=FTo粗插补的特点是把给定的一条曲线用一组直线段来靠近。其次步为精插补，它是在粗插补时算出的每一条微小直线段上再做数据点的密化工作，这一步相当于对直线的脉冲增量插补。3、脉冲增量插补算法适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统，如图22所示。脉冲增量插补在计算过程中不断向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲，以驱动坐标轴步进电机运动。一个脉冲所产生的坐标轴移动量称为脉冲当量O,脉冲当量是脉冲安排的基本单位，按加工精度选定。一般机床取0=0.Olmm,较精密精度的机床取O=IPm或0.Iumo目前闭环数控系统已成为数控机床发展的主流，采纳步进电机

34、的开环系统仅用于经济型数控机床系统。困2-2开环数控系统在一般的CNC装置中，逐点比较法、数字积分法、数字脉冲乘法器法、数据采样插补法获得了广泛的应用。这些插补算法最初是用在硬件数控装置中，现在也可用软件来实现。本章重点介绍插补算法的原理，描绘出插补的完整过程，包括插补方法以及终点判别方法。除了直线和圆弧插补外，本章还将介绍椭圆插补和高次曲线的样条插补原理。4、逐点比较法逐点比较法起初称区域判别法，又称代数运算法或醉步式近似法。这种方法的原理是：计算机在限制加工过程中，能逐点地计算和判别加工偏差，以限制坐标进给，按规定图形加工出所须要工件，用步进电机或电液脉冲马达拖动机床，其进给是步进式的，插

35、补器限制机床（某个坐标），每走一步都要完成四个工作节拍。4.1、 偏差判别。判别加工点对规定图形的偏离位置，确定拖板进给的走向。4.2、 进给。限制某个坐标工作台进给一步，向规定的图形靠拢，缩小偏差。4.3、 偏差计算。计算新的加工点对规定图形的偏差，作为下一步判别的依据。4.4、 终点判别。推断是否到达终点，若到达则停止插补，如没有到达终点，再回到第一点。9智能仪表原理与设计.李昌禧编著.化学工业出版社20051、8279的主要性能1.1、供应了硬件扫描键盘接口，可连接8行X8列的矩阵键盘。1. 2键盘接口可接开关式传感器矩阵或者其开关输入量1、 3、具有动态扫描显示器接口，可接16个8段数

36、码显示器。显示数据采纳右端或左端送如。2、 4、键盘和显示器扫描信号及扫描间隔由内部定时限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.1.10机械专业毕业设计宝典.孙波主编.西安电子科技高校出版社2008.3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，在肯定程度上，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、转位精确牢靠，工作平稳平安；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，相宜重负荷切削11数控好用技术，王贵明主编北京：机械工业出版社2001

37、数控系统：它是机床实现自动加工的核心。主要有操作系统、主限制系统、可编程限制器、各类输入输出接口等组成。其中操作系统由显示器和操作键盘组成。显示器有数码管、CRT、液晶等多种形式。主限制系统和计算机的主板有所类同。主要有CPU、存储器、限制器等部分组成。数控系统所限制的一般对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量。其限制方式又可分为数据运算处理限制和时序逻辑限制两大类，其中主限制器内的插补运算模块就是依据所读入的零件程序，通过译码、编译等信息处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信息比较，从而限制机床各个坐标轴的位移。而时序逻辑限制通常通

38、常主要由可编程限制器P1.C来完成，它依据机床加工过程中的各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判别，从而限制机床各个部件有条不紊的按序工作。12机床计算机数控及应用，刘跃南主编.北京:机械工业出版社，1997软件插补：刀具在加工过程中所移动的轨迹，必需符合图纸上的尺寸和规格。所谓插补就是在一段轨迹上进行“数据点的密化”工作，把起点和终点之间的空白补全。软件插补有两种方法：1、脉冲增量法这种方法是模拟硬件插补原理，它把每次插补运算产生的指令脉冲输出到步进电机，以驱动机床拖动板运动。输出脉冲的最大速度取决于一次运算所需的时间。2、数据采样法：整个限制系统通过计算机形成闭环。它输出的不是脉冲，

39、而是数据。计算机定时对反馈回路采样，在和插补程序所产生的指令数据进行比较后，作为误差信号输出。采样周期各个CNC系统不一，一般为IOmS左右。这是一个适中的采样周期。太长了则信息损失太多，影响伺服精度；但只适用于进给速率较低的场合。13单片机原理与应用钱逸秋主编.电子工业出版社.20051、单片机及单片机系统单片机是微型计算机发展的一个分支，是一种特地面对限制的微处理器件，故又称之为微限制器(MiCrOControllerUnit,MCU)o单片机通常以单一芯片的形式出现，但是它已具有了微型计算机所包含的基本组成结构和特有的限制应用功能，是一种芯片级的微型计算机。另外，由于单片机的体积、结构和

40、功能特点，在实际应用中可以完全融入应用系统之中，故而也称为嵌入式微限制器(EnIbeddedMicro-Controller)o2、8051单片机接口的扩展在运用单片机的实时限制系统中，往往须要通信的外部设备或者限制对象比较多，单片机本身的I/O无法满意要求，因而须要扩展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0DHFFH)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。3、单片机I/O扩展MCS-51系列单片机在引脚支配上考虑了对外总线扩展问题，在具有4个8位I/O口的封装中，以PO口的8位口线作为与外部接口的数据总线和地址总线的

41、低8位，以P2口的8位口线作为地址总线的高8位，当外部扩展ROM、RAM或一些与数据、地址有关的芯片时这些I/O口将被占用。另外，由于P3口引脚大多兼有限制总线功能，完全用于I/O数据交换的引脚只剩下Pl口。针对上述口线不足的状况，MCS-51系列单片机在运用中可能须要进行I/O口线扩展，具体实施方法如下。输入口线的扩展在第6章有关单片机串行通信的内容中曾提到，在串行口方式O条件下，MCS-51单片机与移位寄存器协作可以扩展一个或多个并行I/O口。考虑到串行口可能被占用的状况，也可以利用PI的3根口线模拟串行口实现与外部扩展芯片接口。这里给出了由单片机AT89S51与2片CMoS并入串出移位寄

42、存器CD4014组成的并行输入口扩展电路，电路原理如图7-1所示。该电路还可以在数据传输速率允许的状况下进行级联扩展，用于扩展更多的并行数据输入口。输出口线的扩展利用PI口的3根口线模拟串行口也可以达到扩展并行输出口线的目的。以下是单片机AT89S51与2片CMOS串入并出移位寄存器芯片CD4094组成的并行输出口扩展电路，电路原理如图7-2所示。该电路还可以在输出数据传输速率允许的状况下进行多级CD4094级联扩展，用于满意输出数据口线数量的需求。数控改造几个实例来源：物资选购网采编时间：2006年5月29日8时56分1、用SIEMENS810M改造X53铳床我们为某公司用德国西门子8IOM

43、数控系统、611A沟通伺服驱动系统对公司的一台型号为X53的铳床进行X、Y、Z三轴数控改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的三轴在机械上采纳了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、P1.C程序的编制与调试、机床大修，最终是整机的安装和调试。2、用GSK980T和步进驱动系统改造C6140车床2、我们为某公司采纳广州数控设备厂生产的GSK980T数控系统、DY3混合式步进驱动单元对公司的一台加长C6140车床的X、Z两轴进行改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的两轴在机械上采纳了滚轴丝杆及同步带传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和

44、调试。车床改造后，加工有效行程X/Z轴分别为390/1400mm；最大速度X/Z轴分别为1200/3000mm/min；手动速度为400mmmin；手动快速为X/Z轴分别为1200/3000mm/min；机床最小移动单位为0.001mmo3、用GSK980T和沟通伺服驱动系统改造C6140车床我们用广州数控设备厂生产的GSK980T数控系统、DA98沟通伺服单元及4工位自动刀架对某电机股份公司电机分厂的一台C6140车床X、Z两轴进行数控改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的两轴在机械上采纳了滚轴丝杆及同步带传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修及整机的安装和调试。车床改

45、造后，加工有效行程X/Z轴分别为390/730mm；最大速度X/Z轴分别为1200/3000mm/min；手动速度为400mm11in;手动快速为X/Z轴分别为1200/3000mm/min；机床最小移动单位为0.OOlmmo4、用SIEMENS802S改造X53铳床我们用德国西门子802S数控系统、步进驱动系统对某公司的另一台型号为X53的铳床进行X、丫、Z三轴数控改造；保留了原有的主轴系统和冷却系统；改造的三轴在机械上采纳了滚轴丝杆及齿轮传动机构。整个改造工作包括机械设计、电气设计、机床大修,最终是整机的安装和调试。铳床改造后,加工有效行程X/Y/Z轴分别为630/240/280mm；最大

46、速度X/Y/Z轴分别为3000/1000/600mm/min；手动进给速度X/Y/Z轴分别为2000/800/500mm/min；最小移动单位为0.00Immo3小结对CA6140一般卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化限制是符合我国的国情。数控化改造一般机床不仅利用了大部分即将淘汰的一般机床，也节约了大量资金。提了科技生产率、加工精度。使机械生产自动化功能提高。具有肯定的可行性和运用性。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困难、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

47、的状况看，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，对一般机床数控化改造不失为一种较好的良策。一般车床数控化改造可以削减投资额并且交货期短，所利用的床身、立柱等基础件是重而坚实的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备接着运用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。总之，在数控化改造中可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。依据技术革新的发展速度，刚好地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，跟住时代的步伐，将旧机床改成符合当代最新水平的机床。参考文献1、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，19982、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，19943、王贵明主编.数控好用技术.北京：机械工业出版社，20014、张建纲、胡大锋主编.数控技术.武汉：华中科技高校出版社，20005、张建明主编.机电一体华系统限制.北京：高等教化出版社，20016、邓星钟主编.机电传动限制.武汉：华中科技高校出版社，20017、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，19998、卜云峰主编.机械工业及自动化简明