第8章-常用机械加工设备的机电一体化改造分析与设计-new.ppt

7.2.1选择Z80CPU的控制系统设计(以车床为例) 利用标准的单板机(如TP801A)作为控制器，控制车床的纵、横轴及自动转位刀架： （3) I/O口，Z80PIO并行接口芯片，有二个8位可编程I/O口，全供用户使用。这里将A口做为X、Z轴进给系统步进脉冲的输出口，其中 PA0~PA2为X向的输出口，PA3~PA5 为Z向输出口。B口为位控方式，其中PB0~PB3为+x、-x、+z、-z的行程越位信号输入，PB5为急停信号输入，PB6、PB7为系统工作正常、报警信号输出。 （4) 计数器／定时器。它有Z80-CTC计数器／定时器芯片一片。它的4个通道中0#和3#通道在应用程序中使用，其余由监控程序使用。 （5) 显示器由6位LED构成。 （6) 具有31个键的键盘，包括16个数字键、14个命令键及一个复位键。足够控制使用。另外还有S-100总线插孔一组。 2. 存储器空间分配 3. I/O地址分配 4. 单板机部分相关电气工作原理设计 5. 驱动电路设计 为提高系统的抗干扰能力，在驱动电路(功率放大)与I/O口之间用光电隔离器连接。图中，由于x、z轴步进电动机的U、V、W相控制信号输入端均接入一驱动器(跟随器)以提高驱动能力。当I/O口输出为高电平时，经驱动器后仍为高电平，此时发光二极管不发光，使光电隔离器中的光敏三极管截止，则VT1、VT2均截止，VT3、VT4基加压导通，相绕组通电。反之，相绕组不通电。 驱动电路原理 6. 其他辅助电路 为了防止机床行程越界，所以在机床上装有行程控制开关。为了防止意外，装有急停按钮。因为这些开关都安装在机床上，距控制箱较远，容易产生电气干扰。为了避免这种情况发生，在电路和接口之间实行光电隔离。 为了报警，还设有报警电路。当绿色的发光二极管亮时表示工作正常。当红色发光二极管亮时，表示溜板箱已到极限位置。 7. 控制系统软件设计 为了让车床自动加工零件，必须先将人的意图，用机 器 所能接受的语言，编制加工程序，程序格式不同，其设计方法也不同。 （1) 加工程序的总格式。该系统在进行某段工序加工时，需将加工量以十进制的mm数送入，然后送入加工速度字、方向字等。因此，在车床进行加工之前，必须根据零件图纸给出每道工序的刀具运动方向和位移长度。根据零件材料和车床的特性以及工艺要求，给出车床的切削速度。该加工程序以四个字节至八个字节为一段程序，先以一段为开头，中间为加工程序段，最后为结尾。 （2) 主程序。根据上面规定的加工格式，画出控制系统的主程序流程 。 8. 升降速及变速控制 * 第七章 常用机械加工设备机电一体化系统的改造分析与设计 机床的机电一体化系统的改造分析; 微机控制系统的设计分析 利用微机实现机床的机电一体化改造的方法有两种： 一种是以微机为中心设计控制系统； 另一种是采用标准的步进电动机数字控制系统作为主要控制装置。 前者需要重新设计控制系统、比较复杂； 后者选用国内标准化的微机数控系统、比较简单。这种标准的微机数控系统通常采用单板机、单片机、驱动电源、步进电动机及专用控制程序组成的开环控制(如图7．1所示)，其结构简单、价格低廉 7．1．1机械传动系统的改造设计方案分析 7．1 机床的机电一体化改造分析 1．车床机械传动系统的改造设计方案分析 图7．2a,b为C620 －1车床外形与改造方案，图7．3为CA6140车床改造方案。 这种改造方案成本较低，原机床运动部件(包括导轨副、丝杠副等)安装质量的好坏，直接影响阻力或阻转矩的大小，应尽量减小阻力(转矩)，以提高步进电动机驱动转矩的有效率。 丝杠要提高其直线度，导轨压板及螺母的预紧力都要调得合适。为减少导轨副的摩擦阻力可改换成滚动导轨副或采用镶塑料导轨。 根据阻力(转矩)、切削用量的大小及机床型号的不同，应通过计算，选用与之相匹配的步进电动机。如果选用步进电动机的最大静转矩冗余过大，改造成本就会加大；如果选得过小，在使用中切削阻力突然增大时，驱动能力不够，就会引起丢步现象的产生，造成加工误差。 (1)X52K型立式铣床传动系统改造方案分析 2．铣床机械传动系统改造方案分析 为实现复杂零件的自动铣削加工， 将工作台升降、工作台x与y轴的进给运动、 将主轴升降和工作台的x、y轴的进给运动、 将工作台的x、y轴进给运动改为微机控制，实现三轴或二轴的开环同步控制或非同步控制。 第一种方案，由于工作台较重，升降所需步进电动机转矩大，功率损失也大，改造成本较高，一般不采用。 第三种方案仅为二轴