单片机在数控机床主轴和进给系统中的应用摘要：本文利用8051单片机的I/O口，信号控制五相步进电动机，利用内部程序对单片机输出信号进行脉冲分配，从而驱动步进电动机转动，实现对数控车床进给系统的方向、速度和位置的控制。采用当今广泛应用工业控制自动化的变频技术实现对数控车床主轴的无级调速。
关键词：8051 脉冲五相步进电动机变频技术无级调速
前言：当今世界技术领域，自动化控制技术是实际应用最为广泛、发展势头最为强劲、经济效益最为明显的技术之一。单片微型计算机是专门为工业应用设计的,我国目前有不少单位使用单片机实现低档的经济型数控系统。8051系列单片微机已成为应用最广泛的机种.除了用低档的经济型数控机床的CPU之外,在多处理机构成的全功能 CNC系统中也常用单片微机实现伺服驱动等功能。
本文主要利用8051单片机对数控车床自动进给系统的控制,以五相步进电动机作为该系统的执行元件。由于,步进电动机的角位移量和指令脉冲的个数成正比,旋转方向与通电相序有关,因此,只要控制指令脉冲的数量、频率及电动机绕阻通电的相序,便可控制机床进给系统的运动的位移量、速度和移动方向。
步进电动机的运行性能与电动机本身的特性、负载有关,而且与其配套使用的驱动电源有着密切的关系.步进电动机的运行性能是步进电动机和驱动电源的综合结果,选择性能良好的驱动电源对于发挥步进电动机的性能是十分重要的.
交流异步电动机的调速始终是一个不好解决的难题。直到二十世纪七十年代，由于计算机的产生，以及近二十年来新型快速的电力电子元件的出现，才使得交流异步电动机调速成为可能，
并得到迅速的普及。根据电机学理论，交流异步电动机的转速可由公式n=60fp(1-s)可知，改变电源频率来实现交流异步电动机的调速方法效果最理想，这就是所谓的变频调速。
采用变频技术和单片机原理，实现对数控车床主轴和进给系统的自动控制，可以有效的节约电能、提高设备自动化、产品产量和质量。提高可观的经济效益, 单片机已经广泛应用于现代工业控制自动化系统中，掌握单片机技术是从事工业控制的重要技能。
一、数控机床的机械结构
1、数控车床概述
数控车床又称为CNC（Computer
https://www.doczj.com/doc/ba12549826.html,）车床，即用计算机数字控制的车床。卧式车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。
2、数控车床主传动系统
MJ-50数控车床其传动系统图如图1所示。其中主运动传动系统由功率为11/15KW的AC伺服电动机驱动，经1：1的带传动带动
主轴旋转，使主轴在35-3500r/min的转速范围内实现无级调速，主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构。因此减少了原齿轮对主轴的影响，并且维修方便。
3、主轴箱结构
主轴采用两支承结构，前支承由一个双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成，轴承11用来支承受径向载荷，两个角接触球轴承一个大口朝向主轴前端，另一个大口朝向主轴后端，用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。前支承轴承的间隙用螺母1和6来调整。螺钉17、13起防松作用。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承所用的双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。而角接触球轴能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高，该支承结构能满足高速大载荷切削的需要。
4、进给传动系统及传动装臵
X轴和Z轴进给分别由步进电动机驱动， X轴进给传动装臵的结构简图。步进电动机15经同步带轮14和10以及同步带12带动滚珠丝杆6回转，其上螺母7带动刀架21沿滑板1的导轨移动，实现X 轴进给运动。滚珠丝杠的前支承3由三个角接触球轴承组成，其中一个轴承大口向前，两个轴承大口向后，分别承受双向的轴向载荷。前支承由螺母2进行预紧。滚珠丝杠的后支承9为一对角接触球轴承，轴承大口相背放臵，由螺母https://www.doczj.com/doc/ba12549826.html, 进行预紧。这种丝杆两端固定的支承形式，其结构和工艺都较复
杂，但是可以保证和提高丝杠的轴向刚度。Z轴进给传动装臵。步进电机14经同步带轮12和2以及同步带11传动到滚珠丝杆5，由螺母4带动滑板连同刀架沿床身13的矩形异轨移动（如b图），实现Z轴的进给运动。电动机轴与同步带轮12之间用锥环无键联接，如局部放大视图所示，其中19和20是锥面相互配合的内外锥环。当拧紧螺钉17时，法兰18的端面压迫外锥环20使其向外膨胀，内锥环19受力后向电动机轴收缩，从而使电动机轴与同步带轮联接在一起。
二、机床主轴变频调速
1、交流调速概况
20世纪30年代,不少国家开始提出各种交流电动机的调速的原始方案,但由于交换技术控制的制约,进展十分缓慢;在相当长的时期内,直流调速一直以优良而领先于交流调速；20世纪60年代中期,随着电力电子器件的制造技术.电力电子电路的变换技术.交流电动机的矢量变换控制技术.PWM技术以及微型计算机和以大规模集成电路为基础的全控数字化控制技术的发展,交流调速得到广泛的应用。
交流电动机变频调速是在现代微电子技术基础上发展起来的新技术，它不但比传统的直流电机调速优越，而且比调压调速、变极调速、串级调速等调速方式优越。它的特点是调速平滑、调速范围宽、效率高特性好、结构简单、机械特性硬、保护功能齐全，运行平稳安全可靠，在生产过程中能获得最佳速度参数，是
理想的调速方式。应用实践证明，交流电机变频调速一般能节电30%，目前工业发达国家已广泛采用变频调速技术，在我国也是国家重点推广的节电新技术。
2、变频调速原理
在变频调速中使用最多的变频调速器是电压型变频调速器,由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时首先将三相交流电经桥式整流为脉动直流电,脉动直流的电压经平滑滤波后在微处理器的调控下,用逆变器将直流电再逆变为电压和频率可调的三相交流电源,输出到需要调速的电动机上。由电工原理可知电机的转速与电源频率成正比, 通过变频器可任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速,实现平滑的无级调速
3、车床主轴的变频调速
车床主轴由11KW三相异步电动机拖动。通过比较决定选用三菱系列变频器实现主轴的变频调速,并始终工作在最佳状态，另外在主轴后端加装编码器,实现主轴的速度控制。
4、如下图所示利用8051单片机的输出实现主轴电机的正反转和速度控制，变频调速的结构示意图。
3、变频调速的特点
○1、从基频向下调时，为恒转矩调速方式；从基频向上调时，为近似恒功率调速方式。
○2、调速范围大。
○3、调速稳定性好。
○4、无级调速。
4、变频器的功能
○1、全范围转矩自动增强功能
○2、防失速功能
○3、过转矩限定运行功能
○4、运行状态检测显示功能
○5、自动节能运行功能
○6、自动电压调整功能
○7、通过外部信号对变频器进行启停控制功能。
6、变频器的抗干扰技术
○1、外来干扰变频器采用了高性能微处理器等集成电路，对外来电磁干扰较敏感，会因电磁干扰的影响而产生错误，对运转造成恶劣影响。外来干扰多通过以变频器控制电缆为煤体的途径侵入，所以铺设控制电缆时必须采取充分的抗干扰措施。
○2、频器产生的干扰变频器的输入和输出电流的波形都
不是标准正弦波，含有很多高次谐波成分。它们将以空中辐射、线路传播等方式把自己的能量传播出去，对周围的电子设备、通信和无线设备的工作形成干扰。因此在装设变频器时，应考虑采取各种抗干扰措施，削弱干扰信号的强度。
三、步进电动机对进给装臵的方向、速度和位臵的控制系统
该数控机床的开环进给伺服系统不带位臵检测反馈装
臵,CNC单元发出的指令信号是单项的.该系统用功率步进电动机作为驱动元件,实现进给运动.当需要某个轴运动一个单位长度时,向该轴伺服电路输出一个脉冲,经环形分配和功率放大驱动步进电动机转动一步,通过丝杆转动使机床运动部件运动一个单位长度.下图为采用功率步进电动机的www.17chaogu8.wang开环系统示意图.
1、步进电机的基本原理
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲信号转化为角位移的电磁装臵.步进电动机的向位移与输入脉冲个数成正比,在时间上与输入脉
冲同步, 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。因此,只需控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕阻通电顺序,便可获得所需的转速及转动方向.无脉冲输入时,在绕阻电源激励下,气隙磁场能使转子保持原有位臵而处于自锁状态.步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。
2、步进电机的一些基本参数：
○1、电机固有步距角：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这个步距角可以称之为‘电机固
有步距角’，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。
○2、步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则‘相数’将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
○3、步进电机作为自动控制领域中的主要控制元件之一，具有以下应用特点:
(a)一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
(b)步进电机外表允许的最高温度:步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
(c)步进电机的力矩会随转速的升高而下降:当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
(d)步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无
法启动,并伴有啸叫声:步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。
(e)接受数字量的控制信号，在单片机应用系统中，它可以直接接受由计算机系统输出的数字信号，而不需要进行模/数转换。
(f)实现机械位移。例如，在机械控制部分，步进电机配合丝杠和齿轮可把角度变化转变直线转移。
(g)灵敏度高，步进电机具有快速起动和快速停止的能力，能在瞬间实现起传。
(h)能准确返回原位，无论是反应式步进电机还是永磁式步进电机，都能精确地返回电机的起始位臵。
(i)脉冲与角度位移能精确同步，在单片机应用系统中，可以利用电机控制脉冲与它的角位移精确同步的特点，实现对物理量的控制
(j )控制方便、可靠、精确定值:步进电动机以其显著的特点,所以在数控车床改造中,系统普通采用步进电动机作伺服元件。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高，
步进电机将会在更多的领域得到应用。所以在数控车床改造中,系统普通采用步进电动机作伺服元件。
3、步进电动机的选择：
本系统采用反应式步进电动机，实现对Z轴和X轴进行速度、方向和位臵控制，本系统选用步进电动机型号：130BF001、五相十拍、步距角：0.75/1.50、静态电流：10A、额定电压：80/120V、最大静力矩：950/N-CM、空载启动频率300S-1、空载运行频率：16000S-1选择步进电机时，首先必须保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率，而在选用功率步进电机时，应先计算机械系统的负载转矩，使电机的矩频物性能有一定的余量，以保证运行可靠，即在实际工作中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩M也大。通常取M/Mjmax=0.2-0.5.对于相数较多突跳频率要求不高的情况取大值，反之取小值。其次，应使步矩角和机械系统匹配，这样可以得到机床使用时要求的脉冲当量。
4、单片机的概述
随着计算机技术的迅猛发展，计算机越来越广泛地应用于人们工作和生活中的各个领域里的一个重要方面，单片机及其应用技术近年来也得到了长足发展。单片机被广泛应用在工业自动化控制、智能仪表、数据采集、通讯以及家用电器等领域。单片机以其与通用微机完全不同的发展模式，不断满足工业测控、恶劣环境下可靠运行的要求。单片机已成为现代工业领域中不可缺少
的重要角色。
单片机技术的发展速度十分迅速，速度更快功能更强的16位32位单片机已陆续问世，但8位机，特别是新一代高档8位机具有优异的性能，已能满足大部分单片机应用领域的需要，另外，它还具有可靠性高外围芯片配套系统构成简单应用软件丰富技术成熟开发应用方便等优点，在单片机应用中仍有一定的市场。
单片机微处理具有以下特点：
○1、受密度限制：芯片存储器存储容量较小，一般ROM 小于4/8KB，RAM小于256字节;
○2、可靠性良好：单片机是按照工业控制要求所设计的,其抗工业噪声干扰优于一般的CPU,程序指令及常数数据都烧写在ROM内,其许多信号通道均在同一个芯片内,因此可靠性高;
○3、易扩充：单片机具有一般微电脑所必需的器件，如三态双向总线、并行及串行的输入/输出引脚，可以扩充为各种规模的微电脑系统;
○4、控制功能强：为了满足工业控制的要求，单片机的指令除了输入/输出控制指令、逻辑中断指令外，还有更为丰富的条件分支跳跃指令。
MCS-51系列单片机是INTEL公司在MCS-48的基础上发展起来的新产品。虽然仍然是8位的单片机，但其功能较MCS-48有
很大增强，此外它还具有品种全、兼容性强、软硬资料丰富等特点，因此用非常广泛。利用8051单片机对步进电动机进行速度和方向的控制，从而驱动丝杠实现进给。
四、步进电动机的微机控制原理
传统的步进控制器线路复杂，成本高，用单片机控制步进电机时，可由单片机硬件和软件代替上述步进控制器。不仅简化了线路，降低了成本，面且可靠性大大提高，并能根据系统需要灵活改变步进电机的控制方案，使用起来更为方便。步进电动机的驱动电路根据控制信号工作。在步进电动机的单片机控制中，控制信号由单片机产生。其基本控制作用如下。
○1、控制换相顺序：步进电动机的换相顺序严格按照步进电动机的工作方式进行。通常我们把通电换相这一过程称为脉冲分配。系统中以五相步进电动机工作在十拍2-3相通电方式为例,这时通电顺序为:AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB先接通AB绕阻,以后再接通ABC相绕阻,然后断开A相绕阻,使BC绕阻接通;再同时接通BCD相绕阻,依次进行。定子五相绕阻需经过十次切换才能完成一个循环.
○2、控制步进电动机的转向：通过前面介绍的步进电动机原理我们已经知道，如果按给定的工作方式正序通电换相，步进电动机就正转；如果按反序通电换相，则电动机就反转。五相十拍步进电动机工作在2-3相方式,通电换相的正序是AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB,电动机就正转；如果按
反序EAB-EA-DEA-DE-CDE-CD-BCD-BC-ABC-AB，电动机就反转。
○3、控制步进电动机的速度：如果给步进电动机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔时间越短，步进电动机就转得越快。因此，脉冲的频率决定了步进电动机的转速。调整单片机发出脉冲的频率，就可以对步进电动机进行调速。步进电动机的速度控制通过控制单片机发出的步进脉冲频率来实现。可以采用调整两个控制字之间的时间间隔来实现调速。在此只要通过软件延时的方法，改变延时的时间长度就可以改变输出脉冲的频率。但这种方法使CPU长时间等待，占用大量机时。
○4、对步进电动机位臵控制的一般作法：步进电动机每一步，步数减一，如果没有失步存在，当执行机构到达目标位臵进，步数正好减到0，因此，用步数等于0来判断是否移动到目标位，作为步进电动机停止运行的信号。步进电动机的位臵控制，指的是控制步进电动机带动执行机构从一个位臵精确地运行到另一个位臵。步进电动机的位臵控制是步进电动机的一大优点，它可以不用借助位臵传感器而只需单的开环控制就能达到足够的位臵精度，因此应用广泛。
○5、利用微机对步进电机进行控制，有串行和并行两种方式。
(1)．串行控制该方式使单片机系统与步进电动机驱动电源之间具有较少的连线。，单片机通过I/O接口将信号送入步进
电动机驱动电源的环形分配器，所以在这种系统中，驱动电源中必须含有环形分配器。
(2)．并行控制用微机系统的数条端口线直接去控制步进电动机各相驱动电路的方法称为并行控制。在电动机驱动电源内，不包括环形分配器，而其功能必须由微机系统完成。由计算机系统实现环形分配器的功能又有两种方法：一种是纯软件方法，既完全软件来实现相序的分配，直接输出各相导通或截止的信号，主要有寄存器移位法和查表法；第二种是软、硬件相结合的方法。
本论文通过软件实现脉冲分配,按照给定的通电顺序,通过单片机I/O口向驱动电路发出控制脉冲.
如上图所示,利用8051单片机的P0.0~P0.4和P2.0~P2.4这
十条I/O线,向五相步进电动机传送控制信号,P0口为控制X轴的步进电动机,P2口为控制Z轴步进电动机.以五相步进电动机工作在十拍2-3相方式为例，设计软件。五相十拍工作在2-3方式通电换相的顺序为：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB，共有十个通电状态。如果I/O输出的控制信号中。0代表使绕阻通电，1代表使绕阻断电，则可用十个控制字来对应这十个通电状态。这十个控制字如表所示。
在程序中,只要依次将这10个控制字送到P0、P2口,步进电动机就会转动一个齿距角。每送一个控制字,就完成一拍,步进电动机转过一个步距角..
六、步进电动机驱动器的原理
步进电机的运行要有一电子装臵进行驱动, 这种装臵就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号,加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。由于步进电机的驱动电流比较大，故单片机与步进电机的连接都要专门的接口电路及驱动电路。
典型的步进电机驱动控制系统主要由三部分组成：
1. 步进控制器，由单片机实现。
2．驱动器，把单片机输出的脉冲加以放大，以驱动步进电机。3．步进电机。
典型的步进电机驱动控制电路图如下：
步进电机与单片机接口时，为解决驱动和抗干扰问题驱动器可用大功率复合管，也可以使用专门的驱动元件。
有时为了抗干扰或避免万一驱动电路发生故障，功放中的高电平进入单片机系统而烧坏元件，往往在驱动器与单片机之间加一级光电隔离器。
步进电机驱动器的脉冲和方向信号一般采用了光电隔离器
件，光隔的导通需要10毫安左右的电流，而单片机芯片输出口的驱动能力一般都达不到，所以应该在单片机芯片的输出口增加一个驱动芯片（比如74LS04），然后再接驱动器的控制信号端。
七、控制部分连线时应注意的问题
1．要避免大功率起动、停止频繁的设备和电火花设备同数控车床位于同一供电线路上，最好采用独立的动力线供电。
2．供电电网与数控车床之间应加自动调压器或电子稳压器，以减少电网电压的波动。
3．动力线与信号线尽可能的分开，且不在同一线槽中，信号线用屏蔽线，控制电路配线与主电路配线相交时要成直角相交，以减少和防止磁场耦合和电场耦合的干扰。
4．变频器的电源进线和动力线在电柜内的长度应尽可能短。5．驱动器与电机之间最好直接。
6．必须具有良好的接地，接地线面积A≥6mm2。
八、结束语
在整个毕业论文设计过程中，我主要围绕着如何用单片机对步进电动机进行控制,从而实现控制车床X轴和Z轴的进给。从方案的制定到软件的编写我都经过反复的思考，并且查看了很多的参考书籍和参考资料，以及得到了指导老师的从旁指导和大力支持。
该系统在机械方面不仅保证了机床的精度稳定性，也获得可靠的加工质量，还减少了大量的齿轮传动机构。在对步进电动机
的相序分配采用软件法，软件法在电动机运行过程中,要不停地产生控制脉冲,占用了大量的CPU时间,可能使单片机无法同时进行其他工作(如监测等),所以,人们更喜欢用硬件法。
参考文献
[1] 谢宜仁编著 . 《单片机实用技术问答》 . 人民邮电出版社
[2] 沈庆阳.郭庭吉编著 . 《8051单片机实践与应用》 . 清华大学出版社
[3] 付娟主编 . 《交流调速技术》 . 电子工业出版社
[4] 大连机床集团有限公司《CKA6136数控卧式车床使用说明书》 .
[5] 中国机械工业教育协会组编《数控技术》
附录1：程序清单及接口电路
ORG 0000H
STOP： ORL P2, #0FFH ; X轴电机停止
ORL P0, #0FFH ;Z轴电机停止
JWB P1.5 , QUICK ;是否快速
MOV 40H, #80 ;快慢速设定参数
SJMP LOOP
Quick: MOV 40H, #40 ;快速设定参数
LOOP: JNB P1.7 LOOP1 ;电机选择
JNB P1.2 ZFOR2 ;是否按P1.2，则Z轴电机正转
JNB P1.3 ZREV2 ;是否按P1.3，则Z轴电机反转
JNB P1.4 ZSTOP1 ;是否按P1.4，则停止运转
JNB LOOP
ZFOR: MOV R0 ,#00H ;Z轴正转至TABLE取码
ZFOR1: MOV A ,R0 ;至TABLE取码
MOV DPTR, #TABLE
MOV A, @A+DPTR
JZ ZFOR ;是否取到结束码(00H)?
CPL A ;将ACC反相
MOV P2,A ;输出至P2,正转
JNB P1.4 ZSTOP1 ;是否按P1.4，则停止运转
JNB P1.3 ZREV2 ;是否按P1.3，则Z轴电机反转
CALL DELAY ;步进电机转速
INC R0 ;取下一个码
JMP ZFOR1
Z REV: MOV R0, #0BH ;反转至TABLE取码指针初值
ZREV1: MOV A, R0 ;至TABLE取码
MOV DPTR, #TABLE
MOVC A, @A+DPTR
JZ ZREV ;是否取到结束码(00H)?
CPL A ;将ACC反相
MOV P0, A ;输出至P0,反转
JNB P1.4, ZSTOP1 ;是否按P1.4，则停止运转
JNB P1.2, ZFOR2 ;是否按P1.2,是则正转 CALL DELAY达 INC R0 ;步进电机转速
JMP ZREV1
ZSTOP1: CALL DELAY ;按P1.4的消除抖动
JNB P1.4, $ ;P14放开否？
CALL DELAY ;放开消除抖动
JMP ZSTOP
ZFOR2: CALL DELAY ;按P12的消除抖动
JNB P1.2, $ ;P12放开否？
数控机床的现状与发展 趋势综述
数控机床的现状与发展趋势 摘要：从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。 关键：高速化 / 高精度化 / 复合化 / 智能化 / 开放化 / 网络化 / 多轴化 / 绿色化 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 一、数控机床的发展趋势 机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺实用性和经济性。 （一）高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达 200000r/min；
第一章数控机床概述 数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,它已开始在各个领域普及,并且它所带来的巨大效益已引起了世界各国科技与工业届的普遍重视。 20世纪４０年代以来,汽车、飞机和导弹制造工业发展迅速,原来的加工设备已无法承担加工航空工业需要的复杂型面零件。数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而产生的。1948年,美国帕森斯(Parsonｓ）公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床加工样板曲线的设想。后来与美国空军签订合同,帕森斯(Parsons）公司与麻省理工学院(MIＴ）伺服机构研究所合作进行研制成功。1９５２年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。后来，又经过改进并开展自动编程技术的研究,于1955年进入实验阶段,这对加工复杂曲面和促进美国飞机制造业的发展起了重要作用。 １9５8年我国开始研制数控机床,1９75年研制出第一台加工中心。目前，在数控技术领域,我国同先进国家之间还存在不小的差距，但这种差距正在缩小。数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备,如数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等。 1.1数控机床的产生与发展 科学技术和社会生产的不断发展,对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。单件、小批生产占机械加工的8０%左右，一种适合于产品更新换代快、品种多、质量和生产率高、成本低的自动化生产设备的应用已迫在眉睫。而数控机床则能适应这种要求，满足目前生产需求。 1.1.1数控机床的产生与发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类进入信息社会奠定了基础。1952年,计算机技术应用到机床上，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，数控机床经历了两大阶段和六代的发展。 1．数控（NC)阶段(1952年-19７0年) 早期计算机的运算速度底,这对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床的实施控制要求.人们不得不采用数字逻辑电路制成一台机床专用计算机作为数控系统,这被称为硬件连接数控（HＡRD-WIRＥＤNＣ),简称为数控(NC) 。随着元器件的发展,这个阶段经历了三代,即１９5２年的第一代——电子管数控机床;１959年的第二代——晶体管数控机床；１96５年的第三代——集成电路数控机床。
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
毕业设计（论文） 题目数控应用与发展前景 系（分院）机械工程学院 专业班级数控1331班 指导教师姓名王亮 职称任课教师 日期
辽宁职业学院 毕业论文（设计）任务书 专业班级数控1331班 学生姓名陈溪 题目数控应用与发展前景 上交论文（报告）日期：2016.3.30 答辩日期： 指导日期：
本人声明 我声明，本论文及设计工作是由本人在指导导师的指导下独立完成。尽我所知，在完成论文时利用的一切资料均已在参考文献中列出。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 作者签名：陈溪 日期：2016年3月30日
目录 摘要 前言 第一章数控车床的基本组成和工作原理 1.1 任务准备 1.1.1 机床结构 1.2 工作原理 1.3 数控车床的分类 1.4 数控车床的性能指标 1.5 数控车床的特点 第二章数控车床编程与操作 2.1 数控车床概述 2.1.1数控车床的组成 2.1.2数控车床的机械构成 2.1.3数控系统 2.1.4数控车床的特点 2.1.5数控车床的分类 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 2.2 数控车床的编程方法 2.2.1设定数控车床的机床坐标系 2.2.2设定数控车床的工件坐标系 第三章数控车床加工工艺分析 3.1 零件图样分析 3.2 工艺分析 3.3 车孔的关键技术 3.4 解决排屑问题 3.5 加工方法 第四章当前数控机床技术发展趋势 4.1 是精密加工技术有所突破 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显 结束语语 参考文献 致谢
摘要 随着计算机技术的高速发展，现代制造技术不断推陈出新。在现代制造系统中，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现自动化、集成化、智能化、起着举足轻重的作用。 数控加工作为一种高效率高精度的生产方式，尤其是形状复杂精度要求很高的模具制造行业，以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其他各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程，必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来。 关键词：数控的重要
我国数控机床的现状与发展趋势 摘要：数控机床是制造业发展的基础，可极大地提高制造业生产率。介绍了数控机床的组成，还就我国数控机床的发展和现状进行了详细说明；对我国数控机床的发展趋势进行了介绍，并对我国数控机床的发展提出了建议。 关键词：数控机床；现状；发展趋势 0 引言 数控（NC）是数字控制（Numerical Control）的简称，是20世纪中叶发展起来的一种用数字化信息进行自动控制的一种方法。装备了数控技术的机床，称为数控机床，也简称为NC机床。 世界上第一台数控机床是由美国麻省理工学院于1952年首先研制出来的；日本于1958年研制出首台数控机床。我国数控机床的研制是从1958年起步的，由清华大学研制出了最早的样机。但是经过50多年的发展，2010年我国已经跃居世界第一大机床生产国。在2012年5月27日，在湖北省数控一代机械产品创新应用示范工程启动大会上，中国工程院院长周济强调：“全世界的机械工业正处于产品数字化发展时期，我们必须抓住这一契机，在10年内实现机械产品总体升级为‘数控一代’，使我国机械工业实现由‘大’到‘强’的转变。” 1 数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，如图1所示。 1.1 控制介质 控制介质是储存数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序，因此，控制介质就是指将零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。控制介质有多种形式，它随着数控装置类型的不同而不同，常用的有穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。随着数控技术的发展，穿孔带、穿孔卡趋于淘汰，而利用CAD/CAM软件在计算机编程，然后通过计算机与数控系统通信，将程序和数据直接传送给数控装置的方法应用越来越广泛。 1.2 数控装置 数控装置是数控机床的核心，人们喻为“中枢系统”。现代数控机床都采用计算机数控装置，即CNC（Computer Numerical Control）。数控装置包括输入装置及中央处理器(CPU)和输出装置等构成数控装置能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。 1.3 伺服系统
数控机床的发展史 1.第一代数控机床产生于 1952年（电子管时代）美国麻省理工学院研制出一套试验性数字控制系统，并把它装在一台立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床，但是这台机床毕竟是一台试验性的机床。到了1954年11月，在帕尔森斯专利基 础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司。 2.第二代数控机床产生于1959年（晶体管时代）电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印制电路板，使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐·杜列克公司（Keaney ＆Trecker Corp）发明了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中约占数控机床总量的l/4左右。生产出来。 3. 第三代数控机床产生于1960年（集成电路时代）研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。以上三代，都是采用专用控制的硬件逻辑数控系统（NC）。 4.第四代数控机床产生于 1970年前后随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降、小型计算机开始取代专用控制的硬件逻辑数控系统（NC），数控的许多功能由软件程序实现。由计算机作控制单元的数控系统（CNC），称为第四代。1970年，在美国芝加哥国际展览会上，首次展出了这种系统。 5.第五代数控机床产生于1974年美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛的应用，这就是第 五代数控（MNC）。后来，人们将MNC也统称为CNC。 柔性制造系统 1967年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的FMS—Flexible Manufacturing System柔性制造系统。之后，美、欧、日等国也相继进行了开发和应
数控车床应用与发展前景 摘要 随着计算机技术的高速发展,现代制造技术不断推陈出新。在现代制造系统中,数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现自动化、集成化、智能化、起着举足轻重的作用。 数控加工作为一种高效率高精度的生产方式,尤其就是形状复杂精度要求很高的模具制造行业,以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其她各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程,必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来。
目录 摘要 前言 第一章数控车床的基本组成与工作原理1、1 任务准备 1、1、1 机床结构 1、2 工作原理 1、3 数控车床的分类 1、4 数控车床的性能指标 1、5 数控车床的特点 第二章数控车床编程与操作 2、1 数控车床概述 2、1、1数控车床的组成 2、1、2数控车床的机械构成 2、1、3数控系统 2、1、4数控车床的特点 2、1、5数控车床的分类 2、1、6数控车床(CJK6153)的主要技术 2、1、7数控车床(CJK6153)的润滑 2、2 数控车床的编程方法 2、2、1设定数控车床的机床坐标系
2、2、2设定数控车床的工件坐标系 第三章数控车床加工工艺分析 3、1 零件图样分析 3、2 工艺分析 3、3 车孔的关键技术 3、4 解决排屑问题 3、5 加工方法 第四章当前数控机床技术发展趋势 4、1 就是精密加工技术有所突破 4、2 就是技术集成与技术复合趋势明显 结束语语 参考文献 致谢 前言 高速加工技术发展迅速,在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论与先进的驱动技术,优化机床结构,采用高性能功能部件,移动部件轻量化,减少运动惯性。在刀具材料与结构的支持下,从单一的刀具切削高速加工,发展到机床加工全面高速化,如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转;快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米与超过百米;换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下,换刀速
YCK-6032/6036 数控车床使用维修说明书
目录 前言 (1) 第一章机床特点及性能参数 (2) 1.1 机床特点 (2) 第二章机床的吊运与安装 (5) 2.1 开箱 (5) 2.2 机床的吊运 (6) 2.3 机床安装 (7) 2.3.1 场地要求 (7) 2.3.2 电源要求 (7) 第三章机床的水平调整 (8) 第四章机床试运行 (9) 4.1 准备工作 (9) 4.2 上电试运行 (9) 第五章主轴系统 (10) 5.1 简介 (10) 5.2 主轴系统的机构及调整 (11) 5.2.1 皮带张紧 (11) 5.2.2 主轴调整 (12) 5.3 动力卡盘 (12)
第六章刀架系统 (13) 第七章进给系统 (13) 第八章液压系统 (14) 8.1 液压系统原理 (14) 8.2 液压油 (15) 第九章润滑系统 (15) 9.1 移动部件的润滑 (15) 9.2 转动部件润滑 (15) 9.3 润滑油 (16) 第十章机车冷却系统及容屑装置 (17) 第十一章机床电气系统 (18) 11.1 主要设备简要 (18) 11.2 操作过程： (18) 11.3 安全保护装置： (19) 11.4 维修： (19) 第十二章维护、保养及故障排除 (24)
欢迎您购买我厂产品，成为我厂的用户 本说明所描述的是您选用的我厂YCK-6032/6036 标准型全功能数控车床。该车床结构紧凑，自动化程度高，是一种经济型自动化加工设备，主要用于批量加工各种轴类、套类及盘类零件的外圆、内孔、切槽，尤其适用轴承行业轴承套圈等多工序零件加工。该机床采用45 °斜床身，流畅 的排屑性能及精确的重复定位功能，可实现一台设备同时完成多道工序，提高了劳动效率，为工厂节省了人力资源，并且尺寸精度大大提高，一次装料可进行多次循环加工，可实现一人操作，看护多台机床。避免了传统车床自动送料车床的二次加工，使得多工序的产品能够一次性加工完成，实现了大批量多品种高精度零件的自动化生产。
数控机床现状及发展趋势分析 数控机床的概念 数控机床就是在数字控制下，能在尺寸精度和几何精度两方面完成金属毛坯零件加工成所需要形状的工作母机的总称。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。 国产数控机床的发展现状 一、国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小 数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历{HotTag}了30年跌宕起伏，已经由成长期进入了成熟期，可提供市场1,500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中，五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。 它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。
五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于2台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数控机床品种日趋增多，国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。 二、国产数控机床存在的问题 由于中国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能、水平和可*性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可*性还较差，数控产业尚未真正形成。因此加速进行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善数控机床和数控产业成为当前的主要任务。目前主要问题有： 三、核心技术严重缺乏 统计数据表明，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3家厂商是：日
江苏开放大学 形成性考核作业学号徐贺 姓名2014070500077 课程代码110042 课程名称数控机床及应用技术评阅教师 第 1 次任务 共 4 次任务 江苏开放大学
《数控机床及应用技术》形成性考核作业1 一、选择题（将正确选项填入表格对应题号下） 1.闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ） A．传动丝杠上 B．伺服电动机轴上 C．数控装置上 D．机床移动部件上 2.数控钻床一般常采用（ C ） A．直线控制系统B．轮廓控制系统C．点位控制系统D．曲面控制系统 3.数控车床一般有2根数控轴，通常是（ B ）轴。 A．X、Y B．X、Z C．Y、Z D．A、B 4.下面哪个部分是数控机床的核心部分?（ B ） A. 控制介质 B.数控装置 C.伺服系统 D. 测量装置 5．将数控系统分为金属切削类数控机床、金属成型类数控机床、特种加工机床和其它类数控机床，是按照下面哪种分类方法进行分类的?（ A ） A.加工功能 B.工艺路线 C.有无检测装置 D.是否计算机控制 6．下列哪种数控系统没有检测装置?（ A ） A.开环数控系统 B.全闭环数控系统 C.半闭环数控系统 D.以上都不正确 7.闭环与半闭环控制系统的区别主要在于( D )的位置不同。 A.控制器 B.比较器 C.反馈元件 D.检测元件； 8. 数控机床的传动系统比通用机床的传动系统（ B ）。 A.复杂 B.简单 C.复杂程度相同 D.不一定；
二、填空题 1.数控机床是采用了数字控制技术的机械设备，就是通过数字化的信息对机床的加工过程进行控制，实现要求的机械动作，自动完成加工任务。 2．数控机床与普通机床不同，数控机床加工零件的过程完全自动进行，是用数控代码和规定的程序格式正确地编制出数控程序，输入到数控装置，数控装置按程序要求控制机床，对零件进行加工。 3.数控机床按控制刀具与工件相对运动方式分为点位控制数控机床、点位直线控制数控机床 和连续控制数控机床。 4.数控机床按进给伺服系统的类型分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。 5.点位直线数控机床要求控制点与点之间的准确位置外，还需保证刀具的移动轨迹是一条直线，且要进行移动速度控制。 6.轮廓控制机床能对两个或两个以上的坐标轴运动的瞬间位置和速度进行连续控制。 7.数控加工中心是在普通数控机床的基础上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自 动换刀装置的数控机床。 8. 刀具位置补偿分刀具半径补偿和刀具长度补偿。 三、判断题（将“√”或“×”填入表格对应题号下） 1.世界上第一台数控机床是1958年试制成功的。× 2.数控机床的联动轴数和可控轴数是两个不同的概念，数控机床的联动轴数一般要小于等于可控轴数。 √ 3.德国的SIEMENS和日本的FUNUC公司的数控系统对我国数控技术的影响较大。√ 4．开环控制系统没有位置反馈，只能应用于精度要求不高的经济型数控系统中。√ 5.半闭环控制系统一般采用角位移检测装置间接地检测移动部件的位移。× 6.闭环控制系统用于高精密加工中心。√ 7．开环伺服驱动系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成，通常执行元件选用直流或交流伺服电机。 × 8．数控机床要完成的任务只是控制机床的进给运动，达到能加工复杂零件的要求。×
日照职业技术学院毕业设计（论文） 数控加工工艺 姓名 : 付卫超 院部：机电工程学院 专业：数控设备应用与维护 指导教师：张华忠 班级： 11级数控设备应用与维护二班 2014年05月
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术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，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。 本文根据数控机床的特点。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。 关键词工艺分析加工方案进给路线控制尺寸
第1章前言-----------------------------------第2页第2章工艺方案的分析-------------------------第3页 2.1 零件图-------------------------------第3页 2.2 零件图分析---------------------------第3页 2.3 零件技术要求分析---------------------第3页 2.4 确定加工方法-------------------------第3页 2.5 确定加工方案-------------------------第4页第3章工件的装夹-----------------------------第5页 3.1 定位基准的选择-----------------------第5页 3.2 定位基准选择的原则-------------------第5页 3.3 确定零件的定位基准-------------------第5页 3.4 装夹方式的选择-----------------------第5页 3.5 数控车床常用的装夹方式---------------第5页 3.6 确定合理装夹方式---------------------第5页第4章刀具及切削用量-------------------------第6页 4.1 选择数控刀具的原则-------------------第6页 4.2 选择数控车削刀具---------------------第6页 4.3 设置刀点和换刀点---------------------第6页 4.4 确定切削用量-------------------------第7页第5章轴类零件的加工-------------------------第8页 5.1 轴类零件加工工艺分析-----------------第8页 5.2 轴类零件加工工艺---------------------第11页 5.3 加工坐标系设置-----------------------第13页 5.4 保证加工精度方法---------------------第14页 参考文献 ---------------------------------第15页
数控机床的应用 在机械制造行业中，机床是一种主要的生产设备。机械制造行业的产品，其结构日趋复杂，精度和性能要求日趋提高，因此对生产设备——机床也相应地提出了高效率、高精度和高自动化的要求。 大批大量生产的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为了提高产量和质量，广泛采用组合机床、凸轮控制的多刀多工位机床以及专用的自动生产线和自动化车间进行加工。但是应用这类专用机床和生产设备，生产准备周期长，使更新产品及修改加工工艺的时间较长，费用较高，制约了产品的更新换代。 在制造行业中，单件与小批量产品占到70％——80％，这类产品的零件一般都采用通用机床来加工，通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量，特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助划线和样板，用手工操作的方法来加工，或者利用靠模和仿形机床来加工，其加工精度和生产效率仍会受到很大的限制。 数控机床，就是为了解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1952年美国
PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标数控铣床，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。从第一台数控机床问世到现在的半个世纪中，数控技术的发展非常迅速，几乎所有品种的机床都实现了数控化。数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造行业。此外，还出现了金属成型类数控机床：如数控折弯机，数控弯管机，数控步冲机等；特种加工数控机床：如数控线（电极）切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机床等；其他还有：数控绘图机、数控三坐标测量机等。特别是相继出现的自动换刀数控机床（即加工中心Machining Center）、直接数字控制系统（即计算机群控系统，DNC，Direct Numerical Control）、自适应控制系统（AC，Adaptive Control）、柔性制造系统（FMS，Flexible Manufacturing System）、计算机集成（综合）制造系统(CIMS，Computer Integrated Manufacturing System )等，进一步说明，数控机床已经成为组成现代机械制造生产系统，实现计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）、检验（CAT）与生产管理等全部生产过程自动化的基本设备。
我国数控机床的现状和发展 数控机床是数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。 因而了解和提升数控机床对我国的制造业的发展至关重要。 一.国内外数控机床的发展 （1）我国数控机床的发展 我国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。建国初期在1958—1979年间为第一阶段，第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。改革开放，从1979年至今为第二阶段。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国家(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、多轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。 （2）国外数控技术的发展 数控机床的起源 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。标志着制造领域中数控加工时代的开始。 数控机床的兴起 1952年美国麻省理工学院和吉丁斯·路易斯公司首先联合研制出世界上第 一台数控升降台铣床，随后德国、日本、苏联等国于1956年分别研制出本国的第一台数控机床。60年代初，美国、日本、德国、英国相继进入商品化试生产，由于当时数控系统处于电子管、晶体管、和集成电路初期，设备体积大、线路复杂、价格昂贵、可靠性差，数控机床大多是控制简单的数控钻床，数控技术没有普及推广，数控机床技术发展整体进展缓慢。 70年代，出现了大规模集成电路和小型计算机，特别是微处理器的研制成功，实现了数控系统体积小、运算速度快、可靠性提高、价格下降，使数控系统
《数控机床及应用技术》形成性考核作业2 一、选择题（将正确选项填入表格对应题号下，每题2分，共20分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D D A C B A B D 1. 在下列数控车床G功能代码中，（ A ）是主轴恒线速控制。 A. G96 B. G97 C. G98 2. G96 S150 表示切削点线速度控制在（ A ）。 A．150 m/min B. 150 r/min C. 150 mm/min D. 150 mm/r 3. 程序结束，并返回到起始位置的指令是（ D ）。 A. M00 B. M01 C. M02 D. M30 4. 当执行M02指令时，机床（ D ）。 A. 进给停止、冷却液关闭、主轴不停 B. 主轴停止、进给停止、冷却液关闭，但程序可以继续执行 C. 主轴停止、进给停止、冷却液未关闭、程序返回至开始状态 D. 主轴停止、进给停止、冷却液关闭、程序结束 5. 在下列数控车床G功能代码中，（ A ）是直线插补功能指令。 A. G01 B. G02 C. G03 D. G04 6．在下列G功能代码中，（ C ）是顺时针圆弧插补。 A. G00 B. G01 C. G02 D. G03 7. 采用固定循环编程，可以（ B ）。 A. 加快切削速度，提高加工质量 B. 缩短程序段的长度，减少程序所占内存 C. 减少换刀次数，提高切削速度 D. 减少吃刀深度，保证加工质量 8.西门子802S（C）系统中装有毛坯切削循环指令是（ A ）。 A. LCYC95 B. LCYC97 C. LCYC93 D. 以上都不是 9．试切对刀法如右图所示，由图可以看出：（ B ）。 A.左图完成Z向对刀 B.左图完成X向对刀，右图完成Z向对刀
机械L119 张广义11L0551306 单片机在数控机床系统中的应用 摘要：本文利用8051单片机的I/O口，信号控制五相步进电动机，利用内部程序对单片机输出信号进行脉冲分配，从而驱动步进电动机转动，实现对数控车床进给系统的方向、速度和位置的控制。采用当今广泛应用工业控制自动化的变频技术实现对数控车床主轴的无级调速，五相步进电动机作为该系统的执行元件。由于,步进电动机的角位移量和指令脉冲的个数成正比,旋转方向与通电相序有关,因此,只要控制指令脉冲的数量、频率及电动机绕阻通电的相序,便可控制机床进给系统的运动的位移量、速度和移动方向。实现对数控车床主轴和进给系统的自动控制，可以有效的节约电能、提高设备自动化、产品产量和质量。提高可观的经济效益, 单片机已经广泛应用于现代工业控制自动化系统中，掌握单片机技术是从事工业控制的重要技能。 引言：当今世界技术领域，自动化控制技术是实际应用最为广泛、发展势头最为强劲、经济效益最为明显的技术之一。单片微型计算机是专门为工业应用设计的,我国目前有不少单位使用单片机实现低档的经济型数控系统。8051系列单片微机已成为应用最广泛的机种.除了用低档的经济型数控机床的CPU之外,在多处理机构成的全功能CNC系统中也常用单片微机实现伺服驱动等功能。 步进电动机的运行性能与电动机本身的特性、负载有关,而且与其配套使用的驱动电源有着密切的关系.步进电动机的运行性能是步进电动机和驱动电源的综合结果,选择性能良好的驱动电源对于发挥步进电动机的性能是十分重要的. 交流异步电动机的调速始终是一个不好解决的难题。直到二十世纪七十年代，由于计算机的产生，以及近二十年来新型快速的电力电子元件的出现，才使得交流异步电动机调速成为可能，并得到迅速的普及。根据电机学理论，交流异步电动机的转速可由公式n=60fp(1-s)可知，改变电源频率来实现交流异步电动机的调速方法效果最理想，这就是所谓的变频调速。 一、数控机床的机械结构 1、数控车床概述 数控车床又称为CNC（Computer Numerical）车床，即用计算机数字控制的车床。卧式车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。 2、数控车床主传动系统 MJ-50数控车床其传动系统图如图1所示。其中主运动传动系统由功率为11/15KW的AC伺服电动机驱动，经1：1的带传动带动主轴旋转，使主轴在35-3500r/min的转速范围内实现无级调速，主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构。因此减少了原齿轮对主轴的影响，并且维修方便。 3、主轴箱结构 主轴采用两支承结构，前支承由一个双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成，轴承11用来支承受径向载荷，两个角接触球轴承一个大口朝向主轴前端，另一个大口朝向主轴后端，用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。前支承轴承的间隙用螺母1和6来调整。螺钉17、13起防松作用。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承所用的双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。而角接触球轴能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高，该支承结构能满足高速大载荷切削的需要。
数控机床毕业论文
数控车床应用与发展前景 摘要 随着计算机技术的高速发展，现代制造技术不断推陈出新。在现代制造系统中，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现自动化、集成化、智能化、起着举足轻重的作用。 数控加工作为一种高效率高精度的生产方式，尤其是形状复杂精度要求很高的模具制造行业，以及成批大量生产的零件。因此数控加工在航空业、电子行业还有其他各行业都广泛应用。然而在数控加工从零件图纸到做出合格的零件需要有一个比较严谨的工艺过程，必须合理安排加工工艺才能快速准确的加工出合格的零件来。
目录 摘要 前言 第一章数控车床的基本组成和工作原理1.1 任务准备 1.1.1 机床结构 1.2 工作原理 1.3 数控车床的分类 1.4 数控车床的性能指标 1.5 数控车床的特点 第二章数控车床编程与操作 2.1 数控车床概述 2.1.1数控车床的组成 2.1.2数控车床的机械构成 2.1.3数控系统 2.1.4数控车床的特点 2.1.5数控车床的分类 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 2.2 数控车床的编程方法 2.2.1设定数控车床的机床坐标系
2.2.2设定数控车床的工件坐标系第三章数控车床加工工艺分析 3.1 零件图样分析 3.2 工艺分析 3.3 车孔的关键技术 3.4 解决排屑问题 3.5 加工方法 第四章当前数控机床技术发展趋势4.1 是精密加工技术有所突破 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显结束语语 参考文献 致谢
中国重型数控机床的发展现状及存在的问题 来源：中国机械资讯网发布时间：2008-4-3 10:30:15 重型数控机床主要用于大型、特大型零件的加工，是国防军工、航空、航天、船舶、能源、交通、冶金、机械等国家重点企业的当家把关装备。 一、中国重型数控机床的发展现状 自2000年以来我国机床行业已连续7年以20%以上的增速发展，2006年我国机床总产值为7 0.6亿美元，同比增长27%；进口72.4亿美元，同比增长11.5%；消费131.1亿美元，同比增长22%。2 007年机床工具行业的产值再创新高同比增幅达36.9%，数控机床产量将超过11万台，同比增幅达33%。2007年中国将继续保持机床生产世界第三、进口世界第一、消费世界第一的地位，中国已成为世界机床产 业的发动机。 我国重型机床行业的8家重点企业，2006年实现工业总产值47.3亿元，同比增长36.2%，增长幅度高于全行业27%的平均水平。从2000年以来，国内重型机床制造厂家通过不断的技术创新，提升自主知识产权的水平，开发高档类新产品的速度明显加快，市场满足度越来越高。如齐二机床可提供镗轴直径∮130～260毫米多种规格，包括方滑枕移动及主轴箱移动结构，刨台式、对置式、车铣镗复合型以及可实现3～5轴联动和加工中心型产品，打破了国外对我国的技术封锁，为国防建设、国家重点工程的急需提供了大量的关键重大装备，2007年产成重型落地铣镗床153台，其中重型数控落地铣镗床达94台， 产量已居世界第一。 我国数控机床经历了多年的发展，取得了一定的成就，低档经济型数控机床基本实现自给，但中高档数控机床市场占有率不高，高档重型数控机床大部分仍然依靠进口。多年来我国国产机床市场占有率一直不足50%，2006年进口机床的市场占有率仍达55.18%，而数控机床高达70%，特别是高档数控机床高达约90%，这也说明我国机床产业在与国外同行的竞争中仍处于劣势，机床产业的发展步伐滞后于我国国民经济总体的发展步伐。重型数控机床产品与发达国家著名企业相比仍存在一定差距，产品水平的差距主要体现在： ·主轴转速，国外先进水平已发展到最高达3000～4000r/min，而国内主要徘徊在800～1500r/ min。 ·快速进给，国外先进水平达20000～30000mm/min，而国内主要在6000～10000mm/min。 ·精度，国外先进水平定位精度0.015/1000mm，重复定位精度0.003～0.007mm；国内产品水平，定位精度0.025/1000mm，重复定位精度0.01～0.015mm。 ·机床的可靠性、精度的稳定性、复合多功能、柔化性、智能化方面不如国外厂家，外观质量也 有明显的差距。 2、造成差距的原因分析