（定稿）CA6140普通车床数控改造设计（CAD图纸+毕业论文）

第七章主轴编码器的设计．编码器工作原理编码器是种光电式转角测量装置。

它是通过直接编码进行测量的元件，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字信量，指示其绝对位置，没有累积误差。

具有体积小，精度高，工作可靠，接口数字化等优点。

它广泛应用于数控车床回转台伺服传动机器人等需要检测角度的装置和设备中。

主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生器，通过中间轴上的齿轮地同步传动。

数控车床主轴的转动与进给运动之间，没有机械方面的直接联系，为了加工螺纹，就要求给进给伺服电机的脉冲数与主轴的转速应有相对应的关系，主轴脉冲发生器起到了对主轴转动与进给运动的联系作用。

随被测轴起转动，可将被测轴的角位移转换为增量脉冲形式或绝对式的代码形式。

主轴每转中发出固定数的脉冲，数控装置将这些脉冲按传动要求加以分频或倍频后分配给进给步进电动机，由此可以得到所要求的主轴每转的走刀量。

假使这个走刀量等于所要加工的螺纹导程，则可以进行螺纹加工。

下图是光电脉冲发生器的原理图。

在漏光盘上，沿圆周刻有两圈条纹，外圈为圆周等分线条，例如条，作为发送脉冲用，内圈仅条。

在光栏上，刻有透光条纹，与之间的距离应保证当条纹与漏光盘上任条纹重合时，条纹应与漏光盘上另条纹的重合度错位周期。

在光栏的每条纹的后面均安置光敏三极管只，构成条输出通道。

光电脉冲发生器的原理图灯泡发出的散射光线经过聚光镜聚光后成为平行光线，当漏光盘与主轴同步旋转时，由于漏光盘上的条纹与光栏上的条纹出现重合和错位，使光敏管受到光线亮暗的变化，引起光敏管内电流大小发生变化，变化的信号电流经整流放大电路输出矩形脉冲。

由于条纹与漏光盘条纹重合时，条纹与另条纹错位周期，因此两通道输出的波形相位也相差周期。

脉冲发生器中漏光盘内圈的条刻线与光栏上条纹重合时输出的脉冲为同步起步，又称零位脉冲。

利用同步脉冲，数控车床可实现加工控制，也可作为主轴准停装置的准停信号。

数控车床车螺纹时，利用同步脉冲作为车刀进刀点和退刀点的控制信号，以保证车削螺纹不会乱扣。

．主轴编码器的安装利用挂轮箱中的三星齿轮，找到与主轴传动比为∶的传动齿轮，采用同心套与光电编码器相联，结构示意图如图所示。

第八章数控车床数控系统设计.概述在经济型数控系统中，大多采用位处理器的微型计算机，可采用或单片机组成的微机应用系统。

由于单片机具有集成度高性能价格比高可靠性好功能强和速度快等特点，本系统采用作为控制微机。

计算机系统般包括两部分硬件电路。

由微机部分键盘及显示器接口及光电隔离伺服电机驱动电路检测电路等几部分组成。

数控系统硬件框图见附图。

软件。

由主模块子程序模块和中断处理模块等几部分组成。

工作时，键盘输入零件加工程序。

位数码管显示工作状态和加工中的有关参数，工作前用波段开关选择编辑手动自动档。

微机对数据进行计算处理，由接口输出步进脉冲。

主控制器系列单片机有，个不同的品种。

其中片内有片内有，片内没有程序存储器，使用时必须在片外扩展和。

以上个品种的共同点是共有线条，有两个位的定时计数器，有个中断源，有全双工申行通信接口，有片内共个字节，有个特殊功能寄存器等。

可见系列单片机是种功能强的微机芯片，在智能仪表数控等领域应用极为广泛。

可编程接口芯片此芯片与微机连接较简单，是微机系统广泛采用的接口芯片，它具有条引脚的双列直插式扩展器，含个字节的存储器，个位，两个位可编程接口，个位可编程的定时器计数器。

键盘显示接口电路键盘显示器是数控系统常用的人机交互的外围设备，可以完成数据的输入和计算机状态数据的动态显示。

采用行列式键盘，即用接口线组成行列结构，按键设置在行列的交点上。

采用接口芯片管理的键盘显示电路，由键和位显示器组成，为了简化电路，键盘的列线及显示器的字位控制共用个接口，即芯片的接口。

键盘的行线由芯片接口控制，显示器的字型数据由芯片的接口控制。

.计算机数控系统的简介概述计算机数控，简称系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。

系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能．由台计算机完成以前机床数控装置所完成的硬件功能，对机床运动进行实时控制。

系统由程序输入装置输出装置装置主轴驱动装置和进给伺眼驱动装置组成。

由于使用了装置，使系统具有软件功能，又用取代了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，灵活性通用性可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用维修也方便，并且具有与上位机连接及进行远程通信的功能。

微处理器数控系统的组成大多数装置现在都采用微处理器构成的计算机装置，故也可称微处理器数控系统般由中央处理单元和总线存储器，输入输出接口电路及相应的外部设备主轴控制单元速度进给控制单元等组成。

中央处理单元和总线是微型计算机的核心，由运算器控制器和内寄存器组组成。

它对系统内的部件及操作进行统的控制，按程序中指令的要求进行各种运算，使系统成为个有机整体。

总线是信息和电能公共通路的总称，由物理导线构成。

与存储器接口及外设间通过总线联系。

总线按功能分为数据总线地址总线和控制总线。

存储器概述存储器用于存储系统软件管理软件和控制软件和零件加工程序等，并将运算的中间结果和处理后的结果数据存储起来。

数控系统所用的存储器为半导体存储器。

半导体存储器的分类随机存取存储器读写存储器用来存储零件加工程序，或作为工作单元存放各种输出数据输入数据中间计算结果，与外存交换信息以及堆栈用等。

其存储单元的内容既可以读出又可写入或改写。

只读存储器专门存放系统软件控制程序管理程序表格和常数的存储器，使用时其存储单元的内容不可改变，即不可写入而只能读出，也不会因断电而丢失内容。

输入输出接口电路及相应的外部设备接口指外设与间的联接电路。

微机与外设要有输入输出数据通道，以便交换信息。

般外设与存储器间不能直接通信，需靠传递信息，通过对接口的读或写操作，完成外设与间输入或输出信息的操作。

向外设送出信息的接口称为输出接口，外设向传递信息的接口称输入接口，此外还有双向接口。

微机中接口包括硬件电路和软件两部分。

由于选用的设备或接口芯片不同，接口的操作方式也不同，因而应用程序也不同。

接口硬件电路主要由地址译码读写译码和接口芯片如数据缓冲器和数据锁存器等组成。

在系统中的扩展是为控制对象或外部设备提供输入输出通道，实现机床的控制和管理功能，如开关量控制逻辑状态监测键盘显示器接口等。

接口电路同与其相连的外设硬件电路特性密切相关，如驱动功率电子匹配干扰抑制等。

外部设备及接口接口手动数据输入是通过数控面板上的键盘常为软触键进行操作的。

当扫描到按下键的信号时，就将数据送入移位寄存器，其输出经过报警检查。

若不报警，数据经选择门移位寄存器数据总线送入中若报警则数据不送入。

数据输入输出串行接口装置控制对立的单台机床时，通常需要与下列设备相接并进行数据的输入输出。

数据输入输出设备如光电纸带阅读机纸带穿孔机打印和穿复校设备零件的编程机和可编程控制器的编程机等。

外部机床控制面板尤其是大型机床，为操作方便常在机床上设外部的机床控制面板，可分为固定式或悬挂式两种。

通用的手摇脉冲发生器。

进给驱动和主轴驱动线路般情况下它们与装置装在同机柜或相邻机柜内，与装置通过内部连线相连，它们之间不设置通用输出输入接口。

此外，装置还要与上级主计算机或计算机直接通信，或通过工厂局部网络相连，从而具有网络通信功能。

机床的控制通道机床的控制通道是指微机与机床之间的联接电路。

计算机数控系统对机床的控制，通常由数控系统中的控制器和控制软件共同完成。

控制器的功能特点能够可靠地传送控制机床动作的相应控制信息，并能够输入控制机床所需的有关状态信息。

能够进行相应的信息转换，以满足系统的输入与输出要求。

具有较强的阻断干扰信号进入计算机的能力，以提高系统的可靠性。

.系统的硬件结构单微处理机与多微处理机结构．单微处理机结构这种结构只有个微处理机，采用集中控制分时方法处理数控的各个任务。

有的装置虽有个以上的微处理机，但其中只有个微处理机能够控制系统总线，占有总线资源，而其他微处理机成为专用的智能部件，不能控制系统总线，不能访问主存储器，它们组成主从结构如系统。

这类结构也属于单微机结构。

在这种单微机结构中，所有的数控功能和管理功能都由个微机来完成，因此装置的功能将受到微处理器的字长数据宽度寻址能力和运算速度等因素的影响和限制。

．多微处理机结构有些多微处理机结构中，有个或个以上的微处理机构成处理部件，处理部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，并共享资源。

有些多微处理结构则有个或个以上的微处理机构成的功能模块，功能模块之间采用松耦合，有多重操作系统，能有效地实现并行处理。

这种结构中的各处理机分别承担定的任务，通过公共存储器或公用总线进行协调，实现各微机间的互联和通信。

多微处理机的结构特点性能价格比高。

多微机结构中的每个微机完成系统中指定的部分功能。

独立执行程序。

它比单微机提高了计算的处理速度