儀表機床數控系統(tǒng)設計

機械論文編號:JX081  字數:22410.頁數:53  

目錄
引言 1
1緒論 3
1. 1數控技術發(fā)展的現狀和趨勢 3
1. 1. 1數控技術發(fā)展現狀 3
1.1.2數控技術的發(fā)展趨勢 4
1.2 CNC數控系統(tǒng)概述 5
1.2.1 CNC系統(tǒng)的概念 5
1.2.2數控系統(tǒng)類型 6
1.2.3 CNC數控系統(tǒng)的特點 7
1.3 儀表機床CNC控制系統(tǒng)概述 7
1. 4本論文內容 9
2設計總方案 10
2. 1概述 10
2.2 硬件總體設計 11
2.3軟件總體設計 12
3 CNC系統(tǒng)的硬件研究 13
3.1  單片機的選型 13
3.1.2 單片機I/O口的分配 15
3.2鍵盤設計 16
3.2.1 鍵盤電路及設計 16
3.3 通信接口I2C 17
3.4 LCD顯示器及接口設計 18
4 系統(tǒng)軟件設計 20
4.1 CNC系統(tǒng)的模塊分析 20
4.2數控系統(tǒng)工作流程 21
4.3 數控系統(tǒng)各功能快 22
4.3.1 鍵盤 22
4.3.2 LCD顯示 23
4.3.3數控加工程序管理 24
4.4數控加工程序解釋 25
5數據處理（插補） 27
5.1逐點比較法 27
5.1.1四個象限的直線插補計算 29
5.1.2四坐標軸直線的插補 29
5.2逐點比較法圓弧插補 30
5.2.1四個象限的圓弧插補計算 30
5.3進給速度 31
5.4 I/O口的處理 32
5.5系統(tǒng)程序的設計 33
結 論 51
致 謝 52
參考文獻 53

引言
數控技術是以數字量編程實現控制機械或其他設備自動工作的技術。如果一種設備的控制過程是以數字形式來描述的，其工作過程是可編程序的并能在程序控制下自動進行，那么這種設備就稱為數控設備。操作者根據數控工作要求編制數控程序，并將數控程序記錄在控制介質上。數控程序經數控設備的輸入接口輸入數字控設備，控制系統(tǒng)按程序控制設備完成工作任務。
當前，社會經濟也科學技術的發(fā)展與競爭，使機械產品日趨精密、復雜，而且產品的生命周期縮短，改型頻繁。這不僅對機床設備提出精度與效率的要求，也提出了通用性與靈活性的要求。特別是航空、造船、武器、模具生產等工業(yè)部門，所加工零件具有精度高、形狀復雜、經常變動的特點。使用普通機床去加工這類零件，不僅勞動強度大、生產效率低，而且還難以保證精度，有些零件甚至無法加工。
機床數控系統(tǒng)的出現較好的解決了復雜、精密、多變的零件加工問題，它是機床控制技術的一個重要發(fā)展方向。隨著電子、自動化、計算機、精密機械、測量及人工智能技術的發(fā)展，機床的數控系統(tǒng)也在迅速發(fā)展和演變，以適應社會生產的需要。
針對現在手機，微型電腦，微型電子設備的廣泛應用和消費者對微型電子產品的喜愛，用于加工這些產品中精度高、形狀復雜的中小批量零件的儀表機床還沒得到很好的發(fā)展。
現在的儀表機床大多數都是手動機床，存在精度不高，重復性不好等比較突出的問題。我們通過資料分析，了解到造成精度不高的原因主要是：如果操作人員在加工過程中受心情影響等因素，搬動操作桿時沒達到預定的行程值，就會造成不良后果。因為加工時間短，一天加工的數量多，操作人員難免不會感覺到疲勞，也影響加工行程，以致影響精度。因為儀表機床都是加工儀器、儀表上精密的小零件，質量要求高。所以我們針對這個問題設計一個儀表機床數控系統(tǒng)，通過自動化技術來改善其精度不高，人工重復性差等問題。
我們認識到本課題所設計的儀表機床數控系統(tǒng)是經濟型數控系統(tǒng)，屬于一種低端的數控系統(tǒng)。所以我們系統(tǒng)設計時首先要考慮的是經濟（成本低），所以我們設計其功能時不求多、求全，只求實用、夠用。我們只設計和開發(fā)像低端數控系統(tǒng)具有的功能：人機界面（LCD顯示），鍵盤輸入，程序管理，程序譯碼，數據處理（插補算法），I/O處理。
本課題系統(tǒng)的設計主要由硬件和軟件兩部分組成，其中管理軟件以及部分控制軟件的設計由同組設計者來完成，本文將主要介紹對系統(tǒng)設計中對單片機的選型、硬件電路的設計、直線、圓弧插補功能以及I/O口的分配與處理。