x6132銑床的數(shù)控化改造設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p>　　X6132經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造</p><p>　　-------控制部分設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)容摘要: 利用數(shù)控系統(tǒng)改造銑床是提高老設(shè)備利用率的一種重要手段。改造后的數(shù)控銑床，不僅適合加工橢圓弧面和凸輪曲面，而且大大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　　本文介紹了一種用單片機(jī)控制伺服電機(jī)的X6132萬能升降臺(tái)銑床的工作臺(tái)的數(shù)控改造的

2、半閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。改造后的機(jī)床能利用微型計(jì)算機(jī)來控制直流伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行X、Y、Z三個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)二軸聯(lián)動(dòng)，該半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)由測(cè)速發(fā)電機(jī)來反饋伺服電機(jī)的速度，同時(shí)由感應(yīng)同步器來反饋滾珠絲杠的角位移量，具有機(jī)床自動(dòng)進(jìn)給的功能。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，數(shù)控加工按輪廓編程，能自動(dòng)適應(yīng)刀具尺寸的變化。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 數(shù)控改造 X6132 半閉環(huán)控制</p&g

3、t;<p>　　X6132 Economic Transformation NC</p><p>　　------Control part of the design</p><p>　　Abstract: It is implement the rebuilding of general machines to NC machines,it could increase w

4、ork efficiency of old equipment. Rebuilt NC machines,not only process the oval of Arc-shaped face and the oval curved face,but also meanwhile alleviated the worker’s labor strength consumedly.</p><p>　　This

5、text introduced a kind of all-powerful working panel lifter in X6132 miller that use the half that the number of the work set of the single servo electrical engineering in control in a machine control reforms to shut the

6、 wreath control system design project. Rebuilt NC machines making use of the microcomputer controls servomotors, the three axes in the X、Y、Z plane enters to reforms to sport mutually control with the servo electrical eng

7、ineering in direct current, realize the two stalks cont</p><p>　　Key Word: numerization rebuilding X6132 the half closed-loop control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>&l

8、t;b>　　前 言1</b></p><p><b>　　正 文6</b></p><p>　　1.總體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)7</p><p>　　1.1原來的X6132普通升降臺(tái)銑床的用途7</p><p>　　1.2總體設(shè)計(jì)任務(wù)7</p><p>　　1.3總體設(shè)計(jì)方案

9、7</p><p>　　1.4、主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造10</p><p>　　1.4.1電氣部分的改造10</p><p>　　1.4.2機(jī)械部分的數(shù)控化改造11</p><p>　　1.5給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造11</p><p>　　1.5.1改造設(shè)計(jì)要求11</p><p>　　1.5.2

10、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案11</p><p>　　1.6.數(shù)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　1.7.改造后的布局及功能14</p><p>　　2.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.1單片機(jī)的選擇15</p><p>　　2.1.1 CPU的比較和選用15</p>

11、<p>　　2.1.2存儲(chǔ)芯片的選擇17</p><p>　　2.1.3 I/O接口芯片17</p><p>　　2.1.4越界報(bào)警和急停電路18</p><p>　　2.2伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)19</p><p>　　2.2.1光電耦合電路20</p><p>　　2.2.2PWM功率放大器電路21&

12、lt;/p><p>　　2.3檢測(cè)裝置24</p><p>　　2.3.1測(cè)速發(fā)電機(jī)24</p><p>　　2.3.2感應(yīng)同步器25</p><p>　　2.4實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)進(jìn)給的數(shù)控裝置26</p><p>　　2.4.1自動(dòng)進(jìn)給數(shù)控裝置框圖26</p><p>　　2.4.2總電路圖

13、27</p><p>　　2.4.3　單元電路28</p><p>　　3.軟件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)30</p><p>　　3.1數(shù)控系統(tǒng)軟件功能的實(shí)現(xiàn)30</p><p>　　3.2數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)33</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)初始化33</p><p>　　3.2.2 工作

14、方式選擇33</p><p>　　3.2.3機(jī)床控制34</p><p>　　3.3數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)舉例34</p><p>　　3.3.1 A/D轉(zhuǎn)換電路的程序設(shè)計(jì)34</p><p>　　3.3.2顯示器顯示程序36</p><p><b>　　4.總 結(jié)39</b></p

15、><p>　　X6132經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造</p><p>　　————控制部分設(shè)計(jì)</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）

16、的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖

17、”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。</p><p>　　1.數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展</p><p>　　數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工技術(shù)、微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制等多種學(xué)科的集成，是一門新興技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)

18、控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：①機(jī)械制造技術(shù)；②信息處理、加工、傳輸技術(shù)；③自動(dòng)控制技術(shù)；④伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；⑤傳感器技術(shù)；⑤軟件技術(shù)等。</p><p>　　該新技術(shù)主要是研究更好的具有高效率、高精度、高自動(dòng)化、高可靠性的設(shè)備――數(shù)控機(jī)床，能滿足各種加工要求，提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、增加經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)

19、在，已有近50年的歷史。按照電子器件的發(fā)展可分為5個(gè)發(fā)展階段：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模IC數(shù)控，微處理器數(shù)控；數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了加工精度、速度和效率。機(jī)械制造商可以在該開放系統(tǒng)的平臺(tái)上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。目前，PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)主要有以下幾種形式：</p><p>　　(1)專用數(shù)控加PC前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu)　這類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是將通用PC專用NC通過高速信息交換通道連接到一起組

20、成一復(fù)合式數(shù)控系統(tǒng)?！　?lt;/p><p>　　(2)通用PC加實(shí)時(shí)控制單元的遞階式結(jié)構(gòu)　其設(shè)計(jì)思想是利用PC機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)，在其標(biāo)準(zhǔn)總線上直接連接實(shí)時(shí)控制單元(將實(shí)時(shí)控制板卡插入總線插槽中)而組成完整的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　(3)數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)　其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與PC數(shù)控裝置連接起來，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。</p>

21、;<p>　　2.國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，經(jīng)過近50年的發(fā)展，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。</p><p>　　雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)

22、，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對(duì)比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)。從國際上來看，對(duì)我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下：</p><p>　　a.技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。</p><p>　

23、　b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對(duì)差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。</p><p>　　c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。</p><p>　　3. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

24、趨勢(shì)</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。</p><p>　　(1)高速、高精加

25、工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)</p><p>　　效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。</p><p>　　在加工精度方面，近10年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。</p>

26、<p>　　在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的mtbf值已達(dá)6 000h以上，伺服系統(tǒng)的mtbf值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。</p><p>　　(2) 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三

27、維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。</p><p>　　當(dāng)前由于電主軸的出

28、現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。</p><p>　　(3)智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì).</p><p>　　21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方

29、面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。</p>

30、<p>　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。</p><p>　　4.機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。<

31、/p><p>　　可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件；由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面； 可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍；由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件

32、和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”；加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”；可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)；擁有自動(dòng)報(bào)警、監(jiān)控、補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。</p><p>　　此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核

33、心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。</p><p>　　宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于

34、采用信息技術(shù)對(duì)國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　5.數(shù)控改造的目的和意義</p&

35、gt;<p>　　我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。</p><p>　　我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)

36、控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。</p><p>　　從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)

37、化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。</p><p>　　在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。</p><p>　　在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開

38、發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　6.數(shù)控改造的可行性分析</p><p>　　在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)條件下，中、高檔全功能數(shù)控機(jī)床的功能齊全，功率較大，動(dòng)作較多，運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，定位精度較高。但是配置這種系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴。我國一般的中小企業(yè)購置困難。而將經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)用于普通機(jī)床的改造和升級(jí)換代是符合我國目前國情的一

39、條有效途徑。因?yàn)榻?jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：</p><p>　?、賰r(jià)格便宜。系統(tǒng)只需1-2萬（國外系統(tǒng)則需十幾萬到幾十萬），適合我國中小型企業(yè)的現(xiàn)有普通機(jī)床的數(shù)控改造。②解決復(fù)雜零件的加工精度控制，并提高生產(chǎn)率。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，一般可提高工效3—7倍。對(duì)復(fù)雜零件而言，難度越高，提高的工效則越多。③適合多品種、中小批量產(chǎn)品的自動(dòng)化加工，對(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)性強(qiáng)。對(duì)于不同零件的加工，可以通過變換加工程序和更換不同刀具來實(shí)現(xiàn)。

40、④提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，尤其是加工的產(chǎn)品尺寸一致性好，合格率高。⑤節(jié)約工裝費(fèi)用，降低成本。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床可以不用或少用工裝，尤其對(duì)于復(fù)雜零件可不用靠?；虺尚偷毒?。不僅節(jié)約費(fèi)用，還可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。⑥減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。⑦提高工人素質(zhì)，促進(jìn)科技成果的普及和應(yīng)用，為“體力型”向“智力型”轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件。</p><p>　　近年來，我國成功應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)配置車床、銑床、線切割機(jī)床、沖床以及普通機(jī)床的改造等，并

41、在投入使用后確實(shí)成倍提高的生產(chǎn)率，減少了廢品率，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控在我國得到了日益廣泛的應(yīng)用，潛在的市場(chǎng)也很大。正因?yàn)槿绱耍驹O(shè)計(jì)將對(duì)X6132進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。</p><p><b>　　正 文</b></p><p>　　1.總體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1原來的X6132普通升降臺(tái)銑床的用途</

42、p><p>　　原X6132臥式萬能升降臺(tái)銑床是屬于通用機(jī)床，主要適用于加工單件、小批量生產(chǎn)和工具修理部門，也可以用于成批生產(chǎn)部門?？衫酶鞣N圓柱銑刀、圓片銑刀、成型銑刀和端面銑刀等，銑削各種平面、斜面、成型表面、溝槽及齒輪等。還可以利用分度頭，可以加工各種螺旋槽。外觀如圖1-1。對(duì)于它的數(shù)控化改造用于擴(kuò)大加工范圍，提高加工精度，提高工作效率，滿足生產(chǎn)急需是非常必要的，從經(jīng)濟(jì)角度上也是可行的。 圖1-1 X6

43、132普通升降臺(tái)銑床外觀圖</p><p><b>　　1.2總體設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　將原來的X6132要改造成加工精度高、定位準(zhǔn)確、可靠，擴(kuò)大其加工范圍，提高加工效率，各性能參數(shù)有所提高，使其可以銑削圓弧面與斜面等形狀復(fù)雜的高精度零件(如凸輪軸)。</p><p><b>　　1.3總體設(shè)計(jì)方案</b>

44、</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床的改造，為了保證被改造后的性能不低于原銑床，選X、Z坐標(biāo)快進(jìn)速度不低于2.4m/min，水平拖動(dòng)力按15KN計(jì)算，則所需的功率為：</p><p>　　P=FV=15=0.6Kw</p><p>　　如果采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件，步進(jìn)電機(jī)達(dá)不到此功率要求。</p><p>　　例如：200BF001反應(yīng)

45、式步進(jìn)電機(jī)，最大靜轉(zhuǎn)矩為，最高運(yùn)行頻率為11000step/s，步距角為1/6°，若取最高工作頻率下的工作扭矩為靜扭矩的1/4，則高速小的功率為：</p><p>　　因此，如果選用步進(jìn)電機(jī)，必須相應(yīng)地降低機(jī)床的某些性能，主要是快速性。另一方面由于步進(jìn)電機(jī)在低速工作時(shí)有明顯的沖動(dòng)，易自激振蕩，而且激振頻率很可能落入銑削加工所用的進(jìn)給速度范圍內(nèi)，著對(duì)加工極為不利，造成工件超差。此外，由于步進(jìn)電機(jī)沒有過載能

46、力，高速時(shí)扭矩下降很多，容易丟失，大功率步進(jìn)的驅(qū)動(dòng)較困難等，選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)是不合適的。</p><p>　　若采用直流或交流伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難得多，造價(jià)也高。閉環(huán)控制可以達(dá)到很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中各種誤差，消除間隙，干擾等對(duì)加工精度的影響，一般應(yīng)用于要求高的數(shù)控設(shè)備中，由于所改造數(shù)控銑床工件的加工精度不十分高，采用閉環(huán)系統(tǒng)的必要性不大。</p>

47、<p>　　若采用直流或交流伺服電機(jī)的半閉環(huán)控制,其性能介于開環(huán)和閉環(huán)之間.由于調(diào)速范圍寬,過載能力強(qiáng),有采用反饋控制因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制;反饋環(huán)節(jié)不包括大部分機(jī)械傳動(dòng)元件,調(diào)試比閉環(huán)簡(jiǎn)單,系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證,所以比閉環(huán)容易實(shí)現(xiàn).但是采用半閉環(huán)控制,調(diào)試比開環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)要困難些,設(shè)計(jì)上也有自身的特點(diǎn).在直流和交流伺服電機(jī)之間進(jìn)行比較時(shí),交流調(diào)試逐漸擴(kuò)大了其使用范圍,似乎有取代直流伺服的趨勢(shì).但是交流伺服的

48、控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)難度高,普及不廣,而且價(jià)格高.直流伺服電機(jī)原理接近于直流電機(jī),控制系統(tǒng)技術(shù)比較成熟,普及廣。</p><p>　　用直流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成如圖1-2。數(shù)控裝置NC發(fā)出的位置指令在位置控制器內(nèi)與位置反饋信號(hào)比較，然后轉(zhuǎn)換成位置誤差的模擬電壓。這個(gè)電壓是速度指令電壓。速度指令電壓與速度反饋電壓在速度控制器內(nèi)比較和放大后轉(zhuǎn)換成速度控制電壓并輸給伺服電動(dòng)機(jī)，使電機(jī)得到一定的轉(zhuǎn)速。直流伺服電

49、動(dòng)機(jī)的基本性能是：轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于輸入電壓，電流決定于負(fù)載力矩。因此，輸入直流伺服電動(dòng)機(jī)的，必須是速度模擬電壓。速度環(huán)的作用在于把位置誤差模擬電壓變成一個(gè)比較穩(wěn)定的速度模擬電壓。速度反饋的作用在于使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。位置控制則用以檢查伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角是否符合位置指令的要求。</p><p>　　圖1-2 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的組成</p><p>　　圖1-3是直流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)原理。數(shù)控裝置來的

50、位置指令D0與位置反饋系統(tǒng)檢測(cè)出的實(shí)際位置檢測(cè)值Da在位置偏差監(jiān)測(cè)器1中比較。其差值為位置偏差值ΔD。ΔD經(jīng)位置控制放大器2放大后成為速度指令值v0。D0、Da、ΔD、v0都是數(shù)字量。v0經(jīng)數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器3成為模擬電壓Uc。位置偏差越大，則要求伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，這時(shí)的Uc也越大。因此，Uc是速度指令電壓。Uc于速度反饋電壓Ug在速度偏差監(jiān)測(cè)器4內(nèi)比較，其差值為速度偏差電壓Ua。設(shè)置速度反饋的目的是穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于伺服電

51、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速還受負(fù)載的影響，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化（如切深發(fā)生變化）時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。加上速度反饋后轉(zhuǎn)速可以比較穩(wěn)定。速度偏差電壓Ua經(jīng)速度控制放大器5放大后，成為速度控制電壓Um。這個(gè)電壓加在伺服電機(jī)6上，使它得到角速度θm。與伺服電動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的有速度反饋裝置7和位置反饋裝置8。速度反饋裝置發(fā)出與伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的速度反饋電壓Ug，與速度指令電壓Uc相比較。位置反饋裝置8發(fā)出與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角成正比的實(shí)際位置檢測(cè)值Da，與位置指令值

52、D0相比較。</p><p>　　圖1-3 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)原理</p><p>　　控制部分的設(shè)計(jì)要能控制三個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng),根據(jù)加工要求,至少要控制兩軸聯(lián)動(dòng)完成圓弧插補(bǔ),為了在加工中使用不同尺寸的刀具,數(shù)控裝置應(yīng)具有刀具的半徑和長度的補(bǔ)償功能,以便數(shù)控加工按輪廓編程程序而能適應(yīng)刀具尺寸的變化。</p><p>　　綜上所述，銑床數(shù)控改造方案確定為：</p>

53、;<p>　　直流伺服半閉環(huán)控制，采用三坐標(biāo)2.5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控裝置，整個(gè)改造方案如圖1-4</p><p>　　圖1-4 總體改造方案示意圖</p><p>　　1、3、4---傘齒輪 2、7、10---直流伺服電機(jī) 5、8、11—滾珠絲杠 6、9、12---滾珠絲杠螺母</p><p>　　1.4、主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造</p>

54、<p>　　1.4.1電氣部分的改造</p><p>　　一般中小型機(jī)床的主傳動(dòng)采用普通交流電機(jī)拖動(dòng)，大型機(jī)床多用直流電機(jī)拖動(dòng)。直流電機(jī)拖動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)整，變速范圍寬，主軸箱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，振動(dòng)和噪音較小，加工工件精度較高，不需要改造；如果自動(dòng)化程度要求較高，經(jīng)常要求變速并且變速特征較好的場(chǎng)合，可用交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻系統(tǒng)，增加一個(gè)變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸的自動(dòng)無級(jí)變速。</p><p&g

55、t;　　1.4.2機(jī)械部分的數(shù)控化改造</p><p>　　主傳動(dòng)的改造主要是主軸支承或工作臺(tái)導(dǎo)軌的改造。普通機(jī)床的主軸支承多為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。為了提高工作臺(tái)的承載能力和精度，消除低速爬行現(xiàn)象，可將傳統(tǒng)的動(dòng)壓導(dǎo)軌改為先進(jìn)的恒流靜壓導(dǎo)軌。</p><p>　　1.5給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造</p><p>　　1.5.1改造設(shè)計(jì)要求</p><p>

56、;　　進(jìn)給伺服系統(tǒng)的改造式這次改造設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，因此它改造后的性能的好壞將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。也因此對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)提出了改造設(shè)計(jì)要求：</p><p><b>　　高精度</b></p><p>　　由于伺服系統(tǒng)控制數(shù)控機(jī)床的速度和位移輸出，為保證加工質(zhì)量，要求它有足夠的定位精度和重復(fù)定位精度。一般要求定位精度為0.001～0.01mm，速度控制要求較高的調(diào)節(jié)

57、精度和較強(qiáng)的抗負(fù)載抗干擾能力，以保證動(dòng)靜態(tài)精度都較高。</p><p><b>　　快速響應(yīng)，無超調(diào)</b></p><p>　　快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。它主要要求伺服系統(tǒng)跟隨指令信號(hào)不僅跟隨誤差小，而且響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。</p><p><b>　　調(diào)速范圍寬</b></p

58、><p>　　由于工件材料、刀具以及加工要求不同，要保證數(shù)控機(jī)床在任何情況下都能達(dá)到最佳切削條件，伺服系統(tǒng)就必須有足夠的調(diào)速范圍。這樣既能滿足高速加工要求，又能滿足底速加工要求。在低速切削時(shí)，還要伺服系統(tǒng)能輸出較大功率的轉(zhuǎn)矩。</p><p><b>　　系統(tǒng)可靠性好</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的使用率很高，常常是24小時(shí)連續(xù)加工不停機(jī)，

59、因而要求系統(tǒng)穩(wěn)定，其工作可靠。其平均無故障時(shí)間越長，系統(tǒng)性能越好。</p><p>　　1.5.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案</p><p>　?。?）電氣部分的改造</p><p>　　進(jìn)給傳動(dòng)是按數(shù)控系統(tǒng)的指令，經(jīng)放大后使刀具精確定位或按規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)（如直線、圓弧等），加工出符合要求的工件。因此要求進(jìn)給傳動(dòng)具有較高的定位精度和垂直定位精度，響應(yīng)快、調(diào)整范圍寬、輸出

60、功率大。一般中小型機(jī)床的數(shù)控化改造多用微機(jī)控制的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這種方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安裝調(diào)試方便，但是控制精度和速度較低。大型機(jī)床多用直流電機(jī)半閉環(huán)控制方式，控制精度和速度比開環(huán)控制方式高，但是價(jià)格較高，維修較困難。</p><p>　?。?）機(jī)械部分的數(shù)控化改造</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)的改造主要是提高移動(dòng)部件的靈活性，減少或消除傳動(dòng)間隙，通常是改造導(dǎo)軌副、進(jìn)給箱和移動(dòng)元件。<

61、;/p><p>　　導(dǎo)軌副的改造方法有兩種：一是把滑動(dòng)導(dǎo)軌改為滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌，用以消除傳動(dòng)間歇、提高定位精度，但工藝復(fù)雜，改造費(fèi)用大，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。二是在進(jìn)給移動(dòng)部件在粘接聚四氟乙烯軟帶，改造為粘塑導(dǎo)軌副。</p><p>　　進(jìn)給箱的改造主要是減少進(jìn)給箱內(nèi)的齒輪對(duì)數(shù)（往往是取消進(jìn)給箱或僅是一級(jí)減速進(jìn)給箱），并增有消除或減少間隙的裝置（如雙片齒輪結(jié)構(gòu)）。</p><

62、p>　　在機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)中，需將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。普通機(jī)床采用普通絲杠副實(shí)現(xiàn)，其摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低、動(dòng)摩擦系數(shù)相差大、低速容易出現(xiàn)爬行。采用滾珠絲杠副可以滿足數(shù)控機(jī)床的要求，其精度高、反應(yīng)快、無爬行。</p><p>　　1.6.數(shù)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，它是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)代替原先的硬件數(shù)控系統(tǒng)

63、（NC）所完成的功能。他之所以取代以前的NC系統(tǒng)和當(dāng)前設(shè)計(jì)選用的原因，是因?yàn)镃NC系統(tǒng)具有NC系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）活性大。 NC系統(tǒng)是用硬件邏輯電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制功能。這種固定的接線的電路一旦制成后，就難以改變，而CNC系統(tǒng)的數(shù)控功能大多由軟件在通用性較強(qiáng)的硬件的支持下來實(shí)現(xiàn)的，其功能的修改、擴(kuò)充和適應(yīng)性方面都具有較大的靈活性，如果要改變、擴(kuò)充其功能，只需通過對(duì)軟件的修改和擴(kuò)充便可

64、實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）通用性強(qiáng)。 CNC系統(tǒng)的軟件和硬件大多是采用模塊化的結(jié)構(gòu)。按模塊化方法組成的CNC系統(tǒng)基本配置部分是通用的，不同的數(shù)控機(jī)床（如車床、銑床、磨床、加工中心等），只要配置相應(yīng)的功能模塊，就可滿足這些機(jī)床的特定控制功能，這對(duì)數(shù)控機(jī)床的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)以及維護(hù)、維修也是十分方便的。</p><p>　?。?）數(shù)控功能豐富。 CNC系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的高度計(jì)算能力，可實(shí)現(xiàn)許多

65、復(fù)雜的數(shù)控功能，如高次曲線插補(bǔ)、動(dòng)靜態(tài)圖形顯示、多種補(bǔ)償功能、數(shù)字伺服控制功能等。</p><p>　?。?）可靠性高。 CNC裝置的零件程序在加工前一次送入存儲(chǔ)器，并經(jīng)過檢查后方可被調(diào)用，這就避免了在加工過程中由紙帶輸入機(jī)的故障產(chǎn)生的停機(jī)現(xiàn)象。許多功能由軟件實(shí)現(xiàn)，硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，采用大規(guī)模和超大規(guī)模通用和專用集成電路，使可靠性進(jìn)一步提高。</p><p>　?。?）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。

66、 由于采用計(jì)算機(jī)，使硬件數(shù)量相應(yīng)減少，加之電子元件的集成度越來越高，使硬件的體積不斷縮小，同時(shí)控制柜的尺寸也相應(yīng)減少。數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常緊湊，使其與機(jī)床結(jié)合在一起成為可能，減少占地面積，方便操作。由于通訊功能的增強(qiáng)，容易組成數(shù)控加工自動(dòng)生產(chǎn)線，如FMC、FMS、DNC和CIMS等。</p><p>　　（6）使用維護(hù)方便，操作使用方便。 目前大多數(shù)數(shù)控機(jī)床的操作采用了菜單結(jié)構(gòu)，用戶只需根據(jù)菜單的提示，進(jìn)行正確操作

67、。</p><p>　?。?）編程方便。 大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有多種編程的功能，并且都具有程序自動(dòng)校驗(yàn)和模擬仿真功能。</p><p>　?。?）維護(hù)維修方便。 數(shù)控機(jī)床的許多日常維護(hù)工作都由數(shù)控裝置承擔(dān)；而且，數(shù)控機(jī)床的自診斷功能，可迅速使故障定位，方便維修人員。</p><p>　　正是由于以上的優(yōu)點(diǎn)和本著經(jīng)濟(jì)、成本低的原則，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型CNC數(shù)控系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的主要方

68、案。</p><p>　　改造方案總體可以從硬件、軟件兩部分來著手設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)總圖如圖1-5。</p><p>　　圖1-5 數(shù)控改造設(shè)計(jì)總圖</p><p>　　系統(tǒng)主要由89C51單片機(jī)、速度檢測(cè)元件、直流伺服電機(jī)，及相應(yīng)的接口電路組成。總體數(shù)控系統(tǒng)電路原理框圖如圖1-6</p><p><b>　　.</b><

69、/p><p>　　圖1-6 數(shù)控系統(tǒng)電路原理框圖</p><p>　　軟件的設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件其作用主要是檢測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)并提供基本操作管理，其中包括I/O接口初始化，單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化，鍵盤數(shù)據(jù)區(qū)、顯示緩沖區(qū)初始化，各種軟件標(biāo)志初始化，中斷處理等，系統(tǒng)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)。應(yīng)用軟件則根據(jù)用戶編制的加工程序（如），控制機(jī)床的運(yùn)行。</p><p

70、>　　1.7.改造后的布局及功能</p><p>　　X6132的工作臺(tái)裝有進(jìn)給伺服系統(tǒng)，床身左側(cè)的電氣箱內(nèi)裝有主控器和強(qiáng)電系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)顯示器及按鍵，在右側(cè)便于觀察、調(diào)試和操作。數(shù)控系統(tǒng)為CNC半閉環(huán)控制，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。顯示器可采用陰極發(fā)光二極管（LED），用以顯示輸入的程序，機(jī)床的實(shí)際位置和已存儲(chǔ)的各種信息。手動(dòng)操作時(shí)，顯示器可作為數(shù)字讀出裝置使用。</p>&l

71、t;p>　　2.控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)應(yīng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)控的各種功能為標(biāo)準(zhǔn)，以經(jīng)濟(jì)性為基本原則。</p><p><b>　　2.1單片機(jī)的選擇</b></p><p>　　2.1.1 CPU的比較和選用</p><p>　　在選擇CPU 時(shí)應(yīng)考慮的因素是:</p><p

72、>　　(1) 時(shí)鐘頻率和字長(即控制數(shù)據(jù)處理的速度) ;</p><p>　　(2) 可擴(kuò)展存儲(chǔ)器(指ROM/ RAM) 的容量;</p><p>　　(3) 指令系統(tǒng)的功能是否強(qiáng)(即編程的靈活性) ;</p><p>　　(4) I/ O 口擴(kuò)展能力(即對(duì)外設(shè)控制的能力) ;</p><p>　　(5) 開發(fā)手段(包括支持開發(fā)的軟件和

73、硬件電路) 。</p><p>　　除此之外,還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合、控制對(duì)象及對(duì)各種參數(shù)要求選擇CPU。</p><p>　　在大多數(shù)相關(guān)的機(jī)床改造資料及論文中都采用了8031，原因是：8031 單片機(jī)是集CPU 、I/ O 端口及部分RAM 等為一體的控制器,開發(fā)手段齊全,指令系統(tǒng)功能強(qiáng),編程靈活性大,硬件資料也很豐富。8031 芯片內(nèi)部具有128 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM。內(nèi)部編址為00

74、H～7FH,用作工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器,CPU 對(duì)內(nèi)部RAM 有豐富的操作指令。但應(yīng)用片內(nèi)的RAM 往往不夠,現(xiàn)外接6264 芯片來擴(kuò)展8031 的RAM 存儲(chǔ)器。8031 的輸入、輸出( I/ O) 線不多, 所以外接8155 芯片以擴(kuò)展I/ O口。8031 是一個(gè)無ROM 的8051 , 必須外接E2PROM 或ROM 作為程序存儲(chǔ)器, 所以必須外接一片2764 。8031 為40 引腳的雙列直插式器件, 有4 個(gè)雙

75、向8 位I/ O 口( P0～ P3) , P0 口和P2 口作為地址總線使用, P1 口用作行程控制, P3 口用作第二功能使用。16 位地址總線由P0 口經(jīng)地址鎖存器74LS373 提供低8 位( A 0～ A 7) ,高8 位( A 8～ A 15 ) 由P2 口直接提供。8 位數(shù)據(jù)總線</p><p>　　如果選用89C51，它的內(nèi)部不但有128位的存儲(chǔ)器，而且相對(duì)于8031還有以下優(yōu)點(diǎn)：</p&g

76、t;<p>　　*與MCS－51兼容</p><p>　　*4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p><p>　　*壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　*數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　*全靜態(tài)工作：0~24Hz</p><p>　　*三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>

77、;　　*128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　*32可編程I/O線</p><p>　　*兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　*5個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　*可編程串行通道</b></p><p>　　*低功耗的閑置和掉電

78、模式</p><p>　　*片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　經(jīng)過兩者比較，本設(shè)計(jì)決定選用89C51單片機(jī)。</p><p>　　該數(shù)控系統(tǒng)采`用了多CPU結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)功能強(qiáng)、速度快、分辨率高的要求。數(shù)控系統(tǒng)采用的中央CPU、顯示和鍵盤管理CPU及插補(bǔ)和輸入/輸出CPU。中央CPU起主要控制作用，負(fù)責(zé)數(shù)控程序的編輯，數(shù)控程序段的譯碼預(yù)處理，刀具半徑補(bǔ)償?shù)挠?jì)算

79、，刀具和機(jī)器參數(shù)編輯，診斷處理，鍵信號(hào)監(jiān)控處理以及協(xié)調(diào)另兩個(gè)CPU同步工作。顯示CPU主要功能是按照中央CPU送來的顯示命令和顯示內(nèi)容，組成相應(yīng)的顯示頁面，負(fù)責(zé)產(chǎn)生CRT顯示器所需要的視頻掃描信號(hào)，控制顯示器按規(guī)定的顯示方式顯示有關(guān)信息。此外，掃描鍵盤，將接受的鍵盤和開關(guān)信號(hào)經(jīng)譯碼后送給中央CPU進(jìn)行相應(yīng)處理。插補(bǔ)CPU主要進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)生伺服驅(qū)動(dòng)所需的控制信號(hào)，接收測(cè)量元件的反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)速度和位置的控制。此外，對(duì)輸入/輸出信號(hào)進(jìn)行

80、控制，并完成RS232C通訊功能。插補(bǔ)CPU接收中央CPU送來的程序段信息和其他命令，并返回插補(bǔ)完成情況及出錯(cuò)信號(hào)。為了完成信息交換，中央CPU與顯示CPU之間，中央CPU與插補(bǔ)CPU之間分別設(shè)置了公用存儲(chǔ)區(qū)。以中央CPU與插補(bǔ)CPU之間數(shù)據(jù)交換為例，為了避免兩個(gè)CPU同時(shí)存取公用存儲(chǔ)區(qū)而發(fā)生沖突，需要采用措施。為了簡(jiǎn)化線路和控</p><p>　　在地址分配上。為了減少芯片數(shù)，插補(bǔ)CPU所用的ROM采用2片EP

81、ROM2764，由三根地址線譯碼后，每個(gè)輸出Y端控制8K存儲(chǔ)區(qū)。2片2764占低地址區(qū)。但RAM只需2K（包括公用存儲(chǔ)區(qū)），設(shè)計(jì)中把公用存儲(chǔ)區(qū)放在最高地址區(qū)，為了精確地選址，又加了74LS139，進(jìn)一步用、選定RAM的地址為0F800H—0FFFFH。</p><p>　　2.1.2存儲(chǔ)芯片的選擇</p><p>　　由于89C51本身帶有存儲(chǔ)器，故不用選擇存儲(chǔ)芯片。</p>

82、<p>　　2.1.3 I/O接口芯片</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)要完成數(shù)據(jù)的輸入/輸出，由于89C51芯片的輸入/輸出接口有限，不能完成設(shè)計(jì)所需的所有輸入/輸出工作，因此我們使用兩8255芯片來完成。</p><p>　　輸入/輸出采用8255，每片可以有24個(gè)端口作為輸入/輸出用。對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)單元的餓控制模擬量信號(hào)采用DAC0830數(shù)/模轉(zhuǎn)換。為了實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，采用二級(jí)放

83、大，可輸出控制信號(hào)。由于數(shù)控裝置在使用RS23C通訊功能時(shí)不做其它工作，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，利用8255的一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，用軟件實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通訊。I/O的地址分配，I/O片不多，為簡(jiǎn)化線路減少芯片數(shù)，地址譯碼輸入只用了5根地址線，輸出分別給CTC，2片8255和4片DAC0830共7個(gè)芯片，其中CTC和8255每個(gè)口有2個(gè)地址，而DAC0830有8個(gè)地址。</p><p>　　8255可編程并行輸入/輸出接

84、口芯片是Intel公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)外圍接口電路，采用NMOS工藝制造，用單一的+5V電源供電，具有40條引腳，采用雙列直插式封裝。該芯片有三個(gè)I/O端口，即A口、B口和C口，對(duì)應(yīng)的引腳分別是PA0~PA7、PB0~PB7和PC0~PC7。其內(nèi)部還有一個(gè)控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作為輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，而C口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分為4位的端口，每個(gè)端口包含一個(gè)4位鎖存器。它們分別與端口A/B配合使用

85、，可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀態(tài)信號(hào)輸入。</p><p>　　用一片8255來控制LED與鍵盤輸入。鍵盤與顯示設(shè)計(jì)在一起，8255的PB口（PB0～PB7）提供鍵盤的列線及顯示器的掃描控制線（字位線）。PC口的PC0~PC4為鍵盤的行線，PA口的PA0~PA7作為顯示器的字行輸出口，并經(jīng)過用于使得數(shù)碼管顯示亮度增強(qiáng)的7404驅(qū)動(dòng)器。</p><p>　　另一片8255則通過YB015與伺

86、服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的控制。其中，PA0~PA6接X向、Y向和Z向直流電動(dòng)機(jī)硬件環(huán)形分配器，為輸出，PB0~PB7為三個(gè)方向的點(diǎn)動(dòng)及回零輸入，PC0~PC5為面板上的選擇開關(guān)，設(shè)有編輯、單步運(yùn)行、單段運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)1、手動(dòng)2等方式。系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼。</p><p>　　X向、Y向直流電動(dòng)機(jī)硬件環(huán)形分配器采用YB015，3-2相通電五相十拍方式工作，故A0、A1引腳均接+5V，Z向向直流電動(dòng)

87、機(jī)硬件環(huán)形分配器采用YB014，是以2-3相通電四相八拍方式工作，A0、A1接高電平。三個(gè)芯片的選通輸出控制E0分別接8255的PA2、PA4、PA6，時(shí)鐘輸入端CP接8255芯片的TIMEOUT，用以決定脈沖分配器輸出脈沖的頻率。為實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)時(shí)不同的進(jìn)給速度，可給8255芯片定時(shí)/計(jì)數(shù)器中設(shè)置不同的時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　89C51的P0口與ALE口連接了一片28引腳8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器080

88、9，在其后裝了測(cè)速發(fā)電機(jī)，來檢測(cè)直流電機(jī)的速度輸出，0809的作用是將28CY01測(cè)速發(fā)電機(jī)傳來的模擬信號(hào)變化轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，傳入89C51，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的半閉環(huán)控制。</p><p>　　2.1.4越界報(bào)警和急停電路</p><p>　　此控制系統(tǒng)中設(shè)有越界報(bào)警和急停電路。如圖2-1。±X、±Y、±Z方向的越界和急停信號(hào)經(jīng)與門引入89C51的P3.2，中斷源I

89、NT0，同時(shí)又接到89C51的P1口，采用硬件申請(qǐng)中斷和軟件查詢的方法，便可確定時(shí)哪個(gè)方向越界。當(dāng)±X、±Y、±Z等一方向越界，則相應(yīng)的紅燈亮報(bào)警。 </p><p>　　圖2-1 越界報(bào)警和急停電路</p><p>　　2.2伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)</p><p>　　伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖2-2。</p&

90、gt;<p>　　圖2-2 伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　輸入接口主要由A/D轉(zhuǎn)換器0809，接口運(yùn)算放大器N5和測(cè)速發(fā)電機(jī)組成。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的模擬信號(hào)經(jīng)0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)89C51。0809的尋址方式采用的是存儲(chǔ)器方式。接口運(yùn)算放大器有兩個(gè)作用：a.組成有源低通濾波器，抑制測(cè)速發(fā)電機(jī)

91、由于系統(tǒng)的震蕩而產(chǎn)生的高頻噪聲。b.組成放大倍數(shù)小于1的放大器，將測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出信號(hào)壓縮在±5V以內(nèi)。</p><p>　　輸出接口就是單片機(jī)和伺服電機(jī)功率放大器的接口。主要由YB015、光電耦合電路、功率放大電路、光電隔離電路及伺服電機(jī)組成。</p><p>　　2.2.1光電耦合電路</p><p>　　光電耦合器于1966年問世，把不同的發(fā)光器件和

92、各種光接收器組合起來，就可構(gòu)成幾百個(gè)品種系列的光電耦合器，因而，該器件已成為一類獨(dú)特的半導(dǎo)體器件。其中光敏二極管加放大器類的光電耦合器隨著近年來信息處理的數(shù)字化、高速化以及儀器的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，其需求量不斷增加。</p><p>　　光電耦合器的主要結(jié)構(gòu)是把發(fā)光器件和光接收器件組裝在一個(gè)密閉的管殼內(nèi)，然后利用發(fā)光器件的管腳作輸入端，而把光接收器的管腳作為輸出端。當(dāng)在輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)光。這樣，光接

93、收器件由于光敏效應(yīng)而在光照后產(chǎn)生光電流并由輸出端輸出。從而實(shí)現(xiàn)了以“光”為媒介的電信號(hào)傳輸，而器件的輸入和輸出兩端在電氣上是絕緣的。這樣就構(gòu)成了一種中間通過光傳輸信號(hào)的新型半導(dǎo)體電子器件。光電耦合器的封裝形式一般有管形、雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接三種。</p><p>　　光電耦合的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　●輸入和輸出端之間絕緣，其絕緣電阻一般都大于10 10Ω，耐壓一般可超過1

94、kV，有的甚至可以達(dá)到10kV以上。</p><p>　　●由于“光”傳輸?shù)膯蜗蛐?，所以信?hào)從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r(shí)不會(huì)出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號(hào)也不會(huì)影響輸入端。</p><p>　　●由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動(dòng)性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號(hào)。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。</p><p

95、>　　●容易和邏輯電路配合。</p><p>　　●響應(yīng)速度快。光電耦合器件的時(shí)間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。</p><p>　　●無觸點(diǎn)、壽命長、體積小、耐沖擊。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是TLP光電耦合器BJB－34，電路圖如圖2-3。</p><p>　　其中：2口接+5V，8口接+12V，3口接YB015，6口、5口接

96、功率放大器。 圖2-3光電耦合電路</p><p>　　2.2.2PWM功率放大器電路 </p><p>　　直流伺服電機(jī)常采用的功率驅(qū)動(dòng)元件是晶閘管和功率晶體管，而速度的調(diào)節(jié)主要采用調(diào)節(jié)加在電樞上的電壓大小來實(shí)現(xiàn)，電機(jī)的換向則是通過改變電樞電流的方向或勵(lì)磁電流的方向來實(shí)現(xiàn)。這里，采用功率晶體管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p&

97、gt;<p>　　功率晶體管驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，可工作在放大區(qū)，構(gòu)成放大型功率晶體管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而工作在開關(guān)狀態(tài)，則構(gòu)成開關(guān)型功率晶體管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在開關(guān)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，目前廣泛采用的是脈沖寬度調(diào)制式（PWM）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這也是目前數(shù)控機(jī)床上廣泛采用的。</p><p>　　PWM系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：采用較高的開關(guān)頻率，使得電樞電流僅靠電樞電感或附加較小的電抗器便可連續(xù)，所以電機(jī)損耗、發(fā)熱和噪聲都小，穩(wěn)定精度高，調(diào)帶

98、范圍寬；功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，其損耗小，電源利用率高，并且控制方便。</p><p>　　PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主電路有兩種結(jié)構(gòu)型式，一種是H型（也是橋式），另一種是T型。這里采用H型。原理見圖2-4：</p><p>　　圖中四個(gè)二極管為續(xù)流二極管，用于保護(hù)功率晶體管免受遭高壓電流擊穿。</p><p>　　H型在控制方式分為雙橋式和單級(jí)式兩種。這里采用雙級(jí)式PWM的

99、驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　四個(gè)功率晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組：。各晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓波形圖如圖2-5：</p><p>　　圖2-4：H型PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主電路原理圖</p><p>　　圖2-5：雙級(jí)性PWM驅(qū)動(dòng)電壓波形和電樞電流波形</p><p>　　在使和飽和導(dǎo)通, 和截止，加在電樞端電壓，A點(diǎn)為正，B點(diǎn)為負(fù)，即（忽略和的飽和壓降）

100、，電樞電流沿回路1流通。當(dāng)使和截止, 但和并不能立即導(dǎo)通。這是因?yàn)樵陔姌须姼械淖饔孟?，電樞電流?jīng)續(xù)流，沿回路2流通，的壓降使和承受反壓的緣故。和能否導(dǎo)通，取決于續(xù)流電流。當(dāng)電樞電流較大時(shí)，在時(shí)間內(nèi)，一直為正，如圖b所示， 此時(shí)，和沒等導(dǎo)通，下一個(gè)周期即到來，又使和導(dǎo)通，電流又開始上升，使電流維持在一個(gè)正值附近波。當(dāng)電樞電流較小時(shí)，在時(shí)間內(nèi)，續(xù)流電流可能降到零，于是和在電源電壓和反電動(dòng)勢(shì)的共同作用下導(dǎo)通，沿回路3流通，方向反向，電動(dòng)機(jī)處于

101、反接制動(dòng)狀態(tài)，直到下一周期，和導(dǎo)通，才開始回升，如圖所示。電機(jī)的轉(zhuǎn)向取決于電樞電流的平均值，即取決于電樞端電壓的平均值。若在一個(gè)周期內(nèi)，加在和的正脈沖寬度（）和加在和的正脈沖寬度（） 相等（即=T/2，T為周期），和的導(dǎo)通時(shí)間與使和飽和導(dǎo)通, 和截的相等，電樞電壓的正負(fù)半波面積相等，其平均電壓為零，電動(dòng)機(jī)靜止不動(dòng)。當(dāng)時(shí)，電樞平均電壓大于零，電機(jī)正轉(zhuǎn)，平均值越大，轉(zhuǎn)速越高。當(dāng)時(shí)，電樞平均電壓小于零，電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><

102、;p>　　由上述過程可知，雙極性PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)的靜止是動(dòng)態(tài)靜止，有利于消除正反轉(zhuǎn)死區(qū)。在設(shè)計(jì)雙極性PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)要注意解決以下的問題：</p><p>　　1）防止直通。由于功率晶體管為非理想開關(guān)器件，在兩組晶體管交替開關(guān)過程中可能出現(xiàn)和 或和同時(shí)導(dǎo)通現(xiàn)象，即直通現(xiàn)象，造成電源短路。為防止直通現(xiàn)象，應(yīng)在驅(qū)動(dòng)電路上附加延時(shí)環(huán)節(jié)，使兩組晶體管的開關(guān)脈沖錯(cuò)開一段時(shí)間。在CNC中采用硬件邏輯延時(shí)或軟件延時(shí)

103、。</p><p>　　2）開關(guān)脈沖頻率的選擇。晶體管開關(guān)脈沖頻率的選擇要從以下兩方面綜合考慮：</p><p>　　①頻率響應(yīng)。開關(guān)脈頻率高，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，頻帶寬。調(diào)整范圍寬，另外，高的開關(guān)頻率也會(huì)降低電機(jī)的損耗。但開關(guān)頻率太高，會(huì)是晶體管的動(dòng)態(tài)損耗太大，直通現(xiàn)象也難以防止，這限制了開關(guān)脈沖頻率的提高。②防止諧振。開關(guān)脈沖頻率的選擇要避開系統(tǒng)各部分的諧振區(qū)，通常選擇高于諧振頻率。&l

104、t;/p><p>　　在微機(jī)控制PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，脈沖寬度控制信號(hào)可由計(jì)算機(jī)通過軟件產(chǎn)生，所以硬件電路簡(jiǎn)單，控制靈活，微機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖見圖2-6。微機(jī)輸出脈寬控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器放大，驅(qū)動(dòng)PWM主電路的功率晶體管開關(guān)。 圖2-6微機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理</p><p>　　開關(guān)頻率及脈沖寬度都可采用軟件來調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)同時(shí)采樣速度和位置反饋信號(hào)，并利用軟件對(duì)速度和位置進(jìn)

105、行調(diào)節(jié)。</p><p>　　PWM的控制脈沖也可以由脈寬調(diào)制器產(chǎn)生，這時(shí)微機(jī)需要通過D/A轉(zhuǎn)換器脈寬調(diào)制器輸入脈寬控制信號(hào)。替安置信號(hào)可以是三角波或鋸齒波。圖2-7是三角波脈寬調(diào)制電路。N1為比例放大器，N2為積分放大器。N1和N2構(gòu)成三角波發(fā)生器，輸出三角波調(diào)制信號(hào)U1。調(diào)節(jié)電位器RP可改變?nèi)遣ǖ念l率。用三角波信號(hào)對(duì)給定信號(hào)Ui進(jìn)行調(diào)制，在比較器CP的輸出端便得到寬度和UI成正比，頻率等于三角波頻率的脈寬信

106、號(hào)。UI可由微機(jī)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化器給定。</p><p>　　圖2-7 三角波脈寬調(diào)制電路</p><p><b>　　2.3檢測(cè)裝置</b></p><p>　　2.3.1測(cè)速發(fā)電機(jī)</p><p>　　測(cè)速發(fā)電機(jī)（TG）有直流和交流兩種，在此伺服系統(tǒng)中采用的是直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。為了提高檢測(cè)的靈敏度，將測(cè)速發(fā)電機(jī)直接連接在電

107、機(jī)軸上。圖2-8為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理。當(dāng)位于磁場(chǎng)中的線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，在線圈的兩端將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，根據(jù)法拉第定律可以得出： 圖2-8 測(cè)速發(fā)電機(jī)</p><p>　　E= Ki ×ω </p><p>　　式中 Ki ———測(cè)速發(fā)電機(jī)的增益，V·s</p&