畢業(yè)設計--數控機床

1、<p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1數控機床的產生及發(fā)展</p><p>　　隨著科學技術的不斷發(fā)展，對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求。精度要求高，形狀復雜，批量小，機械產品日趨精密復雜，且需頻繁改型。機械加工的自動化是實現上述要求的最主要的措施之一。它不僅提高產品的質量、提高生產效率、降低生產成本、還能夠大大改

2、善工人的勞動條件。</p><p>　　大批量的自動化生產廣泛采用自動機床、組合機床和專用機床以及專用自動生產線，實行多刀、多工位多面同時加工，以達到高效率和高自動化。但這些都屬于剛性自動化，在面對小批量生產時并不是適用，而從某種程度上說，數控機床的出現正是很地滿足了這一要求。</p><p>　　1952年，美國麻省理工學院成功地研制出一套三坐標聯動，利用脈沖乘法器原理的試驗性數控系統(tǒng)，

3、并把它裝在一臺立式銑床上。當時用的電子元件是電子管，這就是第一代世界上的第一臺數控機床。我國是從1958年開始研究數控技術，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時期。當時，一些高等院校、科研單位研制出試驗樣機，開發(fā)也是從電子管開始的。1965年國內開始研制晶體管數控系統(tǒng)。從70年代開始，數控技術在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、點加工等領域全面展開，數控加工中心在上海、北京研制成功。在這一時期，數控線切割機床由于結構簡單，使用方便、價格低廉，

4、在模具加工中得到了推廣。80年代，我國從日本發(fā)那科公司引進了5、7、3等系列的數控系統(tǒng)和支流伺附電機、支流主軸電機技術，以及從美國、德國引進一些新技術。這使我國的數控機床在性能和質量上產生了一個質的飛躍。1985年，我國數控機床品種有了新的發(fā)展。90年代以及接下來主要是向高檔數控機床發(fā)展。</p><p>　　1.2 數控機床的組成及分類</p><p>　　1.2.1、數控機床的組成&l

5、t;/p><p>　　數控機床的種類繁多，但從組成一臺完整的數控機床上講，它由控制介質、數控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體以及輔助設備組成。如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 數控機床的組成</p><p><b>　?。?）控制介質</b></p><p>　　控制介質是指零件加工信息傳送到數控裝置去的信息載體。它隨

6、著數控裝置的類型不同而不同。隨著CAD/CAM技術的發(fā)展，有些數控設備利用CAD/CAM軟件在其他計算機上編程，然后通過計算機與數控系統(tǒng)通信，將程序和數據直接傳送給數控裝置。</p><p><b>　　（2）數控裝置</b></p><p>　　數控裝置是數控機床的控制中心。它由輸入裝置、控制裝置和輸出裝置等組成。</p><p>　　輸入裝

7、置受控制介質上的信息，經過識別與譯碼之后，送到控制運算器。這些信息將作為控制與運算的原始依據。</p><p>　　控制運算器根據輸入裝置送來的信息進行運算，并將控制命令輸送往輸出裝置。</p><p>　　輸出裝置將控制器發(fā)出的控制命令送到伺服系統(tǒng)，經功率放大，驅動機床完成相應的動作。</p><p><b>　?。?）伺服系統(tǒng)</b><

8、;/p><p>　　伺服系統(tǒng)是數控機床的執(zhí)行機構，包括驅動和執(zhí)行兩大部分。伺服系統(tǒng)接受數控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求帶動機床移動部件運動，以加工出符合要求的零。指令信息是以脈沖信息體現的，每一脈沖使機床移動部件產生的位移叫脈沖當量。</p><p><b>　?。?）機床本體</b></p><p>　　機床本體是數控機床的主體，是用于完

9、成各種銑削加工的機械部分，它是在原有的普通機床的基礎上改進而得到的，具有以下特點：</p><p>　　1）數控機床采用了高性能的主軸及伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)，機械傳動結構簡化，傳動鏈較短。</p><p>　　2）數控機床機械結構具有較高的剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形小</p><p>　　3）更多地采用高效傳動部件，如滾動絲杠副，直線滾動導軌等。</p>

10、<p>　　上述四個主要部分外，數控機床還有一些輔助裝置和附屬設備，如電器，液壓，氣動系統(tǒng)與冷卻、排屑、照明、儲運等裝置以及編程機、對刀儀等。</p><p>　　1.2.2、數控機床的分類</p><p>　　(1)按控制系統(tǒng)的特點分類</p><p>　　1）點位控制數控機床 點位控制機床的特點是只控制移動部件的終點位置，即控制移動部件由一個位置到

11、另一個位置的精確定位，而對它們運動過程中的軌跡沒有嚴格的要求，在移動和定位過程中不進行任何加工。</p><p>　　2）直線控制數控機床 直線控制數控機床的特點是刀具相對于工件的運動不僅要控制兩點鍵的準確位置（距離），還要控制兩點之間移動的速度和軌跡。</p><p>　　3）輪廓控制數控機床 輪廓控制又稱連續(xù)控制，大多數數控機床具有輪廓控制功能。其特點是能同時控制兩個以上的軸，具有

12、插補功能。</p><p>　　(2)按運動方式分類： </p><p><b>　　1）點位控制系統(tǒng)。</b></p><p>　　2）點位直線控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　3）輪廓控制系統(tǒng)。</b></p><p>　　(3)按執(zhí)行機構的控制方式分類<

13、/p><p>　　1）環(huán)控制系統(tǒng) 它是指不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)。</p><p>　　2）閉環(huán)控制系統(tǒng) 它是指在機床的運動部件上安裝位移測量裝置，將加工中測量到的實際位置值反饋到數控裝置中，與輸入值的指令相比較，用比較的差值控制移動部件，直到差值為零，即實現移動部件的精確定位。</p><p>　　3)半閉環(huán)控制系統(tǒng) 它是在開環(huán)控制系統(tǒng)的絲杠上或進給電動機的軸上裝

14、有角位移檢測裝置。</p><p><b>　　(4)按工藝要求</b></p><p>　　1)屬銑削類數控機床</p><p>　　2)金屬成型類數控機床</p><p>　　3)數控特種加工機床</p><p>　　4)其它類的數控機床</p><p>　　(5)按數

15、控機床的性能分類</p><p><b>　　1)檔數控機床</b></p><p><b>　　2)中檔數控機床</b></p><p><b>　　3)高檔數控機床</b></p><p>　　1.3數控機床的特點及應用范圍</p><p>　　1.

16、3.1、數控機床的特點</p><p>　　數控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是一種高度機電一體化的產品。特點如下：</p><p><b>　　1)加工精度高</b></p><p><b>　　2)加工生產率高</b></p><p>　　3)減輕勞動強度、改善勞動條件</p>

17、<p><b>　　4)良好的經濟效益</b></p><p>　　5)有利于生產管理的現代化</p><p>　　1.3.2、數控機床的應用范圍</p><p>　　1)數控機床適用于加工；</p><p>　　2)多品種小批量零件；</p><p>　　3)結構較復雜，精度要求較

18、高的零件；</p><p>　　4)需要頻繁改型的零件；</p><p>　　5)價格昂貴，不容許報廢的關鍵零件；</p><p>　　6)需要小生產周期的急需零件。 </p><p><b>　　1.4 本章小結</b></p><p>　　本章為大家

19、介紹了數控機床的發(fā)展過程，組成和分類及特點。先介紹了發(fā)展過程使大家對數控機床有了初步的了解，然后介紹組成，使數控機床更加系統(tǒng)清晰的展現在大家的眼前，通過介紹數控機床的分類和特點，使大家更加詳細的了解了數控機床。本節(jié)雖短，但是大體上簡潔概括了數控機床的特征，使大家對數控機床有了初步的認識。下章就為大家介紹下數控機床中比較重要的一種—數控銑床。</p><p>　　第二章 設計主要參數及基本思想</p>

20、<p><b>　　2.1課題要求</b></p><p>　　題目名稱（包括主要技術參數）及技術要求</p><p>　　立式升降臺數控銑床：</p><p>　　1)X、Y、Z軸的行程分別為 590、400、500mm;</p><p>　　2)進給精度 0.001mm；</p><

21、p>　　3)X、Y、Z軸快速進給速度分別為 6、6、3m/min；</p><p>　　4)工作臺面尺寸 300x500mm;</p><p>　　5)脈沖當量 0.01mm/步；</p><p>　　6)重復定位精度 0.01mm.</p><p><b>　　2.2基本思想</b></p>

22、<p>　　根據設計要求，課題的基本方案如下：</p><p>　?。?）銑床采用連續(xù)控制系統(tǒng)，定位方式采用增量坐標控制。</p><p>　?。?）為了簡化結構，降低成本，采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅動。</p><p>　?。?）進給傳動系統(tǒng)的設計是銑床中的重點，數控銑床必須有精確的進給傳動系，才會有好的精度和表面質量?？紤]到電機步距角和絲杠導程只能按標

23、準選用，為達到重復定位精度0.01mm的要求，需采用齒輪降速傳動。</p><p>　?。?）為了保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，又要求機構緊湊，所以選用絲杠螺母副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結構。</p><p>　　（5）傳動系統(tǒng)要加上脈動裝置。</p><p>　　以上為基本的方案，除了這些，課題應注意銑床的幾何精度的修正，數控指令的顯示和使用等。

24、</p><p><b>　　2.3本章小結</b></p><p>　　本章節(jié)通過給定的技術要求參數確定出了最初的銑床結構設計的基本方案，各個方案的簡單介紹和選擇的原因，并且選擇符合技術參數的方案，為下面的各個系統(tǒng)結構的構成以及原件的挑選提供了大概的范圍。</p><p>　　第三章 立式數控銑床的設計和計算</p><

25、p>　　3.1主傳動系統(tǒng)的設計</p><p>　　3.1.1主傳動設計的特點</p><p>　　主傳動系統(tǒng)一般由動力源（如電動機）、變速裝置及執(zhí)行元件（如主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制動機構等部分組成。動力源給執(zhí)行元件提供動力，并使其得到一定的運動速度和方向,變速裝置傳遞動力以及變換運動速度，執(zhí)行元件執(zhí)行機床所需的運動，完成旋轉或直線運動。</p><

26、;p>　　現代銑削加工正朝著高速、高效和高精度方向發(fā)展，對機床的性能提出越來越高的要求，如轉速高，調速范圍大，恒扭矩調速范圍達1：100～1：1000，恒功率調速范圍達1：10以上；更大的功率范圍達2.2～250kW，能在銑削加工中自動變換速度；機床結構簡單，噪聲小，動態(tài)性能好，可靠性高等。數控銑床主傳動設計應滿足如下特點：</p><p>　　1)主傳動采用交流電動機無級調速</p><

27、;p>　　2)數控銑床驅動電動機和主軸功率特性的匹配設計</p><p>　　3)數控銑床高速主傳動設計</p><p>　　4)數控銑床采用部件標準、模塊化結構設計</p><p>　　5)數控銑床的柔性化、復合化</p><p><b>　　6)虛擬軸銑床設計</b></p><p>　

28、　為了適應數控銑床加工范圍廣、工藝適應性強、加工精度高和自動化程度高等特點，要求主傳動裝置應具有以下特點：</p><p>　　(1)具有較大的調速范圍，并實現無級調速。無機變速傳動在一定的變速范圍內連續(xù)改變轉速，以便得到最有利的銑削速度；能在運轉中變速，便于實現變速自動化；能在負載下變速，便于車削大端面時保持恒定的銑削速度，以提高生產效率和加工質量。</p><p>　　(2) 具有較高

29、的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。數控銑床加工精度的提高，與主傳動系統(tǒng)的剛度密切相關。為此，應提高傳動件的精度與剛度，采用高精度軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。</p><p>　　(3) 良好的抗振興和熱穩(wěn)定性。數控銑床一般既要進行粗加工，又要精加工；加工時可能由于斷續(xù)銑削、加工余量不均勻 運動部件不平穩(wěn)以及銑削過程中的自激振動等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產生振動，影響加工精度和表面粗糙

30、度，嚴重時甚至破壞刀具或零件，使加工無法進行。因此主傳動系統(tǒng)中的各主要零部件不但要具有一定的剛度，而且要求具有足夠的抑制各種干擾力引起振動的能力—抗振性?？拐裥杂脛觿偠然騽尤岫葋砗饬俊＠缰鬏S組件的動剛度取決于主軸的當量靜剛度 阻尼比及固有頻率等參數。</p><p>　　銑床在銑削加工中主傳動系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產生變形，破壞了零部件之間的相對位置精度和運動精度造成的加工誤差，且熱變形限制了銑削用量的提高

31、，降低傳動效率，影響到生產率。為此，要求主軸部件有較高的熱穩(wěn)定性，通過保持合適的配合精度，并進行循環(huán)潤滑保持熱平衡等措施來實現。</p><p>　　3.1.2、主傳動變速系統(tǒng)</p><p>　　普通銑床一般采用機械有級變速調速傳動，而數控銑床需要自動變速；且在銑削階梯軸的不同直徑，且削曲線旋轉面和斷面時，需要隨銑削的直徑的變化而自動變速，以保持銑削速度基本恒定。這些自動變速又是無級變速

32、，以利于在一定的調速范圍內選用到理想的銑削速度，這樣既有利于提高加工精度，又有利于提高銑削效率。</p><p>　　銑床主傳動中常采用得無級變速裝置有三大類：變速電動機、機械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。</p><p>　　無級變速主傳動系設計原則</p><p>　　1）盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動系要求的無級變速裝置。如銑床主傳動系要求恒功率傳動，就應選

33、擇恒功率無級變速裝置。</p><p>　　2）無級變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調速范圍較小，尤其是恒功率調速范圍往往小于銑床實際需要的恒功率變速范圍。為此，常把無級變速裝置宇機械分級變速箱串聯在一起使用，以擴大恒功率變速范圍和整個變速范圍。</p><p>　　3.1.3主軸部件設計</p><p><b>　　主軸部件的性能要求</b><

34、;/p><p>　　主軸部件是銑床主要部件之一，它是銑床的執(zhí)行元件。它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉進行銑削，承受銑削力和驅動力等載荷，完成表面成型運動。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。</p><p>　　主軸部件的工作性能對整機性能和加工質量以及銑床生產效率有著直接影響，是決定銑床性能和技術經濟指標的重要因素。因此，對主軸部件有如下要求：</p>

35、<p>　　旋轉精度 主軸的旋轉精度是指裝配后，在無載荷、低速轉動的條件下，主軸安裝工件或刀具部位的定心表面（如銑床軸端的7：24錐孔）的徑向和軸向跳動。旋轉精度取決于的主要件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配和調整精度。工件轉速下的旋轉精度還取決于主軸的轉速、軸承的性能，潤滑劑和主軸組件的平衡。</p><p>　　剛度 主軸部件的剛度是指其在外載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產生單位位移

36、的彈性便形時，在位移方向上所施加的作用力來定義的。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。因此，主軸的尺寸和形狀、滾動軸承的類型和數量、預緊和配置形式、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質量等都影響主軸部件的剛度。</p><p>　　溫升 因相對運動處的摩擦生熱，銑削取得銑削熱等使主軸溫度升高將引起熱變形使主軸伸長，軸承間隙的變化，降低了加工的精度；溫升也會降低潤滑劑的粘度，惡化潤滑條件。

37、因此，各類銑床對溫升都有一定的限制。</p><p>　　可靠性 數控銑床是高度自動化的銑床，所以必須保證工作可靠性，可喜的地方是這方面的研究正在發(fā)展。</p><p>　　精度保持性 它指長期保持其原始制造精度的能力。對數控銑床的主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。</p><p>　　3.1.4主軸部件的組成和軸承選型</p><p

38、><b>　　(1)主軸部件 </b></p><p>　　它由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。</p><p>　　(2)主軸的傳動件 </p><p>　　可以位于前后支承之間，也可位于后支承之后的主軸后懸伸端。目前傳動件位于后懸伸端的越來越多。這樣做，可以實現分離傳動和模塊化設計：主軸組件（稱為主軸單元）和變速

39、箱可以做成獨立的功能部件，又專門的工廠集中生產，作為商品出售。變速箱和主軸間可用齒輪副或帶傳動聯接。本三坐標曲面數控銑床采用帶傳動聯接。主軸支承分徑向和推力（軸向）。角接觸球軸承兼起徑向和推力支承的作用。推力支承應位于前支承內，原因是數控銑床的坐標原點，常設定在主軸前端。為了減少熱膨脹造成的坐標原點的位移，應盡量縮短坐標原點支推力支承之間的距離。</p><p><b>　　(3)主軸軸承 </

40、b></p><p>　　選用角接觸球軸承。這種軸承即可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。這種球軸承為點接觸，剛度較低。為了提高剛度和承載能力，長采用多聯組配的辦法。有三種基本組配方式，分別為背對背，面對面和同向組配，背靠背和面對面組配都能受雙向軸向載荷；同向組配只能承受單向軸向載荷。背對背比面對面安裝的軸承具有較高的抗顛覆力矩的能力。運轉時，軸承的外圈的散熱條件比內圈好，因此，內圈的溫度將高于外圈，徑向膨脹

41、的結果將使軸承的過盈加大。軸向膨脹對背靠背組配將使過盈減少，于是，可以補償一部分徑向膨脹；而對于面對面組配，將使過盈進一步加大?；谏鲜龇治?，主軸受到彎距，又屬高速運轉，因此主軸軸承必須采用背靠背組配。</p><p>　　(4)角接觸球軸承的間隙調整和預緊</p><p>　　主軸軸承的內部間隙，必須能夠調整，多數軸承，還應在過盈狀態(tài)下工作，使?jié)L動體和導軌之間有一定的預變形，這就是軸承的

42、預緊。</p><p>　　軸承預緊后，內部無間隙，滾動體從各個方向支承主軸，有利于提高運動精度。滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而預緊前只有部分滾導體與滾道接觸。預緊后，滾導體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將增多，各滾動體的受力將更加均勻。這些都有利提高軸承的精度、剛度和壽命。如主軸產生振動，則由于各個方面都有滾動體支承，可以提高抗振性。但是，預緊后發(fā)熱較多，溫升較高；且較大的預緊

43、將使壽命下降，故預緊要適量。</p><p>　　角接觸球軸承在軸向力的作用下，使內外圈產生軸向錯位實現預緊，衡量預緊力大小的是軸向預緊力，簡稱預緊力Fa0，單位為N。多聯角接觸球軸承是根據預緊力組配的。軸承廠規(guī)定了輕預緊、中預緊和重預緊三級預緊。訂貨時可指定預緊級別。軸承廠在內圈（背靠背組配）或外圈（面對面組配）的端面根據預緊力磨去δ。裝配時擠緊，便可得到預定的預緊力。如果兩個軸承間需要隔開一定的距離，可在兩軸

44、承之間加入厚度相同的內外隔套。在軸向載荷的作用下，不受力側軸承的滾動體與滾道不能脫離接觸。而滿足這個條件的最小預緊力，雙聯組配為最大軸向載荷的35%。</p><p>　　(5)承載能力和壽命</p><p>　　主軸軸承通常載荷相對較輕。除上些特殊重載主軸外軸承的承載能力是沒有問題的。主軸軸承的壽命，主要不是取決于疲勞點蝕，而是由于磨損而降低精度。通常，如軸承精度為P4級，經使用磨損后跳

45、動精度降為P5級,這個軸承就認為應該更換了。雖然還未達到其疲勞壽命，但這種“精度壽命”目前還難以估計。</p><p>　　3.1.5主軸組件的動態(tài)特性</p><p>　　通常，主軸組件的固有頻率很高，但是，高速主軸，特別是帶內裝式電動機高速主軸，電動機轉子是一個集中質量，將使固有頻率下降，有可能發(fā)生共振。改善動態(tài)特性，可采取下列措施：</p><p>　　(1)

46、是主軸組件的固有頻率避開激振力頻率。通常使固有頻率高于激振頻率的30%以上。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于主軸在彈性基礎上（軸承）的剛體振動的第一階（平移）和第二階（搖擺）模態(tài)，則應提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振動，則應提高主軸的剛度，如加粗直徑。激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時激振頻率等于主軸轉速乘以π/30。也可能來自斷續(xù)銑削，這時激振頻率還應乘以刀齒數Z。</p><p>　　(2)增大比尼 如前所

47、述，降低模態(tài)，常是主軸的剛度振動。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對主軸組件的抗振性影響很大。如果要求得到很光的加工表面，滾動軸承適當預緊可以增大阻尼，但過大的預緊反而使阻尼減少，故選擇預緊時還因考慮阻尼因素。</p><p>　　3.1.6主軸軸承的潤滑</p><p>　　滾動軸承在接觸區(qū)的壓強很高，在這么高的壓強下，接觸區(qū)產生變形，是一塊小面積的接觸而不是一條線或一個點的接觸；潤滑劑

48、在高壓下被壓縮，粘度升高了。因此，才能在滾動體與滾道的接觸區(qū)，形成一定厚度的油膜，把兩者隔開，滾道體與滾道的接觸面積很小，所以，滾動軸承所需的潤滑劑很少的。當然，也可用脂潤滑，還有用油氣潤滑的。</p><p><b>　　(1)脂潤滑</b></p><p>　　滾動軸承能用脂潤滑是它的突出優(yōu)點之一。脂潤滑不需要供油管路和系統(tǒng)，沒有漏油問題。如果脂的選擇合適、潔凈、

49、密封良好，不使灰塵、油、銑削液等進入，壽命是很長的。一次充填可用到大修，不需補充，也不要加脂孔。</p><p>　　脂潤滑可選用鋰基脂，如SKFLGLT2號（常用于球軸承）。</p><p><b>　　(2)油氣潤滑</b></p><p>　　如果dn值較大時，還需對軸承進行冷卻。如果用油兼作潤滑和冷卻，則由于油的攪拌作用，溫升反而會增加

50、。最好用油潤滑，用空氣冷卻。油霧潤滑需能達到這個目的，但是易污染環(huán)境。比較好的方法是油氣潤滑：在吹向軸承的空氣中定期地注入油，油并不霧化，用后可回收，不污染環(huán)境。油用于潤滑，空氣用于冷卻。</p><p><b>　　3.2主軸系統(tǒng)計算</b></p><p>　　3.2.1三角膠帶傳動的計算和選定</p><p>　　三角帶的選用應保證有效地

51、傳遞最大功率（不打滑）并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強度）。</p><p>　　1．確定計算功率Pd</p><p>　　KW （3.1）</p><p>　　式中：KA—工況系數</p><p>　　P—電機額定功率 KW</p><p><b>　　2．選擇三角帶型號

52、</b></p><p>　　根據Pd、n1選SPA型窄V帶</p><p>　　3．確定帶輪直徑D1、D2</p><p>　　小帶輪直徑D1應滿足：D1≥Dmin 查表取D,故選擇D</p><p><b>　　4．計算膠帶速度</b></p><p><b>　?。?.

53、2）</b></p><p><b>　　故 D選擇合格</b></p><p>　　D （3.3）</p><p>　　5．確定中心距a和帶長L</p><p>　　得 </p><p><b>　　初選

54、</b></p><p>　　帶長 （3.4）</p><p><b>　　查表，取</b></p><p>　　中心距 （3.5）</p><p><b>　　a的調整范圍：</b></p&g

55、t;<p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　（3.7）</b></p><p><b>　　6．驗算小帶倫包角</b></p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　得 ， 即滿足條件。&l

56、t;/p><p><b>　　7．確定V帶根數z</b></p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　由表7-6a查得 </p><p><b>　　（3.10）</b></p><p>　　由表7-10查得 </p>

57、<p>　　由表7-11查得 </p><p>　　由表7-9查得 </p><p>　　由表7-3查得 </p><p><b>　　代入求根公式，得</b></p><p>　　取z=6,符合表7-4推薦的輪槽數</p><p><b>　　8．確定出拉力&l

58、t;/b></p><p><b>　?。?.11）</b></p><p><b>　　由表7-5得 </b></p><p>　　9．計算作用在軸上的壓力</p><p><b>　　（3.12）</b></p><p>　　3.2.2 主

59、軸機構</p><p>　　1-錐度刀柄 2-主軸 3-拉釘 4-鋼球 5-碟形彈簧 6-拉桿</p><p>　　7-螺旋彈簧 8-活塞 9-液壓缸 10-行程開關 11-壓縮空氣管接頭</p><p>　　圖3.1 主軸機構</p><p>　　3.2.3 換刀原理簡介<

60、/p><p>　　圖3.1是銑床的主軸結構圖，刀具夾緊裝置裝在主軸內孔中。該裝置由拉桿6和頭部的兩個鋼球4、碟形彈簧5、活塞8和螺旋彈簧7組成。圖示位置為刀柄夾緊狀態(tài)。當需要松開刀柄時，液壓缸9的上腔進油，活塞8向下移動壓縮螺旋彈簧7，并推動拉桿6向下移動，碟形彈簧5被壓縮，鋼球4隨拉桿一起向下移動至主軸孔徑較大處時，便松開刀柄1，這時可將刀具連同刀柄一起拔出。當需要夾緊刀柄時，活塞8的上端無油壓，螺旋彈簧7使活塞8

61、上移，拉桿6在碟形彈簧5的作用上移，鋼球4進入刀柄尾部拉釘3的環(huán)形槽內將刀柄拉緊。</p><p>　　壓縮空氣管接頭通過活塞8和拉桿6中的孔，可將主軸軸端裝刀柄的定位錐孔吹干凈。</p><p>　　此裝置的優(yōu)點：如果突然停電，刀柄不會自行松脫。</p><p>　　3.3進給伺服系統(tǒng)的設計</p><p>　　3.3.1進給伺服系統(tǒng)的基本

62、要求</p><p>　　進給伺服系統(tǒng)不但是數控銑床的一個重要組成部分，也是數控銑床區(qū)別于一般銑床的一個特殊部分。數控銑床對進給伺服系統(tǒng)的性能指標可歸納為：定位精度高；跟蹤指令信號的響應快；系統(tǒng)的穩(wěn)定好。</p><p><b>　　1.穩(wěn)定性</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當作用在系統(tǒng)上的擾動信號消失后，系統(tǒng)能夠恢復到原來的

63、穩(wěn)定狀態(tài)下運行,或者在輸入的指令信號作用下，系統(tǒng)能夠達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)本身的一種特性，取決于系統(tǒng)的結構及組成元件的參數（如慣性、剛度、阻尼、增益等），，與外界的作用信號（包括指令信號或擾動信號）的性質或形式無關。</p><p><b>　　2．精度</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復現輸入量的精確程度。伺服系

64、統(tǒng)工作過程中通常存在三種誤差：動態(tài)誤差、穩(wěn)定性誤差和靜態(tài)誤差。實際中只要保證系統(tǒng)的誤差滿足精度指標就行。</p><p><b>　　3．快速響應性</b></p><p>　　快速響應特性是指系統(tǒng)對指令輸入信號的響應速度及瞬態(tài)過程結束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應時間，傳動裝置的加速能力。它直接影響銑床的加工精度和生產率。</p><p>　　

65、3.3.2、進給伺服系統(tǒng)的設計要求</p><p><b>　　在靜態(tài)設計方面有：</b></p><p>　　1.能夠克服摩擦力和負載</p><p>　　2.很小的進給位移量</p><p>　　3.高的靜態(tài)扭轉剛度</p><p><b>　　4.足夠的調速范圍</b>

66、</p><p>　　5.進給速度均勻，在速度很低時無爬行現象</p><p>　　在動態(tài)設計方面的要求有：</p><p>　　1.具有足夠的加速和制動轉矩</p><p>　　2.具有良好的動態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意的表面質量</p><p>　　3.負載引起的軌跡誤差盡可能小</p&

67、gt;<p>　　對于數控銑床機械傳動部件則有以下要求</p><p>　　1.被加速的運動部件具有較小的慣量</p><p><b>　　2.高的剛度</b></p><p><b>　　3.良好的阻尼</b></p><p>　　4.傳動部件在拉壓剛度 扭轉剛度 摩擦阻尼特性和間隙

68、等方面盡可能小的非線性。</p><p>　　3.3.3、進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應特性及伺服性能分析</p><p><b>　　1. 時間響應特性</b></p><p>　　進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性，按其描述方法的不同，分為時間響應特性和頻率響應特性。</p><p>　　時間響應特性是用來描述系統(tǒng)對迅速變化的指令能否迅

69、速跟蹤的特性，它由瞬態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)響應兩部分組成。由于系統(tǒng)包含一些儲能元件，所以當輸入量作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)輸出不能立刻跟隨輸入量變化，而是在系統(tǒng)達到穩(wěn)定之前表現為瞬態(tài)響應過程（或叫過渡過程）。穩(wěn)定響應是指當時間t趨向無窮大時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。若在穩(wěn)定時，輸出和輸入不能完全吻合，就認為系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差。</p><p>　　系統(tǒng)的時間響應特性不僅決定于系統(tǒng)結構、性能，而且也決定輸入信號的類型，且隨加工對象的不同以及銑削用

70、量的不同而改變。尤其考慮到啟動、停車、正反向等控制情況，各坐標軸速度信號的變化極為復雜。</p><p><b>　　2.頻率響應特性</b></p><p>　　時間響應特性是從微分方程出發(fā)，研究系統(tǒng)響應隨時間的變化的規(guī)律，即在已知傳遞函數的前況下，從系統(tǒng)在階越輸入及斜坡輸入時間應速度及振蕩過程的狀態(tài)中來獲得動態(tài)特性參數。然而在很多情況下，傳遞函數不清楚，所以只能由

71、試驗的方法來求取動態(tài)特性。因此出現頻率響應特性法。所謂頻率響應特性,就是系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應，即它通過研究系統(tǒng)對正眩輸入信號的響應規(guī)律來獲得啟動態(tài)特性。由于頻率特性與傳遞函數密切相關，因此在工程中的應用越來越多?？捎深l率響應數據擬合成傳遞函數而建立系統(tǒng)的數學模型。</p><p><b>　　3.快速性分析</b></p><p>　　所謂快速性分析是指分析系統(tǒng)的

72、快速響應性能，快速性反映了系統(tǒng)的瞬態(tài)質量。</p><p>　　對于線性進給伺服系統(tǒng)，由于它包含各種電路、機電轉換裝置和機械傳動機構，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)都有時間常數，對高頻信號來不及反應，只是一個地通漏波器。這種系統(tǒng)的通頻寬帶，對高頻信號響應速度快，所以從開環(huán)頻率特性圖看，提高系統(tǒng)的截止頻率，則可以提高閉環(huán)回路的響應速度。</p><p>　　3.4進給傳動的計算</p><p

73、>　　3.4.1、X軸滾珠絲杠副</p><p><b>　　1．精度</b></p><p><b>　　要求：進給精度</b></p><p><b>　　快速進給精度</b></p><p><b>　　2．疲勞強度</b></p>

74、<p>　　絲鋼的最大載荷為最大進給力加摩擦力，最大進給力為1625N,工作臺質量700kg,則：</p><p>　?。?）摩擦力 （3.13）</p><p><b>　　（3.14）</b></p><p>　　根據《機電一體化設計基礎》</p><p><

75、;b>　　計算載荷 </b></p><p>　　查表2-6取 查表2-8取 </p><p>　　查表2-7取 查表2-4取D級精度</p><p>　　則： （3.15）（2）計算額定動載荷</p><p>　　取絲杠的工作

76、壽命為,</p><p><b>　　（3.16）</b></p><p>　?。?）選用 FC1-4010-2.5型絲杠，由表2-9得絲杠副數據：</p><p><b>　　公稱直徑 </b></p><p><b>　　導程 </b></p><p&g

77、t;<b>　　滾珠直徑 </b></p><p>　　按表2-1種尺寸公式計算：</p><p>　　滾道半徑 （3.17）</p><p><b>　　偏心距 </b></p><p><b>　?。?.18）</b><

78、;/p><p><b>　　絲杠內徑 </b></p><p><b>　?。?.19）</b></p><p><b>　　（4）穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和角接觸軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球

79、軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如圖3.2。</p><p>　　圖3.2 穩(wěn)定性驗算</p><p>　　1）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設計時應驗算其安全系數S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數[S]</p><p>　　絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷</p><p><

80、;b>　?。?.20）</b></p><p>　　式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼E=206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數，取。</p><p><b>　?。?.21）</b></p><p>　　安全系數 （3.22）&

81、lt;/p><p>　　查表2-10，[S]=2.5～3.3 ,S＜[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　2）高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉速——臨街轉速。要求絲杠的最大轉速。</p><p>　　臨街轉速按下式計算：</p><p><b>　?。?.23）</b></p

82、><p>　　式中：為臨界轉速系數，本題取，</p><p>　　即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。</p><p>　　3）此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求</p><p><b>　?。?）剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉矩T()共同作用下引起每個導程的變形

83、量(m)為：</p><p><b>　?。?.24）</b></p><p>　　式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉矩。</p><p><b>　?。?.25）</b></p><p>　　式中：為摩擦角，其正切函數值為摩擦系數；為平均工作載荷</p&

84、gt;<p>　　按最不利的情況?。ㄆ渲校?lt;/p><p><b>　　（3.26）</b></p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為：</p><p><b>　?。?.27）</b></p><p>　　通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2，即&l

85、t;/p><p>　?。?.28）該絲杠的滿足上式，所以其剛度可以滿足要求。</p><p><b>　?。?）效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p><b>　?。?.29）</b></p><p>　　要求在90%～95%之間，所以該絲杠

86、副合格。</p><p>　　經上述計算驗算，FC1-4010-2.5各項性能均符合題目要求，所以合格。</p><p>　　3.4.2、Y軸滾珠絲杠副</p><p><b>　　1．精度</b></p><p><b>　　要求：進給精度</b></p><p><

87、b>　　快速進給精度</b></p><p><b>　　2．疲勞強度</b></p><p>　　絲鋼的最大載荷為最大進給力加摩擦力，最大進給力為1625N,工作臺質量700kg,則：（1）摩擦力 （3.30）</p><p>　　根據《機電一體化設計基礎》</p>

88、<p><b>　　計算載荷 </b></p><p>　　查表2-6取 查表2-8取 </p><p>　　查表2-7取 查表2-4取D級精度</p><p>　　則： </p><p>　　（2）計算額定動載荷</p><

89、;p>　　取絲杠的工作壽命為,</p><p><b>　?。?.31）</b></p><p>　?。?）選用 FC1-4010-2.5型絲杠，由表2-9得絲杠副數據：</p><p><b>　　公稱直徑 </b></p><p><b>　　導程 </b>

90、</p><p><b>　　滾珠直徑 </b></p><p>　　按表2-1種尺寸公式計算：</p><p>　　滾道半徑 （3.32）</p><p><b>　　偏心距 </b></p><p><b>　

91、?。?.33）</b></p><p><b>　　絲杠內徑</b></p><p><b>　　（3.34）</b></p><p><b>　?。?）穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和角接觸軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷

92、。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如圖3.3。</p><p>　　圖3.3 穩(wěn)定性驗算</p><p>　　1）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設計時應驗算其安全系數S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數[S]</p><p>　　絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷</p

93、><p><b>　?。?.35）</b></p><p>　　式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼E=206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數，取。</p><p><b>　?。?.36）</b></p><p>　　安全系數

94、 （3.37）</p><p>　　查表2-10，[S]=2.5～3.3 ,S>[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　2）高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉速——臨街轉速。要求絲杠的最大轉速。</p><p>　　臨界轉速按下式計算：</p><p><b>　　

95、（3.38）</b></p><p>　　式中：為臨界轉速系數，見表2-10，本題取，</p><p>　　即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。</p><p>　　3）此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求</p><p><b>　?。?.39） </b></p><p><b&

96、gt;　?。?）剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉矩T()共同作用下引起每個導程的變形量(m)為：</p><p><b>　?。?.40） </b></p><p>　　式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉矩。</p><p><b

97、>　　（3.41） </b></p><p>　　式中：為摩擦角，其正切函數值為摩擦系數；衛(wèi)平均工作載荷</p><p><b>　?。?.42）</b></p><p>　　按最不利的情況?。ㄆ渲校?lt;/p><p><b>　?。?.43）</b></p><

98、p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為：</p><p><b>　?。?.44）</b></p><p>　　通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2，即</p><p><b>　　（3.45）</b></p><p>　　該絲杠的滿足上市，所以其剛度可以滿足要求。&l

99、t;/p><p><b>　?。?）效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p><b>　?。?.46）</b></p><p>　　要求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。</p><p>　　經上述計算驗算，FC1-4010-2.5各項性

100、能均符合題目要求，所以合格。</p><p>　　3.4.3、Z軸滾珠絲杠副</p><p><b>　　1．精度</b></p><p><b>　　要求：進給精度</b></p><p><b>　　快速進給精度</b></p><p><b&

101、gt;　　2．疲勞強度</b></p><p>　　絲鋼的最大載荷為主軸重量加摩擦力，最小載荷為主軸重量減最大進給力的垂直分力。主軸重量為300kg,則：</p><p>　?。?）摩擦力 （3.47）</p><p>　　根據《機電一體化設計基礎》</p><p>　　計算載荷

102、 （3.48）</p><p>　　查表2-6取 查表2-8取 </p><p>　　查表2-7取 查表2-4取D級精度</p><p>　　則： </p><p>　?。?）計算額定動載荷</p><p&g

103、t;　　取絲杠的工作壽命為,</p><p><b>　?。?.49）</b></p><p>　?。?）選用 FC1-4010-2.5型絲杠，由表2-9得絲杠副數據：</p><p><b>　　公稱直徑 </b></p><p><b>　　導程 </b>&

104、lt;/p><p><b>　　滾珠直徑 </b></p><p>　　按表2-1種尺寸公式計算：</p><p>　　滾道半徑 （3.50）</p><p><b>　　偏心距</b></p><p><b>　?。?/p>

105、3.51）</b></p><p><b>　　絲杠內徑 </b></p><p>　?。?.52）（4）穩(wěn)定性驗算</p><p>　　絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和角接觸軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如圖3.4。</p&

106、gt;<p>　　圖3.4 穩(wěn)定性驗算</p><p>　　1）由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設計時應驗算其安全系數S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數[S]</p><p>　　絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷</p><p>　?。?.53）式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼E=206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；

107、為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數，取。</p><p><b>　?。?.54）</b></p><p>　　安全系數 （3.55）</p><p>　　查表2-10，[S]=2.5～3.3 ,S>[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　2）高速

108、絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉速——臨街轉速。要求絲杠的最大轉速。</p><p>　　臨界轉速按下式計算：</p><p>　?。?.56）式中：為臨界轉速系數，見表2-10，本題取，</p><p>　　即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。</p><p>　　3）此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求</p&

109、gt;<p><b>　　（3.57）</b></p><p><b>　?。?）剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉矩T()共同作用下引起每個導程的變形量(m)為：</p><p><b>　　（3.58）</b></p><p>

110、;　　式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉矩。</p><p><b>　?。?.59）</b></p><p>　　式中：為摩擦角，其正切函數值為摩擦系數；衛(wèi)平均工作載荷</p><p><b>　?。?.60）</b></p><p>　　按最不利的情況?。ㄆ?/p>

111、中）</p><p><b>　?。?.61）</b></p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為：</p><p><b>　?。?.62） </b></p><p>　　通常要求絲杠的導程誤差小于其傳動精度的1/2，即</p><p><b&

112、gt;　?。?.63）</b></p><p>　　該絲杠的滿足上市，所以其剛度可以滿足要求。</p><p><b>　?。?）效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p><b>　　（3.64）</b></p><p>　　要

113、求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。</p><p>　　經上述計算驗算，FC1-4010-2.5各項性能均符合題目要求，所以合格。</p><p><b>　　3.5本章小結</b></p><p>　　本章首先介紹了主傳動的特點，使大家對銑床的傳動特點有了最初的印象；然后根據主軸部件的性能要求來確定主軸部件的設計要求以及方案；緊接著是

114、分析主軸中挺重要的部件軸承的選型，得以確定每個傳動件中軸承的正確選擇；最后考慮了主軸軸承的潤滑，選出了最佳的潤滑方案；最后也是最主要的就是進行了主軸系統(tǒng)以及進給系統(tǒng)的設計及計算，確定出帶輪和三個滾珠絲杠副的具體的尺寸。</p><p>　　第四章 微機控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　4.1微機控制系統(tǒng)組成及控制對象介紹</p><p>　　4.1.1微機控制系統(tǒng)

115、基本硬件組成</p><p>　　數控系統(tǒng)基本硬件組成：任何一個數控系統(tǒng)都由硬件與軟件兩部分組成。硬件式組成系統(tǒng)的基礎，有了硬件軟件才能有效地運行。硬件電路的可靠性直接影響到數控系統(tǒng)的性能指標。數控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成。</p><p>　　1.主控制器。即中央處理單元CPU；</p><p>　　2.B、AB、CB；</p><

116、;p>　　3.存儲器 包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫數據存儲器；</p><p><b>　　4.接口。</b></p><p>　　其中CPU使該系統(tǒng)的核心。其作用是發(fā)布命令以協調各部分電路正常工作，存儲器用于存放系統(tǒng)軟件以及運行過程中的各種數據，I/O接口式系統(tǒng)與外界進行信息交換的橋梁，三總線則是CPU與存儲器、接口以及其它各種轉換電路聯接的紐帶，是CPU

117、于各部分電路進行信息交換和通訊的必由之路。</p><p>　　除此之外，還要根據數控系統(tǒng)的要求配備一些外圍設備，和信號變換電路。其中CPU、存儲器及I/O接口是任何一個數控系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)，其余部分并非所有數控系統(tǒng)都具備。通常，CPU通過I/O接口可連接的人機交換外設是鍵盤、打印機、磁帶紀錄儀等通訊接口；信號變換是A/D轉換、D/A轉換、光電隔離、功率放大等，是實現微機和控制對象之間的信號匹配與轉換的中間電路

118、。這兩部分可根據控制系統(tǒng)的要求選取。</p><p>　　4.1.2主控制器CPU的選擇</p><p>　　微機應用系統(tǒng)中，CPU的選擇應考慮以下要素：</p><p>　　1.時鐘頻率與字長（控制數據處理的速度）。</p><p>　　2.可擴展存儲器（ROM/RAM）的容量。</p><p>　　3.指令系統(tǒng)功能

119、是否強（即編程的靈活性）。</p><p>　　4.I/O口擴展的能力（即對外設控制的能力）。</p><p>　　5.開發(fā)手段（包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路）。</p><p>　　除此之外，還應根據系統(tǒng)應用場合、控制對象及對各種參數要求選擇CPU。目前在數控系統(tǒng)中常用的芯片由8086、8088、80286、80386、以及8098、8096等16位機的CPU，也

120、有8080、Z80和8051、8031、8751等8位機的CPU。但從性能價格比上，我們擬采用MCS-51系列單片機中的8031作為主控制器。改系列產品是集中CPU、I/O端口及部分RAM等為一體的功能性很強的控制器。只需增加少量外圍器件，就可以構成一個完整的微機控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強，變成靈活性大，硬件資料也很豐富。三種型號的引腳完全相同，僅在內部結構上有少許差異?？梢哉f8031是沒有ROM的8051，而8751又

121、是用EPROM代替ROM的8051。目前，工業(yè)控制中應用最多的是8031單片機。下面介紹8031單片機的基本性能。</p><p>　　8031單片機的基本特性：</p><p>　　1.具有8位中央處理單元（CPU）</p><p>　　片內有時鐘發(fā)生電路（6MHz或12MHz），每執(zhí)行一條指令時間為2μs或1μs。</p><p>　　2

122、.具有128字節(jié)RAM.</p><p>　　3.具有21個特殊功能寄存器。</p><p>　　4.可尋址64k字節(jié)的外部數據存儲器和64k字節(jié)的外部程序存儲器。</p><p>　　5.具有4個I/O端口、32根I/O線。</p><p>　　6.具有兩個16位定時器/計數器。</p><p>　　7.具有5個中斷

123、源，配備兩個優(yōu)先級。</p><p>　　8.具有一個全雙功串行接口。</p><p>　　9.具有位尋址能力，適用邏輯運算。</p><p>　　從上述特性可知，一塊8031的功能幾乎相當于一塊Z80CPU、一塊RAM、一塊Z80、兩塊Z80PIO和一塊Z80SIO所組成的微型計算機系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.3存儲器電路的擴展&l

124、t;/p><p>　　1.程序存儲器的擴展</p><p>　　單片機應用系統(tǒng)中擴展用的程序存儲器芯片，其型號分別為：2716、2732、2764、27128、27256等，其容量分別位2k、4k、8k、16k、32k。在選擇芯片時，要考慮CPU與EPROM時序的匹配。即8031所能讀取的時間必須大于EPROM多要求的讀取時間。此外，還要考慮最大讀出速度、工作溫度計存儲器的容量。在滿足容量要求