仪表机床数控系统设计

字数:22410.页数:53   论文编号:JX081

引言
数控技术是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术。如果一种设备的控制过程是以数字形式来描述的，其工作过程是可编程序的并能在程序控制下自动进行，那么这种设备就称为数控设备。操作者根据数控工作要求编制数控程序，并将数控程序记录在控制介质上。数控程序经数控设备的输入接口输入数字控设备，控制系统按程序控制设备完成工作任务。
当前，社会经济也科学技术的发展与竞争，使机械产品日趋精密、复杂，而且产品的生命周期缩短，改型频繁。这不仅对机床设备提出精度与效率的要求，也提出了通用性与灵活性的要求。特别是航空、造船、武器、模具生产等工业部门，所加工零件具有精度高、形状复杂、经常变动的特点。使用普通机床去加工这类零件，不仅劳动强度大、生产效率低，而且还难以保证精度，有些零件甚至无法加工。
机床数控系统的出现较好的解决了复杂、精密、多变的零件加工问题，它是机床控制技术的一个重要发展方向。随着电子、自动化、计算机、精密机械、测量及人工智能技术的发展，机床的数控系统也在迅速发展和演变，以适应社会生产的需要。
针对现在手机，微型电脑，微型电子设备的广泛应用和消费者对微型电子产品的喜爱，用于加工这些产品中精度高、形状复杂的中小批量零件的仪表机床还没得到很好的发展。
现在的仪表机床大多数都是手动机床，存在精度不高，重复性不好等比较突出的问题。我们通过资料分析，了解到造成精度不高的原因主要是：如果操作人员在加工过程中受心情影响等因素，搬动操作杆时没达到预定的行程值，就会造成不良后果。因为加工时间短，一天加工的数量多，操作人员难免不会感觉到疲劳，也影响加工行程，以致影响精度。因为仪表机床都是加工仪器、仪表上精密的小零件，质量要求高。所以我们针对这个问题设计一个仪表机床数控系统，通过自动化技术来改善其精度不高，人工重复性差等问题。
我们认识到本课题所设计的仪表机床数控系统是经济型数控系统，属于一种低端的数控系统。所以我们系统设计时首先要考虑的是经济（成本低），所以我们设计其功能时不求多、求全，只求实用、够用。我们只设计和开发像低端数控系统具有的功能：人机界面（LCD显示），键盘输入，程序管理，程序译码，数据处理（插补算法），I/O处理。
本课题系统的设计主要由硬件和软件两部分组成，其中管理软件以及部分控制软件的设计由同组设计者来完成，本文将主要介绍对系统设计中对单片机的选型、硬件电路的设计、直线、圆弧插补功能以及I/O口的分配与处理。

目录
引言 1
1绪论 3
1. 1数控技术发展的现状和趋势 3
1. 1. 1数控技术发展现状 3
1.1.2数控技术的发展趋势 4
1.2 CNC数控系统概述 5
1.2.1 CNC系统的概念 5
1.2.2数控系统类型 6
1.2.3 CNC数控系统的特点 7
1.3 仪表机床CNC控制系统概述 7
1. 4本论文内容 9
2设计总方案 10
2. 1概述 10
2.2 硬件总体设计 11
2.3软件总体设计 12
3 CNC系统的硬件研究 13
3.1  单片机的选型 13
3.1.2 单片机I/O口的分配 15
3.2键盘设计 16
3.2.1 键盘电路及设计 16
3.3 通信接口I2C 17
3.4 LCD显示器及接口设计 18
4 系统软件设计 20
4.1 CNC系统的模块分析 20
4.2数控系统工作流程 21
4.3 数控系统各功能快 22
4.3.1 键盘 22
4.3.2 LCD显示 23
4.3.3数控加工程序管理 24
4.4数控加工程序解释 25
5数据处理（插补） 27
5.1逐点比较法 27
5.1.1四个象限的直线插补计算 29
5.1.2四坐标轴直线的插补 29
5.2逐点比较法圆弧插补 30
5.2.1四个象限的圆弧插补计算 30
5.3进给速度 31
5.4 I/O口的处理 32
5.5系统程序的设计 33
结 论 51
致 谢 52
参考文献 53

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