万方数据基于16位单片机控制的普通车床进给系统数控改造设计机床与液压欧洲，张晓东，柳坤文MicrocomputerDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2009．1(广东白云学院机电工程系，广东广州510450)ReformationSystemControl(Baiyun510450，China)reformed，andO前言普通车床在早期的数控化改造中数控系统处理器以8位单片机为主，例如MCS-51系列单片机，随着经济的发展，人们对产品品质、花样等要求越来越高，产品更新速度越来越快，8位单片机芯片作为数控系统主控单元已经不能适应精度高、效率高、速度快的产品加工要求。价格低、计算能力强、运算速度快、控制精度高的16位单片机应用得越来越广。采用80C196单片机作为数控系统核心处理器芯片，能提高过程控制、伺服控制精度与数据运算速度与数据吞吐能力。作者介绍了以MCS-96系列单片机中80C196单片机为核心的经济型CA6132型数控车床的进给系统的改造设计。进给系统总体设计方案进给系统包括工作台的纵向和横向进给，工作台移动改装为滚珠丝杠副，采用步进电动机和单片机数控系统进行开环控制，经一级齿轮传动。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装专用滚动轴承，它的压力角比普通的向心推力球轴承要大。通过改造设计，达到车削进给的稳定、快速和准确。进给系统原理如图1所示。数控系统执行用户程序后，最终通过单片机I／O引脚PWMO、PWMl输出所需频率的脉冲给z轴和x轴步进电机的环形分配与驱动器。进给伺服控制系统硬件如图2所示。PWM0、PWMl为通用脉宽调制输出，具有可编程的占空比和可编程的频率，占空比的分辨率为256级，通过程序设计，频率可从122Hz调制到31kHz。调整频率即可调节步进电机速度，PWM0、PWMl的脉冲分别输出给Z轴和x轴步进电机环形分配器，驱动步进电机工作。作者简介：欧洲(1975一)，湖南长沙市人，硕士，讲师，研究方向为机电一体化技术与数控技术。电话：13711783721，2009年11月第37卷第11期摘要：提出了采用16位单片机数控系统，对普通车床进给系统进行经济型数控化改造的设计方案，设计和改造了车床的横向与纵向进给系统机械传动机构和自动换刀系统机构。进给系统和自动换刀系统由80C196单片机数控系统控制，根据进给系统设计参数，完成了普通车床进给系统经济型数控化改造的设计、校核与计算。模拟调试与实际运行表明，改造后的机床迸给系统稳定性、准确性、快速性比以8位单片机为核心的经济型数控车床有较大改善，零件的加工质量和生产率都得到较大提高。关键词：车床；进给系统；MCS-96单片机；改造中图分类号；TGSl9．1文献标识码：B文章编号：1001—3881(2009)11—254—2ofFeedinLatheBased16BitSingleChipOUZhou。ZHANGXiaodong。LIUGuangdong，GuangzhouGuangdongmicrocomputer。theandmicrocomputer，andreformedspeedsinglesystem；Single图1进给系统原理图收稿日期：2008—10—16基金项目：广东省教育厅重点项目资助(BKZZJG20060142)MACHINETOOL＆HYDRAULICSNov．2009VoL37No．1l1．080KunwenCollegeorderfeedverticaloperationthewemdesignedbycontrolbaseddesignexplained．ThethathashigherbitKeywords：Lathe；MovingonAbstract：Inreformsystemnormallathewitheconomicnumerical16chiphorizontalmechanismcontrolledparametersimulationshowsstability，veracityrunningthan8microcomputer．microcomputer；ReformationE—mail：ouasiafei@163．com。toWSSwarOil万方数据三：昌弓：三三：岂弓：三(，一A＼2．2纵向和横向进给系统传动比选择矩肘．，计算电机最大快速运行力矩帆，计算电机快矩频曲线最大静转矩肘。，如果M。>Max{嵋，以，fI2主要参数选择2．1进给系统总体参数通过改造设计，车床定位精度要达到0．01mm；车床纵向进给切削速度可选择口。=6—360mm／rain，横向迸给切削速度可选择叱=3—180ram／rain；纵向、横向快速移动速度l000ram／rain；纵