加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計

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編號 畢業(yè)設計（論文） 題目： 加工中心刀具自動進給 控制系統(tǒng)的設計 機電 系 電子信息工程 專業(yè) 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱： ） （職稱： ） 2011 年 5 月 22 日 I 機 電 系 電子信息工 程 專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： １、 題目 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 ２、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 本課題來源于自選題目。 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)是數(shù)控機床等現(xiàn)代加工設 備的 重 要組成部分。隨著數(shù)控技術的不斷成熟和發(fā)展，人們對數(shù)控方面的選擇也有 了更廣闊的范圍，對數(shù)控技術的掌握要求也越來越高 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1． 要求以中規(guī)模數(shù)字集成計數(shù)器為核心，以步進電機為執(zhí)行元件， 設計一個數(shù)字化自動進給控制系統(tǒng)。 2． 熟練掌握電子工作平臺 件的使用方法 。 3．用 件對 進行自動進給控制系 統(tǒng)的研究與設計。 4．用 件創(chuàng)建仿真電路。 四、接受任務學生： 姓名 五、開始及完成日期： 自 2010 年 10 月 25 日 至 2011 年 5 月 22 日 、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔 學科組組長研究所所長 〕 簽名 系主任 簽名 2010 年 10 月 25 日 要 自動進給控制系統(tǒng)是數(shù)控機床等現(xiàn)代加工設備的重要組成部分。本設計主要介紹以中規(guī)模數(shù) 字集成計數(shù)器 核心的兩種方案，以步進電機為執(zhí)行元件的數(shù)字化自動進給控制系統(tǒng)。文章詳細介紹了自動進給系統(tǒng)的狀態(tài)譯碼可編程計數(shù)器的設計過程，其中還涉及到的自動進給控制系統(tǒng)的譯碼可編程計數(shù)器所使用的元器件，及元器件的主要使用到的功能，元器件的管腳圖等等，并且單獨給出了設計圖。文章簡單的介紹了執(zhí)行元件三相步進電機的工作原理，驅動系統(tǒng)，環(huán)形分配器的內部結構，工作原理等。在設計中用電子設計自動化 (件進行了系統(tǒng)的研究和設計，給出了系統(tǒng)仿真和實驗結果。仿真軟件使用的是 升級版本 文章中也對它的工作界面使用方法做了簡單的介紹。 關鍵詞 :子設計自動化；自動進給；數(shù)字電路仿真 he is of as is is is is of of to n in of of of of so to do in is is of of V 目 錄 1 緒論 .............................................................................................................................................. 1 工中心的概念 .............................................................................................................. 1 工中心的發(fā)展史 .......................................................................................................... 1 題研究的意義 .............................................................................................................. 2 2 仿真軟件 ............................................................................................................. 3 術 .......................................................................................................................... 3 么是 ............................................................................................................. 3 術的概念 ....................................................................................................... 3 具軟件 ........................................................................................................... 3 子仿真軟件的介紹及簡單的使用說明 .................................................. 4 本概念 ................................................................................................................... 4 真的內容 ................................................................................................................ 4 路的構建及仿真 .................................................................................................... 4 元器件的管理 ........................................................................................ 5 入并編輯電路 ........................................................................................................ 5 元器件連接成電 路 ................................................................................................ 6 點 ..................................................................................................... 6 3 加工中心刀具進給控制系統(tǒng)的設計 ....................................................................................... 9 動進給控制系統(tǒng)的組成 .............................................................................................. 9 行元件三相步進電機 .................................................................................................. 9 進電機的簡單定義 ................................................................................................ 9 相步進電機的結構 ................................................................................................ 9 相步進電機的旋轉 .............................................................................................. 10 進電機環(huán)形分配器 .................................................................................................... 10 作原理 .................................................................................................................. 10 序設計 .................................................................................................................. 11 動進給控制系統(tǒng)的設計原理 .................................................................................... 12 于 動進給系統(tǒng)的設計 ............................................................................ 12 于 動進給系統(tǒng)的設計介紹 .............................................................. 12 紹 ........................................................................................................... 14 0編碼器 74147 介紹 ...................................................................................... 15 反相器 7404 介紹 ................................................................................................. 16 555 定時器接成多諧振蕩器的介紹 .................................................................. 16 真與實驗結果 ...................................................................................................... 17 動進給系統(tǒng)的改進 .............................................................................................. 17 譯碼器 74159 介紹 ...................................................................................... 19 6 選 1 數(shù)據(jù)選擇器 74150 介紹 ............................................................................. 20 平觸發(fā)的 發(fā)器的介紹 ............................................................................. 22 于 自動進給控制系統(tǒng)的設計 ................................................................ 25 于 動進給系統(tǒng) 的設計介紹 .............................................................. 25 紹 ........................................................................................................... 28 D 觸發(fā)器 74175 介紹 ............................................................................................ 29 真和實驗結果 ...................................................................................................... 30 4 結論與展望 ............................................................................................................................. 31 論 ................................................................................................................................ 31 望 ................................................................................................................................ 31 致 謝 ....................................................................................................................................... 32 參考文獻 ....................................................................................................................................... 33 附錄 A........................................................................................................................................ 34 附錄 B ........................................................................................................................................ 35 附錄 C ........................................................................................................................................ 36 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 1 1 緒論 工中心的概念 能自動更換工具，對一次裝夾的工件進行多工序加工的數(shù)控機床。加工中心 ,簡稱 由機械設備與 數(shù)控系統(tǒng) 組成的使用于加工復雜形狀工件的高效率 自動化 機床。加工中心又叫 電腦鑼 。加工中心備有刀庫，具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進行多工序加工的 數(shù)控機床 。加工中心是高度 機電一體化 的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制 機床 按不同工序自動選擇、更換 刀具 、自動對刀、自動改變 主軸轉速 、進給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了 工件裝夾時間、測量和機床調整等輔助工序時間，對加工形狀比較復雜， 精度 要求較高，品種更換頻繁的 零件 具有良好的經(jīng)濟效果。 工中心的發(fā)展史 加工中心（英文 是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數(shù)控機床。在中國香港，臺灣及廣東一代也有很多人叫 它電腦鑼。 工件在加工中心上經(jīng)一次裝夾后，數(shù)字控制系統(tǒng)能控制機床按不同工序，自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其他輔助機能，依次完成工件幾個面上多工序的加工。并且有多種換刀或選刀功能，從而使生產(chǎn)效率大大提高。 加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類，按控制軸數(shù)可分為三軸、四軸和五軸加工中心。 加工中心由于工序的集中和自動換刀，減少了工件的裝夾、測量和機床調整等時間，使機床的切削時間達到機床開動時間的 80％左右 (普通機床僅為 15～ 20％ )；同時也減少了工序之間的工件 周轉、搬運和存放時間，縮短了生產(chǎn)周期，具有明顯的經(jīng)濟效果。加工中心適用于零件形狀比較復雜、精度要求較高、產(chǎn)品更換頻繁的中小批量生產(chǎn)。 第一臺加工中心是 1958 年由美國卡尼 在數(shù)控臥式鏜銑床的基礎上增加了自動換刀裝置，從而實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。二十世紀 70 年代以來，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個可以自動更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對工件同時進行多孔加工。這種多工序集中加工的形式也擴展到了其他類型數(shù) 控機床，例如車削中心，它是在數(shù)控車床上配置多個自動換刀裝置，能控制三個以上的坐標，除車削外，主軸可以停轉或分度，而由刀具旋轉進行銑削、鉆削、鉸孔和攻絲等工序，適于加工復雜的旋轉體零件。 加工中心按主軸的布置方式分為立式和臥式兩類。臥式加工中心一般具有分度轉臺或數(shù)控轉臺，可加工工件的各個側面；也可作多個坐標的聯(lián)合運動，以便加工復雜的空間曲面。立式加工中心一般不帶轉臺，僅作頂面加工。此外，還有帶立、臥兩個主軸的復合式加工中心，和主軸能調整成臥軸或立軸的立臥可調式加工中心，它們能對工件進行五個面的加工。 加工中心 的自動換刀裝置由存放刀具的刀庫和換刀機構組成。刀庫種類很多，常見的有盤式和鏈式兩類。鏈式刀庫存放刀具的容量較大。 換刀機構在機床主軸與刀庫之間交換刀具，常見的為機械手；也有不帶機械手而由主軸直接與刀庫交換刀具的，稱無臂式換刀裝置。 為了進一步縮短非切削時間，有的加工中心配有兩個自動交換工件的托板。一個裝著工件在工作臺上加工，另一個則在工作臺外裝卸工件。機床完成加工循環(huán)后自動交換托板，使裝卸工件與切削加工的時間相重合。加工中心通常以主軸與工作臺相對位置分類，分為臥式、立式和萬能加工中心。 江南大學學士學位論文 2 臥式加工中心：是 指主軸軸線與工作臺平行設置的加工中心，主要適用于加工箱體類零件。 立式加工中心：是指主軸軸線與工作臺垂直設置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復雜零件。 萬能加工中心 (又稱多軸聯(lián)動型加工中心 )：是指通過加工主軸軸線與工作臺回轉軸線的角度可控制聯(lián)動變化，完成復雜空間曲面加工的加工中心。適用于具有復雜空間曲面的葉輪轉子、模具、刃具等工件的加工。 題研究的意義 數(shù)控技術和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地 位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)。 數(shù)控機床等現(xiàn)代加工設備是采用自動控制，數(shù)字裝置或電子計算機，全部或部分地取代一般通用機床在加工零件時對機床各種動作的人工控制。各種控制功能，均是以數(shù)字和文字實現(xiàn)的。自動進給數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代加工設備的核心部分，它由數(shù)字邏輯電路組合而成，廣泛的應用于數(shù)控機床、刨床、磨床等的自動進給控制系統(tǒng)中。 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 3 2 仿真軟件 么是 是“ 縮寫。這種技術已經(jīng)在電子設計領域得到廣泛應用。 20 世紀 90 年代，國際上電子和計算機技術較先進的國家，一直在積極探索新的電子電路設計方法，并在設計方法、工具等方面進行了徹底的變革，取得了巨大成功。在電子技術設計領域，可編程邏輯器件（如 應用，已得到廣泛的普及，這些器件為 數(shù)字系統(tǒng) 的設計帶來了極大的靈活性。這些器件可以通過軟件編程而對其硬件結構和工作方式進行重構，從而使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷。這一切極大地改變了傳統(tǒng)的 數(shù)字系統(tǒng)設計 方法、設計過程和設計觀念，促進了 術的迅速發(fā)展。 術就是以計 算機為工具，設計者在 件平臺上，用硬件描述語言 后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。 術的出現(xiàn)，極大地提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了設計者的勞動強度。 利用 具，電子 設計師 可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計 電子系統(tǒng) ，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出 圖或 現(xiàn)在對 概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領域，都有 應用。目前 術已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到 術。 術是指以計算 機為工作平臺，融合了 應用電子技術 、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動設計。 利用 具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出 圖或 現(xiàn)在對 概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領域， 都有 應用。目前 術已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到 術。本文所指的 術，主要針對電子電路設計、 計和 計。 計可分為系統(tǒng)級、電路級和物理實現(xiàn)級。 具 軟件 可大致可分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片 輔助設計軟件 、系統(tǒng)設計輔助軟件等三類。 江南大學學士學位論文 4 目前進入我國并具有廣泛影響的 件是系統(tǒng)設計軟件輔助類和可編程芯片輔助設計軟件： 最新版本 )、 等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行 電路設計與仿真 ，同進還可以進行 動布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與 第三方軟件 接口。 下面按主要功能或主要應用場合，分為電路設計與仿真工具、 計軟件、 計軟件、 計工具及其它 件，進行簡單介紹。 電子電路設計與仿真工具包括 。在本設計中主要用到的是 本概念 [1] 工程師們可以使用 互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。 真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的 術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過 虛擬儀器技術，計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到 原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程 。 件是一個專門用于電子電路仿真與設計的 具軟件。作為 運行的個人桌面電子設計工具， 一個完整的集成化設計環(huán)境。算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。學員可以很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。 件絕對是電子學教學的首選軟件工具 。 真的內容 器件建模及仿真：可以建模及仿真的器件 :模擬器件（二極管，三極管，功率管等） ;數(shù)字器件（ 74 系列， 列， ） ;件。 路的構建及仿真 單元電路、功能電路、單片機硬件電路的構建及相應軟件調試的仿真 。 系統(tǒng)的組成及仿真： 一個理想的通信系統(tǒng)的教學軟件。它很適用于如 ‘信號與系統(tǒng) ’、 ‘通信 ’、 ‘網(wǎng)絡 ’等課程，難度適合從一般介紹到高 級。使學生學的更快并且掌握的更多。 有 200 多個通用通信和數(shù)學模塊，包含工業(yè)中的大部分編碼器，調制器，濾波器，信號源，信道等， 的模塊和通常通信技術中的很一致，這可以確保你的學生學會當今所有最重要的通信技術 。 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 5 要觀察仿真的結果，你可以有多種選擇：時域，頻域， ，對數(shù)坐標，比特誤碼率，眼圖和功率譜。 儀表儀器的原理及制造仿真：可以任意制造出屬于自己的虛擬儀器、儀表，并在計算機仿真環(huán)境和實際環(huán)境中進行使用。 設計及制作：產(chǎn)品級版圖的設計及制作。 件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的準確性都直接決定了該 件的質量和易用性。 用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件。 庫的形式管理元器件，通過菜單 開 據(jù)庫管理）窗口（如下圖所示），對元器件庫進行管理。 在 口中的 表中有兩個數(shù)據(jù)庫： 中 中存放的是軟件為用戶提供的元器件， 為用戶自建元器件準備的數(shù)據(jù)庫。用戶對 據(jù)庫中的元器件和表示方式?jīng)]有編輯權。當選中 ，窗口中對庫的編輯按鈕全部失效而變成灰色。但用戶可以通過這個對話窗口中的 示框，查找?guī)熘胁煌悇e器件在工具欄中的表示方法。據(jù)此用戶可以通過選擇 據(jù)庫，進而對自建元器件進行編輯管理。 在 有實際元器件和虛擬元器件，它們之間根本差別在于：一種是與實際元器件的型號、參數(shù)值以及封裝都相對應的元器件，在設計中選用此類器件，不僅可以使設計仿真與實際情況有良好的對應性，還可以直接將設計導出到 進行 一種器件的參數(shù)值是該類器件的典型值，不與實際器件對應，用戶可以根據(jù)需要改變器件模型的參數(shù)值，只能用于仿真，這類器件稱為虛擬器件。它們在工具欄和對話窗口中的表示方法也不同。在元器件工具欄中，雖然代表虛擬器件的按鈕的圖標與該類實際器件的圖標形狀相同，但虛擬器件的按鈕有底色，而實際 器件沒有 。 相同類型的實際元器件和虛擬元器件的按鈕并排排列，并非所有的是元器件都設有虛擬類的器件。在元器件類型列標中，虛擬元器件類的后綴標有 入并編輯電路 輸入電路圖是分析和設計工作的第一步，用戶從元器件庫中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來 ,為分析和仿真做準備。 為了適應不同的需求和用戶習慣，用戶可以用菜單 開 通過該窗口的 6 個標簽選項，用戶可以就編輯界面顏色、電路尺寸、縮放比例、自動存儲時間等內容作相 應的設置。 取用元器件的方法有兩種：從工具欄取用或從菜單取用。下面將以 74例說明兩種方法。 具欄取用： 具欄 ;具欄 ;具欄 ;74鈕 。 從 具欄中選擇 74鈕打開這類器件的 口，如下圖所示。其中包含的字段有 器件數(shù)據(jù)庫）， 器件類型列表）， 器件名細表）， 產(chǎn)廠家）， 型層次）江南大學學士學位論文 6 等內容 。 從菜單取用：通過 令打開 口。選中相應的元器件 在 選擇 74列，在 選擇 74擊 鈕就可以選中 747400 是四 /二輸入與非門，在窗口種的 ，用鼠標選中其中的一個放置在電路圖編輯窗口中。器件在電路圖中顯示的圖形符號，用戶可以 在上面的 的 項框中預覽到。當器件放置到電路編輯窗口中后，用戶就可以進行移動、復制、粘貼等編輯工作了，在此不再詳述。 元器件連接成電路 在將電路需要的元器件放置在電路編輯窗口后，用鼠標就可以方便地將器件連接起來。方法是：用鼠標單擊連線的起點并拖動鼠標至連線的終點。在 連線的起點和終點不能懸空。 直觀的圖形界面 ： 整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可 直接拖放到屏幕上，輕點鼠標可用導線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的 。 豐富的元器件 ： 提供了世界主流元件提供商的超過 17000 多種元件，同時能方便的對元件各種參數(shù)進行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。 強大的仿真能力 ： 以 內核作為仿真的引擎，通過 有的增強設計功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進行優(yōu)化。包括 真、 真 、 真、 真、電路向導等功能。 豐富的測試儀器 ： 提供了 22 種虛擬儀器進行電路動作的測量： 用表 ) 數(shù)信號發(fā)生器 ) 特表 ) 波器 ) 特儀 ) 符發(fā)生器 ) 輯分析儀 ) 輯轉換儀 ) 真度儀 ) 譜儀 ) 絡分析儀 ) 量探針 ) 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 7 蹤示波器 ) 率計數(shù)器 ) 安特性分析儀 ) 捷倫仿真儀器 ) 捷倫示波器 ) 克仿真示波器 ) 特表 ) 培表 ) 流探針 ) 器 ) 這些儀器的設置和使用與真實的一樣，動態(tài)互交顯示。除了 供的默認的儀器外，還可以創(chuàng)建 自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地可升級地測試、測量及控制應用程序的儀器。 完備的分析手段 ： 供了許多分析功能： 流工作點分析 ） 流分析） 態(tài)分析） 里葉分析） 聲分析） 真度分析） 流掃描分析） DC C 流和交流靈敏度分析） 數(shù)掃描分析） 度掃描分析） 輸 函數(shù)分析） 差情況分析 ） 級分析） 特卡羅分析） 寬分析） 套掃描分析） 處理分析） 戶自定義分析） 它們利用仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)執(zhí)行分析，分析范圍很廣，從基本的 到極端的到不常見的都有，并可以將一個分析作為另一個分析的一部分的自動執(zhí)行。集成 速進行原型開發(fā)和測試設計，具有符合行業(yè)標準的交互式測量和分析功能； 獨特的射頻 (塊 ： 提供基本射頻電路的設計、分析和仿真。射頻模塊由 頻特殊元件，包括自定義的 型）、用于創(chuàng)建用戶自定義的 型的模型生成器、兩個江南大學學士學位論文 8 器（ 譜分析儀和 絡分析儀）、一些析（電路特性、匹配網(wǎng)絡單元、噪聲系數(shù)）等組成； 強大的 塊 ： 支持 4 種類型的單片機芯片 ,支持對外部 部 盤和 外圍設備的仿真，分別對 4 種類型芯片提供匯編和編譯支持；所建項目支持 C 代碼、匯編代碼以及16 進制代碼 ,并兼容第三方工具源代碼； 包含設置斷點、單步運行、查看和編輯內部 殊功能寄存器等高級調試功能。 完善的后處理 ： 對分析結果進行的數(shù)學運算操作類型包括算術運算、三角運算、指數(shù)運行、對數(shù)運算、復合運算、向量運算和邏輯運算等； 詳細的報告 ： 能夠呈現(xiàn)材 料清單、元件詳細報告、網(wǎng)絡報表、原理圖統(tǒng)計報告、多余門電路報告、模型數(shù)據(jù)報告、交叉報表 7 種報告； 兼容性好的信息轉換 ： 提供了轉換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到 線（如 輸出仿真結果到 出網(wǎng)絡表文件；向前和返回注；提供 聯(lián)網(wǎng)共享文件） 。 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 9 3 加工中心刀具進 給控制系統(tǒng)的設計 動進給控制系統(tǒng)的組成 自動進給控制系統(tǒng)是由位置檢測電路、控制脈沖生成電路、控制門、脈沖源、可編程計數(shù)器、環(huán)形分配器、驅動裝置和執(zhí)行元件等組成。 圖 自動進給控制系統(tǒng)的邏輯框圖。 圖 動進給系統(tǒng)的邏輯框圖 行元件三相步進電機 進電機的簡單定義 步進電機是一種將電脈沖轉化為不連續(xù)的機械運動的機電裝置。當施加適當?shù)碾娒}沖指令時，電機轉子的出軸或外轉子將會以不連續(xù)的步進增量旋轉。 電機 的旋轉與施加的脈沖之間有幾個方面的直接關系：首先所加脈沖的順序直接決定著電機轉軸旋轉的方向。其次電機轉軸旋轉的速度由于速度正比于脈沖頻率，有比較寬的轉速范圍。而旋轉的角度或者圈數(shù)和所加的脈沖數(shù)成正比。僅僅將負載直接連接到電機的轉軸上也可以極低速的同步旋轉。 相步進電機的結構 電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。 0、 1/3 て、 2/3 て ,（相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即 A 與齒 1 相對齊， B 與齒 2 向右錯開 1/3 て， C 與齒 3 向右錯開 2/3 て ， A'與齒 5 相對齊，（ A'就是 A，齒 5 就是齒 1）下面是定轉子的展開 如圖 脈 沖 源 位 置 檢 測 控 制 門 控 制 脈 沖 生 成 環(huán) 形 分 配 器 可 編 程 計 數(shù) 器 驅 動 裝 置 執(zhí) 行 元件 江南大學學士學位論文 10 圖 相步進電機轉子展開圖 相步進電機的旋轉 如 A 相通電， B， C 相不通電時，由于磁場作用，齒 1 與 A 對齊，（轉子不受任何力以下均同）。 如 B 相通電， A， C 相不通電時，齒 2 應與 B 對齊，此時轉子向右移過 1/3 て，此時齒 3 與 C 偏移為 1/3 て，齒 4 與 A 偏移（て て） =2/3 て。 如 C 相通電， A， B 相不通電，齒 3 應與 C 對齊，此時轉子又向右移過 1/3 て，此時齒 4 與 A 偏移為 1/3 て對齊。 如 A 相通電， B， C 相不 通電，齒 4 與 A 對齊，轉子又向右移過 1/3 て 這樣經(jīng)過 A、 B、 C、 A 分別通電狀態(tài)，齒 4（即齒 1 前一齒）移到 A 相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按 A， B， C， A…… 通電，電機就每步（每脈沖） 1/3 て ,向右旋轉。如按 A， C， B， A…… 通電，電機就反轉。 由此可見：電機的位置和速度由導電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。 進電機環(huán)形分配器 作原理 步進電機控制主要有三個重要參數(shù)即轉速、轉過的角度和轉向。由于步進電機的轉動是由輸入脈沖信號控制，所以轉速是由輸入脈沖 信號的頻率決定，而轉過的角度由輸入脈沖信號的脈沖個數(shù)決定。轉向由環(huán)形分配器的輸出通過步進電機 A、 B、 C 相繞組來控制，環(huán)形分配器通過控制各相繞組通電的相序來控制步電機轉向。如圖 出了一個雙向三相六拍環(huán)形分配器的邏輯電路。電路的輸出除決定于復位信號 ，還決定于輸出端 歷史狀態(tài)及控制信號－ 能信號、 反轉控制信號和輸入脈沖信號。其真值表如表 3示。 加工中心刀具自動進給控制系統(tǒng)的設計 11 圖 向三相六拍環(huán)形分配器的邏輯電路 表 3值表 序設計 程序設計采用組合邏輯設計法，由真值表可知： 當 0 時，輸出 邏輯關系為： 當 1 時，輸出 邏輯關系為： 當 0，正轉時 步進機 A、 B、 C 相線圈的通電相序為： 當 1，反轉時各相線圈通電相序為： 0 Z B C A B C 1 Φ Φ 1 0 0 1 0 0 0 1 ↑ 1 0 1 1 1 0 0 1 ↑ 0