實用文檔實用文檔引言本次畢業設計從2004年2月份開始到本年的六月中下旬結束，長達半年。完成它。本次設計在顏竟成教授的悉心指導下分四個階段按部就班的有條不紊的進200420043以及畢業答辯前的各項具體細節的準備。主動請教，主動學習，獨立思考提出新方案，困難被一個個解決了，有了本次設計的成功。更鍛煉了團體協作精神，獨立作業能力，專業設計基礎，對自己將來都是一次具有深遠影響的事件。一、總體方案設計（一）總體方案的擬定暫停，進行循環加工等，因此，數控系統選取連續控制系統。電火花線切割機床屬于經濟型數控機床，在保證一定加工精度的前提根據電火花線切割機床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經濟可靠性好，功能強，速度快，抗干擾能力強，具有很高的性能價格比。因此，可MCS-51CPU動電路。此外，系統中還應該包括脈沖發生電路和其他輔助電路。杠螺母副組成，起傳動比應滿足機床所要求的。為了保證進給伺服系統的傳動精度和平穩性，選用摩擦小、傳動效率應有消除齒側間隙的機構。量移動，且潤滑方法簡單。（1.1）（二）主要技術參數的確定技術參數主要包括運動參數，尺寸參數和動力參數。DK7732機床的主要技術參數如下：實用文檔工作臺行程/mm 500x320最大切割厚度/mm30（可調）加工表面粗糙度Ra/μm2.5加工精度/mm0.015100切割工件最大厚度120mm加工錐度3°～60°電極絲移動速度11m/s電極絲最大直徑φ0.1～φ0.2mm1.1伺服系統總體方案框圖（一）儲絲走絲部件運動設計V形滾動導軌連接，這樣絲筒每轉一周拖板直線移動相應的距離，因此機床工作前應根據零件厚薄和精度要求在0.12實用文檔實用文檔1、對高速走絲機構的要求在儲絲筒上整齊排繞。②儲絲筒的徑向跳動和軸向竄動量要小。③儲絲筒要能正反轉，電極絲的走絲速度在7—12m/s調，或恒速運轉。④走絲機構最好與床身相互絕緣。⑤傳動齒輪副，絲杠副應該具備潤滑措施2、高速走絲機構的結構及特點2.2間隙的副螺母和彈簧，齒輪及絲杠螺距的搭配為沒旋轉一圈拖板移動0.25mm。所以該儲絲筒適用于Φ0.25mm儲絲筒運轉時應平穩，無不正常振動。滾筒外圓振擺應小于0.03mm，反向0.05mm，軸向竄動應完全徹底消除。好接觸，防止機油或者其他臟物進入。母等每班應注油一次。儲絲筒旋轉組合件儲絲筒旋轉組合件主要由儲絲筒、聯軸器和軸承座組成。①儲絲筒儲絲筒是電極絲穩定移動和整齊排繞的關鍵部件之一，一般用DK77324mm（1.5—5mm材料制造Ra0.8μm。為保證儲絲筒組合件動態平衡，應嚴格控制內孔、外圓對支撐部分的同軸度。儲絲筒與主軸裝配后的徑向跳動量應不大于0.01mm。一般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，沖摸儲絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。②聯軸器走絲機構中運動組合件的電機軸與儲絲筒中心軸，一般不采用軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多采用彈性聯軸器和摩擦錐式聯軸器。1.2運絲系統機構結構圖彈性聯軸器，如圖2.1所示實用文檔2.1彈性聯軸器彈性聯軸器結構簡單，慣性力矩小，換向較平穩，無金屬撞擊聲，可以減少對儲絲筒中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或者皮革。這種聯軸器的優點是，（0.2—0.5mm，1°，缺點是由它聯接的兩根軸在傳遞扭矩時會有相對轉動。2.2子軸承。此外，還要正確選用彈簧規格。彈力過小，摩擦面打滑，使傳動不穩定或摩擦面過熱燒傷；彈力過大，會增大軸向力，影響中心軸的正常轉動。圖2.2 摩擦錐式聯軸器實用文檔下幾種。套筒式磁力聯軸器（如圖3.1所示）3.1套筒式磁力聯軸器此種聯軸器主動磁極3和從動磁極2均可為圓筒狀或以若干磁鐵排列成圓筒4132其目的為：兩磁極之間無摩擦，靠磁場聯接；被聯接兩軸因受制造及安裝誤差，4和從動軸套1的配合長度來進行調整。圓盤式磁力聯軸器（如圖3.2所示）3.2圓盤式磁力聯軸器此種聯軸器主動磁極3241實用文檔接力可以通過改變主動磁極3和從動磁極2之間的距離來進行調整。8、損壞任何零部件。32金等。a既是彈性聯軸器已經滿足條件，因此本次設計選用彈性聯軸器。上下拖板走絲機構的上下拖板我們決定采用下面兩種滑動導軌之一。大。4.1的調整環節來調節。4.1三角、矩形組合式導軌運動精度。軌作為本次設計之用。齒輪副與絲杠副走絲機構上拖板的傳動鏈是由2-3實用文檔實用文檔絲筒在轉動的同時，作相應的軸向位移，保證電機絲整齊的排繞在儲絲筒上。筒的排絲距離，以適應排繞不同直徑電機絲的要求。用傳統的金屬材料制造。線架、導輪部件結構持一定的幾何角度。對線架的要求是：①具有足夠的剛度和強度，在電極絲運動（特別是高速1）時，不應出現振動和變形；5μm；③導輪與線架本體、線架與床身之間有良好的絕緣性能；進入導輪軸承；⑤線架不但能保證電極絲垂直于工作臺平面，在具有錐度切割功能的機床上，還具備能使電極絲按給定要求保持與工作臺平面呈一定角度的功能。和龍門式兩種類型。懸臂式固定線架主要由線架本體、導輪運動組合件及保持器等組成。（1）線架本體結構體的剛度和強度，使線架的上下懸臂在電極絲運動時不致振動和變形。為了進一步提高剛度和強度，在上下懸臂間增加加強筋的結構。有的機床的坐標方向的運動通過架在橫梁上的線架拖板來實現。4.2儲絲筒儲絲筒副導輪導輪

4.2可移動絲臂①導輪是本機床關鍵零件，關系到切割質量，對導輪運動組合件的要求如下。半徑，保證電極絲在導輪槽內運動時不產生軸向移動。導輪裝配后轉動應輕便靈活，應盡量減少軸向竄動和徑向跳動。進行有效的密封，以保證軸承的正常工作條件。②導輪運動組合件的結構實用文檔撐結構。懸臂支撐結構如圖5.1所示，結構簡單，上絲方便。但是因為懸臂支撐，軸承的使用壽命。5.1結構的運動穩定性較好，剛度較高，不容易發生變形及跳動。30錐形軸尖，硬度在RC60輪選擇第二種比較適宜。③導輪的材料 證導輪軸徑與導向槽的同軸度一般采用整體結構。導輪要求用硬度高、耐磨性好的材料制成（如GCr15W18Cr4V，也可以選用硬質合金或陶瓷材料制造導輪的鑲件來增強導輪V形工作面的耐磨性和耐蝕性。④導輪組合件的裝配實用文檔實用文檔滑和密封作用（二）儲絲走絲部件主要零件強度計算齒輪傳動比的確定0.25mm，1.5mm。所以儲絲筒與絲杠見齒輪傳動比為：u=0.25/1.5=1：6；采用二級齒輪傳動，取u=1/2，u=1/3。1 2齒輪齒數的確定Z=23；由于齒輪齒根與軸上鍵距離不能為零。d/2–（d+t）>2mf 1d=16mmt=2.3；1而d=d2hf1 1－ f–2ha*–2c*）m1=(23–2–0.5)m=20.5m代入上式得：20.5/2m–（16+2.3）/2 >2mm>1.3m=2Z=2Z=462 1d=mZ=2×23=46mm1 1d=mZ=2×46=92mm2 2Z=233Z=3Z=3×23=694 3d=mZ=2×23=46mm3 3d=mZ=2×69=138mm4 4齒輪1，2中心距 a=(d+d)/2=(46+92)/2=69mm1 1 2齒輪3，4中心距 a=(d+d)/2=(46+132)/2=92mm2 3 4參考書《機械設計》b=0.5d=0.5×46=23mm1其他數據如下da=(Z+2ha*)m1 1=(23+2×1)×2=50mmda=(Z+2ha*)m2 2=(46+2×1)×2=96mmd=(Z－2ha*－2c*)mf1 1=(23－2×1－2×0.25)×2=41mmd=(Z－2ha*－2c*)mf2 2=(46－2×1－2×0.25)×2=87mm同樣可以計算得:da=50mm3da=142mm4df=41mm3df=133mm4傳動件的估算其中 N—該傳動軸的輸入功率N=NdNd

－電機額定功率η－從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積n－該傳動軸的計算轉速r/minj

是傳動件能傳遞全部功率的最低轉速j［φ］－每米長度上允許的扭轉角（deg/m）取η=0.995，Nd

=0.55kwN=Nηd=0.55×0.995=0.54725kwn=1390r/minj0.5472540.54725410001390400=10.2mm齒輪模數估算

3NZnjm3NZnj0.54725130.54725136913906=1.039mm3NnjA3Nnj0.5472530.547253113906=49.28mmn

為大齒輪的計算轉速，AjAZ、Z2求出模數1m =2Aj Z Z1 2=249.282346=1.428mm取m mj w

中較大者

=1.428，現取m=2j（2）根據接觸疲勞計算齒輪模數公式為Z2Im 112 3 Jj式中： N—計算齒輪傳遞的額定功率N=Nkwdn—計算齒輪（小齒輪）的計算轉速r/minj—齒寬系數m

=b/m，

6～10。mZ1ii=ZZ

21,""用與外嚙合，“”用于內嚙合；1kks

=kkk k ；T n N qm60nTC0k m60nTC0T T齒輪等傳動件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數m和基準循環次數C0n—齒輪的最低轉速r/min預定的齒輪工作期限，中型機床推薦，T=15000～20000h；k—轉速變化系數；nk—材料強化系數。幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強q化，起著阻止疲勞細縫擴展的作用；k—功率利用系數 k—工作情況系數 k—載荷系數N 1 2［ 、［ 、3w

j查表得：k=1.2，k=1.2，k=1.151 2 3K=k kkks T nNq60nTmC0= k60nTmC0nNq1313601390320000107=0.91N=0.54725kw

=10 m

=600MPaj250.910.547251102322600213903j=1.824mm根據彎曲疲勞計算齒輪計算模數公式為：kkkkkkNZYn12 3 1 m jww1.150.5540.54725230.41410136032201=0.063mmK=k kkks TnNq60nT60nTmC0

kkknNq601390120000601390120000632108=0.554m=2（三）儲絲走絲部件主要零件強度驗算齒輪強度的驗算齒根危險截面的彎曲強度條件式2kTY Y2 1Fa

F m3Z2 Fd 1k—載荷系數k=kkkkAv 0.5dk1Ak1.05vH k—齒間載荷分配系數，k1.0. kH k—齒向載荷分布系數T—小齒輪傳遞的轉距1T=95.5×105P/n1 1 1=95.5×105×0.55/1390=3.78×103N·mmk 1.110.18(16.7H

2)d

20.15103b=1.11+0.18(1+6.7×0.52)×0.52+0.15×10-3×0.5=1.23045K=1×1.05×1.0×1.6=1.218查得：b/h=23/4.5=5.11Y —載荷作用與齒頂時齒形系數FaY —載荷作用與齒頂時應力校正系數saYFa

=2.69，Ysa

=1.575則 =21.2183.781032.691.575F 0.523232=18.4MPa

k FN FlinF SFN=60njLh=60×1390×1×20000=1.668×106H Fk—壽命系數

=1.0，k

=1.0）Nlim

FN HN—齒輪的疲勞極限 /YFlim FE ST=340MPa 520MPaHlim 1.0340F 1.25272MPa所以

＜ F F

2kT1

Z H其中：

d3u H E Hd 1Z —區域系數HZE2/(sin2/(sincos)Z 20 Z=2.5 Z=189.8MPa2H= H Ek=kkk k =1×1.05×1.0×1.23045H AV H H=1.2921.293.7810321.293.78103210.54632H 520MPa , H H H齒輪設計合格。主軸的驗算按彎扭合成應力校核軸的強度：根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖，如圖6.1 (a)。并分別作出水平方向和垂直方向的彎矩圖，如圖(b),(c)，以及扭矩圖如圖(d)。先計算軸上的載荷：1T 9550000P11 n1

9550000 3.78103Nm0.5513900.55齒輪的分度圓直徑為：d mz22346mm.12TF 1t d1

23.78103164.3N46F Fr t

tan164.3tan2059.8Nωω6.1軸的結構圖與彎矩扭矩圖從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以明顯的看出截面BC處的MMM1.1H r1.1應力計算表載荷載荷HVFFNH1=195.7N, F=31.4NF=71.2N, F=11.4NNH2NH1NH2MM==8543.6N·mmHM=3109.6N·mmV總彎矩MM 2M2HV9091.9N·mmTT=3.78×103N·mm1軸的計算應力： ca W

M2M2(T)21入如表1.1中數值得： =5.7MPaca前已經選頂的軸的材料為45號鋼，調質處理查得 =60MPa1因此 ，故安全ca 1(四）軸承的配置形式一般來說數控機床的主軸結構的軸承有以下幾種配置形式：推力球軸承用來承受前后方向的軸向負載。這種結構能承受較大的負載應用較小。向向心推力球軸承來承受軸向負載。這種結構剛性較好。2～3結構小。用這種機構較多。本次設計主軸所采用的軸承支承方式為第四種。`2.滾動軸承的預緊是采用適當的方法是滾動體和內外套圈之間產生一定的預承壽命。按預載荷的方向可分為軸向預緊和徑向預緊。Faδa1；而在具有預Fa0Fa，軸承的軸向變形增量為δa2，顯然δa2<δa1，軸承的軸向剛度有所提高。δδδδδ角接觸球軸承載荷-變形曲線5.2角接觸球軸承載荷—變形曲線三、進給傳動設計（一）進給傳動運動設計1.脈沖當量和傳動比的確定脈沖當量的確定生一個恒定的步進角位移，每一個脈沖或每步的轉角稱為步進電機的步距角/脈沖]，可由選用的步進電機型號從技術數據表中查出。b（如工作臺）的移距，稱為脈沖當量或分辨率，記為pmm/脈沖。型機對機床定位精度的設計要求是 =0.005mm/脈沖。p傳動比的確定n/n1 2

z /z2

,n,z1

為主動齒nzi2 2動比。

p

（mm）0和電機步距角比

[()/脈沖]都也已初步選定后，則可用下式計算主軸系統的傳動bL0i b0360p 0.3653600.0051i=1。（二）滾珠絲杠螺母副的型號選擇和滾珠絲杠的選型和校核滾珠絲杠螺母副的型號選擇（1）最大工作載荷計算用于導軌上的其他切削分力相關的摩擦力，可用下列實驗公式進行計算。對于矩形導軌 Fm=KFL+f(FV+FC+G)式中： F—工作臺進給方向載荷LFVFCG—移動部件的重力對于滾動導軌：f=0.0025～0.005FFF近似為零所以：Fm=fG

L，V，Cf=0.005，G=1000kg（估算）Fm=fG=1000×0.005=5（2）最大動載荷C滾珠絲杠應根據斷定動載荷Ca

選用，最大動載荷計算原理與滾動軸承相同。滾珠絲杠的最大動載荷應用下式計算3LC3Lm m

L=60nt/106

n1000v/L0式中：L—工作壽命，單位106rn—絲杠轉速，單位r/minm/minLmm0th，t=15000hfm1～1.2，1.2～1.53L所以 C3Lm m35= 535=11.96n1000v/L0=（1000×100×10-3）/5=20r/minL=60nt/106=60201036524106=105.12（106r/min）3LC3Lm m33105.12541=33CBM3205—5《機械設計師手冊》上）滾珠絲杠的選型和校核傳動中的滾珠絲桿加于設計和校核。其步驟如下：首先對于一些參數說明如下：Fi

(N)ii，i=1、2、3…n；i個載荷對應的轉速ni

(r/min);i個載荷對應的工作時間ti

(h);絲桿副最大移動速度v (mm/min);maxLb

。型號選擇根據使用和結構要求選擇滾道截面形狀，滾珠螺母的循環方式和預緊方式；計算滾珠絲桿副的主要參數①根據使用工作條件，查得載荷系數f =1.0系數s =1.5；d j②計算當量轉速nn (nd

max

nmin

d)/22000r/minFdF (2Fd mav

Fmin

)/32333NPhP Vh

max

/nmax10000/40002.5mmP5mmhLnL 60nn d

120000⑥計算絲桿所需的額定載荷C'aC' f Fa d d

102

L 31n112333102120000131151N選擇絲桿型號Ph

和計算的C'a

5mm，額定載荷大于C'a

的絲桿。。其為外循環雙管式、雙螺母墊片預緊、導珠管埋入式系列滾珠絲桿。臨界轉速校核2dn 12106 1 3c l2c12106

3.14222063025970r/min而最大工作轉速nmax40000.8nc4776校核合格。3．由于此絲桿是豎直放置，且其受力較小，溫度變化較小。所以其穩定性、溫度變形等在此也沒必要校核。4．滾珠絲桿的預緊預緊力(F)一般取當量載荷的三分之一或額定動載荷的十分之一。即：p1F Fp 3 d778N其相應的預緊轉矩FPT ph

(12)103p 2778420.85(10.852)1030.16Nm（三）步進電機的選用（或線速度）與運行特性好。受環境影響小，且額定功率小，并且可用于開環系統。而BF系列步進電動機為90BF004的電動機作為主運動的動力源。選用時主要有以下幾個步驟：1．步距角初選步進電機型號，并從手冊中查到步距角 ,由于b0bL 0i360 p綜合考慮，我初選了b2．距頻特性

1.50i1，可滿足以上公式。MmqMjmaxMmq=Mjmax載啟動力矩按下式計算：MkqMkaMkfM0式中：Mkq；Mka快進速度折算到電機軸上的加速力矩；Mkf為空載時折算到電機軸上的摩擦力矩；M 為由于絲桿預緊折算到電機軸上的附加摩擦力矩。0義啟動轉矩，即：MkqMmq=λMjmax計算Mkq的各項力矩如下：加速力矩J J J 1 2

1.8105MR2/i21.81058.810510.6105Kgm2n v

max

48001.54000r/mmax

360 0.005360p2n

24000MkqJ

max102(10.61011.8101) 102 60t 60100.519Nm空載摩擦力矩Gf‘L 13.960.274M 0 0.6Nmkf 2i 20.84附加摩擦力矩FM YJL0F

4042) (10.922)1.222Nm0 2i 0 20.84M M Mkq ka

M 0.5190.61.2222.341Nm0M MmqM Mkq

0.9512523.775Nm（二）啟動矩頻特性校核步進電機有三種工況：啟動，快速進給運行，工進運行。前面提出的M M M ，僅僅是指初選惦記后檢查電機最大靜轉kq mq jmax進行校核。步進電機啟動有突跳啟動和升速啟動。突跳啟動時加速力矩很大，啟動時丟步是不可避免的。因此很少用。而升Mkq力矩M 不會很大。一般不會發生丟步現象。ka

中的加速（四）進給機構支承設計螺桿的支承形式時應審慎的加以選擇。常見的支承形式有以下幾種：為固定支承；螺母相當于固定支承。②安裝一個深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的稱為鉸支承；兩端鉸支，一端固定、一端鉸支幾種。本次采用的是兩端固定形式支承螺桿的支承方式螺桿的支承方式有以下四種：雙推自由支承：將兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承裝在一端，另一端自由特點：適用于短螺桿。雙推支承兩個深溝球軸承。由端的晃動。適用于長螺桿。單推單推或雙推單推相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承，另一端裝一個推力球軸承。特點可預拉伸螺桿，以減少或消除螺桿水平安裝時，因自重產生的彎曲，4力，無失穩現象。雙推雙推兩端各裝兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承產生間隙，缺點是調整較復雜。四、數控系統設計（一）數控系統總體方案的擬定示:接口驅動電路步進電機微 機機開關量控制電路床軟件主運動驅動電路主軸電動機6.2控制系統框圖(二)數控系統硬件的電路設計1、單片機設計為基本組成部分的運算器電路、控制器電路、存儲器、中斷系統、定時器/計數器以及輸入/輸出口電路等。但一個單片機芯片并不并能把計算機的全部電路都出現。此外，在實際的控制應用中，常常需要擴展外圍電路和外圍芯片。位，是構成單片機系統的硬件和軟件基礎。MCS-51MCS-51系列單片機的所有產品都含有8051除程序存貯器外的基本硬件，都是在8051的基本上改變部分資源（程序存貯器、數據存貯器、I/O口、定時/計數器及一些其他特殊部件址64KB字節程序存貯器和64KBEPROM803140DIP能分為三部分。電源及時鐘引腳XTAL1、XTAL2。電源引腳接入單片機的工作電源。Vc（40：接+5VVs（20：接地。時鐘引腳1819供單片機的時鐘控制信號。時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。XTAL（19腳的輸入端。當采用外接晶體振蕩器時，此引腳應接地。鐘發生器的輸入端。控制引腳它包括RST、ALEPSENEA等。此類引腳提供控制信號，有些引腳具有復用功能。RST/VPD（9：當振蕩器運行時，在此引腳加上兩個機器周期的高電平將使單片機復位（RST。復位后應使此引腳電平為≤0.5V的低電平，以保證單片機正常工作。掉電期間，此引腳可接備用電源VPD，以保持內部RAMVPDRAMALE/PROG（30AL（地址鎖存允許）168ALE1/6。但是，每當訪問外部數據存貯器時，在兩個機器周期中ALE只出現一次，即丟失一個ALE脈沖。ALE端可8TTLPSEN（29腳：此輸出為單片機內訪問外部程序存貯器的讀選通信號。在從外部程序存貯器指令（或常數）期間，每個機器周期PSEN兩次有效。但在此期間，每當訪問外部數據存貯器時，這兩次有效的PSEN信號不出現。PSEN同8TTLEA/Vpp（31EAEA端保持8031貯器。輸入/輸出引腳/輸出（I/O）P0P1P2P3P0P0.0-P0.7：為雙向8I/OI/OI/O88TTL/數據總線口使用。P1（P1.0-P1.78I/O入線或輸出線（14TTLP2P2.0-P2.7：為8I/OI/OI/O84TTL8P3（P3.0-P3.78I/O4TTLMCS-51時鐘電路是計算機的心臟,它控制著計算機的工作節奏.MCS-51片內有一個反相放大器,XTAL1、XTAL2放大器與片外晶體或陶瓷諧振器一起構成了一個自激振蕩器,產生的時鐘送至單片機內部的各個部件.單片機的時鐘產生方式有內部時鐘方式和外部時鐘方式兩種,大多單片機應用系統采用內部時鐘方式.最常用的內部時鐘方式采用外接晶體和電容組成的并聯諧振回路,不論是HMOSCHMOS實用文檔XTAL2MCS-51XTAL17.1內部時鐘方式的時鐘電路1.2MHz-24MHz11.0592MHzC1C220pF-100pF47pF,60pF-70pF率穩定性.在設計印刷電路板時,晶體或陶瓷諧振器和電容應盡量靠近單片機NPOMCS-51CPU處于一個確定的初始狀態,并從這個狀態開始工作.單片機的復位都是靠外部電路實現的,MCS-51RST,高電平有效.它是施密特觸發輸入,當振蕩器起振后,該引腳上出現兩個機器周期RST,MCS-51持復位狀態.此時ALE,PSEN 平.RST變位低電平后,退出復位狀態,CPU從初始狀態開始工作.復位操作不影響片內RAM的內容.MCS-51實用文檔運動等的需要,常常需要人工按鈕復位,如圖所示:+5V

RST

MCS-51R1R2GND7.2上電按鈕復位電路R2,RSTRST器周期以上的高電平(因為振蕩器從起振到穩定大約要10ms),就能使單片機有效復位.當晶體振蕩頻率為12MHz,RCC=10μF,R=8.2KΩ.簡單復位RST上圖那上電按鈕復位電路只需將一個常開按鈕開關并聯于上電復位電路,按RST系統擴展8031程序。同時，單片機內部的存貯器容量較小，不能滿足實際需要，還要擴展數據（包括程序存貯器和數據存貯器I/OI/O輸出接口芯片。程序存儲器擴展MCS—512 3實用文檔64k（0000H～0FFFFH805187514kBROMROM8031EPROMEEPROM，MCS—51P0P0指令EPROM/EEPROMMCS--51鎖存器低八位地址ALE地址P2高八位地址PSENOE8.1MCS—51/74LS37374LS373GALEALE根據應用系統對程序存儲器容量要求的不同，常用的擴展芯片包括EPROM271（2kB×8、2732A（4kB×8、2764A8kB×8、27128A（16kB×86EPROM5V供電，維持電流為35mA～40Ma，工作電流為75mA～100mA，讀出時間最大為250ns，均有雙列直插式封裝形式，A～A是地址線，不同的芯片可擴展的存儲0 158P2

2716；

是數據線；CE是片選線，低電平有效；OE是數0 10 0 15 0 7Vpp

是編程電源；Vcc

是工作電源；PGM是編程脈沖輸入端。根據圖 程序存儲器擴展的原理，以EPROM2764A和鎖存器74LS373為例對實用文檔8031單片機進行程序存儲器擴展，其連接圖如圖所示。1 P102 P113 P124 P135 P146 P157 P168 P1713 INT112 INT015 T114 T031 EA/VP19 X118 X29

P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RXD TXD

D0 Q0 23933839338437736835133414331732182112211232425262728D2 Q2 6D3 Q3 9D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 OELE74LS373

10 A09 A18 A27 A36 A45 A54 A63 A725 A824 A921 A1023 A112 A1220 CE22 OE27 PGM1 VPP2764⑴

D0 D1 13D2 D3 D4 D5 D6 D7

10 A09 A18 A27 A36 A45 A54 A63 A725 A824 A921 A1023 A112 A1220 CE22 OE27 PGM1 VPP2764⑵

D0 11D1 1213D2 15D3 16D4 17D5 18D6 19D717 RD16 WR8031AH

ALE/P PSEN

VCC VCC圖8.2 8031擴展2764的連接圖0

。由于系統12中只擴展一片程序存儲器，所以可將片選端CE80312764AEA，8031電擦除可編程只讀存儲器EEPROM是近年來推出的新產品。其主要特點是能EEPROM

TitleSize Number數據存儲器的擴展

BDate: 1-Jun-2004RAMCPURAM2 3 4

File:5

128MCS—51器。RAM實用文檔P1P1P0數據MCS--51鎖存器RAM低八位地址ALERDP3地址WR高八位地址P2I/OWEOE9.1單片機擴展外部RAMRDPSEN。正因為如此，數據存儲器與0000H—FFFFH，I/O圍設備是統一編址的，即任何擴展的I/O口以及外圍設備均占用數據存儲器地址。圖中，RAM/RAM（根P2RAM/CPU信號。RAMRAM611（2kB×8）6264（8kB×8。單一＋5V160mW200mV200ns，2428線。實用文檔1 P102 P113 P124 P135 P146 P157 P168 P1713 INT112 INT015 T114 T031 EA/VP19 X118 X29 RESET17 RD16 WR8031AH

P00P01P02P03P04P05P06P07393384377368351334143317321839338437736835133414331732182112211232425262728RXD TXD ALE/P30PSEN29

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OELE74LS373

A0 2105210596897126155164193VCC252421232A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8A9A10A11A1222 OE27 WE26 CS220 CS16264⑴

A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A121110129138157166171110129138157166175184193VCC25242123222272620

D0 1112D1 13D2 15D3 16D4 17D5 18D6 19D78031

9.2803162646264ICSI接8031的P2.7，第二片選線CS2接高電平，保持一直有效狀態，因6264是8kB80316264movx@dptr,a;ARAM或者 movx a,@dptr;外部RAM內容讀至A中6000H—7FFFH，8kB。3、I/O口的擴展只有P1口和部分P3在單片機外部擴展I/O端口。由于MCS-51的外部數據存儲器RAM和I/O口是統一編64kB的數據存儲器空間的一部分接口作為擴展外圍1 RAM存儲器一樣訪問外4片，對其進行讀/寫操作。

接口芯實用文檔實用文檔8255A可編程外圍并行I/O接口8255A3個8位的并行I/O1 外圍設備連接時的接口電2。 3 4在8031單片機的I/O口上擴展8255芯片，其接口邏輯相當簡單，如圖所示D123456781312151431C 1918路 91716

P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWR8031AH

P00P01P02P03P04P05P06P07393384377368351334143317321839338437736835133414331732182112211232425262728RXD 10TXD 11ALE/P 30PSEN 29

D0 Q0 2D1 Q1 5D2 Q2 6D3 Q3 9D4 Q4 12D5 Q5 15D6 Q6 16D7 Q7 19OELE74LS373

34 D033 D132 D231 D330 D429 D528 D627 D75 RD36 WR9 A08 A135 RESET6 CS8255A

PA0 4PA1 3PA2 2PA3 1PA4 40PA5 39PA6 38PA7 37PB0 18PB1 19PB2 20PB3 21PB4 22PB5 23PB6 24PB7 25PC0 14PC1 15PC2 16PC3 17PC4 13PC5 12PC6 11PC7 1080318255圖10.18031擴展8255連接圖圖中8255的片選信號CS及口地址選擇線A0、A1分別由8031的P0.7和P0.0、BP0.1經地址鎖存器鎖存后提供。故8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH，FF7DH，FF7EH，FF7FH。8255的復位端與8031的復位端相連，都接到8031的復位電路上。在實際的應用系統中，必須根據外圍設備的類型選擇8255的操作方式，并在初始化程序中把相應的控制字寫入操作口。下面根據圖3-6舉例說明8255的編程方法。其個端口地址如下：A口地址： FF7CHAB口地址： FF7DHC口地址： 1 2 3 4序如下：mov 方式0，A口輸入，B口、C口輸出mov dptr,#0FF7FH;控制寄存器→dptrmovx 方式寄存器→控制寄存器mov dptr, #0FF7CH;A口地址→dptrmov a，dptr；從A口讀數據mov dptr，#0FF7KH；B口地址→dptrmov 要輸出的數據DATA1→Amovx @dptr，a；將DATA1送B口輸出mov dptr，#0FF7EH；C口地址→dptrmov a，DATA2；DATA2→Amovx @dptr,a;將DATA2送C口輸出對8255的C口8位的任何一位，均可用指令來置位或復位。例如如果C口的第六位PC5置相應的控制字為程序如下mov dptr,#0FF7FH；控制口地址→dptrmov a，#0BH；控制字→Amovx @dptr, a;控制字→控制口；PC5=1如果把C口的第六位PC5復位相應的控制字為程序如下mov dptr,#0FF7FH；控制口地址→dptrmov a，#0AH；控制字→Amovx @dptr, a;控制字→控制口；PC5=08255接口芯片在MCS-51單片機應用系統中廣泛用于連接外部設備，如打印機、鍵盤、顯示器以及作為控制信息的輸入、輸出口。1）8155可編程外圍并行I/O接口8155/8156芯片內包含256字節RAM，2個8位和1個6位的可編程并行I/O口，1個14位定時器/8155/8156可直接與MCS-518031單片機外接一片8155RAMI/O和定時器/MCS-518155與8156的區別僅在于片選信號電平的不同，其他功能完全一樣。在8155存器。8155的工作方式由CPU寫入控制命令寄存器的控制字來確定，控制命令寄存器只能寫入不能讀出，8位控制命令寄存器的低4位用來設置A口、B口和C口的45位用來確定AM請求。第6、7位用來設置定時器/計數器的操作。8155的AM口可工作于基本I/OCAB8255方式0、方式1事大致相同，控制信號的含義也基本一樣。另外，在8155中還設有一個狀A口和B存器的地址相同，CPU只能讀出，不能寫入。在8155中還設有一個14位的定時器/CPU可通過程序選擇計數長度和計數方式。計數長度和計數方式由輸入給計數寄1 2 3存器的計數控制字來確定。MCS-F518155直接連接而不需要任何外加邏輯器件。8031和8155的接口方法如圖所示D1 P102 P113 P124 P135 P146 P157 P168 P1713 INT112 INT015 T114 T031

P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28

12 AD013 AD114 AD215 AD316 AD417 AD518 AD619 AD7CERD10 WR7 11 ALE

PA0 21PA1 22PA2 23PA3 24PA4 25PA5 26PA6 27PA7 28PB0 29PB1 30PB2 31PB3 32PB4 33PB5 34PB6 35PB7 36C

19 X118 X29 RESET17 RD16 WR8031AH

RXDTXDALE/PPSEN

6 TMROUT0 3 TMRIN11309 4 RESET8155H

PC0 37PC1 38PC2 39PC3 1PC4 2PC5 5圖10.28031擴展8155的連接圖B在圖中，8031單片機P0口輸出的低8位地址不需要另加鎖存器而直接與8155的AD0～AD78ALE在8155編碼如下：RAM字節地址：7E00H～7EFFHI/O口地址：命令/狀態口：7F00HPA口：7F01HPB口：7F02HPC口：7F03H定時器低8位：7F04H定時器高8位7F05H下面根據圖所示的接口電路，說明對8155的操作方法。①初始化程序設計。若A口定義為基本輸入方式，B口定義為基本輸出方式對輸入脈沖進行16分頻，則8155的I/O初始化程序如下：START：movdptr,#7F04H;指向定時器低8位mova， #10H；計數常數10Hmovx@dptr, a;計數常數低8位裝入incdptr；指向定時器movx@dptr, a;8位裝入高8位mova，#40H；設定時器連續方波輸出mov dptr，#7F00H；指向命令/狀態口mov a， #0C2H； 命令控制字設定movx @dptr,a;A口為基本輸入方式，B口為基本輸出方式，開啟定時器的F1H單元內容。程序如下：mov dptr,#7EF1H; 的F1H單元movx a,@dptr;F1H單元內容給A41H寫入8155RAM的20H單元。程序如下：mov a,#41H; 立即數給Amov dptr,#7E20H;指向8155RAM的20H單元movx @dptr, a; 立即數41H送到8155RAM的20H單元顯示器接口設計LED。LED示塊由發光二極管顯示字段組成，有7位字符。共陰極LED地，當某個發光二極管的陽極為高電平時，發光二極管點亮，相應的段被顯示。7LED7nLEDn8×n線則控制顯示位的亮、暗。LEDLED8I/O實現各位顯示器的分時選通。LED，68155PB8155PA（PA行列式未編碼鍵盤的行線由PC口提供。圖中設置了36個鍵。如果繼續增加PC口線，設全部PC（PC0-PC5）用作鍵盤的行線，全部PA（PA0-PA7）作8×6下圖中8155的PBPB口經反相后僅顯示器，PB2 3 4 5據。100Ω×8A B C D E F G

+5VAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7CERDWR7 IO/M11 ALE6 TMRIN8155

PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7

21222324252627285.1KΩ×63738391252930+5V31323334353611.1LED步進電機控制電路設計步進電機的驅動方式采用高低壓驅動，即在電機移步時，加額定或超過itle定SizeBDate:

于Number29-May-2004額定值的電壓，只讓電機繞組流過鎖步所需的電流值。這樣，既可減少限流File:阻G:\\protel\.ddb2 3 4 5的功率消耗，又可以提高電機的運行速度。動不產生旋轉量的誤差。RAM中，運行程序時以表的方式逐個取出并輸入。RAM下：Point: DB01HADB02H；ABDB03H；BDB04H；BCDB05H；CDB06H；CDDB07H；DDB08H；DEDB09H；EDB10H；EADB00H；循環標志DB01HADB10H；AEDB09H；EDB08H；EDDB07H；DDB06H；DCDB05H；CDB04H；CBDB03H；BDB02H；BADB00H；循環標志程序：ROUTN： JB F0，LOOP2 ；判正反轉MOV R1，#POINT 數據指針LOOP1： MOV A。@R1 ；讀控制字JZ LOOP 轉MOV P1，AACALLDELAY；延時INCR11AJMPLOOP1；循環LOOP2：MOVA，#POINT；建立反轉數據指針ADDA，#06HMOVR1，AAJMPLOOP1LOOP3：DJNZR0，ROUTN；判步數到否RET實用文檔（1）步進電機開環驅動原理每輸入一個脈沖,步進電機就前進一步,因此,它也稱作脈沖電動機.其種類很多,實用文檔但主要分三大類:反應式步進電動機,永磁式步進電動機,以及永磁感應式步進電動機.反應式電動機結構最簡單,是應用最廣泛的一種.按控制繞組的相樹分有三相,四相,進式的磁極軸旋轉.步進電動機主要用于開環系統,當然也可以閉環系統.下圖是步進電動機開環伺服系統的原理圖,它由以下幾部分組成:脈沖

脈沖

放大脈沖AB信號源

分配器C步進11.2步進電機開環伺服系統原理圖脈沖個數和脈沖頻率由控制信號控制.因脈沖頻率可調,也稱為變頻信號源.工作．用硬件進行脈沖順序的分配，有時稱為環行分配器，也簡稱環分．步進電動機――伺服系統的執行元件，它帶動工作機構，如減速裝置，絲桿，工作臺．脈沖分配對每一個五相步進電動機而言，其脈沖分配方式是五相十拍的的．其五相分別實用文檔實用文檔進電動機的轉動方向，只需改變通電的順序即可．脈沖分配器是將脈沖電源按規定的通電方式分配到各相，該分配可由硬件來實時的長短決定了步進電動機運行一拍的時間，也就決定了步進電機的轉速．驅動電路由微機根據控制要求發出的脈沖，并依次將脈沖分配到各相繞組，因其功率很mＡ級，必須經過驅動器將信號電流放大到若干安培，才能驅動步進電動機．因此，步進電機驅動器實際上是一個功率放大器．驅動器的質量直接影響步進電動機的性能，驅動器的負載是電機的繞組，是強電感應負載．對驅動1裝調試和維修方便． 2 3下圖是一個Ｌap組成高壓控制電路。UL+12VD2TextTp D1 D3

UH+80V100Ω3Ω Text20ΩT1La4.7KΩT2T41KΩ200Ω12.1步進電機高低壓驅動電路a不轉．有脈沖輸入時，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４飽和導通，在Ｔ２由截止到飽和期間，其集電極電流也就是脈沖變壓器的初級電流急速增加，在變壓器次級感應一個電壓，使Ｔ３導通，８０Ｖ高壓經高壓管Ｔ３加到繞組Ｌa這時１２Ｖ低壓電流經Ｄ２加到繞組ＬaＬaa電流波形后沿．電機轉動時產生的反電動勢，使電流波形頂部下凹，使平均電流下降，轉矩下降．光電隔離電路設計來實現，而目前已廣泛被性能高、價格低的光電耦合器來代替。二極管。光電耦合器具有以下特點：信號采取光電形式耦合，發光部分與受光部分無電氣回路，絕緣電阻高1010-1012Ω，絕緣電壓為1000-5000V，因而具有極高的電氣隔離性能，避免輸出端和輸入端之間可能產生的反饋和干擾。由于發光二極管是電流驅動器件，動態電阻很小，對系統內外的噪聲干是用于長線傳輸時作為終端負載，可以大大地提高信噪比。10ns，可以用于高速信號的傳輸。實用文檔CTR10%-100%，脈沖5μs（0.2V-0.3VTTL晶體管輸出型的光電耦合器用于開關信號耦合時，發光二極管和光電晶體管平（GND）浮空，這樣可以避免輸出部分電源變化對單片機電源的影響。+5V3KΩ R2R1

VCC

200Ω VCC圖12.2 光電隔離電路部分控制程序：直線圓弧插補程序設計過兩個方向得合成來完成，在數控機床中，這是由X，Y兩個方向運動得工作臺，按照插補控制原理實現得。插補原理在有關課程中學過。序ORG 2000HMAIN： MOV SP，#60HLP4： MOV 28H， #0C8H； Xe實用文檔實用文檔MOV29H， #0C8H；YeMOV2AH, #00H;XMOV2BH, #00H;YMOV2EH, #00H;FMOV70H, #0AHLP3: MOVA, 2EHJBACC.7, LP1MOVA, 70HSETBACC.0CLRACC.2MOV70H,A;LCALL ，+X方向進一步SUBB A, 29H；F-YeINC 2AH；X+1AJMP LP2LP1： MOV A，70HSETB ACC.2CLR ACC.0；LCALL LCALL DELAYMOV A，2EHADD LP2： MOV 2EH，AMOV A，28HCJNE RETMOTR3.圓弧插補程序得設計XLEQU18HXHEQU19HYLEQU28HYHEQU29HXLeEQU1AHXHeEQU1BHYLeEQU2AHYHeEQU2BHFLEQU2CHFHEQU2DHORG2400HMAIN：MOVSP，#60H；MOV 70H， #08H；MOV XL， #80H；XLMOV XH，#0CH；XHMOV YeL，#80H；YeLMOV XeL，#00H；XeLMOV XeH，#00H；XeHMOV YL，#00H；YLMOV YH，#00H；YHMOV FL，#00H；FLMOV FH，#00H；FHLP3: MOV A，FHJNB ACC.7，LP1MOV A，70HSETB ACC.2CLR ACC.0；LCAAL MOTR；MOV R1， #28H；MOVR0，#1CH；MOVR7，#02H；LCALLMULT2；2*YADDCLRCMOV A,FLADDC A,1CHMOV FL,AMOV A,FHADDC A,1DH;F+2YMOV FH,ACLR CMOV A,YLADD A,#00HMOV 28H,AMOV A,YHADDC A,#00HMOV YH,ACLR CMOV A,FLADD A,#01HMOV FL,AMOV A,FHADDC A,#00HMOV FH,A;F+2Y+1AJMP LP2MOV A,70HSETB ACC.0MOV 70H,A;LCALL MOTRMOVR1，#18H；XLMOVR0，#1CHMOVR7, #02HLCALLMULT2，2*SUBCLR CMOVA，1CHSUBBA，FLMOVFL，AMOVA，FHSUBBA，1DHMOVXL，AMOVA，XLSUBBA，#00HMOVXH，A；X-1CLRCMOVA，FLADDA，##01HMOVFL，AMOVA，FHADDCA，#00HMOVFH，A；F-2X+1LP2：MOVA，YHCJNEA，YeH，LP3A；YH=Ye？]MOVA，YLCJNEA，Ye，LP3A；YL=YeL？LP3A：AJMPLP3ORG2500HMULT2：PUSHPSW2PUSHAPUSH BCLR CMOV R2，#00HSH1： MOV MOV B,#02HMUL ABPOP PSWADDC A,R2MOV R0,AINC R0INC R1DJNZ R7,SH1POP BPOP PSWRETLEDLED實用文檔數碼管是八位共陰極，所以發光時字形驅動輸出“1”有效，位選驅動輸效。察覺不出有閃爍現象。不過這種方式數碼管不宜太多，一般在8每個數碼管所分配到實際導通的時間會太少，使得亮度不足。通常采用動態顯示字形碼輸出及位選信號輸出因經過驅動后再與數碼管相連。LEDMOD：PUSHACC；保護現場PUSHDPHPUSHDPL實用文檔SETBRS0MOVR0，#CWR8155MOVA，#4DH8155MOVX@R0,AACDIR：MOVR0，#DIS5；指向顯示緩沖區首單元MOVR6，#20H；選中最左數碼管MOVXR7，#00H；設定顯示時間MOVDPTR，#TAB；指向字形表首址DIRI：MOVA，#00HMOVR1，#POC8155A（字形口）MOVX@R1,AMOVXA,@R0；取要顯示的數MOVCA，@A+DPTR；查表得字形碼]MOVR1，#POA8155A（字形MOV@R1，A；送字形碼MOVA，R6；取位選字MOVR1，#POC；指向位選口MOV@R1，A；送位選字HERE：DJNZR7，HERE；延時INCR0；更新顯示緩沖單元CLRCMOVA，RaRRCA；位選字移位MOVRa ，AJNZDIR1；未掃描完繼續循環CLRRS0；恢復現場POPDPLPOPDPHPOPACC實用文檔RETTAB： DB 3FH,06,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07 DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H 0FH串行擴展口的鍵盤、顯示器接口電路軟件設計：此接口電路能實現的軟件功能是：上電后要求第一位顯示器顯示提示符“0”1”#0#1能程序。程序框圖如下：串行口擴展的鍵盤、顯示接口電路MAIN: CLR P1.4 ;清顯示實用文檔實用文檔SETBP1.3;開顯示輸入SETBP1.4;開顯示MOVSCON,#00H0MOVA，#76H“76H”HMOVSBUF，A；段選碼串行輸入STP：JNBT1，STP；輸出等待CLRT1；清發送完標準，準備下次發送CLRKET；調鍵盤子程序MOVDPRT，#PL0；置散轉入地址表MOVR2，AR2ADDA，R2LJMP對鍵值轉入口偏；移量ADDA，R2JMP@A+DPTRKEY：MOVA，#00H；送全掃描字，判斷是否有鍵按下MOV SBUF，A；全掃描字從串行口輸入STP2： JNBT1，STP2；等待發送CLR T1STP3 JBP1.5，STP3；若無鍵按下，等待LCALL TIME；若有鍵按下，調延時子程序消抖動JBP1.5，STP3；是鍵抖動，返回鍵等待MOVR7，#08H；查鍵號初始化，列數→R7MOVR6，#0FEH；首列掃描子→R6MOVR3，#00H；首列偏移量→R3MOVA，Ra；送列掃描字KEYS：MOVSBUFASTP4：JNBT1，STP4CLERT1JBP1.5，NEXT；若此鍵按下，準備查詢下一列MOVA，#00H；若此列鍵按下，送全掃描字MOVSBUF，ASTP5：JMBT1，STP5CLRT1STP6：JNBT1，STPa ；等待鍵釋放，若鍵未釋放，等待MOV A，R3 RETNEXT： MOV A，R6RLAMOVR6，AINCR3DJNZR7，KEYSLJMZKEY；8散轉入口地址表：PLO+00H： LJMP PLGM0 址PLO+03H： LJMP PLGM1 址8.其他接口電路設計8255PBSB1-SB6X、±Y、±ZXYZ到機械零點。功能選擇開關SA為一個單刀7擲波段開關，它與系統的8255PA口相連。用于連續、單步、自動、手動、暫停、啟動等功能的選擇。科技譯文NumericalControlAndWireElectrical-dischargeMachingNumericalcontrol(NC)isamethodofcontrollingthemovementsofmachinecomponentsbydirectlyinsertingcodedinstructionsintheformofnumericaldata(numbersanddata)intothesystem.Thesystemautomaticallyinterpretsthesedataandconvertsittooutputsignals.Thesesignals,inturncontrolvariousmachinecomponents,suchasturningspindlesonandoff,changingtools,movingtheworkpieceorthetoolsalongspecificpaths,andturningcuttingfluidsonandoff.Inordertoappreciatetheimportanceofnumericalcontrolofmachines,let’sbrieflyreviewhowaprocesssuchasmachininghasbeencarriedouttraditionally.Afterstudyingtheworkingdrawingofapart,theoperatorsetsuptheappropriateprocessparameters(suchascuttingspeed,feed,depthofcut,cuttingfluid,andsoon),determinesthesequenceofoperationstobeperformed,clampstheworkpieceinaworkholdingdevicesuchasachuckorcollet,andproceedstomakethepart.Dependingonpartshapeandthedimensionalaccuracyspecified,thisapproachusuallyrequiresskilledoperators.Furthermore,themachiningprocedurefollowedmaydependontheparticularoperator,andbecauseofthepossibilitiesofhumanerror,thepartsproducedbythesameoperatormaynotallbeidentical.Partqualitymaythusdependontheparticularoperatororeventhesameoperatorondifferentdaysordifferenthoursoftheday.Becauseofourincreasedconcernwithproductqualityandreducingmanufacturingcosts,suchvariabilityanditseffectsonproductqualityarenolongeracceptable.Thissituationcanbeeliminatedbynumericalcontrolofthemachiningoperation.Wecanillustratetheimportanceofnumericalcontrolbythefollowingexample.Assumethatholeshavetobedrilledonapartinthepositionsshowninthepicture.Inthetraditionalmanualmethodofmachiningthispart,theoperatorpositionsthedrillwithrespecttotheworkpiece,usingasreferencepointsanyofthethreemethodshown.Theoperatorthenexactlythesameshapeanddimensionalaccuracy,havetobedrilled.Obviously,thisoperationisgoingtobetediousbecausetheoperatorhastogothroughthesamemotionsagainandagain.Moreover,theprobabilityishighthat,forvariousreasons,someofthepathsmachinedwillbedifferentfromothers.Let’sfurtherassumethatduringthisproductionrun,theorderforthesepathsischanged,sothat10ofthepathsnowrequireholesindifferentpositions.Themachinistnowhastoresetthemachine,whichwillbetimeconsumingandsubjecttoerror.Suchoperationscanbeperformedeasilybynumericalcontrolmachinesthatarecapableofproducingpartsrepeatedlyandaccuratelyandofhandlingdifferentpartsbysimplyloadingdifferentpartprograms.Innumericalcontrol,dataconcerningallaspectsofthemachiningoperation,suchaslocations,speeds,feeds,andcuttingfluid,arestoredonmagnetictape,cassetts,floppyorharddisks,orpaperorplastic(Mylar,whichisathermoplasticpolyester)tape.Dataarestoredonpunched25mmwidepaperorplastictape,asoriginallydevelopedandstillused.TheconceptofNCcontrolisthatholesinthetaperepresentspecificinformationintheformofalphanumericcodes.Thepresence(on)orabsence(off)oftheseholesisreadbysensingdevicesinthecontrolpanel,whichthenactuaterelaysandotherdevices(calledhard-wiredcontrols).Thesedevicescontrolvariousmechanicalandelectricalsysteminthemachine.Thismethodeliminatedmanualsettingofmachinepositionsandtoolpathsortheuseoftemplatesandothermechanicalguidesanddevices.Complexoperations,suchasturningaparthavingvariouscontoursanddiesinkinginamillingmachine,canbecarriedout.Numericalcontrolhashadamajorimpactonallaspectsofmanufacturingoperations.Itisawidelyappliedtechnology,particularlyinthefollowingareas:Machiningcenters.Milling,turning,boring,drilling,andgrinding.Electrical-discharge,laser-beam,andelectron-beammachining.Water-jetcutting.Punchingandnibbling.Pipebendingandmetalspinning.Spotweldingandotherweldingandcuttingoperation.Assemblyoperations.Numerical control machines are now used extensively insmall-and-medium-quantity(typically500partsorless)ofawidevarietyofpartsinsmallshopsandlargemanufacturefacilities.Oldermachinescanberetrofittedwithnumericalcontrol.AdvantagesandLimitations Numericalcontrolhasthefollowingadvantagesoverconventionalmethodofmachinecontrol:Flexibilityofoperationandabilitytoproducecomplexshapeswithgooddimensionalaccuracy,repeatability,reducedscraploss,andhighproductionrates,productivity,andproductquality.sincetemplatesandotherfixturesarenotrequired.areeasytomakewithminicomputeranddigitalreadout.Moreoperationscanbeperformedwitheachsetup,andlessleadtimeforsetupandmachiningisrequiredcomparedtoconventionalmethods.Designchangesarefacilitated,andinventoryisreduced.Programscanbepreparedrapidlyandcanberecalledatanytimeutilizingmicroprocessors.Lesspaperworkisinvolved.FasterprototypeproductionispossibleRequiredoperatorskillisless,andtheoperatorhasmoretimetoattendtoothertasksintheworkarea.ThemajorlimitationsofNCaretherelativelyhighcostoftheequipmentandtheneedforprogrammingandspecialmaintenance,requiringtrainedpersonal.BecauseNCmachinesarecomplexsystems,breakdownscanbeverycostly,sopreventivemaintenanceisessential.However,theselimitationsareofteneasilyoutweighedbytheoveralleconomicadvantagesofNC.Oneofthemostfundamentalconceptsintheareaofadvancedmanufacturingtechnologiesisnum