指导书

1图1LD4型四工位立式自动回转刀架外形图实验一数控车床自动回转刀架机电系统结构分析设计一实验目的数控车床自动回转刀架是一个典型的机电一体化产品本实验要求学生自己动手拆卸与安装自动回转刀架分析其内部结构和换刀过程掌握刀架自动选刀的控制方法并用所学的单片机汇编语言编写选刀程序从而初步建立起机电一体化系统设计的概念二实验的主要内容1认识了解自动回转刀架的各个机械零部件结构掌握机械系统的换刀工作原理2学习刀架控制电路的工作原理以及接口芯片的初始化方法掌握电气系统硬件设计方法3采用仿真器进行软件的在线设计与调试实现刀架的正转反转与停止控制以及自动选刀三实验设备和工具1合肥工业大学HFUT1型机电一体化实验教学平台2常州新月电动机有限公司LD4型四工位立式自动回转刀架3普通PC机四实验原理1刀架转位工作原理LD4型四工位立式自动回转刀架的外形如图1所示其内部结构和工作原理参见机电一体化系统设计课程设计指导书第六章第二节22电气接口设计如图2所示发信盘上的4只霍尔开关型号为UGN3120U它有3个引脚第1脚接12V电源第2脚接12V地第3脚为输出当磁铁对准某一个霍尔开关时其输出端第3脚送出低电平当磁铁离开时送出高电平4只霍尔开关输出的刀位信号T1T4分别送到光耦隔离电路进行处理光耦合器的输出再送给IO接口芯片8255的PC4PC7引脚刀架的电气工作原理如图3所示3刀架自动转位汇编程序设计流程磁铁第1脚12V电源第2脚12V地第3脚4个刀位信号输出T1T412VNS图2霍尔开关在自动回转刀架中的应用a回转刀架b发信盘上的霍尔开关c刀位信号的处理图3自动回转刀架电气控制原理图3图4刀架自动转位汇编程序流程图显示T1刀架电动机正转刀架电动机停转显示T1延时锁紧稍作延时刀架电动机反转刀架电动机停转8279初始化延时显示T判断1刀在位1刀转到位否显示T1延时时间到否中断返回否是否是否是显示T11刀位处理子程序234刀位子程序类似设置堆栈指针PSW置08279初始化显示T稍作延时8255初始化设置外部中断INT1为低电平触发CPU开中断允许INT1中断进入关外部中断INT1给8279发读键值命令从8279数据口读取键值是否是键1按下是否是键2按下是否是键3按下是否是键4按下1刀位处理程序2刀位处理程序3刀位处理程序4刀位处理程序否否否是是是是显示T否主程序开始中断服务程序中断返回8279初始化4刀架自动转位的程序流程如图4所示图中给出了主程序流程中断服务程序流程以及刀位处理子程序流程本实验要求学生用51单片机的汇编语言设计出刀架的自动选刀程序根据HFUT1型机电一体化教学实验平台的硬件连接电路可以计算出所用到的8279芯片的控制口地址和数据口地址分别是4FFFH和4FFEH8255芯片的口地址为2FFCH2FFFH五实验方法和步骤1认识学习刀架关键零部件及其作用动手拆卸刀架的机械部分并对照刀架机械装配图认识刀架的各个零件从而深入地掌握自动回转刀架的换刀原理2对照HFUT1型机电一体化实验教学平台和回转刀架实物理解刀架的电气控制原理并动手操作控制刀架3按照所给出的刀架换刀程序的流程图设计并在线调试四工位刀架的自动换刀工作程序六实验报告主要内容及要求实验报告是根据在实验中观察和发现的问题经过分析研究及讨论后写出的心得体会实验报告要求简明扼要字迹清楚图表整洁结论明确实验后每人独立完成一份实验报告按时送交指导教师检查批阅实验报告需要完成以下任务1概述刀架自动换刀的工作原理必要的简图也需画出2简述霍尔元件的工作原理以及在刀架电路中具体的工作情况3用汇编语言设计实现刀架自动转位的工作程序七实验注意事项1实验前的准备实验前应复习教科书相关内容认真研读实验指导书了解本次实验的目的项目方法与步骤明确实验过程中应该注意的问题2实验的进行1建立小组进行合理分工每次实验都以小组为单位进行每人应有明确的分工以保证实验操作协调记录数据准确可靠2注意安全认真仔细地进行实验在装拆零部件时要注意安全对实验中出现的问题多思考多讨论培养认真分析深入钻研的工作作风4实验过程有始有终实验完毕经指导教师认可后应把实验所用的物品整理好3实验安全操作规程为了确保实验时人身与设备的安全必须严格遵守以下安全操作规程1必须经指导教师检查和允许后方可接通电源2实验时人体不可接触带有强电的线路和元器件3接线或拆线时都必须在切断电源的情况下进行4实验中若出现意外应立即切断实验台总电源待查清问题后才能继续进行5实验二微机数控XY工作台机电系统综合实验一实验目的微机数控XY工作台是典型的机电一体化装置本实验首先对机械部分进行现场教学完成前期有关课程的感性认识并具体了解典型机械部件的设计方法再对两种工作台电气控制系统进行现场教学要求比较其优缺点和应用场合在此基础上采用单片机汇编语言编写并在线调试步进电动机的运行程序从而对机电一体化系统有一个初步的认识和了解二实验的主要内容1了解系统主要零部件的结构组成与工作原理重点是步进电动机交流伺服电动机滚珠丝杠副滚动直线导轨副以及限位开关等2了解控制系统的组成及主要元件的功能比较两种工作台的优缺点和应用场合3进行步进工作台的运行实验学习软件的设计方法和调试过程观察实验运行结果三实验设备和工具1合肥工业大学HFUT1型机电一体化实验教学平台2固高科技有限公司GXY型交流伺服工作台四实验原理1教材中有关数控XY工作台的图纸和说明2有关交流伺服电动机滚珠丝杠副滚动直线导轨副以及限位开关等的内容五实验方法和步骤1HFUT1型机电一体化实验教学平台1实验平台的控制系统基于图1实验教学平台的总体结构图1实验平台的总体结构图6MCS51系列的8位单片机可控两个移动轴伺服进给系统由步进电动机及驱动电源二相混合式步进电动机无间隙减速齿轮箱精密滚珠丝杠副和滚动直线导轨副构成实验平台最终控制卧式车床或XY工作台两个方向的运动步进电动机的尾部装有圆光栅编码器系统采用半闭环控制图1为实验平台的总体结构图2对照工作台的装配图参见课程设计指导书图623认识了解步进电动机联轴器滚珠丝杠副滚动直线导轨副以及限位开关等部件的工作原理及其结构组成3实验教学平台的控制系统如图