图4-2 电动刀架动作流程图
4、电动刀架的相关参数
（1）经查国标刀架参数，我选择了下列表格（表4-1）中的刀架。
表4-1 刀架的参数
刀架型号 配车床 刀位 电机 型号 数 功率 4 90W 电机 转速 1400 夹紧力 上刀体 尺寸 下刀体 尺寸 192×192mm LDB4-CA6140 CA6140
12000N 166×166mm （2）刀架指标如表4-2
表4-2 刀架指标
刀架型号 LDB4-CA6140
配车床型号 重复定位精度 工作可靠性 CA6140 ≤0.005 ＞60000次 换刀时间 90度 2.4s 180度 3.1s 270度 3.7s
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7微机控制系统硬件电路设计
7.1控制系统的功能要求
（1）z向和x向进给伺服运动控制 （2）自动回转刀架控制 （3）螺纹加工控制 （4）行程控制 （5）键盘及显示 （6）面板管理
（7）其他功能：光电隔离、功率放大、报警、急停、复位。
7.2硬件电路的组成：
后面所画大图采用MCS-51系列单片机组成的控制系统硬件电路原理图。电路的组成如下：
（1）CPU采用8031芯片；
（2）扩展程序存储器2764两片，6264一片； （3）扩展可编程接口芯片8155两片； （4）地址锁存器，译码器个一个； （5）键盘电路，显示电路； （6）光电隔离电路，功率放大功率； （7）越程报警电路，急停电路，复位电路； （8）面板管理电路。
7.3设计说明
（1）CPU采用8031芯片，由于片内无程序存储器，数据存储器也只有128字节，因此，扩展外部程序存储器2764两片（16KB），数据存储器6264（8KB）一片。8031的I/O口也不能满足输入输出口的要求，本系统也扩展了两片8155可编程接口芯片。 （2）采用74LS138三--—八译码器的输出作为片选信号。2764（1）、2764（2）、6264、8155（1）和8155（2）的片选信号分别接到译码器的Y0~Y4,74LS138的输入A、B、C分别接8031的P2.5、P2.6、P2.7。
（3）由于2764和6264芯片都是8KB，需要13根地址线，A0~A7低8位接74LS373芯片的输出。A8~A12接8031芯片的P2.0~P2.A，74LS373地址锁存器在选通信号ALE在高电平时直接传送8031P0口低8位地址，当ALE在高电平变低电平的下降沿时，低8位地址锁存器，此时，P0口可用来向片外传送读写数据。 （4）接口芯片与外设的联接及设计说明如下：
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8155（2）PA.0~PA.7输出的指令脉冲通过光电隔离电路和功率放大电路直接驱动纵向和横向步进电机的共八相绕组。在本系统中采用软件环形分配器方式，虽然运行速度慢一些，但可以省去两个硬件环形分配器，电路比较简单，由于步进电机的每一相绕组需和一个I/O接口相连，以便与控制寄存器中某一指定相位对应，因此，占用的I/O口数量较多。
8155（2）的PC.0~PC.5作为显示器位选信号，显示器的段选信号则由8031的P1.0~P1.7发出，8155的PB.0~PB.3是键盘扫描输入。
行程限位报警信号+Z,-Z,+X,-X分别通过8155（2）的PB.4,PB.5,PB.6,PB.7提出中断请求，根据不同的中断口可以直接识别行程的方向，此时相应的红灯报警。
8155小的PC.0~PC..3接自动回转刀架（四方刀架），自动回转刀架需要换刀时，由PC.0~PC..3发出换位信号，经交流控制箱控制刀架电机回转，到达指定的刀位。刀架夹紧后，即发出回答信号，表示已完成换刀过程，可以进行切削加工。换刀回答信号经8155（1）的PB.5输入计算机，控制刀架开始进给。
8155（1）PA.0~PA.5接控制面板上的控制开关，设有编辑空运行、自动、手工（I）、手工（II）、回零等选着方式。
8155（1）PB.0~PB.4接控制面板上的按钮开关，设有启动、暂停、单段运行、连续运行、急停等操作功能。
加工螺纹时，与车床主轴相连的光电脉冲发生器会发出螺纹加工信号和零位螺纹信号，螺纹加工信号送入8031的T0，通过设置不同的时间常数，可以改变主轴每转时的纵向进给量，从而加工出不同螺距的螺纹，零位螺纹信号送入8155（1）的PB6,用来防止多次走刀时螺纹乱扣。
（5）系统各芯片采用全地址译码，各存储器及I/O接口芯片地址编码见表（5） （6）操作面板设计方案之一见图（5）：
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接74LS138引脚 Y0 Y1 Y2 Y3 Y3 Y4 Y4 片内地址单元（字节） 8K 8K 8K 256 6 256 6 芯片 地址选择线 000X XXXX XXXX XXXX 001X XXXX XXXX XXXX 010X XXXX XXXX XXXX 0111 1110 XXXX XXXX 0111 1111 1111 1XXX 1001 1110 XXXX XXXX 1001 1111 1111 1XXX 地址编码 2746（1） 2746（2） 6264 8155（1） RAM I/O RAM I/O 0000H~1FFFH 2000H~3FFFH 4000H~5FFFH 7E00H~7EFFH 7FF8H~7FFDH 9E00H~9EFFH 9FF8H~9FFDH 8155（2） 表(5)芯片地址编码
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