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所以皮带的实际轴向间距取 ＝401mm。
（8）多楔带每楔的基本额定功率
由《金属切削机床设计简明手册》表4—40，可以查得 ＝0.34kw。
（9）小带轮的包角 （4－10）
＝162.85°
（10）多楔带楔数的确定 （4－11）
其中
查表得 ，
，代入 的计算公式中，得 ＝0.849kw。
又已知 ＝0.955， ＝1.00，得： 由此可以确定，取Z＝15。3.带轮设计
1）带轮设计的要求：
（1）质量小，结构工艺性好，无过大的铸造应力；
（2）质量分布均匀，转速高时要经过动平衡校证；
（3）槽轮工作面要经过精细加工，以减少带的磨损；
（4）轮槽的尺寸和角度应有一定的精度，以使载荷分布均匀。
2）带轮的材料选用
带轮的材料选用HT200。
3）带轮的结构
（1）小带轮直径 （d为轴的直径），所以采用实心式。
（2）大带轮 < 300，所以采用腹板式结构。
4）小带轮的结构尺寸
图4－3 小带轮的结构尺寸 （4－12）
其中 ——带轮的外径，
——轴的直径，
——基准线上槽深。 （4－13）
，圆整后得 ＝165mm （4－15）
其中 ——多楔带的楔数，
——多楔带的槽间距，
——第一槽对称面到端面的距离。
5）大带轮的结构尺寸
图4－4 大带轮的结构尺寸
4.花键套的选用
由轴端直径Φ60选用内花键套：8×62H7×78H10×12H11GB1144-87，如图
图4－3 内花键套的结构尺寸
第5章 数控系统设计
5.1 概述
任何一个数控系统都是由硬件和软件两部分构成，硬件是组成系统的基础，软件是系统的灵魂。有了硬件和软件和配合才能有效的完成系统的使命。硬件电路的可靠性直接影响到数控系统的性能指标。本设计中要求砂轮架自动横向进给（X）和工作台纵向进给（Y）在两坐标进行控制。对磨床工作过程进行分析：其调整过程有装工件，手动退出，手动快进，对刀，手动快退；自动调整过程有设置磨削量，快进，工进，快退。该磨床的砂轮架横向进给机构和工作台纵向进给实行数控，主要的使用要求和功能如下：
要有两个步进电机分别驱动砂轮和工作台。
1．对液压进行控制。
2．对冷却液进行控制。
3．砂轮主轴电机控制。
4．头架主轴电机启停控制。
5．手动及其方向控制。
6．手动快进和快退。
7．工作方式。
8．键盘与显示。
9．工作台限位。
10．报警。
11．急停。
根据以上要求来确定硬件电路方案。
5.2 确定硬件电路总体方案
机床数控系统的硬件电路概括起来由以下四部分组成，如图5.1所示。
（1）主控制器，即中央处理单元CPU。
（2）总线，包括数据总线（DB），地址总线（AB）和控制总线（CB）。
（3）储存器，包括只读可编程程序储存器（ROM）和随机读写数据储存器（RAM）。
4．接口，即I/O 输入/输出接口电路。
5.1 数控系统硬件框图
1.主控制器CPU的选择
在一般二坐标联动的数据控系统中，推荐采用MCS-51系列单片机作为主控制器。MCS-51系列单片机主要有三种型号的产品：8031，8051和8751。该系列产品是集中CPU，I/O端口及部分RAM为一体的功能性很强的控制器。目前，工业控制中应用最多的是8031单片机。本设计中也采用8031单片机。它是一个具有40根引脚的双列直差式器件，其基本特征有：
（1）具有8位中央处理单元CPU
（2）片内有时钟发生电路
（3）具有128个字节的RAM
（4）具有21个特殊功能寄存器
（5）可寻址64K字节的外部数据存储器和64K字节的外部程序存储器
（6）具有4个I/O接口，32根I/O线
（7）具有两个16位定时器/计数器
（8）具有5个中断源，配备两个优先级别
（9）具有一个全双功能串行接口
（10）具有位寻址能力，适用逻辑运算
8031片内没有程序存储器，仅有片内数据存储器。
2.程序存储器扩展
单片机应用系统扩展的芯片大多采用EPROM芯片。在选择芯片时，要考虑最大读出速度，工作温度NextPage]MKS1632A数控高速端面外圆磨床及其砂轮架设计 第7页
及存储器的容量。在满足容量要求的同时，尽量选择大容量芯片，以减少芯片数量，使系统简化。所以本设计中选用2764EPROM芯片，它是双列直插式28脚芯片。
单片机规定 口分时输出低8位地址和数据的通道口。为了把地址信息分离出来保存，需要地址锁存器。本设计中采用74LS373作为地址锁存器。
采用2764EPROM程序存储器的扩展电路框图如图5.2所示：
图5.２ 2764EPROM程序存储器的扩展电路框图
3.数据存储器的扩展
由于8031内部RAM只有128字节，不能满足系统的要求，需扩展片外的数据存储器。单片机应用系统数据存储器扩展电路一般采用6/16和6264表态RAM数据存储器，其选用规则与EPROM程序存储器的要求相同。在本设计中选用6264为数据存储器的扩展芯片。容量为8K。扩展6264框图如下
4.I/O口扩展电路设计
8031单片机共有四个八位并行I/O口，但可供用户使用的只有 口及 口。因此要进行I/O接口的扩展。
本设计中采用通用的可编程接口芯片8255A。它是有A，B。C三个可编程功能的8位I/O接口，有40个引脚的双列直插式RAM/IO/CTC扩展器。由8255A自单片机接受地址址信息，控制信息，在数据总线与端口间传送数据状态控制信号。
图5.3 扩展6264框图
由于一块8255A可提供24个I/O口，而本设计中经过分析，使用要求须四十几个口，所以本设计中采用三片8255A芯片，其中一块芯片作为键盘，显示接口电路。
根据以上控制需要分配这些接口：
（1）OUTPUT：控制砂轮架进给五相步进电机 -------
控制工作台进给五相步进电机 -------
工件头架旋转（C）异步电机 --------线圈触点占1位
砂轮旋转（F）异步电机 ----------线圈触点占1位
液压泵异步电机（ ， ， ）--------线圈触点占3位
液压继电器（ ， ， ）--------线圈触点占3位
（2）OUTPUT：
限位开关（ ， ） 口
零位开关（ ， ）
（3）I/O（面板）：
键盘4*7=28 口
显示器 米字形 口
手动按钮（ ， ，F C ）
启动/暂停
警报
急停
（5）波段开关（编辑，自动，手动）
由上述可知：共使用了三片8255A芯片，其中还剩余 口（八位）可以利用。
总线连接
①数据总线（DB） 口为数据I/O口，数据总线由它连接各芯片数据I/O口。
②地址总线（AB） 设计中一共使用了一片TAM（8K），一片TOM（8K），三片8255A。必须对这些扩展部分实行统一编址。
2764EPROM 8K= 需13条地址线
6264RAM 8K= 需13条地址线
但由于访问片外TOM与访问片外RAM所以用控制线不同，且 与 ， 不会同时有效，所以两者地址可以完全重叠。用 口八位地位地址。 五位高地址。2764EPROM与三片8255A I/O接口芯片可用2-4译码器74LS32进行片选。由 ， 两位控制片选结果。
EPRAM6264
0 0 EPRAM6264
0 0 8255A（1）
1 0 8255A（2）
1 1 8255A（3）
由此，可得地址分派如下：
0000~00FFH RAM6264
0000~00FFH ROM2764
0001~01FFH 8255A（1）
0002~02FFH 8255A（2）
0002~03FFH 8255A（3）
图5.4 接口框图
5..键盘，显示接口电路
图5.5 键盘和显示接口电路
如图5.5所示，本数控系统采用行列式键盘，即用I/O口线组成行列结构，按键设置在行列的交点上。使用的显示器为16段米字管和LED（发光二极管显示器）。
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