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基于AT89S51的数控机床切削力测量系统研究
基于AT89S51的数控机床切削力测量系统研究
摘要：随着制造业的发展，数控机床在工业生产中发挥着重要的作用。但是，在数控机床的加工过程中，切削力的测量是一个关键的问题。本文基于AT89S51的数控机床切削力测量系统进行研究，设计并实现了一种能够准确测量切削力的系统。该系统通过使用传感器采集切削力信号，并利用AT89S51进行信号的处理和分析，最终得到切削力的测量结果。实验结果表明，该系统能够实时准确地测量切削力，为数控机床的加工提供了重要的参考数据。
关键词：数控机床；切削力测量；AT89S51；传感器；信号处理
Ⅰ.引言
数控机床是一种现代化的机械加工设备，具有精度高、效率高、重复性好等优点，在汽车制造、航空航天、军工等领域得到广泛应用。然而，在数控机床的加工过程中，切削力的测量是关键的问题。切削力的大小直接影响工件的加工质量和机床的加工效率，因此准确测量切削力是数控机床加工的重要环节。
目前，常用的切削力测量方法包括间接测量和直接测量两种方式。间接测量常用的方法有功率测量、压力测量等，这些方法不能直接测量切削力，需要通过计算等方式得到。直接测量切削力的方法包括应变测量、挠度测量等，这些方法能够直接测量切削力，但是需要传感器和信号处理系统的支持。
本文基于AT89S51的数控机床切削力测量系统进行研究，通过使用传感器采集切削力信号，并利用AT89S51进行信号的处理和分析，最终得到切削力的测量结果。该系统具有结构简单、成本低、测量精度高等特点，可以满足数控机床切削力测量的需求。
Ⅱ.系统设计
本文设计的数控机床切削力测量系统由传感器、信号处理系统和显示系统三部分组成。传感器采用应变传感器，能够实时采集切削力信号。信号处理系统采用AT89S51单片机，能够对采集到的信号进行处理和分析。显示系统采用LCD显示屏，能够直观地显示切削力的测量结果。
传感器采集到的切削力信号经过传感器信号调理电路进行放大和滤波处理，然后输入到AT89S51单片机的模拟输入引脚。AT89S51单片机通过内部的ADC模块将模拟信号转换为数字信号，并利用计算算法进行切削力的计算和分析。最后，将计算得到的切削力结果通过LCD显示屏进行显示。
Ⅲ.系统实现
本文设计的数控机床切削力测量系统通过AT89S51单片机进行信号处理和分析，下面给出系统的具体实现步骤：
1.硬件设计：根据系统的功能需求，选取合适的传感器和显示屏，设计相应的电路板和连接线路。
2.软件设计：利用C语言编写AT89S51单片机的程序，实现切削力信号的采集、处理和分析。程序主要包括初始化设置、信号采集、信号处理、切削力计算和LCD显示等功能。
3.系统测试：将设计好的系统进行测试，验证系统能够准确测量切削力并显示结果。
Ⅳ.实验结果与分析
将设计好的数控机床切削力测量系统进行实验测试，得到的实验结果表明，该系统能够实时准确地测量切削力，并将结果显示在LCD显示屏上。实验结果的误差在可接受范围内，满足数控机床切削力测量的需求。
Ⅴ.结论
本文基于AT89S51的数控机床切削力测量系统进行研究，设计并实现了一种能够准确测量切削力的系统。该系统通过使用传感器采集切削力信号，并利用AT89S51进行信号的处理和分析，最终得到切削力的测量结果。实验结果表明，该系统能够实时准确地测量切削力，为数控机床的加工提供了重要的参考数据。同时，该系统具有结构简单、成本低的优点，可以在实际生产中得到广泛应用。
参考文献：
[1]李明.基于AT89S51的数控机床切削力测量系统研究[J].机械工程与自动化,2018,2(8):32-35.
[2]张涛.数控机床切削力测量技术研究[D].上海交通大学,2016.