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邵 陽 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告書
課題名稱 數(shù) 控 十 字 滑 臺 的 設(shè) 計
學(xué)生姓名 羅 文
學(xué) 號 0340717005
院（系）、專業(yè) 機 械 與 能 源 工 程 系
指導(dǎo)教師 張 桂 菊
2007年02月28日
一、課題的來源、目的意義（包括應(yīng)用前景）、國內(nèi)外現(xiàn)狀
（1）課題的來源：隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們深刻的感受到數(shù)控機床在生產(chǎn)中的地位是越來越重要，雖然近幾年我國組合機床的技術(shù)在不斷的發(fā)展，然而組合機床通用部件中的大型滑臺，至今仍主要是單坐標(biāo)的滑臺。我們在對一些X－Y工作臺的研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn)目前的簡易數(shù)控控制系統(tǒng)基本上是基于普通單片機，顯示為LED數(shù)碼管的系統(tǒng)，操作很不方便而且通用性不強。為此，本課題此基礎(chǔ)上設(shè)計了通用的2軸半數(shù)控控制器。其基本思想是采用最新的微處理技術(shù)和集成電路技術(shù)，提高系統(tǒng)集成度，從而提高可靠性，降低成本，減小體積。它具有良好的人－機交互界面，滿足一般2軸半數(shù)控系統(tǒng)的需要。（X－Y工作臺是指能分別沿著X向和Y向移動的工作臺）
（2）目的意義：本文通過對X－Y工作臺的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計，闡述了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中的共性和關(guān)鍵的技術(shù)。該數(shù)控十字滑臺可靈活用于銑床和鉆床的數(shù)控改造，而且改造簡單方便，技術(shù)難度不大，可廣泛應(yīng)用。
（3）國內(nèi)外現(xiàn)狀：從上世紀(jì)80年代起，機床制造業(yè)的發(fā)展雖有起伏，但對數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床一直給予較大的關(guān)注。經(jīng)過“九五”數(shù)控車床和加工中心（包括數(shù)控銑床）的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地的形成，所生產(chǎn)的中檔普及型數(shù)控機床的功能、性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。但在中、高檔數(shù)控機床方面，與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比，仍存在較大差距，這是由于歐美日等先進(jìn)工業(yè)國家于80年代先后完成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，其中一些著名機床公司致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)，引導(dǎo)著數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展，如美國英格索爾公司和德國惠勒喜樂公司對用于汽車工業(yè)和航空工業(yè)高速數(shù)控銑床的發(fā)展，日本牧野公司對高效精密加工中心所作的貢獻(xiàn)，德國瓦德里希公司在重型龍門五面加工銑床方面的開發(fā)，以及日本馬扎克公司研發(fā)的車銑中心對高效復(fù)合加工的推進(jìn)等等。相比之下，我國大部分?jǐn)?shù)控機床產(chǎn)品在技術(shù)上都處于跟蹤階段。
基于這一現(xiàn)實，為了加速振興我國的機床制造業(yè)，當(dāng)前宜加強如下五方面的研究和發(fā)展工作：(1)以高速化為先導(dǎo)，提高數(shù)控機床的綜合性能。(2)加快數(shù)控機床向高效柔性化和高精化發(fā)展的步伐，推進(jìn)mm級精度機床工程的規(guī)劃和實施。(3)加強發(fā)展多功能復(fù)合加工的數(shù)控機床來提高單件和中小批量生產(chǎn)的加工精度和高效柔性化。(4)對于中大批量生產(chǎn)、發(fā)展快速重組制造系統(tǒng)(Rapidly Reconfigurable Manufacturing System簡稱RRMS)和可重構(gòu)機床(Reconfigurable Machine Tool簡稱RMT)將是一個合理的解決方案。(5)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造單元以適應(yīng)數(shù)字化企業(yè)的構(gòu)建。
二、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施
（1）主要內(nèi)容：隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們深刻的感受到數(shù)控機床在生產(chǎn)中的地位是越來越重要，雖然近幾年我國組合機床的技術(shù)在不斷的發(fā)展，然而組合機床通用部件中的大型滑臺，至今仍主要是單坐標(biāo)的滑臺。本課題設(shè)計以單片機作為控制系統(tǒng)的X-Y型工作臺（X－Y工作臺是指能分別沿著X向和Y向移動的工作臺）。通過對X-Y型工作臺機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制電路接口的設(shè)計，闡述了機電一體化設(shè)計中的共性和關(guān)鍵技術(shù)。
（2）工程技術(shù)方案及措施：機械傳動方面，設(shè)計時仍采用的傳統(tǒng)方式。一軸配備一對減速齒輪，選滾珠螺母副，軸承支撐。結(jié)構(gòu)雖然簡單，但可以滿足強度各方面的要求，而且所有零部件價格便宜訂購方便,這樣就減小了生產(chǎn)的難度。
由于在設(shè)計要求中明確指出此工作臺為數(shù)控裝置，有獨立的數(shù)控操作和控制系統(tǒng)，這就對工作臺運動的控制提出了要求，在設(shè)計時優(yōu)先選擇步進(jìn)電機作為動力源，采用單片機控制，這樣就能滿足設(shè)計所提出的要求。
該數(shù)控十字滑臺可靈活用于銑床和鉆床的數(shù)控改造，而且改造簡單方便，技術(shù)難度不大，可廣泛應(yīng)用。
三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件
控制工程實驗室：實驗樓215室，主要儀器： PT數(shù)控轉(zhuǎn)臺1臺，XY軸步進(jìn)數(shù)控工作1臺，四軸運動控制平臺2臺，液壓PLC控制系統(tǒng)，機械手控制系統(tǒng)，D/A和A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，MCS-51主機板1套，直流數(shù)字安培表，直流數(shù)字毫安表，指針式交流電流表。提供中國期刊網(wǎng)、提供超星數(shù)字圖書館有關(guān)圖書，萬芳數(shù)據(jù)資源庫，讀秀知識庫，CNKI數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)。
四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果
工作任務(wù)和預(yù)期結(jié)果：本文通過對X－Y工作臺的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計，了解機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中的共性和關(guān)鍵的技術(shù)。
進(jìn)度安排：
2006.12.20 ~ 12.31：選定課題題目交給指導(dǎo)老師，通過老師綜合分析和思考后，最后確定論文題目。
2007.2.20 ~ 2.28： 根據(jù)指導(dǎo)老師下達(dá)的畢業(yè)論文任務(wù)書，確定論文的主要內(nèi)容并寫好開題報告，交給指導(dǎo)老師。
2007.3.1 ~ 3.5： 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書并查閱相關(guān)資料，確定設(shè)計方案。
2007.3.6~ 5.16： 在現(xiàn)有基礎(chǔ)條件下，定期和指導(dǎo)老師聯(lián)系，進(jìn)行課題論文的編寫，完成初稿。
2007.5.16 ~ 5.22： 根據(jù)指導(dǎo)老師的修改意見修改論文，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的論文格式打印除論文修改稿，
并于22前交給指導(dǎo)老師。
2007.5.23 ~ 5.28： 通過指導(dǎo)老師審定，畢業(yè)論文按要求設(shè)計完畢。
2007.6.7~6.10： 畢業(yè)論文答辯。
五、指導(dǎo)教師審查意見
指導(dǎo)教師（簽名）
年 月 日
六、教研室審查意見
教研室主任（簽名）
年 月 日
七、院（系）審查意見
院（系）主任（簽名）
年 月 日
備 注
邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
1 緒論
1.1數(shù)字控制技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展
最早采用數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行機械加工的思想，是在20世紀(jì)40年代提出的。當(dāng)時美國北密執(zhí)安的一個小型飛機葉片輪廓樣板時，利用全數(shù)字電子計算機對葉片輪廓的加工路徑進(jìn)行了處理，并考慮了刀具對加工路徑的影響，使加工精度達(dá)到±0.0381mm。以當(dāng)時的水平來看，是相當(dāng)高的。
1952年，美國麻省理工學(xué)院研制出一套實驗性數(shù)字控制系統(tǒng)，并把它裝在一臺數(shù)字立式銑床上，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上的第一臺數(shù)控機床，是數(shù)控機床的第一代。但是這臺機床畢竟是一臺實驗性機床，到了1954年11月，在帕爾森專利的基礎(chǔ)上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克公司生產(chǎn)出來的。
1959年，電子行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路版，從而使數(shù)控機床跨入了第二代。同年3月，由美國克耐·杜列克公司發(fā)明了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為“加工中心”。現(xiàn)在加工中心已成為數(shù)控機床中一種非常重要的品種，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中占數(shù)控機床總量的1/4左右。
1960年，研制出了小規(guī)模集成電路。由于它的體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。
以上三代，都是采用專用控制的硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC）。
1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機床聯(lián)成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的FMS－Flexible Manufacturing System 柔性制造系統(tǒng)。之后，美、歐、日等國也相繼進(jìn)行了開發(fā)和應(yīng)用。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，小型計算機的價格和使用了微處理器。1974年，美、日等國首先先研制出以微處理器為核心的數(shù)控機床。30多年來，微處理機數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到飛速發(fā)展和應(yīng)用，這是第五代數(shù)控。后來，人們將MNC也統(tǒng)稱為CNC。
20世紀(jì)80年代初，國際上又出現(xiàn)了柔性制造單元FMC。這種單元投資少、見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成制造系統(tǒng)中使用。所以近幾十年來，得到快速發(fā)展和應(yīng)用。
FMC和FMS被認(rèn)為是實現(xiàn)CIMS－Computer Integrated Manufacturing System 計算機集成制造系統(tǒng)的必經(jīng)階段和基礎(chǔ)。
1.2我國數(shù)控機床的發(fā)展情況
我國從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到20世紀(jì)60年代中期處于研制、開發(fā)時期。
1965年，國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代末70年代初研制成功X53K－1G立式數(shù)控銑床、CJK-18數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機。
從20世紀(jì)70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面開展，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決。在這一時期，數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。20世紀(jì)80年代，我國從國外引進(jìn)部分系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流主軸電機技術(shù)和一些新的技術(shù)，使我國的數(shù)控機床在性能上有了質(zhì)的飛躍。
1995年以后，我國數(shù)控機床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機床品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術(shù)復(fù)雜的大型數(shù)控機床、重型數(shù)控機床都相繼研制出來。
現(xiàn)在我國已經(jīng)建立了以中，低檔數(shù)控機床為主的產(chǎn)業(yè)體系，未來幾十年，我國將成為數(shù)控機床的生產(chǎn)，使用大國。
1.3數(shù)控機床中十字滑臺的設(shè)計
隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們深刻的感受到數(shù)控機床在生產(chǎn)中的地位是越來越重要，雖然近幾年我國組合機床的技術(shù)在不斷的發(fā)展，然而組合機床通用部件中的大型滑臺，至今仍主要是單坐標(biāo)的滑臺。而有些國家的組合機床早在70年代（或更早些）就有了雙坐標(biāo)的十字滑臺。
機電一體化技術(shù)的數(shù)控機械如數(shù)控機床、繪圖機、火焰切割機、電加工機床以及衣料開片機等都有一個在X-Y平面內(nèi)作配合運動的工作臺。這種工作臺通常與整機設(shè)計成一個整體，其形狀，尺寸，結(jié)構(gòu)因機器類型不同而有較大差異，但其工作原理有著共同點。該設(shè)計的數(shù)控X-Y工作臺是一個既能用于生產(chǎn)實際又可用于數(shù)控教學(xué)的典型機電一體化產(chǎn)品?？紤]到8031單片微機具有較高的性能價格比，具有強有力的指令系統(tǒng)，決定選用INTER公司生產(chǎn)的8位8031單片機芯片作為本系統(tǒng)的微處理器。
X－Y工作臺是指能分別沿著X向和Y向移動的工作臺。本文通過對X－Y工作臺的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設(shè)計，闡述了機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中的共性和關(guān)鍵的技術(shù)。
在超精密機床和超精密加工中，為使機床微位移的分辨率進(jìn)一步提高；為進(jìn)行機床和加工誤差的在線補償，以提高加工精度；為進(jìn)行某些特殊的非軸對稱表面的加工，都需要使用微量進(jìn)給裝置。高精度微量進(jìn)給裝置現(xiàn)在已成為超精度機床的一個重要的關(guān)鍵裝置?，F(xiàn)在高精度微量進(jìn)給裝置已可達(dá)到0.001～0.01μm的分辨率。這對實現(xiàn)超薄切削，實現(xiàn)高精度尺寸加工和實現(xiàn)在線誤差補償是十分有用的。
數(shù)控X-Y工作臺、數(shù)控鉆床等設(shè)備實際上是2軸半的系統(tǒng)，即工作臺的兩個方向聯(lián)動、垂直于工作臺的刀具不必與工作臺聯(lián)動。在對一些X－Y工作臺的研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn)目前的簡易數(shù)控控制系統(tǒng)基本上是基于普通單片機，顯示為LED數(shù)碼管的系統(tǒng)，操作很不方便而且通用性不強。為此，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了通用的2軸半數(shù)控控制器。其基本思想是采用最新的微處理技術(shù)和集成電路技術(shù)，提高系統(tǒng)集成度，從而提高可靠性，降低成本，減小體積。它具有良好的人－機交互界面，滿足一般2軸半數(shù)控系統(tǒng)的需要。
2 機床改造總體方案設(shè)計
對數(shù)控十字滑臺而言，主要是縱橫方向兩個坐標(biāo)的傳動，根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，決定采用點位控制，用步進(jìn)電機驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)，這樣可以使控制系統(tǒng)簡單，成本低，調(diào)試維修容易，為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，此工作臺采用滾珠絲杠螺母副和滾珠滾動導(dǎo)軌，為盡量消除齒側(cè)間隙，計算機系統(tǒng)仍采用MCS-51系列單片機擴展系統(tǒng)。
X-Y數(shù)控十字滑臺的總體框圖如下：
圖 2－1（結(jié)構(gòu)總體框圖）
3 確定機械傳動改造方案
3.1 設(shè)計原始參數(shù)
(1)、工作滑臺面長X寬（mm） 250mmX250mm
(2)、銑刀 Φ20mm
(3)、銑削深度 αp=5mm
(4)、銑刀齒數(shù) Z=3
(5)、齒進(jìn)給量
(6)、被加工材料 HB=250
(7)、工作臺移動速度 x=2 、y=2m/min
3.2 確定切削用量
根據(jù)加工方式不同，切削用量選擇方式也不同。對銑削而言，主要是切削速度V，切削深度,切削寬度,每齒進(jìn)給量,銑刀齒數(shù)z,銑刀直徑D。切削用量主要根據(jù)刀具的類型，刀具的材料，被加工工件的材料等參數(shù)和有關(guān)手冊及教科書確定。除了工作進(jìn)給速度而外，還有一個快進(jìn)速度問題，一般情況下，推薦快進(jìn)速度為V≤0.2/min。這里要注意把機床的主運動與進(jìn)給速度分開。
3.3 進(jìn)給運動的切削負(fù)載分析及計算方法
設(shè)計參數(shù)為：銑刀的直徑D=20mm，齒數(shù)Z=3，切削深度，每齒進(jìn)給量,被加工材料HB=250。據(jù)實際工作情況可認(rèn)為同時工作的齒數(shù)為2齒，每齒切削層面積為S=0.2×5=1.00mm,兩齒為2×1=2mm,則圓周力 Fc=2×250=500kgf=5000N
3.3.1、各個方向的分力
沿進(jìn)給方向的水平分力 Fh=0.4×Fc=2000N
沿進(jìn)給方向的垂直分力 Fv=0.90×Fc=4500N
沿銑刀軸向分力 Fa=0.55×Fc=2750N
3.3.2、摩擦阻力
銑床工作臺與導(dǎo)軌間的相對運動為滑動摩擦，取摩擦系數(shù)u=0.1。摩擦力等于正壓力乘摩擦系數(shù)。正壓力應(yīng)包括主切削力及工作臺之動力矩，設(shè)工作臺重量為100kg，故可算出其摩擦阻力為：F摩=（100×10+2750）×0.1=375N
3.3.3、等效轉(zhuǎn)動慣量計算
其中：
i—齒輪傳動比，—步距角，—螺距，δ—脈沖當(dāng)量
i=0.75×6/360×0.01=1.25
Z1=20;Z2=25;m=1.5(模數(shù));b=20mm(齒寬)；壓力角為20
df1=mZ1=30mm;df2=mZ2=37.5mm;de1=33mm;de2=40.5mm
若將齒輪看作近似的圓柱體，齒輪材料為45鋼，則齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為：
Jz1=
Jz2=
根據(jù)類比的方法，滾珠系直徑選擇為d0=32mm;L=0.55 m;材料為45鋼，則系杠的轉(zhuǎn)動慣量可近似算出為
Js=
查手冊預(yù)選電機為110BF003
查得的電機轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量為,拆算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為：
3.3.4、絲杠摩擦阻力矩的計算
由于床用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計。
3.3.5、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm的計算
Tm=1/2×3.14(F縱+F摩) V溜/n
Tm=1/(2×23.14)×(2000+375)×2/416.67=1.81Nm
3.3.6、起動慣性阻力矩的計算
以最不利條件下的快速起動計算，設(shè)起動加速式制動減速的時間△t=0.3S，由于步進(jìn)電機的角速度==2×3.14×416.67/60=43.63
則角加速度為：=43.63/0.3=145.4
則: T慣=JΣ×=0.85×103?×145.4=0.124(Nm)
3.3.7、步進(jìn)電機輸出軸總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算
JΣ=Tm+T慣
JΣ=1.81+0.124=1.934（Nm）
3.4 步進(jìn)電機的匹配選擇
考慮到機械傳動系統(tǒng)的效率為n，安全系數(shù)取K，此時的負(fù)載總轉(zhuǎn)矩
TΣ=(1.5/0.7) ×1.934=4.15Nm
由預(yù)選的步進(jìn)電機型號為三相六拍，步距角0.75，其最大靜轉(zhuǎn)矩Tymax=7.84Nm,為保證正常的起動與停止，步進(jìn)電機的起動轉(zhuǎn)矩Tg必須大于或等于TΣ由下表可以查出Tg/Tymax之比值。
電機相數(shù)
3
4
5
6
運行拍數(shù)
3
6
4
8
5
10
6
Tg/Tymax
0.5
0.866
0.707
0.707
0.809
0.915
0.866
則可算出 Tg=0.866×7.84=6.789(Nm)，因為比4.15 Nm大，所以選擇合適。
3.5 滾珠絲杠的選擇與校核
3.5.1、工作原理及結(jié)構(gòu)
絲杠和螺母的螺紋滾道間置有滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運動時產(chǎn)生的滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的旋轉(zhuǎn)槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置。
3.5.2、滾珠絲杠副的特點
（1）剛度好 通過給螺母組件內(nèi)施加預(yù)壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度，可滿足各種機械傳動要求，無爬行現(xiàn)象，始終保持傳動高效率，效率高達(dá)90%~95%，耗費的能量僅為滑動絲杠的1/3。
（2）傳動具有可逆性 既可將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，又可將直線運動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動，且逆?zhèn)鬟f可保持運動的平穩(wěn)性和靈敏性。
（3）傳動精度高 經(jīng)過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有很高的制造精度，又由于摩擦小，絲杠副工作時溫升和熱變形小，容易獲得較高的傳動精度。
（4）使用壽命長 滾珠是在淬硬的滾道上作滾動運動，磨損極小，長期使用后仍能保持其精度，因而受命長，具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動絲杠要高5～6倍。
（5）不能自鎖 特別是垂直安裝的絲杠，當(dāng)運動停止后，螺母將在重力作用下下滑，故常需設(shè)置制動裝置。
（6）制造工藝復(fù)雜 滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。
滾珠絲杠的選擇，一般是根據(jù)機床原來絲杠的大小，按類比法來選擇直徑，因此必須進(jìn)行以下項目的校核。
3.5.3、承載能力的校核
式中——滾珠絲杠壽命系數(shù)=60nT/
fw——載荷系數(shù)，中等沖擊1.2-1.5
T——使用壽命時間 15000
——硬度系數(shù) 1.0
=F縱+F摩=2000+375=2375N
則Q=
查表可知道滿足要求。
3.5.4、壓桿穩(wěn)定性驗算
式中 Pk——實際承受載荷的能力
FK——壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù),雙推-雙推時為4,單推-單推時為1,又推簡支時為2,雙推自由式為0.25;
E——剛的彈性模量2.1×10 (Mpa);
I——絲桿穩(wěn)定安全系數(shù),一般取2.5---4,垂直安裝取小值.
由上例，取
由上例,取Fk=2,I=3.14/32*2.5=3.83,d1=25mm;取K=4,L=La=120cm(系杠長度) 4
則 Pk=1.72×10N≥Pmax(Pmax=2375N)
3.5.5、剛度驗算
絲杠的剛度是要保證第一導(dǎo)程的變形量在允許的范圍內(nèi),起變形計算公式為: △L=
式中 S-絲杠最小截面積;
M-扭距(N.m),系數(shù)符號同上.
式中的正號用于拉伸,負(fù)號用于壓縮.若都為拉伸,有如下計算結(jié)果:
設(shè) t=0.6mm,S=3.1416×R1^2=3.14160× (1.42/2)^2=1.58mm2
I=0.4cm,M=Tmax.i=7.84×1.25=9.0(N.m),P=Pmax=2375N
則:
ΔL=2375×0.6/(2.1*10)×1.58+9808×0.62/(2×3.1416×0.4×2.1×)
=496.4×
Cm=5.0u 滿足使用要求
所以,我們的電機選擇型號:110BF003 絲杠選 LL32×6。
圖3－1(滾珠絲杠螺母副)
即螺紋調(diào)隙式的滾珠絲杠螺母副，其一個螺母的外端有凸緣而另一個螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋，它伸出在套筒外，并用兩個圓螺母固定著。旋轉(zhuǎn)圓螺母時，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)緊拉力，調(diào)整好后再用另一個圓螺母把它鎖緊。
這種結(jié)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，雖軸向位移不太精確，但應(yīng)用較廣泛。
3.6 齒輪的校核計算
所選齒輪參數(shù)如下：
Z1=20;Z2=25;m=1.5(模數(shù));b=20mm(齒寬)；壓力角為20
df1=mZ1=30mm;df2=mZ2=37.5mm;de1=33mm;de2=40.5mm
小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB-286HB,平均為260HB。大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為229HB-286HB，平均取240HB。
齒間載荷分布系數(shù)：
齒向載荷分布系數(shù)：
查表得：
荷系數(shù)：
彈性系數(shù)：查表得=189.8
節(jié)點區(qū)域系數(shù)：查圖得
接觸最小安全系數(shù)：由表得
工作時間：
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：查表可估計
則指數(shù)m=8.78
故原估計應(yīng)力次數(shù)正確。
接觸壽命系數(shù)查圖得：
由查表得：
許用接觸應(yīng)力：
算接觸應(yīng)力：
故選擇合適
齒根彎曲疲勞強度驗算：
重合度系數(shù)：
齒間載荷分配系數(shù)：
齒向載荷分布系數(shù)：
由查圖可得：
載荷系數(shù)K：
齒形系數(shù) 查圖得：=2.8，
應(yīng)力修正系數(shù) 查圖得：=1.54，
彎曲疲勞極限 查圖得：
彎曲最小安全系數(shù) 由表估計得：
原估計循環(huán)次數(shù)正確
彎曲壽命系數(shù)由圖得：
尺寸系數(shù)由圖得：
許用彎曲應(yīng)力：
校核：
3.7 軸承的選擇與校核
在軸承的選擇上選用深溝球軸承和推力球軸承配合。深溝球軸承承受軸向力，推力球軸承承受軸向力。
預(yù)選軸承：
深溝球軸承6205 d=25 D=52 B=18
推力球軸承51305 d=25 D=52 B=18
有輕微沖擊，預(yù)期使用壽命為：=5000h 采用脂潤滑
E查機械零件設(shè)計表18.7得 e=0.38
故查表18.7得：X=1，Y=0
故所選軸承合格。
3.8 導(dǎo)軌的選擇
根據(jù)導(dǎo)軌的設(shè)計要求，選擇滾動導(dǎo)軌。
滾動導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠，滾針，滾柱等滾動體，使相配的兩個導(dǎo)軌面只同滾動體接觸而不直接接觸導(dǎo)軌。
滾動導(dǎo)軌的特點是導(dǎo)軌面之間是滾動摩擦，而不是滑動摩擦。由于摩擦阻力小，故使工作部件移動起來很靈敏。滾動摩擦的摩擦系數(shù)小，并且它和運動速度快慢無關(guān)，低速時運動也均勻，工作部件的定位精度高，并且不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因為滾動摩擦阻力小，所以工作部件的啟動和運行的功率小。滾動導(dǎo)軌的磨損小，它的精度持久性好。但滾動導(dǎo)軌對贓物比較敏感，故必須有良好的防護裝置。
經(jīng)比較，選用滾動導(dǎo)軌中的滾珠導(dǎo)軌。
4 控制系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計
4.1 確定控制系統(tǒng)方案
微機實現(xiàn)機電一體化方法有兩種：一種是以微機為中心設(shè)計控制部件；另一種是采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電機數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置。前者需要重新設(shè)計控制系統(tǒng)，比較復(fù)雜；后者選用單片機控制系統(tǒng)，由單片機、步進(jìn)電機及專用控制程序組成的開環(huán)控制。其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，對機床的控制過程大多是由單片機接照輸入的加工程序進(jìn)行插補運算，產(chǎn)生進(jìn)給，由軟件或硬件實現(xiàn)脈分配，輸出一系列脈沖，經(jīng)功率放大，驅(qū)動工作臺，縱橫運動的步進(jìn)電動機，實現(xiàn)工作臺按規(guī)定的輪廓線軌跡運動。擬訂方案如圖（2－1）。
4.2 單片機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
對十字滑臺X-Y軸控制要求作如下規(guī)定：步進(jìn)電機3相6拍，脈沖當(dāng)量為0.01，能用鍵盤輸入命令，控制X,Y向運動及實現(xiàn)其它功能，能實時顯示工作臺的當(dāng)前運動位置，具有越程指示報警及提示功能，采用硬件進(jìn)行環(huán)形分配，字符發(fā)生及鍵盤掃描均由軟件實現(xiàn)。
4.2.1、單片機控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
現(xiàn)選用8031單片機芯片為主芯片。它有P0-P3四個8位口，P0可驅(qū)動8個TTL
圖4－1（硬件構(gòu)成）
門電路，16根地址線由它經(jīng)地址鎖存器（74LS373）提供第8位A0-A7，而高8位A8-A15由由P2口提供。數(shù)據(jù)總線由P0口提供?？刂瓶偩€有P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨立的控制線RESET，-EA，ALE，-PSEN組成。僅剩P1口可供控制外設(shè)，因此不能滿足上述要求，又由8031總片無ROM，且只有128字節(jié)的RAM，也不夠用，故需要擴展?，F(xiàn)采用8155和2764，6264作為I/O和存儲器擴展芯片，顯示器采用LED數(shù)碼顯示，從控制要求來看，需要5位數(shù)碼顯示，其中整數(shù)部分3位，小數(shù)部分3位。其它輔助電路有復(fù)位電路，時鐘電路，越位報警指示電路，延時可利用8155的定時器/計數(shù)器的引腳TMRIN和TMROUT。
4.2.2、單片機引腳及其功能
(1)電源線 2根
Vcc：編程和正常操作時的電源電壓，接+5V
Vss：地電平
(2)晶振 2根
XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入。使用外部震蕩器時必須接地。
XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部震蕩器時用于輸入外邊震蕩信號。
(3)I/O口共有p0 p1 p2 p3四個8位口，32根I/O線，其功能
p0.0-p0.7 (AD0-AD7)：是I/O端口O的引腳。端口O是一個8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲器時，該端口分時地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。
p1.0-p1.7：端口1的引腳，是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口通道，專供用戶使用。
p2.0-p2.7 (A8-A15)：端口2的引腳。端口2是一個百內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址A8-A15。
p3.0-p3.7：端口3的引腳。端口3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，該口的每一位均可獨立地定義第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時，口的結(jié)構(gòu)與操作與p1口完全相同。
4.2.3、控制線
(1)PSEN：程序存儲器的使能引腳，是外部程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。從外部程序存儲器取數(shù)時，在每個機器周期內(nèi)二次有效。
(2)Vpp：EA為高電平時，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。EA為低電平時CPU僅執(zhí)行外部程序存儲器的指令。因8031沒有內(nèi)部程序存儲器，故EA必須接地。Vpp是在8751EPROM編程時為+21的編程電源輸入端。
(3)PROG，ALE是地址鎖存使能信號。作為地址鎖存允許時高電平有效。因為p0端口是分時傳送數(shù)據(jù)和低8位地址。故訪問外部存儲器時，ALE信號鎖存低8位地址。即使在不訪問外部存儲器時，也可以1/6振蕩頻率的固定頻率產(chǎn)生ALE，因此可以用它作為外部的時鐘信號。ALE主要是提供一個定時信號，在從外部程序存儲器取令時，把p0口的低8位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。
(4)T/VPD 是復(fù)位/備用電源端。在振蕩器運行時，使RST行腳至少保持兩個機器周期為高電平，可實現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后程序計數(shù)器清零，即程序從0000H單元開始執(zhí)行。在Vcc關(guān)斷之前加上VPD（掉電保護）RAM的內(nèi)容將不變。
單片機時鐘利用內(nèi)部振蕩電路，在XTL1，XTAL2 引腳上外接定時元件，晶振可以在1.2-12MHz間任選，電容在5-30PF之間，對時鐘有微調(diào)作用。越界報警，指示電路，采用4個點位開關(guān)。一旦越界，應(yīng)立即停止工作臺運動，這里采用中斷方式，利用8031外部中斷-INT0，只要有一個開關(guān)閉合，即工作臺的X向或Y向有一越界，便能產(chǎn)生中斷信號-INT0。為了報警，設(shè)置了兩個發(fā)光二極管燈，一個紅用于報警，綠的為正常工作，兩燈均由8031的P1.4控制。為了整體控制需要，應(yīng)將8155的輸出端TMROUT與8031的T0端相連，而且應(yīng)與不進(jìn)電機控制用環(huán)形分配器的CP端相連接。
4.3 單片機的選擇
由于對機床進(jìn)行數(shù)控，其控制功能簡單，為了結(jié)約成本，因而，采用價格低廉的MCS—51系列的8031單片機作為該控制系統(tǒng)的CPU已能滿足控制要求。該單片機內(nèi)部集成ROM存儲器，需要對其進(jìn)行存儲器的擴展。
4.4 存儲器的選用與擴展
由控制系統(tǒng)所遷用單片機內(nèi)部集成ROM存儲器，同時128位的RAM輸出不能滿足控制系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)的存儲量，因此要進(jìn)行存儲器擴展。
4.5 存儲器的選用及連接
程序存儲器選用Inter2764，它是一種5V的8K UVEPROM存儲器芯片，采用HMOS工藝制成，標(biāo)準(zhǔn)存取時間250ns具有可擦除特性，管腳數(shù)28。
由于車削加工的指令數(shù)量較少，因而所需程序存儲器容量較少，所以選用Inter6264靜態(tài)RAM足夠，該存儲器具有8K的容量，200ns的存取時間，所需電源
為5V，采用HMOS工藝， 管腳數(shù)28。
圖4－2（8031與2764，6264的擴展接線圖）
4.6 地址鎖存器
由于單片機8031芯片的p0口是分時傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器。常用的地址鎖存器芯片是74LS373。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸入的8D觸發(fā)器。其引腳結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4－3（8031引腳結(jié)構(gòu)）
4.7 鍵盤與顯示電路及其程序
單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU工作的內(nèi)容之一。CPU在忙于各項工作任務(wù)時，如何兼顧鍵盤掃描又不占用過多的時間。則采用程序掃描工作方式，它是利用CPU在完成其他工作的空閑，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求。
由于非編碼鍵盤，硬件電路極為簡單，應(yīng)用廣泛，因而選用非編碼鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入鍵盤。非編碼鍵盤常用一些按鍵排列成行列矩陣按鍵的作用只是使相應(yīng)接點接通或數(shù)據(jù)開，在相應(yīng)程序配合下也可產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼。
為了減少硬件開鎖，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，單片機控制系采用動態(tài)顯示。
這里用8155來實現(xiàn)鍵盤、顯示的接口控制。
8155的結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列見下圖：
圖4－4（8155的邏輯結(jié)構(gòu)和引腳圖）
8155具有40條引腳的雙列直插式芯片，其引腳的功能見下表：
引腳
含義
引腳
含義
AD0~AD7
地址數(shù)據(jù)線
ALE
地址鎖存
PA0~PA7
A口
RD
讀
PB0~PB7
B口
WR
寫
PC0~PC7
C口
RESET
復(fù)位
TIMERIN
定時輸入
Vss
地
TIMEROUT
定時輸出
Vcc
電源
IO/M
IO/RAM口選擇
CE
片選
其中IO/M是內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線，IO/M=0（低電平時）選擇片內(nèi)RAM，AD0~AD7上的地址信息為8155中的RAM單元地址。當(dāng)IO/M=1時，選擇I/O口，AD0~AD7上的地址信息為I/O口地址。它利用ALE的下降沿將此信息鎖存到片
鎖存器中。
4.7.1、8155工作方式設(shè)定
8155I/O工作方式選擇通過對8155內(nèi)部命令寄存器（命令口）設(shè)定命令控制字實現(xiàn)。命令寄存器格式及對應(yīng)的工作方式見下圖：
圖4－5（8155工作方式）
8155I/O有四種工作方式，即ALT1，ALT2，ALT3，ALT4。其中各符號說明如下：
AINTR：A口中斷，請求輸入信號，高電平有效。
BINTR：B口中斷，請求輸入信號，高電平有效。
ABF（BBF）：A口（B口）緩沖器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線，（緩沖器有數(shù)據(jù)時BF為高電平）；ASTB（BSTB）：A口（B口）設(shè)備選通信號輸入線，低電平有效。
4.7.2、狀態(tài)查詢
8155還有一個狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU
查詢用。其格式如下：
圖4－6（8155狀態(tài)查詢格式）
狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用一個地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。所以可以認(rèn)為，CPU讀該地址時，作為狀態(tài)寄存器，讀出的是當(dāng)前I/O口和定時器的狀態(tài)，而寫該地址時，則作為命令寄存器對I/O口工作方式的選擇。
4.7.3、8155定時功能
8155芯片內(nèi)有一個14位減法計數(shù)器，可對輸入脈沖進(jìn)行減法計數(shù)。外部有兩個定時器引腳TINEIN 和TIMEOUT。TINEIN為定時器時鐘輸入，有外部輸入時鐘脈沖，TIMEOUT為定時器輸出，輸出各種信號脈沖波形。
定時器的格式、輸出波形見下：
圖4－7（8155記數(shù)方式和輸出波形圖）
由上圖可見，定時器的低8位和高6位計數(shù)器定時是出方式由04H、05H寄存器確定。對定時器編程時，首先將計數(shù)器及定時器方式送入定時器口，（定時器的低8位和高6位，定時器方式M）04H，05H。計數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。計數(shù)器的起動和停止由命令寄存器的最高兩位TM2和TM1決定。但何時讀都可以置定時器的長度和工作方式，然后必須將起動命令寫入命令寄存器。既使計數(shù)器已經(jīng)計數(shù)，在寫入起動命令后，仍可改變定時器的工作方式。
圖4－8（8031與8155接線圖）
上圖中畫出了8031通過8155對六只共陰極LED的接口和30個按鍵的鍵盤。按鍵分為三類：一是數(shù)字鍵0—F，二是功能鍵12個；三是兩個鍵沒有定義，作為擴展有鍵位。
4.7.4、鍵盤顯示電路工作原理
(1)判數(shù)是否有鍵按下
CPU把全“1”送到8155C口就可以在所有行線L5—L0上得到TTL低電平，然后讀取B口的列值就可以判斷是否有鍵按下，若無鍵按下則所讀列值必為1FH；若有鍵按下，則列值必因被按按鍵的行列線接通而不等于1FH。
(2)被按按鍵行值和列值的讀取
若CPU發(fā)現(xiàn)有鍵按下，CPU獲取被按接鍵行值和列值只要逐行對、鍵盤掃描，即輪流地使C口中每條行線變?yōu)榈碗娖揭约白x取和判斷B口的值。若列值為1FH，則表明有被按按鍵不在本行，若列值不為1FH，則對應(yīng)的行值和列值就是被按按鍵的的列值和行值。
(3)按鍵的去抖動和竄鍵處理
在按下某個按鍵時，被按按鍵的簧片總會能輕微的抖動，這個科動常會持續(xù)10ms左右時間。因此，CPU在按鍵拌動期間掃描鍵盤必然會得到錯誤的行值和列值，最好的辦法是使CPU在檢測到有鍵按下時延時 20ms再進(jìn)行行掃描。
較低當(dāng)用戶在操作時常常不小心同時按下個以上的鍵時，即發(fā)生竄鍵盤，CPU處理竄鍵是以最后放開的按鍵認(rèn)和真正被按的鍵。CPU在行掃描時必須不以發(fā)現(xiàn)第一個被近鍵為滿足，而是繼續(xù)完成對所有行的一遍掃描，并在該行掃描結(jié)束后根據(jù)竄鍵標(biāo)志來判斷是否發(fā)生竄鍵。
如果未發(fā)現(xiàn)竄鍵，則本遍掃描的行值和列值就是被按按鍵的行值和列值；如果發(fā)現(xiàn)了竄鍵，則CPU再進(jìn)行一遍行掃描就可獲取最后放開鍵的行值和列值了。
求鍵值
求鍵值必須選先求關(guān)鍵字，求關(guān)鍵字必須知道行值和列值
求行號：行序號和行值的關(guān)可以從鍵盤電路中看出CPU把被按按鍵的行值右移到全“0”時得到的移位次數(shù)減1必為行序號。
求鍵字：由鍵值表可以看到，CPU把行序號移到高四位并和列值低四位相加便可得到相應(yīng)關(guān)鍵字。
求鍵值：被按按鍵的鍵值是查表次數(shù)減1。
被按按鍵的類型判別：在鍵值表中，數(shù)字鍵的鍵值必小于10H，功能鍵的鍵值大于10H的。因此，CPU用被按按鍵的鍵值是大于10H或是小于10H來判斷按鍵的類型。
鍵盤按鍵分布圖、鍵盤掃描程序流程圖、求鍵值子程序流程圖。
鍵盤按鍵分布圖
關(guān)鍵字
鍵值
行值
列值
按鍵
0F H
00 H
01 H
0F H
0
1F H
01 H
02 H
0F H
1
17 H
02 H
02 H
17 H
2
1B H
03 H
02 H
1B H
3
2F H
04 H
04 H
0F H
4
27 H
05 H
04 H
17 H
5
1B H
06 H
04 H
1B H
6
3F H
07 H
08 H
0F H
7
37 H
08 H
08 H
17 H
8
3B H
09 H
08 H
1B H
9
3D H
0A H
08 H
1D H
A
2D H
0B H
04 H
1D H
B
1D H
0C H
02 H
1D H
C
0D H
0D H
01 H
1D H
D
0B H
0E H
01 H
1B H
E
07 H
0F H
01 H
17 H
F
0E H
10 H
01 H
1E H
1E H
11 H
02 H
1E H
2E H
12 H
04 H
1E H
3E H
13 H
08 H
1E H
4F H
14 H
10 H
0F H
47 H
15 H
10 H
17 H
4B H
16 H
10 H
1B H
4D H
17 H
10 H
1D H
5F H
18 H
20 H
0F H
57 H
19 H
20 H
17 H
5B H
1A H
20 H
1B H
5D H
1B H
20 H
1D H
鍵盤掃描程序流程圖
圖4－9
求鍵值子程序流程圖
圖4－10
顯示子程序
ORG 0600
MOV B ,A
DISPIY: MOV A, #105
MOV DPTR, #8000H
MOVX @DPTR, A
DISPIY1: MOV R5, #FEH
MOV A, R5
LD: MOV DPTR, #8003H
MOVX @DPTR, A
MOV DPTR, #8001H
MOV A, B
ADD A, #DTAB
MOVC @DPTR, A
ACALL DELAY
MOV A, R3
JNB ACC.5 LD1
RL A
MOV R5, A
LD1: RET
DTAB: DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 99H
DB 92H, 82H, 0F8H, 80H, 90H
DB 88H, 83H, 0C6H, 0A1H, 86H
DB 83H, 0FFH, 0CH, 89H, 7FH
DB 0BFH
DELAY: MOV R7, #02H
DELAY1: MOV R6, #0FFH
DELAY2: DJNZ R6, DELAY2
DJNZ R7, DELAY1
RET
END
鍵盤掃描子程序
GRG 0900H
SCAN:MOV A,#00H
MOV DPTR, #8001H
MOVX @DPTR, A
MOV A #3FH
MOV DDPTR, #8003H
MOVX #DPTR, A
MOV DPTR, #8002H
MOVX A, @DPTR
ANL A, #1FH
CJNE3 A, #1FH, NEXT1
SJMP NEXT4
NEXT1: ACALL DS20ms
CLR C
MOV R2, #00H
MOV R1, #01H
LOOP: INC DPTR
MOV A,R1
MOVX #DPTR, A
MOV DOTR, #8002H
MOVX A, @DPTR
ANL A, #1FH
CJNE A, #1FH, NEXT2
SJMP NEXT3
NEXT2: INC R2
CJNE R2, #01H, NEXT4
MOV R4, A
MOV A,R1
MOV R3,A
NEXT3: MOV A,R1
RLC A
MOV R1,A
CJNE A,#40H, LOOP
AJMP KCODE
NEXT4:CLR A
RET
END
求鍵值子程序
ROG 0960H
KCODE：MOV R1，#00H
MOV A， R3
CLR C
LOOP： RRC A
JZ NEXT1
INC R1
SJMP LOOP
NEXT1：MOV A， R1
SWAP A
MOV R1，A
MOV A， R4
ANL A， #0FH
ORL A， R1
MOV B， A
MOV DPTR， #KTAB
MOV R0， #00H
CLR A
REPE：MOVC A，@A+DPTR
CJNE A, B,NEXT2
SJMP RESV
NEXT2:INC R0
MOV A, R0
SJMP REPE
RESV: MOV A, R0
RET
KTAB:DB 0FH,1FH,17H,1BH,2FH,27H
DB 2BH,3FH,37H,3BH,3DH,2DH
DEB1DH,0DH,0BH,07H,03H,1EH
DB 23H,3EH,4FH,47H,4BH,4DH
DB 5FH,57H,5BH,5DH
END
4.8 步進(jìn)電機接口電路
由于該數(shù)控改造機床采用步進(jìn)電機控制，步進(jìn)電機是否轉(zhuǎn)動是由控制繞組輸入脈沖的個數(shù)來控制，每步的角度和方向是由三相控制繞組中的通電方式?jīng)Q定的，因此，步進(jìn)電機的控制是要求單片機和軟件產(chǎn)生按上述規(guī)律變化的序脈沖,然后通過接口和驅(qū)動放大電路來驅(qū)動步進(jìn)電機控制繞組工作。
由于采用三相六拍步進(jìn)電動機，其工作方式為： A→AB→B→BC→C→CA→A
控制模型表
圖4－11
R4 放X軸步進(jìn)電機要走的步數(shù)
R5 放Y軸步進(jìn)電機要走的步數(shù)
PWS.4 放X軸步進(jìn)電機轉(zhuǎn)向標(biāo)志。若要正轉(zhuǎn)，則F0H中放“0”；否則，放“1”。
PWS.5 放Y軸步進(jìn)電機轉(zhuǎn)向標(biāo)志。若要正轉(zhuǎn)，則F0H中放“0”；否則，放“1”。
20H—25H 放X軸步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)模型。
26H放X軸步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。
27H—2CH放X軸步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)模型。
2DH放X軸步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。
30H—35H 放Y軸步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)模型。
36H放Y軸步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。
37H—3CH放Y軸步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)模型。
3DH放Y軸步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)模型結(jié)束標(biāo)志00H。
步進(jìn)電機驅(qū)動程序：
ORG 2100H
PUSH ACC
MOV R5,#N
MOV R6,#N
CLR C
ORL C,PWS.4
JC ROTEX
MOV R0,#20H
AJMP NEXT1
ROTEX: MOV R0,#27H
MEXT1: CLR C
ORL C,PSW.5
JC ROTEY
MOV R1,#30H
AJMP NEXT2
ROTEY:MOV R1,#37H
NEXT2: DJNZ R4,ABC1
NEXT3: DJNZ R5,ABC2
MOV A,R4
MOV 40H,R5
CJNE A,40H,NEXT2
AJMP END
ABC1: MOV A,@R0
MOV P1,A
ACALL DELAY
INC R0
MOV A, #00H
ORL A, @R0
JZ TPL1
AJMP NEXT3
ABC2:MOV A,@R1
MOV P1,A
ACALL DELAY
INC R1
MOV A, #00H
ORL A,@R1
JZ TPL2
AJMP NEXT2
TPL1:MOV A,R0
CLR C
SUBB A, #06H
MOV R0,A
AJMP NEXT3
TPL2:MOV A, R1
CLR C
SUBB C
MOV R0,A
AJMP NEXT2
DELAY:MOV R2,#M1
DELAY1:MOV A,#M2
DELAY2:DELA
JNZ DELAY2
DJNE R2,DELAY1
RET
END
5 總結(jié)
本數(shù)控十字滑臺主要是針對中小型零件的加工，要求自動化程度和精度較高而設(shè)計的，所以在整體結(jié)構(gòu)上較為緊湊而且輕巧，這樣的設(shè)計可以保證它作為獨立部件而達(dá)到安裝拆卸方便的要求。
機械傳動方面，設(shè)計時仍采用的傳統(tǒng)方式。一軸配備一對減速齒輪，選滾珠螺母副，軸承支撐。結(jié)構(gòu)雖然簡單，但可以滿足強度各方面的要求，而且所有零部件價格便宜訂購方便,這樣就減小了生產(chǎn)的難度。
由于在設(shè)計要求中明確指出此工作臺為數(shù)控裝置，有獨立的數(shù)控操作和控制系統(tǒng)，這就對工作臺運動的控制提出了要求，在設(shè)計時優(yōu)先選擇步進(jìn)電機作為動力源，采用單片機控制，這樣就能滿足設(shè)計所提出的要求。
該數(shù)控十字滑臺可靈活用于銑床和鉆床的數(shù)控改造，而且改造簡單方便，技術(shù)難度不大，可廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 吉林工業(yè)大學(xué)等主編 《金屬切削機床設(shè)計》 上?？萍汲霭嫔?1979年11月出版 :65-67
[2] 李慶余、張佳 主編 《機械制造裝備設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 2003年 :34-40
[3] 梁景凱主編 《機電一體化技術(shù)與系統(tǒng)》 機械工業(yè)出版社 1995年 :19-22
[4] 陳寧、施高義 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 浙江大學(xué)出版社 1995年 :40-43
[5] 戴暑主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 1987年 :8-12
[6] 趙松年、張李鵬 《機電一體化機械系統(tǒng)設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 1996年 :15-17
[7] 機械設(shè)計編委會 《機械設(shè)計手冊2》（新版） 機械工業(yè)出版社 2004年 :2-5
[8] 狄瑞紳、潘曉弘等編 《 機械制造工程》 浙江大學(xué)出版社 1999年 :24-26
[9] 邱宣懷主編 《 機械設(shè)計》（第四版） 高等教育出版社 1997年 :33-36
[10] 黃茂林 主編 《 機械原理》 重慶大學(xué)出版社 2002年 :45-46
[11] 鄒慧軍 主編 《機械原理課程設(shè)計手冊》 高等教育出版社 1998年:8-15
[12] 司徒忠 主編 《機械工程專業(yè)英語》 武漢理工大學(xué)出版社 2001年 :36-39
[13] 胡漢才主編 《 單片機原理及其接口技術(shù)》 清華大學(xué)出版社 1996 :50-55
[14] 電子科技大學(xué)教育學(xué)院函授部 《機電一體化工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書》 :14-18
[15] 唐增全、何永然、劉安俊主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》（第二版） :47-49
華中科技大學(xué)出版社 1999年 :102-112
[16] 齒輪手冊編委會 《齒輪手冊2》（ 上冊） 機械工業(yè)出版社 2000年8月:145-168
[17]Masao. Car Detection using curved mirrby Automotive Millimeter Wave Rader 《Department of information and Computer Science KEIO Univercity》15-18-2003:40-45
[18]A.G.Store Obstade detection radar for cars 《ELECTRONICS and COMMUNICATION ENGINEERING JONRNAL OCTOBER》10-1999:20-25
[19]T.Lukina and Yu Shiyan W-BAND NOISE RADAR SENSOR FOR CAR COLLISION WARNING
SYSTEM 《MSMW^2001Symposition Procedings》 9-2001:100-105
致謝
首先衷心感謝趙小林、劉學(xué)敏、張桂菊三位老師，論文的選題、研究的方向和設(shè)計內(nèi)容都得到兩位老師的精心指導(dǎo)與熱情的幫助。兩位老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識給了我很深的啟迪，使我受益匪淺。
感謝張桂菊老師，我的論文是在您的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，我的每一點進(jìn)步和提高都得益于老師的指導(dǎo)、鼓勵、影響和支持
感謝葛動員老師對單片機和PLC控制方面的指導(dǎo)和幫助。
感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師們、同學(xué)們！
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