XY工作臺課程設(shè)計

1、課程設(shè)計題 目： X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)： 機械電子工程 班級： 11機電1班 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 2014年12月5日目 錄第一章 概述31.1 數(shù)控工作臺簡介31.2 設(shè)計任務(wù)31.3 設(shè)計思路及意義41.3.1 設(shè)計思路41.3.2 設(shè)計意義4第2章 總體方案的確定42.1 機械傳動部件的選擇42.1.1 導(dǎo)軌副的選用42.1.2 絲杠螺母副的選用42.1.3 減速裝置的選用52.1.4 伺服電動機的選用52.1.5 檢測裝置的選用52.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計6第3章 X-Y機械部分設(shè)計63.1 確定系統(tǒng)脈沖當量63.2 導(dǎo)軌上移動部件的重量估算73.3 銑削力的計算73

2、.4 直線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型83.4.1 滑塊承受工作載荷的計算及導(dǎo)軌型號的選取83.4.2 距離額定壽命的計算83.5 滾珠絲杠螺母副的計算與選型93.5.1 最大工作載荷Fm的計算93.5.2 最大動載荷FQ的計算93.5.3 初選型號93.5.4 傳動效率的計算103.5.5 剛度的驗算103.5.6 壓桿穩(wěn)定性校核113.6 步進電動機減速箱的選用113.7步進電機的計算與選型123.8 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用17第四章 X-Y數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計174.1 繪制進給傳動示意圖174.2 控制系統(tǒng)設(shè)計184.3 步進電動機驅(qū)動電源的選用19結(jié) 論20參考文獻21第一章 概述1.1 數(shù)控工作

3、臺簡介X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計采用步進電機作為驅(qū)動裝置。步進電機是一個將脈沖信號轉(zhuǎn)移成角位移的機電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器裝置。其工作原理是：每給一個脈沖便在定子電路中產(chǎn)生一定的空間旋轉(zhuǎn)磁場；由于步進電機通的是三相交流電所以輸入的脈沖數(shù)目及時間間隔不同，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)快慢及旋轉(zhuǎn)時間的長短也是不同的。由于旋轉(zhuǎn)磁場對放入其中的通電導(dǎo)體既轉(zhuǎn)子切割磁力線時具有力的作用，從實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動迫使轉(zhuǎn)子作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，所以轉(zhuǎn)子才可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子帶動絲杠作相應(yīng)的運動。 模塊化的X-Y數(shù)控工作臺，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作平臺、滾珠絲杠螺母副以及伺服電動機等部件構(gòu)成。其外觀形式如圖1所示。其中，伺服電動機作為執(zhí)行元件用來驅(qū)動

4、滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均已標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標準的工業(yè)控制計算機，也可以設(shè)計專用的微機控制系統(tǒng)。1.2 設(shè)計任務(wù)題目：X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一種供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下：（1）立銑刀最大直徑d =15 mm；（2）立銑刀齒數(shù)Z=3；（3）最大銑削寬度ae=15 mm；（4）最大銑削深度ap=6 mm； （5）加工材料為碳素鋼或有色金屬；（6）X、Y方向的脈沖當量x =y=0.005mm/

5、脈沖；（7）X、Y方向的定位精度均為0.01 mm；（8）工作臺面尺寸為170 mm170 mm，加工范圍為200 mm200mm；（9）工作臺空載最快移動速度vxmax =vymax =3000 mm/min；（10）工作臺進給最快移動速度vxmaxf =vymaxf =300 mm/min。1.3 設(shè)計思路及意義 設(shè)計思路1).根據(jù)設(shè)計任務(wù)，確定總體設(shè)計方案；2).機械傳動部件的計算與選型，包括工作平臺、減速箱、滾珠絲桿副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等。3). 步進電機驅(qū)動電源的選型。4）完成上述計算后，繪制寄給傳動機構(gòu)的裝備圖。5).工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計。第2章 總體方案的確定2.1 機械傳

6、動部件的選擇2.1.1 導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計的X-Y工作臺是用來配套輕型的立式數(shù)控銑床，需要承受的載荷不大，但脈沖當量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動導(dǎo)軌副。它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點。2.1.2 絲杠螺母副的選用伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，要滿足0.005mm的脈沖當量和 0.01mm的定位精度，滑動絲杠副無能為力，只有選用滾珠絲杠副才能達到。滾珠絲杠副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。2.1.3 減速裝置的選用選擇了步進電動機和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)

7、矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機構(gòu)，所以采用無間隙齒輪傳動減速箱。2.1.4 伺服電動機的選用 任務(wù)書規(guī)定的脈沖量尚未達到0.001mm，定位精度也未達到微米級，空載最快移動速度也只有3000mm/min。因此，本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電動機，如交流伺服電動機或直流伺服電動機等，可以選用性能好一些的步進電動機，如混合式步進電動機，以降低成本，提高性價比。2.1.5 檢測裝置的選用選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對于步進電動機來說還是偏高的，為了確保電動機在運轉(zhuǎn)過程中不受切削負載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采

8、用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進電動機的步距角相匹配。考慮到X、Y兩個方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量，X、Y兩個坐標的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動機以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計（1）設(shè)計的X-Y工作臺準備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標定位、兩坐標直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計成連續(xù)控制型。（2）對于步進電動機的半閉環(huán)控制，選用MCS-51系列的8位單片機AT89C52作為控制系統(tǒng)的CPU，應(yīng)該能夠滿足任務(wù)書給

9、定的相關(guān)指標。（3）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還需要擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等。（4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進電動機配套使用。系統(tǒng)總體框圖如下圖2所示圖2 系統(tǒng)總體框圖第3章 X-Y機械部分設(shè)計3.1 確定系統(tǒng)脈沖當量任務(wù)書中所給定的脈沖當量是0.005mm。3.2 導(dǎo)軌上移動部件的重量估算按照下導(dǎo)軌之上移動部件的重量來進行估算。包括工件、夾具、工作平臺、上層電動機、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計重量約為800N。3.3 銑削力的計算設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料

10、為碳鋼。則查表得立銑時的銑削力計算公式為： （1）今選擇銑刀直徑d=15mm，齒數(shù)Z=3，為了計算最大銑削力，在不對稱銑削情況下，取最大銑削寬度ae=15mm，銑削深度ap=6mm，每齒進給量mm，銑刀轉(zhuǎn)速。則由式（1）求得最大銑削力： Fc=118150.850.10.7515-0.7361.03000.133 N1124N采用立銑刀進行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可由查表，結(jié)合圖2，考慮逆銑時的情況，可估算三個方向的銑削力分別為：Ff =1.1Fc1236.4N，F(xiàn)e =0.38Fc427.12N，F(xiàn)fn =0.25Fc281N， 工作臺受到垂直方向的銑削力Fz= Fe =427N，受到

11、水平方向的銑削力分別為Ff和Ffn。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺的縱向（絲杠軸線方向），則縱向銑削力Fx= 1236N，徑向銑削力Fy =Ffn= 281N。 3.4 直線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型3.4.1 滑塊承受工作載荷的計算及導(dǎo)軌型號的選取 工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的X-Y工作臺為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂向載荷為： （2） 其中，移動部件重量G800N，外加載荷F= Fz=427N，代入（2）式得最大工作載荷PC=627N=0.627kN。查表，根據(jù)工作載荷

12、PC=0.627kN，初選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為KL系列的JSA-LG15型，其額定動載荷Ca=7.94 kN，額定靜載荷C0a=9.5 kN。任務(wù)書規(guī)定工作臺面尺寸為170mm170mm，加工范圍200mm200mm，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，按標準系列，選取導(dǎo)軌的長度為520mm。3.4.2 距離額定壽命的計算 上述選取的KL系列JSA-LG15型導(dǎo)軌副的滾道硬度為HRC60，工作溫度不超過100，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級，工作速度較低，載荷不大。查表，分別取硬度系數(shù)=1.0，溫度系數(shù)=1.00，接觸系數(shù)=0.81，精度系數(shù)=0.9， 載荷系數(shù)=1.5，得距離壽命： kmpCf

13、ffffLcaWRCTH862650)(3=遠大于期望值50km，故距離額定壽命滿足要求。 3.5 滾珠絲杠螺母副的計算與選型3.5.1 最大工作載荷Fm的計算 當承受最大銑削力時，工作臺受到進給方向的載荷（與絲杠軸線平行）Fx=1236N，受到橫向的載荷（與絲杠軸線垂直）Fy =281N，受到垂向的載荷（與工作臺面垂直）Fz= 427N。已知移動部件總重量G=800N，按矩形導(dǎo)軌進行計算，查表，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)=0.005。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：Fm = KFx + （Fz + Fy + G）= 1.11236 + 0.005 ( 427 + 281

14、 + 800 ) N 1367 N3.5.2 最大動載荷FQ的計算 設(shè)工作臺在承受最大銑削力時的最快進給速度v=300mm/min，初選絲杠導(dǎo)程=5 mm，則此時絲杠轉(zhuǎn)速n=v/Ph = 60 r/min。取滾珠絲杠的使用壽命T=15000 h，代入L0=60nT/106，得絲杠壽命系數(shù)L0=54（單位為：106 r）。查表，取載荷系數(shù)fW =1.2，滾道硬度為60HRC時，取硬度系數(shù)fH=1.0，求得最大動載荷：FQ 6200 N3.5.3 初選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表，選擇濟寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的G系列2005-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式

15、， 其公稱直徑為20 mm，導(dǎo)程為5 mm，循環(huán)滾珠為3圈1列，精度等級取4級，額定動載荷為9309 N，大于FQ，3.5.4 傳動效率的計算將公稱直徑d0=20mm，導(dǎo)程Ph=5mm，代入= arctanPh/(d0)，得絲杠螺旋升角=433。將摩擦角=10，代入=tan / tan(+)，得傳動效率 =96.4%。3.5.5 剛度的驗算1）X-Y工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推-單推”的方式。絲杠的兩端各采用一對推力角接觸球軸承，面對面組配，左、右支承的中心距離約為a=500mm；鋼的彈性模量E2.1 Mpa；查表，得滾珠直徑D=3.175mm，絲杠底徑d=16.2 mm，絲杠截

16、面積 S=d/4=206.12mm2。得絲杠在工作載荷Fm作用下產(chǎn)生的拉/壓變形量1=Fma/（ES）=1779500/（2.1 206.12） mm 0.0158mm。2）根據(jù)公式 Z( )-3,求得單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù)列數(shù)為31，代入公：Z圈數(shù)列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=60。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力 = /3=456N，求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 0.0024 mm。因為絲杠加有預(yù)緊力，且為軸向負載的1/3，所以實際變形量可減小一半，取=0.0012mm。3）將以上算出的和代入，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度500mm）0.0182 mm=18.2m。絲桿的有效行

17、程為330mm，由表知,5級精度滾珠絲杠有效行程在315400mm時，行程偏差允許達到25m，可見絲桿剛度足夠。3.5.6 壓桿穩(wěn)定性校核根據(jù)公式計算失穩(wěn)時的臨界載荷Fk。查表，取支承系數(shù)=1；由絲杠底徑=16.2 mm，求得截面慣性矩 3380.88 mm；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向固定處的距離a取最大值500mm，得臨界載荷 9343N，遠大于工作載荷=1367N，故絲杠不會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。3.6 步進電動機減速箱的選用為了滿足脈沖當量的設(shè)計要求，增大步進電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機轉(zhuǎn)軸

18、上盡可能地小，今在步進電動機的輸出軸上安裝一套齒輪減速箱。采用一級減速，步進電動機的輸出軸與小齒輪聯(lián)接，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪聯(lián)接。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，采用圖3彈簧錯齒法消除側(cè)隙。圖5 雙片薄齒輪錯齒調(diào)整機構(gòu)1、2、6齒輪 3螺母 4、5螺釘 7拉簧已知工作臺的脈沖當量=0.005 mm/脈沖，滾珠絲杠的導(dǎo)程Ph=5 mm，初選步進電動機的步距角=0.75，算得減速比： i=(Ph)/(360) =(0.755)/(3600.005)=25:12本設(shè)計選用大小齒輪模數(shù)均為1mm，齒數(shù)比為75:36，材料為45號調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達HRC55。減速箱中心距為(75+36)1/2 mm55

19、.5 mm，小齒輪厚度為20mm，雙片大齒輪厚度均為10mm。3.7步進電機的計算與選型1）計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量已知：滾珠絲杠的公稱直徑=20 mm，總長l =500mm，導(dǎo)程5mm，材料密度 ；移動部件總重量G=800N;小齒輪寬度20mm，直徑=36 mm;大齒輪寬度20mm，直徑=75 mm；傳動比i =25/12。參照表，算得各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下（具體計算過程從略）：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量=0.617，拖板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣=0.517，小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量=0.259，大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量=4.877 。初選步進電動機型號為90BYG2602，為兩相混合式，二相四拍驅(qū)動時步

20、距角為0.75，則加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為 = +(+)/=5.642)計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩分快速空載起動和承受最大工作負載兩種情況進行計算?？焖倏蛰d起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩包括三部分：一部分是快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，相對于和很小，可以忽略不計。則有： =+ （3）考慮傳動鏈的總效率，計算快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： （4） 式中 對應(yīng)空載最快移動速度的步進電動機最高轉(zhuǎn)速，單位

21、為r/min； 步進電動機由靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需的時間，單位為s。 其中： （5）式中空載最快移動速度，任務(wù)書指定為3000mm/min； 步進電動機步距角，預(yù)選電動機為； 脈沖當量，本例=0.005mm/脈沖。將以上各值代入式（5），算得nm=1250r/min。設(shè)步進電動機由靜止到加速至nm轉(zhuǎn)速所需時間=0.4s，傳動鏈總效率=0.7。則由式（4）求得：1.42（Nm）當移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： （6）則由式（6），得：0.002（Nm）最后由式（3），求得快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩：= + = 1.422 N （7）最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受

22、的負載轉(zhuǎn)矩包括三部分：一部分是折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩Tt ；一部分是移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf ；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩T0，T0相對于Tt和Tf很小，可以忽略不計。則有： = Tt + Tf （8）本例中在對滾珠絲杠進行計算的時候，已知沿著絲杠軸線方向的最大進給載荷Fx=1609N ，則折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩Tt有： 0.88（Nm）再計算垂直方向承受最大工作負載（Fz=556N）情況下，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： = 0.004（Nm）最后由式（8），求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受

23、的負載轉(zhuǎn)矩為： = Tt + Tf = 0.884 Nm （9） 經(jīng)過上述計算后，得到加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為： = max， = 1.422 Nm3）步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定考慮到步進電動機的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當輸入電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，選擇步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩時，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K=4，則步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： Tjmax 41.422 Nm =5.688 Nm (10) 上述初選的步進電動機型號為90BYG2602，查表得該型號電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax = 6 Nm ?？梢?，滿足（10）式

24、的要求。4) 步進電動機的性能校核最快工進速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快工進速度=400mm/min，脈沖當量=0.005mm/脈沖，可求出電動機對應(yīng)的運行頻率 =400/(600.005)Hz 1333Hz。從90BYG2602電動機的運行矩頻特性曲線圖5可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩5.6Nm，遠遠大于最大工作負載轉(zhuǎn)矩=0.884Nm，滿足要求。最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度=3000mm/min，可求出電動機對應(yīng)的運行頻率=3000/（600.005）Hz =10000Hz。在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩=1.8 Nm，大于快速空

25、載起動時的負載轉(zhuǎn)矩= 1.422Nm，滿足要求。圖6 90BYG2602步進電動機的運行矩頻特性曲線最快空載移動時電動機運行頻率校核最快空載移動速度=3000mm/min對應(yīng)的電動機運行頻率=10000Hz。查表知90BYG2602電動機的極限運行頻率為20000Hz，可見沒有超出上限。起動頻率的計算已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq=30.35電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負載時的最高起動頻率=1800Hz。可求出步進電動機克服慣性負載的起動頻率：=614Hz上式說明，要想保證步進電動機起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于614Hz。實際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得更

26、低，通常只有100Hz（即100脈沖/s）。綜上所述，本例中工作臺的進給傳動選用90BYG2602步進電動機，完全滿足設(shè)計要求。3.8 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用本設(shè)計所選步進電動機采用半閉環(huán)控制，可在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進電動機的步距角相匹配。由步進電動機的步距角=，可知電動機轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn) 時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出360/=480個步進脈沖?？紤]到增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A、B相信號，可以送到四倍頻電路進行電子四細分，因此，編碼器的分辨率可選120線。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖，電動機轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號

27、。選擇編碼器型號為：ZLK-A-120-05VO-10-H：盤狀空心型，孔徑 10mm，與電動機尾部出軸相匹配，電源電壓+5V，每轉(zhuǎn)輸出120個A/B脈沖，信號為電壓輸出。第四章 X-Y數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計4.1 繪制進給傳動系統(tǒng)示意圖進給傳動系統(tǒng)示意圖如圖所示。 4.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計X-Y數(shù)控工作臺的控制系統(tǒng)設(shè)計，在硬件電路上需要考慮步進電動機（編碼器）反饋信號的處理，在軟件上要實現(xiàn)半閉環(huán)的控制算法。根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計控制系統(tǒng)的時主要考慮以下功能：（1） 接受操作面板的開關(guān)與按鈕信息；（2） 接受限位開關(guān)信號；（3） 控制X，Y向步進電動機的驅(qū)動器；（4） 與PC機的串行通信。CPU選用MCS

28、-51系列的8位單片機AT89S52，采用8279，和W27C512，6264芯片做為I/O和存儲器擴展芯片。W27C512用做程序存儲器，存放監(jiān)控程序；6264用來擴展AT89S52的RAM存儲器存放調(diào)試和運行的加工程序；8279用做鍵盤和LED顯示器借口，鍵盤主要是輸入工作臺方向，LED顯示器顯示當前工作臺坐標值；系統(tǒng)具有超程報警功能，并有越位開關(guān)和報警燈；其他輔助電路有復(fù)位電路，時鐘電路，越位報警指示電路。圖11 進給控制系統(tǒng)原理框圖4.3 步進電動機的驅(qū)動電源選用設(shè)計中X、Y向步進電動機均為90BYG2602型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團公司。選擇與之匹配的驅(qū)動電源為BD28Nb型，輸入電壓為1000VAC，相電流為4A，分配方式為二相八拍。該驅(qū)動電源與控制器的接線方式如圖所示。BD28Nb型驅(qū)動電源接線圖4.4 驅(qū)動電路流程設(shè)計步進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。設(shè)計