DK7732數(shù)控高速走絲電火花線切割機(jī)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

實(shí)用文檔實(shí)用文檔引言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從2004年2月份開始到本年的六月中下旬結(jié)束，長達(dá)半年。完成它。本次設(shè)計(jì)在顏竟成教授的悉心指導(dǎo)下分四個(gè)階段按部就班的有條不紊的進(jìn)200420043以及畢業(yè)答辯前的各項(xiàng)具體細(xì)節(jié)的準(zhǔn)備。主動(dòng)請(qǐng)教，主動(dòng)學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考提出新方案，困難被一個(gè)個(gè)解決了，有了本次設(shè)計(jì)的成功。更鍛煉了團(tuán)體協(xié)作精神，獨(dú)立作業(yè)能力，專業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，對(duì)自己將來都是一次具有深遠(yuǎn)影響的事件。一、總體方案設(shè)計(jì)（一）總體方案的擬定暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。電火花線切割機(jī)床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提根據(jù)電火花線切割機(jī)床最大的加工尺寸，加工精度，控制速度和經(jīng)濟(jì)可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比。因此，可MCS-51CPU動(dòng)電路。此外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。杠螺母副組成，起傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。量移動(dòng)，且潤滑方法簡單。（1.1）（二）主要技術(shù)參數(shù)的確定技術(shù)參數(shù)主要包括運(yùn)動(dòng)參數(shù)，尺寸參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。DK7732機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)如下：實(shí)用文檔工作臺(tái)行程/mm 500x320最大切割厚度/mm30（可調(diào)）加工表面粗糙度Ra/μm2.5加工精度/mm0.015100切割工件最大厚度120mm加工錐度3°～60°電極絲移動(dòng)速度11m/s電極絲最大直徑φ0.1～φ0.2mm1.1伺服系統(tǒng)總體方案框圖（一）儲(chǔ)絲走絲部件運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)V形滾動(dòng)導(dǎo)軌連接，這樣絲筒每轉(zhuǎn)一周拖板直線移動(dòng)相應(yīng)的距離，因此機(jī)床工作前應(yīng)根據(jù)零件厚薄和精度要求在0.12實(shí)用文檔實(shí)用文檔1、對(duì)高速走絲機(jī)構(gòu)的要求在儲(chǔ)絲筒上整齊排繞。②儲(chǔ)絲筒的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)量要小。③儲(chǔ)絲筒要能正反轉(zhuǎn)，電極絲的走絲速度在7—12m/s調(diào)，或恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。④走絲機(jī)構(gòu)最好與床身相互絕緣。⑤傳動(dòng)齒輪副，絲杠副應(yīng)該具備潤滑措施2、高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2.2間隙的副螺母和彈簧，齒輪及絲杠螺距的搭配為沒旋轉(zhuǎn)一圈拖板移動(dòng)0.25mm。所以該儲(chǔ)絲筒適用于Φ0.25mm儲(chǔ)絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，無不正常振動(dòng)。滾筒外圓振擺應(yīng)小于0.03mm，反向0.05mm，軸向竄動(dòng)應(yīng)完全徹底消除。好接觸，防止機(jī)油或者其他臟物進(jìn)入。母等每班應(yīng)注油一次。儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)組合件儲(chǔ)絲筒旋轉(zhuǎn)組合件主要由儲(chǔ)絲筒、聯(lián)軸器和軸承座組成。①儲(chǔ)絲筒儲(chǔ)絲筒是電極絲穩(wěn)定移動(dòng)和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一，一般用DK77324mm（1.5—5mm材料制造Ra0.8μm。為保證儲(chǔ)絲筒組合件動(dòng)態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔、外圓對(duì)支撐部分的同軸度。儲(chǔ)絲筒與主軸裝配后的徑向跳動(dòng)量應(yīng)不大于0.01mm。一般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，沖摸儲(chǔ)絲筒外圓和與軸承配合的軸徑。②聯(lián)軸器走絲機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)組合件的電機(jī)軸與儲(chǔ)絲筒中心軸，一般不采用軸器瞬間受到正反剪切力很大，因此多采用彈性聯(lián)軸器和摩擦錐式聯(lián)軸器。1.2運(yùn)絲系統(tǒng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖彈性聯(lián)軸器，如圖2.1所示實(shí)用文檔2.1彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，慣性力矩小，換向較平穩(wěn)，無金屬撞擊聲，可以減少對(duì)儲(chǔ)絲筒中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或者皮革。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是，（0.2—0.5mm，1°，缺點(diǎn)是由它聯(lián)接的兩根軸在傳遞扭矩時(shí)會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2子軸承。此外，還要正確選用彈簧規(guī)格。彈力過小，摩擦面打滑，使傳動(dòng)不穩(wěn)定或摩擦面過熱燒傷；彈力過大，會(huì)增大軸向力，影響中心軸的正常轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2.2 摩擦錐式聯(lián)軸器實(shí)用文檔下幾種。套筒式磁力聯(lián)軸器（如圖3.1所示）3.1套筒式磁力聯(lián)軸器此種聯(lián)軸器主動(dòng)磁極3和從動(dòng)磁極2均可為圓筒狀或以若干磁鐵排列成圓筒4132其目的為：兩磁極之間無摩擦，靠磁場(chǎng)聯(lián)接；被聯(lián)接兩軸因受制造及安裝誤差，4和從動(dòng)軸套1的配合長度來進(jìn)行調(diào)整。圓盤式磁力聯(lián)軸器（如圖3.2所示）3.2圓盤式磁力聯(lián)軸器此種聯(lián)軸器主動(dòng)磁極3241實(shí)用文檔接力可以通過改變主動(dòng)磁極3和從動(dòng)磁極2之間的距離來進(jìn)行調(diào)整。8、損壞任何零部件。32金等。a既是彈性聯(lián)軸器已經(jīng)滿足條件，因此本次設(shè)計(jì)選用彈性聯(lián)軸器。上下拖板走絲機(jī)構(gòu)的上下拖板我們決定采用下面兩種滑動(dòng)導(dǎo)軌之一。大。4.1的調(diào)整環(huán)節(jié)來調(diào)節(jié)。4.1三角、矩形組合式導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)精度。軌作為本次設(shè)計(jì)之用。齒輪副與絲杠副走絲機(jī)構(gòu)上拖板的傳動(dòng)鏈?zhǔn)怯?-3實(shí)用文檔實(shí)用文檔絲筒在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，作相應(yīng)的軸向位移，保證電機(jī)絲整齊的排繞在儲(chǔ)絲筒上。筒的排絲距離，以適應(yīng)排繞不同直徑電機(jī)絲的要求。用傳統(tǒng)的金屬材料制造。線架、導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)持一定的幾何角度。對(duì)線架的要求是：①具有足夠的剛度和強(qiáng)度，在電極絲運(yùn)動(dòng)（特別是高速1）時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)振動(dòng)和變形；5μm；③導(dǎo)輪與線架本體、線架與床身之間有良好的絕緣性能；進(jìn)入導(dǎo)輪軸承；⑤線架不但能保證電極絲垂直于工作臺(tái)平面，在具有錐度切割功能的機(jī)床上，還具備能使電極絲按給定要求保持與工作臺(tái)平面呈一定角度的功能。和龍門式兩種類型。懸臂式固定線架主要由線架本體、導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件及保持器等組成。（1）線架本體結(jié)構(gòu)體的剛度和強(qiáng)度，使線架的上下懸臂在電極絲運(yùn)動(dòng)時(shí)不致振動(dòng)和變形。為了進(jìn)一步提高剛度和強(qiáng)度，在上下懸臂間增加加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)。有的機(jī)床的坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)通過架在橫梁上的線架拖板來實(shí)現(xiàn)。4.2儲(chǔ)絲筒儲(chǔ)絲筒副導(dǎo)輪導(dǎo)輪

4.2可移動(dòng)絲臂①導(dǎo)輪是本機(jī)床關(guān)鍵零件，關(guān)系到切割質(zhì)量，對(duì)導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的要求如下。半徑，保證電極絲在導(dǎo)輪槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生軸向移動(dòng)。導(dǎo)輪裝配后轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)輕便靈活，應(yīng)盡量減少軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)。進(jìn)行有效的密封，以保證軸承的正常工作條件。②導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的結(jié)構(gòu)實(shí)用文檔撐結(jié)構(gòu)。懸臂支撐結(jié)構(gòu)如圖5.1所示，結(jié)構(gòu)簡單，上絲方便。但是因?yàn)閼冶壑危S承的使用壽命。5.1結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較好，剛度較高，不容易發(fā)生變形及跳動(dòng)。30錐形軸尖，硬度在RC60輪選擇第二種比較適宜。③導(dǎo)輪的材料 證導(dǎo)輪軸徑與導(dǎo)向槽的同軸度一般采用整體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)輪要求用硬度高、耐磨性好的材料制成（如GCr15W18Cr4V，也可以選用硬質(zhì)合金或陶瓷材料制造導(dǎo)輪的鑲件來增強(qiáng)導(dǎo)輪V形工作面的耐磨性和耐蝕性。④導(dǎo)輪組合件的裝配實(shí)用文檔實(shí)用文檔滑和密封作用（二）儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計(jì)算齒輪傳動(dòng)比的確定0.25mm，1.5mm。所以儲(chǔ)絲筒與絲杠見齒輪傳動(dòng)比為：u=0.25/1.5=1：6；采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，取u=1/2，u=1/3。1 2齒輪齒數(shù)的確定Z=23；由于齒輪齒根與軸上鍵距離不能為零。d/2–（d+t）>2mf 1d=16mmt=2.3；1而d=d2hf1 1－ f–2ha*–2c*）m1=(23–2–0.5)m=20.5m代入上式得：20.5/2m–（16+2.3）/2 >2mm>1.3m=2Z=2Z=462 1d=mZ=2×23=46mm1 1d=mZ=2×46=92mm2 2Z=233Z=3Z=3×23=694 3d=mZ=2×23=46mm3 3d=mZ=2×69=138mm4 4齒輪1，2中心距 a=(d+d)/2=(46+92)/2=69mm1 1 2齒輪3，4中心距 a=(d+d)/2=(46+132)/2=92mm2 3 4參考書《機(jī)械設(shè)計(jì)》b=0.5d=0.5×46=23mm1其他數(shù)據(jù)如下da=(Z+2ha*)m1 1=(23+2×1)×2=50mmda=(Z+2ha*)m2 2=(46+2×1)×2=96mmd=(Z－2ha*－2c*)mf1 1=(23－2×1－2×0.25)×2=41mmd=(Z－2ha*－2c*)mf2 2=(46－2×1－2×0.25)×2=87mm同樣可以計(jì)算得:da=50mm3da=142mm4df=41mm3df=133mm4傳動(dòng)件的估算其中 N—該傳動(dòng)軸的輸入功率N=NdNd

－電機(jī)額定功率η－從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積n－該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/minj

是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速j［φ］－每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）取η=0.995，Nd

=0.55kwN=Nηd=0.55×0.995=0.54725kwn=1390r/minj0.5472540.54725410001390400=10.2mm齒輪模數(shù)估算

3NZnjm3NZnj0.54725130.54725136913906=1.039mm3NnjA3Nnj0.5472530.547253113906=49.28mmn

為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，AjAZ、Z2求出模數(shù)1m =2Aj Z Z1 2=249.282346=1.428mm取m mj w

中較大者

=1.428，現(xiàn)取m=2j（2）根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為Z2Im 112 3 Jj式中： N—計(jì)算齒輪傳遞的額定功率N=Nkwdn—計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/minj—齒寬系數(shù)m

=b/m，

6～10。mZ1ii=ZZ

21,""用與外嚙合，“”用于內(nèi)嚙合；1kks

=kkk k ；T n N qm60nTC0k m60nTC0T T齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)C0n—齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦，T=15000～20000h；k—轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；nk—材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)q化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用；k—功率利用系數(shù) k—工作情況系數(shù) k—載荷系數(shù)N 1 2［ 、［ 、3w

j查表得：k=1.2，k=1.2，k=1.151 2 3K=k kkks T nNq60nTmC0= k60nTmC0nNq1313601390320000107=0.91N=0.54725kw

=10 m

=600MPaj250.910.547251102322600213903j=1.824mm根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪計(jì)算模數(shù)公式為：kkkkkkNZYn12 3 1 m jww1.150.5540.54725230.41410136032201=0.063mmK=k kkks TnNq60nT60nTmC0

kkknNq601390120000601390120000632108=0.554m=2（三）儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算齒根危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件式2kTY Y2 1Fa

F m3Z2 Fd 1k—載荷系數(shù)k=kkkkAv 0.5dk1Ak1.05vH k—齒間載荷分配系數(shù)，k1.0. kH k—齒向載荷分布系數(shù)T—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距1T=95.5×105P/n1 1 1=95.5×105×0.55/1390=3.78×103N·mmk 1.110.18(16.7H

2)d

20.15103b=1.11+0.18(1+6.7×0.52)×0.52+0.15×10-3×0.5=1.23045K=1×1.05×1.0×1.6=1.218查得：b/h=23/4.5=5.11Y —載荷作用與齒頂時(shí)齒形系數(shù)FaY —載荷作用與齒頂時(shí)應(yīng)力校正系數(shù)saYFa

=2.69，Ysa

=1.575則 =21.2183.781032.691.575F 0.523232=18.4MPa

k FN FlinF SFN=60njLh=60×1390×1×20000=1.668×106H Fk—壽命系數(shù)

=1.0，k

=1.0）Nlim

FN HN—齒輪的疲勞極限 /YFlim FE ST=340MPa 520MPaHlim 1.0340F 1.25272MPa所以

＜ F F

2kT1

Z H其中：

d3u H E Hd 1Z —區(qū)域系數(shù)HZE2/(sin2/(sincos)Z 20 Z=2.5 Z=189.8MPa2H= H Ek=kkk k =1×1.05×1.0×1.23045H AV H H=1.2921.293.7810321.293.78103210.54632H 520MPa , H H H齒輪設(shè)計(jì)合格。主軸的驗(yàn)算按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖，如圖6.1 (a)。并分別作出水平方向和垂直方向的彎矩圖，如圖(b),(c)，以及扭矩圖如圖(d)。先計(jì)算軸上的載荷：1T 9550000P11 n1

9550000 3.78103Nm0.5513900.55齒輪的分度圓直徑為：d mz22346mm.12TF 1t d1

23.78103164.3N46F Fr t

tan164.3tan2059.8Nωω6.1軸的結(jié)構(gòu)圖與彎矩扭矩圖從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以明顯的看出截面BC處的MMM1.1H r1.1應(yīng)力計(jì)算表載荷載荷HVFFNH1=195.7N, F=31.4NF=71.2N, F=11.4NNH2NH1NH2MM==8543.6N·mmHM=3109.6N·mmV總彎矩MM 2M2HV9091.9N·mmTT=3.78×103N·mm1軸的計(jì)算應(yīng)力： ca W

M2M2(T)21入如表1.1中數(shù)值得： =5.7MPaca前已經(jīng)選頂?shù)妮S的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理查得 =60MPa1因此 ，故安全ca 1(四）軸承的配置形式一般來說數(shù)控機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)的軸承有以下幾種配置形式：推力球軸承用來承受前后方向的軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)能承受較大的負(fù)載應(yīng)用較小。向向心推力球軸承來承受軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)剛性較好。2～3結(jié)構(gòu)小。用這種機(jī)構(gòu)較多。本次設(shè)計(jì)主軸所采用的軸承支承方式為第四種。`2.滾動(dòng)軸承的預(yù)緊是采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菨L動(dòng)體和內(nèi)外套圈之間產(chǎn)生一定的預(yù)承壽命。按預(yù)載荷的方向可分為軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊。Faδa1；而在具有預(yù)Fa0Fa，軸承的軸向變形增量為δa2，顯然δa2<δa1，軸承的軸向剛度有所提高。δδδδδ角接觸球軸承載荷-變形曲線5.2角接觸球軸承載荷—變形曲線三、進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)（一）進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定脈沖當(dāng)量的確定生一個(gè)恒定的步進(jìn)角位移，每一個(gè)脈沖或每步的轉(zhuǎn)角稱為步進(jìn)電機(jī)的步距角/脈沖]，可由選用的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)從技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出。b（如工作臺(tái)）的移距，稱為脈沖當(dāng)量或分辨率，記為pmm/脈沖。型機(jī)對(duì)機(jī)床定位精度的設(shè)計(jì)要求是 =0.005mm/脈沖。p傳動(dòng)比的確定n/n1 2

z /z2

,n,z1

為主動(dòng)齒nzi2 2動(dòng)比。

p

（mm）0和電機(jī)步距角比

[()/脈沖]都也已初步選定后，則可用下式計(jì)算主軸系統(tǒng)的傳動(dòng)bL0i b0360p 0.3653600.0051i=1。（二）滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇和滾珠絲杠的選型和校核滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇（1）最大工作載荷計(jì)算用于導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力，可用下列實(shí)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于矩形導(dǎo)軌 Fm=KFL+f(FV+FC+G)式中： F—工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷LFVFCG—移動(dòng)部件的重力對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌：f=0.0025～0.005FFF近似為零所以：Fm=fG

L，V，Cf=0.005，G=1000kg（估算）Fm=fG=1000×0.005=5（2）最大動(dòng)載荷C滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)斷定動(dòng)載荷Ca

選用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾動(dòng)軸承相同。滾珠絲杠的最大動(dòng)載荷應(yīng)用下式計(jì)算3LC3Lm m

L=60nt/106

n1000v/L0式中：L—工作壽命，單位106rn—絲杠轉(zhuǎn)速，單位r/minm/minLmm0th，t=15000hfm1～1.2，1.2～1.53L所以 C3Lm m35= 535=11.96n1000v/L0=（1000×100×10-3）/5=20r/minL=60nt/106=60201036524106=105.12（106r/min）3LC3Lm m33105.12541=33CBM3205—5《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》上）滾珠絲杠的選型和校核傳動(dòng)中的滾珠絲桿加于設(shè)計(jì)和校核。其步驟如下：首先對(duì)于一些參數(shù)說明如下：Fi

(N)ii，i=1、2、3…n；i個(gè)載荷對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速ni

(r/min);i個(gè)載荷對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間ti

(h);絲桿副最大移動(dòng)速度v (mm/min);maxLb

。型號(hào)選擇根據(jù)使用和結(jié)構(gòu)要求選擇滾道截面形狀，滾珠螺母的循環(huán)方式和預(yù)緊方式；計(jì)算滾珠絲桿副的主要參數(shù)①根據(jù)使用工作條件，查得載荷系數(shù)f =1.0系數(shù)s =1.5；d j②計(jì)算當(dāng)量轉(zhuǎn)速nn (nd

max

nmin

d)/22000r/minFdF (2Fd mav

Fmin

)/32333NPhP Vh

max

/nmax10000/40002.5mmP5mmhLnL 60nn d

120000⑥計(jì)算絲桿所需的額定載荷C'aC' f Fa d d

102

L 31n112333102120000131151N選擇絲桿型號(hào)Ph

和計(jì)算的C'a

5mm，額定載荷大于C'a

的絲桿。。其為外循環(huán)雙管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式系列滾珠絲桿。臨界轉(zhuǎn)速校核2dn 12106 1 3c l2c12106

3.14222063025970r/min而最大工作轉(zhuǎn)速nmax40000.8nc4776校核合格。3．由于此絲桿是豎直放置，且其受力較小，溫度變化較小。所以其穩(wěn)定性、溫度變形等在此也沒必要校核。4．滾珠絲桿的預(yù)緊預(yù)緊力(F)一般取當(dāng)量載荷的三分之一或額定動(dòng)載荷的十分之一。即：p1F Fp 3 d778N其相應(yīng)的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩FPT ph

(12)103p 2778420.85(10.852)1030.16Nm（三）步進(jìn)電機(jī)的選用（或線速度）與運(yùn)行特性好。受環(huán)境影響小，且額定功率小，并且可用于開環(huán)系統(tǒng)。而BF系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為90BF004的電動(dòng)機(jī)作為主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。選用時(shí)主要有以下幾個(gè)步驟：1．步距角初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，并從手冊(cè)中查到步距角 ,由于b0bL 0i360 p綜合考慮，我初選了b2．距頻特性

1.50i1，可滿足以上公式。MmqMjmaxMmq=Mjmax載啟動(dòng)力矩按下式計(jì)算：MkqMkaMkfM0式中：Mkq；Mka快進(jìn)速度折算到電機(jī)軸上的加速力矩；Mkf為空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；M 為由于絲桿預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。0義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即：MkqMmq=λMjmax計(jì)算Mkq的各項(xiàng)力矩如下：加速力矩J J J 1 2

1.8105MR2/i21.81058.810510.6105Kgm2n v

max

48001.54000r/mmax

360 0.005360p2n

24000MkqJ

max102(10.61011.8101) 102 60t 60100.519Nm空載摩擦力矩Gf‘L 13.960.274M 0 0.6Nmkf 2i 20.84附加摩擦力矩FM YJL0F

4042) (10.922)1.222Nm0 2i 0 20.84M M Mkq ka

M 0.5190.61.2222.341Nm0M MmqM Mkq

0.9512523.775Nm（二）啟動(dòng)矩頻特性校核步進(jìn)電機(jī)有三種工況：啟動(dòng)，快速進(jìn)給運(yùn)行，工進(jìn)運(yùn)行。前面提出的M M M ，僅僅是指初選惦記后檢查電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)kq mq jmax進(jìn)行校核。步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)有突跳啟動(dòng)和升速啟動(dòng)。突跳啟動(dòng)時(shí)加速力矩很大，啟動(dòng)時(shí)丟步是不可避免的。因此很少用。而升Mkq力矩M 不會(huì)很大。一般不會(huì)發(fā)生丟步現(xiàn)象。ka

中的加速（四）進(jìn)給機(jī)構(gòu)支承設(shè)計(jì)螺桿的支承形式時(shí)應(yīng)審慎的加以選擇。常見的支承形式有以下幾種：為固定支承；螺母相當(dāng)于固定支承。②安裝一個(gè)深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的稱為鉸支承；兩端鉸支，一端固定、一端鉸支幾種。本次采用的是兩端固定形式支承螺桿的支承方式螺桿的支承方式有以下四種：雙推自由支承：將兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承裝在一端，另一端自由特點(diǎn)：適用于短螺桿。雙推支承兩個(gè)深溝球軸承。由端的晃動(dòng)。適用于長螺桿。單推單推或雙推單推相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承，另一端裝一個(gè)推力球軸承。特點(diǎn)可預(yù)拉伸螺桿，以減少或消除螺桿水平安裝時(shí)，因自重產(chǎn)生的彎曲，4力，無失穩(wěn)現(xiàn)象。雙推雙推兩端各裝兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承產(chǎn)生間隙，缺點(diǎn)是調(diào)整較復(fù)雜。四、數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定示:接口驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)微 機(jī)機(jī)開關(guān)量控制電路床軟件主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路主軸電動(dòng)機(jī)6.2控制系統(tǒng)框圖(二)數(shù)控系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì)1、單片機(jī)設(shè)計(jì)為基本組成部分的運(yùn)算器電路、控制器電路、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出口電路等。但一個(gè)單片機(jī)芯片并不并能把計(jì)算機(jī)的全部電路都出現(xiàn)。此外，在實(shí)際的控制應(yīng)用中，常常需要擴(kuò)展外圍電路和外圍芯片。位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。MCS-51MCS-51系列單片機(jī)的所有產(chǎn)品都含有8051除程序存貯器外的基本硬件，都是在8051的基本上改變部分資源（程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及一些其他特殊部件址64KB字節(jié)程序存貯器和64KBEPROM803140DIP能分為三部分。電源及時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2。電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。Vc（40：接+5VVs（20：接地。時(shí)鐘引腳1819供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。時(shí)鐘引腳也可外接晶體振蕩器。XTAL（19腳的輸入端。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。鐘發(fā)生器的輸入端。控制引腳它包括RST、ALEPSENEA等。此類引腳提供控制信號(hào)，有些引腳具有復(fù)用功能。RST/VPD（9：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（RST。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平為≤0.5V的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。掉電期間，此引腳可接備用電源VPD，以保持內(nèi)部RAMVPDRAMALE/PROG（30AL（地址鎖存允許）168ALE1/6。但是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，在兩個(gè)機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個(gè)ALE脈沖。ALE端可8TTLPSEN（29腳：此輸出為單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存貯器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存貯器指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期PSEN兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。PSEN同8TTLEA/Vpp（31EAEA端保持8031貯器。輸入/輸出引腳/輸出（I/O）P0P1P2P3P0P0.0-P0.7：為雙向8I/OI/OI/O88TTL/數(shù)據(jù)總線口使用。P1（P1.0-P1.78I/O入線或輸出線（14TTLP2P2.0-P2.7：為8I/OI/OI/O84TTL8P3（P3.0-P3.78I/O4TTLMCS-51時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟,它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏.MCS-51片內(nèi)有一個(gè)反相放大器,XTAL1、XTAL2放大器與片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器,產(chǎn)生的時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件.單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種,大多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式.最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路,不論是HMOSCHMOS實(shí)用文檔XTAL2MCS-51XTAL17.1內(nèi)部時(shí)鐘方式的時(shí)鐘電路1.2MHz-24MHz11.0592MHzC1C220pF-100pF47pF,60pF-70pF率穩(wěn)定性.在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí),晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)NPOMCS-51CPU處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開始工作.單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的,MCS-51RST,高電平有效.它是施密特觸發(fā)輸入,當(dāng)振蕩器起振后,該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期RST,MCS-51持復(fù)位狀態(tài).此時(shí)ALE,PSEN 平.RST變位低電平后,退出復(fù)位狀態(tài),CPU從初始狀態(tài)開始工作.復(fù)位操作不影響片內(nèi)RAM的內(nèi)容.MCS-51實(shí)用文檔運(yùn)動(dòng)等的需要,常常需要人工按鈕復(fù)位,如圖所示:+5V

RST

MCS-51R1R2GND7.2上電按鈕復(fù)位電路R2,RSTRST器周期以上的高電平(因?yàn)檎袷幤鲝钠鹫竦椒€(wěn)定大約要10ms),就能使單片機(jī)有效復(fù)位.當(dāng)晶體振蕩頻率為12MHz,RCC=10μF,R=8.2KΩ.簡單復(fù)位RST上圖那上電按鈕復(fù)位電路只需將一個(gè)常開按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路,按RST系統(tǒng)擴(kuò)展8031程序。同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部的存貯器容量較小，不能滿足實(shí)際需要，還要擴(kuò)展數(shù)據(jù)（包括程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器I/OI/O輸出接口芯片。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展MCS—512 3實(shí)用文檔64k（0000H～0FFFFH805187514kBROMROM8031EPROMEEPROM，MCS—51P0P0指令EPROM/EEPROMMCS--51鎖存器低八位地址ALE地址P2高八位地址PSENOE8.1MCS—51/74LS37374LS373GALEALE根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)程序存儲(chǔ)器容量要求的不同，常用的擴(kuò)展芯片包括EPROM271（2kB×8、2732A（4kB×8、2764A8kB×8、27128A（16kB×86EPROM5V供電，維持電流為35mA～40Ma，工作電流為75mA～100mA，讀出時(shí)間最大為250ns，均有雙列直插式封裝形式，A～A是地址線，不同的芯片可擴(kuò)展的存儲(chǔ)0 158P2

2716；

是數(shù)據(jù)線；CE是片選線，低電平有效；OE是數(shù)0 10 0 15 0 7Vpp

是編程電源；Vcc

是工作電源；PGM是編程脈沖輸入端。根據(jù)圖 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的原理，以EPROM2764A和鎖存器74LS373為例對(duì)實(shí)用文檔8031單片機(jī)進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展，其連接圖如圖所示。1 P102 P113 P124 P135 P146 P157 P168 P1713 INT112 INT015 T114 T031 EA/VP19 X118 X29

P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RXD TXD

D0 Q0 23933839338437736835133414331732182112211232425262728D2 Q2 6D3 Q3 9D4 Q4 D5 Q5 D6 Q6 D7 Q7 OELE74LS373

10 A09 A18 A27 A36 A45 A54 A63 A725 A824 A921 A1023 A112 A1220 CE22 OE27 PGM1 VPP2764⑴

D0 D1 13D2 D3 D4 D5 D6 D7

10 A09 A18 A27 A36 A45 A54 A63 A725 A824 A921 A1023 A112 A1220 CE22 OE27 PGM1 VPP2764⑵

D0 11D1 1213D2 15D3 16D4 17D5 18D6 19D717 RD16 WR8031AH

ALE/P PSEN

VCC VCC圖8.2 8031擴(kuò)展2764的連接圖0

。由于系統(tǒng)12中只擴(kuò)展一片程序存儲(chǔ)器，所以可將片選端CE80312764AEA，8031電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM是近年來推出的新產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)是能EEPROM

TitleSize Number數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

BDate: 1-Jun-2004RAMCPURAM2 3 4

File:5

128MCS—51器。RAM實(shí)用文檔P1P1P0數(shù)據(jù)MCS--51鎖存器RAM低八位地址ALERDP3地址WR高八位地址P2I/OWEOE9.1單片機(jī)擴(kuò)展外部RAMRDPSEN。正因?yàn)槿绱?，?shù)據(jù)存儲(chǔ)器與0000H—FFFFH，I/O圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的I/O口以及外圍設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。圖中，RAM/RAM（根P2RAM/CPU信號(hào)。RAMRAM611（2kB×8）6264（8kB×8。單一＋5V160mW200mV200ns，2428線。實(shí)用文檔1 P102 P113 P124 P135 P146 P157 P168 P1713 INT112 INT015 T114 T031 EA/VP19 X118 X29 RESET17 RD16 WR8031AH

P00P01P02P03P04P05P06P07393384377368351334143317321839338437736835133414331732182112211232425262728RXD TXD ALE/P30PSEN29

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OELE74LS373

A0 2105210596897126155164193VCC252421232A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8A9A10A11A1222 OE27 WE26 CS220 CS16264⑴

A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A121110129138157166171110129138157166175184193VCC25242123222272620

D0 1112D1 13D2 15D3 16D4 17D5 18D6 19D78031

9.2803162646264ICSI接8031的P2.7，第二片選線CS2接高電平，保持一直有效狀態(tài)，因6264是8kB80316264movx@dptr,a;ARAM或者 movx a,@dptr;外部RAM內(nèi)容讀至A中6000H—7FFFH，8kB。3、I/O口的擴(kuò)展只有P1口和部分P3在單片機(jī)外部擴(kuò)展I/O端口。由于MCS-51的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和I/O口是統(tǒng)一編64kB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的一部分接口作為擴(kuò)展外圍1 RAM存儲(chǔ)器一樣訪問外4片，對(duì)其進(jìn)行讀/寫操作。

接口芯實(shí)用文檔實(shí)用文檔8255A可編程外圍并行I/O接口8255A3個(gè)8位的并行I/O1 外圍設(shè)備連接時(shí)的接口電2。 3 4在8031單片機(jī)的I/O口上擴(kuò)展8255芯片，其接口邏輯相當(dāng)簡單，如圖所示D123456781312151431C 1918路 91716

P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWR8031AH

P00P01P02P03P04P05P06P07393384377368351334143317321839338437736835133414331732182112211232425262728RXD 10TXD 11ALE/P 30PSEN 29

D0 Q0 2D1 Q1 5D2 Q2 6D3 Q3 9D4 Q4 12D5 Q5 15D6 Q6 16D7 Q7 19OELE74LS373

34 D033 D132 D231 D330 D429 D528 D627 D75 RD36 WR9 A08 A135 RESET6 CS8255A

PA0 4PA1 3PA2 2PA3 1PA4 40PA5 39PA6 38PA7 37PB0 18PB1 19PB2 20PB3 21PB4 22PB5 23PB6 24PB7 25PC0 14PC1 15PC2 16PC3 17PC4 13PC5 12PC6 11PC7 1080318255圖10.18031擴(kuò)展8255連接圖圖中8255的片選信號(hào)CS及口地址選擇線A0、A1分別由8031的P0.7和P0.0、BP0.1經(jīng)地址鎖存器鎖存后提供。故8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH，F(xiàn)F7DH，F(xiàn)F7EH，F(xiàn)F7FH。8255的復(fù)位端與8031的復(fù)位端相連，都接到8031的復(fù)位電路上。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇8255的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)的控制字寫入操作口。下面根據(jù)圖3-6舉例說明8255的編程方法。其個(gè)端口地址如下：A口地址： FF7CHAB口地址： FF7DHC口地址： 1 2 3 4序如下：mov 方式0，A口輸入，B口、C口輸出mov dptr,#0FF7FH;控制寄存器→dptrmovx 方式寄存器→控制寄存器mov dptr, #0FF7CH;A口地址→dptrmov a，dptr；從A口讀數(shù)據(jù)mov dptr，#0FF7KH；B口地址→dptrmov 要輸出的數(shù)據(jù)DATA1→Amovx @dptr，a；將DATA1送B口輸出mov dptr，#0FF7EH；C口地址→dptrmov a，DATA2；DATA2→Amovx @dptr,a;將DATA2送C口輸出對(duì)8255的C口8位的任何一位，均可用指令來置位或復(fù)位。例如如果C口的第六位PC5置相應(yīng)的控制字為程序如下mov dptr,#0FF7FH；控制口地址→dptrmov a，#0BH；控制字→Amovx @dptr, a;控制字→控制口；PC5=1如果把C口的第六位PC5復(fù)位相應(yīng)的控制字為程序如下mov dptr,#0FF7FH；控制口地址→dptrmov a，#0AH；控制字→Amovx @dptr, a;控制字→控制口；PC5=08255接口芯片在MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛用于連接外部設(shè)備，如打印機(jī)、鍵盤、顯示器以及作為控制信息的輸入、輸出口。1）8155可編程外圍并行I/O接口8155/8156芯片內(nèi)包含256字節(jié)RAM，2個(gè)8位和1個(gè)6位的可編程并行I/O口，1個(gè)14位定時(shí)器/8155/8156可直接與MCS-518031單片機(jī)外接一片8155RAMI/O和定時(shí)器/MCS-518155與8156的區(qū)別僅在于片選信號(hào)電平的不同，其他功能完全一樣。在8155存器。8155的工作方式由CPU寫入控制命令寄存器的控制字來確定，控制命令寄存器只能寫入不能讀出，8位控制命令寄存器的低4位用來設(shè)置A口、B口和C口的45位用來確定AM請(qǐng)求。第6、7位用來設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的操作。8155的AM口可工作于基本I/OCAB8255方式0、方式1事大致相同，控制信號(hào)的含義也基本一樣。另外，在8155中還設(shè)有一個(gè)狀A(yù)口和B存器的地址相同，CPU只能讀出，不能寫入。在8155中還設(shè)有一個(gè)14位的定時(shí)器/CPU可通過程序選擇計(jì)數(shù)長度和計(jì)數(shù)方式。計(jì)數(shù)長度和計(jì)數(shù)方式由輸入給計(jì)數(shù)寄1 2 3存器的計(jì)數(shù)控制字來確定。MCS-F518155直接連接而不需要任何外加邏輯器件。8031和8155的接口方法如圖所示D1 P102 P113 P124 P135 P146 P157 P168 P1713 INT112 INT015 T114 T031

P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28

12 AD013 AD114 AD215 AD316 AD417 AD518 AD619 AD7CERD10 WR7 11 ALE

PA0 21PA1 22PA2 23PA3 24PA4 25PA5 26PA6 27PA7 28PB0 29PB1 30PB2 31PB3 32PB4 33PB5 34PB6 35PB7 36C

19 X118 X29 RESET17 RD16 WR8031AH

RXDTXDALE/PPSEN

6 TMROUT0 3 TMRIN11309 4 RESET8155H

PC0 37PC1 38PC2 39PC3 1PC4 2PC5 5圖10.28031擴(kuò)展8155的連接圖B在圖中，8031單片機(jī)P0口輸出的低8位地址不需要另加鎖存器而直接與8155的AD0～AD78ALE在8155編碼如下：RAM字節(jié)地址：7E00H～7EFFHI/O口地址：命令/狀態(tài)口：7F00HPA口：7F01HPB口：7F02HPC口：7F03H定時(shí)器低8位：7F04H定時(shí)器高8位7F05H下面根據(jù)圖所示的接口電路，說明對(duì)8155的操作方法。①初始化程序設(shè)計(jì)。若A口定義為基本輸入方式，B口定義為基本輸出方式對(duì)輸入脈沖進(jìn)行16分頻，則8155的I/O初始化程序如下：START：movdptr,#7F04H;指向定時(shí)器低8位mova， #10H；計(jì)數(shù)常數(shù)10Hmovx@dptr, a;計(jì)數(shù)常數(shù)低8位裝入incdptr；指向定時(shí)器movx@dptr, a;8位裝入高8位mova，#40H；設(shè)定時(shí)器連續(xù)方波輸出mov dptr，#7F00H；指向命令/狀態(tài)口mov a， #0C2H； 命令控制字設(shè)定movx @dptr,a;A口為基本輸入方式，B口為基本輸出方式，開啟定時(shí)器的F1H單元內(nèi)容。程序如下：mov dptr,#7EF1H; 的F1H單元movx a,@dptr;F1H單元內(nèi)容給A41H寫入8155RAM的20H單元。程序如下：mov a,#41H; 立即數(shù)給Amov dptr,#7E20H;指向8155RAM的20H單元movx @dptr, a; 立即數(shù)41H送到8155RAM的20H單元顯示器接口設(shè)計(jì)LED。LED示塊由發(fā)光二極管顯示字段組成，有7位字符。共陰極LED地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。7LED7nLEDn8×n線則控制顯示位的亮、暗。LEDLED8I/O實(shí)現(xiàn)各位顯示器的分時(shí)選通。LED，68155PB8155PA（PA行列式未編碼鍵盤的行線由PC口提供。圖中設(shè)置了36個(gè)鍵。如果繼續(xù)增加PC口線，設(shè)全部PC（PC0-PC5）用作鍵盤的行線，全部PA（PA0-PA7）作8×6下圖中8155的PBPB口經(jīng)反相后僅顯示器，PB2 3 4 5據(jù)。100Ω×8A B C D E F G

+5VAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7CERDWR7 IO/M11 ALE6 TMRIN8155

PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7

21222324252627285.1KΩ×63738391252930+5V31323334353611.1LED步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式采用高低壓驅(qū)動(dòng)，即在電機(jī)移步時(shí)，加額定或超過itle定SizeBDate:

于Number29-May-2004額定值的電壓，只讓電機(jī)繞組流過鎖步所需的電流值。這樣，既可減少限流File:阻G:\\protel\.ddb2 3 4 5的功率消耗，又可以提高電機(jī)的運(yùn)行速度。動(dòng)不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)量的誤差。RAM中，運(yùn)行程序時(shí)以表的方式逐個(gè)取出并輸入。RAM下：Point: DB01HADB02H；ABDB03H；BDB04H；BCDB05H；CDB06H；CDDB07H；DDB08H；DEDB09H；EDB10H；EADB00H；循環(huán)標(biāo)志DB01HADB10H；AEDB09H；EDB08H；EDDB07H；DDB06H；DCDB05H；CDB04H；CBDB03H；BDB02H；BADB00H；循環(huán)標(biāo)志程序：ROUTN： JB F0，LOOP2 ；判正反轉(zhuǎn)MOV R1，#POINT 數(shù)據(jù)指針LOOP1： MOV A。@R1 ；讀控制字JZ LOOP 轉(zhuǎn)MOV P1，AACALLDELAY；延時(shí)INCR11AJMPLOOP1；循環(huán)LOOP2：MOVA，#POINT；建立反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)指針ADDA，#06HMOVR1，AAJMPLOOP1LOOP3：DJNZR0，ROUTN；判步數(shù)到否RET實(shí)用文檔（1）步進(jìn)電機(jī)開環(huán)驅(qū)動(dòng)原理每輸入一個(gè)脈沖,步進(jìn)電機(jī)就前進(jìn)一步,因此,它也稱作脈沖電動(dòng)機(jī).其種類很多,實(shí)用文檔但主要分三大類:反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),以及永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī).反應(yīng)式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)最簡單,是應(yīng)用最廣泛的一種.按控制繞組的相樹分有三相,四相,進(jìn)式的磁極軸旋轉(zhuǎn).步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要用于開環(huán)系統(tǒng),當(dāng)然也可以閉環(huán)系統(tǒng).下圖是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)的原理圖,它由以下幾部分組成:脈沖

脈沖

放大脈沖AB信號(hào)源

分配器C步進(jìn)11.2步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)原理圖脈沖個(gè)數(shù)和脈沖頻率由控制信號(hào)控制.因脈沖頻率可調(diào),也稱為變頻信號(hào)源.工作．用硬件進(jìn)行脈沖順序的分配，有時(shí)稱為環(huán)行分配器，也簡稱環(huán)分．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)――伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，如減速裝置，絲桿，工作臺(tái)．脈沖分配對(duì)每一個(gè)五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)而言，其脈沖分配方式是五相十拍的的．其五相分別實(shí)用文檔實(shí)用文檔進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只需改變通電的順序即可．脈沖分配器是將脈沖電源按規(guī)定的通電方式分配到各相，該分配可由硬件來實(shí)時(shí)的長短決定了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一拍的時(shí)間，也就決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速．驅(qū)動(dòng)電路由微機(jī)根據(jù)控制要求發(fā)出的脈沖，并依次將脈沖分配到各相繞組，因其功率很mＡ級(jí)，必須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)電流放大到若干安培，才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)．因此，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)功率放大器．驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量直接影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載是電機(jī)的繞組，是強(qiáng)電感應(yīng)負(fù)載．對(duì)驅(qū)動(dòng)1裝調(diào)試和維修方便． 2 3下圖是一個(gè)Ｌap組成高壓控制電路。UL+12VD2TextTp D1 D3

UH+80V100Ω3Ω Text20ΩT1La4.7KΩT2T41KΩ200Ω12.1步進(jìn)電機(jī)高低壓驅(qū)動(dòng)電路a不轉(zhuǎn)．有脈沖輸入時(shí)，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ４飽和導(dǎo)通，在Ｔ２由截止到飽和期間，其集電極電流也就是脈沖變壓器的初級(jí)電流急速增加，在變壓器次級(jí)感應(yīng)一個(gè)電壓，使Ｔ３導(dǎo)通，８０Ｖ高壓經(jīng)高壓管Ｔ３加到繞組Ｌa這時(shí)１２Ｖ低壓電流經(jīng)Ｄ２加到繞組ＬaＬaa電流波形后沿．電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，使電流波形頂部下凹，使平均電流下降，轉(zhuǎn)矩下降．光電隔離電路設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，而目前已廣泛被性能高、價(jià)格低的光電耦合器來代替。二極管。光電耦合器具有以下特點(diǎn)：信號(hào)采取光電形式耦合，發(fā)光部分與受光部分無電氣回路，絕緣電阻高1010-1012Ω，絕緣電壓為1000-5000V，因而具有極高的電氣隔離性能，避免輸出端和輸入端之間可能產(chǎn)生的反饋和干擾。由于發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，動(dòng)態(tài)電阻很小，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外的噪聲干是用于長線傳輸時(shí)作為終端負(fù)載，可以大大地提高信噪比。10ns，可以用于高速信號(hào)的傳輸。實(shí)用文檔CTR10%-100%，脈沖5μs（0.2V-0.3VTTL晶體管輸出型的光電耦合器用于開關(guān)信號(hào)耦合時(shí)，發(fā)光二極管和光電晶體管平（GND）浮空，這樣可以避免輸出部分電源變化對(duì)單片機(jī)電源的影響。+5V3KΩ R2R1

VCC

200Ω VCC圖12.2 光電隔離電路部分控制程序：直線圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)過兩個(gè)方向得合成來完成，在數(shù)控機(jī)床中，這是由X，Y兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)得工作臺(tái)，按照插補(bǔ)控制原理實(shí)現(xiàn)得。插補(bǔ)原理在有關(guān)課程中學(xué)過。序ORG 2000HMAIN： MOV SP，#60HLP4： MOV 28H， #0C8H； Xe實(shí)用文檔實(shí)用文檔MOV29H， #0C8H；YeMOV2AH, #00H;XMOV2BH, #00H;YMOV2EH, #00H;FMOV70H, #0AHLP3: MOVA, 2EHJBACC.7, LP1MOVA, 70HSETBACC.0CLRACC.2MOV70H,A;LCALL ，+X方向進(jìn)一步SUBB A, 29H；F-YeINC 2AH；X+1AJMP LP2LP1： MOV A，70HSETB ACC.2CLR ACC.0；LCALL LCALL DELAYMOV A，2EHADD LP2： MOV 2EH，AMOV A，28HCJNE RETMOTR3.圓弧插補(bǔ)程序得設(shè)計(jì)XLEQU18HXHEQU19HYLEQU28HYHEQU29HXLeEQU1AHXHeEQU1BHYLeEQU2AHYHeEQU2BHFLEQU2CHFHEQU2DHORG2400HMAIN：MOVSP，#60H；MOV 70H， #08H；MOV XL， #80H；XLMOV XH，#0CH；XHMOV YeL，#80H；YeLMOV XeL，#00H；XeLMOV XeH，#00H；XeHMOV YL，#00H；YLMOV YH，#00H；YHMOV FL，#00H；FLMOV FH，#00H；FHLP3: MOV A，F(xiàn)HJNB ACC.7，LP1MOV A，70HSETB ACC.2CLR ACC.0；LCAAL MOTR；MOV R1， #28H；MOVR0，#1CH；MOVR7，#02H；LCALLMULT2；2*YADDCLRCMOV A,FLADDC A,1CHMOV FL,AMOV A,FHADDC A,1DH;F+2YMOV FH,ACLR CMOV A,YLADD A,#00HMOV 28H,AMOV A,YHADDC A,#00HMOV YH,ACLR CMOV A,FLADD A,#01HMOV FL,AMOV A,FHADDC A,#00HMOV FH,A;F+2Y+1AJMP LP2MOV A,70HSETB ACC.0MOV 70H,A;LCALL MOTRMOVR1，#18H；XLMOVR0，#1CHMOVR7, #02HLCALLMULT2，2*SUBCLR CMOVA，1CHSUBBA，F(xiàn)LMOVFL，AMOVA，F(xiàn)HSUBBA，1DHMOVXL，AMOVA，XLSUBBA，#00HMOVXH，A；X-1CLRCMOVA，F(xiàn)LADDA，##01HMOVFL，AMOVA，F(xiàn)HADDCA，#00HMOVFH，A；F-2X+1LP2：MOVA，YHCJNEA，YeH，LP3A；YH=Ye？]MOVA，YLCJNEA，Ye，LP3A；YL=YeL？LP3A：AJMPLP3ORG2500HMULT2：PUSHPSW2PUSHAPUSH BCLR CMOV R2，#00HSH1： MOV MOV B,#02HMUL ABPOP PSWADDC A,R2MOV R0,AINC R0INC R1DJNZ R7,SH1POP BPOP PSWRETLEDLED實(shí)用文檔數(shù)碼管是八位共陰極，所以發(fā)光時(shí)字形驅(qū)動(dòng)輸出“1”有效，位選驅(qū)動(dòng)輸效。察覺不出有閃爍現(xiàn)象。不過這種方式數(shù)碼管不宜太多，一般在8每個(gè)數(shù)碼管所分配到實(shí)際導(dǎo)通的時(shí)間會(huì)太少，使得亮度不足。通常采用動(dòng)態(tài)顯示字形碼輸出及位選信號(hào)輸出因經(jīng)過驅(qū)動(dòng)后再與數(shù)碼管相連。LEDMOD：PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHDPHPUSHDPL實(shí)用文檔SETBRS0MOVR0，#CWR8155MOVA，#4DH8155MOVX@R0,AACDIR：MOVR0，#DIS5；指向顯示緩沖區(qū)首單元MOVR6，#20H；選中最左數(shù)碼管MOVXR7，#00H；設(shè)定顯示時(shí)間MOVDPTR，#TAB；指向字形表首址DIRI：MOVA，#00HMOVR1，#POC8155A（字形口）MOVX@R1,AMOVXA,@R0；取要顯示的數(shù)MOVCA，@A+DPTR；查表得字形碼]MOVR1，#POA8155A（字形MOV@R1，A；送字形碼MOVA，R6；取位選字MOVR1，#POC；指向位選口MOV@R1，A；送位選字HERE：DJNZR7，HERE；延時(shí)INCR0；更新顯示緩沖單元CLRCMOVA，RaRRCA；位選字移位MOVRa ，AJNZDIR1；未掃描完繼續(xù)循環(huán)CLRRS0；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPDPLPOPDPHPOPACC實(shí)用文檔RETTAB： DB 3FH,06,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07 DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H 0FH串行擴(kuò)展口的鍵盤、顯示器接口電路軟件設(shè)計(jì)：此接口電路能實(shí)現(xiàn)的軟件功能是：上電后要求第一位顯示器顯示提示符“0”1”#0#1能程序。程序框圖如下：串行口擴(kuò)展的鍵盤、顯示接口電路MAIN: CLR P1.4 ;清顯示實(shí)用文檔實(shí)用文檔SETBP1.3;開顯示輸入SETBP1.4;開顯示MOVSCON,#00H0MOVA，#76H“76H”HMOVSBUF，A；段選碼串行輸入STP：JNBT1，STP；輸出等待CLRT1；清發(fā)送完標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)備下次發(fā)送CLRKET；調(diào)鍵盤子程序MOVDPRT，#PL0；置散轉(zhuǎn)入地址表MOVR2，AR2ADDA，R2LJMP對(duì)鍵值轉(zhuǎn)入口偏；移量ADDA，R2JMP@A+DPTRKEY：MOVA，#00H；送全掃描字，判斷是否有鍵按下MOV SBUF，A；全掃描字從串行口輸入STP2： JNBT1，STP2；等待發(fā)送CLR T1STP3 JBP1.5，STP3；若無鍵按下，等待LCALL TIME；若有鍵按下，調(diào)延時(shí)子程序消抖動(dòng)JBP1.5，STP3；是鍵抖動(dòng)，返回鍵等待MOVR7，#08H；查鍵號(hào)初始化，列數(shù)→R7MOVR6，#0FEH；首列掃描子→R6MOVR3，#00H；首列偏移量→R3MOVA，Ra；送列掃描字KEYS：MOVSBUFASTP4：JNBT1，STP4CLERT1JBP1.5，NEXT；若此鍵按下，準(zhǔn)備查詢下一列MOVA，#00H；若此列鍵按下，送全掃描字MOVSBUF，ASTP5：JMBT1，STP5CLRT1STP6：JNBT1，STPa ；等待鍵釋放，若鍵未釋放，等待MOV A，R3 RETNEXT： MOV A，R6RLAMOVR6，AINCR3DJNZR7，KEYSLJMZKEY；8散轉(zhuǎn)入口地址表：PLO+00H： LJMP PLGM0 址PLO+03H： LJMP PLGM1 址8.其他接口電路設(shè)計(jì)8255PBSB1-SB6X、±Y、±ZXYZ到機(jī)械零點(diǎn)。功能選擇開關(guān)SA為一個(gè)單刀7擲波段開關(guān)，它與系統(tǒng)的8255PA口相連。用于連續(xù)、單步、自動(dòng)、手動(dòng)、暫停、啟動(dòng)等功能的選擇?？萍甲g文NumericalControlAndWireElectrical-dischargeMachingNumericalcontrol(NC)isamethodofcontrollingthemovementsofmachinecomponentsbydirectlyinsertingcodedinstructionsintheformofnumericaldata(numbersanddata)intothesystem.Thesystemautomaticallyinterpretsthesedataandconvertsittooutputsignals.Thesesignals,inturncontrolvariousmachinecomponents,suchasturningspindlesonandoff,changingtools,movingtheworkpieceorthetoolsalongspecificpaths,andturningcuttingfluidsonandoff.Inordertoappreciatetheimportanceofnumericalcontrolofmachines,let’sbrieflyreviewhowaprocesssuchasmachininghasbeencarriedouttraditionally.Afterstudyingtheworkingdrawingofapart,theoperatorsetsuptheappropriateprocessparameters(suchascuttingspeed,feed,depthofcut,cuttingfluid,andsoon),determinesthesequenceofoperationstobeperformed,clampstheworkpieceinaworkholdingdevicesuchasachuckorcollet,andproceedstomakethepart.Dependingonpartshapeandthedimensionalaccuracyspecified,thisapproachusuallyrequiresskilledoperators.Furthermore,themachiningprocedurefollowedmaydependontheparticularoperator,andbecauseofthepossibilitiesofhumanerror,thepartsproducedbythesameoperatormaynotallbeidentical.Partqualitymaythusdependontheparticularoperatororeventhesameoperatorondifferentdaysordifferenthoursoftheday.Becauseofourincreasedconcernwithproductqualityandreducingmanufacturingcosts,suchvariabilityanditseffectsonproductqualityarenolongeracceptable.Thissituationcanbeeliminatedbynumericalcontrolofthemachiningoperation.Wecanillustratetheimportanceofnumericalcontrolbythefollowingexample.Assumethatholeshavetobedrilledonapartinthepositionsshowninthepicture.Inthetraditionalmanualmethodofmachiningthispart,theoperatorpositionsthedrillwithrespecttotheworkpiece,usingasreferencepointsanyofthethreemethodshown.Theoperatorthenexactlythesameshapeanddimensionalaccuracy,havetobedrilled.Obviously,thisoperationisgoingtobetediousbecausetheoperatorhastogothroughthesamemotionsagainandagain.Moreover,theprobabilityishighthat,forvariousreasons,someofthepathsmachinedwillbedifferentfromothers.Let’sfurtherassumethatduringthisproductionrun,theorderforthesepathsischanged,sothat10ofthepathsnowrequireholesindifferentpositions.Themachinistnowhastoresetthemachine,whichwillbetimeconsumingandsubjecttoerror.Suchoperationscanbeperformedeasilybynumericalcontrolmachinesthatarecapableofproducingpartsrepeatedlyandaccuratelyandofhandlingdifferentpartsbysimplyloadingdifferentpartprograms.Innumericalcontrol,dataconcerningallaspectsofthemachiningoperation,suchaslocations,speeds,feeds,andcuttingfluid,arestoredonmagnetictape,cassetts,floppyorharddisks,orpaperorplastic(Mylar,whichisathermoplasticpolyester)tape.Dataarestoredonpunched25mmwidepaperorplastictape,asoriginallydevelopedandstillused.TheconceptofNCcontrolisthatholesinthetaperepresentspecificinformationintheformofalphanumericcodes.Thepresence(on)orabsence(off)oftheseholesisreadbysensingdevicesinthecontrolpanel,whichthenactuaterelaysandotherdevices(calledhard-wiredcontrols).Thesedevicescontrolvariousmechanicalandelectricalsysteminthemachine.Thismethodeliminatedmanualsettingofmachinepositionsandtoolpathsortheuseoftemplatesandothermechanicalguidesanddevices.Complexoperations,suchasturningaparthavingvariouscontoursanddiesinkinginamillingmachine,canbecarriedout.Numericalcontrolhashadamajorimpactonallaspectsofmanufacturingoperations.Itisawidelyappliedtechnology,particularlyinthefollowingareas:Machiningcenters.Milling,turning,boring,drilling,andgrinding.Electrical-discharge,laser-beam,andelectron-beammachining.Water-jetcutting.Punchingandnibbling.Pipebendingandmetalspinning.Spotweldingandotherweldingandcuttingoperation.Assemblyoperations.Numerical control machines are now used extensively insmall-and-medium-quantity(typically500partsorless)ofawidevarietyofpartsinsmallshopsandlargemanufacturefacilities.Oldermachinescanberetrofittedwithnumericalcontrol.AdvantagesandLimitations Numericalcontrolhasthefollowingadvantagesoverconventionalmethodofmachinecontrol:Flexibilityofoperationandabilitytoproducecomplexshapeswithgooddimensionalaccuracy,repeatability,reducedscraploss,andhighproductionrates,productivity,andproductquality.sincetemplatesandotherfixturesarenotrequired.areeasytomakewithminicomputeranddigitalreadout.Moreoperationscanbeperformedwitheachsetup,andlessleadtimeforsetupandmachiningisrequiredcomparedtoconventionalmethods.Designchangesarefacilitated,andinventoryisreduced.Programscanbepreparedrapidlyandcanberecalledatanytimeutilizingmicroprocessors.Lesspaperworkisinvolved.FasterprototypeproductionispossibleRequiredoperatorskillisless,andtheoperatorhasmoretimetoattendtoothertasksintheworkarea.ThemajorlimitationsofNCaretherelativelyhighcostoftheequipmentandtheneedforprogrammingandspecialmaintenance,requiringtrainedpersonal.BecauseNCmachinesarecomplexsystems,breakdownscanbeverycostly,sopreventivemaintenanceisessential.However,theselimitationsareofteneasilyoutweighedbytheoveralleconomicadvantagesofNC.Oneofthemostfundamentalconceptsintheareaofadvancedmanufacturingtechnologiesisnum