數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

HYPERLINK題目：學(xué)院：＿＿＿＿＿＿＿＿專(zhuān)業(yè)：＿＿＿＿＿＿＿＿班級(jí)：＿＿＿＿＿＿＿＿學(xué)號(hào)：＿＿＿＿＿＿＿＿學(xué)生姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿指導(dǎo)教師：＿＿＿＿＿＿＿＿年月日目錄摘要 2第1章前言 2第2章數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)概述 3第3章課程設(shè)計(jì)的目的 5第4章橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 84.1主切削力及其切削分力計(jì)算 84.2導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算 94.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 94.4確定進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比i和傳動(dòng)級(jí)數(shù) 94.5滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算 104.6滾珠絲杠螺母副承載能力校核 114.7計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的剛度 124.8驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型與計(jì)算 134.9機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 164.10機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析 174.11確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào) 18第5章數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 185.1硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容 185.2設(shè)計(jì)步驟 205.3軟件電路設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 215.4軟件設(shè)計(jì) 225.5進(jìn)給伺服系統(tǒng)概述 25第6章數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 18總結(jié)與體會(huì) 28致謝詞 29參考文獻(xiàn) 30摘要當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速HYPERLINK發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛HYPERLINK應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)HYPERLINK科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類(lèi)典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。關(guān)鍵字：機(jī)電一體化的基礎(chǔ)基本組成要素特點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)第一章前言一、當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀在我國(guó)對(duì)外開(kāi)放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下,發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性,并從戰(zhàn)略和策略?xún)蓚€(gè)層面提出了發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù),而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。（一）、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:(1)、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次,縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。從EMO2001展會(huì)情況來(lái)看,高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min,甚至更高,空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車(chē)廠,包括我國(guó)的上海通用汽車(chē)公司,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。在加工精度方面,近10年來(lái),普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級(jí)加工中心則從3～5μm,提高到1～1.5μm并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)0.1μm。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。(2)、5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因,其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍,加之編程技術(shù)難度較大,制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn),使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,其制造難度和成本大幅度降低,數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類(lèi)型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床含5面加工機(jī)床的發(fā)展。(3)、智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng),智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上,面向機(jī)床廠家和最終用戶(hù),通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象數(shù)控功能,形成系列化,并可方便地將用戶(hù)的特殊應(yīng)用和技訣竅集成到控制系統(tǒng)中,快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng),形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿(mǎn)足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元,反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。（二）、對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年,近50年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年,即封閉式發(fā)展階段。在此階段,由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的制,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期,即引進(jìn)技術(shù),消化吸收,初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段,由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視,以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善,我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究,進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。縱觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過(guò)4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān),總體來(lái)看取得的成績(jī)還是不小。（三）、對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考(1)、戰(zhàn)略考慮。我國(guó)是制造大國(guó),在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移,所以,我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題。首先從社會(huì)安全看,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè),制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平,而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力,保障社會(huì)的穩(wěn)定;其次從國(guó)防安全看,西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì),對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。(2)、發(fā)展策略。從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā),以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo),用系統(tǒng)的方法,選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主,以整機(jī)如量大面廣的數(shù)控車(chē)床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品;沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品;當(dāng)然,沒(méi)有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。第二章數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)概述用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先應(yīng)加工零件的幾何信息和工藝信息變成加工程序，由輸入部分送入數(shù)控裝置，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的處理和運(yùn)算，按各坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和放大進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行反饋控制，使刀具和工件及其他輔助裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序和參數(shù)有條不紊地運(yùn)作，從而加工出零件的全部輪廓。數(shù)控機(jī)床具有很好的柔性，當(dāng)加工對(duì)象變換時(shí)，只需重新編制加工程序即可，原來(lái)的程序可存儲(chǔ)備用，不必像組合機(jī)床那樣需要針對(duì)新加工零件重新設(shè)計(jì)加床，致使生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床，對(duì)于保證和提高被加工零件的精度，主要依靠?jī)煞矫鎭?lái)實(shí)現(xiàn)：一是系統(tǒng)的控制精度；二是機(jī)床本身的機(jī)械傳動(dòng)精度。數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，由于必須對(duì)進(jìn)給位移的位置和速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所以，數(shù)控車(chē)床與普通臥式車(chē)床相比應(yīng)具有有更好的精度．以確保機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。數(shù)控改造對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求為：（1)盡量采用低摩擦的傳動(dòng)副。如滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠螺母副，以減小摩擦力。（2)選用最佳的降速比，為達(dá)到數(shù)控機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量，使運(yùn)動(dòng)位移盡可能加速達(dá)到跟蹤指今。（3)盡量縮短傳動(dòng)鏈以及用預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。（4)盡量消除傳動(dòng)間隙，以減小反向行程誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸節(jié)和消除傳動(dòng)齒輪間隙的機(jī)構(gòu)等。（5)盡景滿(mǎn)足低振動(dòng)和高可靠性方面的要求。為此應(yīng)選擇間隙小、傳動(dòng)精度高高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、效率高以及傳遞扭矩大的傳動(dòng)元件。從應(yīng)用的方面考慮，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的情況，可采用更換滾珠絲杠來(lái)代替原機(jī)床上的T型絲杠。也可對(duì)原車(chē)床上T型絲杠加以修復(fù)，但此時(shí)必須相應(yīng)修配與與此相配合的螺母，盡量減小其間隙，提高配合精度?！阏f(shuō)來(lái)．如原車(chē)床的工作性能良好．精度尚未降低，則應(yīng)盡量保留機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。使改造后的數(shù)控車(chē)床同時(shí)具有微機(jī)控制和原機(jī)床操作的雙重功能。如原車(chē)床使用時(shí)間較長(zhǎng)．運(yùn)動(dòng)部件磨損嚴(yán)重．除了對(duì)導(dǎo)軌精度進(jìn)行修復(fù)外．還應(yīng)將傳動(dòng)部件拆除或更換，以確保改造后車(chē)床的傳動(dòng)精度。數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)和機(jī)床組成如圖2.1圖2.1數(shù)控機(jī)床的組成電動(dòng)機(jī)的選擇(1)根據(jù)機(jī)械的負(fù)載特性和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。(2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過(guò)載能力額啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取0.8～0.9。(3)根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)措施，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。(4)根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因素的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類(lèi)型。(5)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價(jià)格、維護(hù)等等因素。電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式的選擇由于不同的機(jī)床要求不同的主軸輸出性能(旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動(dòng)態(tài)剛度，振動(dòng)抑制等)，因此，主軸選用標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際使用需要是緊密相關(guān)的?？偟膩?lái)說(shuō)，選擇主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將在價(jià)格與性能之間找出一種理想的折衷。表1簡(jiǎn)要給出了用戶(hù)所期望的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。下面將對(duì)各種交流主軸系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比、分析。表1.1理想主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能項(xiàng)目?jī)?nèi)容高性能低速區(qū)要有足夠的轉(zhuǎn)矩寬恒功率范圍,并在高速范圍內(nèi)保持一定轉(zhuǎn)矩高旋轉(zhuǎn)精度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)高加減速,起制動(dòng)能力具有強(qiáng)魯棒性,能適應(yīng)環(huán)境條件和參數(shù)變化高效率,低噪聲低價(jià)格低購(gòu)買(mǎi)價(jià)格,低維護(hù)價(jià)格,低服務(wù)價(jià)格通用要求耐用性,可維護(hù)性,安全可靠性感應(yīng)電機(jī)交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是當(dāng)前商用主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流，其功率范圍從零幾個(gè)kW到上百kW，廣泛地應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床上。

第三章課程設(shè)計(jì)的目的《數(shù)控機(jī)床》課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的時(shí)間性教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生綜合的運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的：通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的基本組成及其想怪知識(shí)，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法。通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用的方式通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電機(jī)的工作原理、計(jì)算控制方法與控制驅(qū)動(dòng)方式培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)并樹(shù)立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫(xiě)科技論文的能力第四章進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)如下：縱向：工作臺(tái)重量：W=800N行程：S=650mm脈沖當(dāng)量：=0.006mm/P最大進(jìn)給速度：=2m/min橫向：工作臺(tái)重量：W=300N行程：S=200mm脈沖當(dāng)量：=0.004mm/P最大進(jìn)給速度：=1m/min4.1主切削力及其切削分力計(jì)算已知機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的額定功率為7.5kw，最大工件直徑D=400mm，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速n=85r/m。在此轉(zhuǎn)速下，主軸具有最大扭矩和功率，道具的切削速度為取機(jī)床的機(jī)械效率，則有走刀方向的切削分力和垂直走刀方向的切削分力為4.2床身及導(dǎo)軌對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它支承著數(shù)控車(chē)床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車(chē)床的制造成本；影響著車(chē)床各部件之間的相對(duì)位置精度和車(chē)床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車(chē)床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身特別是數(shù)控車(chē)床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿(mǎn)足數(shù)控車(chē)床對(duì)床身的要求。數(shù)控車(chē)床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾斜45°的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：(1)在加工工件時(shí)，切屑和切削液可以從斜面的前方(即床身的一側(cè))落下，就無(wú)需在床身上開(kāi)排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的斜面。(2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。(3)由于在床身上無(wú)需開(kāi)排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性。基于以上特點(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，在設(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考慮以上因素，在滿(mǎn)足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類(lèi)似矩形的床身截面形式，同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度／重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的類(lèi)似圓形截面。床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的HT250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。車(chē)床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車(chē)床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)不易爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副。機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、工作能力和使用壽命。導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。車(chē)床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承的靜導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可互相組合。由于矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜45°后，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕?，使其?dǎo)向性更好。本次設(shè)計(jì)我采用的是燕尾槽導(dǎo)軌。鑲條是用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。如圖5.5，是用磨或刮壓板3的e面和d面來(lái)調(diào)整間隙。壓板的d面和e面用空刀槽分開(kāi)，間隙大磨刮d面，太緊時(shí)則修e面。這種方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，但調(diào)整時(shí)比較麻煩。圖5.5鑲條床身及導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.6。圖5.6床身及導(dǎo)軌4.3導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算導(dǎo)軌受到垂向切削分力，縱向切削分力，移動(dòng)部件的全部質(zhì)量（包括機(jī)床夾具和工件的質(zhì)量）m=30.61kg(所受重力W=300N)，查表得鑲條緊固力，取導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)，則計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力和4.4計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力計(jì)算最大軸向負(fù)載力計(jì)算最小軸向負(fù)載力4.5確定進(jìn)給傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比i和傳動(dòng)級(jí)數(shù)取步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程，進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量，則有按最小慣量條件，查得應(yīng)該采用2級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比可以分別取、。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，確定各傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為、、、，模數(shù)m=2，齒寬b=20mm。4.6滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算（1）按預(yù)期工作時(shí)間估算滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷已知數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時(shí)間，滾珠絲杠的當(dāng)量載荷，查表得載荷系數(shù)；初步選擇滾珠絲杠的精度等級(jí)為3級(jí)精度，取精度系數(shù)；查表得可靠性系數(shù)。取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速，已知，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程，則（2）根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。已知本車(chē)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為40,重復(fù)定位精度為16，則有取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即。（3）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑滾珠絲杠螺母的安裝方式擬采用一端固定、一端游動(dòng)支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離為L(zhǎng)=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承≈（1.2～1.4）行程+（25～30）取L=(1.4×200+30×6)mm=460mm（4）初步確定滾珠絲杠螺母副的型號(hào)根據(jù)以上計(jì)算所得的、、和結(jié)構(gòu)的需要，初步選擇南京工藝裝備公司生產(chǎn)的FF型內(nèi)循環(huán)螺母，型號(hào)為FF3206-5，其公稱(chēng)直徑、基本導(dǎo)程、額定動(dòng)載荷和螺紋底徑如下：4.7滾珠絲杠螺母副承載能力校核已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑，已知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長(zhǎng)度，絲杠水平安裝時(shí)，取，查表得，則有本車(chē)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷的值，故滿(mǎn)足要求。滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度，其彈性模量，密度，重力加速度滾珠絲杠的最小慣性矩為滾珠絲杠的最小截面積為取，查表得，則有本橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為166.67r/m，遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿(mǎn)足要求。滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核,滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷，已知其軸向載荷，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)，則有本車(chē)床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副的總工作壽命，故滿(mǎn)足要求。4.8計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的剛度已知滾珠絲杠的彈性模量，滾珠絲杠的底徑。當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度當(dāng)時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度已知滾動(dòng)體直徑mm，滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Z=15.軸承接觸角。軸承最大軸向工作載荷。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度為：查表得滾珠與滾道的接觸剛度，滾珠絲杠的額定動(dòng)載。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷則進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為故。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度最小值為故已知扭矩作用點(diǎn)之間的距離，滾珠絲杠的剪切模量，滾珠絲杠的底徑，則有4.9驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型與計(jì)算（1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知滾珠絲杠的密度，則有（2）計(jì)算折算到絲杠軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量為m=30.61kg;絲杠軸每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=0.6cm則（3）計(jì)算各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（4）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（5）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力，絲杠每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件軸向移動(dòng)的距離L=6mm=0.006m，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i=6.25總效率η=0.85，則有（6）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)上的摩擦負(fù)載力矩已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力矩，則有（7）計(jì)算由滾珠絲杠預(yù)緊力產(chǎn)生的并折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加負(fù)載力矩已知滾珠絲杠螺母副的效率，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩T的計(jì)算。空載時(shí)（快進(jìn)力矩），為切削時(shí)（工進(jìn)力矩），為根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和查表初選130BF001型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量；對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，一般取加速時(shí)間。當(dāng)機(jī)床以最快進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為：（8）計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩計(jì)算空載啟動(dòng)力矩計(jì)算快進(jìn)力矩計(jì)算工進(jìn)力矩（9）選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)以上計(jì)算和查表選擇國(guó)產(chǎn)150BF002型電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下：相數(shù)，5；步距角，；最大靜轉(zhuǎn)矩，；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；最高空載啟動(dòng)頻率，2800Hz；運(yùn)行頻率，8000Hz；分配方式，五相十拍。確定最大靜轉(zhuǎn)矩：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：取和中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩。本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為，大于，可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正常啟動(dòng)，故滿(mǎn)足要求。驗(yàn)算慣量匹配，為了使機(jī)械傳動(dòng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比一般應(yīng)滿(mǎn)足下式：因?yàn)?，故滿(mǎn)足慣量匹配要求。4.10機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度，機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量分別為、，滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為，已知m=30.61kg，則：折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度，則由以上計(jì)算可知，絲杠—工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率都比較高。一般按的要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿(mǎn)足要求。4.11機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析（1）計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值，導(dǎo)軌的靜摩擦力為，則即，故滿(mǎn)足要求。（2）計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差即，故滿(mǎn)足要求。（3）計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差已知負(fù)載力矩，扭矩作用點(diǎn)之間的距離，絲杠底徑，則有由該扭轉(zhuǎn)變形引起的軸向移動(dòng)滯后量將影響工作臺(tái)的定位精度，有4.12確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào)確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)，本進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：取滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)為3級(jí)，查表得，當(dāng)螺紋長(zhǎng)度約為350mm時(shí)，，；；故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。第五章數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)內(nèi)容１.按照總統(tǒng)方案以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的方案，并繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖；２.選擇計(jì)算機(jī)或中央處理單元的類(lèi)型；３.根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路；４.根據(jù)控制對(duì)象以及系統(tǒng)工作要求設(shè)計(jì)擴(kuò)展Ｉ／Ｏ接口電路，檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動(dòng)電路等；５.選擇控制電路中各器件及電氣元件的參數(shù)和型號(hào)；６.繪制出一張清晰完整的電氣原理圖，圖中要標(biāo)明各器件的型號(hào)，管腳號(hào)及參數(shù)；７.說(shuō)明書(shū)中對(duì)電氣原理圖以及各有關(guān)電路進(jìn)行詳細(xì)的原理說(shuō)明和方案論證。5.2設(shè)計(jì)步驟１.確定硬件電路的總體方案。數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成：主控制器。即中央處理單元CPU總線。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。存儲(chǔ)器。包括只讀可編程序存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。接口。即I/O輸入輸出接口。數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖如下所示：中央處理單元CPU中央處理單元CPU存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)器RAMROM外設(shè)：外設(shè)：鍵盤(pán)，顯示器，打印機(jī)，磁盤(pán)機(jī)，通訊接口等輸入/輸出I/O接口輸入/輸出I/O接口信號(hào)變換信號(hào)變換控制對(duì)象控制對(duì)象２.主控制器ＣＰＵ的選擇ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)是集中ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ端口及部分ＲＡＭ等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)控制系統(tǒng)，并且開(kāi)發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，編程靈活，硬件資料豐富。本次設(shè)計(jì)選用８０３１芯片作為主控芯片。３.存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)(１）程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展用的程序存儲(chǔ)器芯片大多采用ＥＰＲＯＭ芯片。其型號(hào)有：2716，2732，2764，27128，27258，其容量分別為２k,4k,8k,16k32k。在選擇芯片時(shí)要考慮ＣＰＵ與ＥＰＲＯＭ時(shí)序的匹配。８０３１所能讀取的時(shí)間必須大于ＥＰＲＯＭ所要求的讀取時(shí)間。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲(chǔ)器容量等因素。在滿(mǎn)足容量要求時(shí)，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量以簡(jiǎn)化系統(tǒng)。綜合以上因素，選擇２７６４芯片作為本次設(shè)計(jì)的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展用芯片。單片機(jī)規(guī)定Ｐ0口提供８為位地址線，同時(shí)又作為數(shù)據(jù)線使用，所以為分時(shí)用作低位地址和數(shù)據(jù)的通道口，為了把地址信息分離出來(lái)保存，以便為外接存儲(chǔ)器提高低８位的地址信息，一般采用７４ＬＳ３７３芯片作為地址鎖存器，并由ＣＰＵ發(fā)出允許鎖存信號(hào)ALE的下降沿，將地址信息鎖存入地址鎖存器中。P1.7P1.7↓P1.0P2.4↓P2.0ALEP0.7↓P0.0A12↓A82764A7↓A0D7↓D0譯碼電路譯碼電路GG74LS372擴(kuò)展2764電路框圖(２）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展由于８０３１內(nèi)部ＲＡＭ只有１２８字節(jié)，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。需要擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路一般采用6116,6262靜態(tài)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。本次設(shè)計(jì)選用６２６４芯片作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展用芯片。其擴(kuò)展電路如下所示：P2.4↓P2.0ALEP0.7↓P0.0A12↓A8A7↓6264A12↓A8A7↓6264A0D7↓D0↓D0譯碼電路GG74LS372擴(kuò)展6264電路框圖(３）譯碼電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過(guò)總線與單片機(jī)相連。單片機(jī)數(shù)據(jù)總線分時(shí)的與各個(gè)外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。故要進(jìn)行片選控制。由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用統(tǒng)一編址，因此單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外圍芯片的地址譯碼較為復(fù)雜?？刹捎镁€選法和全地址譯碼法。線選法是把單獨(dú)的地址線接到外圍芯片的片選端上，只要該地址線為低電平，就選中該芯片。線選法的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它所用片選線都是高位地址線，它們的權(quán)值較大，地址空間沒(méi)有充分利用，芯片之間的地址不連續(xù)。對(duì)于ＲＡＭ和Ｉ／Ｏ容量較大的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)芯片所需的片選信號(hào)多于可利用的地址線的時(shí)候，多采用全地址譯碼法。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對(duì)高位地址線進(jìn)行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。本設(shè)計(jì)采用全地址譯碼法的電路分別如下圖所示：（4）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)所支持的存儲(chǔ)系統(tǒng)起程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為獨(dú)立編址。該設(shè)計(jì)選用程序存儲(chǔ)器2764和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264組成8031單片機(jī)的外存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，單片機(jī)外存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路如下：（5）Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)(a).通用可編程接口芯片８１５５８０３１單片機(jī)共有４個(gè)８位并行Ｉ／Ｏ接口，但供用戶(hù)使用的只有Ｐ1口及部分Ｐ3口線。因此要進(jìn)行Ｉ／Ｏ口的擴(kuò)展。８１５５與微機(jī)接口較簡(jiǎn)單，是微機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。8155Y與8031的連接方式如下圖所示(b).鍵盤(pán)，顯示器接口電路鍵盤(pán)，顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機(jī)交互的外部設(shè)備，可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計(jì)算機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。通常，數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤(pán)，即用Ｉ／Ｏ口線組成行，列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有ＬＥＤ和ＬＣＤ。下圖所示為采用８１５５接口管理的鍵盤(pán)，顯示器電路。它有４Ｘ８鍵和６位ＬＥＤ顯示器組成。為了簡(jiǎn)化秒電路，鍵盤(pán)的列線及ＬＥＤ顯示器的字位控制共用一個(gè)口，即共用８１５５的PＡ口進(jìn)行控制，鍵盤(pán)的行線由８１５５Ｃ口擔(dān)任，顯示器的字形控制由8155的PB口擔(dān)任。鍵盤(pán)顯示器接口電路如下所示：4．步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(1）脈沖分配器步進(jìn)電機(jī)的控制方式由脈沖分配器實(shí)現(xiàn)，其作用是將數(shù)控裝置送來(lái)的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)中通常使用集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。本設(shè)計(jì)采用集成脈沖分配器YB013。采用YB013硬件環(huán)行分配器的步進(jìn)電機(jī)接口線路圖如下：（2）光電隔離電路在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，脈沖分配器輸出的信號(hào)經(jīng)放大后控制步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。如果將輸出信號(hào)直接與功率放大器相連，將會(huì)引起電氣干擾。因此在接口電路與功率放大器間加上隔離電路實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通常使用光電耦合器。光電耦合器接線圖如下：（3）功率放大器脈沖分配器的輸出功率很小，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足步進(jìn)電機(jī)的需要，，必須將其輸出信號(hào)放大產(chǎn)生足夠大的功率，才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此必須選用功率放大器，需根據(jù)步進(jìn)電機(jī)容量選擇功率放大器。本設(shè)計(jì)選用功率放大器。5．其它輔助電路設(shè)計(jì)（１）８０３１的時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片的內(nèi)部振蕩電路，在XTAL1,XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，如下圖所示。晶體可以在１.２～１２之間任意選擇，耦合電容在５～３０pF之間，對(duì)時(shí)鐘有微調(diào)作用。采用外部時(shí)鐘方式時(shí)，可將XTAL1直接接地，XTAL2接外部時(shí)鐘源。80318031XTAL1XTAL2時(shí)鐘電路（２）復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)。在時(shí)鐘工作后，只要在ＲＥＳＥＴ引腳上出現(xiàn)１０ms以上的高電平，單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，之后ＣＰＵ便從００００Ｈ單元開(kāi)始執(zhí)行程序。在實(shí)際運(yùn)用中，若系統(tǒng)中有芯片需要其復(fù)位電平與８０３１復(fù)位要求一致時(shí)，可以直接相連。當(dāng)晶振頻率選用６ＭＨz時(shí)，復(fù)位電路中Ｃ?。玻玻疲胰。玻埃?，?。保埃埃啊?shí)用復(fù)位電路圖如下所示：（３）越界報(bào)警電路為了防止工作臺(tái)越界，可分別在極限位置安裝限位開(kāi)關(guān)。利用光電耦合電路，將行程開(kāi)關(guān)接至發(fā)光二極管的陰極，光敏三極管的輸出接至８０３１的Ｉ／Ｏ口Ｐ1.0。當(dāng)任何一個(gè)行程開(kāi)關(guān)被壓下的時(shí)候，發(fā)光二極管就發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，由低電平變成高電平。８０３１可利用軟件設(shè)計(jì)成查詢(xún)的方法隨時(shí)檢查有無(wú)越界信號(hào)。也可接成從光敏三極管的集電極輸出接至８０３１的外部中斷引腳（ＩＮＴ０或ＩＮＴ１），采用中斷方式檢查越界信號(hào)。數(shù)控系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)5.3系統(tǒng)控制軟件的主要內(nèi)容數(shù)控系統(tǒng)是按照事先編好的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能。按照功能可將數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件分為以下幾個(gè)部分：1、系統(tǒng)管理程序：它是控制系統(tǒng)軟件中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體軟件。其功能主要是接受操作者的命令，執(zhí)行命令，從命令處理程序到管理程序接收命令的環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)處于新的等待操作狀態(tài)。2、零件加工源程序的輸入處理程序。該程序完成從外部I/O設(shè)備輸入零件加源程序的任務(wù)。3、插補(bǔ)程序。根據(jù)零件加工源程序進(jìn)行插補(bǔ)，分配進(jìn)給脈沖。4、伺服控制程序。根據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果或操作者的命令控制伺服電機(jī)的速度，轉(zhuǎn)角以及方向。5、診斷程序。包括移動(dòng)不見(jiàn)移動(dòng)超界處理，緊急停機(jī)處理，系統(tǒng)故障診斷，查錯(cuò)等功能。6、機(jī)床的自動(dòng)加工及手動(dòng)加工控制程序。7、鍵盤(pán)操作和顯示處理程序。包括監(jiān)視鍵盤(pán)操作，顯示加工程序、機(jī)床工作狀態(tài)、操作命令等信息。5.4軟件設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)控制功能分析數(shù)控X-Y工作臺(tái)的控制功能包括：（1）、系統(tǒng)初始化。如對(duì)I/O接口8155，8255A進(jìn)行必要的初始化工作，預(yù)置接口工作方式控制字。（2）、工作臺(tái)復(fù)位。開(kāi)機(jī)后工作臺(tái)應(yīng)該自動(dòng)復(fù)位，亦可手動(dòng)復(fù)位。（3）、輸入和顯示加工程序。（4）、監(jiān)視按鍵，鍵盤(pán)及開(kāi)關(guān)。如監(jiān)視緊急停機(jī)鍵及行程開(kāi)關(guān)，鍵盤(pán)掃描等功能。（5）、工作臺(tái)超程顯示與處理。工作臺(tái)位移超過(guò)規(guī)定值時(shí)應(yīng)該立即停止工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，并顯示相應(yīng)的指示字符。（6）、工作臺(tái)的自動(dòng)控制。（7）、工作臺(tái)的手動(dòng)控制。（8）、工作臺(tái)的聯(lián)動(dòng)控制。2.系統(tǒng)管理程序控制管理稱(chēng)許是系統(tǒng)的主程序，開(kāi)機(jī)后即進(jìn)入管理程序。其主要功能是接受和執(zhí)行操作者的命令。在設(shè)計(jì)管理程序時(shí)，應(yīng)確定接收命令的形式，系統(tǒng)的各種操作功能等。數(shù)控X-Y工作臺(tái)的基本操作功能有：輸入加工程序，自動(dòng)加工，刀位控制，工作臺(tái)位置控制，手動(dòng)操作，緊急停機(jī)等。根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)管理程序流程圖如下所示：開(kāi)始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化加工程序輸入鍵按下？加工程序輸入鍵按下？機(jī)床復(fù)位機(jī)床復(fù)位N自動(dòng)加工自動(dòng)加工鍵按下？加工數(shù)據(jù)輸入Y自動(dòng)加工自動(dòng)加工鍵按下？加工數(shù)據(jù)輸入N手動(dòng)加工手動(dòng)加工鍵按下？手動(dòng)調(diào)整Y手動(dòng)調(diào)整N管理程序流程3.自動(dòng)加工程序設(shè)計(jì)（1）機(jī)床在自動(dòng)加工時(shí)的動(dòng)作順序：工作臺(tái)移動(dòng)到位→刀具快速進(jìn)給→加工→退刀→工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到下一位置；（2）計(jì)算機(jī)在加工過(guò)程中的操作：讀取刀具軌跡，控制機(jī)床完成加工；（3）由以上分析，設(shè)計(jì)自動(dòng)加工程序框圖如下所示：入口零件坐標(biāo)地址指針零件坐標(biāo)地址指針讀零件坐標(biāo)讀零件坐標(biāo)調(diào)步進(jìn)電機(jī)子程序調(diào)步進(jìn)電機(jī)子程序工作臺(tái)移動(dòng)到位刀具快進(jìn)刀具快進(jìn)加工加工快速退刀快速退刀零件坐標(biāo)地址指針加1零件坐標(biāo)地址指針加1 N 零件加工完成零件加工完成Y返回4.步進(jìn)電機(jī)控制子程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的控制包括速度，轉(zhuǎn)角及方向的控制。步進(jìn)電機(jī)在突然啟動(dòng)或停止時(shí)，由于負(fù)載和慣性，會(huì)使電機(jī)失步，所以電機(jī)運(yùn)行時(shí)有一個(gè)加，減速過(guò)程。通過(guò)確定進(jìn)給脈沖數(shù)和脈沖時(shí)間間隔，即可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角與速度的控制。（1）時(shí)間常數(shù)的確定在步進(jìn)電機(jī)控制程序中，利用單片機(jī)的定時(shí)器中斷，延時(shí)產(chǎn)生進(jìn)給脈沖的時(shí)間間隔。此間隔由送入定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)決定。時(shí)間常數(shù)由下式計(jì)算：式中：T為脈沖時(shí)間間隔（ms）；為單片機(jī)機(jī)器周期（s），在時(shí)鐘為6MHz時(shí)，=2s。（2）步進(jìn)電機(jī)加，減速進(jìn)給脈沖及脈沖時(shí)間間隔的確定設(shè)步進(jìn)電機(jī)加，減速方式為直線加，減速。要使步進(jìn)電機(jī)不失步，應(yīng)滿(mǎn)足：式中：為步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩；為負(fù)載力矩；為慣性力矩。由步進(jìn)電機(jī)=3.92N.m，取步進(jìn)電機(jī)的加速啟動(dòng)力矩則使步進(jìn)電機(jī)不失不的慣性力矩步進(jìn)電機(jī)角加速度又式中：為上升到步進(jìn)電機(jī)最高頻率所需時(shí)間，所以有：加速脈沖個(gè)數(shù)：確定加減脈沖個(gè)數(shù)都為54個(gè)又因?yàn)椋核悦}沖時(shí)刻結(jié)合可以算出對(duì)應(yīng)各脈沖時(shí)刻的計(jì)數(shù)器時(shí)間常數(shù)。EPROM存儲(chǔ)器中，時(shí)間常數(shù)依次安排在首地址為1000H的存儲(chǔ)單元中，每個(gè)時(shí)間常數(shù)占據(jù)兩個(gè)字節(jié)，低位地址存放時(shí)間常數(shù)低8位，高位地址存放時(shí)間常數(shù)高8位。在程序中，設(shè)置加速，恒速，減速脈沖計(jì)數(shù)器N0，N1，N2。以計(jì)數(shù)器的值是否為0作為相應(yīng)過(guò)程是否結(jié)束的標(biāo)志。步進(jìn)電機(jī)控制程序框圖如下所示：步進(jìn)電機(jī)控制子程序：開(kāi)始開(kāi)始中斷初始化中斷初始化設(shè)時(shí)間常數(shù)地址指針設(shè)時(shí)間常數(shù)地址指針首地址指向1000H加速加速減速脈沖計(jì)數(shù)器賦初值恒速送時(shí)間常數(shù)至計(jì)數(shù)器中送時(shí)間常數(shù)至計(jì)數(shù)器中中斷 中斷返回開(kāi)中斷啟動(dòng)定時(shí)器 Y返回開(kāi)中斷啟動(dòng)定時(shí)器步進(jìn)電機(jī)控制中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序入口送時(shí)間常數(shù)送時(shí)間常數(shù)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)一步步進(jìn)電機(jī)進(jìn)一步N0=0？N0=0？時(shí)間常數(shù)地址指針加1N1=0？時(shí)間常數(shù)地址指針加1N1=0？N1←N1←N1-1N0←N0←N0-1N2=0？關(guān)中斷時(shí)間常數(shù)地址指針加1關(guān)中斷時(shí)間常數(shù)地址指針加1N2N2←N2-1中斷返回5.編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（1）內(nèi)存地址分配加速脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器N0地址設(shè)為20H；恒速脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器N1低8位字節(jié)地址為21H，高8位字節(jié)地址位22H；減速脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器N2地址位23H。加速，減速，恒速脈沖總數(shù)寄存器N低位字節(jié)地址位24H，高位字節(jié)地址位25H；步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給控制子程序FEED首地址位0E80H。每調(diào)用一次該程序，步進(jìn)電機(jī)按規(guī)定方向進(jìn)給一步。（2）程序清單N0EQU20H;加速N1LEQU21H;恒速N1HEQU22HN2EQU23H;減速NLEQU24H;脈沖總數(shù)寄存器NHEQU25HDSEQU26H；地址指針偏移量FEEDEQU0E80HORG0E00H0E00758160START：MOVP，#60H0E03758901MOVTMOD，#01H；設(shè)計(jì)數(shù)器工作方式為1，16位定時(shí)器0E0675201BMOVN0，#01A4H；設(shè)N0為3200E0975231BMOVN2，#1A4H0E0CE520MOVA，N0；計(jì)算2XN00E0E23RLA0E0FF8MOVR0，A0E10C3CLRC；計(jì)算N1=N-2N00E11E524MOVA，NL0E1398SUBBA，R00E14F521MOVN1L0E16E525MOVA，NH0E189400SUBBA，#00H0E1A0E1C901000MOVDPTR，#1000H；設(shè)時(shí)間常數(shù)指針初值為1000H0E1F752600MOVDS，#00H；設(shè)地址偏移量初值為00H0E2293MOVCA,@A+DPTR；從EPROM中讀時(shí)間常數(shù)0E23F58AMOVTL0E250526INCDS0E27E526MOVA，DS0E293MOVCA，@A+DPTR0E2AF58CMOVTH0，A0E2C0526INCDS0E2ED2AFSETBEA；開(kāi)中斷允許0E30D2A9SETBET0；允許定時(shí)器0中斷0E32D28CSETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)器0開(kāi)始計(jì)算0E3420AFFDWAIT：JBEA，WAIT；中斷允許返回0E3722RET中斷服務(wù)程序：ORG000BH000B02F00LJMP0F00H0F0093MOVCA，@A+DPTR0F03F58A0F050526INCDS0F07E526MOVA，DS0F0993MOVCA，@A+DPTR0F0AF58C0F0C0F0ED180ACALLFEED；調(diào)FEED子程序0F10E520MOVA，N0；判斷N0是否為00F12B400CJNEA，#00H，LOOP10F15E52MOVA，N1H；判斷N1是否為00F17B40010CJNEA，#00H，LOOP20F1A0F1CB4000BCJNEA，#00H，LOO0F1F0F21B40014CJNEA，#00H，LOOP30F24C2A0F2632RETI0F271520LOOP1：DECN0；N0不為0，則N0←N0-10F2932RETI0F2AE521LOOP2：MOVA，N1L；N1不為0，則N1←0F2C0F2D9401SUBBA，#01H0F2FF521MOVN1L0F31E522MOVA，N1H0F339400SUBBA，#00H0F35F0F3732RETI0F381523LOOP3：DECN2；N2不為0，則N2←N2-10F3A5.5進(jìn)給伺服系統(tǒng)概述數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：圖3.1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)伺服由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求：（1）從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。（2）電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載4-6倍而不損壞。（3）為了滿(mǎn)足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在0.2s以?xún)?nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。（4）電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開(kāi)始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字PID，使用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)。這也是數(shù)控車(chē)床區(qū)別于普通車(chē)床的一個(gè)特殊部分。

數(shù)控車(chē)床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。檢測(cè)元件與反饋電路組成檢測(cè)系統(tǒng)。

進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控制方式不同可分為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方式通常是具有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測(cè)裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分為半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測(cè)裝置裝在絲杠端頭和裝在電機(jī)軸端兩種類(lèi)型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機(jī)械傳動(dòng)部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上，機(jī)械傳動(dòng)部件整個(gè)被包括在位置環(huán)之內(nèi)。

開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉。由于影響定位精度的機(jī)械傳動(dòng)裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的精度和快速性較差。

全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性能好，但由于機(jī)械傳動(dòng)部件在控制環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機(jī)械傳動(dòng)部件的剛度、阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對(duì)機(jī)電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測(cè)裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。

數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)之分。交流伺服電機(jī)由于具有可靠性高、基本上不需要維護(hù)和造價(jià)低等特點(diǎn)而被廣泛采用。直流伺服電動(dòng)機(jī)引入了機(jī)械換向裝置。其成本高，故障多，維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時(shí)機(jī)械換向器的換向能力，限制了電動(dòng)機(jī)的容量和速度。電動(dòng)機(jī)的電樞在轉(zhuǎn)子上，使得電動(dòng)機(jī)效率低，散熱差。為了改善換向能力，減小電樞的漏感，轉(zhuǎn)子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能化功率模塊得到普及與應(yīng)用；二是基于微處理器嵌入式平臺(tái)技術(shù)的成熟，將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用；三是網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控制成為可能。總結(jié)與體會(huì)課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們這期間所學(xué)知識(shí)的一次總結(jié)與運(yùn)用，是對(duì)以前每門(mén)課程設(shè)計(jì)的綜合，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的徹底檢驗(yàn)。我所在的組設(shè)計(jì)的是一臺(tái)數(shù)控車(chē)床，我主要對(duì)其中的橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。開(kāi)始設(shè)計(jì)之前，我首先上網(wǎng)搜索了有關(guān)車(chē)床方面的知識(shí)，對(duì)數(shù)控車(chē)床的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有了進(jìn)一步的了解，也讓我學(xué)習(xí)到了很多新的知識(shí)。設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們對(duì)學(xué)校的一些數(shù)控車(chē)床進(jìn)行了觀察，我主要觀察了機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)并結(jié)合自己的課題對(duì)機(jī)床的總體布局做了進(jìn)一步的研究，并通過(guò)查閱資料和相關(guān)圖冊(cè)，設(shè)計(jì)出了滿(mǎn)足數(shù)控車(chē)床需要的橫向進(jìn)給系統(tǒng)。課程設(shè)計(jì)是我們走向工作崗位的一次重要練兵，是一次理論和實(shí)踐完美結(jié)合的過(guò)程。在近三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，使我更加認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，只有理論而不去進(jìn)行實(shí)踐是不行的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我參考了一些圖紙，在參考的基礎(chǔ)上，理解并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)自己其中不合理的部分進(jìn)行了充分改進(jìn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，自己在查閱資料、運(yùn)用資料、中英文翻譯、運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)及CAD繪圖等方面的能力有了較大地提高，對(duì)如何將機(jī)、電互相結(jié)合起來(lái)有了較深刻的認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)了原來(lái)學(xué)習(xí)中的很多不足之處，為以后從事機(jī)械方面的工作打下了一定的基礎(chǔ)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)工作有了一定的認(rèn)識(shí)。總之，這次設(shè)計(jì)順利完成使我受益匪淺，不但鞏固了我以前學(xué)習(xí)的東西，而且學(xué)到了很多新東西，為我走向社會(huì)打下了深厚的基礎(chǔ)。同時(shí)也使我懂得了一個(gè)真正設(shè)計(jì)的步驟以及方法。

附錄資料：不需要的可以自行刪除電腦快捷鍵基本快捷鍵F1顯示當(dāng)前程序或者windows的幫助內(nèi)容。F2當(dāng)你選中一個(gè)文件的話，這意味著“重命名”F3當(dāng)你在桌面上的時(shí)候是打開(kāi)“查找：所有文件”對(duì)話框F10或ALT激活當(dāng)前程序的菜單欄Esc所打開(kāi)的網(wǎng)頁(yè)(退出）全屏windows鍵或CTRL+ESC打開(kāi)開(kāi)始菜單CTRL+ALT+DELETE在win9x中打開(kāi)關(guān)閉程序?qū)υ捒駾ELETE刪除被選擇的選擇項(xiàng)目，如果是文件，將被放入回收站SHIFT+DELETE刪除被選擇的選擇項(xiàng)目，如果是文件，將被直接刪除而不是放入回收站CTRL+N新建一個(gè)新的文件CTRL+O打開(kāi)“打開(kāi)文件”對(duì)話框CTRL+P打開(kāi)“打印”對(duì)話框CTRL+S保存當(dāng)前操作的文件CTRL+X剪切被選擇的項(xiàng)目到剪貼板CTRL+INSERT或CTRL+C復(fù)制被選擇的項(xiàng)目到剪貼板SHIFT+INSERT或CTRL+V粘貼剪貼板中的內(nèi)容到當(dāng)前位置ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤銷(xiāo)上一步的操作ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤銷(xiāo)的操作Windows鍵+L鎖屏鍵Windows鍵+M最小化所有被打開(kāi)的窗口。Windows鍵+SHIFT+M重新將恢復(fù)上一項(xiàng)操作前窗口的大小和位置Windows鍵+D瞬間最小化所有窗口，再次按此組合鍵時(shí)恢復(fù)之前最小化的窗口。Windows鍵+E打開(kāi)資源管理器Windows鍵+F打開(kāi)“查找：所有文件”對(duì)話框Windows鍵+R打開(kāi)“運(yùn)行”對(duì)話框Windows鍵+BREAK打開(kāi)“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框Windows鍵+CTRL+F打開(kāi)“查找：計(jì)算機(jī)”對(duì)話框SHIFT+F10或鼠標(biāo)右擊打開(kāi)當(dāng)前活動(dòng)項(xiàng)目的快捷菜單SHIFT在放入CD的時(shí)候按下不放，可以跳過(guò)自動(dòng)播放CD。在打開(kāi)word的時(shí)候按下不放，可以跳過(guò)自啟動(dòng)的宏ALT+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序ALT+SPACEBAR打開(kāi)程序最左上角的菜單ALT+TAB切換當(dāng)前程序ALT+ESC切換當(dāng)前程序ALT+ENTER將windows下運(yùn)行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕狀態(tài)間切換PRINTSCREEN將當(dāng)前屏幕以圖象方式拷貝到剪貼板ALT+PRINTSCREEN將當(dāng)前活動(dòng)程序窗口以圖象方式拷貝到剪貼板CTRL+F4關(guān)閉當(dāng)前應(yīng)用程序中的當(dāng)前文本（如word中）CTRL+F6切換到當(dāng)前應(yīng)用程序中的下一個(gè)文本（加shift可以跳到前一個(gè)窗口）在IE中：ALT+RIGHTARROW顯示前一頁(yè)（前進(jìn)鍵）ALT+LEFTARROW顯示后一頁(yè)（后退鍵）CTRL+TAB在頁(yè)面上的各框架中切換（加shift反向）F5刷新CTRL+F5強(qiáng)行刷新二、目的快捷鍵F10激活程序中的菜單欄ALT+菜單上帶下劃線的字母執(zhí)行菜單上相應(yīng)的命令CTRL+F4關(guān)閉多文檔界面程序中的當(dāng)前窗口ALT+F4關(guān)閉當(dāng)前窗口或退出程序CTRL+C復(fù)制CTRL+V粘貼CTRL+X剪切DELETE刪除F1顯示所選對(duì)話框項(xiàng)目的幫助ALT+空格鍵顯示當(dāng)前窗口的系統(tǒng)菜單SHIFT+F10顯示所選項(xiàng)目的快捷菜單CTRL+ESC顯示“開(kāi)始”菜單ALT+連字號(hào)(-)顯示多文檔界面程序的系統(tǒng)菜單按住ALT然后重復(fù)按TAB，切換到上次使用的窗口或者ALT+TAB切換到另一個(gè)窗口CTRL+Z撤消三、使用“Windows資源管理器”的快捷鍵目的快捷鍵如果當(dāng)前選擇展開(kāi)了,要折疊或者選擇父文件夾左箭頭折疊所選的文件夾NUMLOCK+負(fù)號(hào)(-)如果當(dāng)前選擇折疊了，要展開(kāi)或者選擇第一個(gè)子文件夾右箭頭展開(kāi)當(dāng)前選擇下的所有文件夾NUMLOCK+*展開(kāi)所選的文件夾NUMLOCK+加號(hào)(+)在左右窗格間切換F6三、使用WINDOWS鍵可以使用Microsoft自然鍵盤(pán)或含有Windows徽標(biāo)鍵的其他任何兼容鍵盤(pán)的以下快捷鍵。在任務(wù)欄上的按鈕間循環(huán)WINDOWS+TAB顯示“查找：所有文件”WINDOWS+F顯示“查找：計(jì)算機(jī)”CTRL+WINDOWS+F顯示“幫助”WINDOWS+F1顯示“運(yùn)行”命令WINDOWS+R顯示“開(kāi)始”菜單WINDOWS顯示“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框WINDOWS+BREAK顯示“Windows資源管理器”WINDOWS+E最小化或還原所有窗口WINDOWS+D撤消最小化所有窗口SHIFT+WINDOWS+M四、“我的電腦”和“資源管理器”的快捷鍵目的快捷鍵關(guān)閉所選文件夾及其所有父文件夾按住SHIFT鍵再單擊“關(guān)閉按鈕（僅適用于“我的電腦”）向后移動(dòng)到上一個(gè)視圖ALT+左箭頭向前移動(dòng)到上一個(gè)視圖ALT+右箭頭查看上一級(jí)文件夾BACKSPACE五、使用對(duì)話框中的快捷鍵目的快捷鍵 取消當(dāng)前任務(wù)ESC如果當(dāng)前控件是個(gè)按鈕，要單擊該按鈕或者如果當(dāng)前控件是個(gè)復(fù)選框，要選擇或清除該復(fù)選框或者如果當(dāng)前控件是個(gè)選項(xiàng)按鈕，要單擊該選項(xiàng)空格鍵單擊相應(yīng)的命令A(yù)LT+帶下劃線的字母單擊所選按鈕ENTER在選項(xiàng)上向后移動(dòng)SHIFT+TAB在選項(xiàng)卡上向后移動(dòng)CTRL+SHIFT+TAB在選項(xiàng)上向前移動(dòng)TAB在選項(xiàng)卡上向前移動(dòng)CTRL+TAB如果在“另存為”或“打開(kāi)”對(duì)話框中選擇了某文件夾，要打開(kāi)上一級(jí)文件夾BACKSPACE在“另存為”或“打開(kāi)”對(duì)話框中打開(kāi)“保存到”或“查閱”F4刷新“另存為”或“打開(kāi)”對(duì)話框F5六、桌面、我的電腦和“資源管理器”快捷鍵選擇項(xiàng)目時(shí)，可以使用以下快捷鍵。目的快捷鍵插入光盤(pán)時(shí)不用“自動(dòng)播放”功能按住SHIFT插入CD-ROM復(fù)制文件按住CTRL拖動(dòng)文件創(chuàng)建快捷方式按住CTRL+SHIFT拖動(dòng)文件立即刪除某項(xiàng)目而不將其放入SHIFT+DELETE“回收站”顯示“查找：所有文件”F3顯示項(xiàng)目的快捷菜單APPLICATION鍵刷新窗口的內(nèi)容F5重命名項(xiàng)目F2選擇所有項(xiàng)目CTRL+A查看項(xiàng)目的屬性ALT+ENTER或ALT+雙擊可將APPLICATION鍵用于Microsoft自然鍵盤(pán)或含有APPLICATION鍵的其他兼容鍵七、Microsoft放大程序的快捷鍵這里運(yùn)用Windows徽標(biāo)鍵和其他鍵的組合。Windows徽標(biāo)+PRINTSCREEN將屏幕復(fù)制到剪貼板（包括鼠標(biāo)光標(biāo)）Windows徽標(biāo)+SCROLLLOCK將屏幕復(fù)制到剪貼板（不包括鼠標(biāo)光標(biāo)）Windows徽標(biāo)+PAGEUP切換反色。Windows徽標(biāo)+PAGEDOWN切換跟隨鼠標(biāo)光標(biāo)Windows徽標(biāo)+向上箭頭增加放大率Windows徽標(biāo)+向下箭頭減小放大率八、使用輔助選項(xiàng)快捷鍵切換篩選鍵開(kāi)關(guān)右SHIFT八秒切換高對(duì)比度開(kāi)關(guān)左ALT+左SHIFT+PRINTSCREEN切換鼠標(biāo)鍵開(kāi)關(guān)左ALT+左SHIFT+NUMLOCK切換粘滯鍵開(kāi)關(guān)SHIFT鍵五次切換切換鍵開(kāi)關(guān)NUMLOCK五秒QQ快捷鍵，玩QQ更方便Alt+S快速回復(fù)Alt+C關(guān)閉當(dāng)前窗口Alt+H打開(kāi)聊天記錄Alt+T更改消息模式Alt+J打開(kāi)聊天紀(jì)錄Ctrl+A全選當(dāng)前對(duì)話框里的內(nèi)容Ctrl+FQQ里直接顯示字體設(shè)置工具條Ctrl+J輸入框里回車(chē)(跟回車(chē)一個(gè)效果)Ctrl+M輸入框里回車(chē)(跟回車(chē)一個(gè)效果)Ctrl+L對(duì)輸入框里當(dāng)前行的文字左對(duì)齊Ctrl+R對(duì)輸入框里當(dāng)前行的文字右對(duì)齊Ctrl+E對(duì)輸入框里當(dāng)前行的文字居中Ctrl+V在qq對(duì)話框里實(shí)行粘貼Ctrl+Z清空/恢復(fù)輸入框里的文字Ctrl+回車(chē)快速回復(fù)這個(gè)可能是聊QQ時(shí)最常用到的了Ctrl+Alt+Z快速提取消息Ctrl+Alt+A捕捉屏幕最常用的快捷鍵F5刷新DELETE刪除TAB改變焦點(diǎn)CTRL+C復(fù)