c6136a型數(shù)控車(chē)床的改造畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　Biyeshejishuomingshu</p><p>　　地 市： </p><p>　　準(zhǔn)考證號(hào)： </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　題目 C6136A型數(shù)控車(chē)床的改造 </p><p>　　本環(huán)節(jié)自2011 年3月8日起至2011年6月25日止</p><p><b>　　進(jìn)行地點(diǎn)： </b>

3、</p><p><b>　　內(nèi)容要求：</b></p><p>　　(1) C6136A型普通車(chē)床的改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分計(jì)算及校核，脈沖當(dāng)量的選擇，切削刀的計(jì)算，滾珠絲扣螺母的設(shè)計(jì)，計(jì)算及造型，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的造型。</p><p>　?。?）繪制相關(guān)機(jī)構(gòu)原理圖，三張A0圖紙

4、</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。</p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　批準(zhǔn)日期：</b></p><p>　　C6136A型數(shù)控車(chē)床的改造</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

5、　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)包括：C6136A數(shù)控車(chē)床的總體設(shè)計(jì)方案的擬定，伺服系統(tǒng)的計(jì)算及校核。采用8031為cpu的控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，有I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)以及齒輪傳動(dòng)減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向，橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　數(shù)控車(chē)床改造，伺服系統(tǒng)，滾珠絲杠，步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)</p>

6、<p><b>　　ABSTRACT：</b></p><p>　　The Graduuation Progect Manual ,including：C6136A CNC lathedesign programming .we adopt control system which has 8031 as cpu to copewith the signal and out

7、put the step pulse through I10interface .After transmitting and slowing down. By force lgear, the step pulses drive the leading sckew to roll. Thus achieve the vertical movenment and the crosswise movement.</p>&l

8、t;p><b>　　KEY WORD:</b></p><p>　　Mumerical comtraltransforma，Servo system，Ball screw ，stepping motor，Single---chip</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 C61

9、36A型普通車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床總體設(shè)計(jì)方案擬定6</p><p>　　第一節(jié) 總體方案的設(shè)計(jì)內(nèi)容7</p><p>　　一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定7</p><p>　　二、伺服系統(tǒng)的選擇7</p><p>　　三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定8</p><p>　　四、計(jì)算機(jī)的選擇8</p>&

10、lt;p>　　第二節(jié) 總體方案設(shè)計(jì)的應(yīng)用舉例9</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)9</b></p><p>　　二、總體方案確定10</p><p>　　三、 機(jī)械傳動(dòng)方式10</p><p>　　第二章 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)11</p><p>　

11、　第一節(jié) 脈沖當(dāng)量的選擇12</p><p>　　第二節(jié) 計(jì)算切削力12</p><p><b>　　一、總車(chē)外圓12</b></p><p>　　第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)，計(jì)算及選型13</p><p>　?。ㄒ唬?縱向進(jìn)絲杠14</p><p>　?。ǘM向進(jìn)絲杠17<

12、/p><p>　?。ㄈL珠絲杠螺母副的幾何計(jì)算17</p><p>　　第四節(jié) 滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算機(jī)選型18</p><p>　　一 選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式18</p><p>　　二、滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)緊方式的確定18</p><p>　　三 滾動(dòng)導(dǎo)軌幾何參數(shù)的確定19</p><p>　　第六節(jié)

13、 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選型20</p><p>　　1初選步進(jìn)電機(jī)20</p><p>　　2.校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩21</p><p>　　3校核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩特性。24</p><p>　　第七節(jié) 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24</p><p>　　一、微機(jī)數(shù)控化改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題25&l

14、t;/p><p>　　二、繪制裝配圖底圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題25</p><p>　　三、繪制正式裝配圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題26</p><p>　　第三章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)27</p><p>　　第一節(jié) 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)27</p><p>　　一、繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖27</p>&l

15、t;p>　　二、選擇中央處理單元（CPU）的類(lèi)型28</p><p>　　三、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　四、I/O接口的電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　第二節(jié) MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介29</p><p>　　一、8031單片機(jī)的基本特性29</p><p>　　二、8031芯片

16、引腳及其功能29</p><p>　　三、8013芯片的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)及地址分配31</p><p>　　四、MCS-51系列指令系統(tǒng)的簡(jiǎn)介32</p><p><b>　　五、中斷系統(tǒng)33</b></p><p>　　第三節(jié) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)33</p><p>　　一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

17、33</p><p>　　二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展34</p><p>　　第四章 數(shù)控機(jī)床控制軟件簡(jiǎn)介34</p><p>　　第一節(jié)控制軟件的組成及功能35</p><p>　　第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床控制程序舉例35</p><p>　　第五章 結(jié)束語(yǔ)38</p><p><b&

18、gt;　　結(jié) 論39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　致 謝41</b></p><p>　　第一章 C6136A型普通車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床總體設(shè)計(jì)方案擬定</p><p>　　第一節(jié) 總體方案的設(shè)計(jì)內(nèi)容</p>

19、;<p>　　機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)通體方案的擬定應(yīng)包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。</p><p>　　一、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)，點(diǎn)倒直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。如果工件相對(duì)于刀具移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行切削，可選用點(diǎn)位控制方式，例如：數(shù)控鉆床在工作臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中鉆頭

20、并不進(jìn)行鉆孔加工，因此數(shù)控系統(tǒng)可采用點(diǎn)位控制方式。對(duì)點(diǎn)位控制的要求是快速定位，保證定位精度。</p><p>　　如果要求工作臺(tái)或刀具沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有確定的函數(shù)關(guān)系及連續(xù)控制系統(tǒng)，應(yīng)具有控制刀具以給定速率沿加工路徑運(yùn)動(dòng)的功能。具備這種控制能力的數(shù)控機(jī)床可以加工各種外形輪廓復(fù)雜的零件。所以李旭控制系統(tǒng)又稱(chēng)輪廓控制系統(tǒng)。例如：數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床等均屬于此種運(yùn)動(dòng)方式。在點(diǎn)位控制系統(tǒng)中不具有連續(xù)控制系統(tǒng)中所具有的軌跡計(jì)

21、算裝置，而連續(xù)控制系統(tǒng)中缺具有點(diǎn)位系統(tǒng)的功能。</p><p><b>　　二、伺服系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)科飛為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中沒(méi)有反饋電路，不帶檢測(cè)裝置，指令信號(hào)時(shí)單方向傳送的，指令放出后，不在反饋回來(lái)，古稱(chēng)開(kāi)環(huán)控制。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)主要有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。開(kāi)環(huán)

22、伺服系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉、容易掌握、調(diào)試和維修都比簡(jiǎn)簡(jiǎn)單方便。</p><p>　　閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機(jī)床移動(dòng)部件上的檢測(cè)反饋元件。用來(lái)檢測(cè)實(shí)際位移量，能補(bǔ)償系統(tǒng)的誤差，因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。閉環(huán)系統(tǒng)造價(jià)高、架構(gòu)和調(diào)試復(fù)雜、多用于精度要求高的場(chǎng)合。</p><p>　　半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)不同，不直接監(jiān)測(cè)工作臺(tái)的位移量，而是用檢測(cè)元件

23、測(cè)出驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角，在間接推算出工作臺(tái)實(shí)際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開(kāi)緩和閉環(huán)系統(tǒng)之間。</p><p>　　三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定</p><p>　　為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，通常提出低摩擦，低慣量、高剛度、無(wú)間隙、告諧振以及有詩(shī)意的阻尼比的要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　盡量采用低摩擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向

24、元件。如采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副</p><p>　　盡量消除傳動(dòng)間隙。例如采用消隙齒輪</p><p>　　提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動(dòng)鏈可以提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度、減小傳動(dòng)鏈誤差。可采用預(yù)緊的方法提高系統(tǒng)的剛度。</p><p><b>　　四、計(jì)算機(jī)的選擇</b></p><p>　　微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是由CPU、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、I

25、10接口電路伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路等幾部分組成。</p><p>　　微機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其他裝置均是在微機(jī)的指揮下進(jìn)行工作的。系統(tǒng)功能和系統(tǒng)中所用微機(jī)直接相關(guān)。數(shù)控系統(tǒng)對(duì)微機(jī)的要求是多方面的，但主要是字長(zhǎng)和速度。目前，一些高檔的CNC系統(tǒng)，已普遍使用32位微機(jī)，主機(jī)頻率由5MHz提高到20-30 MHz，有的采用多CPU系統(tǒng)，進(jìn)一步提高控制速度。經(jīng)濟(jì)型CNC系統(tǒng)則普遍采用8位微機(jī)。</p>

26、<p>　　第二節(jié) 總體方案設(shè)計(jì)的應(yīng)用舉例</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　將C6136A型普通車(chē)床改造成用MCS-51系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床。要求該車(chē)床有自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，具有切削螺紋的功能。在縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率</p><p>　　縱向 0.01mm

27、 橫向 0.05mm</p><p><b>　　設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　最大加工直徑</b></p><p>　　在床面上 500mm</p><p>　　在床鞍上 300 mm</

28、p><p>　　最大加工長(zhǎng)度 200 mm</p><p>　　快進(jìn)速度 </p><p>　　縱向 2.6m/min</p><p>　　橫向 1.4m/min</p><p><b>　　最大切削

29、進(jìn)給速度 </b></p><p>　　縱向 0.7 m/min</p><p>　　橫向 0.5 m/min</p><p>　　最小指令值 </p><p>　　縱向 0.01mm/脈沖</p&g

30、t;<p>　　橫向 0.005 mm/脈沖</p><p>　　刀具補(bǔ)償量 0～99.99mm</p><p>　　代碼值 ISO</p><p>　　脈沖分配方式 逐點(diǎn)比較法</p><p>　　輸入方式

31、 增量值，絕對(duì)值通用</p><p><b>　　進(jìn)給傳動(dòng)間隙補(bǔ)修量</b></p><p>　　縱向 0.15mm</p><p>　　橫向 0.075mm</p><p>　　自動(dòng)開(kāi)降速性能 有</p><p

32、><b>　　二、總體方案確定</b></p><p>　?。?）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>　　由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床應(yīng)具有定位，直線插補(bǔ)，順圓和逆圓插補(bǔ)，暫停，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。有雨經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求高，為了降低成本，故采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>&l

33、t;b>　?。?）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)，由于MCS-51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，決定采用MCS-51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)由微機(jī)部分，鍵盤(pán)及顯示器，I10接口及光隔離電路，步進(jìn)電機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過(guò)鍵

34、盤(pán)操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。</p><p><b>　　三、 機(jī)械傳動(dòng)方式</b></p><p>　　為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速而傳動(dòng)絲杠選用滾珠絲杠螺母副，同時(shí)，齒輪傳動(dòng)也要消除間隙的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　繪制總體方案框圖（圖1-1）</p><p>　　圖

35、1-1 經(jīng)濟(jì)型守護(hù)空車(chē)床總體方案框圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。決定采用點(diǎn)位控制，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　第二章 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)</p><p>　　伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量，計(jì)算空載起動(dòng)反切削力矩計(jì)算，確定伺服電機(jī)，傳動(dòng)及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)，

36、計(jì)算及選用，會(huì)直接寫(xiě)部分裝配圖及零件工作圖等。</p><p>　　C6136A型普通車(chē)床微機(jī)數(shù)控化改造設(shè)計(jì)</p><p>　　將一臺(tái)C6136型普通車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)行為及數(shù)控車(chē)床，采用MCS-51系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p><b>　　加工最大直徑：</b></p&

37、gt;<p>　　在床面上 500mm</p><p>　　在床鞍上 300mm</p><p>　　最大加工長(zhǎng)度 2000mm</p><p><b>　　刀架快速速度：</b></p><p>

38、;　　縱向 2.6m/min</p><p>　　橫向 1.4m/min</p><p><b>　　最大進(jìn)給速度：</b></p><p>　　縱向 0.7 m/min</p><

39、p>　　橫向 0.5 m/min</p><p>　　主電機(jī)功率7.5kw</p><p>　　第一節(jié) 脈沖當(dāng)量的選擇</p><p>　　一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移量稱(chēng)為脈沖當(dāng)量，也稱(chēng)為機(jī)床的最小設(shè)定單位。根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，最?。?.01mm/脈沖，橫向：0.005mm/脈沖。</p&g

40、t;<p><b>　　第二節(jié) 計(jì)算切削力</b></p><p><b>　　總車(chē)外圓：</b></p><p>　　主切削力F2（N）按經(jīng)驗(yàn)公式估算：</p><p><b>　　Fz=0.67</b></p><p>　　=0.67×=5025mm

41、</p><p>　　按切削力各分力比例：</p><p>　　Fz：Fx：Fy=1:0.25:0.4</p><p>　　Fx=(2025×0.25)=1256.25N</p><p>　　Fy=(5025×0.4)=2010N</p><p>　　主切削力Fz’=1/2Fz=25.12.5N&l

42、t;/p><p>　　此時(shí)走刀抗力為Fy’（N）吃刀抗力為Fy’仍按上述比例粗略計(jì)算：</p><p>　　Fz’：Fx’：Fy’=1:0.25:0.4</p><p>　　Fy’：（2512.5×0.25）=627.13N</p><p>　　Fx’：（2512.5×0.4）=1005N</p><p&g

43、t;　　橫切時(shí)的切削力可取縱切時(shí)的1/2。</p><p>　　如圖 縱切和橫切時(shí)切削力的示意圖</p><p><b>　　縱車(chē)外圓</b></p><p><b>　　橫切外圓</b></p><p>　　第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)，計(jì)算及選型</p><p>　　滾珠

44、絲杠螺母副的設(shè)計(jì)首先要選擇機(jī)構(gòu)類(lèi)型：確定滾珠循環(huán)方式，關(guān)注死港府的預(yù)案方式。結(jié)構(gòu)類(lèi)型確定之后，在計(jì)算和確定其他技術(shù)參數(shù)，包括：公稱(chēng)直徑d0，導(dǎo)程L0，滾珠的工作圈數(shù)J，列數(shù)K，精度等級(jí)等。</p><p>　　滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類(lèi)，外循環(huán)分為螺旋槽式和插管式。滾珠絲杠副的預(yù)案方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊，雙螺母螺紋式預(yù)緊，雙螺母齒差式預(yù)緊，單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過(guò)盈滾珠預(yù)緊等幾種。</p>

45、<p><b>　?。ㄒ唬?縱向進(jìn)絲杠</b></p><p>　　1,計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm（N）</p><p>　　縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌</p><p>　　Fm=kFx+(Fz+G)=(1.15×1256.25+0.16(5025+1500))= 2638.6N</p><p>　　式中 K

46、—考慮顛復(fù)力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取K=1.15；</p><p>　　?—滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：0.15~0.18；</p><p>　　G—溜板及刀架重力取1500N。</p><p>　　2.計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C</p><p><b>　　C= ?F</b></p><p><b>

47、;　　L=</b></p><p><b>　　N=</b></p><p>　　式中 —滾珠絲杠導(dǎo)程，初選6mm；</p><p>　　—最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的~，此處為0.5；</p><p>　　T—使用壽命，按1500h；</p><p>　　?—滑動(dòng)導(dǎo)軌摩

48、擦系數(shù)：015~0.18</p><p>　　L—壽命以轉(zhuǎn)為1單位</p><p><b>　　n===41.67</b></p><p><b>　　L===37.5</b></p><p>　　C= ?F=×1.2×2638.6N=10598.2N</p>&l

49、t;p>　　3. 滾珠絲杠螺母副的選型</p><p>　　查閱附錄A表A-3，采用WL4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圖，其額定動(dòng)負(fù)載為16400N，精確等級(jí)按表3-17選3級(jí)（大致相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)E級(jí)）。</p><p><b>　　4.傳動(dòng)效率計(jì)算</b></p><p><b>　　η= </b

50、></p><p>　　式中 —螺旋升角，WL4006 =2°44′</p><p>　　—摩擦角取10′滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.003~0.004</p><p>　　η= =η= =0.94</p><p><b>　　5.剛度驗(yàn)算</b></p><p>　　先畫(huà)出此縱向進(jìn)給滾珠

51、絲杠支承方式草圖如圖3-17所示。最大牽引力為2638.6N。支承間距L=1500mm絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的 </p><p>　　圖3-17 車(chē)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖</p><p>　　（1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量δ</p><p>　　查圖3-4，根據(jù)F=2639N，D=40mm，查出=0.8×10，可算出：</

52、p><p>　　δ=×1500=（0.8×10×1500）mm=1.2×10mm</p><p>　　由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高4倍，其實(shí)實(shí)際變形量δ為：</p><p>　　δ=×δ=0.3×10mm</p><p>　?。?）滾珠與螺紋滾

53、道間接觸變形δ</p><p>　　查圖3-5，W系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形δ</p><p><b>　　δ=6.4μm</b></p><p>　　因進(jìn)行了預(yù)緊，δ=δ= ×6.4μm=3.2μm</p><p>　?。?）支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形δ</p><p>

54、;　　采用8170型推力球軸承，d=35mm，滾動(dòng)體直徑d=6.35mm， 滾動(dòng)體數(shù)量Ζ=18</p><p>　　δ =0.00052=0.00052mm=0.0078mm</p><p>　　注意，此公式中F單位應(yīng)為N。</p><p><b>　　因施加預(yù)緊力，故</b></p><p>　　δ=δ= ×

55、0.0078mm=0.0039mm</p><p><b>　　根據(jù)以上計(jì)算：</b></p><p>　　δ=δ+δ+δ=（0.003+0.0032+0.0039）mm</p><p>　　=0.0101mm＜定位精度</p><p>　　顯然此變形量已大于定位精度的要求，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施修改設(shè)計(jì)。因橫向溜板空間限制

56、，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌減少摩擦力，從而減小最大牽引力。</p><p>　　橫向進(jìn)給定位精度應(yīng)為縱向進(jìn)給定位精度的1/2，如果變形量仍大于定位精度的要求，可將滾珠絲杠直徑加大，也可將滾珠絲杠再經(jīng)過(guò)預(yù)拉伸剛度還可提高四倍，則變形量可控制在要求的范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　6，穩(wěn)定性校核</b></p><p>　　對(duì)

57、已選定尺寸的絲杠，在給定的支撐條件下，承受最大軸向負(fù)載時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其有沒(méi)有產(chǎn)生縱向彎曲（失穩(wěn)）的危險(xiǎn)。缺少公式</p><p><b>　　（二）橫向進(jìn)絲杠</b></p><p>　　臨界負(fù)載Fk與最大工作負(fù)載Fm之比稱(chēng)為穩(wěn)定性安全系數(shù)nk，nk=Fk/Fm≧(nk) ,則絲杠不穩(wěn)定.(nk)為穩(wěn)定性安全系數(shù),一般取(nk)=2.5～4.</p><

58、;p>　?。ㄈL珠絲杠螺母副的幾何計(jì)算</p><p>　　滾珠絲杠副在確定了公稱(chēng)直徑d0和導(dǎo)程L0以后，可按表2-12計(jì)算各部分的幾何參數(shù)</p><p>　　表2-12滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)</p><p>　　第四節(jié) 滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算機(jī)選型</p><p>　　目前，滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)槠淠Σ料禂?shù)小，f=0.

59、0025~0.005，動(dòng)，靜摩擦系數(shù)很接近，且?guī)缀醪皇苓\(yùn)動(dòng)速度變化的影響，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，所需驅(qū)動(dòng)功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好，低速運(yùn)動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因?yàn)槎ㄎ痪雀摺?lt;/p><p>　　一 選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌可分為滾動(dòng)體不做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌兩大類(lèi)。</p><p>　　滾動(dòng)體不

60、做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌又分為滾珠導(dǎo)軌，滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌三類(lèi)，其中，滾珠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本較低，但由于點(diǎn)接觸，因而剛度低，承載能力較小，只適用于載荷小于2000N，切削力矩和顛覆力矩都較小的機(jī)床，滾柱導(dǎo)軌的承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的機(jī)床，但對(duì)于導(dǎo)軌面得平行度要求較高，滾針導(dǎo)軌的滾動(dòng)體是滾針，其長(zhǎng)徑比滾柱大，結(jié)構(gòu)緊湊，與滾柱導(dǎo)軌相比，可在同樣長(zhǎng)度長(zhǎng)排列更多的滾針，因而承載能力比滾柱導(dǎo)軌大，但摩擦系數(shù)也要大一些。&l

61、t;/p><p>　　第二大類(lèi)是滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，又稱(chēng)作直線導(dǎo)軌塊組件，是由專(zhuān)業(yè)廠家盛產(chǎn)制造號(hào)的導(dǎo)軌塊組件，這種導(dǎo)軌塊組件本身的制造精度橫高，而對(duì)機(jī)床的安裝基面要求不高，安裝調(diào)試非常方便，其剛度高，承載能力大。</p><p>　　二、滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)緊方式的確定</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)預(yù)緊，可以顯著提高其剛度。通常經(jīng)過(guò)預(yù)警的導(dǎo)軌的剛度可以比沒(méi)有預(yù)警的

62、高三倍左右，因此對(duì)于顛覆力矩較大，或要求接觸剛度或移動(dòng)精度較高的導(dǎo)軌均應(yīng)進(jìn)行預(yù)緊。但預(yù)緊里應(yīng)適當(dāng)，預(yù)緊力過(guò)大會(huì)使?fàn)恳︼@著增加。</p><p>　　常用的預(yù)緊方法有兩種，采用過(guò)盈配合和采用調(diào)整元件。</p><p>　　三 滾動(dòng)導(dǎo)軌幾何參數(shù)的確定</p><p>　　1 滾動(dòng)體尺寸和數(shù)目的選擇</p><p>　　滾動(dòng)體直徑愈大，滾動(dòng)摩擦阻

63、力及接觸應(yīng)力就愈小，滾動(dòng)體的直徑國(guó)小，則不僅摩擦力加大而且還會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象，所以在結(jié)構(gòu)尺寸不受限制時(shí)，應(yīng)盡可能選用較大的直徑。滾動(dòng)體的滾珠和滾珠直徑應(yīng)不小于6-8mm，滾柱的長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，過(guò)短會(huì)增加導(dǎo)軌面得壓強(qiáng)，過(guò)長(zhǎng)則會(huì)因滾柱的錐度誤差引起載荷分布不均勻，一般淬硬鋼制造的導(dǎo)軌，滾柱的長(zhǎng)徑比最好不超過(guò)1.5~2。</p><p>　　滾動(dòng)體的數(shù)目也應(yīng)選擇適當(dāng)，滾動(dòng)體數(shù)目過(guò)小，則導(dǎo)軌的制造誤差將明顯地影響動(dòng)導(dǎo)軌的位置精

64、度，隨著滾動(dòng)體的數(shù)目增加，不僅提高了東倒柜的位置精度還可以降低導(dǎo)軌的壓強(qiáng)。通常每個(gè)導(dǎo)軌上每排滾子的數(shù)量最少為12-16，但滾動(dòng)體數(shù)目太多，則會(huì)出現(xiàn)載荷在滾動(dòng)體上分布不均勻的現(xiàn)象，部分滾動(dòng)體可能收不到載荷而不起作用，反而使剛度下降。確定每一導(dǎo)軌上滾動(dòng)體數(shù)目的最大值：</p><p><b>　　缺少公式</b></p><p>　　在根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇滾動(dòng)體的尺寸和數(shù)目，還要

65、驗(yàn)算滾動(dòng)體的承載能力。發(fā)現(xiàn)不能滿(mǎn)足時(shí)，可加大滾動(dòng)體的直徑或增加滾動(dòng)體的數(shù)目，對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌，由于承載能力與滾珠直徑的平方成正比，因此增大滾珠直徑比增加滾珠數(shù)目有利。對(duì)于滾柱而言，增大直徑和增加數(shù)目效果是相同的。</p><p><b>　　2.滾動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度</b></p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度的計(jì)算有三種不同的情況：滾動(dòng)導(dǎo)軌中的滾動(dòng)體和保持架隨著導(dǎo)軌移動(dòng)，但其移動(dòng)

66、速度近視動(dòng)導(dǎo)軌速度的一半。</p><p>　　第六節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選型</p><p>　　選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)該首先根據(jù)機(jī)械草圖計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，包括步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，分別計(jì)算各種工況下所需的等效力矩，在根據(jù)步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)，運(yùn)行頻率特性選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。</p><p><b>　　1初選步進(jìn)電機(jī)&

67、lt;/b></p><p>　?。?）計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 </p><p><b>　　==N?cm</b></p><p>　　=223.96 N?cm</p><p>　　式中 —脈沖當(dāng)量（）；</p><p>　　—進(jìn)給牽引力（N）；</p><p>　　

68、—步距角，初選雙拍制為0.75°</p><p>　　η—電機(jī)一絲杠的傳動(dòng)效率，為齒輪、絲杠效率之積，分別為0.98、0.99、0.99和0.94；</p><p>　　(2)估算步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T</p><p><b>　　T= =N?cm</b></p><p>　　(3) 計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩T</p

69、><p>　　查表3-22，如取五相10拍，則</p><p>　　T= =782.5N ?cm</p><p>　?。?） 計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)算頻率?和最高起動(dòng)頻率?</p><p>　　?= = Hz=833.3Hz</p><p>　　?== Hz=4000Hz </p><p>　　式中 v

70、—最大切削進(jìn)給速度（），本例為0.5</p><p>　　v—最大快移速度（）本例為2.4</p><p>　　δ—脈沖當(dāng)量，取0.01</p><p>　　（5） 初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)</p><p>　　根據(jù)估算的最大靜轉(zhuǎn)矩 T在表3-23中查出130BF001最大靜轉(zhuǎn)矩為931N ?cm>T可以滿(mǎn)足要求?？紤]到此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床有可能使

71、用較大的切削用量，應(yīng)該選稍大轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)，以留有一定的余量。另一方面，與國(guó)內(nèi)同類(lèi)型機(jī)床進(jìn)行類(lèi)比，決定采用150BF002步進(jìn)電機(jī)。但從表中看出，150BF002步進(jìn)電機(jī)最高空載起動(dòng)頻率為2800Hz，不能滿(mǎn)足?（4000Hz）的要求，此項(xiàng)指標(biāo)可暫不考慮，可以采用軟件升降速程序來(lái)解決。</p><p>　　2.校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩</p><p>　　前面所述初選步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，均為估算，

72、初選之后，應(yīng)該進(jìn)行校核計(jì)算。</p><p><b>　　等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</b></p><p>　　計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)3-17.根據(jù)表3-24，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下式計(jì)算：</p><p>　　J= J +J+ ()[(J+J)+ ( ) ]</p><p>　　式中 J— 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（k

73、g?cm）</p><p>　　J、J—齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg?cm）</p><p>　　J—滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg?cm）。</p><p>　　參考同類(lèi)機(jī)床，初選反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)慣量J=10 kg?cm</p><p>　　J=0.78×10×d?L=(0.78×10×6.4

74、5;2) kg?cm=2.62kg?cm</p><p>　　J=0.78×10×d?L=(0.78×10×8×2) kg?cm=6.39kg?cm</p><p>　　J=(0.78×10×4×150) kg?cm=29.952kg?cm</p><p><b>　　G=15

75、00N</b></p><p><b>　　代入上式:</b></p><p>　　J= J +J+ ()[(J+J)+ ( ) ]</p><p>　　={10+2.62+()[(6.39+29.952)+ ]} kg?cm</p><p>　　=39.452kg?cm</p><p&g

76、t;　　考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題。</p><p><b>　　==0.253</b></p><p>　　基本滿(mǎn)足慣量匹配的要求。</p><p><b>　　電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算</b></p><p>　　機(jī)床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：</p>&l

77、t;p>　　1）快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩M</p><p>　　在快速空載起動(dòng)階段，加速轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的比例交大。具體計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　M=M+M+M</b></p><p>　　M=J=J ×10= J×</p><p><b>　　n= ×</b>&

78、lt;/p><p>　　將前面的數(shù)據(jù)代入。式中各符號(hào)意義同前。</p><p>　　n= ×=×=500</p><p>　　起動(dòng)加速時(shí)間t=30ms</p><p>　　折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　附加摩擦轉(zhuǎn)矩</b></p><p&

79、gt;<b>　　上述三項(xiàng)合計(jì)：</b></p><p>　　2）快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　3）最大切削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　從上面計(jì)算可以看出，M 、 和 三種工況下，以快速空載運(yùn)動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩最大，即一次項(xiàng)作為校核步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。</p><p>　　從表3-22查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為無(wú)相十

80、拍時(shí) , 則最大靜轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　從表3-23查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為 ，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可以滿(mǎn)足此項(xiàng)要求。</p><p>　　3校核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩特性。</p><p>　　前面已經(jīng)計(jì)算出此機(jī)床最大快移時(shí)所需步進(jìn)電機(jī)的最高起動(dòng)頻率為4000Hz，切削進(jìn)給時(shí)所需步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率為833Hz。 </p>

81、<p>　　從表3-23中查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率為2800Hz運(yùn)行頻率為8000Hz，再?gòu)膱D3-15、圖3-16查出150BF002步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性曲線如圖3-19所示?？闯?，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，f=2500Hz時(shí)，M=100.cm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足此機(jī)床所需求的空載起動(dòng)力矩（755.26N.cm）直接使用則會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（用軟件實(shí)現(xiàn)），將啟動(dòng)頻率降到100

82、0Hz時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可增高到588.4N.cm,然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路、還可將步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大一倍左右。</p><p>　　圖3-19 150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性</p><p>　　當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性（圖3-19）完全可以滿(mǎn)足要求。</p><p>　　第七節(jié) 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</

83、p><p>　　機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是畫(huà)出進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械裝配圖，用以表達(dá)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思，設(shè)計(jì)特點(diǎn)及計(jì)算結(jié)果。是伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。</p><p>　　一、微機(jī)數(shù)控化改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題</p><p>　　盡量減少普通機(jī)車(chē)數(shù)控化改造的改動(dòng)量</p><p>　　對(duì)于普通機(jī)床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足機(jī)床總體布局的前提下，應(yīng)盡可能利

84、用原來(lái)的零部件，盡量較少改動(dòng)量。尤其對(duì)機(jī)床上較大的部分件，例如車(chē)床床身，床鞍，拖板，銑床的工作臺(tái)等。盡量利用原來(lái)的部件，只作少量的加工改造。這樣可以大大降低成本，縮短制造周期。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副和消除齒輪安裝調(diào)整要方便系統(tǒng)是很關(guān)鍵的問(wèn)題，如果調(diào)整不好，會(huì)出現(xiàn)反向死區(qū)和失步現(xiàn)象，影響數(shù)控機(jī)床的加工精度。</p><p>　　設(shè)計(jì)的注意裝配工藝性。</p>&l

85、t;p>　　在設(shè)計(jì)繪制進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意裝配工藝性，考慮到正確的裝配順序，必須注意留出螺釘?shù)目谆蜃銐虻陌馐挚臻g。保證安裝調(diào)試，扯些方便。</p><p>　　二、繪制裝配圖底圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題</p><p>　　確定了各種參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式后，就可以動(dòng)手畫(huà)裝配圖底圖，在標(biāo)準(zhǔn)圖幅的圖紙上，用應(yīng)鉛筆輕輕地畫(huà)出裝配圖各部分的輪廓及重要結(jié)構(gòu)，不需要畫(huà)剖面線和標(biāo)注尺寸。經(jīng)過(guò)修改以后，在加深即成

86、正式的裝配圖。為保證圖畫(huà)質(zhì)量，畫(huà)畫(huà)底圖時(shí)，線條必須畫(huà)得很淺很細(xì)，以便于修改。</p><p><b>　　注意合理布置視圖</b></p><p>　　主要的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖要求用A0或A1號(hào)圖紙繪制，為了正確清楚地表達(dá)各部分的結(jié)構(gòu)，必須選擇足夠的視圖和局部剖視，以達(dá)到視圖完整的要求。所謂視圖完整，就是能夠從裝配圖上拆繪出任一零件的零件工作圖。</p><

87、;p>　　根據(jù)各視圖及局部剖視圖的大致輪廓尺寸，并考慮好標(biāo)題欄，零件明細(xì)欄。零件編號(hào)。以及技術(shù)要求的文字說(shuō)明等位置就可以進(jìn)行圖畫(huà)的合理布置。布置視圖時(shí)要注意將視圖不知在圖面上的主要位置。</p><p><b>　　嚴(yán)格按比例繪圖</b></p><p>　　必須嚴(yán)格按制圖國(guó)標(biāo)規(guī)定的比例繪圖，主要視圖應(yīng)該采用1:1或1：2繪制，局部剖視圖可采用與主視圖不同的比例

88、，但必須在圖上注明，決不允許參樣圖任意放大或縮小。</p><p><b>　　必須按標(biāo)準(zhǔn)繪圖</b></p><p>　　圖面上出現(xiàn)的螺釘、螺母、墊片、定位銷(xiāo)、軸承等標(biāo)準(zhǔn)件必須按照最新國(guó)標(biāo)繪制。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副按所采用的標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)出各部分外形尺寸，滾珠部分可不剖開(kāi)。</p><p>　　三、繪制正式裝配

89、圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題</p><p><b>　　注意線條比例</b></p><p>　　圖面質(zhì)量的好壞，與各部分線條的好壞有很大的關(guān)系。線條的粗細(xì)必須按比例畫(huà)，粗實(shí)線，細(xì)實(shí)線，虛線，點(diǎn)劃線都要區(qū)別清楚。剖面線應(yīng)畫(huà)出45°，絲杠及螺紋應(yīng)化成細(xì)實(shí)線等。</p><p>　　標(biāo)注必要的尺寸和公差配合</p><p>

90、　　裝配圖上應(yīng)標(biāo)注最大形體尺寸，特征尺寸，如機(jī)床的中心高，刀架的行程等，安裝尺寸：如減速箱體的身上安裝螺孔中心距等，主要零件的配合尺寸，影響運(yùn)轉(zhuǎn)性能與傳動(dòng)精度的配合尺寸等。</p><p>　　要求標(biāo)準(zhǔn)清楚裝配圖的技術(shù)條件</p><p>　　繪制機(jī)械裝配圖時(shí)，應(yīng)標(biāo)注必要的技術(shù)條件。例如：要求滾珠絲杠中心與導(dǎo)軌平行度在水平及垂直方向在全長(zhǎng)上應(yīng)小于0.05mm（中型機(jī)床），絲杠的軸向竄動(dòng)量應(yīng)

91、小于0.01mm，滾動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)輕便靈活，無(wú)阻滯現(xiàn)象。</p><p>　　第三章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　一、繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　根據(jù)總體方案及機(jī)械機(jī)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制系統(tǒng)電器控制的機(jī)構(gòu)框圖。</p>

92、<p>　　數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)性能指標(biāo)。</p><p>　　機(jī)床硬件電路由以下五部分組成：</p><p>　　主控制器，即中央處理單元（CPU）</p><p>　　總線，包括數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線</p><p>　　存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

93、器</p><p>　　接口即I10輸入/輸出接口電路</p><p>　　外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)，顯示器及光電輸入機(jī)等，見(jiàn)圖3-1</p><p>　　二、選擇中央處理單元（CPU）的類(lèi)型</p><p>　　在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，CPU的選擇應(yīng)考慮以下因素：</p><p>　　時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)，這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的速度&

94、lt;/p><p><b>　　可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量</b></p><p>　　指令系統(tǒng)功能，影響編程靈活性。</p><p>　　I10口擴(kuò)展的能力，即對(duì)外設(shè)控制的能力。</p><p>　　開(kāi)發(fā)手段，包括支持開(kāi)發(fā)的軟件和硬件電路</p><p>　　三、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)</p>

95、<p>　　存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)應(yīng)該包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。</p><p>　　在存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)中還應(yīng)包括地址鎖存器和譯碼器電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　四、I/O接口的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　應(yīng)包括接口芯片的選用，步進(jìn)電機(jī)控制電路，鍵盤(pán)，顯示電路以及其他輔助電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二節(jié) MCS

96、-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　一、8031單片機(jī)的基本特性</p><p>　　8031單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　具有功能很強(qiáng)的8位中央處理單元</p><p>　　片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路，每執(zhí)行一條指令為2us或1us</p><p>　　片內(nèi)具有128字節(jié)RAM</p><

97、;p>　　具有21個(gè)特殊寄存器</p><p>　　可擴(kuò)張64k字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64k字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器</p><p>　　具有4個(gè)I10口，32根I10線</p><p>　　具有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　具有5個(gè)中斷源，配備2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)</p><p>　　具有一個(gè)全雙功串行接

98、口</p><p>　　具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算。</p><p>　　二、8031芯片引腳及其功能</p><p>　　8031芯片具有40根管腳，其引腳如圖3-2</p><p>　　40根引腳按其功能可以分為四類(lèi)：</p><p>　　電源線 2根 Vu：編程和正常操作時(shí)的電源電壓，接5v。Vss：低電平&l

99、t;/p><p>　　晶體振蕩器 2根 XTAL1：振蕩器的反相放大器輸入。適用外部振蕩器時(shí)必須接地。 XTAL2：振蕩器的反相放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入，當(dāng)適用外部振蕩器時(shí)用于輸入外部振蕩信號(hào)。</p><p>　　I10 共有P0 P1 P2 P3四個(gè)8位口，32根I10線其功能如下：</p><p>　　P0.0~P0.7（AD0~AD7）是I1

100、0端口O的引腳，端口O是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I10端口，在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。</p><p><b>　　P1.0~P1.7</b></p><p>　　端口1的引腳是一個(gè)帶內(nèi)部上位電阻的8位雙向I10通道，專(zhuān)供用戶(hù)使用。</p><p>　　P2.0~P2.7端口2的引腳。端口2是一個(gè)帶上

101、位電阻的8位雙向I10口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8~A15</p><p>　　P3.0~P3.7端口3的引腳，端口3是一個(gè)帶內(nèi)部上位電阻的8位雙向I10口，該口得每一位均可獨(dú)立地定義第一I10口功能或第二I10功能。座位第一功能適用時(shí)，口的結(jié)構(gòu)與操作與P1kou完全相同，第二功能如下示：</p><p>　　口引腳 第二功能&

102、lt;/p><p>　　P3.0 RAD（穿串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD (串行輸出口)</p><p>　　P3.2 INT0 (外部中斷)</p><p>　　P3.3

103、 INT1(外部中斷) </p><p>　　P3.4 T0(定時(shí)器0外部輸入)</p><p>　　三、8013芯片的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)及地址分配</p><p>　　8031芯片內(nèi)部256字節(jié)的空間被分成兩部分,其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)地址是00H～7FH,特殊功能寄存器的地

104、址80H～FFH。在內(nèi)部存儲(chǔ)器中的00H～1FH為四個(gè)工作寄存器，其中：</p><p>　　0區(qū) 00H～07H</p><p>　　1區(qū) 08H～0FH</p><p>　　2區(qū) 10H～17H</p><p>　　3區(qū) 18H～1FH</p><p>　　每個(gè)區(qū)都有

105、8個(gè)8位寄存器R0~R7，可以用來(lái)暫存運(yùn)算的中間結(jié)構(gòu)以提高運(yùn)算速度，其中的R0和R7 還可以用來(lái)存放8位地址要確定采用哪個(gè)工作寄存器區(qū)，可通過(guò)標(biāo)志寄存器PSW中的Rs0.RS1兩位來(lái)指定。</p><p>　　8031芯片內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，且僅有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器因而在組成控制系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由于地址線是16位的故最多能擴(kuò)展64KB程序存儲(chǔ)器和64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址位

106、OOOOH~FFFFH，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器位獨(dú)立編址。因此，RAM和ROM的地址分配比較自由，編程時(shí)，不必考慮地址沖突問(wèn)題。</p><p>　　四、 MCS-51系列指令系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 </p><p>　　系列指令系統(tǒng)共有11條基本指令，其中單字節(jié)指令49條，雙字節(jié)指令45條，三字節(jié)指令17條</p><p>　　MCS-51指令系統(tǒng)尋址方式簡(jiǎn)介</

107、p><p>　　立即尋址 跟在操作碼后面的一個(gè)字節(jié)就是實(shí)際操作數(shù)。叫立即數(shù)。例如： MOV A,#40H </p><p>　　直接尋址 在指令中沒(méi)有給出立即數(shù)，而是直接給出參加運(yùn)算或傳送的數(shù)的地址，可以訪問(wèn)三種地址，特殊寄存器 內(nèi)部 128個(gè)字節(jié)單元。221個(gè)位地址空間。例如： MOV A,70H </p><p>　　寄存器尋址 指定某一尋址的寄存

108、器的內(nèi)容為操作數(shù)尋址空間，是 例如： MOV A,Rn</p><p>　　寄存器間接尋址 由指令自定某一寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)地址，選定 R0 R SP 來(lái)存放地址。使用時(shí)前面加@.例如： MOV A,@R0 </p><p>　　變址尋址 有指令指定的偏移量寄存器或稱(chēng)變址寄存器和基址寄存器 DPTR或PC相加所得結(jié)構(gòu)作為操作數(shù)地址。例如 MOVC A,@A

109、+DPTR </p><p>　　相對(duì)尋址 把指令中給定的地址偏移量與本指令所在單元地址相加，即得列真正有效的操作數(shù)地址。</p><p>　　位尋址 對(duì)內(nèi)部 RAM中的128和SFR塊內(nèi)容的93位，共211位進(jìn)行位操作。</p><p>　　MCS-51系列指令系統(tǒng)主要指令簡(jiǎn)介</p><p>　　(1) 數(shù)據(jù)傳送類(lèi) 29條&

110、lt;/p><p>　?。?）算術(shù)操作類(lèi) 24條</p><p>　　（3）邏輯操作類(lèi) 24條</p><p>　?。?）控制程序轉(zhuǎn)移類(lèi) 17條</p><p>　?。?）布爾變量操作類(lèi)17條</p><p>　　在這些指令中，使用的最多是數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令，這類(lèi)指令又可以分為三類(lèi)：</p><

111、p>　　單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送 包括工作寄存器Rn，特殊功能寄存器SFR和片內(nèi)RAM之間，以及其各部分與累加器A之間的數(shù)據(jù)傳送，用助記符MOV表示</p><p>　　和外部RAM傳送依據(jù) 累加器A和片外擴(kuò)展的RAM或I10口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送用助記符MOVX表示。</p><p>　　程序存儲(chǔ)器和累加器A之間數(shù)據(jù)傳送用助記符MOVC表示。</p><p><b&

112、gt;　　五、中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　MCA-51系列單片機(jī)提供5個(gè)中斷源，配備兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)位INT0、INT1 輸入外部中斷請(qǐng)求，低電平有效，兩個(gè)位片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，溢出中斷請(qǐng)求TF0 和TF1 一個(gè)為片內(nèi)串行口中斷請(qǐng)求T1和R1。這些中斷請(qǐng)求源的引腳都為P3的第二功能，對(duì)于每個(gè)終端可編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷，并能實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。</p><

113、p>　　個(gè)中斷源所對(duì)應(yīng)的終端服務(wù)程序的入口地址和優(yōu)先級(jí)如下：</p><p>　　中斷源 入口地址 優(yōu)先級(jí)</p><p>　　INT0 0003H 0</p><p>　　T0

114、 0002H 1</p><p>　　INT1 0013H 2</p><p>　　T1 001BH 3</p><p>　　串行口中斷

115、 0023H 4</p><p>　　第三節(jié) 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)</p><p>　　MCA-51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)于簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合MCA-51系列的最小系統(tǒng)用一片8031外擴(kuò)一片EPROM就能滿(mǎn)足功能的要求。</p><p>　　一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 <

116、;/p><p>　　MCA-51的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64KB字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM。用作程序存儲(chǔ)器的器件是EPROM.</p><p><b>　　常用的ROM芯片 </b></p><p>　　2716（2k×8） 2732A(4K×8)等</p><p><b>　　地址鎖存器

117、</b></p><p>　　由于單片機(jī)8031芯片的P0端口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線，故8031擴(kuò)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74L373,74L373是帶三態(tài)，緩沖輸出的8D觸發(fā)器，其引腳及與8031芯片連接見(jiàn)圖3-4</p><p>　　二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展</p><p>　　由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，

118、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的需要，需擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。</p><p>　　1、常用的靜態(tài)RAM芯片有 6116（2k×8） 6260（8k×8） 等。</p><p>　　第四章 數(shù)控機(jī)床控制軟件簡(jiǎn)介</p><p>　　機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成，只有軟件和硬件相結(jié)合才能在實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的功能。</p>

119、;<p>　　第一節(jié)控制軟件的組成及功能</p><p>　　控制軟件的功能如圖4-1模型：</p><p>　　控制軟件接受輸入的數(shù)據(jù)，如零件加工程序，對(duì)這些輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加工最終產(chǎn)生輸出，使驅(qū)動(dòng)元件動(dòng)作或使機(jī)床工作窗臺(tái)發(fā)生變化。</p><p>　　控制軟件主要由以下幾部分組成：</p><p>　　系統(tǒng)總控程序 這是

120、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的主循環(huán)程序，系統(tǒng)上電后便進(jìn)入這部分程序運(yùn)行。主要完成以下工作：</p><p><b>　　1，系統(tǒng)的初始化，</b></p><p><b>　　2，命令處理循環(huán)</b></p><p>　　零件加工程序的輸入和輸出管理 ，零件加工程序的輸入有兩種方法：意識(shí)通過(guò)光電閱讀機(jī)輸入，梁志忠是從鍵盤(pán)輸入，其處理方

121、法基本相同。</p><p><b>　　兩件加工程序的編輯</b></p><p><b>　　機(jī)床的手動(dòng)調(diào)整控制</b></p><p>　　零件加工程序的解釋和執(zhí)行</p><p><b>　　插補(bǔ)計(jì)算</b></p><p><b>　

122、　伺服控制</b></p><p><b>　　系統(tǒng)自檢 </b></p><p>　　第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床控制程序舉例</p><p>　　以硬環(huán)分配直線插補(bǔ)參考程序?yàn)槔?lt;/p><p><b>　　LP： </b></p><p>　　MOV SP,#

123、60H</p><p>　　MOV A,#1EH</p><p>　　MOV DPTR,#A100H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　MOV 5AH,#00H</p><p>　　MOV 59H,#00H</p><p>　　MOV A,#1AH</p&g

124、t;<p>　　MOV DPTR,#A103H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　MOV A,5FH</b></p><p><b>　　ADDA,5CH</b></p><p><b>　　MOV 60H,A</b><