【正文】 導(dǎo)軌及絲杠、螺母等每班應(yīng)注油一次。儲絲筒運轉(zhuǎn)時應(yīng)平穩(wěn)，無不正常振動。儲絲筒另外一端通過三對齒輪減速后帶動絲杠。②儲絲筒的徑向跳動和軸向竄動量要小。電極絲移動速度 11m/s電極絲最大直徑 ～ 伺服系統(tǒng)總體方案框圖二、 儲絲走絲部件結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）儲絲走絲部件運動設(shè)計運絲機構(gòu)的運動是由絲筒電機正反轉(zhuǎn)得到的。在上述方案的基礎(chǔ)上，有條件的還可以進一步實現(xiàn)鉬絲的角度調(diào)節(jié)，使加工過程更加細(xì)致。（5）縱向和橫向進給是兩套獨立的傳動鏈，它們由步進電機、齒輪副、絲杠螺母副組成，起傳動比應(yīng)滿足機床所要求的。在8位微機中，MCS51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾能力強，具有很高的性能價格比。一、 總體方案設(shè)計（一） 總體方案的擬定（1）電火花線切割機床具有定位，縱向和橫向的直線插補功能；還能要求暫停，進行循環(huán)加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)?？梢哉f每個階段都是十分緊張而有難度的，有些問題是由于設(shè)計的難度，有些還是因為自己知識上的欠缺和不扎實造成的。主要進行電器電路設(shè)計，包括步進電機驅(qū)動設(shè)計和脈沖功率放大電路設(shè)計。本階段主要應(yīng)用大學(xué)里面所學(xué)的專業(yè)知識來進行運絲系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計和坐標(biāo)工作臺的縱向和橫向進給機構(gòu)設(shè)計。第一階段是搜集整理階段。引 言本次畢業(yè)設(shè)計從2004年2月份開始到本年的六月中下旬結(jié)束，長達半年。在本階段主要是搜集足夠的資料信息并對設(shè)計題目進行分析和實地調(diào)查，做到心中有輪廓。另外還要進行儲絲筒的三維零件設(shè)計。本階段也是一個學(xué)習(xí)的階段，對自己不太熟悉的的的領(lǐng)域的一次學(xué)習(xí)?？梢哉f這次畢業(yè)設(shè)計是個查缺補漏的機會。（2）電火花線切割機床屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。因此，可選擇MCS51系列單片機擴展系統(tǒng)。（6）為了保證進給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機構(gòu)，以提高傳動剛度和消除間隙。（）（二）主要技術(shù)參數(shù)的確定技術(shù)參數(shù)主要包括運動參數(shù)，尺寸參數(shù)和動力參數(shù)。電極通過聯(lián)軸節(jié)與絲筒連接，絲筒裝有齒輪，通過過渡齒輪與絲桿上的齒輪嚙合。③儲絲筒要能正反轉(zhuǎn)，電極絲的走絲速度在7—12m/s范圍內(nèi)無級或有級可調(diào)，或恒速運轉(zhuǎn)。儲絲筒、電動機、齒輪都安裝在兩個支架上。軸向竄動應(yīng)完全徹底消除。（1） 儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件主要由儲絲筒、聯(lián)軸器和軸承座組成。為保證儲絲筒組合件動態(tài)平衡，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔、外圓對支撐部分的同軸度。由于儲絲筒運行時頻繁換向，聯(lián)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。），缺點是由它聯(lián)接的兩根軸在傳遞扭矩時會有相對轉(zhuǎn)動。因為錐形摩擦面會對電機和儲絲筒產(chǎn)生軸向力，所以在電機主軸的滾動支撐中，應(yīng)選用向心止推軸承和單列圓錐滾子軸承。具體有如下幾種。該套筒式聯(lián)軸器因磁場面積大，可以傳遞較大扭矩。其磁場聯(lián)接力可以通過改變主動磁極3和從動磁極2之間的距離來進行調(diào)整。（2） 上下拖板走絲機構(gòu)的上下拖板我們決定采用下面兩種滑動導(dǎo)軌之一。三角、矩形組合式導(dǎo)軌。經(jīng)比較，顯然三角、矩形組合式導(dǎo)軌是比較理想的，因此，決定選用此種導(dǎo)軌作為本次設(shè)計之用。為防止走絲電機換向裝置失靈，導(dǎo)致絲杠副和齒輪副損壞，在齒輪副中，可選用尼龍輪代替部分金屬齒輪。線架的主要功用是在電極絲按給定線速度運動時，對電極絲去支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺平面保持一定的幾何角度。（1） 線架本體結(jié)構(gòu)中、小型線切割機床的線架本體常采用單柱支撐、雙臂懸梁式結(jié)構(gòu)。這時，工作臺拖板只沿一個坐標(biāo)方向運動，另一個坐標(biāo)方向的運動通過架在橫梁上的線架拖板來實現(xiàn)。為了適應(yīng)線架絲臂張開高度的變化，在線架上下部分應(yīng)增設(shè)副導(dǎo)輪，： 可移動絲臂(2)導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)①導(dǎo)輪是本機床關(guān)鍵零件，關(guān)系到切割質(zhì)量，對導(dǎo)輪運動組合件的要求如下。c. 導(dǎo)輪裝配后轉(zhuǎn)動應(yīng)輕便靈活，應(yīng)盡量減少軸向竄動和徑向跳動。但是因為懸臂支撐，張緊的電極絲運動的穩(wěn)定性較差，難于維持較高的運動精度，同時也影響導(dǎo)輪和軸承的使用壽命。導(dǎo)輪兩端加工成30?錐形軸尖，硬度在RC60以上。為補償軸尖運動副的磨損，利用彈簧的作用力使運動副良好接觸。④導(dǎo)輪組合件的裝配導(dǎo)輪組合件裝配的關(guān)鍵是消除滾動軸承中的問題，避免滾動體與套環(huán)工作表面在負(fù)荷作用下產(chǎn)生彈性變形，以及由此引起的軸向竄動和徑向跳動。同時，軸承必須清洗的很潔凈，并在顯微鏡下檢查滾道內(nèi)是否有金屬粉末、碳化物等，軸承經(jīng)清洗、干燥后，填以高速潤滑脂，起潤滑和密封作用（二） 儲絲走絲部件主要零件強度計算1. 齒輪傳動比的確定。即df/2–（d+t1）2m由d=16mm查設(shè)計手冊得：t1=；而df1=d1－2hf=（z1–2ha*–2c*）m=(23–2–)m=代入上式得：–（16+）/2mm =+(1+) +103 = K=1= 查得：b/h=23/= = —載荷作用與齒頂時齒形系數(shù) —載荷作用與齒頂時應(yīng)力校正系數(shù) 查表得：=，= 則== N=60njLh=601390120000=106 s—疲勞強度安全系數(shù)， s=sH=1, s=sF=～ kN—壽命系數(shù) （kFN=，kHN=） —齒輪的疲勞極限 =340MPa 所以＜ ≤ 其中： ZH —區(qū)域系數(shù) ZE—彈性影響系數(shù) ZH= ZH= ZE= kH=kAkV=1 = , ＜ 因此，所設(shè)計齒輪也滿足齒面接觸疲勞強度要求， 齒輪設(shè)計合格。先將計算出的截面C 處的MH、 應(yīng)力計算表載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=, FNH2=FNH1=, FNH2=彎矩MMH==mm軸的計算應(yīng)力：：=前已經(jīng)選頂?shù)妮S的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 查得=60MPa因此，故安全(四） 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 軸承的配置形式一般來說數(shù)控機床的主軸結(jié)構(gòu)的軸承有以下幾種配置形式：（1） 前后支承均采用雙列短圓柱滾子軸承來承受徑向載荷，安裝在前端的兩個推力球軸承用來承受前后方向的軸向負(fù)載。（2） 前后支承用雙列短圓柱滾子軸承來承受徑向負(fù)荷，用安裝在主軸前端的雙向向心推力球軸承來承受軸向負(fù)載。但所承受的軸向負(fù)載較前兩種結(jié)構(gòu)小。本次設(shè)計主軸所采用的軸承支承方式為第四種。而角接觸球軸承主要是軸向預(yù)緊，這可明顯提高軸向剛度。 角接觸球軸承載荷—變形曲線三、 進給傳動設(shè)計（一）進給傳動運動設(shè)計1）脈沖當(dāng)量的確定目前，常用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。每個脈沖所對應(yīng)的執(zhí)行件（如工作臺）的移距，稱為脈沖當(dāng)量或分辨率，記為，單位為mm/脈沖。根據(jù)該精度要求可確定脈沖當(dāng)量為=。（二）滾珠絲杠螺母副的型號選擇和滾珠絲杠的選型和校核（1）最大工作載荷計算滾珠絲杠上的工作載荷Fm（N）是指滾珠絲杠副在驅(qū)動工作臺時滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做牽引力。此次設(shè)計中滾珠絲桿被三次選用，故本人只選取其中最重要的主軸傳動中的滾珠絲桿加于設(shè)計和校核。絲桿預(yù)期壽命。3．由于此絲桿是豎直放置，且其受力較小，溫度變化較小。具有以下四個特點：①轉(zhuǎn)速（或線速度）與脈沖頻率成正比；②在負(fù)載能力允許的范圍內(nèi)，不因電源電壓、負(fù)載、環(huán)境條件的波動而變化；③速度可調(diào)，能夠快速起動、制動和反轉(zhuǎn)；④定位精度高、同步運行特性好。2．距頻特性步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax是指電機的定位轉(zhuǎn)矩。 前面提出的，僅僅是指初選惦記后檢查電機最大靜轉(zhuǎn)矩是否滿足要求，但是不能保證電機啟動時不丟步。因此很少用。常見的支承形式有以下幾種：①絲杠一端安裝兩個深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的稱為固定支承；螺母相當(dāng)于固定支承。特點：螺桿水平安裝時，可減少或避免因自重產(chǎn)生的彎曲或高速運轉(zhuǎn)時，自由端的晃動。（4）雙推雙推 兩端各裝兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承 特點：優(yōu)點與單推單推式相同，當(dāng)超過預(yù)計溫度時，不會因螺桿伸長使軸承產(chǎn)生間隙，缺點是調(diào)整較復(fù)雜。通常所說的單片機系統(tǒng)都是為實現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計的，是一個圍繞單片機芯片而組建的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。內(nèi)部沒有程序存貯器，必須外接EPROM程序存貯器。Vcc（40腳）：接+5V電源。XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個引腳。若采用外部振蕩器時，該引腳接受振蕩器的信號，即把信號直接接至內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平為≤，以保證單片機正常工作。ALE/（30腳）：當(dāng)單片機訪問外部存貯器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的下降沿用于鎖存16位地址的低8位。（29腳）：此輸出為單片機內(nèi)訪問外部程序存貯器的讀選通信號。/Vpp（31腳）：當(dāng)端保持高電平時，單片機訪問的是內(nèi)部程序存貯器，但當(dāng)PC值超過某值時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存貯器內(nèi)的程序。輸入/輸出（I/O）口引腳包括P0口、P1口、P2口和P3口。P1口（）：為8位準(zhǔn)雙向I/O口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入口時，鎖存器必須置1），可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。(2)MCS51單片機的時鐘電路時鐘電路是計算機的心臟,XTALXTAL2引腳分別為該反相放大器的輸入端和輸出端,該反相放大器與片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個自激振蕩器,大多單片機應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式.最常用的內(nèi)部時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HMOS還是CHMOS型單片機,: 內(nèi)部時鐘方式的時鐘電路,、C2的取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、C2可在20pF100pF之間選擇,一般當(dāng)外接晶體時典型取值為30pF,外接陶瓷諧振器時典型取值為47pF,取60pF70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性.在設(shè)計印刷電路板時,晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡量靠近單片機XTALXTAL2引腳安裝,以減少寄生電容,應(yīng)采用NPO電容.(3)MCS51單片機的復(fù)位電路計算機在啟動運行時都需要復(fù)位,使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開始工作.單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的,MCS51單片機有一個復(fù)位引腳RST,當(dāng)振蕩器起振后,該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期(即24個時鐘周期)以上的高電平,使器件復(fù)位,只要RST保持高電平, ,P0,P1,P2,退出復(fù)位狀態(tài),.,常常需要人工按鈕復(fù)位,如圖 所示: 上電按鈕復(fù)位電路對于CMOS型單片機因RST引腳的內(nèi)部有一個拉低電阻,RC電路充電,RST引腳端出現(xiàn)正脈沖,只要RST端保持兩個機器周期以上的高電平(因為振蕩器從起振到穩(wěn)定大約要10ms),RC的典型值為C=10μF,R=,干擾信號易串入復(fù)位端,可能會引起內(nèi)部某些寄存錯誤復(fù)位,這時可在RST引腳上接一去耦電容.上圖那上電按鈕復(fù)位電路只需將一個常開按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路,按下開關(guān)一定時間就能使RST引腳端為高電平,從而使單片機復(fù)位在以8031單片機為核心的控制系統(tǒng)中必須擴展程序存貯器，用以存放控制程序。但當(dāng)外圍設(shè)備較多時，僅有幾個內(nèi)部I/O接口是不夠的，因此，單片機還需要擴展輸入輸出接口芯片。用作程序存儲器的器件是EPROM和EEPROM， MCS—51單片機擴展外部程序存儲器的硬件電路如圖 MCS—51單片機擴展外部程序存儲器的硬件電路由于MCS—51單片機的P0口是分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此，在進行程序存儲器擴展時，必須用地址鎖存器鎖存地址信號。以上6種EPROM均為單一＋5V電源供電，維持電流為35mA～40Ma，工作電流為75 mA～100 mA，讀出時間最大為250ns，均有雙列直插式封裝形式，A0～A15是地址線，不同的芯片可擴展的存儲容量的大小不同，因而提供高8位地址的P2端口線的數(shù)量各不相同，故2716為A0～A10，27152為A0～A15；D0～D7是數(shù)據(jù)線；CE是片選線，低電平有效；OE是數(shù)據(jù)輸出選通線；Vpp是編程電源；Vcc是工作電源；PGM是編程脈沖輸入端。同時，8031運行所需程序指令來自2764A，要把其EA端接地，否則，8031將不會運行。（2） 數(shù)據(jù)存儲器的擴展8031單片機內(nèi)部有128字節(jié)RAM存儲器。 單片機擴展外部RAM的電路原理圖數(shù)據(jù)存儲器只使用WR、RD控制線而不用PSEN。最常用的靜態(tài)RAM芯片有6116（2kB8）和6264（8kB8）。8031在訪問6264期間，可以用以下指令：movx dptr, a。因此，在大部分單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中都不可避免的要在單片機外部擴展I/O端口。在8031單片機的I/O口上擴展8255芯片，其接口邏輯相當(dāng)簡單，如圖所示 8031擴展8255連接圖圖中8255的片選信號CS及口地址選擇線A0、。下面根據(jù)圖36舉例說明8255的編程方法。方式寄存器→控制寄存器