【正文】 直接接觸,因此可以認為在加工過程中沒有外力負載作用。89C51的讀寫時間約為4T，則TR＝660ns，TW=800ns，常用RAM讀寫時間為200ns左右，均滿足要求。比較后選用89C51為主芯片。步進電機參照RORZE株式會社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運行精度,同時驅(qū)動器也選用RORZE的配套驅(qū)動器產(chǎn)品。設計時應兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。本次設計任務是設計一臺單片機（89C51主控芯片）控制數(shù)控十字工作臺床，主要設計對象是XY工作臺部件及89C51單片機控制原理圖。數(shù)控十字工作臺設計目 錄第一章 緒論…………………………………………………………………… 1………………………………………………………………… 1……………………………………………………… 1……………………………………………………………………… 1…………………………………………………………… 2第二章 機械部分XY工作臺及Z軸的基本結(jié)構設計…………………………4 XY工作臺的設計………………………………………………………………4………………………………………………………4 XY工作臺部件進給系統(tǒng)受力分析……………………………………… 4…………………………………… 4 Z軸隨動系統(tǒng)設計………………………………………………………………5第三章 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的設計計算………………………………………… 7 滾珠絲杠副導程的確定……………………………………………………… 7 滾珠絲杠副的傳動效率……………………………………………………… 7第四章 直線滾動導軌的選型…………………………………………………… 9第五章 步進電機及其傳動機構的確定………………………………………… 11 步進電機的選用……………………………………………………………… 11 脈沖當量和步距角……………………………………………………… 11……………………………………… 11…………………………………………… 12………………………………………………………… 12…………………………………………………………… 12……………………………………………… 12…………………………………………………… 13第六章 傳動系統(tǒng)剛度的確定…………………………………………………… 15 根據(jù)工作臺不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動系統(tǒng)的剛度…………………… 15……………………………… 15第七章 消隙方法與預緊………………………………………………………… 17……………………………………………………………………… 17………………………………………………………… 17………………………………………………………… 18…………………………………………………… 18…………………………………………………………………………… 19第八章 控制系統(tǒng)設計…………………………………………………………… 20 確定機床控制系統(tǒng)方案……………………………………………………… 20 主要硬件配置………………………………………………………………… 20…………………………………………………………… 20 主要管腳功能…………………………………………………………… 20 EPROM的選用…………………………………………………………… 21 RAM的選用……………………………………………………………… 22 89C51存儲器及I/O的擴展……………………………………………… 22 8155工作方式查詢……………………………………………………… 23………………………………………………………………… 24 8155定時功能…………………………………………………………… 25 芯片地址分配…………………………………………………………… 26………………………………………………………………… 27……………………………………………………………………… 27……………………………………………………………………… 27 鍵盤設計……………………………………………………………………… 28…………………………………………………………… 28 鍵盤程序設計……………………………………………………………… 29 顯示器設計 …………………………………………………………………… 33…………………………………………………… 33………………………………………………………………… 34 8155擴展I/O端口的初始化……………………………………………… 34 插補原理 ……………………………………………………………………… 35 ………………………………………………………………… 35 ………………………………………………………………… 36第九章 步進電機接口電路及驅(qū)動……………………………………………… 39第十章 總 結(jié) …………………………………………………………………… 40致 謝………………………………………………………………………………… 41參考文獻………………………………………………………………………………42第一章 緒論數(shù)控十字工作臺， “十五”的主要工作是促進加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持年產(chǎn)值20％的平均增長率，實現(xiàn)年產(chǎn)值200億元以上；在工業(yè)生產(chǎn)應用中普及和推廣加工技術，重點完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應用激光技術進行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領域提供嶄新的激光設備和儀器。而對數(shù)控十字工作臺其他部件如冷水機、激光器等不作為設計內(nèi)容要求，只作一般了解。參考數(shù)控數(shù)控十字工作臺的有關技術資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對數(shù)據(jù)進行計算處理，由I/O接口輸出控制信號給驅(qū)動器，來驅(qū)動步進電機，經(jīng)齒輪機構減速后，帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)進給。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設計參照了漢江機床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，力求從技術性能、價格狀況、通用互換性等各方面因素考慮，最后選用南京工藝裝備廠的FFZD系列滾珠絲杠，即內(nèi)循環(huán)墊片預緊螺母式滾珠絲杠副。在使用過程中89C51雖有4K的FLASH（E2PROM），但考慮實際情況需配備EPROM和RAM，并要求時序配備。根據(jù)需要，擴展I/O接口8155，因顯示數(shù)據(jù)主要為數(shù)字及部分功能字，為簡化電路采用LED顯示器。其切削力為零。另外由于采取了一系列的消隙、預緊措施,其產(chǎn)生的負載波動應控制在很小的范圍。加上工件最大重量約為120Kg（1176N）(G)。目前。所以在選擇傳感器時，應注意檢測精度和對切割材料的適應性，同時安裝時還需要注意采取抗干擾措施。該方式重量輕、體積小、易安裝，還可根據(jù)要求調(diào)整氣缸的平衡力。故本處的 Go=（）， =。00′，tgρ＇= ；因為ψ=arctg（Ph/πd） （）式中:Ph—導程，4mmd——絲杠公稱直徑，25mm則根據(jù)式（）：ψ＝176。09′4176。35′2176。36′1176。55′0176。43′5176。09′2176。00′1176。22′1176。24′5176。43′3176。17′2176。58′7176。00′3176。057176。09′4176。由于動摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運動靈活，可使驅(qū)動扭矩減少90%，因此，可將機床定位精度設定到超微米級。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費掉了。參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列。 電機起動力矩： （）式中: M為滾珠絲杠所受總扭矩Ml為外部負載產(chǎn)生的摩擦扭矩，有: （）=92tg（+）=m 因Tq/TJM=(因為電機為五相運行)。m，轉(zhuǎn)動慣量為235g/cm2要實現(xiàn)脈沖當量lμm/STEP的設計要求，必須通過齒輪機構進行分度，其傳動比為： （）式中：Ph —為滾珠絲杠導程φ—為步距角δp—為脈沖當量根據(jù)前面選定的幾個參數(shù)，由式（）得：=4/360=4:1=Z2/Z1根據(jù)結(jié)構要求,選用Z1為30，Z2為120 ①齒輪類型：選擇直齒加工方便。 大齒輪Z2采用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。限于篇幅，在此僅對進給系統(tǒng)的負載進行計算。 根據(jù)工作臺不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動系統(tǒng)的剛度傳動系統(tǒng)中的當量剛度K或當扭轉(zhuǎn)剛度C主要由最后傳動件的剛度K0或C0決定的，在估算時，取K=K0，C=C0對滾珠絲杠傳動,其變形主要包括：①絲杠拉壓變形②扭轉(zhuǎn)變形③絲杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。第七章 消隙方法與預緊數(shù)控機床的機械進給裝置中常采用齒輪傳動副來達到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。因此，齒輪傳動副常采用各種消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。調(diào)整時改變墊片３的厚度就能改變齒輪１和２的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。第二種是很不錯的方案，但在切割機上并不實用。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設計選用兩端支承形式中的“雙支點各單向固定”的支承方式。控制系統(tǒng)有微機的、有PLC的、也有單片機的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟型的單片機控制系統(tǒng)。主要管腳功能: ①控制