【正文】 直接接觸,因此可以認(rèn)為在加工過(guò)程中沒(méi)有外力負(fù)載作用。89C51的讀寫時(shí)間約為4T，則TR＝660ns，TW=800ns，常用RAM讀寫時(shí)間為200ns左右，均滿足要求。比較后選用89C51為主芯片。步進(jìn)電機(jī)參照RORZE株式會(huì)社的產(chǎn)品樣本選取，以保證質(zhì)量和運(yùn)行精度,同時(shí)驅(qū)動(dòng)器也選用RORZE的配套驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧兩方向的安裝尺寸和裝配工藝。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)單片機(jī)（89C51主控芯片）控制數(shù)控十字工作臺(tái)床，主要設(shè)計(jì)對(duì)象是XY工作臺(tái)部件及89C51單片機(jī)控制原理圖。數(shù)控十字工作臺(tái)設(shè)計(jì)目 錄第一章 緒論…………………………………………………………………… 1………………………………………………………………… 1……………………………………………………… 1……………………………………………………………………… 1…………………………………………………………… 2第二章 機(jī)械部分XY工作臺(tái)及Z軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………4 XY工作臺(tái)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………4………………………………………………………4 XY工作臺(tái)部件進(jìn)給系統(tǒng)受力分析……………………………………… 4…………………………………… 4 Z軸隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………5第三章 滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………… 7 滾珠絲杠副導(dǎo)程的確定……………………………………………………… 7 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率……………………………………………………… 7第四章 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型…………………………………………………… 9第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定………………………………………… 11 步進(jìn)電機(jī)的選用……………………………………………………………… 11 脈沖當(dāng)量和步距角……………………………………………………… 11……………………………………… 11…………………………………………… 12………………………………………………………… 12…………………………………………………………… 12……………………………………………… 12…………………………………………………… 13第六章 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度的確定…………………………………………………… 15 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度…………………… 15……………………………… 15第七章 消隙方法與預(yù)緊………………………………………………………… 17……………………………………………………………………… 17………………………………………………………… 17………………………………………………………… 18…………………………………………………… 18…………………………………………………………………………… 19第八章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 20 確定機(jī)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(chǔ)器及I/O的擴(kuò)展……………………………………………… 22 8155工作方式查詢……………………………………………………… 23………………………………………………………………… 24 8155定時(shí)功能…………………………………………………………… 25 芯片地址分配…………………………………………………………… 26………………………………………………………………… 27……………………………………………………………………… 27……………………………………………………………………… 27 鍵盤設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 28…………………………………………………………… 28 鍵盤程序設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 29 顯示器設(shè)計(jì) …………………………………………………………………… 33…………………………………………………… 33………………………………………………………………… 34 8155擴(kuò)展I/O端口的初始化……………………………………………… 34 插補(bǔ)原理 ……………………………………………………………………… 35 ………………………………………………………………… 35 ………………………………………………………………… 36第九章 步進(jìn)電機(jī)接口電路及驅(qū)動(dòng)……………………………………………… 39第十章 總 結(jié) …………………………………………………………………… 40致 謝………………………………………………………………………………… 41參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………42第一章 緒論數(shù)控十字工作臺(tái)， “十五”的主要工作是促進(jìn)加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，保持年產(chǎn)值20％的平均增長(zhǎng)率，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值200億元以上；在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中普及和推廣加工技術(shù)，重點(diǎn)完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用激光技術(shù)進(jìn)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(lǐng)域提供嶄新的激光設(shè)備和儀器。而對(duì)數(shù)控十字工作臺(tái)其他部件如冷水機(jī)、激光器等不作為設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，只作一般了解。參考數(shù)控?cái)?shù)控十字工作臺(tái)的有關(guān)技術(shù)資料，確定總體方案如下：采用89C51主控芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由I/O接口輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。滾珠絲杠的生產(chǎn)廠家很多，本設(shè)計(jì)參照了漢江機(jī)床廠、南京工藝裝備制造廠的樣本資料，力求從技術(shù)性能、價(jià)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(yù)緊螺母式滾珠絲杠副。在使用過(guò)程中89C51雖有4K的FLASH（E2PROM），但考慮實(shí)際情況需配備EPROM和RAM，并要求時(shí)序配備。根據(jù)需要，擴(kuò)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(jiǎn)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(yù)緊措施,其產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)應(yīng)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(shí)，應(yīng)注意檢測(cè)精度和對(duì)切割材料的適應(yīng)性，同時(shí)安裝時(shí)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?yàn)棣?arctg（Ph/πd） （）式中:Ph—導(dǎo)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(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動(dòng)靈活，可使驅(qū)動(dòng)扭矩減少90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級(jí)。在絕大多數(shù)情況下，流體潤(rùn)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(wú)法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。參照南京工藝裝備廠的產(chǎn)品系列。 電機(jī)起動(dòng)力矩： （）式中: M為滾珠絲杠所受總扭矩Ml為外部負(fù)載產(chǎn)生的摩擦扭矩，有: （）=92tg（+）=m 因Tq/TJM=(因?yàn)殡姍C(jī)為五相運(yùn)行)。m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為235g/cm2要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量lμm/STEP的設(shè)計(jì)要求，必須通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度，其傳動(dòng)比為： （）式中：Ph —為滾珠絲杠導(dǎo)程φ—為步距角δp—為脈沖當(dāng)量根據(jù)前面選定的幾個(gè)參數(shù)，由式（）得：=4/360=4:1=Z2/Z1根據(jù)結(jié)構(gòu)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(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。限于篇幅，在此僅對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)工作臺(tái)不出現(xiàn)爬行的條件來(lái)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度傳動(dòng)系統(tǒng)中的當(dāng)量剛度K或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度C主要由最后傳動(dòng)件的剛度K0或C0決定的，在估算時(shí)，取K=K0，C=C0對(duì)滾珠絲杠傳動(dòng),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(yù)緊數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中常采用齒輪傳動(dòng)副來(lái)達(dá)到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。因此，齒輪傳動(dòng)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(shí)改變墊片３的厚度就能改變齒輪１和２的軸向相對(duì)位置，從而消除齒側(cè)間隙。第二種是很不錯(cuò)的方案，但在切割機(jī)上并不實(shí)用。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計(jì)選用兩端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式?？刂葡到y(tǒng)有微機(jī)的、有PLC的、也有單片機(jī)的，這里采用的是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。主要管腳功能: ①控制