【正文】 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，因而再組成控制 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。 從 20H— 2FH 是“位尋址”空間。 在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的 00H— 1FH為四個(gè)工作寄存器區(qū)，其中： 0 區(qū) 00H— 07H 1 區(qū) 08H— 0FH 2 區(qū) 10H— 17H 3 區(qū) 18H— 1FH 每個(gè)區(qū)都有 8 個(gè) 8 位寄存器 R0— R7。 （ 4） RST/VPD：是復(fù)位 /備用電源端。因?yàn)?P1 端口是分時(shí)傳送數(shù)據(jù)和低 8 位地址。 EA為低電平時(shí)，CPU 僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。作為第一功能使用時(shí)，口的結(jié)構(gòu)與 P1 操作與口完全相同，第二功能如下所示： 口引腳 第二功能 RXD (串行輸入口 ) TXD (串行輸出口 ) INT0 (外部中斷 ) INT1 (外部中斷 ) T0 (定時(shí)器 0 外部輸入 ) T1 (定時(shí)器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 由上看出， 8031 單片機(jī)不是將地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線分開(kāi)，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由 I/O 口完成。 （ 3） — （ A8— A15） 端口 2 的引腳。 、 P P P3 四個(gè) 8 位口， 32 根 I/O 線，其功能如下： （ 1） — （ AD0— AD7） 是 I/O 端口 0的引腳。 XTAL1：振蕩器的反向放大器輸入。 ① 40根引腳按其功能可以分為四類： 1. 電源線 2根。 一、 8031 單片機(jī)的基本特性 8031 單片機(jī)具 有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）具有功能很強(qiáng)的 8位中央處理單元（ CPU）； （ 2）片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路（ 6MH 或 12MH）、每執(zhí)行一條指令時(shí)間為 或 ； （ 3）片內(nèi)具有 128字節(jié)的 RAM； （ 4）具有 21個(gè)特殊寄存器。 MCS— 51 系列單片機(jī)的選用 MCS— 51 系列單片機(jī)主要有三種型號(hào)的產(chǎn)品： 803 8051 和 8751。 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 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。 機(jī)床硬件電路由以下五部分組成： （ 1）主控制器，即中央處理單元（ CPU）； （ 2）總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線； （ 3）存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； （ 4）接口，即 I/O 輸入 /輸出接口電路； （ 5）外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機(jī)等。 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第五章 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容 、繪制系統(tǒng)電器控制的結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制系統(tǒng) 電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖。大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)，但還必須進(jìn)一步校核步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 起動(dòng)加速時(shí)間 30at ms? 2 2m a x2 1 0 2 6 6 6 . 7 1 06 1 . 4 7 76 0 6 0 0 . 0 3anMJ t? ?? ?? ?? ??? ? ? ???a max cm?? 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 fM ： ? ?? ? 0002139。 代入上式： 2 201122[ ( ) ]2MS LZ GJ J J J JZg ?? ?? ??? ? ? ? ??? ?????? 223 2 8 0 0 0 . 61 8 6 . 3 9 0 [ ( 6 . 3 9 0 2 9 . 9 5 2 ) ]3 2 9 . 8 2 ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? cm?? 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題。 cm=1098N178。 cm 5) 加速切削 T負(fù) 4=T 切 +T 摩 +T 慣 =++178。 )/(2π179。 cm 3) 快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 T 負(fù) 2 T負(fù) 2=T 摩 =Tf+To=+178。 Fpo— 滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷 ,一般取 1/3Fm,Fm 為進(jìn)給牽引力 (N)。 )N178。 1775179。 ]N178。 Lo]/[2πη (Z1/Z2)] =[179。 102)/(60179。 102)/(60179。 (θ b/360) 將前面數(shù)據(jù)代入 ,式中各符號(hào)意義同上 nmax=(υ max/δ p))179。 cm2 2 . 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 機(jī)床在不同的工況下 ,在 ,下面分別按各階段計(jì)算 : 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 1) 快速空載起動(dòng)慣性矩 T慣 =J∑′ε =J∑′179。 cm2 J電機(jī) =(1~4)J∑ N取 2 電機(jī)慣量 : J電機(jī) =2179。 剛材的密度為 179。 cm2 G=2020N 齒輪慣量計(jì)算 對(duì)于剛材 :J=179。 103179。 84179。 103179。 179。 103179。 cmTjmax 可以滿足要求 .考慮到此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 床有可能使用較大的切削用 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)同類型機(jī)床進(jìn)行類比 ,決定采用 150BF002 步進(jìn)電機(jī) . 、 根據(jù)草圖校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 前面所述初選步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ,均為估算 。mm=178。 。 mm =178。 179。 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用 、初選步進(jìn)電機(jī) 1 .計(jì)算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tm Tm=(360δ pFm)/(2πθ bη ) =(360179。 螺 桿 螺桿外徑 d 0 (0 .2 0 .2 5 ) qd d d?? 39 螺桿內(nèi)徑 1d 1022d d e R? ? ? 螺桿接觸直徑 zd 0 coszqd d d ?? ? ? 螺 母 螺母螺紋直徑 D 0 22D d e R? ? ? 螺母內(nèi)徑 1D 10 ( 0 .2 0 .2 5 ) qD d d?? 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 四章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 (縱向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算 ) 縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 ? ? ； 滾珠絲杠導(dǎo)程 0 6L mm? ； 初選步進(jìn)電機(jī)步距角 ； 可計(jì)算出傳動(dòng)比 i ： 0360 3 6 0 0 .0 1 10 .6 6pbi L????? ? ?? 可選定齒輪齒數(shù)為 : 123636zi z?? 故，取 1236zz??，模數(shù) m 取 。 39。 = 6 .4 = 3 .222 m? ? ??? （ 3）支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形 3? 采用 51107（舊代號(hào)為 8107）型推力球軸承， 1 35d mm? ，滾動(dòng)體直 徑 mm? ，滾動(dòng)體數(shù)量 z=18， 3 32 23 22 02 4 02 4 07 5 18mQF mmdZ? ? ? ? ? ??? 注：此公式中的 mF 單位應(yīng)為 kgf。 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 31 縱向進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 （ 1）絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 查《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 P17，圖 42，根據(jù) 2 5 3 0 , 4 0mF N D m m??，查出 50 10L L? ???，可算出 521 0 1 5 0 0 1 . 2 1 0 1 5 0 0 1 . 8 1 0L mmL?? ??? ? ? ? ? ? ? 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。 0 . 9 4ta n ( ) ta n ( 2 4 4 39。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C，計(jì)算如下： 3c= wmLf F 66010nTL ??? 01000svn L? 式中： 0L —— 滾珠絲杠導(dǎo)程，初選 0 6L mm? ； sv —— 最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最大進(jìn)給速度的（ 1123），此處 取 1 .0 m in 0 .5 0 .5 m insv r r? ? ?； T —— 使用壽命，按 15000h ； wf —— 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 ? ； L —— 壽命，以 610 轉(zhuǎn)為 1單位。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)?，F(xiàn)分述如下： 系統(tǒng)脈沖當(dāng)量及切削力的確定 脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。為了保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲 杠螺母副。由于 MCS— 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。 （ 2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論述清楚 ,計(jì)算無(wú)誤 ,數(shù)值單位明確 ,引用公式及資料有出處。 （ 6）編制加工程序。 （ 2）選擇數(shù)控機(jī)床設(shè)備。 （ 2） MCS51 系列單片機(jī)及擴(kuò)展芯片的選用。 （ 6）步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選用。 （ 2）確定脈沖當(dāng)量。同時(shí)，若直接將電機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)必會(huì)引起絲杠溫度過(guò)高即磨損加劇使其壽命降低。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)電一體化； 開(kāi)環(huán)控制縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 某某學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract CNC machine tools as mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic and other typical product integration, played a huge role in the machinery manufacturing industry, very good solution to a plex structure i