【正文】 環(huán)形分配器驅(qū)動放大直接控制，需要采用軟件實(shí)現(xiàn)脈沖分配。由于RD0534M驅(qū)動器具有良好的工作性能，并且又具有較強(qiáng)的保護(hù)功能，所以系統(tǒng)工作比較穩(wěn)定。而單片機(jī)控制驅(qū)動器啟動和停止及正反轉(zhuǎn)。在正常工作時，則是綠燈亮。 VCC1 VCC2R1 R211GND 圖89 光耦電路原理圖為防止工作臺行程越界，設(shè)置限位開關(guān)，本設(shè)計(jì)中有四個限位開關(guān)，對應(yīng)于四種越界可能。在這里，采用光電耦合是最常用的方法。無論是直線插補(bǔ)、順圓插補(bǔ)、逆圓插補(bǔ)都遵守這樣的四步原則。本設(shè)計(jì)選用逐點(diǎn)比較法。89C51P0口輸出BCD碼，通過驅(qū)動器、鎖存器輸出字形到LED，構(gòu)成傳送電路。系統(tǒng)分辨率為1μm，最大控制長度為1m，需6位顯示器才能滿足要求，再加上一位符號位，須7位LED，為清晰顯示N、G、X、Y符號，符號位用一位米字顯示。采用控制簡單，價格低廉的LED顯示器。本設(shè)計(jì)采用掃描法。 鍵盤程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用非編碼式矩陣式鍵盤，18155為鍵盤接口，按五行六列布線。復(fù)位鍵——編程或運(yùn)行前，清除內(nèi)存中的隨機(jī)數(shù)。5個控制鍵各功能如下：急停鍵——運(yùn)行時按該鍵，程序立即停止運(yùn)行。既使計(jì)數(shù)器已經(jīng)計(jì)數(shù)，在寫入起動命令后，仍可改變定時器的工作方式。對定時器編程時，首先將計(jì)數(shù)器及定時器方式送入定時器口，（定時器的低8位和高6位，定時器方式M）04H，05H。外部有兩個定時器引腳TINEIN 和TIMEOUT。 圖83 命令寄存器格式8155還有一個狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU 查詢用。ALT3：A口為選通輸入/輸出，B口為基本輸入/輸出。ABF（BBF）：A口（B口）緩沖器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線，（緩沖器有數(shù)據(jù)時BF為高電平）。命令寄存器格式及對應(yīng)的工作方式見下圖83。地址鎖存信號ALE與89C51ALE相聯(lián)。數(shù)據(jù)線聯(lián)接將存儲器數(shù)據(jù)輸出端D0－Dl與89C51P0口聯(lián)接。是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的外部功能擴(kuò)展器件之一。③封鎖方式——為高電平時，該芯片沒被選通，不工作。動態(tài)RAM集成度高，功耗小，成本低，但控制邏輯復(fù)雜，需要定期刷新,尤其是容易受到干擾，對環(huán)境、結(jié)構(gòu)、電摞等都有較高的要求。2764芯片主要引腳功能:①A0—A12 13位地址線②D0—D7 數(shù)據(jù)輸出線③ 數(shù)據(jù)輸出允許信號④ 編程控制信號，用于引入編程脈沖⑤ 片選信號2764主要工作方式:①讀方式——及為低電平，Vpp＝＋5V時處于讀出方式②寫方式——為低電平, 亦為低電平，VPP＝＋21V, 為高電平時，2764芯片處于禁止?fàn)顟B(tài)。,控制總線CB——由P3口第二功能控制線、ALE、RESET組成。P0口可驅(qū)動8個TTL門電路，Pl—P3口只能驅(qū)動四個TTL門電路。 ③ALE——地址鎖存控制端,系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE控制P0口輸出的低八位地址送鎖存器儲存，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和地址隔離。其控制系統(tǒng)框圖如圖81所示：存儲器擴(kuò)展光電隔離驅(qū)動器I/O口擴(kuò)展單片機(jī)功 率 放 大X軸電機(jī)Y軸電機(jī)Z軸電機(jī)驅(qū)動器橫向絲杠Z向絲杠縱向絲杠顯示器鍵 盤圖81 控制系統(tǒng)框圖 主要硬件配置由于89C51芯片在性價比上比同類單片機(jī)高，加上8038051市場上已經(jīng)停產(chǎn)，所以選擇89C51作為主芯片。預(yù)緊量由廠家提供。本設(shè)計(jì)方案選用第三種方法。裝配時使彈簧4具有足夠的拉力，使兩個薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。 如圖71，齒輪１裝在電動機(jī)軸上，調(diào)整偏心軸套２可以改變齒輪１和３之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向動作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤差甚至是輪廓誤差。在工程設(shè)計(jì)和近似計(jì)算時，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動剛度K0，根據(jù)支承形式可得： 式（）式中：E=10 4(Kgf/ mm 2)F= 2 L=Ls＝250 mm則根據(jù)式（）得：K0=傳動系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要求。J0為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量eJ1為齒輪Zl的轉(zhuǎn)動慣量J2為齒輪Z2的轉(zhuǎn)動慣量J3為齒輪Z3的轉(zhuǎn)動慣量mn為系統(tǒng)工作臺質(zhì)量Vm為工作臺的最大移動速率ωD為折算成單軸系統(tǒng)電動機(jī)軸角速度各項(xiàng)計(jì)算如下：已知：J0＝0忽略不計(jì)， mn=齒輪慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式： （）其中：ρ為回轉(zhuǎn)半徑G為轉(zhuǎn)件的重量滾珠絲杠的慣性矩計(jì)算公式： （）最后計(jì)算可得：J1=103Kg. m2J2=103Kg. m2J3=104Kg. m2J4=105Kg. m2Vm=12 m/sωD=2πrad/s故慣性負(fù)載根據(jù)式（）得：JD=J0+J1+(Zl/Z2)（J2＋J3）+ J4 (Vm/ωD)2mn= Kg. cm2此值為近似值故此值小于所選電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量。機(jī)械機(jī)構(gòu)的慣量對運(yùn)動特性有直接的影響。③中心距的計(jì)算：A=m（Z1+ Z2） （）=1(30+120)/2=75mm齒頂高為1mm，齒根高為125mm，齒寬為20mm。m參考有關(guān)數(shù)控?cái)?shù)控十字工作臺床的資料,可以知道步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率不超過1000Hz。故根據(jù)式（）： M2= N具體型號：X向選用GGB20BA2P，2 5004 Y向選用GGB20AB2P，2 11004 圖41 直線滾動導(dǎo)軌第五章 步進(jìn)電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)的確定 步進(jìn)電機(jī)的選用 脈沖當(dāng)量和步距角已知脈沖當(dāng)量為1μm/STEP，而步距角越小，則加工精度越高。同時，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。③可提高機(jī)床的運(yùn)動速度直線滾動導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動，提高機(jī)床的工作效率20～30%。00′第四章 直線滾動導(dǎo)軌的選型導(dǎo)軌主要分為滾動導(dǎo)軌和滑動導(dǎo)軌兩種， 直線滾動導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。51′5176。09′10176。43′5176。43′10176。52′2176。09′4176。12′7176。40′1176。35′2176。17′3176。45′6176。16′1176。00′1176。43′3176。表31 當(dāng)量摩擦系數(shù)f＇和當(dāng)量摩擦角ρ＇齒圈材料錫 青 銅無錫青銅灰鑄鐵齒面硬度HRC≥45其它HRC≥45HRC≥45其它相對速度 υs m/sf＇ρ＇f＇ρ＇f＇ρ＇f＇ρ＇f＇ρ＇4581015246176。 滾珠絲杠副的傳動效率滾珠絲杠副的傳動效率為: （）式中ψ—滾珠絲杠的螺紋升角ρ＇—當(dāng)量摩擦角 根據(jù)當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角關(guān)系（見表31），前面已經(jīng)定v=1m/s，材料選擇灰鑄鐵HRC≥45。（三） 具體計(jì)算如下。而高性能數(shù)控?cái)?shù)控十字工作臺的Z軸拖動重量在2kg以上就必須施加重力平衡設(shè)施，特別是在高速飛行光路設(shè)計(jì)中,這一點(diǎn)尤為重要。電感式和電阻式屬于傳感器，激光、紅外及電容式屬于非接觸式傳感器。在切割中需隨時檢測和控制切割表面的不平度，通過伺服電機(jī)和滾珠絲桿調(diào)整高度，：同時，隨動速度應(yīng)大于5m/min。設(shè)中托座,材料為HT200，估重為250N（W2）。設(shè)下底座的傳動系統(tǒng)為橫向傳動系統(tǒng)，即X向，上導(dǎo)軌為縱向傳動系統(tǒng)，即Y向。為防止強(qiáng)電干擾，采用光電隔離電路。89C51的讀取時間應(yīng)大于ROM要求的讀取時間。單片機(jī)體積小、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，可靠性高，靈活性好，性價比大大超過了Z80。X向工作臺控制器驅(qū)動器步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器Y向工作臺 圖11 系統(tǒng)總體原理圖微機(jī)控制線路圖參考MCS－51系列單片機(jī)控制XY工作臺線路圖。工作臺部件主要構(gòu)件為滾珠絲杠副、滾動直線導(dǎo)軌副、步進(jìn)電機(jī)、工作臺等。 數(shù)控十字工作臺是光、機(jī)、電一體化高度集成設(shè)備，科技含量高，與傳統(tǒng)機(jī)加工相比，數(shù)控十字工作臺的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低產(chǎn)品成本，減輕工人負(fù)擔(dān)，對制造業(yè)來說，可以說是一場技術(shù)革命。數(shù)控化與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為發(fā)展的一個重要趨勢。單片機(jī)對XY工作臺的縱、。其原理示意圖11。本設(shè)計(jì)棄用Z80，而選用單片機(jī)。選晶體頻率為6MHz，89C51讀取時間約為3t，則t＝480ns ,常用EPROM讀取時間約為200~450ns。鍵盤采用非編碼式矩陣電路。XY工作臺部件由工作臺、中間滑臺、底座等零部件組成,各