【正文】 等。并且目前部分工作臺還可以作為機(jī)床的第四回轉(zhuǎn)軸，大大提高了機(jī)床的性能。第二章 總體方案的確定 數(shù)控銑床XY工作臺設(shè)計(jì)的意義工作臺是機(jī)床上必不可少的部件，因此工作臺的設(shè)計(jì)具有重要意義，工作臺的自動化能大大減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)效率。 工作臺設(shè)計(jì)任務(wù)主要技術(shù)指標(biāo)：（1）設(shè)計(jì)數(shù)控銑床工作臺機(jī)械系統(tǒng)；（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：定位精度：177。滾珠絲杠副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1） 設(shè)計(jì)的XY工作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位、兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。 步進(jìn)電機(jī)控制XY軸系統(tǒng)總體框圖第三章 機(jī)械傳動部件的計(jì)算與選型 機(jī)械部分設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動部件慣性的計(jì)算，選擇步進(jìn)電機(jī)，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)、計(jì)算與選擇，繪制機(jī)械部分裝配圖等?，F(xiàn)考慮立銑，則工作臺受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為和。考慮最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： （31）其中，移動部件重量W＝2000N，外加載荷，代入式得最大工作載荷=(500+750)N=。分別取硬度系數(shù)=，溫度系數(shù)=，接觸系數(shù)=，精度系數(shù)=，載荷系數(shù)=，代入式，得距離壽命： （32）工作壽命的計(jì)算 （33）故導(dǎo)軌工作壽命足夠。任務(wù)書給定滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入,得絲杠壽命系數(shù)=300（單位為：106r）。（5） 剛度的驗(yàn)算1）XY工作臺上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“單推單推”的方式。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力/3=739N。（6） 壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷。 減速齒輪計(jì)算設(shè)計(jì)為了滿足脈沖當(dāng)量的的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機(jī)軸上盡可能的小，今在步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪機(jī)減速，采用一級減速，步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸與齒輪相連，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪相連。因傳遞的扭矩較小，取大小齒輪模數(shù)均為1mm，齒數(shù)比為80：32，材料為45調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達(dá)到55HRC。軸承校核，受力圖如下： 軸承部件受載示意圖徑向外載荷，軸向外載荷，軸向派生力，, , , 查得， ，查得，=，取=， （38）因?yàn)?，所以只?yàn)算軸承1，又軸承樣本可知：7205CJ軸承的額定動載荷。每給步進(jìn)電機(jī)輸入一個(gè)電脈沖信號，其轉(zhuǎn)子軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，稱為步距角，轉(zhuǎn)子軸的角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖信號輸入的頻率成正比，通過改變頻率就可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量： （41）小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：工作臺折算到絲杠上的慣量： （42）初選步進(jìn)電動機(jī)的型號為90BYG2602,為兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，176。1) 快速空載起動時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩包括三部分：一部分是快速空載起動時(shí)折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩；一部分是移動部件運(yùn)動時(shí)折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩。將以上各值代人式，算得=1250r/min設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止加速至所需時(shí)間，傳動鏈總效率。因此，根據(jù)來選擇步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮安全系數(shù)。從90BYG2602電動機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩4Nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩=，滿足要求。查表知90BYG2602電動機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000，可見沒有超出上限。綜上所述，本次設(shè)計(jì)中工作臺的進(jìn)給傳動系統(tǒng)選用90BYG2602步進(jìn)電動機(jī)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)中X、Y向步進(jìn)電動機(jī)均為90BYG2602型，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)公司。XY數(shù)控工作臺的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。MCS51系列是常用的8位單片機(jī)，Intel公司的MCS51系列單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，生產(chǎn)歷史悠久，是目前全球用量最大的系列微控制器之一。 光耦合器光電隔離是由光耦合器來完成的。下圖為普通的信號隔離用光耦合器TLP521，以發(fā)光二極管為輸入端，光敏晶體管為輸出端，這種光耦合器一般用來隔離頻率在100kHz以下的信號。圖中的限位開關(guān)斷開時(shí)，發(fā)光二極管無正向?qū)娏?，不發(fā)光，輸出端的晶體管截止，輸出信號（送到8255的PC0引腳）為高電平；限位開關(guān)閉合時(shí)，輸入端構(gòu)成回路，二極管有正向?qū)娏?，開始發(fā)光，光明晶體管的基極獲得電流，集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，輸出信號被拉低，于是8255的PC0引腳變成低電平，CPU讀取后判斷限位信號有效。EPROM選用W27C512，它是64KB的芯片，共有16條地址線，其中低8位的A0～A7不能直接連到AT89S52的P0口，必須經(jīng)過地址鎖存器74LS373，AT89S52的地址鎖存器允許信號ALE接至74LS373的LE端，用以傳遞鎖存信號。AT89S52的PSEN接W27C512的輸出允許端OE,用以傳遞片外程序存儲器的讀選通信號。常用的SRAM芯片主要有6116（2K8位）、6264（8K8位）、62256（32K8位）、628128（128K8位）等。（1）簡單I/O接口芯片 主要包括鎖存器和緩沖器。常用的鎖存器有74LS2774LS3774LS3774LS377等；常用的緩沖器有74LS2474LS2474LS240等。選用可編程外圍并行接口8255A選用74LS373擴(kuò)展8為并行輸入口，74LS373是一個(gè)帶有三態(tài)門的8D鎖存器。方式0為基本的輸入輸出；方式1為選通輸入輸出；方式2 為雙向傳送。 步進(jìn)電動機(jī)的控制與驅(qū)動流程 控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì) 存儲器與I/O芯片地址分配根據(jù)電路圖中地址譯碼器U4（74LS138）的連接情況，可以算出主板中存儲器與I/O芯片的地址分配，如表所示。為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動部件折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。參考文獻(xiàn)[1] 王寶敏，談機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].大眾科技，2006，（05）.[2] 王維剛，淺談機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息，2007,（02）.[3] 楊春光，我國機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 [J].科技促進(jìn)發(fā)展，2007.[4] 傅曉林，機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.[5] 張建民，唐水源，：高等教育出版社，2005.[6] 鄭瑅，唐可洪，：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[7] 趙丁選,：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[8] 劉文鴻，：高等教育出版社，.[9] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室，：高等教育出版社，.[10] 孫衛(wèi)青，李建勇，：科學(xué)出版社，.[11] Lars Larsson. 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