【正文】 在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不但復(fù)習(xí)了所學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，還學(xué)到了新的知識(shí)，同時(shí)將所學(xué)到的知識(shí)充分的運(yùn)用起來(lái)，做到了學(xué)以致用，還學(xué)會(huì)了查資料，除此之外，我還懂得了團(tuán)結(jié)合作的重要性，知道了集體的力量！當(dāng)然，在此過(guò)程中也有許多不足之處，例如：知識(shí)的不全面，所學(xué)的還沒(méi)有全部掌握，思維的狹隘等，同時(shí)，做設(shè)計(jì)也是磨練決心與毅力的過(guò)程，面對(duì)復(fù)雜冗長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，打印長(zhǎng)篇的論文，我也想過(guò)放棄，但想到它的意義我就又堅(jiān)持了下來(lái)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的并行控制步進(jìn)電動(dòng)點(diǎn)位位控制的加減速過(guò)程升速規(guī)律一般可有兩種選擇：一是按照直線(xiàn)規(guī)律升速；二是按指數(shù)規(guī)律升速。系統(tǒng)在這樣的運(yùn)行方式下速度可認(rèn)為是恒定的。由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配器的功能又有兩種方法：一種是純軟件方法，即完全用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號(hào)，主要有寄存器移位法和查表法；第二種是軟、硬件相結(jié)合的方法，這里有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的一種編程器接口，計(jì)算機(jī)向接口輸出簡(jiǎn)單形式的代碼數(shù)據(jù)，而接口輸出的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各相導(dǎo)通或截止的信號(hào)。這種控制方式的示意圖如圖4—18所示。經(jīng)光電隔電路、功率放大電路直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。這樣，只能選擇外部程序存儲(chǔ)器。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)，然而，要注意的是，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)8個(gè)TTL輸入。80H～FFH區(qū)域?yàn)樘厥夤δ芗拇嫫鳎瑢?duì)于MCS—51派生系列8052單片機(jī)，該又是擴(kuò)展的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。有h口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線(xiàn)RESET、ALE、組成。程序存儲(chǔ)器(ROM)存放程序指令及常數(shù)、表格等；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)存放緩沖數(shù)據(jù)。 （）：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖。通道3吸收／發(fā)出一個(gè)TTL負(fù)載。通道1吸收/發(fā)出一個(gè)TTL負(fù)載。由于是分時(shí)輸出，故應(yīng)在外部加存儲(chǔ)器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存信號(hào)用ALE。 可尋址64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字節(jié)外部程序寄存器。 數(shù)控系統(tǒng)的功能要求 （1）z向和x向進(jìn)給伺服運(yùn)動(dòng)控制 （2）螺紋加工控制 （3）行程控制 （4）鍵盤(pán)及顯示 （5）面板管理 （6）其他功能：光電隔離、功率放大、報(bào)警、急停、復(fù)位。6）在進(jìn)行各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。1）了解原機(jī)床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。 圖39 軸CAJJX61400208 透蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)透蓋的內(nèi)徑和長(zhǎng)度由與之配合的軸CAJJX61400208的直徑和長(zhǎng)度決定，所以透蓋的直徑為16mm,長(zhǎng)33mm。軸與透蓋用一鍵使其周向固定。由此可定出軸的總長(zhǎng)為181mm . （4）軸的強(qiáng)度校核 a)如下圖所示，確定危險(xiǎn)截面上的扭矩Tmax. 由圖可知最大扭矩為T(mén)max=2633N為了保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度值別別小，故制造成本高。它由絲杠、螺母、滾珠及滾珠循環(huán)返回裝置等四個(gè)部分組成。由于滾珠螺母與螺母座之間靠平鍵傳遞扭矩，故采用H7/h6配合，這樣裝配件之間有較小的間隙，可保證零件自由裝拆，而工作時(shí)又能相對(duì)靜止不動(dòng)。因此采用了波形彈簧墊圈消隙，如圖36所示，既可以自動(dòng)補(bǔ)償間隙，又具有緊湊的結(jié)構(gòu)。 絲杠后支承采用雙列向心球面球軸承為了達(dá)到這些要求，采取主要措施如下： a．盡量采用低摩擦的傳動(dòng)副，如滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲桿螺母副，以減少摩擦力。使用中車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速不允許超過(guò)主軸脈沖編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速。 主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主軸系統(tǒng)仍采用原電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，只是安裝一個(gè)光電編碼器，通過(guò)主軸→編碼器→數(shù)控系統(tǒng)→步進(jìn)電機(jī)的信息轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以便完成車(chē)削螺紋運(yùn)動(dòng)。校驗(yàn)絲杠螺母副的傳動(dòng)效率支承間距L=1500mm。 縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)拆除原機(jī)床縱向進(jìn)給部分的進(jìn)給箱、溜板箱、滑動(dòng)絲杠、光杠等，在原安裝絲杠托架處布置步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和減速箱。查參考文獻(xiàn)[2]可知，其額定動(dòng)負(fù)荷為6100N，所以強(qiáng)度足夠用。與床身尾部步進(jìn)電機(jī)相聯(lián)接。 三 車(chē)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算 車(chē)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分改造設(shè)計(jì) 進(jìn)給系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)需要改動(dòng)的主要部分有掛輪架、進(jìn)給箱、溜板箱、溜板刀架等。為加工螺紋,在主軸上加裝主軸脈沖編碼器。二 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)要求本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐。因此，我們必須走數(shù)控改造之路。 (3) 變速箱體的改造，由于采用數(shù)控系統(tǒng)控制，所以要對(duì)輸入和輸出軸以及減速齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而再對(duì)箱體進(jìn)行改造。 (4) 刀架的改造，采用數(shù)控刀架，這樣可以用數(shù)控系統(tǒng)直接控制，而且刀架體積小，重復(fù)定位精度高，安全可靠。普通車(chē)床（如C616，C618，CA6140）等是金屬切削加工最常用的一類(lèi)機(jī)床。將CA6140型普通車(chē)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)CA6140車(chē)床原有功能，在機(jī)床的精度、性能等方面除保持原來(lái)狀況外還有所提高。由于步進(jìn)電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高，電流較大，如果將I/O輸出信號(hào)直接與功率放大器相連，將會(huì)引起強(qiáng)電干擾，輕則影響單片機(jī)程序運(yùn)行，重則導(dǎo)致單片機(jī)接口電路的損壞，所以在接口電路與功率放大器之間加上隔離電路，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。改造的方案不是唯一的，以下是其中的一種方案： (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)保留原機(jī)床的主軸手動(dòng)變速。步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后和滾珠絲杠用套筒聯(lián)軸器連接。 ② 效率計(jì)算螺旋升角γ=3176。則步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)大拖板左右移動(dòng),步進(jìn)電機(jī)安裝在縱向絲杠的右端。絲杠螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷的1/3。 主軸箱的改造 ； ； 。脈沖編碼器采用異軸安裝，意在實(shí)現(xiàn)角位移信號(hào)傳遞的同時(shí)，又能吸收車(chē)床主軸的部分振動(dòng)，從而使主軸脈沖編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，平穩(wěn)傳遞信號(hào)準(zhǔn)確。b．選用最佳的降速比，為達(dá)到數(shù)控機(jī)床所要求的脈沖當(dāng)量，使運(yùn)動(dòng)位移盡可能地加速達(dá)到跟蹤指令。后支承采用可自動(dòng)調(diào)心的雙列向心球面球軸承，如圖35所示。圖36軸套與軸頸間采用H7/k6CA6140數(shù)控改造后，縱向進(jìn)給定位準(zhǔn)確，性能參數(shù)穩(wěn)定，顯著提高了零件的加工精度和生產(chǎn)效率。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)螺母移動(dòng)時(shí)，滾珠則沿螺桿螺旋滾道面滾動(dòng)，在螺桿上滾動(dòng)數(shù)圈后，滾珠從滾道的一端滾出并沿返回裝置返回另一端，重新進(jìn)入滾道，從而構(gòu)成閉和回路。 g．不能自鎖。消除間隙的方法采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。m b)按強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度，由公式得 大于軸的設(shè)計(jì)直徑為20mm ,滿(mǎn)足條件。查參考文獻(xiàn)[3]可知，根據(jù)軸的直徑選用型號(hào)為GB/T10981979的鍵，鍵槽寬度為3mm。因?yàn)檫x用型號(hào)為GB/T10981979的鍵，查參考文獻(xiàn)[3]可知，轂t1=，上偏差為+，下偏差為0。2）根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號(hào)，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號(hào)。 此外，注意繪制裝配圖時(shí)的一些基本要求。 硬件電路的組成 采用MCS51系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖41所示。 共有21個(gè)特殊功能寄存器。在編程和校驗(yàn)期間，它輸入和輸出字節(jié)代碼，通道0吸收／發(fā)出一個(gè)TTL負(fù)載。 ～：通道2是8位準(zhǔn)雙向I／O通道。P3通道的每一根線(xiàn)還有另一種功能。 （）：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖。單片機(jī)的管腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶(hù)I/O口外，其余管腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 程序存儲(chǔ)器可直接尋址范圍為64K字節(jié)。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由工作寄存器、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)組成，堆?？稍?7H以上不使用的連續(xù)單元任意設(shè)置。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，EPROM編程期間，此引腳用宋編程脈沖(PROG)。 74LS373地址鎖存器 74LS373芯片是帶三態(tài)緩沖輸出的八D鎖存器，當(dāng)三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)線(xiàn)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許（Q1～Q8）輸出到OUT1～8，當(dāng)OE為高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi)，輸出線(xiàn)OUT1～8處于浮空狀態(tài)。 （3）螺紋加工的控制 當(dāng)加工螺紋時(shí)，由與主軸相連的光電脈沖編碼器發(fā)出螺紋信號(hào)和零位螺紋信號(hào)，分別送入8331（1）的PB6。CP脈沖用來(lái)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。 控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出時(shí)鐘脈沖的頻率或者換相的周期。但在一般情況下，系統(tǒng)的極限起動(dòng)頻率是比較低的，而要求的運(yùn)行速度往往較高。按直線(xiàn)規(guī)律升速時(shí)加速度為恒定．但實(shí)際上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)。做完了后，有一種豁然開(kāi)朗的感覺(jué)，內(nèi)心激動(dòng)無(wú)比，經(jīng)過(guò)了這次設(shè)計(jì)以后，我有信心，我也堅(jiān)信只要努力、堅(jiān)持，我們就能走好人生的每一步。接下來(lái)篩選出了一系列有價(jià)值的資料，與同組同學(xué)不斷的討論、向許老師請(qǐng)教，終于完成了設(shè)計(jì)。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點(diǎn)至終點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間要求最短，這就必須要求升速、減速的過(guò)程最短，而恒速時(shí)的速度最高。則系統(tǒng)可以按要求的速度直接起動(dòng)，運(yùn)行至終點(diǎn)后可立即停發(fā)脈沖串而令其停止。在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)，不包括環(huán)形分配器，而其功能必須由微機(jī)系統(tǒng)完成。單片機(jī)通過(guò)I/0接口將信號(hào)送入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的環(huán)形分配器，所以在這種系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電源中必須含有環(huán)形分配器。故由8155（2）的PA口輸出。 ／Vpp：當(dāng)保持高電平