【正文】 直 線 插 補 計 算 子 程 序 需 3 個 入 口 參 數(shù) ， 它 們 是 終 點 坐 標(biāo) 值 及eyx,33 / 47總 步 數(shù) ∑ 。 加 工 開 始 前 ， x,y 計 數(shù) 器 初 值 為 終 點 坐 標(biāo) Xe,Ye ， 在 x 坐 標(biāo) （ 或 y 坐 標(biāo) ） 進(jìn) 給 一 步 時 ， x 計 數(shù) 器 （ 或 y 計 數(shù) 器 ） 減1， 當(dāng) 2 個 計 數(shù) 器 都 減 到 0 時 ， 到 達(dá) 終 點 。當(dāng) 2 方 向 所 走 的 步 數(shù) 與 終 點 坐 標(biāo) （ ） 相 等 時 ， 發(fā) 出 終 點 到 信 號 ，eyx,停 止 插 補 。 件 程 序 的 實 現(xiàn)（ 1） 偏 差 計 算 公 式31 / 47按 逐 點 比 較 法 原 理 ， 必 須 把 每 一 個 插 值 點 （ 動 點 ） 的 實 際 位 置 與 給 定 軌跡 的 理 想 位 置 間 的 誤 差 即 偏 差 計 算 出 來 。 這 種 控 制 方 式 的 示 意 圖 見 圖 38。 為 了 避 免 功 放 后強 電 對 弱 電 產(chǎn) 生 干 擾 ， 應(yīng) 在 環(huán) 形 分 配 器 和 功 率 放 大 電 路 之 間 加 一 個 光 電 隔離 電 路 。 在 繞 組 指 令 脈 沖 到 來 時 ， 脈 沖 的 上 升 沿 同 時 使 VT1 和 VT2 導(dǎo) 通 。 本 設(shè) 計 中 所 選 用 的 電 機 ，縱 向 部 分 為 110BF003 三 相 反 應(yīng) 式 步 進(jìn) 電 機 ， 與 其 相 配 的 環(huán) 形 脈 沖 分 配 器 為CH250， 其 管 腳 圖 見 圖 32：圖 32 CH250 管 腳 圖CH250 有 A、 B、 C 三 個 輸 出 端 ， 當(dāng) 輸 入 端 CL 或 EN 加 上 時 鐘 脈 沖 后 ，輸 出 波 形 將 符 合 三 相 反 應(yīng) 式 步 進(jìn) 電 機 的 要 求 ， 輸 出 電 流 能 力 為 ， 經(jīng)推 動 級 、 驅(qū) 動 級 放 大 后 即 可 驅(qū) 動 電 動 機 繞 組 。 8031 內(nèi) 部 不 帶 ROM， 需 要 外 接 EPROM 作 為 外 部程 序 存 儲 器 。圖 26 薄 片 齒輪 周 向 拉 簧 錯 齒 調(diào) 隙 機 構(gòu) 圖 27 可 調(diào) 拉 簧 式 調(diào) 隙第三章 電氣控制部分的設(shè)計在 這 一 部 分 我 們 采 用 MCS51 系 列 單 片 機 控 制 主 控 系 統(tǒng) ， 51 系 列 相 對48 系 列 指 令 更 豐 富 ， 相 對 96 系 列 價 格 更 便 宜 ， 51 系 列 中 ， 是 無 ROM 的8051， 8751 是 用 EPROM 代 替 ROM 的 8051。 采 取 措 施 使 一 個 薄 齒 輪 的 左 齒 側(cè) 和另 一 個 薄 齒 輪 的 右 齒 側(cè) 分 別 緊 貼 在 寬 齒 輪 齒 槽 的 左 、 右 兩 側(cè) ， 以 消 除 齒 側(cè) 間隙 ， 反 向 時 不 會 出 現(xiàn) 死 區(qū) ， 具 體 調(diào) 整 措 施 如 下 ：周 向 彈 簧 式 (圖 26) 在 兩 個 薄 片 齒 輪 2 和 4 上 各 開 了 幾 條 周 向 圓 弧槽 ， 并 在 齒 輪 3 和 4 的 端 面 上 有 安 裝 彈 簧 2 的 短 柱 1。電 動 機 外 形 圖 及 矩 頻 圖 如 圖 23：圖 23 90BF002 步 進(jìn) 電 機 的 外 觀 圖 及 矩 頻 特 性 圖 齒 輪 傳 動 間 隙 的 調(diào) 整在 橫 向 進(jìn) 給 和 縱 向 進(jìn) 給 的 步 進(jìn) 電 機 和 滾 珠 絲 杠 間 都 是 通 過 一 對 減 速22 / 47直 齒 輪 傳 動 的 ， 這 就 要 求 我 們 對 齒 輪 的 傳 動 間 隙 進(jìn) 行 調(diào) 整 。?——截 面 慣 性 矩 ， 對 實 心 圓J 416dJ??19 / 47對 于 水 平 絲 杠 要 考 慮 自 重 影 響 可 取 ( ) 4。34?.(5)傳 動 效 率 計 算滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 傳 動 效 率 ???39。 的 計 算 公 式 如 下 :mF橫 向 進(jìn) 給 導(dǎo) 軌 為 燕 尾 形 ， 則 ： )(39。??110BF003 步 進(jìn) 電 機 的 外 觀 圖 及 矩 頻 特 性 圖 如 圖 ：外型圖:15 / 47圖 22 110BF003 步 進(jìn) 電 機 的 外 觀 圖 及 矩 頻 特 性 圖 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 選 用橫 向 進(jìn) 給 方 向 的 設(shè) 計 過 程 同 縱 向 方 向 相 同 。kn　 　 　 ——絲 杠 失 穩(wěn) 時 的 臨 界 負(fù) 載 ， 由 ：kp )(lEJpk???式 中 　 ——絲 杠 長 度l　 　 　 ——絲 杠 軸 端 系 數(shù) ， 由 支 承 條 件 定 。表 21 滾 珠 絲 杠 副 參 數(shù)型 號公 稱直 徑??m基 本導(dǎo) 程 螺 旋 升角絲 杠 外徑 )(m絲 杠 內(nèi)徑 )(額 定 動載 荷(N絲 杠 長度??m額 定 靜載 荷 )(?639。GFfKzxm??N)(. ???N629 / 47三 角 形 導(dǎo) 軌 選 取 參 數(shù) ： NGfK80,15.,.39。 車 削 力 的 計 算工 作 臺 重 量 W=800N， 加 速 時 間 常 數(shù) t=25ms， 滾 珠 絲 杠 基 本 導(dǎo) 程L=6mm,快 速 進(jìn) 給 速 度 m/min。 因 此 可 達(dá) 到 較 高 的 定位 精 度 和 重 復(fù) 定 位 精 度 。 為 了 在 滾 珠 與 滾 道 之 間 形 成 無 間 隙 甚 至 有 過盈 配 合 ， 可 設(shè) 置 預(yù) 緊 裝 置 。橫 向 進(jìn) 給 機 構(gòu) 的 改 造 。由 于 設(shè) 計 的 是 簡 易 型 經(jīng) 濟 數(shù) 控 ， 所 以 在 考 慮 具 體 方 案 時 ， 基 本 原 則 是 在 滿 足需 要 的 前 提 下 ， 對 于 機 床 盡 可 能 減 小 改 動 量 ， 以 降 低 成 本 。 在 設(shè) 計 的 數(shù) 控 裝 置 中 ， CPU 的 選 擇 是 關(guān) 鍵 ， 選 擇 CPU 應(yīng) 考 慮 以 下 要 素 ： 鐘 頻 率 和 字 長 與 被 控 對 象 的 運 動 速 度 和 精 度 密 切 相 關(guān) ； 2. 可 擴 展 存 儲 器 的 容 量 與 數(shù) 控 功 能 的 強 弱 相 關(guān) ；3. I/O 口 擴 展 的 能 力 與 對 外 設(shè) 控 制 的 能 力 相 關(guān) 。 傳 動 齒 輪也 要 采 用 消 除 齒 側(cè) 間 隙 的 結(jié) 構(gòu) 。 可 以 預(yù) 料 ， 今 后 ， 機 床 的 經(jīng) 濟 型 數(shù) 控 化 改 造 將 迅 速 發(fā) 展 和 普 及 。 但 機 床 的 素 質(zhì) 差 ， 性 能落 后 ， 單 臺 機 床 的 平 均 產(chǎn) 值 只 有 先 進(jìn) 工 業(yè) 國 家 的 1/10 左 右 ， 差 距 太 大 ，急 待 改 造 。 數(shù) 控 機 床 以 其 優(yōu) 異 的 性能 和 精 度 、 靈 捷 而 多 樣 化 的 功 能 引 起 世 人 矚 目 ， 并 開 創(chuàng) 機 械 產(chǎn) 品 向 機 電 一 體化 發(fā) 展 的 先 河 。關(guān) 鍵 詞 ： 數(shù) 控 ， 單 片 機 ， 步 進(jìn) 電 機 ， 滾 珠 絲 杠 ， 數(shù) 控 改 造3 / 47ABSTRACTAs we all known,to remedy the defects of ordinary lather C620, a design of data processing system and its single chip microputer system program is put forward to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。I / 47 摘 要眾 所 周 知 ， 對 一 個 機 械 進(jìn) 行 稍 微 的 改 進(jìn) ， 都 將 影 響 其 適 用 范 圍 和 加 工 精 度 ，而 且 有 利 于 生 產(chǎn) 率 的 提 高 。This paper presents the process of designing numerical control reform， and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。 數(shù) 控 機 床 是 以 數(shù) 字 化 的 信 息 實 現(xiàn) 機 床 控 制 的 機 電 一 體 化 產(chǎn) 品 ， 它 把 刀 具和 工 件 之 間 的 相 對 位 置 ， 機 床 電 機 的 啟 動 和 停 止 ， 主 軸 變 速 ， 工 件 松 開 和 夾緊 ， 刀 具 的 選 擇 ， 冷 卻 泵 的 起 停 等 各 種 操 作 和 順 序 動 作 等 信 息 用 代 碼 化 的 數(shù)字 記 錄 在 控 制 介 質(zhì) 上 ， 然 后 將 數(shù) 字 信 息 送 入 數(shù) 控 裝 置 或 計 算 機 ， 經(jīng) 過 譯 碼 ，運 算 ， 發(fā) 出 各 種 指 令 控 制 機 床 伺 服 系 統(tǒng) 或 其 它 的 執(zhí) 行 元 件 ， 加 工 出 所 需 的 工件 。 舊 機 床 的 數(shù) 控 化 改 造 ， 顧 名 思 義 就 是 在 普 通 機 床 上 增 加 微 機 控 制 裝 置 ，使 其 具 有 一 定 的 自 動 化 能 力 ， 以 實 現(xiàn) 預(yù) 定 的 加 工 工 藝 目 標(biāo) 。 所以 說 ， 本 畢 業(yè) 設(shè) 計 實 例 具 有 典 型 性 和 實 用 性 。 此 設(shè) 計 過 程 主 要 是 縱 向 進(jìn) 給 和 橫 向 進(jìn) 給 的改 造 ， 關(guān) 鍵 是 步 進(jìn) 電 機 和 滾 珠 絲 杠 的 選 用 。 在 我 國 ， 普 通 機 床 數(shù) 控 改 造 方 面 應(yīng) 用 較 普 遍 的 是 Z80CPU 和 MCS51 系列 單 片 機 ， 主 要 是 因 為 它 們 的 配 套 芯 片 便 宜 ， 普 及 性 、 通 用 性 強 ， 制 造 和 維修 方 便 ， 完 全 能 滿 足 經(jīng) 濟 型 數(shù) 控 機 床 的 改 造 需 要 。步 進(jìn) 電 機 縱 向 選 用 110BF00 橫 向 選 用 90BF002 。 保 留 原 手 動 機 構(gòu) ， 用 于 微 進(jìn) 給 和 機 床 刀 具 對 零 操作 ， 原 有 的 支 承 結(jié) 構(gòu) 也 保 留 。 為 延 長 工 作 壽 命 ， 可 設(shè) 置 潤 滑 件 和 密 封 件 。(5) 同 步 性 好 用 幾 套 相 同 的 滾 珠 絲 桿 副 同 時 傳 動 幾 個 相 同 的 運 動 部件 ， 可 得 到 較 好 的 同 步 運 動 。 由 《 機 床 設(shè) 計 手 冊 》 可 知 ， 切 削 功 率2ax?V KPc?式 中 P—電 動 機 功 率 ， 查 機 床 說 明 書 ， P=4kW—主 傳 動 系 統(tǒng) 總 功 率 ， 一 般 為 ～ ， 取 ?K—進(jìn) 給 系 統(tǒng) 功 率 系 數(shù) ， 取 K=則 kPc ???切 削 功 率 應(yīng) 按 在 各 種 加 工 情 況 下 經(jīng) 常 遇 到 的 最 大 切 削 力 和 最 大 切 削 速度 來 計 算 ， 即 3106???vFPzc式 中 —主 切 削 力 （ N）zF V—切 削 速 度 （ m/min）設(shè) 按 最 大 切 削 速 度 來 計 算 ， 取 v=100m/min,則 主 切 削 力 NvPFcz ??????8 / 47由 《 機 床 設(shè) 計 手 冊 》 可 知 ， 在 外 圓 車 削 時，??~1???~1.?Nz 8749?y ..6.. 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 設(shè) 計 、 計 算 和 選 型滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 設(shè) 計 首 先 要 選 擇 機 構(gòu) 類 型 ： 確 定 滾 軸 循 環(huán) 方 式 ， 滾 珠絲 杠 副 的 預(yù) 緊 方 式 。 ??(2)計 算 最 大 動 負(fù) 荷 C選 用 滾 珠 絲 杠 副 的 直 徑 時 ， 必 須 保 證 在 一 定 軸 向 負(fù) 載 作 用 下 ， 絲 杠0d在 回 轉(zhuǎn) 100 萬 轉(zhuǎn) 后 ， 在 它 的 滾 道 上 不 產(chǎn) 生 點 蝕 現(xiàn) 象 。10 / 47(5)傳 動 效 率 計 算滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 傳 動 效 率 ???39。?　 　 　 ——截 面 慣 性 矩 ， 對 實 心 圓J 416dJ??對 于 水 平 絲 杠 要 考 慮 自 重 影 響 可 取 ( ) 4。 定 系 統(tǒng) 的 脈 沖 當(dāng) 量橫 向 （ X 向 ） 脈 沖 當(dāng) 量 為 。GFfKzym??)?燕 尾 形 導(dǎo) 軌 選 取 參 數(shù) ： Nf,2.,.39。039。kn?將 相 關(guān) 數(shù) 據(jù) 代 入 上 式 中 可 得 Npk 72362 102.)801(.. ?????)( nn?絲 杠 不 會 失 穩(wěn) 。常 用 的 直 齒 輪 調(diào) 整 齒 側(cè) 間 隙 的 方 法 有 以 下 幾 種 。 在 彈 簧 2 的 作 用 下使 薄 片 齒 輪 3 和 4 錯 位 而 消 除 齒 側(cè) 間 隙 。 目 前 ， 工 控 機 中 應(yīng) 用 最 多 的 是8031 單 片 機 。 又 因 為 8031 在 外 接 程 序 存 儲 器 或 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 時 地 址 的 低 8位 信 息 和 數(shù) 據(jù) 信 息 分 時 送 出 ， 故