【正文】 而對于模擬量輸入控制方式，則幾乎在所有的變頻器中都能支持，雖然在功能上比較單一，但可實現(xiàn)調(diào)速的主要功能，能滿足多數(shù)場合的使用要求，具有普遍性。 LM629 的 2個輸出 PWMS和 PWMM 經(jīng)光電隔離后與電機驅(qū)動橋相連，來使電機運轉(zhuǎn)，與此同時，安裝在電機軸端的增量光電編碼器進(jìn)行角位移檢測，其輸出連接到 LM629 的 A、 B、 IN 輸入口，形成反饋環(huán)節(jié)。 （ 1） LM629 專用運動控制處理器 LM629 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，它是全數(shù)字式控制的運動處理器。 8279內(nèi)部有兩個緩沖區(qū)，即一個 8 字節(jié)的 FIFO（ First In First Out）鍵盤 RAM 和一個 16 字節(jié)的顯示 RAM，顯示數(shù)據(jù)時只要將待顯示數(shù)據(jù)的段碼寫入顯示 RAM 即可；當(dāng)有鍵閉合時， 8279 會自動執(zhí)行去抖、得到鍵值、等待按鍵釋放等操作，最后將鍵值存入 FIFO RAM 中，程序只需從 FIFO 中讀取鍵值即可 。為了解決動態(tài)顯示中存在的問題， Intel 公司研制出了專用的鍵盤、顯示器接口電路芯片 8279， 該芯片 采用單 177。 MSP430 具有集成度高，外圍設(shè)備豐富，超低功耗等優(yōu)點。位置控制的實質(zhì)就是位置負(fù)反饋，即指令位置和實際位置進(jìn)行比較，用位置偏差進(jìn)行控制；插 補運算就是根據(jù)加工程序所確定的坐標(biāo)點，通過一定的運算法則實時獲得位置指令；刀具補償 就是要解決編程軌跡和刀具中心不相符的矛盾。 （ 2） 相關(guān)設(shè)計與選用 根據(jù)第 5 章第 2節(jié)內(nèi)容可知， 選用的直流電動機參數(shù)為： 縱軸 電動機：額定電壓為 90V，超載峰值電流為 ； 橫軸電動機：額定電壓為 90V，超載峰值電流為 。 現(xiàn)以 5V電源供電，計算光電 耦合器的輸入 端 電阻 1R 和 輸出端 電阻 2R 。 5． 2 橫向直流 電 動 機的計算與選型 5． 2． 1 轉(zhuǎn)動慣量的折算 折合到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量如下： ])2(/[1232210hzzPgGJJiJJJ ????????????? ? 式中： 0J? — 電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，單位為 2cmkg? ，本設(shè)計初選值為 20 2cmkg? ； 1zJ? 、 2zJ? — 同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動慣量，單位為 2cmkg? ； 214141 2 5 cmkgLDJ zzz ???????? ? 224242 8 7 cmkgLDJ zzz ???????? ? 1zD? 、 2zL? 分別為帶輪的 外 徑和寬度，單位為 cm ； 3J? — 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量，其值為 2cmkg? ； hP? — 絲杠導(dǎo)程，其值換算為 ； g — 重力加速度，取 2/sm 。隨著永磁材料和工藝的發(fā)展，已將直流電動機的勵磁部分用永磁材料代替，產(chǎn)生永磁直流電動機，這種電機結(jié)構(gòu)簡單，用電量少，所以目前在中小功率范圍內(nèi)運用廣泛。 經(jīng)過計算得出： WP ?? 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 共 49 頁 4． 3． 8 確定實際同步帶寬度 實際所需同步帶寬度 rb? 的計算公式如下： 0 )( PKPbbzdr ???? 式中： b — 選定型號的基準(zhǔn)寬度， XL 型其值為 ； zK — 小帶輪嚙合系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)，當(dāng) 6?mz 時，其值為 1。則帶的 節(jié)線長度 )(4 )()(22 22121 mmaddddaL ?? ??????????? ?。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 49 頁 4． 2． 8 臨界轉(zhuǎn)速的驗證 722m a x 10???????? kccr adfKnn 式中： nkf — 絲杠支承系數(shù)， 單 推 單推 方式時， 由 表 35可得該值為 ； ca? — 臨界轉(zhuǎn)速計算長度，單位為 mm ，本設(shè)計中該值 約 為 720mm ； 2d? — 絲杠內(nèi)徑，單位 mm ； cK — 安全系數(shù)，可取 cK = 經(jīng)過計算，得出 crn? = 5321 min/r ，由已知 min/4max mV ?? ， mmPh 5?? 可以算出 min/800m ax rn ?? ，該值小于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。 4． 2． 5 傳動效率的計算 ?? =)tan(tan ????? ? 式中： ?? — 螺距升角，根據(jù)0 Ptan d????? ,可得 ?? =2176。 2= )(N xF? =247。當(dāng) mz 不滿足要求時，可以增大 ra 或 1d 不變時減小節(jié)距 p 。 當(dāng)主動輪最高轉(zhuǎn)速 m i n)/(150060 m a xm a x rP Vin h ????時，同步帶 的 線 速 度為 ： )/( m a x1 smndv ?????? ? ， 遠(yuǎn)小 于 XL 型帶的極限速度 sm/40 ，所以滿足要求。 3． 3． 1 傳動比的確定 由2121 ????nni 和phP ??2360 ?? 可得：phPi ?? ??3601 式中：1?— 電機編碼器分辨率，單位 為 度 /脈沖； 2? — 絲杠分辨率，單位 為 度 /脈沖 ； hP — 絲杠導(dǎo)程， 其值為 8mm ； p? — 脈沖當(dāng)量，本設(shè)計中 Z軸 為 /脈沖 。 m? 查表 33 可知， m?? 361 ,所以剛度足夠。 考慮到縱向絲杠 長度較大， 本設(shè)計縱 向 絲杠采 用雙推 — 簡支支承方式， 該方式臨界轉(zhuǎn)速、壓 桿穩(wěn)定性高，有熱膨脹的余地。（ 5088+1500） = )(N 3． 2． 4 最大動載荷的計算 載荷隨時間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化（系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力），此類載荷為動載荷。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意 300mm行程變動量 30V 應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定 位精度 值 的 1/3～ 1/2,在最后精度驗算中確定。 則 )( kWP c ???? Fz Fx Fy 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 49 頁 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 31060 ??? vFP Zc，式中切削速度 v 取 100 min/m ,則主切削力 ： 31060 ??vPF cz= 310 ??=5088 )(N 根據(jù) 經(jīng)驗公式 zF : yF : xF =1::，計算出： yF =5088179。本設(shè)計選用 1200 線 主軸脈沖發(fā)生器，采用同軸安裝方式并采用 波紋管與主軸 柔性連接 ，該連接方式在實現(xiàn)角位移傳遞的同時，能夠吸收車床的部分振動，從而使脈沖發(fā)生器平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的優(yōu)點。 （ 8） 為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時也為了是傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量勁可能地減小，傳動鏈中應(yīng)設(shè)有減速機構(gòu)。該系統(tǒng)具有 精度高，動態(tài)性能良好的特點。擁有自動補償?shù)裙δ?，簡化了傳統(tǒng)機床加工工藝中的工序，機床利用率大幅度提高?！秶鴦?wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》的發(fā)布和實施，是提高我國國際競爭力，實現(xiàn)國民經(jīng)濟全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措 ， 把發(fā)展數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件作為振興裝備制造業(yè)重大突破的 16 個關(guān)鍵領(lǐng)域之一，對我國機床工具行業(yè)的發(fā)展，具有重要的指導(dǎo)意義。 自五十年代末世界上第一臺數(shù)控機床在美國研制成功的半個多世紀(jì)以來，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。 改造后的車床 針對性 高 ，專業(yè)性強， 可以加工出普通車床加工不了的曲線、曲面等復(fù)雜零件。 （ 1） 系統(tǒng)的運動方式：該車床改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線 /圓弧插補的功能。 （ 5） 為了加工安全還需 安裝縱向和橫向限位開關(guān)。 改造后使其主運動和進(jìn)給運動分離，主電機的作用僅為帶動主軸旋轉(zhuǎn)， 主軸的正轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)和停止由數(shù)控系統(tǒng)來控制。 m) 重復(fù)定位精度（ mm） 電機 功率 （ W） 電機 轉(zhuǎn)速 （ rpm） 凈重 （ KG） 90 度 180度 270 度 Mq Mx Ms LD4 6163 10 00 25 00 800 180 1400 55 2． 3 主軸脈沖發(fā)生器的安裝 主軸脈沖發(fā)生器是為了加工螺紋而安裝的主軸檢測裝置，微機從主軸脈沖發(fā)生器中取出與螺距相應(yīng)的脈沖數(shù)，使主軸旋轉(zhuǎn)角度與進(jìn)給量保持一定關(guān)系，確保螺距的準(zhǔn)確性。車削外圓時的切削力如圖 31 所示。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。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 49 頁 表 31 mF 實驗計算公式及參考系數(shù) 導(dǎo)軌類型 實驗公式 K ? 矩形導(dǎo)軌 )( GFFKFF yzxm ???? ? 燕尾導(dǎo)軌 )2( GFFKFF yzxm ???? ? 綜合或三角導(dǎo)軌 )( GFKFF zxm ??? ? 表中 K 為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)； ? 為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù) ； G為移動部件總重量 。 3． 2． 5 滾珠絲杠螺母副的選型 初選滾珠絲桿副時應(yīng)使其額定動載荷 Qa FC ? , 當(dāng)滾珠 絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下 min)/10( rn ? 長時間承受工作載荷時，還應(yīng)使額定靜載荷moa FC )32( ?? 。 因轉(zhuǎn)矩 和絲杠 螺母滾道接觸 對絲杠產(chǎn)生的導(dǎo)程變化很小， 所以 2? 、 3? 可以忽略不計，所以絲杠的拉伸或壓縮變形量 為： 1? = ESlF um? （ “ +” 號代表拉伸， “ ” 代表壓縮） 式中：mF— 絲杠的 最大工作載荷 ，單位為 N ； ul— 絲杠縱向最大有效行程 ，單位為 mm ； E — 絲杠材料的彈性模量，鋼 MPaE ?? ； S — 絲杠的橫截面面積，單位 2mm 按絲杠螺紋的底徑2d確定 。 同步帶是通過帶上的凸齒與帶輪上的齒槽強制嚙合而工作，即當(dāng)主動帶輪轉(zhuǎn)動時能通過帶齒與帶輪的依次嚙合將動力傳給從動輪，因此主動輪和從動輪的線速度相同。 計算得出： 0 ) 6 12 7 6 0 7( ?????nP )(W 因為 nmPP? ， 所以 帶的設(shè)計功率 WWPKP nad ???? (根據(jù) 一 般數(shù)控機床 情況以及相關(guān)參數(shù)的 補償 ， 系數(shù) aK 取 )。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 49 頁 表 37 同步帶的節(jié)線長度 長度代號 節(jié)線長 度 mmLp/ 型號 XL L H 公稱尺寸 極限偏差 齒數(shù) 190 177。 根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，選定最接近的帶寬?rb )(mm 3． 3． 9 同步帶工作能力的驗算 用下式來計算同步帶的額定功率 : vmvbbTKKP rawzr )( 2?? 式中： wK — 齒寬系數(shù)，其值為 )/( ?? bbK rw 。 計算得出 得 ： QF? = 。 m? 查表 33 可知， m?? 131 ? ,所以剛度足夠。 4． 3． 4 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑 取小齒輪數(shù) 241??z ，則小帶輪節(jié)圓直徑 )(1 mmzpd ???? ?，根據(jù)傳動比 35??i 算出大齒輪數(shù) 402??z ，則大帶輪節(jié)圓直徑 )( mmidd ?? 。一般情況下，應(yīng)該保證 6??mz ，對于 XL型至少要保證 4??mz 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 49 頁 5 電動機的選擇及 其 驅(qū)動電路設(shè)計 直流電動機是最早出現(xiàn)的電動機，也是最早能實現(xiàn)調(diào)速的電動機。 5． 1 縱向直流 電 動 機的計算與選型 5． 1． 1 轉(zhuǎn)動慣量的折算 折合到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量如下： ])2(/[1232210hzzPgGJJiJJJ ?????? 式中： 0J — 電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，單位為 2cmkg? ，本設(shè)計初選值為 25 2cmkg? ； 1zJ 、 2zJ — 同步帶帶 輪的轉(zhuǎn)動慣量，單位為 2cmkg? ； 214141 cmkgLDJ zzz ????? ? 224242 0 0 cmkgLDJ zzz ????? ? 1zD 、 2zL 分別為帶輪的 外 徑和寬度，單位為 cm ； 本