【正文】 Hz，運行頻率為15000Hz。 m ② 快速進給時所需力矩 快M 0MMM f ??快 = + = N cm2 其中： 1J — 齒輪 1z 的轉(zhuǎn)動慣量 2J — 齒輪 2z 的轉(zhuǎn)動慣量 sJ — 主軸的轉(zhuǎn)動慣量 (2)電動力矩的計算 傳動系統(tǒng)折算到電機軸上 的總等效轉(zhuǎn)動慣量 ?J ?J =J + mJ =+= kg 齒輪傳動比計算 絲杠 傳動比 i ?i ???pb L??360 0 ??? 45 b? — 步進電機的步距角（初選） ?b? 根據(jù)實際結(jié)構(gòu)要求 ，齒輪齒數(shù) ?。?302 ?Z ， 241?Z 。 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第三章 伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計計算 將 X5132 立式銑床改造成微機數(shù)控立式銑床， 采用 MSC— 51 系列單片機控制系統(tǒng)，步進電機開環(huán)控制，具有直線和圓弧插補功能。 數(shù)控系統(tǒng)的核心是微機，其它裝置均在微機的控制下進行工作。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度與輸入的脈沖個數(shù)具有較嚴(yán)格的比例關(guān)系，而且轉(zhuǎn)動與輸入脈沖在時間上同步，因此可以利用這些特點控制運動的速度和位移量。 本次對 X5132 型銑床 進給系統(tǒng)微機數(shù)控 化改造設(shè)計，采用步進電機開環(huán)控制，帶動滾珠絲杠副轉(zhuǎn)動，從而使工作臺進行進給運動。 數(shù)控銑床 在機械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。隨著 CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了 CAD/CAPP/CAM 集成的全自動編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與， 直接從系統(tǒng)內(nèi)的 CAPP 數(shù)據(jù)庫獲得，推動數(shù)控機床系統(tǒng)自動化的進一步發(fā)展。速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來源主要依靠引進國外技術(shù)，對國外技術(shù)的依存度較高，對引進技術(shù)的消化仍停留 在掌握已有技術(shù)和提高 國產(chǎn)化率上，沒有上升到形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度 。目前我國一部分普及型數(shù)控機床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)較為成熟，價格合理，在國際市場上具有一定的競爭力。 （ 7）機床本體 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造要適應(yīng)數(shù)控技術(shù)發(fā)展，具有剛度大、精度高、抗振性強、熱變形小等特點；由于普通采用了伺服電機無級調(diào)速技術(shù)，機床進給運動和主傳動的變速機構(gòu)被極大地簡化甚至取消；廣泛采用滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌等高小、高精度傳動部件 ；采用機電一體化設(shè)計和布局，機床布局主要考慮有利于生產(chǎn)率的提高，而不象傳統(tǒng)機床那樣主要考慮方便操作；此外還采用自動換刀裝置、自動更換工件和數(shù)控夾具等。 （ 5） 進給伺服系統(tǒng) 進給系統(tǒng)主要由進給伺服單元和伺服進給電機組成，對于閉環(huán)和半閉環(huán)控制的進給伺服系統(tǒng)，還應(yīng)該包括位置檢測防虧裝置。顯示器常具有多個軟功能鍵，用于選擇菜單。 縱向絲杠的選擇 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 第一部分是數(shù)控機床的概述，第二部分是進給系統(tǒng)的總體 設(shè)計方案，第三部分是 伺服 進給機械部分設(shè) 計計算，第四部分是控制部分的單片機原理及控制程序設(shè)計 。 基于單片機控制的電子部分設(shè)計提高了工作效率和測量的準(zhǔn)確度、可信度。 橫向進給系統(tǒng)的確定 ........................................................................................... 9 橫向絲杠的選擇 ............................................................................................ 9 齒輪傳動比計算 .......................................................................................... 11 橫向步進電機的計算和選擇 ...................................................................... 11 垂向進給系統(tǒng)的確定 ......................................................................................... 14 垂向絲杠的選擇 .......................................................................................... 14 同步帶及帶輪的選擇 .................................................................................. 16 垂向步進電機的計算和選擇 ...................................................................... 16 第四章 控制系統(tǒng)硬件原理及其控制程序編制 .......................................................... 20 主控制器 ............................................................................................................. 20 主控制器及其選擇 ...................................................................................... 20 III MCS— 51 系列單 片機介紹 .......................................................................... 20 MCS— 51 單片機的擴展 ...................................................................................... 22 程序存儲器 EPROM 的選擇 .......................................................................... 22 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 的 選擇 .............................................................................. 22 地址分配及接線方法 ......................................................................................... 22 地址分配 ...................................................................................................... 22 EPROM、 RAM 與 8031 連接方法 .................................................................. 22 接口電路及輔助電路的設(shè)計 ............................................................................. 23 接口電路的設(shè)計 .......................................................................................... 23 輔助電路的具體設(shè)計 .................................................................................. 24 控制系統(tǒng)程序編譯 ............................................................................................. 27 直線插補程序 .............................................................................................. 27 圓弧插補程序 .............................................................................................. 29 裝代碼子程序 .............................................................................................. 33 環(huán)行分配器子程序 ...................................................................................... 34 致謝 .................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 PLC 還接受機床操作面板的指令，一方面直接控制機床的動作，另一方面將有關(guān)指令送往 CNC 用于將過程控制。 在閉環(huán)和半閉環(huán)和半閉環(huán)伺服進給系統(tǒng)中，位置檢測裝置安裝在機床上或伺服電機上，其作用是將機床或伺服電機的實際位置信號反饋給 CNC 系統(tǒng)以便為與指令相比較，用其差值控制機床運動，達到消除運動誤差，提高定位精度的目的。 數(shù)控機床的發(fā)展在很大程度上取決于數(shù)控系統(tǒng)的性能和水平，而數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及其技術(shù)基礎(chǔ)離不開微電子技術(shù)和計算機技術(shù)。目前我國已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機床。 ③ 創(chuàng)新能力低，市場競爭力不強。 ② 智能化。新一代的數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，減少元器件的數(shù)量，從而提高可靠性。 至 ，已能滿足 銑床 改造后加工零件的精度要求。 （ 2）單片機控制系統(tǒng)設(shè)計 此部分包括設(shè)計并繪制控制系統(tǒng) 圖 ，編寫直線差補程序和圓弧差補程序 。另外，電機時間常數(shù)小，反應(yīng)快。本設(shè)計采用的是 MCS— 51 單片 機，并擴展 2 片 2764 芯片， 1 片 6264 芯片，3 片 8155 可編程并行 I/O 等組成的控制系統(tǒng)。f — 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) G — 移動部件重量 （ 2） 計算最大負(fù)載 C 絲杠轉(zhuǎn)速 n ???0L1000 vsn 6 ? =10r/min 壽命 L L= ???61060 Tn ??? 610 15 00010609 最大動負(fù)載 C ??3 LC mw Ff ? = 6 8 0 7 ??? N （ 3）滾珠絲杠的初選 初步選擇滾珠絲杠直徑 35? ，螺旋升角 73 ???r ， 導(dǎo)程0L=6 mm （ 4）傳動效率計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率η ?? )tan(tan ??r r = )0173tan( 73tan ???? ?? = （ 5）剛度驗算 滾珠絲杠橫截面積 F F ???????? 22d? ???????? 2235? mm2 在工作負(fù)載 mF 的作用下引起導(dǎo)程0L的變化量 L? L? ???? FE LFm 0 ??? ? 10 4 181。 cm2 mmbL 20?? ， mmd 481 ? ????? ? 341 kg cm 工進時折算到電機軸上摩擦力矩 fM ? ? ? ? 000 ??? ??????? ????? i LGFfiLFM Zf N cm= Nm 滾珠絲杠總長度上的 變形量 1? ?1? ??? LLL0??? ? 35012 3 mm 變形量 ???? 1?? 總 mm 一端固定 ,一端自由的總變形量為 ，滿足定位精度177。 cm2 圓錐 齒輪 3z 的轉(zhuǎn)動慣量 3433 ??? LdJ 沈陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 L=25 mm, ?3d 80 mm 343 ?????J = kg cm 由于絲杠預(yù)緊時折算到電機軸的附加力矩 0M ? ? )1(2 20200 0 ????????????? iLFM p N m 從上面的計算可以看出，在 起M 、 快M 、 切M 三種工況下 ，最大切削負(fù)載時所需力矩最大，此項 為初選電機的依據(jù)，從表中查出， 步進電機為三相六拍時， ?? 起M? 最大靜轉(zhuǎn)矩 4 .5 ??? ?起MM j N該系列產(chǎn)品是集 CPU、I/0 口及部分 RAM 等為一體的功能很強的控制器，只需增加少量外圍器件就可以構(gòu)成一個完整的微機控制系統(tǒng)。 ⑤ 可尋址 64KB 的外部數(shù)據(jù)存儲器和 64KB 的外部程序存儲器。 時鐘頻率：