【正文】 電 壓 功 率 放 大 電 路不 足 之 處 是 在 高 低 壓 銜 接 處 的 電 流 波 形 在 頂 部 有 下 凹 ， 影 響 電 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 行的 平 穩(wěn) 性 。各 種 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 迅 速 發(fā) 展 和 普 及 ， 為 設(shè) 計(jì) 功 能 很 強(qiáng) 而 價(jià) 格 低 廉 的 步 進(jìn)電 機(jī) 控 制 器 提 供 了 條 件 。 在 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 電 源 內(nèi) ， 還 包 括 環(huán) 形 分 配 器 ， 而 其 功能 必 須 由 微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 完 成 。 取 直 線 起 點(diǎn) 為 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) ， 終 點(diǎn) 坐 標(biāo)（ ） 是 已 知 的 。 當(dāng) Fm≥ 0 時(shí) ， 表 明 m 點(diǎn) 在 OA 上 或 在 OA 上 方 ， 應(yīng) 沿 +x 方 向 進(jìn) 給 一 步 ， 走 一 步 以 后 新 的 坐 標(biāo) 值為 ： 11??my該 點(diǎn) 的 偏 差 為 ： ememeemem yFxyxyF?????? )(11當(dāng) Fm0 時(shí) ， 表 明 m 點(diǎn) 在 OA 的 下 方 ， 應(yīng) 沿 +y 方 向 進(jìn) 給 一 步 ， 走 一 步后 新 的 坐 標(biāo) 為 ： mx??132 / 4711??my該 點(diǎn) 的 偏 差 為 ： eeeemem xFxyxyF?????)(11在 式 中 只 有 加 減 運(yùn) 算 。* 偏 差 判 別 ； 判 別 偏 差 F≥ 0 或 F＜ 0 ， 這 是 邏 輯 運(yùn) 算 ， 根 據(jù) 邏 輯 運(yùn)算 的 結(jié) 果 確 定 下 一 步 進(jìn) 給 方 向 和 新 的 偏 差 計(jì) ；* 坐 標(biāo) 進(jìn) 給 ： 根 據(jù) 所 在 象 限 及 偏 差 符 號(hào) ， 確 定 沿 哪 個(gè) 坐 標(biāo) 以 及 是 沿 正向 還 是 負(fù) 向 進(jìn) 給 ；* 偏 差 計(jì) 算 ； 進(jìn) 給 一 步 后 ， 計(jì) 算 新 的 加 工 點(diǎn) 對(duì) 給 定 軌 跡 的 偏 差 ， 作 為下 一 次 偏 差 判 別 的 依 據(jù) ；* 終 點(diǎn) 判 別 ： 進(jìn) 給 一 步 后 ， 終 點(diǎn) 計(jì) 數(shù) 器 減 1。 另 外 ， 在 數(shù) 控車 削 系 統(tǒng) 中 ， y 軸 表 示 為 z 軸 ， 以 與 數(shù) 控 加 工 的 ISO 代 碼 一 至 。 如 此 不 斷 循 環(huán) 直 至 到 達(dá) 終 點(diǎn) 為 止 。 加 工 的 起 點(diǎn) 是 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) ， 起點(diǎn) 的 偏 差 為 ， 隨 著 加 工 點(diǎn) 前 進(jìn) ， 新 加 工 點(diǎn) 的 偏 差 都 可 以 由 前 一 點(diǎn)0偏 差 Fm 和 終 點(diǎn) 坐 標(biāo) 相 加 或 相 減 得 到 。, 點(diǎn) 在 OA 直 線 下 方 。 第 二 種 是 軟 、 硬 件 相 結(jié) 合 的 方 法 ， 這 里 有 專 門(mén) 設(shè) 計(jì) 的 一種 編 程 器 接 口 ， 計(jì) 算 機(jī) 向 接 口 輸 入 簡(jiǎn) 單 形 式 的 代 碼 數(shù) 據(jù) ， 而 接 口 輸 出 的 是 步進(jìn) 電 機(jī) 各 相 導(dǎo) 通 或 截 止 的 信 號(hào) 。串 行 控 制 。 若 VrefVf 時(shí) Vin 信 號(hào) 通 過(guò) 與 門(mén) ， 形 成 Vb 正 脈 沖 ，打 開(kāi) 功 率 管 VT； 反 之 ， VrefVf 時(shí) Vin 信 號(hào) 被 截 止 ， 無(wú) Vb 正 脈 沖 ， 功 率管 VT 截 止 。 電 流 型 中 有 恒 流 驅(qū) 動(dòng) 、 斬 波 驅(qū) 動(dòng) 等 。 形 脈 沖 分 配 器 的 選 擇步 進(jìn) 電 機(jī) 的 各 組 繞 組 必 須 按 一 定 的 順 序 通 電 才 能 正 常 工 作 。（ 2） 控 制 口 線PSEN(片 外 取 指 控 制 )、 ALE（ 地 址 鎖 存 控 制 ） 、 EA（ 片 外 存 儲(chǔ) 器 選 擇 ）、 RESET（ 復(fù) 位 控 制 ） 。 彈 簧 4 的 拉 力 大 小 可 用 螺 母5 調(diào) 節(jié) 螺 釘 7 的 伸 出 長(zhǎng) 度 ， 調(diào) 整 好 后 再 用 螺 母 6 鎖 緊 。 裝 配 時(shí) 軸 向 墊 片 3 的 厚 度 應(yīng) 使 得 齒 輪1 和 2 之 間 既 齒 側(cè) 間 隙 小 ， 運(yùn) 轉(zhuǎn) 又 靈 活 。ckgfMa? 步 進(jìn) 電 機(jī) 最 高 工 作 頻 率 HzVf ????? 步 進(jìn) 電 機(jī) 選 擇 cmkgfMTi ?.采 用 90BF002 型 直 流 步 進(jìn) 電 機(jī) 。 若 軸 向 力 過(guò) 大 ， 將 使絲 杠 失 去 穩(wěn) 定 而 產(chǎn) 生 翹 曲 ， 所 以 選 用 時(shí) 必 須 進(jìn) 行 穩(wěn) 定 性 校 核 。 一 般 允 許 其 塑 性 變 形 量 不 超 過(guò) 滾 珠 直 徑 的 萬(wàn)分 之 一 。 滾 珠 絲 杠 副 的 預(yù)緊 方 法 選 擇 雙 螺 母 螺 紋 預(yù) 緊 。t M m????當(dāng) n=n 時(shí) ， M =Mmaxmx in/ ? cmkgfNa ??????..當(dāng) n=n 時(shí) ， M =Mtati04t ????，主 fniFMcmkgrNrSfiDfiatt???????當(dāng) = 時(shí)39。Dm/10?(7) 穩(wěn) 定 性 校 核機(jī) 床 在 進(jìn) 給 時(shí) 滾 珠 絲 杠 通 常 是 受 軸 向 力 的 一 壓 桿 。 產(chǎn) 生 大 的 塑 性 變 形 量 的 負(fù) 載 稱 為 允 許 的 最 大 靜 負(fù) 荷 。圖 21 雙 螺 母 螺 紋 調(diào) 隙 式 結(jié) 構(gòu)、 單 螺 母 3平 鍵 4調(diào) 整 螺 母 (1)計(jì) 算 進(jìn) 給 率 牽 引 力 mF作 用 在 滾 珠 絲 杠 上 的 進(jìn) 給 率 牽 引 力 主 要 包 括 切 削 力 時(shí) 的 走 刀 抗 力 以 及 移動(dòng) 件 的 重 量 和 切 削 分 力 作 用 在 導(dǎo) 軌 上 的 摩 擦 力 。 定 系 統(tǒng) 的 脈 沖 當(dāng) 量在 數(shù) 控 機(jī) 床 中 ， 一 個(gè) 脈 沖 所 產(chǎn) 生 的 坐 標(biāo) 軸 位 移 量 叫 做 脈 沖 當(dāng) 量 ， 通 常 用表 示 ， 也 稱 機(jī) 床 的 最 小 設(shè) 定 單 位 。(3) 工 作 壽 命 長(zhǎng) 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 摩 擦 表 面 為 高 硬 度 (HRC58—62)、高 精 度 ， 具 有 較 長(zhǎng) 的 工 作 壽 命 和 精 度 保 持 性 。6 / 47第二章 機(jī)械部分的改造設(shè)計(jì) 縱 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) 向 滾 珠 絲 杠 副 的 選 用滾 珠 螺 旋 傳 動(dòng) 是 在 絲 杠 和 螺 母 滾 道 之 間 放 人 適 量 的 滾 珠 ， 使 螺 紋 間 產(chǎn) 生滾 動(dòng) 摩 擦 。 拆 除 原 機(jī) 床 的 光 杠 ， 利 用 原 機(jī) 床 進(jìn) 給 箱 的 安 裝孔 和 銷 釘 孔 安 裝 齒 輪 箱 體 。 車 床 的 縱 向（ Z 軸 ） 和 橫 向 （ X 軸 ） 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 采 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 。 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 任 何 一 個(gè) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 都 由 硬 件 和 軟 件 兩 部 分 組 成 。 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) 為 了 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 床 所 要 求 的 分 辨 率 ， 采 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 經(jīng) 齒 輪 減 速 再 傳 動(dòng) 絲 杠 。 我 國(guó) 經(jīng) 濟(jì) 資 源 有 限 ， 國(guó) 家 大 ， 機(jī) 床 需 要 量 大 ， 因 此 不 可 能 拿 出相 當(dāng) 大 的 資 金 去 購(gòu) 買(mǎi) 新 型 的 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 而 我 國(guó) 的 舊 機(jī) 床 很 多 ， 用 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控系 統(tǒng) 改 造 普 通 機(jī) 床 ， 在 投 資 少 的 情 況 下 ， 使 其 既 能 滿 足 加 工 的 需 要 ， 又 能 提高 機(jī) 床 的 自 動(dòng) 化 程 度 ， 比 較 符 合 我 國(guó) 的 國(guó) 情 。 我 國(guó) 數(shù) 控2 / 47機(jī) 機(jī) 床 近 幾 年 在 產(chǎn) 業(yè) 化 和 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 上 取 得 了 明 顯 的 進(jìn) 步 ， 特 別 是 在 機(jī) 床 的 高速 化 、 多 軸 化 、 復(fù) 合 化 、 精 密 化 方 面 進(jìn) 步 很 大 。Reform process as follows:(1)The reformation of machine part, include to enter lengthways to the reformation of the direction with horizontal enter to direction of reformation. Mainly include to roll the ball screw shaft nut and the calculation choice of reaction stepping motor and the establishment of lengthways, horizontal anization assemble diagram project. (2)The reformation of electricity part, mainly include the choice of MCS51 family singlechip and expand chip and the design of electric control chart.Key words : numerical control ,singlechip ,stepping motor , ball screw shaft ,reform 1 / 47目 錄引 言 .........................................................................................1第 一 章 總 體 方 案 的 設(shè) 計(jì) ………………………………………...2 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) .......................................................................4 總 體 方 案 的 論 證 ............................................................4 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) ........................4 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ....................5 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) ....................5 總 體 方 案 的 確 定 ............................................................6第 二 章 機(jī) 械 部 分 的 改 造 設(shè) 計(jì) ................................................6 縱 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ..............................................6 縱 向 滾 珠 絲 杠 副 的 選 用 ......................6 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) ............................................18 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 選 用 .........18 橫 向 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 選 用 .......................23 齒 輪 傳 動(dòng) 間 隙 的 調(diào) 整 ...................................................27第 三 章 電 氣 控 制 部 分 的 設(shè) 計(jì) ................................................31 單 片 機(jī) 的 選 擇 ...............................................................31 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) ...........................................................32 環(huán) 形 脈 沖 分 配 器 的 選 擇 .....................32 功 率 放 大 器 的 選 用 .........................35 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 微 機(jī) 控 制 ....................................................39 軟 件 程 序 的 實(shí) 現(xiàn) ...........................................................41結(jié) 論 .......................................................................................53致 謝 .......................................................................................541 / 47引言隨 著 科 技 發(fā) 展 的 進(jìn) 步 現(xiàn) 代 工 業(yè) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 特 別 是 能 源 部 門(mén) 的 需 求 ，使 高 溫 高 壓 水 廣 泛 應(yīng) 用 于 相 關(guān) 的 領(lǐng) 域 中 ， 對(duì) 國(guó) 民 生 產(chǎn) 和 人 民 生 活 起 著 越 來(lái) 越重 要 的 作 用 ， 例 如 ： 極 床 作 為 機(jī) 械 制 造 業(yè) 的 重 要 基 礎(chǔ) 裝 備 ， 它 的 發(fā) 展 一 直 引 起 人 們 的 關(guān) 注 ，由 于 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 的 興 起 ， 促 使 機(jī) 床 的 控 制 信 息 出 現(xiàn) 了 質(zhì)