【正文】 )2pSbPGT N cm???? ??? 式中： SP —— 移動部件負載（ N）； G—— 移動部件重量（ N）； zP —— 與重量方向一致的作用在移動部件上的負載力（ N）； ? —— 導軌摩擦系數(shù)； b? —— 步進電機步距角，（ rad）； T—— 電機軸負載力矩（ Ncm ） 本例中，取 ?? （ 淬火鋼滾珠導軌的摩擦系數(shù)）， ?? ， SP 為絲杠牽引 10 力， P N?? 。 ⑴、最大動負載 Q的計算 3 HQ Lf f P?? 查表得系數(shù) 1f?? ， 1Hf ? ，壽命值 66010nTL? 查表得使用壽命時間 T=15000h，初選絲杠螺距 t=4mm，得絲杠轉(zhuǎn)速 m a x1000 1 0 0 0 1 2 5 0 ( / m i n )4Vnrt ?? ? ? 所以 660 25 0 15 00 0 22510L ???? X 向絲杠牽引力 f G? 當 ()f當 — — 當 量 摩 擦 系 數(shù) 1 .4 1 4 0 .0 1 2 4 0 3 .3 9 ( )N? ? ? ? Y 向絲杠牽引力 1 . 4 1 41 . 4 1 4 0 . 0 1 2 8 7 4 . 0 6 ( )yyP f G N?? ? ? ?當 所以最大動負荷 8 X 向 3 2 2 5 1 1 3 . 3 9 2 0 . 6 ( )xQN? ? ? ? ? Y 向 3 2 2 5 1 1 4 . 0 6 2 4 . 7( )y ? ? ? ? ? 查表，取滾珠絲杠公稱直徑 0 10d mm? ，選用滾珠絲杠螺母副的型號為 SFK1004，其額定動載荷為 390N，足夠用。 XY 工作臺運動部分的總重量：約 287N。 LED 顯示數(shù)控工作臺的狀態(tài)。 設(shè)計參數(shù)如下：負載重量 G=150N；臺面尺寸 C B H＝ 145mm 160mm12mm；底座外形尺寸 C1 B1 H1＝ 210mm 220mm 140mm；最大長度L=388mm；工作臺加工范圍 X=55mm， Y=50mm；工作臺最大快移速度為 1m/min。強調(diào)市場需求為導向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、曲型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進技術(shù) ,消化吸收 ,初步建立起國產(chǎn)化體系階段。為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化 ,如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等。目前世界上許多汽車廠 ,包括我國的上海通用汽車公司 ,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。 在我國對外開放進一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包 含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。 （一）數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。 (2)5 軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工 ,可用刀具最佳幾何形狀進行切削 ,不僅光潔度高 ,而且效率也大幅度提高。目前開放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控 系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心?？v觀我國數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程 ,特別是經(jīng)過 4 個 5 年計劃的攻關(guān) ,總體來看取得的成績還是不小。沒有規(guī)模就不會有價值低廉而富有競爭力的產(chǎn)品 ?？紤]到定位精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動 XY 工作臺。 由于工作臺的運動載荷不大，因此采用有預加載荷的雙 V形滾珠導軌。 ⑷ 、 滾動導軌剛度及預緊方法 當工作臺往復移動時，工作臺壓在兩端滾動體上的壓力會發(fā)生變化，受力大的滾動體變形大，受力小的滾動體變形小。 ⑷、剛度驗算 滾珠絲杠受工作負載 P引起的導程 0L 的變化量 01 PLL EF?? Y 向所受牽引力大，故應(yīng)用 Y 向參數(shù)計算 ( )PN? 0 ( )L cm? 622 0 .6 1 0 ( / )E N cm?? ? ?材 料 為 鋼 9 ? ?2220 .7 9 83 .1 4 0 .52F R c m? ??? ? ????? 所以 61 62 4 .7 0 .5 1 .2 1 0 ( )2 0 .6 1 0 0 .5L c m??? ? ? ? ??? 絲杠因受扭矩而引起的導程變化量 2L 很小，可以忽略。 表 32 步進電機參數(shù) 型 號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸()mm 重量 ()N 步 距角?? 最 大靜轉(zhuǎn)距? ?Ncm 最高空載啟動頻率( /steps) 相數(shù) 電壓 ()V 電流 ()A 外徑 長度 軸徑 45BF005Ⅱ 1． 5 3000 3 27 2.5 45 58 4 11 確定齒輪傳動比 因步進電機步距角 ? ? ，滾珠絲杠螺距 4t mm? ，要實現(xiàn)脈沖當量 /p mm ste p? ? ，在傳動系統(tǒng)中應(yīng)加一對齒輪降速傳動。 CPU 板 CPU的 選擇 隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。 AT89S51 的性能參數(shù)為： Flash 存儲器容量為 4KB、 16 位定時器 2 個、中斷源6 個（看門狗中斷、接收發(fā)送 中斷、外部中斷 0、外部中斷 定時器 0 和定時器 1中斷）、 RAM 為 128B、 14 位的計數(shù)器 WDT、 I/O 口共有 32 個。 （ 3） 和 兩個中斷源中 INT0 優(yōu)先級最高，它讀入行程開關(guān)的狀態(tài)并觸發(fā)中斷； INT1 讀入點動、復位、圓弧插補開關(guān)的狀態(tài)而觸發(fā)中斷。 步進電機驅(qū)動電路和工作原理 步進電機的速度控制比較容易實現(xiàn)，而且不需要反饋電路。其光電偶合部分采用的是達林頓管，因為驅(qū)動電磁鐵的電流比較大。所以這 4 個行程開關(guān)就充當了傳感器。 主流程圖 CTL EQU 3FF8H PA EQU 3FF9H PB EQU 3FFAH PC EQU 3FFBH CMD EQU 02H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0IS ；外部中斷 0 入口 ORG 000BH AJMP TM0IS ；定時器 0 中斷入口 ORG 0013H AJMP INT1IS ；外部中斷 1 入口 ORG 001BH AJMP TM1IS ；定時器 1 中斷入口 ORG 0100H MAIN： ANL P1， 0EFH SETB IT0 ；外中斷負跳沿觸發(fā) 圖 51 SETB IT1 MOV A， CTL MOV DPTR， A MOVX DPTR， CMD ； A口輸入， B 口輸出， C 口輸入 SETB EX0 ；允許外中斷 0 SETB EX1 ；允許外中斷 1 SETB PX0 SETB PX1 ；設(shè)置優(yōu)先級 SETB EA ；開總中斷 LOOP： AJMP LOOP ；等待中斷 上電復位 =0，吸合電磁鐵，繪筆抬起 外部中斷， 8155 初始化 開外部中斷，開總中斷 等待中斷 20 在等待中斷的過程中，如果有中斷到來，先檢查中斷 0 的狀態(tài)，是中斷 0 則進入中斷 0 的中斷服務(wù) INT0IS，是中斷 1 則進入中斷 1 的中斷服務(wù) INT1IS。 27 參考文獻 [1] 王愛玲，白恩遠，趙學良 .現(xiàn)代數(shù)控機床 .國防 工業(yè)出版社 ,2021 [2] 李廣弟 ,朱月秀，王秀山 .單片機 基礎(chǔ) .北京 航空航天大學出版社 ,2021 [3] 房小翠 .單片微型計算機與機電接口技術(shù) .國防 工業(yè)出版社 ,2021 [4] 王小明 . 電動機的單片機控制 . 北京航空航天大學出版社 ,2021 [5] 李建勇 .機電一體化技術(shù) .科學出版社 .2021 [6] 鄭學堅 ,周斌 .微型計算機原理及應(yīng)用 .清華大學出版社 ,2021 [7] 徐灝 .機械設(shè)計手冊（ 3） .機械工業(yè) 出版社 ,2021 [8] 徐灝等 .機械設(shè)計手冊 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [9] 濮良貴 ,記名剛 .機械設(shè)計 [M].北京 :高等教育出版社 ,2021 [10] 吳振彪 .機電綜合設(shè)計指導 [M].湛江 :湛江海洋大學 ,1999 [11].楊入清 .現(xiàn)代機械設(shè)計 — 系統(tǒng)與結(jié)構(gòu) [M].上海 :上?？茖W技術(shù)文獻出版社 ,2021 [12] .付承云 . 數(shù)控功能部件選用指導手冊 .機械工業(yè) 出版社 ,2021