【正文】 補(bǔ) 計(jì) 算 程 序 完 成 插 補(bǔ) 計(jì) 算 ， 稱 之為 “軟 件 插 補(bǔ) 器 ”。（ 2） 插 補(bǔ) 計(jì) 算 過 程插 補(bǔ) 計(jì) 算 時(shí) ， 每 走 1 步 ， 都 要 進(jìn) 行 以 下 4 個(gè) 步 驟 （ 又 稱 4 個(gè) 節(jié) 拍 ） 的算 術(shù) 邏 輯 運(yùn) 算 。假 定 加 工 如 圖 的 直 線 OA。 簡 單地 控 制 過 程 可 以 用 各 種 邏 輯 電 路 來 實(shí) 現(xiàn) ， 但 缺 點(diǎn) 是 線 路 復(fù) 雜 ， 控 制 方 案改 變 困 難 ， 自 從 微 處 理 器 問 世 以 來 ， 給 步 進(jìn) 電 機(jī) 控 制 器 設(shè) 計(jì) 開 辟 了 新 的 途 徑 。圖 34 PMM8714 管 腳 圖 率 放 大 器 的 選 用從 計(jì) 算 機(jī) 輸 出 口 或 從 環(huán) 形 分 配 器 輸 出 的 信 號(hào) 脈 沖 電 流 一 般 只 有 幾 個(gè) 毫 安 ，不 能 直 接 驅(qū) 動(dòng) 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 必 須 采 用 功 率 放 大 器 將 脈 沖 電 流 進(jìn) 行 放 大 ， 使 其 增大 到 幾 至 十 幾 安 培 ， 從 而 驅(qū) 動(dòng) 步 進(jìn) 電 機(jī) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。 本 設(shè) 計(jì) 以 8031 芯 片 為 核 心 ， 增 加 存 儲(chǔ) 器 擴(kuò) 展 電 路 、 接 口 和面 板 操 作 開 關(guān) 組 成 的 控 制 系 統(tǒng) 。(1)偏 心 套 (軸 )調(diào) 整 法 如 圖 24 所 示 ， 將 相 互 嚙 合 的 一 對(duì) 齒 輪 中 的一 個(gè) 齒 輪 4 裝 在 電 機(jī) 輸 出 軸 上 ， 并 將 電 機(jī) 2 安 裝 在 偏 心 套 1(或 偏 心 軸 )上 ，通 過 轉(zhuǎn) 動(dòng) 偏 心 套 (偏 心 軸 )的 轉(zhuǎn) 角 ， 就 可 調(diào) 節(jié) 兩 嚙 合 齒 輪 的 中 心 距 ， 從 而 消除 圓 柱 齒 輪 正 、 反 轉(zhuǎn) 時(shí) 的 齒 側(cè) 間 隙 。 ?????(6)剛 度 校 核主 要 校 核 滾 珠 絲 杠 在 工 作 負(fù) 載 和 扭 矩 T 共 同 作 用 下 引 起 的 每 導(dǎo) 程 變mF形 量 是 否 符 合 絲 杠 精 度 要 求 。 削 力 的 計(jì) 算橫 向 進(jìn) 給 量 為 縱 向 的 1/2～ 1/3， 取 1/2 則 切 削 力 為 縱 向 的 1/2， 則有 NFz ??? zy3 珠 絲 杠 螺 母 副 的 設(shè) 計(jì) 、 計(jì) 算 和 選 型滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 設(shè) 計(jì) 首 先 要 選 擇 機(jī) 構(gòu) 類 型 ： 確 定 滾 軸 循 環(huán) 方 式 ， 滾 珠絲 杠 副 的 預(yù) 緊 方 式 。039。 結(jié) 構(gòu) 類 型 確 定 后 ， 再 計(jì) 算 和 確 定 其 他 參 數(shù) ， 包 括 ： 公 稱直 徑 、 導(dǎo) 程 、 滾 珠 的 工 作 圈 數(shù) 、 列 數(shù) 、 精 度 等 級(jí) 等 。 滾 珠 螺 旋 傳 動(dòng) 與 滑 動(dòng) 螺 旋 傳 動(dòng) 或 其 它 直 線 運(yùn) 動(dòng) 副 相 比 ， 有 下 列 特 點(diǎn) ：(1) 傳 動(dòng) 效 率 高 一 般 滾 珠 絲 杠 副 的 傳 動(dòng) 效 率 達(dá) 90％ ~95％ ， 耗 費(fèi) 能量 僅 為 滑 動(dòng) 絲 桿 的 1/3。滾 珠 絲 杠 參 照 濟(jì) 寧 市 華 珠 機(jī) 械 有 限 公 司 的 產(chǎn) 品 樣 本 選 取 系 列 ， 即 外 插管 變 螺 距 型 滾 珠 絲 杠 副 。5 / 47 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 改 造 設(shè) 計(jì) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 伺 服 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 有 開 環(huán) 、 半 閉 環(huán) 和 閉 環(huán) 之 分 。 隨 著 數(shù) 控機(jī) 床 越 來 越 多 的 普 及 應(yīng) 用 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 的 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 效 益 為 大 家 所 理 解 。 We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal， and output the step pulse through the I/O interface。 （ 2） 電 氣 控 制 部 分 的 設(shè) 計(jì) ， 主 要 包 括 MCS51 系列 單 片 機(jī) 及 擴(kuò) 展 芯 片 的 選 用 和 電 氣 控 制 圖 的 設(shè) 計(jì) 。 我 國 是 一 個(gè) 機(jī) 床 大 國 ， 有 三 百 多 萬 臺(tái) 普 通 機(jī) 床 。同 時(shí) ， 為 了 提 高 傳 動(dòng) 剛 度 和 消 除 間 隙 ， 采 用 有 預(yù) 加 負(fù) 載 荷 的 結(jié) 構(gòu) 。 并 將 8031 單 片 機(jī) 組 成 的 微 機(jī) 作 為 數(shù) 控裝 置 的 核 心 ， 由 I/O 接 口 、 環(huán) 形 分 配 器 與 功 率 放 大 器 一 起 控 制 步 進(jìn) 電 機(jī) 轉(zhuǎn)6 / 47動(dòng) ， 經(jīng) 齒 輪 減 速 后 帶 動(dòng) 滾 珠 絲 杠 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 車 床 的 縱 向 、 橫 向 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。 螺 母 上 設(shè) 有 返 向 器 ， 與螺 紋 滾 道 構(gòu) 成 滾 珠 的 循 環(huán) 通 道 。 本 設(shè) 計(jì) 所 要 求 的 C620?的 脈 沖 當(dāng) 量 為 ： 縱 向 （ Z 向 ） 脈 沖 當(dāng) 量 為 ， 橫 向 （ X 向 ） 脈沖 當(dāng) 量 為 。?????(4)選 擇 滾 珠 絲 杠 副滾 珠 絲 杠 的 選 擇 見 表 21。max 步 進(jìn) 電 機(jī) 最 高 工 作 頻 率 HzVf ????? 步 進(jìn) 電 機(jī) 的 選 擇對(duì) 于 工 作 方 式 為 三 相 六 拍 的 步 進(jìn) 電 機(jī) ， 有 ???查 表 選 用 110BF003 型 直 流 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) ， 其 最 大 徑 轉(zhuǎn) 矩 是800N cm= cm。 選 取 靜0C17 / 47態(tài) 安 全 系 數(shù) =2， 滾 珠 絲 杠 的 最 大 軸 向 負(fù) 荷 故 最 大 靜sf ??負(fù) 荷 為 ??? NFfCs(4)選 擇 滾 珠 絲 杠 副表 22 滾 珠 絲 杠 副 參 數(shù)型 號(hào)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(dòng)載 荷 )(N絲 杠長 度??m額 定 靜載 荷 )(?39。經(jīng) 驗(yàn) 算 可 知 電 動(dòng) 機(jī) 合 格 。 由 此 就可 以 將 縱 向 及 橫 向 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 裝 配 圖 設(shè) 計(jì) 并 畫 出 ， 具 體 請(qǐng) 見 圖 紙 。 所 以 不 同 相 的 電 機(jī) 應(yīng) 選 用 不 同 的 環(huán) 形 分 配 器 。29 / 47圖 37 斬 波 恒 流 功 放 電 路通 過 比 較 選 擇 ， 本 設(shè) 計(jì) 中 選 用 單 電 壓 功 率 放 大 電 路 。 詳 細(xì) 圖 紙 內(nèi) 容 見 圖 紙 。 （ 2） 終 點(diǎn) 判 斷 方 法逐 點(diǎn) 比 較 法 的 終 點(diǎn) 判 斷 有 以 下 幾 種 方 法 ：設(shè) 置 x,y 兩 個(gè) 減 法 計(jì) 數(shù) 器 。 這 些 參 數(shù) 由 調(diào) 用 程 序 查 詢 數(shù) 據(jù) 表 得 到 ， 并 存 入 入 口 單 元 Xe,Ze 及 BS ； 本 子 程 序 還 用 一 個(gè) 工 作 單 元 存 放 走 步 過 程 中 加 工 點(diǎn) 偏差 值 ， 初 態(tài) 為 0。如 果 直 接 按 式 （ 41） 計(jì) 算 偏 差 ， 則 要 做 2 次 乘 法 ， 1 次 減 法 ， 比 較 麻煩 ， 因 此 有 必 要 進(jìn) 一 步 簡 化 。 30 / 47方 式 信號(hào)方 向 信號(hào)CP 脈沖圖 38 串 行 控 制 示 意圖 8031 步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器 功率放大電路并 行 控 制 。由 于 二 極 管 VD1 的 作 用 ， 使 繞 組 只 加 上 高 電 壓 U1， 繞 組 的 電 流 很 快 達(dá)到 規(guī) 定 值 。 又 因 為 8031 在 外 接 程 序 存 儲(chǔ) 器 或 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) 地 址 的 低 8位 信 息 和 數(shù) 據(jù) 信 息 分 時(shí) 送 出 ， 故 還 需 要 采 用 一 片 6264 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 儲(chǔ) 存 數(shù)據(jù) 。 在 彈 簧 2 的 作 用 下使 薄 片 齒 輪 3 和 4 錯(cuò) 位 而 消 除 齒 側(cè) 間 隙 。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(huì) 失 穩(wěn) 。GFfKzym??)?燕 尾 形 導(dǎo) 軌 選 取 參 數(shù) ： Nf,2.,.39。?　 　 　 ——截 面 慣 性 矩 ， 對(duì) 實(shí) 心 圓J 416dJ??對(duì) 于 水 平 絲 杠 要 考 慮 自 重 影 響 可 取 ( ) 4。 ??(2)計(jì) 算 最 大 動(dòng) 負(fù) 荷 C選 用 滾 珠 絲 杠 副 的 直 徑 時(shí) ， 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(diǎn) 蝕 現(xiàn) 象 。(5) 同 步 性 好 用 幾 套 相 同 的 滾 珠 絲 桿 副 同 時(shí) 傳 動(dòng) 幾 個(gè) 相 同 的 運(yùn) 動(dòng) 部件 ， 可 得 到 較 好 的 同 步 運(yùn) 動(dòng) 。 保 留 原 手 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) ， 用 于 微 進(jìn) 給 和 機(jī) 床 刀 具 對(duì) 零 操作 ， 原 有 的 支 承 結(jié) 構(gòu) 也 保 留 。 在 我 國 ， 普 通 機(jī) 床 數(shù) 控 改 造 方 面 應(yīng) 用 較 普 遍 的 是 Z80CPU 和 MCS51 系列 單 片 機(jī) ， 主 要 是 因 為 它 們 的 配 套 芯 片 便 宜 ， 普 及 性 、 通 用 性 強(qiáng) ， 制 造 和 維修 方 便 ， 完 全 能 滿 足 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 機(jī) 床 的 改 造 需 要 。 所以 說 ， 本 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 實(shí) 例 具 有 典 型 性 和 實(shí) 用 性 。 數(shù) 控 機(jī) 床 是 以 數(shù) 字 化 的 信 息 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 床 控 制 的 機(jī) 電 一 體 化 產(chǎn) 品 ， 它 把 刀 具和 工 件 之 間 的 相 對(duì) 位 置 ， 機(jī) 床 電 機(jī) 的 啟 動(dòng) 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(dòng) 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(jì) 算 機(jī) ， 經(jīng) 過 譯 碼 ，運(yùn) 算 ， 發(fā) 出 各 種 指 令 控 制 機(jī) 床 伺 服 系 統(tǒng) 或 其 它 的 執(zhí) 行 元 件 ， 加 工 出 所 需 的 工件 。I / 47 摘 要眾 所 周 知 ， 對(duì) 一 個(gè) 機(jī) 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 。 數(shù) 控 機(jī) 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(jī) 械 產(chǎn) 品 向 機(jī) 電 一 體化 發(fā) 展 的 先 河 。 可 以 預(yù) 料 ， 今 后 ， 機(jī) 床 的 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 化 改 造 將 迅 速 發(fā) 展 和 普 及 。 在 設(shè) 計(jì) 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(duì) 象 的 運(yùn) 動(dòng) 速 度 和 精 度 密 切 相 關(guān) ； 2. 可 擴(kuò) 展 存 儲(chǔ) 器 的 容 量 與 數(shù) 控 功 能 的 強(qiáng) 弱 相 關(guān) ；3. I/O 口 擴(kuò) 展 的 能 力 與 對(duì) 外 設(shè) 控 制 的 能 力 相 關(guān) 。橫 向 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 的 改 造 。 因 此 可 達(dá) 到 較 高 的 定位 精 度 和 重 復(fù) 定 位 精 度 。GFfKzxm??N)(. ???N629 / 47三 角 形 導(dǎo) 軌 選 取 參 數(shù) ： NGfK80,15.,.39。kn　 　 　 ——絲 杠 失 穩(wěn) 時(shí) 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 。 的 計(jì) 算 公 式 如 下 :mF橫 向 進(jìn) 給 導(dǎo) 軌 為 燕 尾 形 ， 則 ： )(39。?——截 面 慣 性 矩 ， 對(duì) 實(shí) 心 圓J 416dJ??19 / 47對(duì) 于 水 平 絲 杠 要 考 慮 自 重 影 響 可 取 ( ) 4。 采 取 措 施 使 一 個(gè) 薄 齒 輪 的 左 齒 側(cè) 和另 一 個(gè) 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(shí) 不 會(huì) 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(gè) 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。 8031 內(nèi) 部 不 帶 ROM， 需 要 外 接 EPROM 作 為 外 部程 序 存 儲(chǔ) 器 。 在 繞 組 指 令 脈 沖 到 來 時(shí) ， 脈 沖 的 上 升 沿 同 時(shí) 使 VT1 和 VT2 導(dǎo) 通 。 這 種 控 制 方 式 的 示 意 圖 見 圖 38。當(dāng) 2 方 向 所 走 的 步 數(shù) 與 終 點(diǎn) 坐 標(biāo) （ ） 相 等 時(shí) ， 發(fā) 出 終 點(diǎn) 到 信 號(hào) ，eyx,停 止 插 補(bǔ) 。直 線 插 補(bǔ)