【文章內(nèi)容簡介】 輪.. Z2采用.. 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。10畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 步進(jìn)電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)的確定.. 由資料知，激光切割機(jī)的負(fù)載可以認(rèn)為是慣性負(fù)載。機(jī)械機(jī)構(gòu)的慣量對運(yùn)動特性有直接的影響。不但對加速能力、加速時驅(qū)動力矩及動態(tài)的快速反應(yīng)有關(guān)，在開環(huán)系統(tǒng)中對運(yùn)動的平穩(wěn)性也有很大的影響，因此要計(jì)算慣性負(fù)載。限于篇幅，在此僅對進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。慣性負(fù)載可由以下公式進(jìn)行計(jì)算：.. D=01 1223 4 m wD ) ′mn 式（）J J +J +(Z/Z)(J+J)+ J (V/ 2 式中：J D為整個傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的慣性負(fù)載。.. J0為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量.. e J1為齒輪.. Z l的轉(zhuǎn)動慣量.. J2為齒輪.. Z 2的轉(zhuǎn)動慣量.. J3為齒輪.. Z 3的轉(zhuǎn)動慣量.. mn為系統(tǒng)工作臺質(zhì)量Vm為工作臺的最大移動速率.. ωD為折算成單軸系統(tǒng)電動機(jī)軸角速度各項(xiàng)計(jì)算如下：已知：.. J0＝0忽略不計(jì)， m n=齒輪慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式：.. J=r2m=r2G/g 式（）其中：ρ為回轉(zhuǎn)半徑G為轉(zhuǎn)件的重量滾珠絲杠的慣性矩計(jì)算公式：.. J=p RLD/32 式（）最后計(jì)算可得：.. J1=103Kg. m2 J2=103Kg. m2 J3=104Kg. m2 J4=105Kg. m2 Vm=12 m/s ωD=2πrad/s故慣性負(fù)載根據(jù)式（）得：11畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 步進(jìn)電機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)的確定 JD=J0+J1+(Zl/Z2)（J2＋J3）+ J4 (Vm/ωD)2mn = Kg. cm2此值為近似值故此值小于所選電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量。12 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 傳動系統(tǒng)剛度的討論.. 6 傳動系統(tǒng)剛度的分析激光切割機(jī).. XY工作臺其實(shí)為一進(jìn)給傳動系統(tǒng)，其傳動系統(tǒng)的剛度可根據(jù)不出現(xiàn)摩擦自振或保證微量進(jìn)給靈敏度的條件來確定。 根據(jù)工作臺不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動系統(tǒng)的剛度傳動系統(tǒng)中的當(dāng)量剛度.. K或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度.. C主要由最后傳動件的剛度.. K 0或.. C 0決定的，在估算時，取.. K=K 0，C=C 0對滾珠絲杠傳動,其變形主要包括：①絲杠拉壓變形②扭轉(zhuǎn)變形③絲杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。④軸承和軸承座的變形。在工程設(shè)計(jì)和近似計(jì)算時，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動剛度.. K 0，根據(jù)支承形式可得：.. Ko =EF /3 L *10 3(Kgf / mm) 式（）式中：E=10 4(Kgf/ mm 2) F= 2L=Ls＝250 mm則根據(jù)式（）得：.. K0=傳動系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要求。此時傳動系統(tǒng)的剛度應(yīng)滿足：.. K△≥F0/△式（）式中：K △—傳動系統(tǒng)當(dāng)量剛度.. F0—部件運(yùn)動時的靜摩擦力N —正壓力,N=W/g=230kgfF —靜摩擦系數(shù)，取.. △.. —部件調(diào)整時，所需的最小進(jìn)給量則：.. F0=230= 13 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 傳動系統(tǒng)剛度的討論 A==即滿足微量進(jìn)給要求的傳動系統(tǒng)剛度為: K△≥F0/△＝ ＝結(jié)合上述傳動系統(tǒng)剛度的討論可知滿足微量進(jìn)給靈敏度所需要的剛度較小，可以達(dá)到精度要求。14 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 消隙方法與預(yù)緊 7 消隙方法與預(yù)緊數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中常采用齒輪傳動副來達(dá)到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。由于齒輪在制造中總是存在著一定的誤差，不可能達(dá)到理想齒面的要求，因此一對嚙合的齒輪，總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常地工作。齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向動作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤差甚至是輪廓誤差。對閉環(huán)系統(tǒng)來說，齒側(cè)間隙也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動副常采用各種消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。數(shù)控機(jī)床上常用的調(diào)整齒側(cè)間隙的方法針對不同類型的齒輪傳動副有不同的方法。如圖 ，齒輪１裝在電動機(jī)軸上，調(diào)整偏心軸套２可以改變齒輪１和３之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。1齒輪 2偏心套 3齒輪圖 偏心軸套調(diào)整法 15 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 消隙方法與預(yù)緊 如圖 ，使齒厚在齒輪的軸向稍有變化。調(diào)整時改變墊片３的厚度就能改變齒輪１和２的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。圖 錐度齒輪調(diào)整法圖 ，兩片薄齒輪 1和 2套裝一起，每片齒輪各開有兩條周向通槽，在齒輪的端面上裝有短柱 3，用來安裝彈簧 4。裝配時使彈簧 4具有足夠的拉力，使兩個薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。對比三種方案：第一種需要經(jīng)常的調(diào)整，對于本身就以提高效率為目標(biāo)的數(shù)控機(jī)床而言肯定不合適。第二種是很不錯的方案，但在切割機(jī)上并不實(shí)用。第三種方案相比較而言在數(shù)控切割機(jī)上適用，而且不需要人為經(jīng)常調(diào)整，很適合數(shù)控機(jī)床的需要。本設(shè)計(jì)方案選用第三種方法。16畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 消隙方法與預(yù)緊 圖 雙片齒輪錯齒調(diào)整法滾珠絲杠副在工作臺上的支承方式有兩種。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計(jì)選用兩端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式。該形式夾緊一對圓錐滾子軸承的外圈而預(yù)緊，提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度，增加軸承裝置的剛性，減小機(jī)器工作時軸承的振動。預(yù)緊量由廠家提供。17畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).. 8 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 確定機(jī)床控制系統(tǒng)方案根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)方案的要求，可以看出：對機(jī)械部分的控制只有進(jìn)給系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)的控制和工作臺回轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)控制。控制系統(tǒng)有微機(jī)的、有.. PLC的、也有單片機(jī)的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。另外，居然要控制，就得有輸入和輸出設(shè)備才能對相應(yīng)的運(yùn)動進(jìn)行控制。其控制系統(tǒng)框圖如圖.. ：單片機(jī).. I/O口擴(kuò)展驅(qū)動器存儲器擴(kuò)展驅(qū)動器鍵盤顯示器X軸電機(jī)Y軸電機(jī)Z軸電機(jī)縱向絲杠橫向絲杠圖.. 控制系統(tǒng)框圖 主要芯片配置由于.. 89C51芯片在性價比上比同類單片機(jī)高，加上.. 8038051市場上已經(jīng)停產(chǎn)，所以選擇.. 89C51作為主芯片。 主要管腳功能89C51是.. 40腳雙列直插式芯片。主要管腳功能:①控制線.. EA——片外存儲器選擇端，雖然.. 89C51內(nèi)有.. 4K的.. FLASH，但為了方便接線和各程序的存放，故不使用內(nèi)部程序存儲器，這樣.. EA接地，從外部程序存儲器讀取指令。.. ②PSEN——外部程序存儲器選通端,以區(qū)別讀外部數(shù)據(jù)存儲器。③ALE——地址鎖存控制端,系統(tǒng)擴(kuò)展時，ALE控制.. P 0口輸出的低八位地址送鎖存器儲存，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和地址隔離。此外.. ALE以.. l/6晶振的固定頻率輸出正脈沖,可作為外部時鐘或定時脈沖。④RESET——復(fù)位端,當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)二個周期以上高電平，完成復(fù)位初始化操作。光電隔離功率放大Z向絲杠.. 18畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).. ⑤89C51中.. I/O口的介紹.. P0口——外接存儲器時，此口為擴(kuò)展電路低八位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口；.. Pl口——用戶使用的.. I/O口；.. P2口——外接存儲器時,作擴(kuò)展電路高八位的地址總線；.. P3口——雙重功能口；.. P0—P3口均為八位雙向口。P 0口可驅(qū)動.. 8個.. TTL門電路，P l—P3口只能驅(qū)動四個.. TTL門電路。⑥時鐘——XTAL1和.. XTAL2，使用內(nèi)部時鐘時，二端接石英和微調(diào)電路；使用外部時鐘時，接外部時鐘脈沖信號。89C51三總線結(jié)構(gòu)：地址總線.. AB——地址總線為.. 16位，外部存儲器直接尋址范圍為.. 64KB，地址總線由.. P 0口經(jīng)地址鎖存器，提供八位.. A 0A7，高八位.. A 8—A15由.. P2口直接提供。數(shù)據(jù)總線.. DB——數(shù)據(jù)總線為.. 8位，自.. P 0口直接提供。,控制總線.. CB——由.. P 3口第二功能控制線EA、PSEN、ALE、RESET組成。 EPROM的選用為簡化電路，此處選用.. 2764EPROM (8K*8位)。本設(shè)計(jì)采用二片.. 2764EPROM，分別存放監(jiān)控程序,各功能模塊程序,常用零件加工程序。以便于更換各功能模塊程序和零件加工程序時，只需更換各自芯片即可，方便升級。2764芯片主要引腳功能: ①A0—A12 13位地址線.. ②D0—D7 數(shù)據(jù)輸出線.. ③OE數(shù)據(jù)輸出允許信號.. ④PGM編程控制信號，用于引入編程脈沖.. ⑤CE片選信號2764主要工作方式:①讀方式——.. OE及CE為低電平，Vpp＝＋5V時處于讀出方式②寫方式——.. OE為低電平, PGM亦為低電平，V PP＝＋21V, CE為高電平時，2764芯片處于禁止?fàn)顟B(tài)。將數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)固化到指定地址單元。③編程禁止方式一此為向多片.. 2764寫入不同程序而設(shè)置的，當(dāng).. V PP=+21V時，.. CE為高電平時，2764芯片處于編程禁止?fàn)顟B(tài)。19畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)..