【文章內(nèi)容簡介】 效率,一般取≥,此處取ηo=所以：2) 快速移動所需力矩 ………………………………………………………式（23） =50+= 3) 最大切削載時所需力矩……………………………………………式（24） 從上面計算可以看出、三種工況下,以最大切削載時所需轉(zhuǎn)矩最大,即以此項作為校核步進電機轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當步進電機為兩相四拍時， =故最大靜力矩Mjmax=?m，大于所以滿足要求！但還必須進一步考核步進電機起動矩頻特性和運轉(zhuǎn)矩頻特性。計算步進電機空載起動頻率和切削時的工作頻率 圖（4）、56BYG250E—SASSBL—0601混合式步進電機矩頻特性圖當快速運動和切削進給時，56BYG250ESASSBL0601型混合式步進電機運行矩頻完全可以滿足要求。繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖在完成運動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進電機型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫機械裝配圖。見附圖（一）例如，雙片齒輪采用周向彈簧調(diào)整消隙法：如圖（5）所示，采用了可調(diào)拉力彈簧調(diào)整間隙。在兩個薄片齒輪1和2上分別裝上耳座3和8，彈簧4的一端鉤在耳座3上，另一端鉤在耳座8的螺釘7上。用螺母5調(diào)節(jié)螺釘7的伸出長度即可調(diào)整彈簧的彈力，調(diào)整好后再用螺母6鎖緊。彈簧的彈力使薄齒輪1和2的左、右齒面分別與寬齒輪的齒槽左、右齒側(cè)面貼緊，消除了齒側(cè)間隙。 （圖5） 雙薄片齒輪周向彈簧調(diào)整法2薄片齒輪 8耳座 4彈簧 5調(diào)節(jié)螺母 6鎖緊螺母 7螺釘（二）、橫向機構(gòu)初選步進電機：1 . 計算步進電機負載轉(zhuǎn)矩Tm ………………………………式（18） 式中: —脈沖當量 (mm/step)。 —進給牽引力 (N)。 —步距角,176。2 . 初選步進電機型號 根據(jù)=，其中，,..3 . 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 根據(jù)簡圖 ，即圖（2），計算傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量運動件的轉(zhuǎn)動慣量可由下式計算: ………………………………………………………………………………式（25）式中 、—齒輪、的轉(zhuǎn)動慣量 () —滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 () = 式中 D—圓柱體直徑(cm)。 L—圓柱體長度 (cm)。 代入上式: 4. 電機轉(zhuǎn)矩計算 機床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計算:1) 快速空載起動慣性矩在快速空載起動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下： ……………………………………………………式（19） ………………………………………………式（20） 又： ………………………………………………………式（21） 代入得： 折算到電機軸上的摩擦力矩:……式（22）式中：η—傳動鏈總效率,~。i—傳動比。 —貼塑導軌摩擦系數(shù)，取=附加摩擦力矩：………………………………………………………………式（22）式中：η—傳動鏈總效率,~。i—傳動比。Fpo—滾珠絲杠預加負荷,一般取1/3Fm,Fm為進給牽引力(N)。ηo—滾珠絲杠未預緊時的傳動效率,一般取≥,此處取ηo=所以：2) 快速移動所需力矩 ………………………………………………………式（23） =+= 3) 最大切削載時所需力矩……………………………………………式（24） 從上面計算可以看出、三種工況下,以快速空載起動慣性矩最大,即以此項作為校核步進電機轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當步進電機為兩相四拍時， =故最大靜力矩Mjmax=，而電機保持轉(zhuǎn)矩為 ，大于最大靜力矩Mjmax，所以滿足要求！但還必須進一步考核步進電機起動矩頻特性和運轉(zhuǎn)矩頻特性。計算步進電機空載起動頻率和切削時的工作頻率 圖（5）、56BYG250E—ASSBL—0241型混合式步進電機矩頻特性圖當快速運動和切削進給時，56BYG250E—ASSBL—0241型混合式步進電機運行矩頻完全可以滿足要求。繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖在完成運動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進電機型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫橫向機械裝配圖。見附圖（二）第四章、微機數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計167。1 微機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容(一)硬件電路設(shè)計內(nèi)容硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是軟件編制的前提,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計包括以下幾部分內(nèi)容：繪制系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)框圖據(jù)總體方案及機械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結(jié)構(gòu)圖。機床硬件電路由五部分組成：（1） 主控制器，即中央處理單元CPU。（2） 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。（3） 存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。（4） 接口，即輸入/輸出接口電路。（5） 外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。選擇中央處理單元CPU的類型CPU的種類很多，在此處選擇MCS——51系列單片機中的80C51，因為其集成度高，穩(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強的外部擴展功能，外圍擴展電路芯片大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過標準擴展電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。存儲器擴展電路設(shè)計存儲器擴展包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器擴展兩部分。分別選擇兩片2764和一片6264來擴展16K的內(nèi)存。I/O接口電路設(shè)計設(shè)計內(nèi)容包括：據(jù)外部要求選用I/O接口芯片，步進電機伺服控制電路，鍵盤、顯示部分以及其他輔助電路設(shè)計（如復位、掉電保護等）。經(jīng)考慮，選擇8255為I/O接口芯片，液晶顯示控制器LR—104VRAM來控制LCD。圖中的急停開關(guān)應(yīng)采用那種按下去之后不會彈起、直到再次啟動后操作者用手動拔出的按鈕，此處由于表達方式的限制，僅以普通按鈕表示。（二）、機床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件是硬件的補充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計軟件。軟件設(shè)計步驟分為以下幾步：（1） 據(jù)軟件要實現(xiàn)的功能，能制定出軟件技術(shù)要求；（2） 將整個軟件模塊化，確定各模塊的編制要求，包括各模塊功能，入口參數(shù)，出口參數(shù)；（3） 據(jù)硬件資源，合理分配好存儲單元；（4） 分別對各模塊編程，并調(diào)試；（5） 連接各模塊，進行統(tǒng)一調(diào)試及優(yōu)化；（6） 固化到各程序存儲器中。數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊（1） 軟件實現(xiàn)環(huán)行分配器；（2） 插補運算模塊；（3） 自動升降速控制模塊。167。2 80C51單片機及其擴展(一)80C51單片機的簡介 1．芯片引腳及片外總線結(jié)構(gòu)80C51單片機采用40腳雙直插封裝（DIP）形式，如圖(6)所示。80C51單片機是高性能單片機，因為受到引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。下面說明這些引腳的名稱和功能。（1） 電源引腳Vss和Vcc Vss(20腳)：接地。 Vcc(40腳)：主電源+5V。（2） 時鐘電路引腳XTAL1`和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該端引腳必須接地；對于CHMOS單片機，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反向放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時鐘電路，對于HMOS單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于CHMOS單片機，此引腳應(yīng)懸浮。圖（6）.80C51引腳圖（3） 控制信號引腳RST、ALE//PROG、PSEN、/EA/VppRST（9腳）：單片機剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在該引腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復位（RESET）。ALE//PROG：訪問片外存儲器時，ALE作鎖存擴展地址低位字節(jié)的控制信號（稱允許鎖存地址）。平時不訪問片外存儲器時，該端也以1/6的時鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，供定時或者其他需要使用；在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時會失去一個脈沖。ALE端的負載驅(qū)動能力為8個LSTTL（低功耗高速TTL）。 /PSEN（29腳） ：在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負脈沖作為存儲器讀選通信號。CPU在向片外存儲器取指令期間，PSEN信號在12個時鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩個有效的PSEN信號不出現(xiàn)。PSEN端同樣可驅(qū)動8個LSTTL負載。我們根據(jù)PSEN、ALE和XTAL2輸出是否有信號輸出，可以判別80C51是否在工作。 /EA/Vpp（31腳）：當EA端輸入高電平時，CPU從片內(nèi)程序存儲器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當?shù)刂烦^4KB時，將執(zhí)行片外程序存儲器的程序。當EA輸入低電平時，CPU僅訪問片外程序存儲器。（４） 輸入/輸出引腳（P0、PP2和P3端口引腳）P0~P3是4個寄存器，也稱為4個端口，是80C51單片機與外界聯(lián)系的4個8位雙向并行I/O口。由于在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，CPU需要對接口電路輸入輸出數(shù)據(jù)的寄存器進行讀寫操作，所以在單片機中對這些寄存器象對存儲單元一樣進行編址。通常把接口電路中這些已編址并能進行讀寫操作的寄存器稱為端口（PORT），或簡稱口。~（39~32腳）：P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)，故這些I/O線有地址線/數(shù)據(jù)線之稱，簡寫為AD0~AD7。在EPROM編程時，從P0輸入指令字節(jié)，在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)（驗證時，要外接上拉電阻）。~（1~8腳）：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在EPROM編程和驗證程序時，它輸入低8位地址。~（21~28腳）：P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高8位地址，即A8~A15。在對EPROM編程和驗證程序時，它輸入高8位地址。~（10~17腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在整個系統(tǒng)中，這8個引腳還具有專門的第二功能，如表（3）所示。表P3口各位的第二功能 P3口的各位第二功能