【文章內(nèi)容簡介】 般取 ， 為進(jìn)給牽引力；——絲杠導(dǎo)程（cm）；——滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率， 。所以 空載起動時折算到電機(jī)軸上的力矩 （ ）式中 ——傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量（ ）； ——電機(jī)最大角加速度（ ）；——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）,；——運(yùn)動部件從停止起動加速到最大進(jìn)給速度所需要的時間（s），因?yàn)?200ms； ——運(yùn)動部件的最大進(jìn)給速度（mm/min）；——脈沖當(dāng)量（mm/步）； ——步進(jìn)電機(jī)的步距角（ ）； 折算到電機(jī)軸上的銑削負(fù)載力矩 式中 ——絲杠導(dǎo)程（cm）；——齒輪降速比，按計算； ——傳動鏈總效率，一般可?、倏焖倨饎訒r所需力矩 即 ②快速進(jìn)給時所需力矩 即 ③最大銑削負(fù)載時所需力矩 即 經(jīng)過上述計算后，在 、 兩種力矩中取其大者作為選擇步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。對于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床來說，因?yàn)橐ＷC一定的動態(tài)性能，系統(tǒng)時間常數(shù)較小，而等效轉(zhuǎn)動慣量又較大，故電機(jī)力矩主要是用來產(chǎn)生加速度的，而負(fù)載力矩往往小于加速力矩，故常常用快速空載起動力矩 作為選擇步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中大多采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，因此在本設(shè)計中采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。①首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)矩 初選電機(jī)型號，由于步進(jìn)電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩 與最大靜轉(zhuǎn)矩 有如下關(guān)系： 式中的取值又有如下關(guān)系：步進(jìn)電機(jī)相數(shù)三相四相五相六相拍數(shù)3648510612在本設(shè)計中采用三相六拍的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，則 若不考慮啟動時運(yùn)動部件慣性的影響，則啟動力矩為 ，則②步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 最大空載頻率：——最快進(jìn)給速度， 。為了保證不失步，采取降速措施。 最大銑削頻率：——最大銑削速度， 。 所以根據(jù)以上數(shù)據(jù)，選取兩個55BF004型步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的的相關(guān)參數(shù)如下：型號主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸(mm)重量(N)步距角最大靜轉(zhuǎn)矩（）最高空載啟動頻率（Hz）相數(shù)電壓(V)電流(A)外徑長度軸徑55BF0042200327355606由于只靠最大靜轉(zhuǎn)矩 來選擇步進(jìn)電機(jī)不一定能滿足實(shí)際工作時的要求，也就是說，盡管最大靜轉(zhuǎn)矩 數(shù)值能滿足要求，但是并不能保證在快速空載起動和運(yùn)行時不失步。所以還必須用起動矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性兩條重要的性能曲線來檢查所選步進(jìn)電機(jī)的型號是否能滿足要求。通過對兩個電機(jī)的起動矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性的分析，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于總轉(zhuǎn)矩，并且，所以選擇的這兩個電機(jī)符合本設(shè)計要求。XY工作臺（縱向）裝配圖見 圖紙（一）第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計XY數(shù)控工作臺控制系統(tǒng)硬件框圖如下：中央處理單元(CPU)存儲器RAM/ROM輸入/輸出I/O接口信號變換控制對象外設(shè)（鍵盤、顯示器、打印機(jī)、 磁盤機(jī)等） 隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計算機(jī)有了飛躍的發(fā)展。單片機(jī)的型號很多，而目前市場上應(yīng)用MCS51芯片及其派生的兼容芯片比較多，MCS51系列單片機(jī)是集中CPU，I/O端口及部分RAM等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個完整的微機(jī)控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，編程靈活，硬件資料豐富。如目前應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)8031，價格低廉，而性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大。從本設(shè)計的系統(tǒng)來看，選用8031單片可以獲得較高的性價比。①程序存儲器的擴(kuò)展單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展用的程序存儲器芯片大多采用EPROM芯片。其型號有：2716，2732，2764，27128，27258，其容量分別為2K,4K,8K,16K,32K。在選擇芯片時要考慮CPU與EPROM時序的匹配。8031所能讀取的時間必須大于EPROM所要求的讀取時間。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲器容量等因素。在滿足容量要求時，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量以簡化系統(tǒng)。綜合以上因素，選擇2764芯片作為本次設(shè)計的程序存儲器擴(kuò)展用芯片。單片機(jī)規(guī)定P0口提供8為位地址線，同時又作為數(shù)據(jù)線使用，所以為分時用作低位地址和數(shù)據(jù)的通道口，為了把地址信息分離出來保存，以便為外接存儲器提高低８位的地址信息，一般采用74LS373芯片作為地址鎖存器，并由CPU發(fā)出允許鎖存信號ALE的下降沿，將地址信息鎖存入地址鎖存器中。由以上分析，采用2732EPROM 芯片的程序存儲器擴(kuò)展電路框圖如下所示： A12↓ A8 2732A7↓A0 D7↓ D0 ↓ ↓ ALE ↓ 譯碼電路G74LS372擴(kuò)展2732電路框圖②數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展由于8031內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的要求。需要擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路一般采用6116,6262靜態(tài)RAM數(shù)據(jù)存儲器。本次設(shè)計選用6264芯片作為數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展用芯片。其擴(kuò)展電路如下所示：擴(kuò)展6264電路框圖③譯碼電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過總線與單片機(jī)相連。單片機(jī)數(shù)據(jù)總線分時的與各個外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。故要進(jìn)行片選控制。由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲器采用統(tǒng)一編址，因此單片機(jī)的硬件設(shè)計中，數(shù)據(jù)存儲器與外圍芯片的地址譯碼較為復(fù)雜?？刹捎镁€選法和全地址譯碼法。線選法是把單獨(dú)的地址線接到外圍芯片的片選端上，只要該地址線為低電平，就選中該芯片。線選法的硬件結(jié)構(gòu)簡單，但它所用片選線都是高位地址線，它們的權(quán)值較大，地址空間沒有充分利用，芯片之間的地址不連續(xù)。對于RAM和I/O容量較大的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)芯片所需的片選信號多于可利用的地址線的時候，多采用全地址譯碼法。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對高位地址線進(jìn)行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。④存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計8031單片機(jī)所支持的存儲系統(tǒng)起程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器為獨(dú)立編址。該設(shè)計選用程序存儲器2764和數(shù)據(jù)存儲器6264組成8031單片機(jī)的外存儲器擴(kuò)展電路，單片機(jī)外存儲器擴(kuò)展電路如下：⑤I/O擴(kuò)展電路設(shè)計(a).通用可編程接口芯片81558031單片機(jī)共有4個8位并行I/O接口，但供用戶使用的只有P1口及部分P3口線。因此要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。8155與微機(jī)接口較簡單，是微機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。8155與8031的連接方式如下圖所示(b).鍵盤，顯示器接口電路鍵盤，顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機(jī)交互的外部設(shè)備，可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計算機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。通常，數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤，即用I/O口線組成行，列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED和LCD。下圖所示為采用8155接口管理的鍵盤，顯示器電路。它有4X8鍵和6位LED顯示器組成。為