【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 距安裝基面尺寸一致以保證水平面的絲杠與導(dǎo)軌平行。齒輪箱體在床身上的安裝螺釘?shù)奈恢门c車(chē)尾座軸承座安裝螺釘?shù)奈恢?，必須根?jù)床身具體情況確定，以保證在垂直面內(nèi)絲桿與導(dǎo)軌平行。水平面內(nèi)的平行度達(dá)不到要求可刮研齒輪箱體或床尾軸承座的安裝基面，如垂直面內(nèi)平行度達(dá)不到要求，可安裝螺釘進(jìn)行調(diào)整，調(diào)好后，插入定位銷(xiāo)。（3）保證滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，輕快，必須使?jié)L珠絲桿螺母座板定19與絲杠兩端支承同軸，設(shè)計(jì)時(shí)，在螺母座與彎板之間設(shè)計(jì)墊片58，裝配時(shí)可以修磨墊片來(lái)保證螺母座在平面內(nèi)與兩面端支承同軸，垂而直面內(nèi)的同軸，靠螺釘調(diào)整，調(diào)好后，打入銷(xiāo)釘。（4）在水平面內(nèi)應(yīng)使絲杠中心線(xiàn)距導(dǎo)軌的距離盡量小，否則將會(huì)產(chǎn)生顛復(fù)力矩，增大摩擦力，使運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)。（5）步進(jìn)電機(jī)裝在箱體左側(cè)，利用步進(jìn)電機(jī)的短圓柱面在箱體上定位，由于是定位面，一定要在圖上標(biāo)注出孔的尺寸及配合。（6）設(shè)計(jì)中滾珠絲杠螺母副采用了調(diào)整墊片方式預(yù)緊，即調(diào)整墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，從而達(dá)到預(yù)緊的目的。（7）為提高機(jī)床的精度，避免在反向失步，在此設(shè)計(jì)中，是采用兩個(gè)薄片齒輪予以消隙，在兩片齒輪中間開(kāi)有三個(gè)月芽形的槽放入彈簧，并用三個(gè)內(nèi)六角螺釘固定。（8）當(dāng)車(chē)床床鞍移動(dòng)時(shí)，滾珠絲杠要受到軸向力，此軸向力由床身前端的兩個(gè)止推軸承承受，向左的軸向力通過(guò)擋圈21。止推軸承22，擋塊23，傳到齒輪箱體上，向右的軸向力則通螺母37，齒輪31，徑向軸承28，軸套27，擋圈26。到左邊的止推軸承22，經(jīng)擋塊23傳到端蓋24上，此端蓋與齒輪箱體用螺釘固定，繪圖注意止推軸承22的動(dòng)圈和不動(dòng)圈的畫(huà)法，與擋塊23接觸的一邊是不動(dòng)圈，其內(nèi)孔和軸頸之間要畫(huà)出間隙。床尾部分的圓螺母2是用來(lái)對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，以增加絲杠的剛度，外側(cè)的圓螺母是鎖緊用的，由于旋轉(zhuǎn)螺母2進(jìn)行預(yù)拉伸時(shí)，端面的摩擦力大，故要用止推軸承5以減小端面摩擦力。（9）橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)與縱向類(lèi)似，將原來(lái)橫向溜板中的絲桿，螺母拆除，改裝橫向進(jìn)給滾珠絲桿螺母副。橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)與齒輪減速箱總成安裝在橫溜板后部并與滾珠絲桿相連。經(jīng)計(jì)算，已知此橫向進(jìn)給系統(tǒng)采用130BF001型步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪減速，齒輪齒數(shù)。齒輪模數(shù)m=2,滾珠絲桿直徑為=25mm, 滾珠絲桿螺母選用的是W2505。因?yàn)榻z杠支承距離比較短，所以不需要預(yù)緊。步進(jìn)電機(jī)經(jīng)兩對(duì)齒輪減速后，將動(dòng)力傳給絲桿螺母副并帶動(dòng)橫溜板前后移動(dòng)。滾珠螺母為外循環(huán)插管式，絲桿左支承為一對(duì)深溝球軸承，右支承用一對(duì)推力球軸承和一對(duì)深溝球軸承，并用雙向螺母調(diào)節(jié)。齒側(cè)間隙采用雙薄片齒輪彈簧錯(cuò)齒調(diào)整法。滾珠螺母座在垂直方向上采用墊片微調(diào)，在水平方向上利用螺釘孔間隙微調(diào)以保證螺母與兩端支承同軸，調(diào)整好后再打定位銷(xiāo)，此時(shí)，滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無(wú)阻滯現(xiàn)象。5微機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。（接口）。因此本設(shè)計(jì)中采用MCS51系列單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用8031作CPU，擴(kuò)展了兩片2764芯片、一片6264芯片、兩片8155可編程并行I/O接口。 CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路擴(kuò)展1．CPU采用8031芯片，由于8031片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需要有外部程序存儲(chǔ)器的支持，同時(shí)8031內(nèi)部只有128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，也遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求。故擴(kuò)展了16KB程序存儲(chǔ)器由兩片2764組成，又?jǐn)U展了一片6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。8031芯片的P0和P2用來(lái)傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)，故要采用74LS373地址鎖存器，鎖存低8位地址，ALE作為其選通信號(hào)，當(dāng)ALE為高電平，鎖存器的輸入和輸出透明，即輸入的低8位存儲(chǔ)器地址在輸出端出現(xiàn)，此時(shí)不需鎖存。當(dāng)ALE從高電平變低電平，出現(xiàn)下降沿時(shí)，低8位地址鎖存入地址鎖存器中，74LS373送出讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)了。8031芯片的P2口和74LS373送出的P0口共組成16位地址，2764和6264芯片都是8KB，需要13根地址線(xiàn)。A0～A7低8位接74LS373芯片的輸出，A8～A12接8031芯片的P2。0～P2。4。系統(tǒng)采用全地址譯碼，兩片2764芯片片選信號(hào)CE分別接74LS138譯碼器的Y0和Y1，系統(tǒng)復(fù)位以后程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行。6264芯片的片選信號(hào)CE1也接74LS138的Y1單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址（即允許地址重疊），8031芯片控制信號(hào)PSEN接2764的OE引腳，讀寫(xiě)控制信號(hào)WR和RD分別接6264芯片的WE和OE，以實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)。由于8031芯片內(nèi)部沒(méi)有ROM故始終要選外部程序存儲(chǔ)器，故其EA必須接地。8031的是片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷申請(qǐng)，由主軸后面的光電編碼器輸入。當(dāng)車(chē)床車(chē)螺紋時(shí)，主軸光電編碼器向8103發(fā)出進(jìn)給脈沖，用以控制不同導(dǎo)程的螺紋加工。光電編碼器還發(fā)出一個(gè)零位螺紋信號(hào)，輸入8155(1)的，用以防止車(chē)螺紋亂扣。2．I/O接口電路擴(kuò)展8155(1)主要用于功能鍵的控制，刀架轉(zhuǎn)位控制以及報(bào)警等。其中PA口為輸入口，作為功能鍵的控制管理，刀架控制編輯、空運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)I，手動(dòng)和回零。PB口也是輸入口，由面板上的按鍵分別控制起動(dòng)、暫停、單段、連續(xù)、急停等功能。是換刀回答，當(dāng)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架按指令轉(zhuǎn)位、夾緊，刀架電機(jī)停轉(zhuǎn)之后，發(fā)出此信號(hào)，開(kāi)始執(zhí)行進(jìn)給指令。接光電編碼器輸出的零位螺紋信號(hào)。PC口是輸出口，控制自動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位四個(gè)刀位的選刀。用于報(bào)警顯示，系統(tǒng)正常工作時(shí)，輸出低電平，綠色發(fā)光二極管亮，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，輸出高電平，經(jīng)反向后，紅色發(fā)光二極管亮，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。 8155(2)控制步進(jìn)電機(jī)，行程控制，以及鍵盤(pán)，顯示電路。其中為輸出口，用于控制Z向、X向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，Z向步進(jìn)電機(jī)為五相，X向?yàn)槿?。此系統(tǒng)采用軟件分配。鍵盤(pán)顯示電路為46鍵和6位顯示器。作為鍵盤(pán)的6條列線(xiàn)，是鍵盤(pán)掃描線(xiàn)，是輸出口。接行線(xiàn)作為鍵盤(pán)輸入口。是6位數(shù)碼顯示器的位選信號(hào)，8031的口是數(shù)碼顯示器的段選信號(hào)。接越程限位控制電路，當(dāng)床鞍或拖板在Z向或X向越程時(shí)，即向計(jì)算機(jī)輸入此信號(hào)，使進(jìn)給系統(tǒng)停止。3．存儲(chǔ)器及I/O口芯片地址分配（） 數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)芯片地址分配芯片接74LS138引腳地址選擇線(xiàn)片內(nèi)地址單元地址編碼2764(1)000xxxxxxxxxxxxx8K0000H1FFFH2764(2)001xxxxxxxxxxxxx8K2000H3FFFH6264010xxxxxxxxxxxxx8K4000H5FFFH8155(1)0110000100000xxx66100H6105H8155(2)1000000100000xxx68100H8105H（1） Z向和X向進(jìn)給伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)（2） 鍵盤(pán)顯示（3） 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架控制（4） 螺紋加工控制（5） 面板控制（6） 行程控制（7） 其他功能 報(bào)警電路、急停電路、復(fù)位電路、光隔離電路、功能電路等。每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就完成一次進(jìn)給，其種類(lèi)很多，在本設(shè)計(jì)中采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其工作原理是：數(shù)字脈沖信號(hào)控制定子磁極上的控制繞組，按一定順序通電，在定子和轉(zhuǎn)子的空隙間形成步進(jìn)式的磁極軸旋轉(zhuǎn)。脈沖信號(hào)源——它是一個(gè)脈沖發(fā)生器，通常脈沖頻率連續(xù)可調(diào)，送到脈沖分配器的脈沖個(gè)數(shù)和頻率脈沖由控制信號(hào)進(jìn)行控制。脈沖發(fā)生器——將脈沖按一定順序送到功率放大器中進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。功率放大器——將脈沖分配器送來(lái)的脈沖進(jìn)行放大，使步進(jìn)電機(jī)獲得必要的功率。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)——伺服系統(tǒng)的執(zhí)行原件，它帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，如減速裝置，絲桿，工作臺(tái)。脈沖分配器是將控制脈沖按規(guī)定的通電方式分配到各相，該分配可由硬件電路實(shí)現(xiàn)也可由軟件完成．,．經(jīng)光電隔離，驅(qū)動(dòng)放大使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，延時(shí)的長(zhǎng)短決定了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一拍的時(shí)間，也就決定了的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由微機(jī)按控制要求發(fā)出脈沖，并依次將脈沖分配給各相繞組,因其功率很小,電壓幅度不足5V,電流為mA級(jí)。必須經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)電流放大到若干安培,才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。因此, 步進(jìn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)功率放大器。驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量直接影響到步進(jìn)電機(jī)性能。驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載是電機(jī)繞組是強(qiáng)電感性負(fù)載。對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求是:失真要小,有較好的前后沿和足夠的幅度,效率要高；工作可靠,安裝,調(diào)試和維修方便。此處采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路,:上圖是一個(gè)La繞組的高低壓驅(qū)動(dòng)電路，脈沖變壓器Tp組成的高低壓控制電路，無(wú)脈沖輸入時(shí)，T1,T2,T3,T4均截止，電動(dòng)機(jī)繞組中無(wú)電流通過(guò)．電機(jī)不轉(zhuǎn)．有脈沖輸入時(shí), T1,T2,T4飽和導(dǎo)通．在T2由截止到飽和期間，其集電極電流也就是脈沖變壓器的電流急速增加，在變壓器次級(jí)產(chǎn)生一個(gè)電壓，使T3導(dǎo)通．80V高壓經(jīng)高壓管T3加到繞組La上，使電流迅速上升，經(jīng)過(guò)數(shù)百微秒，當(dāng)T2進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)后，Tp初級(jí)電流恒定，次級(jí)的感應(yīng)電流經(jīng)D2加到繞組La，維持La中的電流為恒定值，T1,T2,T3,T4又均截止，儲(chǔ)存在La中的能量通過(guò)18Ω電阻和二極管，18Ω的電阻作用是減少放電回路的時(shí)間常數(shù)，改善電流波形后沿．由于采用了高低壓驅(qū)動(dòng)，電流增長(zhǎng)快電機(jī)的力矩和運(yùn)行頻率都得到改善，但由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生反電勢(shì)，使電流波形頂部下凹，使平均電流下降，轉(zhuǎn)矩下降．此控制系統(tǒng)中設(shè)有越界報(bào)警和急停處理電路。+X，+，中斷源INT0，同時(shí)又接到8031的P1口，采用硬件申請(qǐng)中斷軟件查詢(xún)的方法，這無(wú)論哪個(gè)方向越界都會(huì)引起中斷，在中斷服務(wù)程序中通過(guò)軟件查詢(xún)的辦法，便可確定是哪個(gè)方向越界，當(dāng)+X，+Z一方向越界，則相應(yīng)的紅燈亮報(bào)警。6 微機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件是為完成機(jī)電設(shè)備的各項(xiàng)功能而編制的，由于各種機(jī)電設(shè)備所完成的功能和控制方法不同，其軟件在結(jié)構(gòu)和規(guī)模上也不盡相同，以單片機(jī)為核心的數(shù)控微機(jī)控制系統(tǒng)軟件一般包括監(jiān)控塊，插補(bǔ)計(jì)算塊，步進(jìn)電機(jī)控制塊，誤差補(bǔ)償塊。 監(jiān)控程序監(jiān)控程序的作用是進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)和控制檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控程序一般包括系統(tǒng)的初始化，命令處理循環(huán)，零件加工程序作業(yè)程序輸入，編程，控制分析執(zhí)行，以及系統(tǒng)自控。微機(jī)在執(zhí)行指令分析時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)輸入指令進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)操作，如數(shù)控系統(tǒng)中的M功能，G功能，F(xiàn)，S，T和國(guó)標(biāo)的識(shí)別功能等，其中G01是直線(xiàn)插補(bǔ)，G02是順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，G03是逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)功能等，M輔助功能主要是主軸的啟停，切削液的開(kāi)關(guān)，工件夾緊松開(kāi)，加工停止等，F(xiàn)功能規(guī)定進(jìn)給速度，S功能規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速，T功能規(guī)定加工刀具等。 直線(xiàn)圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)(1) 直線(xiàn)插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)在機(jī)電設(shè)備中，執(zhí)行部件如要實(shí)現(xiàn)平面斜線(xiàn)和圓弧曲線(xiàn)的路徑運(yùn)動(dòng)，必須通過(guò)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)合成來(lái)完成，在數(shù)控機(jī)床中，這只是由X，Y方向運(yùn)動(dòng)的工作應(yīng)按照插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)。用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算，每走一步，都需要以下四個(gè)步聚：偏差判別：判別偏差或，從而決定拿個(gè)方向進(jìn)給和采用那個(gè)偏差計(jì)算公式。坐標(biāo)進(jìn)給：根據(jù)直線(xiàn)所在象限及偏差符號(hào)，決定沿+X，+Y，X，Y的拿個(gè)方向進(jìn)給。偏差計(jì)算：進(jìn)給一步后，計(jì)算新的偏差。終點(diǎn)判別：進(jìn)給一步后，終止高計(jì)數(shù)器減1。若為零，表示達(dá)到終點(diǎn)停止插補(bǔ)；不為零，則返回第一步插補(bǔ)。終點(diǎn)判別可用兩個(gè)方向坐標(biāo)來(lái)判別。(2)圓弧插補(bǔ)程序的設(shè)計(jì)逐點(diǎn)比較法的圓弧的插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程和直線(xiàn)插補(bǔ)的基本相同，也分：偏差判別，坐標(biāo)進(jìn)給，偏差計(jì)算，終點(diǎn)判別。不同點(diǎn)在：1 偏差計(jì)算公式不僅與前一點(diǎn)偏差有關(guān)，還與坐標(biāo)有關(guān)。在進(jìn)行偏差計(jì)算時(shí)，還要進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算。2 終點(diǎn)判別是以一個(gè)方向的坐標(biāo)為判別的 ，以加工步數(shù)多的方向的坐標(biāo)為終點(diǎn)判據(jù)。在本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率比較高，為使其不出現(xiàn)失步現(xiàn)象，不能采用突然啟動(dòng)方式，通常要有一個(gè)加速過(guò)程，同樣電機(jī)從高速到停止要有個(gè)減速過(guò)程，以免產(chǎn)生過(guò)載。用微機(jī)實(shí)現(xiàn)加減速控制，可采用等加速控制和按照指數(shù)曲線(xiàn)控制方法。：步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)給脈沖頻率隨時(shí)間按線(xiàn)性變化，上升到一定頻率時(shí)停止變化，改為勻速進(jìn)給，在停止過(guò)程中，同樣給定勻減速變化直到步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，程序?qū)崿F(xiàn)這種方式比較容易。即在步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)的變速過(guò)程中，微機(jī)每輸出一個(gè)狀態(tài)控制后的延時(shí)時(shí)間間隔按線(xiàn)性遞減或遞增變化，啟動(dòng)進(jìn)給一定步數(shù)然后達(dá)到勻速狀態(tài)，此時(shí)時(shí)間保持不變，步進(jìn)電機(jī)等加速啟動(dòng)，勻速運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)的控制需要變頻信號(hào)源，環(huán)行分配器及功率放大等硬件。，并且還可以方便的實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的加減速控制。8031的P1口低3位為輸出位，分別控制電機(jī)的A，B，C三相，由軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)行分配器功能，，經(jīng)光電隔離，驅(qū)動(dòng)放大使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)控制的任務(wù)是：判別旋轉(zhuǎn)方向，依次送出控制源，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)速度實(shí)現(xiàn)一定的延時(shí)，判斷是否結(jié)束，以上是以三相步進(jìn)電機(jī)為例介紹程序設(shè)計(jì)。設(shè)步進(jìn)電機(jī)總的運(yùn)行步數(shù)為R4，轉(zhuǎn)向標(biāo)志存放在程序狀態(tài)存儲(chǔ)器，用戶(hù)標(biāo)志位F，（D5H）中，當(dāng)F為零時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時(shí)P1口的輸出控制為：H，03H，02H，06H，04H，05H存放在8031的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元20H25H中，26H中存放結(jié)素標(biāo)志00H，在27H20H的存儲(chǔ)單元內(nèi)存放反轉(zhuǎn)時(shí)P1口的輸出字：0HH，05H，04H，06H，02H，03H，ZAI 20H單元內(nèi)存放標(biāo)志位00H。步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序如下： PUSH A。 MOV R4,N。 CLR C。 ORL C,D5H。 JC ROTE。 MOV R0,20H。 AJMP LOOP。ROTE: MOV R0,27H。LOOP: MOV A,@R0。 MOV P1,A。 ACALL DELAY。 INC R0。 MOV A, 00H。 ORL A,@R0。 JZ TPL。 LOOP1:DJNZ R4,LOOP。 POP A。 RET。TPL: MOV A,R