【文章內(nèi)容簡介】 n）,；——運動部件從停止起動加速到最大進給速度所需要的時間（s），因為=200ms； ——運動部件的最大進給速度（mm/min）；——脈沖當(dāng)量（mm/步）； ——步進電機的步距角（ ）； 折算到電機軸上的銑削負載力矩 式中 ——絲杠導(dǎo)程（cm）；——齒輪降速比，按計算； ——傳動鏈總效率，一般可取①快速起動時所需力矩 即 ②快速進給時所需力矩 即 ③最大銑削負載時所需力矩 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電機的依據(jù)。對于大多數(shù)數(shù)控機床來說，因為要保證一定的動態(tài)性能，系統(tǒng)時間常數(shù)較小，而等效轉(zhuǎn)動慣量又較大，故電機力矩主要是用來產(chǎn)生加速度的，而負載力矩往往小于加速力矩，故常常用快速空載起動力矩 作為選擇步進電機的依據(jù)。目前經(jīng)濟型數(shù)控機床中大多采用反應(yīng)式步進電機，因此在本設(shè)計中采用反應(yīng)式步進電機。①首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)矩 初選電機型號，由于步進電機的起動轉(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：步進電機相數(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)式步進電機，則 若不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩為 ，則②步進電機最高工作頻率 最大空載頻率：——最快進給速度， 。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型步進電機，電機的的相關(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 來選擇步進電機不一定能滿足實際工作時的要求，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行時不失步。所以還必須用起動矩頻特性和運行矩頻特性兩條重要的性能曲線來檢查所選步進電機的型號是否能滿足要求。通過對兩個電機的起動矩頻特性和運行矩頻特性的分析，電機的轉(zhuǎn)矩大于總轉(zhuǎn)矩，并且，所以選擇的這兩個電機符合本設(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、 磁盤機等） 隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。單片機的型號很多，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系列單片機是集中CPU，I/O端口及部分RAM等為一體的功能性很強的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個完整的微機控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強大，編程靈活，硬件資料豐富。如目前應(yīng)用最廣的8位單片機8031，價格低廉，而性能優(yōu)良，功能強大。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程序存儲器的擴展單片機應(yīng)用系統(tǒng)中擴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)計的程序存儲器擴展用芯片。單片機規(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展電路框圖如下所示： A12↓ A8 2732A7↓A0 D7↓ D0 ↓ ↓ ALE ↓ 譯碼電路G74LS372擴展2732電路框圖②數(shù)據(jù)存儲器的擴展由于8031內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠不能滿足系統(tǒng)的要求。需要擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴展電路一般采用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)存儲器擴展用芯片。其擴展電路如下所示：擴展6264電路框圖③譯碼電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過總線與單片機相連。單片機數(shù)據(jù)總線分時的與各個外圍芯片進行數(shù)據(jù)傳送。故要進行片選控制。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行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。④存儲器擴展電路設(shè)計8031單片機所支持的存儲系統(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單片機的外存儲器擴展電路，單片機外存儲器擴展電路如下：⑤I/O擴展電路設(shè)計(a).通用可編程接口芯片81558031單片機共有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。因此要進行I/O口的擴展。8155與微機接口較簡單，是微機系統(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)常用的人機交互的外部設(shè)備，可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計算機狀態(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。為了簡化秒電路，鍵盤的列線及ＬＥＤ顯示器的字位控制共用一個口，即共用8155的PA口進行控制，鍵盤的行線由8155C口擔(dān)任，顯示器的字形控制由8155的PB口擔(dān)任。鍵盤顯示器接口電路如下所示：①脈沖分配器步進電機的控制方式由脈沖分配器實現(xiàn)，其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進電機的各相繞組，實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)中通常使用集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。本設(shè)計采用集成脈沖分配器YB015。采用YB015硬件環(huán)行分配器的步進電機接口線路