【正文】 10000f Hz? ，查表 115 可知 130BYG5501 的極限運(yùn)行頻率為 20210Hz，可見沒有超出上限。 ④啟動(dòng)頻率的計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 .eqJ kg cm? ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣233 .mJ kg cm? ，查表 115 可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載啟動(dòng)頻率1800qf Hz? 。則由式（ 117）可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動(dòng)頻率為 10921qLe q mff H zJJ??? 上式說明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的啟動(dòng)頻率必需小于1092Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)，啟動(dòng)頻率選的很低，通常只有 100Hz。 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) 綜上所述，本例中 Z 向進(jìn)給系統(tǒng)選用 130BYG5501 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿足要求。 （ 1）快速空載起動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從靜止到加速至 1200 minmnr? ，由（ 95）式可知，同步帶傳遞的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1 .meqTN? ,傳遞的功率 為。 1 / 9. 55 12 00 2. 78 / 9. 55 34 9. 3m e qP n T W? ? ? ? ? （ 2）最大工作負(fù)載、最快工進(jìn)速度 由（ 97）式可知，帶需要傳遞的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2 .meqTN? ，任務(wù)書給定最 快 工 進(jìn) 速 度 m ax 800 / m infv mm? ， 對(duì) 應(yīng) 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速m a x m a x( / ) / 36 0 16 0 / m inf f zn v r??? ? ?， 傳 遞 的 功 率 為m a x 2 / 5 16 0 8 / 5 29 .78f e qp n T W? ? ? ? ?。 可見，兩種情況下同步帶傳遞的負(fù)載功率均小于帶的額定功率 。因此，選擇的同步帶功率 合格。 步進(jìn)電機(jī)的選擇 目前，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床中大多數(shù)采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。 1. 首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)距 初選電機(jī)型號(hào)m axjM 從表中查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為三相六拍時(shí)， ?? 起M? 縱向： ).(???起 按此最大靜轉(zhuǎn)矩產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)型號(hào)表（三相）可查出， 110BYG3500 型最大靜轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩為 ，大于所需靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)。但必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起 動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。 步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)頻率 4000 m a x ?? ??? pq vf ? Hz 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) 最高工作頻率 1333 ?? ??? p sg vf ? Hz 從電機(jī)表中查出， 110BYG3500 型步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率為 1600Hz，運(yùn)行頻率為 30000Hz，滿足要求。 橫向： mNM .???起 按此最大靜轉(zhuǎn)矩產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)型號(hào)表（三相）可查出， 90BYGH3502 型最大靜轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩為 ，大于所需靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)。但必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性。 步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)頻率 4000 m a x ?? ??? pq vf ? Hz 最高工作頻率 1333 ?? ??? p sg vf ? Hz 從電機(jī)表中查出， 90BYGH3500 型步進(jìn)電機(jī)的空載起動(dòng)頻率為 1800Hz，運(yùn)行頻率為 30000Hz，滿足要求。 第五 章 繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算、選型后，就可以著手繪制進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖了。在繪制裝配圖時(shí)，需要考慮以下問題： （ 1）了解原車床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。 （ 2）根據(jù)載荷特點(diǎn)和支承形 式，確定絲杠兩端軸承的型號(hào)，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承的預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式。 （ 3）考慮各部件之間的定位、連接和調(diào)節(jié)方法。例如，應(yīng)保證絲杠兩端支承與螺母座同軸，保證絲杠與機(jī)床導(dǎo)軌平行，考慮螺母座、支承座在安裝面上的連接和定位，同步帶減速箱的安裝與定位，同步帶的張緊力調(diào)節(jié)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連接與定位等。 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) （ 4）考慮密封、防護(hù)、潤(rùn)滑以及安全機(jī)構(gòu)等問題。例如，絲杠螺母副的潤(rùn)滑、防塵防鐵銷保護(hù)、軸承的潤(rùn)滑及密封、行程限位保護(hù)裝置等。 （ 5）在進(jìn)行各零件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮裝配的順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 （ 6）注意繪制裝配圖時(shí)的一些基本要求。比如，制圖標(biāo)準(zhǔn)，視圖布置及圖形畫法要求，重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪轂尺寸的標(biāo)注，重要配合尺寸的標(biāo)注，裝配技術(shù)要求，標(biāo)題欄等。 本例中，橫向與縱向進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖，分別見附圖 1 和附圖 2。 第六 章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路時(shí)主要考慮以下功能： （ 1）接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制 LED 顯示； （ 2）接收操作面板的開關(guān)和按鈕信號(hào)； （ 3）接收車床限位開關(guān)信號(hào)； （ 4）接收螺紋編碼器的信號(hào)； （ 5）接收電動(dòng)卡盤夾緊信號(hào)與電動(dòng)刀架刀位信號(hào)； （ 6）控制 X、 Z 向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器； （ 7）控制主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止； （ 8）控制多速電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸有級(jí)變速； （ 9）控制交流變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸無級(jí)變速； （ 10）控制冷卻泵啟動(dòng)與停止； （ 11）控制電動(dòng)卡盤的夾緊與松開； （ 12）控制電動(dòng)刀架的自動(dòng)選刀； 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) （ 13）與 PC 機(jī)得串行通信。 圖 93 為控制系統(tǒng)的原理框圖。 CPU 選用 ATMEL 公司的 8 位單片機(jī) AT89S52；由于 AT89S52 本身資源有限，所以擴(kuò)展了一片 EPROM 芯片 W27C512 用作程序存儲(chǔ)器 ，存放系統(tǒng)底層程序；擴(kuò)展了一片 SRAM 芯片 6264 用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存放用戶程序；鍵盤與 LED 顯示采用 8279 來管理；輸入 /輸出口得擴(kuò)展選用了并行口 8255芯片，一些進(jìn) /出的信號(hào)均做了隔離放大；模擬電壓的輸出借助于 DAC0832；與 PC機(jī)得串行通信經(jīng)過 MAX233 芯片。 控制系統(tǒng)的操作面板布置如圖 94 所示。面板設(shè)置了 48 個(gè)微動(dòng)按鈕，三個(gè)船行開關(guān)，一只急停按鈕，顯示器包括 1 組數(shù)碼顯示管和 7 只發(fā)光二極管。 控制系統(tǒng)的主機(jī)板電原理圖見附圖 3，鍵盤與 LED 顯示電原理圖見附圖四。 第七 章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的 選用 本例中 X 向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 110BYG5802， Z 向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為130BYG5501，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)公司。這兩種電動(dòng)機(jī)除了外形尺寸，步距角和輸出轉(zhuǎn)矩不同外，電氣參數(shù)基本相同，均為 5 相混合式， 5 線輸出，電機(jī)供電電壓 DC120 ~310V，電流 5A。這樣，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源可用同一型號(hào)。在此，選擇合肥科林?jǐn)?shù)控科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)的五相混合式調(diào)頻調(diào)壓型不僅驅(qū)動(dòng)器，型號(hào)為 BD5A。它與控制系統(tǒng)的連接如圖 95 所示。 第 十章 控制系統(tǒng)的部分軟件設(shè)計(jì) 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) I/O 芯片地址分配 根據(jù)附圖 3 中地址譯碼器 U4(74LS138)連接情況，可以算出主機(jī)板中存儲(chǔ)器與 I/O芯片的地址分配如表 91 所示。 系統(tǒng)設(shè)有 7 檔功能可以相互切換，分別是“編輯”、“空刀”、“自動(dòng)”、“手動(dòng)1”、“手動(dòng) 2”、“手動(dòng) 3”和“回零”。選中某一功能時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，進(jìn)入相應(yīng)的功能處理?？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)控管理程序管理流程圖如圖 96 所示。 芯片初始化程序 B255： MOV DPTR， 3FFFH ；指向 8255 的控制口地址 MOV ； PA 口輸出， PB 口輸出， PC 口輸入，均為方式 0 MOVX @DPTR， A ；控制字被寫入 MOV DPTR， 3FFCH ；指向 PA 口 MOV A， 0FFH ；預(yù)置 PA 口全“ 1” MOVX @DPTR， A ；輸出全“ 1“到 PA 口 MOV DPTR， 3FFDH ；指向 PB 口 MOV A， 0FFH ；預(yù)置 PB 口全“ 1” MOVX @DPTR， A ；輸出全“ 1“到 PB 口 RET 芯片初始化程序 B279： MOV DPTR， 3FFFH ；指向 8255 控制地址 MOV A， 0CFH ；清除 FIFO 與顯示 RAM 命令 MOVX @DPTR， A ；命令字被寫入 WAIT： MOVX A， @DPTR ；從 8279 的控制口讀取狀態(tài)字 JB ， WAIT ；測(cè)試顯示 RAM 有沒有被清理完畢。只有狀態(tài)字的 D7=0 時(shí)， 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) 清除才結(jié)束 MOV A， 08H ；編碼掃描，左入口， 16 位字符顯示，雙鍵互鎖 MOVX @DPTR， A MOV A， 34H ；分頻系數(shù)取 20 MOVX @DPTR， A RET 控制 LED 顯示 子程序 設(shè)顯示緩沖區(qū)的首地址為 6BH，系統(tǒng)在指定的工作狀態(tài)下，需要顯示的字符段碼得編碼，事先存儲(chǔ)在 CPU 內(nèi)部 RAM 的 6BH~73H 這 9 個(gè)字節(jié)中。已知 8279的控制口地址為 5FFFH，數(shù)據(jù)口地址為 5FFEH，則顯示程序如下： DIR MOV DPTR， 5FFFH MOV A， 90H MOVX @DPTR， A MOV R0， 6B MOV R7， 09H MOV DPTR， 5FFEH DIR0： MOV A， @R0 ADD A， 05H MOVC A， @A+PC MOVX @DPTR， A IN0 R0 DJNZ R7， DIR0 RET 斷碼 字符 編碼 DTAB： DB 6FH ； F 0001 DB 0DAH ； DB 0BEH ； X 0203 合肥工業(yè)大學(xué)論文設(shè)計(jì) DB 0E7H ； DB 0A3H ； Z 0405 DB 0CBH ； DB 0D1H ； U 0607 DB 0D3H ； DB 0DCH ； W 0809 DB 0DEH ； DB 0DFH