【正文】 空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； 由于絲杠預(yù)金所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；式中：為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 為電機(jī)最大角加速度（） 為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（） t為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)進(jìn)給速度所需時(shí)間（s）,取t=則有： 空載摩擦力矩：式中： G運(yùn)動(dòng)部件總重力（N） 為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)， i齒輪傳動(dòng)降速比，i= 傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，取= 基本導(dǎo)程，取=1cm則有：附加摩擦力矩：式中： 為滾珠絲桿預(yù)加載荷，取的1/3 為滾珠絲桿預(yù)緊是的傳動(dòng)效率，取=則有：==++=(4) 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為滿足最小步距要求，電機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩：步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率：綜合考慮，查表選用 110BF003 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，XK5040立式銑床控制系統(tǒng)選用MCS51系列單片機(jī)組成，縱向、橫向及垂直方向均采用步進(jìn)電機(jī)控制，三個(gè)坐標(biāo)均采用硬件環(huán)形分配器，控制系統(tǒng)的功能包括１、X向、Y向、Z給伺服運(yùn)動(dòng)；２、鍵盤顯示；３、面板管理４、行程控制５、其他功能、例如光隔離電路、功率放大電路、紅綠燈顯示硬件電路主要由以下幾部分組成：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(chǔ)器，包括RAM和ROM；４、 接口，即I/O輸入輸出接口電路；５、 外部設(shè)備，如鍵盤，顯示器及光電輸入等。（CPU）的類型　　在微機(jī)控制系統(tǒng)中CPU的選擇主要考慮以下因素：(1)、時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)，這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)據(jù)處理的速度；(2)、可擴(kuò)展存儲(chǔ)器的容量；(3)、指令系統(tǒng)功能，影響編程的靈活性；(4)、I/O口擴(kuò)展能力，即對(duì)外部設(shè)備控制的能力；(5)、開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件；此外，還應(yīng)考慮到系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合，控制對(duì)象對(duì)各種參數(shù)的要求，以及經(jīng)濟(jì)價(jià)格比等經(jīng)濟(jì)性的要求。綜合考慮以上因素，這里我們選用8031芯片作為CPU由于8031芯片內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器，需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器支持，同時(shí)8031內(nèi)部只有128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供用戶使用，也不能滿足控制系統(tǒng)的要求，故需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。8031的程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64Ｋ字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，用作程序存儲(chǔ)器的器件是EPROM。根據(jù)控制系的要求，這里，我們擴(kuò)展2片2764程序存儲(chǔ)器。1． 地址鎖存器由于8031芯片的口是分時(shí)傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線的，故8031擴(kuò)展系統(tǒng)中一定要有地址鎖存器，常用的地址鎖存器芯片是742S373，742S373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。2． 譯碼電路設(shè)計(jì)　　　由于這里擴(kuò)展的容量較大，擴(kuò)展多個(gè)外圍芯片。因此，這里使用譯碼法來進(jìn)行編址。譯碼電路可使用現(xiàn)有的譯碼芯片，這里我們選用38譯碼器（74LS138）這種芯片，輸入端占用3根最高位地址線，剩余的13根低位地址線可作為片內(nèi)地址線，74LS138譯碼器的8根輸出線分別對(duì)應(yīng)8個(gè)8K字節(jié)的地址空間。3．8031與2764芯片的連接(1)、地址線的連接 8031芯片的和用來傳送地址和數(shù)據(jù)?？趥魉透?位地址，口傳送低8位地址和數(shù)據(jù)，因此采用74LS373鎖存器，鎖存低8位地址，以實(shí)現(xiàn)口地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送ALE作為74LS373的選用信號(hào)，當(dāng)ALE為高電平時(shí)，鎖存器的輸入和輸出透明，此時(shí)不需鎖存。當(dāng)ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?，出現(xiàn)下降沿時(shí)，低8位地址鎖存入地址鎖存器中，74LS373的輸出不再隨輸入變化，這樣口就用來傳送數(shù)據(jù)，6031芯片的口和74LS373的送出口工組成16位地址線，2764是8KB需要13根地址線，低8位接74LS373的芯片的輸出，接8031芯片的。系統(tǒng)采用全地址譯碼，兩片2764芯片的片選信號(hào)分別接74LS373譯碼器的和，系統(tǒng)復(fù)位后程序從0000H開始執(zhí)行。（2）、數(shù)據(jù)線的連接 2764芯片的8位數(shù)據(jù)線與8031口直接連接單片機(jī)規(guī)定指令碼火熱數(shù)據(jù)都是由口讀入，數(shù)位對(duì)應(yīng)即可。（3）、控制線的連接 　8031芯片的（外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)）與2764芯片的端相連，8031芯片的ALE（地址鎖存允許信號(hào)）接地址鎖存器74LS373的G引腳。、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展　　由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)供用戶使用，遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)需要，因此需要擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有6116(2Kx8)，6264(8Kx8)等，這里我們選用6264(8Kx8)，擴(kuò)展２片6264，8031與6264的連接方式與6031和2764的連接大致相同，不同的是，RAM讀輸信號(hào)與8031芯片的引腳連接，RAM寫輸信號(hào)與8031的相連。由于程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，地址可以重復(fù)使用，因此，２片6264的片選信號(hào)也分別接74LS373譯碼器的和I/O接口電路及輔助電路設(shè)計(jì). I/O接口電路設(shè)計(jì)　　8031單片機(jī)共有四個(gè)８位并行I/O，但可供用戶使用的只有 口和部分口，不能滿足輸入輸出口的需要，因此系統(tǒng)必須擴(kuò)展輸入輸出接口電路。這里根據(jù)系統(tǒng)功能及需要,擴(kuò)展一片8155和一片8255可編程接I/,8255芯片的片選信號(hào)接74LS138的。 74LS138三——八譯碼器有三個(gè)輸入A、B、C分別接8031，輸出８?jìng)€(gè)輸出，低電平有效。對(duì)應(yīng)輸入A、B、C的000到111的８種組合，其中對(duì)應(yīng)位000，對(duì)應(yīng)位111。74LS138還有三個(gè)使能端，其中兩個(gè)（和）為低電平使能，另一個(gè)為高電平使能。只有當(dāng)使能端均處于有效電平時(shí)，輸出才能產(chǎn)生，否則輸出處于高電平無效狀態(tài)?！　?I/O接口芯片與外部設(shè)備的連接是這樣安排的，8155芯片的作為顯示器段選信號(hào)輸出，是顯示器的為選信號(hào)輸出，是鍵盤掃描輸入。8155芯片的IO/M引腳接8031的因?yàn)槭褂?155的I/O，故為高電平?！　?255芯片接X向、Y向和Z向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器，為輸出，為三個(gè)方向的點(diǎn)動(dòng)及回零輸入，為面板上的選擇開關(guān)鍵輸入，設(shè)有編輯、單步運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)Ⅰ、手動(dòng)Ⅱ等方式?！　向、Y向和Z向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器采用YB015，３－２相通五相十拍方式工作，故，引腳接+5V，三個(gè)芯片的選同輸出控制分別接8255的、清零接8255的，正反轉(zhuǎn)控制端接8255的、時(shí)鐘輸入端CP接8155芯片的TIMROUT，用以解決脈沖分配器輸出脈沖的頻率。為實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)時(shí)不同的進(jìn)給速度，可給8155芯片定時(shí)／記數(shù)器中設(shè)置不同的時(shí)鐘常數(shù)。. 步進(jìn)電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)電路　　通常在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，大多采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的角位移的電機(jī)，其角位移兩與電脈沖成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。　　驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖需要按所需的順序供給電機(jī)個(gè)相。脈沖分配器就是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)個(gè)相脈沖通電順序的。為使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行并輸出一定的功率，需要有足夠的功率提供給步進(jìn)電機(jī)，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的微機(jī)接口芯片，工作電壓一般為5V，而作為電機(jī)電源的許符合步進(jìn)電機(jī)要求的額定值，為避免干擾，在它們之間采用光電隔離電路．１、脈沖分配器（環(huán)形分配器）　　這里X向、Y向和Z向三個(gè)方向均采用YB015環(huán)形分配器。２、光電隔離電路　　在步進(jìn)待年紀(jì)驅(qū)動(dòng)電路中，一般在接口電路與功率放大器之間家上光電隔離電路，實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通常使用光電偶合器作為光電隔離電路。3． 功率放大器環(huán)型分配器的輸出脈沖很小，還遠(yuǎn)不能滿足步進(jìn)電機(jī)的要求，不許將它放大，以產(chǎn)生足夠大的功率驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，. 其他輔助電路１、8031的時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘可由內(nèi)部方式產(chǎn)生，內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTA，XTA引腳上外接定時(shí)元件。２、復(fù)位電路　　　單片機(jī)的復(fù)位電路都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)，在時(shí)鐘電路工作后，只要在ＲＥＳＥＴ引腳上出現(xiàn)10ms 以上高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，以后單片機(jī)便從0000Ｈ單元開始執(zhí)行程序３、越界報(bào)警電路　　為防止工作臺(tái)真越界，可分別在極限位置安裝限位開關(guān)，此控制系統(tǒng)中有越界報(bào)警和急停處理電路，方向的越界和急停信號(hào)經(jīng)或門8031的中斷源同時(shí)又接到8031的口，采用硬件申請(qǐng)中斷和軟件查詢的方法，這樣無論哪個(gè)方向越界都會(huì)引起中斷，在中斷服務(wù)中通過軟件查詢的辦法，便可確定是哪個(gè)方向越界，當(dāng)?shù)确较蛟浇?，則相應(yīng)的紅燈亮報(bào)警．參考文獻(xiàn)[1]、李福生主編《數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè)》，北京出版社 [2]、曹金榜易錫麟《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，機(jī)械工業(yè)出版社 [3]、王愛玲、白恩遠(yuǎn)、趙學(xué)良、趙建國(guó)主編《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》[4]、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯組編《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 [5]、聯(lián)合編寫組編《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 化學(xué)工業(yè)出版社 [6]、黃鶴汀主編《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社 [7]、濮良貴、陳庾梅主編《機(jī)械設(shè)計(jì)教程》，西北工業(yè)大學(xué)出版社 [8]、顧維邦主編《金屬切削機(jī)床概論》, 機(jī)械工業(yè)出版社 [9]、張建鋼、胡大澤主編《數(shù)控機(jī)床技術(shù)》，華中科技大學(xué)出版社 致 謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一門課程，我深感榮幸能夠遇到張烈霞老師如此負(fù)責(zé)認(rèn)真的老師來指導(dǎo)我完成這最后一課，為我的大學(xué)生活劃上一個(gè)完滿的句號(hào)。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，張烈霞以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度對(duì)我們的設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格的要求，以其淵博的知識(shí)為我們的設(shè)計(jì)解難釋疑，以其平易近人的態(tài)度來指導(dǎo)我們。從張烈霞那里我們學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)，更學(xué)會(huì)了一絲不茍的學(xué)習(xí)精神，他的那種工作態(tài)度使我終身受益。在此，我對(duì)黃教授的指導(dǎo)幫助表示非常的感謝，感謝張烈霞帶領(lǐng)我接觸學(xué)習(xí)了數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)，在我的腦海中形成了一種設(shè)計(jì)的思維。拓寬了我的知識(shí)面，也為我日后的工作學(xué)習(xí)提供了一個(gè)新的平臺(tái)新的起點(diǎn)。從張老師那里能夠?qū)W到的不僅僅是專業(yè)方面的知識(shí)，也學(xué)會(huì)了許多做人處事的道理。大學(xué)生活四年，我也非常感謝我的母校，她給我提供了良好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，從內(nèi)心深處深深的感激那些曾經(jīng)教導(dǎo)我的老師，讓我能順利的完成這四年的大學(xué)生活，還有我的同學(xué)和朋友們，感謝他們對(duì)我的幫助、支持與鼓勵(lì)，是你們陪伴我度過了大學(xué)這美好的時(shí)光，這將是我一生都無法忘卻的經(jīng)歷。將來步入社會(huì)，學(xué)會(huì)以誠待人，用心和各界人事交流。本人能力有限，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些疏漏、錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正我我一定虛心接受老師對(duì)我的悉心教導(dǎo)！ 此致敬禮 附 錄[英文復(fù)印件]The number controls the technical development trendThe function development direction customer interface sketch turns the customer interface is the dialogue that the number controls the of system and user to of request dissimilarity of different customer to interface, as a result the workload of the development customer interface is biggest, the customer interface bees the calculator software to research to manufacture medium one of the most difficult 01234132, conjecture actuality, science calculation can see to turn and multimedia etc. the technique also puts forward the higher request to the customer customer interface biggest place then the usage of the not professional customer, the people can carry on the operation through the window way fixed menu in restaurant list, the easy to blue print plait distance and fast plait distance, the three spaces colorful stereoscopic dynamic state sketches manifestation, sketch imitate, the sketch dynamic state follows and imitates true, the dissimilarity sees direction a manifestation paris