【正文】 空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩； 折算到電機軸上的摩擦力矩； 由于絲杠預金所引起，折算到電機軸上的附加摩擦力矩；式中：為傳動系統(tǒng)各部件慣量折算到電機軸上的總等效轉動慣量（ 為電機最大角加速度（） 為運動部件最大快進速度對應的電機最大轉速（） t為運動部件從靜止啟動加速到最大快進進給速度所需時間（s）,取t=則有： 空載摩擦力矩：式中： G運動部件總重力（N） 為導軌摩擦系數(shù)， i齒輪傳動降速比，i= 傳動系統(tǒng)總效率，取= 基本導程，取=1cm則有：附加摩擦力矩：式中： 為滾珠絲桿預加載荷，取的1/3 為滾珠絲桿預緊是的傳動效率，取=則有：==++=(4) 步進電機的選擇步進電機的名義啟動轉矩為滿足最小步距要求，電機選用三相六拍工作方式，查表知所以，步進電機最大靜轉矩：步進電機最高工作頻率：綜合考慮，查表選用 110BF003 型直流步進電機，能滿足使用要求。3控制系統(tǒng)設計根據(jù)總體方案及機械結構的控制要求，XK5040立式銑床控制系統(tǒng)選用MCS51系列單片機組成，縱向、橫向及垂直方向均采用步進電機控制，三個坐標均采用硬件環(huán)形分配器，控制系統(tǒng)的功能包括１、X向、Y向、Z給伺服運動；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、 存儲器，包括RAM和ROM；４、 接口，即I/O輸入輸出接口電路；５、 外部設備，如鍵盤，顯示器及光電輸入等。（CPU）的類型　　在微機控制系統(tǒng)中CPU的選擇主要考慮以下因素：(1)、時鐘頻率和字長，這個指標將控制數(shù)據(jù)處理的速度；(2)、可擴展存儲器的容量；(3)、指令系統(tǒng)功能，影響編程的靈活性；(4)、I/O口擴展能力，即對外部設備控制的能力；(5)、開發(fā)手段，包括支持開發(fā)的軟件和硬件；此外，還應考慮到系統(tǒng)的應用場合，控制對象對各種參數(shù)的要求，以及經濟價格比等經濟性的要求。綜合考慮以上因素，這里我們選用8031芯片作為CPU由于8031芯片內部無程序存儲器，需要擴展外部程序存儲器支持，同時8031內部只有128B的數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用，也不能滿足控制系統(tǒng)的要求，故需要擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。8031的程序存儲器的尋址空間為64Ｋ字節(jié)，8031片內不帶ROM，用作程序存儲器的器件是EPROM。根據(jù)控制系的要求，這里，我們擴展2片2764程序存儲器。1． 地址鎖存器由于8031芯片的口是分時傳送低8位地址線和數(shù)據(jù)線的，故8031擴展系統(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． 譯碼電路設計　　　由于這里擴展的容量較大，擴展多個外圍芯片。因此，這里使用譯碼法來進行編址。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地址線，74LS138譯碼器的8根輸出線分別對應8個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，以實現(xiàn)口地址和數(shù)據(jù)的分時傳送ALE作為74LS373的選用信號，當ALE為高電平時，鎖存器的輸入和輸出透明，此時不需鎖存。當ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?，出現(xiàn)下降沿時，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芯片的片選信號分別接74LS373譯碼器的和，系統(tǒng)復位后程序從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口直接連接單片機規(guī)定指令碼火熱數(shù)據(jù)都是由口讀入，數(shù)位對應即可。（3）、控制線的連接 　8031芯片的（外部程序存儲器的讀選通信號）與2764芯片的端相連，8031芯片的ALE（地址鎖存允許信號）接地址鎖存器74LS373的G引腳。、數(shù)據(jù)存儲器的擴展　　由于8031芯片內部RAM只有128字節(jié)供用戶使用，遠不能滿足系統(tǒng)需要，因此需要擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。常用的數(shù)據(jù)存儲器有6116(2Kx8)，6264(8Kx8)等，這里我們選用6264(8Kx8)，擴展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讀輸信號與8031芯片的引腳連接，RAM寫輸信號與8031的相連。由于程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器獨立編址，地址可以重復使用，因此，２片6264的片選信號也分別接74LS373譯碼器的和I/O接口電路及輔助電路設計. I/O接口電路設計　　8031單片機共有四個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)必須擴展輸入輸出接口電路。這里根據(jù)系統(tǒng)功能及需要,擴展一片8155和一片8255可編程接I/,8255芯片的片選信號接74LS138的。 74LS138三——八譯碼器有三個輸入A、B、C分別接8031，輸出８個輸出，低電平有效。對應輸入A、B、C的000到111的８種組合，其中對應位000，對應位111。74LS138還有三個使能端，其中兩個（和）為低電平使能，另一個為高電平使能。只有當使能端均處于有效電平時，輸出才能產生，否則輸出處于高電平無效狀態(tài)。　　 I/O接口芯片與外部設備的連接是這樣安排的，8155芯片的作為顯示器段選信號輸出，是顯示器的為選信號輸出，是鍵盤掃描輸入。8155芯片的IO/M引腳接8031的因為使用8155的I/O，故為高電平?！　?255芯片接X向、Y向和Z向步進電機硬件環(huán)形分配器，為輸出，為三個方向的點動及回零輸入，為面板上的選擇開關鍵輸入，設有編輯、單步運行、自動、手動Ⅰ、手動Ⅱ等方式。　　X向、Y向和Z向步進電機硬件環(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，三個芯片的選同輸出控制分別接8255的、清零接8255的，正反轉控制端接8255的、時鐘輸入端CP接8155芯片的TIMROUT，用以解決脈沖分配器輸出脈沖的頻率。為實現(xiàn)插補時不同的進給速度，可給8155芯片定時／記數(shù)器中設置不同的時鐘常數(shù)。. 步進電機接口及驅動電路　　通常在經濟型數(shù)控機床中，大多采用步進電機開環(huán)控制，步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖轉變成相應的角位移的電機，其角位移兩與電脈沖成正比，其轉速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調節(jié)電機轉速?！　◎寗硬竭M電機的脈沖需要按所需的順序供給電機個相。脈沖分配器就是實現(xiàn)步進電機個相脈沖通電順序的。為使步進電機正常運行并輸出一定的功率，需要有足夠的功率提供給步進電機，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的微機接口芯片，工作電壓一般為5V，而作為電機電源的許符合步進電機要求的額定值，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向三個方向均采用YB015環(huán)形分配器。２、光電隔離電路　　在步進待年紀驅動電路中，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，還遠不能滿足步進電機的要求，不許將它放大，以產生足夠大的功率驅動步進電機正常運轉，. 其他輔助電路１、8031的時鐘電路 單片機的時鐘可由內部方式產生，內部方式利用芯片內部的振蕩電路，在XTA，XTA引腳上外接定時元件。２、復位電路　　　單片機的復位電路都是靠外部電路實現(xiàn)，在時鐘電路工作后，只要在ＲＥＳＥＴ引腳上出現(xiàn)10ms 以上高電平，單片機便實現(xiàn)狀態(tài)復位，以后單片機便從0000Ｈ單元開始執(zhí)行程序３、越界報警電路　　為防止工作臺真越界，可分別在極限位置安裝限位開關，此控制系統(tǒng)中有越界報警和急停處理電路，方向的越界和急停信號經或門8031的中斷源同時又接到8031的口，采用硬件申請中斷和軟件查詢的方法，這樣無論哪個方向越界都會引起中斷，在中斷服務中通過軟件查詢的辦法，便可確定是哪個方向越界，當?shù)确较蛟浇?，則相應的紅燈亮報警．參考文獻[1]、李福生主編《數(shù)控機床技術手冊》，北京出版社 [2]、曹金榜易錫麟《機床主軸變速箱設計指導》，機械工業(yè)出版社 [3]、王愛玲、白恩遠、趙學良、趙建國主編《現(xiàn)代數(shù)控機床》[4]、機械設計手冊編輯組編《機床設計手冊》 機械工業(yè)出版社 [5]、聯(lián)合編寫組編《機械設計手冊》 化學工業(yè)出版社 [6]、黃鶴汀主編《金屬切削機床設計》，機械工業(yè)出版社 [7]、濮良貴、陳庾梅主編《機械設計教程》，西北工業(yè)大學出版社 [8]、顧維邦主編《金屬切削機床概論》, 機械工業(yè)出版社 [9]、張建鋼、胡大澤主編《數(shù)控機床技術》，華中科技大學出版社 致 謝畢業(yè)設計是大學的最后一門課程，我深感榮幸能夠遇到張烈霞老師如此負責認真的老師來指導我完成這最后一課，為我的大學生活劃上一個完滿的句號。畢業(yè)設計期間，張烈霞以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度對我們的設計進行嚴格的要求，以其淵博的知識為我們的設計解難釋疑，以其平易近人的態(tài)度來指導我們。從張烈霞那里我們學會如何設計，更學會了一絲不茍的學習精神，他的那種工作態(tài)度使我終身受益。在此，我對黃教授的指導幫助表示非常的感謝，感謝張烈霞帶領我接觸學習了數(shù)控機床的設計，在我的腦海中形成了一種設計的思維。拓寬了我的知識面，也為我日后的工作學習提供了一個新的平臺新的起點。從張老師那里能夠學到的不僅僅是專業(yè)方面的知識，也學會了許多做人處事的道理。大學生活四年，我也非常感謝我的母校，她給我提供了良好的學習生活環(huán)境，從內心深處深深的感激那些曾經教導我的老師，讓我能順利的完成這四年的大學生活，還有我的同學和朋友們，感謝他們對我的幫助、支持與鼓勵，是你們陪伴我度過了大學這美好的時光，這將是我一生都無法忘卻的經歷。將來步入社會，學會以誠待人，用心和各界人事交流。本人能力有限，在設計過程中難免會出現(xiàn)一些疏漏、錯誤，敬請各位老師批評指正我我一定虛心接受老師對我的悉心教導！ 此致敬禮 附 錄[英文復印件]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