【導(dǎo)讀】為精密測(cè)量或劃線用的基準(zhǔn)平面，工作臺(tái)工作面的平面度就表征了平板質(zhì)量的主要精度指標(biāo)。種工作桌面選擇,可配合不工使用的要求。當(dāng)今社會(huì)工作臺(tái)平面度準(zhǔn)確度直接決定了數(shù)控加工后。成品的精度，工作臺(tái)工作面的平面度是指包容實(shí)際表面且距離為最小的兩平行平面間的距離。么規(guī)律分布公差數(shù)值，各國(guó)平板標(biāo)準(zhǔn)都不一樣。我國(guó)工作臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)將工作臺(tái)分為6級(jí)，即000、0. 給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滾珠絲杠的連接。服控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。結(jié)，形成研究成果專集，準(zhǔn)備答辯。2報(bào)告過(guò)程準(zhǔn)備工作充分,時(shí)間符合要求。4答辯回答問(wèn)題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問(wèn)題回答準(zhǔn)確，深入。其中，指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)占40%，評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)占20%，答辯組評(píng)定成績(jī)占40%。集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編

　　

【正文】 5） =*m （ 4） 計(jì)算到電動(dòng)機(jī)軸向上的負(fù)載力矩 T 的計(jì)算。 1 空載時(shí)（快進(jìn)力矩），可得 Tf=Tu+Tf=(+)N*m=*m （工進(jìn)力矩），可得 Tgj=Tc+Tf=(+)N*m=*m 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速度力矩 Tap 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和查表，初選 150BF003 型反應(yīng)式前進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣性 Jm= 178。 。 而 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 負(fù) 載 慣 量Jd=178。對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，一般取加速度時(shí)間 tn=，當(dāng)機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度 v=2400mm/min 運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為 27 Nmax=2400/（ 12*5） r/min=1000r/min 由此得 Tap= 2 inmax60 980ta??（ Jm+Jd） = 2 5 100060 980 ? ? ??? (+) == 計(jì)算 縱向 進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩 (1)按上式可得，計(jì)算空載啟動(dòng)力矩 Tq Tp=Tap+(Tu+Tf)=(++)mm= (2)計(jì)算快進(jìn)力矩 Tkj Tkj=Tu+Tf=（ +） = (3)計(jì)算工進(jìn)力矩 Tgj=Tc+Tf=（ +） = 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 的型號(hào) (1)選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 根據(jù)以上計(jì)算和查表，選擇國(guó)產(chǎn) 130BF001 型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：相數(shù)， 5；步距角， 176。 /176。；最大靜轉(zhuǎn)矩， 。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 178。；最高空載啟動(dòng)頻率，2600HZ。運(yùn)行頻率， 8000HZ；分配方式，五相十拍；質(zhì)量， 165kg。 （ 2）確定最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts。 由表給出的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 Tq 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts1 的關(guān)系可得 qs1TT = Ts1=Tq/= 28 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 Tq 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Ts2 的關(guān)系為 Ts2=TG1/=*m=*m 取 Ts1 和 Ts2 中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 Ts，即Ts= 本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，大于 Ts=，可以在規(guī)定的時(shí)間里正常啟動(dòng)，故滿足要求。 （ 3）驗(yàn)算慣量匹配。 為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù) 載慣量T1 與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm 之比一般應(yīng)滿足式，即 ≦ dmJJ ≦ 1 因?yàn)?dmJJ =∈（ ， 1），故滿足慣性匹配要求。 縱向 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 計(jì)算絲桿 — 工作臺(tái)縱向振動(dòng)的最低的最低固有頻率 wnc。 滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 Ko=Kmin=143 1000000N/m，機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和 滾珠絲杠 螺母副的質(zhì)量分別為 m， ms，棍子絲桿螺母副 和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為 md=m+1/3ms，已知 m=130kg，則 ms=π /4 1575 310? kg= md=m+13 ms=（ 130+13 ） kg= ω nc=√（ K0/md） =√（ 143*1000000/） rad/s= 計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 wnt 29 折算到滾 珠絲桿軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 178。）為 Js=J*i=（ +） 178。=178。 已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 Ks=KΦ =，則 Wnt=√（ Ks/Js） =√ ()rad/s=由上述計(jì)算可知，絲桿 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率wnc=，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)額最低固有精品了 wmt=，都比較高，一般按 wn=300rad/s 的要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 ，故滿足要求。 縱向 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)Δ 已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值 Kmin=1431000000N/mm 導(dǎo)軌的經(jīng)摩擦力 Fo=660N,由公式可得 Δ =2δμ =2F0/Kmin*1000mm=2*660*1000/143*1000000= 即 ? ＜ 8um，故滿足要求 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差δ 由上式得 δ kmax=Fo（ 11K min K max? ） 1000=660*（ 1/1431/233） = m 即δ kmax=＜ 6um，故滿足要求 計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 （ 1）計(jì)算由扭轉(zhuǎn)引起的滾珠絲杠螺母副的變形量θ 已知負(fù)載力矩 T=Tkj=，由圖得扭矩作用點(diǎn)之間的距離L2=1137mm，絲桿底徑 d2= 則由式得 30 θ = *L2/d2（ 4） =**437/（ 4） =176。 （ 2）由該扭轉(zhuǎn)變形量θ引起的軸向移動(dòng)滯 后量δ將影響工作臺(tái)得定位精度，由式得 δ =Lo*θ /360mm=6*≈ = 確定橫向滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào) 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí) 本進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)空載系統(tǒng)，應(yīng)該滿足下列要求 。 V300p+eq≦ （定位精度－δ kmax－δ） =（ 80－ － ）= Um= eq+Vup≦ （定位精度－δ kmax－δ） = 取滾珠絲杠 螺母副的精度等級(jí)為 3 級(jí)，查表得 V300p=12um；當(dāng)螺紋長(zhǎng)度為 1585mm 時(shí)，查表得 eq24=um， vap=19um； V300p+eq＜， eq+Vap=43um＜ 。故滿足設(shè)計(jì)要求。 確定滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號(hào)。 滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號(hào)為 FFZL50125P3/1585*1200，具體參數(shù)如下。公稱直徑與導(dǎo)程： 50mm， 12mm；螺紋長(zhǎng)度： 1200mm；絲桿長(zhǎng)度； 1585mm；類型與精度： p 類， 3 級(jí)精度。 31 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 １ .按照總統(tǒng)方案以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的方案，并繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖； ２ .選擇計(jì)算機(jī)或中央處理單元的類型； ３ .根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路； ４ .根據(jù)控制對(duì)象以及系統(tǒng)工作要求設(shè)計(jì)擴(kuò)展Ｉ／Ｏ接口電路，檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動(dòng)電路等； ５ .選擇控制電路中各器件及電氣元件的參數(shù)和型號(hào)； ６ .繪制出一張清晰完整的電氣原理圖，圖中要標(biāo)明各器件的型號(hào)，管腳號(hào)及參數(shù)； ７ .說(shuō)明書(shū)中對(duì)電氣原理圖以及各有關(guān)電路進(jìn)行詳細(xì)的原理說(shuō)明和方案論證 。 設(shè)計(jì)步驟 １ .確定硬件電路的總體方案 。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成： A 主控制器。即中央處理單元 CPU B 總線。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。 C 存儲(chǔ)器。包括只讀可編程序存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 D 接口。即 I/O 輸入輸出接口。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖如下所示： 中央處理單元 CPU 32 ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)是集中ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ端口及部分ＲＡＭ等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)控制系統(tǒng)，并且開(kāi)發(fā)手段齊全， 指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，編程靈活，硬件資料豐富。本次設(shè)計(jì)選用８０３１芯片作為主控芯片 。 (１）程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中擴(kuò)展用的程序存儲(chǔ)器芯片大多采用ＥＰＲＯＭ芯片。其型號(hào)有： 2761，其容量分別為２ k,。在選擇芯片時(shí)要考慮ＣＰＵ與ＥＰＲＯＭ時(shí)序的匹配。８０３１所能讀取的時(shí)間必須大于ＥＰＲＯＭ所要求的讀取時(shí)間。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲(chǔ)存儲(chǔ)器 RAM ROM 輸入 /輸出 I/O 接口 信號(hào)變換 控制對(duì)象 外設(shè)： 鍵盤(pán)，顯示器，打印機(jī)，磁盤(pán)機(jī)，通訊接口等 33 器容量等因素。在滿足容量要求時(shí)，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量以簡(jiǎn)化系統(tǒng)。綜合以上因素，選擇２７６４芯片作為本次 設(shè)計(jì)的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展用芯片。 單片機(jī)規(guī)定Ｐ 0 口提供８為位地址線，同時(shí)又作為數(shù)據(jù)線使用，所以為分時(shí)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(lái)保存，以便為外接存儲(chǔ)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(hào) 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２７６４ EPROM 芯片的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路框圖如下所示： 擴(kuò)展 2764 電路框圖 ↓ ↓ ALE ↓ PSEN EA CE A12 ↓ A8 2764 A7 ↓ A0 OE D7 ↓ D0 譯碼電路 G 74LS372 34 (２）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 由于８０３１內(nèi)部ＲＡＭ只有１２８字節(jié)，遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的要求。需要擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路一般采用 6116,6262 靜態(tài) RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。本次設(shè)計(jì)選用６２６４芯片作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展用芯片。其擴(kuò)展電路如下所示： 擴(kuò)展 6264 電路框圖 (３）譯碼電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過(guò)總線 與單片機(jī)相連。單片機(jī)數(shù)據(jù)總線分時(shí)的與各個(gè)外圍芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。故要進(jìn)行片選控制。由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用統(tǒng)一編址，因此單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外圍芯片的地址譯碼較為復(fù)雜。可采用線選法 ↓ ALE ↓ EA WR RD 1CE A12 ↓ A8 A7 ↓ 6264 A0 D7 ↓ D0 WE OE OE ↓ D0 譯碼電路 G 74LS372 35 和全地址譯碼法。線選法是把單獨(dú)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(jiǎn)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(méi)有充分利用，芯片之間的地址不連續(xù)。對(duì)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(hào)多于可利用的地址線的時(shí)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(duì)高位地址線進(jìn)行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線 。 本設(shè)計(jì)采用全地址譯碼法的電路分別如下圖所示： （ 4）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 8031 單片機(jī)所支持的存儲(chǔ)系統(tǒng)起程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為獨(dú)立編址。 該設(shè)計(jì)選用程序存儲(chǔ)器 2764 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264 組成 8031 單片機(jī)的外存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路， 單片機(jī)外存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路如下： （ 5）Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) (a).通用可編程接口芯片８１５５ ８０３１單片機(jī)共有４個(gè)８位并行Ｉ／Ｏ接口，但供用戶使用的只有Ｐ 1 口及部分Ｐ 3 口線。因此要進(jìn)行Ｉ／Ｏ口 的擴(kuò)展。８１５５與微機(jī)接口較簡(jiǎn)單，是微機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。 8155Y 與 8031的連接方式如下圖所示 (b).鍵盤(pán)，顯示器接口電路 鍵盤(pán)，顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機(jī)交互的外部設(shè)備，可以完成 36 數(shù)據(jù)的輸入和計(jì)算機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。通常，數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤(pán)，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(diǎn)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(pán)，顯示器電路。它有４Ｘ８鍵和６位ＬＥＤ顯示器組成。為了簡(jiǎn)化秒電路，鍵盤(pán)的列線及ＬＥＤ顯示器的字位控制共用一個(gè)口，即 共用８１５５的 PＡ口進(jìn)行控制，鍵盤(pán)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(pán)顯示器接口電路如下所示： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) (1）脈沖分配器 步進(jìn)電機(jī)的控制方式由脈沖分配器實(shí)現(xiàn)，其作用是將數(shù)控裝置送來(lái)的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(jì)采用集成脈沖分配器 YB013。采用 YB013硬件環(huán)行分配器的步進(jìn)電機(jī)接口線路圖如下： （ 2）光電隔離電路 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，脈沖分配 器輸出的信號(hào)經(jīng)放大后控制步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。如果將輸出信號(hào)直接與功率放大器相連，將會(huì)引起電氣干擾。因此在接口電路與功率放大器間加上隔離電路實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通常使用光電耦合器。光電耦合器接線圖如下： （ 3）功率放大器 37 脈沖分配器的輸出功率很小，遠(yuǎn)不能滿足步進(jìn)電機(jī)的需要，必須將其輸出信號(hào)放大產(chǎn)生足