【導(dǎo)讀】為精密測量或劃線用的基準(zhǔn)平面，工作臺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)今社會工作臺平面度準(zhǔn)確度直接決定了數(shù)控加工后。成品的精度，工作臺工作面的平面度是指包容實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，各國平板標(biāo)準(zhǔn)都不一樣。我國工作臺標(biāo)準(zhǔn)將工作臺分為6級，即000、0. 給系統(tǒng)的動態(tài)分析，驅(qū)動電機與滾珠絲杠的連接。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報告過程準(zhǔn)備工作充分,時間符合要求。4答辯回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準(zhǔn)確，深入。其中，指導(dǎo)教師評定成績占40%，評閱人評定成績占20%，答辯組評定成績占40%。集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編

　　

【正文】 5） =*m （ 4） 計算到電動機軸向上的負載力矩 T 的計算。 1 空載時（快進力矩），可得 Tf=Tu+Tf=(+)N*m=*m （工進力矩），可得 Tgj=Tc+Tf=(+)N*m=*m 計算折算到電動機軸上的加速度力矩 Tap 根據(jù)以上計算結(jié)果和查表，初選 150BF003 型反應(yīng)式前進電動機，其轉(zhuǎn)動慣性 Jm= 178。 。 而 進 給 傳 動 系 統(tǒng) 的 負 載 慣 量Jd=178。對于開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速度時間 tn=，當(dāng)機床執(zhí)行部件以最快速度 v=2400mm/min 運動時電動機的最高轉(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 ? ? ??? (+) == 計算 縱向 進給系統(tǒng)所需的折算到電動機軸上的各種力矩 (1)按上式可得，計算空載啟動力矩 Tq Tp=Tap+(Tu+Tf)=(++)mm= (2)計算快進力矩 Tkj Tkj=Tu+Tf=（ +） = (3)計算工進力矩 Tgj=Tc+Tf=（ +） = 選擇驅(qū)動電動機 的型號 (1)選擇驅(qū)動電動機的型號。 根據(jù)以上計算和查表，選擇國產(chǎn) 130BF001 型反應(yīng)式步進電動機為驅(qū)動電動機，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)動慣量， 178。；最高空載啟動頻率，2600HZ。運行頻率， 8000HZ；分配方式，五相十拍；質(zhì)量， 165kg。 （ 2）確定最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts。 由表給出的機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩 Tq 與所需的步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts1 的關(guān)系可得 qs1TT = Ts1=Tq/= 28 機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩 Tq 與所需的步進電動機的最大靜轉(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電動機的最大轉(zhuǎn)矩 Ts，即Ts= 本電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，大于 Ts=，可以在規(guī)定的時間里正常啟動，故滿足要求。 （ 3）驗算慣量匹配。 為了使機械傳動系統(tǒng)的慣量達到較合理的匹配，系統(tǒng)的負 載慣量T1 與伺服電動機的轉(zhuǎn)動慣量 Jm 之比一般應(yīng)滿足式，即 ≦ dmJJ ≦ 1 因為 dmJJ =∈（ ， 1），故滿足慣性匹配要求。 縱向 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 計算絲桿 — 工作臺縱向振動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= 計算扭轉(zhuǎn)振動系統(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=由上述計算可知，絲桿 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率wnc=，扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)額最低固有精品了 wmt=，都比較高，一般按 wn=300rad/s 的要求來設(shè)計機械傳動系統(tǒng)剛度 ，故滿足要求。 縱向 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析 計算機械傳動系統(tǒng)的反向死區(qū)Δ 已知進給傳動系統(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 計算機械傳動系統(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 計算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 （ 1）計算由扭轉(zhuǎn)引起的滾珠絲杠螺母副的變形量θ 已知負載力矩 T=Tkj=，由圖得扭矩作用點之間的距離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引起的軸向移動滯 后量δ將影響工作臺得定位精度，由式得 δ =Lo*θ /360mm=6*≈ = 確定橫向滾珠絲杠螺母副的精度等級和規(guī)格型號 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級 本進給傳動系統(tǒng)采用開環(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 螺母副的精度等級為 3 級，查表得 V300p=12um；當(dāng)螺紋長度為 1585mm 時，查表得 eq24=um， vap=19um； V300p+eq＜， eq+Vap=43um＜ 。故滿足設(shè)計要求。 確定滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號。 滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號為 FFZL50125P3/1585*1200，具體參數(shù)如下。公稱直徑與導(dǎo)程： 50mm， 12mm；螺紋長度： 1200mm；絲桿長度； 1585mm；類型與精度： p 類， 3 級精度。 31 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容 １ .按照總統(tǒng)方案以及機械結(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 .選擇計算機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)計存儲器擴展電路； ４ .根據(jù)控制對象以及系統(tǒng)工作要求設(shè)計擴展Ｉ／Ｏ接口電路，檢測電路，轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動電路等； ５ .選擇控制電路中各器件及電氣元件的參數(shù)和型號； 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，管腳號及參數(shù)； ７ .說明書中對電氣原理圖以及各有關(guān)電路進行詳細的原理說明和方案論證 。 設(shè)計步驟 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 存儲器。包括只讀可編程序存儲器和隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器。 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。本次設(shè)計選用８０３１芯片作為主控芯片 。 (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： 2761，其容量分別為２ k,。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，通訊接口等 33 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Ｐ 0 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２７６４ EPROM 芯片的程序存儲器擴展電路框圖如下所示： 擴展 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。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 。 本設(shè)計采用全地址譯碼法的電路分別如下圖所示： （ 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： （ 5）Ｉ／Ｏ擴展電路設(shè)計 (a).通用可編程接口芯片８１５５ ８０３１單片機共有４個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。 8155Y 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 36 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： 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計 (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 YB013。采用 YB013硬件環(huán)行分配器的步進電機接口線路圖如下： （ 2）光電隔離電路 在步進電機驅(qū)動電路中，脈沖分配 器輸出的信號經(jīng)放大后控制步進電機的勵磁繞組。如果將輸出信號直接與功率放大器相連，將會引起電氣干擾。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，遠不能滿足步進電機的需要，必須將其輸出信號放大產(chǎn)生足