【正文】 最 后還要感謝參考文獻中所列書籍、文章及資料的作者。并且 結(jié)合生產(chǎn)知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系 實際以及分析和解決工程實際問題的才能，并使大學三年所學的知識得到進一步鞏固、深化和擴展。 伺服系統(tǒng)采用了直流伺服電機通過彈性聯(lián)軸器直接與滾珠絲杠連接驅(qū)動絲杠傳動，而且其實軸承采用的是角接觸軸承保證其主軸不竄動，采用一個深溝來保證其徑向的圓 跳動。 加速，減速，恒速脈沖總數(shù)寄存器 N 低位字節(jié)地址位 24H，高位字節(jié)地址位 25H； 步進電機進給控制子程序 FEED 首地址位 0E80H。 EPROM 存儲器中，時間常數(shù)依次安排在首地址為 1000H 的存儲單元中，每個時間常數(shù)占據(jù)兩個字節(jié)，低位地址存放時間常數(shù)低 8 位，高位地址存放時間常數(shù)高 8位。時間常數(shù)由下式計算： 361010e eTTt????? 式中： T 為脈沖時間間隔（ ms）； e t 為單片機機器周期（ ? s），在時鐘為 6MHz時， et =2? s。步進電機在突然啟動或停止時，由于負載和 慣性，會使電機失步，所以電機運行時有一個加，減速過程。其主要功能 是接受和執(zhí)行操作者的命令。 （ 6）、 工作臺的自動控制。 （ 4）、 監(jiān)視按鍵，鍵盤及開關(guān)。如對 I/O 接口 8155， 8255A 進行必要的初始化工作，預置 23 接口工作方式控制字。 機床的自動加工及手動加工控制程序。 伺服控制程序。 零件加工源程序的輸入處理程序。隔離電源選用 7805 三端集成穩(wěn)壓器設(shè)計。 PB 口剩余的 I/O 線 PB4— PB7 分別作為工作臺 +X， +Y， X， Y 四個方向 22 的行程限位控制信號。 鍵盤與顯示器設(shè) 計在一起， 8155 的 PC 口擔任鍵盤的列線及顯示器的掃描控制； PB 口的 PB0— PB3 為鍵盤的行線。8155 的片選 端 CE 接至譯碼器（ 74LS138）的 Y4 的輸出端，故 8155 控制命令寄存器及 PA，PB， PC 口的地址號分別為 8000H 及 8001H， 8002H， 8003H。系統(tǒng)復位以后， CPU從 0000H 開始執(zhí)行監(jiān)控程序。 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 該系統(tǒng)選用ＭＣＳ－５１系列的８０３１作為主控制器。利用光電耦合電路，將行程開關(guān)接至發(fā)光二極管的陰極，光敏三極管的輸出接至８０３１的Ｉ／Ｏ口Ｐ 。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。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。 ８１５５與微機接口較簡單，是微機系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。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， P2.4 ↓ ALE ↓ EA WR RD 1CE A12 ↓ A8 A7 ↓ 6264 A0 D7 ↓ D0 WE OE OE ↓ D0 譯碼電路 G 74LS372 20 譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線?？刹捎镁€選法和全地址譯碼法。其擴展電路如下所示： 圖 擴展 6264電路框圖 (３）譯碼電路 在單片機應用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過總線與單片機相連。 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： 圖 擴展 2764電路框圖 (２）數(shù)據(jù)存儲器的擴展 ↓ ↓ ALE ↓ PSEN EA CE A12 ↓ A8 2764 A7 ↓ A0 OE D7 ↓ D0 譯碼電路 G 74LS372 19 由于８０３１內(nèi)部ＲＡＭ只有１２８字節(jié)，遠不能滿足系統(tǒng)的要求。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲器容量等因素。 存儲器擴展電路設(shè)計 (１）程序存儲器的擴展 單片機應用系統(tǒng)中擴展用的程序存儲器芯片大多采用ＥＰＲＯＭ芯片。即 I/O 輸入輸出接口。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線?？紤]到重力影響，Ｙ向電機負載較大，因此Ｇ＝ 1200Ｎ，所以有： 15 36 0. 01 [ 12 51 . 82 0. 03 ( 20 00 18 00 ) ]2 3. 14 1. 5 0. 8 65 .2 5 .T n c m? ? ? ?? ? ??? 考慮到啟動時運動部件慣性的影響，則啟動轉(zhuǎn)矩： 0. 3 ~ 0. 5Q TT ? 取系數(shù)為０ .３，則： 6 5 . 2 5 1 6 3 . 1 2 .0 . 4qT n c m?? 對于工作方式為三相６拍的步進電機： m a x1 6 3 . 1 20 . 8 6 6 0 . 8 6 6 1 8 8 .3 6 .qTjT n c m? ? ? (２） 步進電機的最高工作頻率 m a xm a x 1000 16676 0 6 0 0 . 0 1pvf?? ? ?? 為使電機不產(chǎn)生失步空載啟動頻率要大于最高運行頻率 maxf ,同時電機最大靜轉(zhuǎn)矩要足夠大 ,查表選擇兩個 90BF001 型三相反應式步進電機 . 電機有關(guān)參數(shù)如下 ： 型號 主要技術(shù)參數(shù) 相數(shù) 步距角 電壓 (V) 相電流 (A) 最大靜轉(zhuǎn)矩maxjT () 空載啟動頻率 空載運行頻率 分配方式 90BF001 4 80 7 2021 8000 4相 8拍 外形尺寸 (mm) 重量 kg 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 外直徑 長度 軸直徑 90 145 9 1764 16 5 機床 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 。 14 所以有： 3 4 2 213 4 2 223 4 2 230. 78 10 2. 4 2. 5 6. 47 10 .0. 78 10 5. 0 3. 0 14 6. 25 10 .0. 78 10 2. 0 30 37 .4 4 10 .J k g c mJ k g c mJ k g c m????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 電機軸的轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，所以有： 2 2 2 2 224 10 ( ) ( 146 .25 4) 10 200 ( ) 93 .50 180dJ k g c m??? ? ? ? ? ? ?? 步進電機的 計算選擇 (１）步進電機啟動力矩的計算 設(shè)步進電機的等效負載力矩為Ｔ，負載力為Ｐ，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力所做的功有如下的關(guān)系： T Ps?? ? 式中 ? 為電機轉(zhuǎn)角，Ｓ為移動部件的相應位移， ? 為機械傳動的效率。導程變形總誤差 Δ為 12 0 641 0 0 1 0 01 0 . 56 .1 2 1 0 1 2 .2 4 1 0 1 2 .2 4 [ ]lL u m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?E 級精度絲杠允許的螺距誤差 [ Δ]=15μm/m。0 39。 查表得中等沖擊時 , 1WHff??則 : 333 6 0 1 . 2 1 1 0 4 5 . 6 8 6 7 0 7 9 . 5 83 6 0 1 . 2 1 1 2 5 2 . 6 2 1 1 0 6 8 6 . 5 4XYQN? ? ? ? ?? ? ? ? ? 根 據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)最大動載荷的數(shù)值可 10 選擇滾珠絲杠的型號為 : CM 系列滾珠絲桿副 ，其型號為： CM20215。 工作臺外形尺寸及重量初步估算 根據(jù)給定的有效行程，畫出工作臺簡圖，估算 X 向和 Y 向工作臺承載重量WX和 WY。 考慮電機步距角和絲杠導程只能按標準選取，為達到分辨率的要求，以及考慮步進電機負載匹配，采用齒輪減速傳動。顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。 計算機系統(tǒng)的選擇 采用 MCS51 系列中的 8031單片機擴展控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)運動方式的確定 該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標軸的運動有精確的運動關(guān)系因此采用連續(xù)控制方式。 圖紙 (1).機械結(jié)構(gòu)裝配圖， A0 圖紙 1 張。 定位精度：177。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品 。其次從國防安全看 ,西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì) ,對我國實現(xiàn)禁運和限制 ,“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間 ,即實施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進入市場競爭階段。 我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計 我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年 ,近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個階段：第一階段從 1958 年到 1979 年 ,即封閉式發(fā)展階 段。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控