小型數(shù)控鉆床旋轉(zhuǎn)平移工作臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述(參考版)
2025-06-29 05:46本頁(yè)面
【正文】 6參考文獻(xiàn)（1） 李照青 單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2008（2） 張柱銀 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控原理，化學(xué)工業(yè)出版社，2003（3） 王蘭美 機(jī)械制圖，高等教育出版社。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，從中我也發(fā)現(xiàn)了自己很多的不足之處，因此我還需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，掌握專(zhuān)業(yè)方面的理論知識(shí)，提高實(shí)踐能力。回顧整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是很艱辛的，但結(jié)果卻是收獲很大。斷電后，VD1截止，VD2導(dǎo)通，此時(shí)RAM的工作電壓由電池VB經(jīng)二極管VD2和R供給。（b）為報(bào)警指示+5VINT02K ΩX6+xx+zyz+y(a)1+5v500 Ω Ω (b) 越界報(bào)警電路 掉電保護(hù)電路，能使在加工過(guò)程中，一些重要的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，在掉電后仍能妥善保存，以減少損失，恢復(fù)供電后又能馬上工作。紅綠亮燈均由一個(gè)I/O口輸出。RESRT8031C+5V 復(fù)位電路 為了防止工作臺(tái)越界，可分別在極限位子安裝限位開(kāi)關(guān)。下圖為上電與按鈕復(fù)位組合。單片機(jī)的始終一般有內(nèi)部和外部?jī)煞N產(chǎn)生方式，本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部方式。反之輸入電壓為高電平。本次設(shè)計(jì)所選用的光隔離輸出電路如下：輸入74LS05輸出5V12V 光隔離輸出電路上圖為同向輸出電路，控制信號(hào)經(jīng)74LS05集電極開(kāi)路門(mén)反向后驅(qū)動(dòng)光耦合器的輸入發(fā)光二極管。如果I/O口輸出信號(hào)直接與功率放大器相連，將會(huì)引起強(qiáng)電干擾，輕則影響計(jì)算機(jī)的程序正常運(yùn)行，重則導(dǎo)致極端及接口電路的損壞。 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。 本設(shè)計(jì)選用的是高低壓驅(qū)動(dòng)電路，其電路圖如下： 其中，無(wú)脈沖時(shí)，T1,T2和T3,T4均截止，電機(jī)繞組La中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。如下圖： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)由脈沖信號(hào)源，脈沖分配器，功率放大器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組成。下列介紹各輔助電路： 常用的顯示器有：LED顯示器，LCD顯示器和CRT顯示器三種。微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)除了各種主要功能芯片外，還必須包括一些必要的輔助電路。8279外接28鍵盤(pán)和6位8段LED，8279的回程輸入線接鍵盤(pán)列線選用外部譯碼方式，掃描線SL0SL2為3位計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)，由74LS138譯碼器譯出8位選擇線Y0Y7，接上4個(gè)75451位驅(qū)動(dòng)，再接上鍵盤(pán)的行線，和LED的公共極。 I/O接口電路設(shè)計(jì) I/O接口擴(kuò)展電路由AT89C55單片機(jī)，Inrel8579I/O接口芯片，74LS138譯碼器，75451位驅(qū)動(dòng)，鍵盤(pán)和6位8段LED元器件組成。 本次主控電路元件有單片機(jī)AT89C55，地址鎖存器74LS373，譯碼器74LS373和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6264組成。其工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端（E3）為高電平，另兩個(gè)宣統(tǒng)段（E1）和（E2）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、AA2）的二進(jìn)制碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。本次控制電路用到的譯碼器有兩處，一處為AT89C55單片機(jī)與外擴(kuò)RAM6264之間的譯碼器，還有一處為Intel8279I/O控制芯片和鍵盤(pán)顯示器之間的譯碼器。顯示部分能為發(fā)光二極管，白熾燈，七段顯示器，液晶顯示器等提供掃描顯示接口。鍵的按鍵可以使而鍵閉鎖也可以是N鍵巡回，可以自動(dòng)取消按鍵抖動(dòng)，按鍵輸入編碼被選通送入8字符的FIFO先進(jìn)先出緩沖器中。 本次設(shè)計(jì)所需功能考慮，選用是intle8279可編程I/O接口芯片。 最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)正常工作的基礎(chǔ)，單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括晶振電路跟復(fù)位電路，晶振電路是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率供單片機(jī)正常工作， 晶振電路外接一個(gè)12MHz的晶振，復(fù)位電路則是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，在不改變內(nèi)存值的情況下進(jìn)行程序指針的復(fù)位， 復(fù)位電路采取兩上電復(fù)位跟手動(dòng)復(fù)位。 內(nèi)部有8KB ROM存儲(chǔ)器， 內(nèi)部ROM足夠不用外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器， 而且RAM有256B（特殊功能寄存器除外）可用不用外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 4組帶所存的端口共32個(gè)I/O口， 三個(gè)定時(shí)器中斷， 可用于定時(shí)顯示刷新等。 51單片機(jī)的哈弗結(jié)構(gòu)。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的主軸直徑為14mm,滾珠絲杠前端直徑為10mm，聯(lián)軸器可選的型號(hào)為：G660T,其外徑為30mm，兩端孔徑分別為14mm，10mm。因此，固定端支撐座與軸承裝配的尺寸為32mm，支撐端支撐座與軸承的搭配尺寸為32mm。 根據(jù)滾珠絲杠的公稱直徑為16mm，因此我選擇固定端的軸承內(nèi)徑為12mm,支持端的軸承內(nèi)徑為12mm。 所以， J總== J1 +J2=104（kgm2） （）（2） 電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 ①空載啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸上的慣性轉(zhuǎn)矩： Tj=J總 （） 其中，△t為電機(jī)加速時(shí)間（s）,p為絲杠導(dǎo)程（m）,Vmax為工作臺(tái)快進(jìn)速度（m/s），λ為傳動(dòng)比△ t=，p= ，Vmax=，Tj= J總=(Nm) （） ②電機(jī)軸上的當(dāng)量摩擦轉(zhuǎn)矩（工作臺(tái)及工件重量引起） Tμ=Fm （）η為伺服傳動(dòng)鏈的總效率，則 Tμ=（Nm） （） ③因絲杠副預(yù)緊力引起的電機(jī)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 設(shè)預(yù)緊力為最大軸向載荷的1/3，則 T0=（1η02） （） η0為滾珠絲杠螺母副未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率（），則 T0=104（Nm） （） 空載啟動(dòng)時(shí)電機(jī)軸上的最大靜轉(zhuǎn)矩：Tq=Tj+Tμ+T0=++104=（Nm） 所選取的步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Ts需滿足Ts＞ （） 步進(jìn)電機(jī)選型時(shí)，必須同時(shí)滿足轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及靜轉(zhuǎn)矩的要求，即應(yīng)進(jìn)行慣量匹配驗(yàn)算： ＜＜1（Jm為鎖選電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量） （） ＜＜1 （） 最大靜轉(zhuǎn)矩：Tq=＜ （） 步進(jìn)電機(jī)的最大運(yùn)行頻率f＞f′= （）f′=6000HZ=6KHZ＜20KHZ （） 所以，所選的型號(hào)為90BYG5520的步進(jìn)電機(jī)合適。則步矩角為： α=360δλ/p= （）（1） 電機(jī)軸上的總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 J總≈J1+J2+J轉(zhuǎn) （）① 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J1=（kgm2） （） 其中，103m3,，d為絲杠的等效直徑（m），l為絲杠長(zhǎng)度（m）。 滾動(dòng)導(dǎo)程參數(shù)計(jì)算與選型（1）計(jì)算導(dǎo)軌的工作壽命Th,要求壽命不低于5年； 設(shè)一天工作8小時(shí)，一年365天，工作6年，則 Th=63658=17520h （）（2）計(jì)算導(dǎo)軌行程長(zhǎng)度壽命Ts=2ThLsn/1000 其中，Ls=單程行程（），n為每分鐘往復(fù)次數(shù)（取6次/分鐘）
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