【正文】 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。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。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。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。下圖所示為采用８１５５接口管理的鍵盤(pán)，顯示器電路。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。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。 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。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 。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)?？刹捎镁€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。故要進(jìn)行片選控制。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)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。 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。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。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。在選擇芯片時(shí)要考慮ＣＰＵ與ＥＰＲＯＭ時(shí)序的匹配。 (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。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。即 I/O 輸入輸出接口。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。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成： A 主控制器。 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 。 滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號(hào)為 FFZL50125P3/1585*1200，具體參數(shù)如下。故滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 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 。 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。）為 Js=J*i=（ +） 178。 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。 （ 3）驗(yàn)算慣量匹配。 （ 2）確定最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts。；最高空載啟動(dòng)頻率，2600HZ。；最大靜轉(zhuǎn)矩， 。 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。 而 進(jìn) 給 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 負(fù) 載 慣 量Jd=178。 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。 已知在切削狀態(tài)下的軸 向負(fù)載力 Fa=Famax=,絲杠每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件軸向移動(dòng)的距離 L=12mm=，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 i=5，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率η =，則可得 =*m （ 2） 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦負(fù)載距 Tu 26 已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力（即空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力）Fuo=426N,則可得 Tu= uo2iFL??= （ 3）計(jì)算由滾珠絲杠預(yù)緊力 Fp 產(chǎn)生的并折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加負(fù)載力矩 Tf。=178。=178。= 178。= 178。=178。 扭矩作用點(diǎn)之間的距離 L2=1387mm，已知滾珠絲杠的剪切模量G=81000MPa，滾珠絲杠的底徑 d2=，則可得 Kφ =π d2(4)G/ 縱向 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量 （ 1）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣性 Jr。 滾珠與滾道得接觸剛度 K=760N/um，滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷Ca=53800N ， 已 知 滾 珠 絲 杠 上 所 承 受 的 最 大 軸 向 載 荷Famax=,則可得 Kc=3√（ Famax/（ ） =（ 4）計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 的綜合拉壓剛度 K。當(dāng)滾珠絲杠的落幕中心至固定端支承中心的距離a=Ly=1233mm 時(shí)，棍子絲桿螺母副具有最小拉 壓剛度 Ksmin，根據(jù)式可得 Ksmin= 2 3d2 104yEL ??π= 22 210ydL= 當(dāng) a=L1=213mm 時(shí)，棍子絲桿螺母副具有最大的拉壓剛度 Ksmax，可得 Ksmax= 2d241ELπ 310? = 22d210 1L =（ 2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承的剛度 Kb。絲桿的拉壓剛度 Ks 可計(jì)算。 計(jì)算 縱向 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 （ 1）計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度 Ks。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn) 查附表得滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 Ca=53800，已知其軸向載荷 23 Fa=Famax=,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 n=nmax=50r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) fw=，則可得 L=（ aafwCF）179。=178。mm/s178。 初步確定橫向滾珠絲桿螺母副支撐軸承的規(guī)格型號(hào) 根據(jù)滾珠絲杠的公稱直徑及滾珠絲杠的安裝要求選取 760310TNI 型軸承以面對(duì)面組配方式裝配， d=50， D=110， B=27， D1=72， D2=94 縱向 進(jìn)給傳動(dòng)鏈部件的轉(zhuǎn)配圖設(shè)計(jì) 將以上計(jì)算結(jié)果用于該部件的裝配圖設(shè)計(jì)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 縱向 滾珠絲杠 螺母副的承載能力校驗(yàn) 滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷 Fc 的校驗(yàn) 22 已知滾 珠絲杠螺母副的螺紋底徑 d2=，可知棍子絲桿螺母副的最大受壓長(zhǎng)度 L1=1233mm，絲桿水平安裝時(shí)，取 K1=1/3，查表得K2=2，則可得 Fc=K1K2d24/L12 100000=(1/3) 2 (4)/1233(2) 100000N= 本車(chē)床 縱向 進(jìn)給系統(tǒng)棍子絲桿螺母副的最大軸向壓縮載荷為Fmax=，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷 Fc 的值，故滿足要求 滾珠絲杠螺母的臨界轉(zhuǎn)速 nc 的校驗(yàn) 滾珠絲杠螺母副的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度 L2=1237mm， 其彈性模量E= 510 Mpa 密度 ? = 1g 510? N/mm179。 軸向變形。滾珠絲桿的基本導(dǎo)程 Lo=12mm，進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量δ p=。 走刀方向的切削分力 Fx 和垂直走刀方向的切削分力 Fy 可得： Fx== = Fy== = 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算和造型 （ 1）計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 Fu。 以知機(jī)床電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pm 為 7kw,最大工件直 徑 D=500mm，主軸轉(zhuǎn)速 n=85r/min。 縱向 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)參數(shù) 18 最大加工直徑： 500mm 溜板及刀架 重 量：縱向， 1300N。 滾珠絲杠螺母的規(guī)格型號(hào)為 FFZL25063P3/585 400，具體參數(shù)如下。故滿足設(shè)計(jì)要求。 17 （ 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 。 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。）為 16 Js=J*i=（ +） 178。 橫向 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。 （ 3）驗(yàn)算慣量匹配。 （ 2）確定最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts。；最高空載啟動(dòng)頻率，3000HZ。；最大靜轉(zhuǎn)矩， 。 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。而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量 Jd=178。 已知滾珠絲杠螺母副的效率η o=，滾珠絲杠 螺母副的預(yù)緊力Fp 為 Fp=1/3Famax=1/3 = 則可得 =**（ *） /（ 2***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。 （ 4） 計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣性 Jd Jd=Jz1+（ 1/i1*i1） (Jz2+Jz3)+（ 1/i2*i2） (Jz4+Jr+J1)= 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載 力矩 （ 1）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩 Tc。 Jz4= 310? 410 178。 Jz2= 310? 48 178。 （ 3）計(jì)算各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性 Jz1=Jz3= 310? 4 178。 （ 2）計(jì)算折算到絲杠軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性量 JL. 已知機(jī)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件（即橫向溜板及刀架）的總質(zhì)量m=84Kg，絲杠軸每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=，則可得 JL=m 22L??????π=84*（ ） *（ ） 178。 已知滾珠絲杠的密度，則可得 Jr= 34j1 8 10 j jn DL?? ??