【正文】 5 G00 M08 N026 G92 N027 N028 N029 N030 G00 T0300 M09 N031 M05 N032 M30參考文獻[1] 周鵬翔，[M]． 第二版．高等教育出版社，2000年5月 [2] 唐增寶，[M]．（修訂版）．華中理工大學出版社， 1995年1月[3]《機械設(shè)計手冊》編寫組．機床設(shè)計手冊2[M]．機械工業(yè)出版社，1980年8月[4]《機械設(shè)計手冊》編寫組．機床設(shè)計手冊3[M]．機械工業(yè)出，1986年12月[5] 東北大學《機械零件設(shè)計手冊》編寫組．機床零件設(shè)計手冊第三版[M]．冶金工業(yè)出版社，1994年5月[6] 華東紡織工學院，哈爾濱工業(yè)大學，天津大學．機床設(shè)計圖冊[M]．上?？茖W技術(shù)出版社，1979年6月[7] 雷曉玲．綜合作業(yè)指導(dǎo)書[M]．機械工業(yè)出版社，2000年11月[8] 劉朝儒，彭福蔭，高政一．機械制圖第四版[M]．高等教育出版社，2001年8月[9] 李福生．數(shù)控機床技術(shù)手冊[M]．北京出版社，1996年1月致 謝自開題至整個畢業(yè)設(shè)計的完成，我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師劉吉兆教授以及在這個過程中幫助過我的同學。 DJNZ R2,DELAY1。LOOP: DEC A。DELAY: MOV R2,M。 MOV R0,A。 CLR C。 RET。 LOOP1:DJNZ R4,LOOP。 ORL A,R0。 INC R0。 MOV P1,A。ROTE: MOV R0,27H。 MOV R0,20H。 ORL C,D5H。 MOV R4,N。設(shè)步進電機總的運行步數(shù)為R4，轉(zhuǎn)向標志存放在程序狀態(tài)存儲器，用戶標志位F，（D5H）中，當F為零時，電機正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時P1口的輸出控制為：H，03H，02H，06H，04H，05H存放在8031的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲單元20H25H中，26H中存放結(jié)素標志00H，在27H20H的存儲單元內(nèi)存放反轉(zhuǎn)時P1口的輸出字：0HH，05H，04H，06H，02H，03H，ZAI 20H單元內(nèi)存放標志位00H。8031的P1口低3位為輸出位，分別控制電機的A，B，C三相，由軟件實現(xiàn)環(huán)行分配器功能，經(jīng)光電隔離，驅(qū)動放大使步進電機轉(zhuǎn)動。步進電機的控制需要變頻信號源，環(huán)行分配器及功率放大等硬件。：步進電機在啟動過程中進給脈沖頻率隨時間按線性變化，上升到一定頻率時停止變化，改為勻速進給，在停止過程中，同樣給定勻減速變化直到步進電機停止運轉(zhuǎn)，程序?qū)崿F(xiàn)這種方式比較容易。在本設(shè)計中步進電機運行頻率比較高，為使其不出現(xiàn)失步現(xiàn)象，不能采用突然啟動方式，通常要有一個加速過程，同樣電機從高速到停止要有個減速過程，以免產(chǎn)生過載。2 終點判別是以一個方向的坐標為判別的 ，以加工步數(shù)多的方向的坐標為終點判據(jù)。不同點在：1 偏差計算公式不僅與前一點偏差有關(guān)，還與坐標有關(guān)。若為零，表示達到終點停止插補；不為零，則返回第一步插補。偏差計算：進給一步后，計算新的偏差。用逐點比較法進行直線插補計算，每走一步，都需要以下四個步聚：偏差判別：判別偏差或，從而決定拿個方向進給和采用那個偏差計算公式。微機在執(zhí)行指令分析時，微機控制系統(tǒng)對輸入指令進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果進行相應(yīng)操作，如數(shù)控系統(tǒng)中的M功能，G功能，F(xiàn)，S，T和國標的識別功能等，其中G01是直線插補，G02是順時針圓弧插補，G03是逆時針圓弧插補功能等，M輔助功能主要是主軸的啟停，切削液的開關(guān)，工件夾緊松開，加工停止等，F(xiàn)功能規(guī)定進給速度，S功能規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速，T功能規(guī)定加工刀具等。6 微機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計控制系統(tǒng)的軟件是為完成機電設(shè)備的各項功能而編制的，由于各種機電設(shè)備所完成的功能和控制方法不同，其軟件在結(jié)構(gòu)和規(guī)模上也不盡相同，以單片機為核心的數(shù)控微機控制系統(tǒng)軟件一般包括監(jiān)控塊，插補計算塊，步進電機控制塊，誤差補償塊。此處采用高低壓驅(qū)動電路,:上圖是一個La繞組的高低壓驅(qū)動電路，脈沖變壓器Tp組成的高低壓控制電路，無脈沖輸入時，T1,T2,T3,T4均截止，電動機繞組中無電流通過．電機不轉(zhuǎn)．有脈沖輸入時, T1,T2,T4飽和導(dǎo)通．在T2由截止到飽和期間，其集電極電流也就是脈沖變壓器的電流急速增加，在變壓器次級產(chǎn)生一個電壓，使T3導(dǎo)通．80V高壓經(jīng)高壓管T3加到繞組La上，使電流迅速上升，經(jīng)過數(shù)百微秒，當T2進入導(dǎo)通狀態(tài)后，Tp初級電流恒定，次級的感應(yīng)電流經(jīng)D2加到繞組La，維持La中的電流為恒定值，T1,T2,T3,T4又均截止，儲存在La中的能量通過18Ω電阻和二極管，18Ω的電阻作用是減少放電回路的時間常數(shù)，改善電流波形后沿．由于采用了高低壓驅(qū)動，電流增長快電機的力矩和運行頻率都得到改善，但由于電機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生反電勢，使電流波形頂部下凹，使平均電流下降，轉(zhuǎn)矩下降．此控制系統(tǒng)中設(shè)有越界報警和急停處理電路。驅(qū)動器的負載是電機繞組是強電感性負載。因此, 步進電動驅(qū)動器實際上是一個功率放大器。由微機按控制要求發(fā)出脈沖，并依次將脈沖分配給各相繞組,因其功率很小,電壓幅度不足5V,電流為mA級。步進電動機——伺服系統(tǒng)的執(zhí)行原件，它帶動工作機構(gòu)，如減速裝置，絲桿，工作臺。脈沖發(fā)生器——將脈沖按一定順序送到功率放大器中進行放大，驅(qū)動步進電機工作。每輸入一個脈沖，步進電機就完成一次進給，其種類很多，在本設(shè)計中采用反應(yīng)式步進電機，其工作原理是：數(shù)字脈沖信號控制定子磁極上的控制繞組，按一定順序通電，在定子和轉(zhuǎn)子的空隙間形成步進式的磁極軸旋轉(zhuǎn)。接越程限位控制電路，當床鞍或拖板在Z向或X向越程時，即向計算機輸入此信號，使進給系統(tǒng)停止。接行線作為鍵盤輸入口。鍵盤顯示電路為46鍵和6位顯示器。其中為輸出口，用于控制Z向、X向步進電機運轉(zhuǎn)，Z向步進電機為五相，X向為三相。用于報警顯示，系統(tǒng)正常工作時，輸出低電平，綠色發(fā)光二極管亮，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，輸出高電平，經(jīng)反向后，紅色發(fā)光二極管亮，實現(xiàn)報警功能。接光電編碼器輸出的零位螺紋信號。PB口也是輸入口，由面板上的按鍵分別控制起動、暫停、單段、連續(xù)、急停等功能。2．I/O接口電路擴展8155(1)主要用于功能鍵的控制，刀架轉(zhuǎn)位控制以及報警等。當車床車螺紋時，主軸光電編碼器向8103發(fā)出進給脈沖，用以控制不同導(dǎo)程的螺紋加工。由于8031芯片內(nèi)部沒有ROM故始終要選外部程序存儲器，故其EA必須接地。系統(tǒng)采用全地址譯碼，兩片2764芯片片選信號CE分別接74LS138譯碼器的Y0和Y1，系統(tǒng)復(fù)位以后程序從0000H開始執(zhí)行。0～P2。8031芯片的P2口和74LS373送出的P0口共組成16位地址，2764和6264芯片都是8KB，需要13根地址線。8031芯片的P0和P2用來傳送外部存儲器的地址和數(shù)據(jù)，故要采用74LS373地址鎖存器，鎖存低8位地址，ALE作為其選通信號，當ALE為高電平，鎖存器的輸入和輸出透明，即輸入的低8位存儲器地址在輸出端出現(xiàn)，此時不需鎖存。 CPU、存儲器、I/O接口電路擴展1．CPU采用8031芯片，由于8031片內(nèi)無程序存儲器，需要有外部程序存儲器的支持，同時8031內(nèi)部只有128B的數(shù)據(jù)存儲器，也遠不能滿足控制系統(tǒng)的要求。滾珠螺母座在垂直方向上采用墊片微調(diào)，在水平方向上利用螺釘孔間隙微調(diào)以保證螺母與兩端支承同軸，調(diào)整好后再打定位銷，此時，滾珠絲桿轉(zhuǎn)動靈活，無阻滯現(xiàn)象。滾珠螺母為外循環(huán)插管式，絲桿左支承為一對深溝球軸承，右支承用一對推力球軸承和一對深溝球軸承，并用雙向螺母調(diào)節(jié)。因為絲杠支承距離比較短，所以不需要預(yù)緊。經(jīng)計算，已知此橫向進給系統(tǒng)采用130BF001型步進電機，經(jīng)過兩對齒輪減速，齒輪齒數(shù)。（9）橫向進給伺服系統(tǒng)設(shè)計與縱向類似，將原來橫向溜板中的絲桿，螺母拆除，改裝橫向進給滾珠絲桿螺母副。到左邊的止推軸承22，經(jīng)擋塊23傳到端蓋24上，此端蓋與齒輪箱體用螺釘固定，繪圖注意止推軸承22的動圈和不動圈的畫法，與擋塊23接觸的一邊是不動圈，其內(nèi)孔和軸頸之間要畫出間隙。（8）當車床床鞍移動時，滾珠絲杠要受到軸向力，此軸向力由床身前端的兩個止推軸承承受，向左的軸向力通過擋圈21。（6）設(shè)計中滾珠絲杠螺母副采用了調(diào)整墊片方式預(yù)緊，即調(diào)整墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，從而達到預(yù)緊的目的。（4）在水平面內(nèi)應(yīng)使絲杠中心線距導(dǎo)軌的距離盡量小，否則將會產(chǎn)生顛復(fù)力矩，增大摩擦力，使運動不平穩(wěn)。水平面內(nèi)的平行度達不到要求可刮研齒輪箱體或床尾軸承座的安裝基面，如垂直面內(nèi)平行度達不到要求，可安裝螺釘進行調(diào)整，調(diào)好后，插入定位銷。（2）為保證滾珠絲杠與導(dǎo)軌平行，設(shè)計時應(yīng)注意使齒輪箱體的絲杠中心，與床尾軸承座中心線距安裝基面尺寸一致以保證水平面的絲杠與導(dǎo)軌平行。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，注意考慮以下問題：（1）進行改造設(shè)計時，將原CA6140車床進給箱拆掉，利用原來的安裝基面安裝齒輪箱體。模數(shù)m=2滾珠絲桿公稱直徑為=40mm。經(jīng)過計算，已知此縱向進給系統(tǒng)采用150BF002型步進電機，經(jīng)過一對齒輪減速，齒輪系數(shù)=32?？倛D上還必須畫出此車床上加工螺紋的控制部件光電編碼器，利用光電編碼器裝在主軸或在主軸箱與主軸保持一定傳動比的伸出軸上，當主軸旋轉(zhuǎn)一圈時，光電編碼器就發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，輸入計算中，經(jīng)過微機運算，控制步進電機，帶功滾珠絲杠，使刀架按所需螺距進給。滾珠絲桿裝有擋板，以防止切屑掉下?lián)p壞滾珠絲杠。在進行縱向進給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，必須對整個機床的布局有所了解，在附圖中給出了經(jīng)濟型數(shù)控車床的總圖。cm)直接使用會產(chǎn)生丟步現(xiàn)象，所以必須采取升降速控制（用軟件控制），將起動頻率降到1000Hz時，便可以正常工作?？闯?，當步進電機起動時，f=2400Hz時，M=190N前面已經(jīng)計算出此機床最大快速移動時需步進電機的最高起動頻率f為4000Hz，切削進給時所需步進電機運行頻率f為833 Hz。m,大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可以滿足此項要求。從表《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》322查出，當步進電機為五相十拍時=，則最大靜轉(zhuǎn)矩為=()=+=(++)= Ncm3)最大切削負載時所需轉(zhuǎn)矩= M+M。cm2)快速移動時所需轉(zhuǎn)矩M′= M+M。cm上述三項合計：M=M+M+M。M。cm折算到電機軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩MM=(1)== =M= J= = Jn= 此處v=將前面數(shù)據(jù)代信，式中各符號意義同前。 J/ J=基本滿足慣量匹配的要求。/2)} = kgcmJ=(10235)= kgcmJ=10d3L2=(1042)= kgcmJ=10d1L1=(102)=cm）J——滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量（kg/2)}式中 J ——步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量（kg根據(jù)《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表324，傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量J（kg前面所述初選步進電機的轉(zhuǎn)矩計算，均為估算，初選之后，應(yīng)該進行校核計算。 cmTjmax可以滿足要求。cm(4)計算步進電機運行頻率f和最高起動頻率f f=1000v/60 == f=1000v/60==4000Hz式中 v——最大切削進給速度（m/min）,； v——最大快速移動速度（m/min）, m/min； ——脈沖當量。； ——電機——絲杠的傳動效率，為齒輪、軸承、絲杠效率之積，；（2）估算步進電機起動轉(zhuǎn)矩Tq Tq=Tm/～ =cm,然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路，還可以將步進電機輸出轉(zhuǎn)矩擴大一倍左右。cm，遠遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩( N從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表323中查出150BF002型步進電機允許的最高空載起動頻率為2800Hz運行頻率為8000Hz，再從圖31316查出1500BF002步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性曲線如圖319所示。(3)校核步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性。cm從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》cm從上面計算可以看出，M 、M′和三種工況下，以快速空載起動所需轉(zhuǎn)矩最大，即以此項作為校核步進電機轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。+M= M+M。=+= N=++= N=(1)=(1)== Ncm附加摩擦轉(zhuǎn)矩M。起動加速時間t=30msM= J= J=（2）電機轉(zhuǎn)矩計算機床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計算：1）快速空載起動轉(zhuǎn)矩M在快速空載起動階段，加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大，具體計算公式如下：M=M+M+M。cm考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題。cm G=1500N代入上式：J=J+J+()[J+J+G/g(L。cmJ=10d2L2=(1082)= kgcm）參考同類型機床，初選反應(yīng)式步進電機150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)慣量J=10 kgcm） J、J——齒輪的轉(zhuǎn)動慣量（kgcm）可由下式計算： J=J+J+()[J+J+G/g(L。前面所述初選步進電機的轉(zhuǎn)矩計算，均為估算，初選之后，應(yīng)該進行校核計算（1）計算簡圖見《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》圖317。另一方面，與國內(nèi)同類型機床類比，決定采用150BF002步進電機。cmTjmax可以滿足要求。cm(4)計算步進電機運行頻率f和最高起動頻率f f=