【正文】 中斷方式檢查越界信號(hào)。當(dāng)任何一個(gè)行程開(kāi)關(guān)被壓下的時(shí)候，發(fā)光二極管就發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，由低電平變成高電平。實(shí)用復(fù)位電路圖如下所示：（３）越界報(bào)警電路　　　為了防止工作臺(tái)越界，可分別在極限位置安裝限位開(kāi)關(guān)。在實(shí)際運(yùn)用中，若系統(tǒng)中有芯片需要其復(fù)位電平與８０３１復(fù)位要求一致時(shí)，可以直接相連。8031XTAL1XTAL2時(shí)鐘電路（２）復(fù)位電路　　　單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)。～１２之間任意選擇，耦合電容在５～３０pF之間，對(duì)時(shí)鐘有微調(diào)作用。5．其它輔助電路設(shè)計(jì)（１）８０３１的時(shí)鐘電路　　　單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。因此必須選用功率放大器，需根據(jù)步進(jìn)電機(jī)容量選擇功率放大器。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８１５５８０３１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Ｐ1口及部分Ｐ3 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)。可采用線選法和全地址譯碼法。故要進(jìn)行片選控制。其擴(kuò)展電路如下所示： ↓ ALE ↓ A12↓ A8A7↓ 6264A0D7↓D0 ↓ D0譯碼電路G74LS372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。 ↓ ↓ ALE ↓ 由以上分析，采用２７６４EPROM 芯片的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路框圖如下所示 A12↓ A8 2764A7↓A0 D7↓ D0譯碼電路G74LS372擴(kuò)展2764電路框圖 (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)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：1． 主控制器。表71 2弧度內(nèi)行程變動(dòng)量和任意300mm行程內(nèi)行程變動(dòng)量（）精度等級(jí)123454567868121623表72 有效行程內(nèi)的目標(biāo)行程公差和允許的行程變動(dòng)量（單位：）有效行程/mm精度等級(jí)12345≤3156688121216162323315～4007698121218172525400～500871010151320192726500～630971111161422213029630～8001081312181625233531800～100011915132117292540331000～125013101814241934294639第五章 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容，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；；；／Ｏ接口電路，檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)換電路以及驅(qū)動(dòng)電路等；；，圖中要標(biāo)明各器件的型號(hào)，管腳號(hào)及參數(shù)；。確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)為FFZD50103P2/15191000,其具體參數(shù)如下。已知負(fù)載力矩，由以上計(jì)算得扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離，絲杠底徑，由式得（2） 由扭轉(zhuǎn)變形量引起的軸向移動(dòng)滯后量將影響工作臺(tái)的定位精度。計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差由式得 即故滿足要求。一般按的要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理 的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比一般應(yīng)滿足式而在本設(shè)計(jì)中，故滿足慣量匹配要求。該電動(dòng)機(jī)的額定力矩為12，均大于本機(jī)床工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩以及工進(jìn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩，因此，不管是快進(jìn)還是工進(jìn)，本電動(dòng)機(jī)均滿足驅(qū)動(dòng)力矩要求。交流伺服電動(dòng)機(jī)的加速力矩一般為額定力矩的510倍。選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)（1） 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)以上計(jì)算和查參考文獻(xiàn)表247，選擇日本FANUC公司生產(chǎn)的型交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。③按式計(jì)算快進(jìn)力矩。①按式計(jì)算線性加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩。已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程，滾珠絲杠螺母副的效率，由式得計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需的力矩（1）計(jì)算線性加速力矩已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益，加速時(shí)間，由式得 （2）計(jì)算階躍加速力矩。計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩（1）計(jì)算切削負(fù)載力矩。（3）計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由式得 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)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由式得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為故。已知軸承接觸角，滾動(dòng)體直徑，滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Z=16，軸承的最大軸向工作載荷,查參考文獻(xiàn)表24246得（3） 計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度查參考文獻(xiàn)附錄A表A3得滾珠與滾道的接觸剛度，額定載荷，滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷，故由式得（4） 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度。 傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算(1)計(jì)算滾珠絲桿的拉壓剛度。滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗(yàn)滾珠絲桿螺母副的壽命，主要是指疲勞壽命。查參考文獻(xiàn)表244得。滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)根據(jù)以上的計(jì)算可得滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度=。本課程設(shè)計(jì)后插頁(yè)圖2為工作臺(tái)零件圖，插頁(yè)圖3為滑鞍零件圖。該軸承的額定動(dòng)載荷為=50000N，而該軸承在20000h工作壽命下的基本額定動(dòng)載荷=,也滿足要求。軸承的型號(hào)為760308TNI/P4DFB,尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為40mm90mm23mm，選擇脂潤(rùn)滑。所以選擇軸承的內(nèi)徑為40mm，以滿足滾珠絲桿結(jié)構(gòu)的需要。已知軸承的工作轉(zhuǎn)速,軸承所受的當(dāng)量軸向載荷,軸承的基本額定壽命。已知滾珠絲桿螺紋底徑,滾珠絲桿的溫度變化值，則8)確定滾珠絲桿螺母副支承用軸承的規(guī)格型號(hào)（1）按式計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷。6） 由式確定滾珠絲桿螺母副的預(yù)緊力7） 計(jì)算滾珠絲桿螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值和預(yù)拉伸力（1） 按式計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值目標(biāo)行程補(bǔ)償值；溫度變化值（），一般情況下為2~3；絲桿的線膨脹系數(shù)（1/）,一般情況下為；滾珠絲桿副的有效行程。本機(jī)床工作臺(tái)（X）軸滾珠絲桿螺母副的安裝方式擬采用兩端固定式。已知工作臺(tái)的定位精度為20，重復(fù)定位精度為12，根據(jù)公式重復(fù)定位精度和定位精度以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求，得，取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即。查表28得欲加動(dòng)載荷系數(shù)，則表28 欲加動(dòng)載荷系數(shù)欲加載荷類型輕預(yù)載中預(yù)載重預(yù)載（3）確定滾珠絲桿預(yù)期的額定動(dòng)載荷。已知初步選擇的滾珠絲桿的精度等級(jí)為2級(jí)，查表26得精度系數(shù)。3)確定滾珠絲桿預(yù)期的額定動(dòng)載荷（1）按預(yù)定工作時(shí)間估算。表24 數(shù)控銑床滾珠絲桿的計(jì)算切削方式軸向載荷/N進(jìn)給速度/()時(shí)間比例/(％)備注強(qiáng)力切削10一般切削（粗加工）30精細(xì)加工（精加工）50快移和定鏜定位10(2) 計(jì)算滾珠絲桿螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速（3）按式計(jì)算滾珠絲桿螺母副的平均轉(zhuǎn)速。將強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定為最大軸向載荷，快速移動(dòng)和鉆鏜定位時(shí)的軸向載荷定為最小軸向載荷。此時(shí)，動(dòng)摩擦系數(shù)，、主切削力的垂向切削分力（N）和橫向切削分力（N）；W坐標(biāo)軸上移動(dòng)部件的全部重量（包括機(jī)床夾具和工件的重量，N）；摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌形式不同而不同，對(duì)于帖塑導(dǎo)軌，=；對(duì)于滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，=；鑲條緊固力（N）,其推薦值可查表23得鑲條緊固力=2500N，則=(8000+2500++)N=表23 鑲條緊固力推