【正文】 方式 —— OE 為低電平 , PGM 亦為低電平， VPP＝＋ 21V, CE 為高電平時， 2764芯片處于禁止狀態(tài)。 本設計采用二片 2764EPROM，分別存放監(jiān)控程序 ,各功能模塊程序 ,常用零件加工程序。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） 第 13 頁 共 31 頁 T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當 P3口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 管腳說明： VCC：供電電壓。 AT89S51 主要管腳功能 ： AT89S51 有 40 個管腳，分成兩排，每一排各有 20 個腳。其控制系統(tǒng)框圖如圖 81 所示： 圖 81 控制系統(tǒng)框圖 主要硬件配置 ： 單片機選用 AT89S51， AT 表示 ATMEL 公司的產品， 9 表示內含 Flash 存儲器， S 表示含有串行下載 Flash 存儲器。控制系統(tǒng)有微機的、有 PLC 的、也有單片機的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經濟型的單片機控制系統(tǒng)。 所以 )( 23431 cmkgJ ??????? ?? )( 23432 cmkgJ ??????? ?? )( 23433 cmkgJ ??????? ?? 電機軸 轉動慣量很小，可以忽略，則 ? ?233173 .2 6 1 0 2 3 .9 3 .9 1 028dJ ????? ? ? ? ????? )(] [25 252 mkg ??????? ? 因 為所以慣性匹配比較符合要求。 步進電機慣性負載的計算 表 23 齒輪尺寸 Z 17 28 ? ?d mZ mm? ? ?2ad d m mm?? ? ?2 1. 25fd d m m m? ? ? ? ? ? ?36b m mm?? ? ?122dda mm?? 17 19 5 28 30 5 根據等效轉動慣量的計算公式，得 ? ?2210 1 2 32 180pdbZJ J J J J MZ?? ???????? ? ? ? ????? ???? 第 10 頁 共 31 頁 式中： dJ —— 折算到電機軸上的慣性負載（ 2cmkg? ）； 0J —— 步進電機轉軸的轉動慣量（ 2cmkg? ）； 1 J —— 齒輪 的轉動慣量（ 2cmkg? ）； 2 J —— 齒輪 的轉動慣量（ 2cmkg? ）； 3 J —— 滾珠絲杠的轉動慣量（ 2cmkg? ）； M—— 移動部件質量（ kg ）。當導軌在位置Ⅰ時，兩端滾動體受力相等，工作臺保持水平；當導軌移動到位置Ⅱ或Ⅲ時，兩端滾動體受力不相等，變形不一致，使工作臺傾斜α角，由此造成誤差。 直線滾動軸承的選型 上導軌 G(x)=550N 第 9 頁 共 31 頁 下導軌 G(Y)=800N 采用雙排兩列 4 個直線滾動軸承來實現滑動平臺的支撐。可算得縱向導軌的 n ＝ 12，橫向導軌的 n ＝ 11。其部分參數如下： mmlmml 6020 21 ?? ， 根據工作臺的長度和工作臺的行程，從《機電綜合設計指導》表 210 中查得公式212 nlll ?? 。它的結構形式有開式和閉式兩種。使用的壽命小。 動導軌的支承 在數控機床上使用的滾動導軌有兩種形式；滾動滑塊式滾柱導軌和組裝式直線滾針導軌。這種導軌的特點是尺寸小，結構緊湊。它的承載能力比上述的大，適合載荷較大的機 床，但滾柱導軌對安裝的偏斜較為靈敏，易引起側移和側向滑動從而使導軌磨損加快或者降低精度。導軌面上容易出現凹坑，但對加工精度影響不大，其材料一般為淬火鋼。 表面粗糙度：普通機床，磨削不抵于 0， 40（μ m），精密機床磨削不抵于 0， 20（μm） 滾動導軌的結構形式按滾動體種類分，可有以下幾種； 滾珠導軌。每組滾動體為 1μ m；精密機床全部滾動體為 1μ m，每組滾動體為 0， 5μ m。其缺點是：耐熱性差，導熱率低，須注意散熱，剛性也比較差，吸濕性大易影響尺寸的穩(wěn)定，應選用在水或者油中尺寸穩(wěn)定且能耐酸和弱堿的塑料。 1 導軌的分類： 滑動導軌 ： 滑動導軌主要有：金屬對金屬，金屬對塑料，后者較為常用。 滾動導軌的參數確定 導軌是數控機 床的重要部件之一，它在很大程度上決定數控機床的剛度，精度與精度保持性。 所以導程總誤差 查表知 E級精度的絲杠允許誤差 15m? ，故剛度足夠。 滾珠絲杠螺母副幾何參數計算 傳動效率計算 式中： ? —— 摩擦角； ? —— 絲杠螺紋升角。應按銑削時的情況計算。 P N?? 考慮到重力影響， Y向電機負載較大，因此取 287yG G N?? ，所以 若不考慮啟動時運動部件慣性的影響，則啟動力矩 取安全系數為 ，則 對于工作方式為三相六拍的三相步進電機 步進電機的最高工作頻率 查表選用兩個 45BF005Ⅱ型步進電機。 步進電機啟動力矩的計算 設步進電機等效負載力矩為 T，負載力為 P，根據能量守恒原理，電機所做的功與負載力做功有如下關系 T Ps??＝ 第 5 頁 共 31 頁 式中： ? —— 電機轉角； s —— 移動部件的相應位移； ? —— 機械傳動效率。 抑郁啟動正反轉和變速停止，影響性好。 位移與輸入脈沖數相對應，步距誤差不長期積累，可以組成結構簡單又具有一定 精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 步進電動機的特點 步進電機有三大部分組成：步進電動機本體，步進電動機控制器及步進電動機驅動器。在 20世紀 60 年代后期，隨著永磁材料的發(fā)展，各種實用型的步進電動機應運而生，半導體的發(fā)展使得步進電動機得到了廣泛的應用。 選擇合適的驅動，與步進電動機配套使用 第 4 頁 共 31 頁 步進電機的選用 步進電動機又稱脈沖電動機或為階躍電動機，目前，隨著電子技術，控制技術以及電動機本體的發(fā)展和變化，傳統(tǒng)的電機分類的間界面越來越模糊；步進電動機的傳動定義為：根據輸入的脈沖信號 ，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進一定角落，若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定的狀態(tài)而靜止；廣義的定義為，步進電動機是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電動機，也可看作是在一定頻率范圍內轉速與控制脈沖頻率同步的電動機。 因本設計所選的精度對于步進電機來說不算高，電機在運轉過程中不受切削負載和電網的影響而失步，決定采用開環(huán)控制 。 考慮到 X、 Y 兩個方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設計工作量， X、 Y 兩個坐標的導軌副、絲杠螺母副、減速裝置，以及伺服電機擬采用相同的型號與規(guī)格。 3 伺服電動機的選用 因本設計的脈沖當量尚未達到 ，定位精度也未達到微米級。 2 絲杠螺母副的選用 伺服電機的旋轉運動需要通過絲杠螺母副轉換成直線運動，要滿足 的脈沖當量和 ? mm 的定位精度，滑動絲杠副無能為力，只有選用滾珠絲杠副才能達到。因此本設計中取 i ＝ 1。 第 2 頁 共 31 頁 第 2 章 機械系統(tǒng)設計 設計參數的確定 系統(tǒng)分辨率 （即脈沖當量） p? ＝ 由靜止到最大快進速度過度時間 Pt ～ 工作臺行程 縱向 350mm 橫向 300mm 最大快進速度 縱向和橫向 5m/min 總體方案設計 進給伺服系統(tǒng)總體方案 ： 脈沖當量 p? 即系統(tǒng)分辨率。使機床的加工范圍擴大 ,精度和可靠性進一步得到提高 .