【正文】 總長(zhǎng)度 L=1160mm ，絲杠上的變形量 1? ，由于兩端均采用推力球軸承，則值：5 31 01 1 6 . 2 9 1 0 1 1 6 0 3 . 0 4 1 04 4 6l L m mL?? ???? ? ? ? ? ? ? ? （ 2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形 2? ： 由 3 .9 6 9 , 2 3 1 .6pd m m F m Kg f?? 承載滾珠數(shù)量 40 2 .5 1 7 9 .1 53 .9 6 9Z ?? ?? ? ? ???????????????式（ 13） 由于對(duì)滾珠絲杠副施加預(yù)緊力，且預(yù)緊力 PF 為軸向載荷的 1/3，則變形： 2 232332 3 1 .60 .0 0 1 3 0 .0 0 1 32 3 1 .6.. 3 .9 6 9 7 9 .1 532 .4 2 1 0mqqFd F Zmm???? ? ? ????? （ 3）滾珠絲杠總的彈性變形量 ? ： 根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式： ??? ?? ??????????????????????????式（ 14） 則可得： 33 312 3 . 0 4 1 0 2 . 4 2 1 0 6 . 0 7 1 00 . 9 0 . 9 mm??? ?? ?? ? ? ?? ? ? ? （ 4）定位誤差 ? 3300 ( 6 . 0 7 1 2 ) 1 0 0 . 0 1 8 0 7 0 . 0 2pV m m m m? ?? ? ? ? ? ? ? ? 所以，滿足要求。 T—使用壽命 ,按 15000h。此處取 fw=； L—壽命以轉(zhuǎn) 610 為 1 單位 . 則：01000 1 0 0 0 0 . 3 0 . 5 / 5 3 0SVn L? ? ? ? ? 660 30 1500 0 2710L ???? 3 27 1. 2 19 19 69 08QN? ? ? ? 3 . 滾珠絲杠螺母副的選型： 查閱《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中附表 1，可采用 W1L2020 外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副， 1 列 圈 ,其額定 動(dòng)負(fù)載為 8800N,精度等級(jí)按滾珠絲杠行程公差表，選為 3級(jí) (大致相當(dāng)于老表準(zhǔn) E 級(jí) ) 3300 12 10PV mm??? 4 . 傳動(dòng)效率計(jì)算 η =tanγ /tan(γ +φ ) 式中：γ —螺旋升角 ,W1L2020 的螺旋升角γ =4176。 30′ /tan(4176。 （ 1）、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 根據(jù)： 1919mFN? ， 0 20D mm? ， 21 6 . 7 8 8( ) . 2 2 1 . 42A ???， 對(duì)剛： 422 0 .6 1 0 /E N m m?? ，總長(zhǎng)度 L=1160mm，絲杠上的變形量 1? ： | 31 40 1919 5 3 0 2 2 . 3 1 02 0 . 6 1 0 2 2 1 . 4mFl L L m mL E A? ??? ? ? ? ? ? ? ??? （ 2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形 2? ： 由 3. 15 , 19 1. 9pd m m F m Kgf?? .2 0 2. 5 1 49 .4 73. 17 5Z ?? ? ? ?， 由于對(duì)滾珠絲杠副施加預(yù)緊力，且預(yù)緊力 PF 為軸向載荷的 1/3，則變形： 2 232331 9 1 .90 .0 0 1 3 0 .0 0 1 31 9 1 .9.. 3 .1 7 5 4 9 .4 733 .1 5 1 0mqqFd F Zmm???? ? ? ????? （ 3）滾珠絲杠總的彈性變形量 ? ： 根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式： ??? ?? ????????????????????????式（ 14） 則可得： 33 312 2 2 . 3 1 0 3 . 1 5 1 0 2 8 . 2 8 1 00 . 9 0 . 9 mm??? ?? ?? ? ? ?? ? ? ? （ 4）定位誤差 ? 3300 ( 2 8 . 2 8 1 2 ) 1 0 0 . 0 4 0 2 8 0 . 0 2pV m m m m? ?? ? ? ? ? ? ? ? 顯然，變形 量已大于定位精度（ ）要求，應(yīng)該采取相應(yīng)的措施修改，因橫向溜板限制，不宜加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌（ | ? ），減小摩擦力，從而減小軸向力，根據(jù)式（ 16）重新計(jì)算如下： | | | | |1 . 4 ( 2 )1 . 4 8 8 0 0 . 0 4 ( 1 4 6 7 2 7 3 4 5 0 0 )1369m Y Z XF F f F F GN? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 此時(shí)的變形量為： 21 10 mm? ??? 32 2 .2 5 1 0 mm? ??? 312() 2 0 . 2 1 00 . 9 mm??? ??? ? ? 則定位誤差為： 33300 2 0 . 2 1 0 1 2 1 0 0 . 0 3 2pV m m? ??? ? ? ? ? ? ? ? 仍不能滿足精度要求 。 （三）縱向和橫向滾珠給絲杠副幾何參數(shù) ： 其幾何參數(shù)見(jiàn)表 1 名稱 符號(hào) W1L2506 W1L2020 螺 紋 滾 道 公 稱 直 徑 0d 25 20 導(dǎo) 程 0l 6 5 接 觸 角 ? |422? |430? 鋼 球 直 徑 bd 滾道法面半徑 R bRd? 偏 心 距 e ( / 2 ) s inbe R d ??? 螺 紋 升 角 r 00/r arctgL d?? |422? |430? 螺 桿 螺 桿 外 徑 d 0 (0 .2 0 .2 5) bd d d?? 螺 桿 內(nèi) 徑 1d 1022d d e R? ? ? 螺桿接觸直徑 Zd 1 cosZbd d d ??? 螺 母 螺母螺紋直徑 D 0 22D d e R? ? ? 螺 母 內(nèi) 徑 1D 10 (0 .2 0 .5 2 ) bD d d?? 167。 ,可計(jì)算出傳動(dòng)比 i 03 6 0 /( . ) 3 6 0 0 . 0 1 /( 0 . 9 6 ) 2 / 3pbiL??? ? ? ? ??????????? ??式（ 17） 可選定齒輪齒數(shù)為 : 12/ 2 / 3 2 4 / 3 6 2 0 / 3 0i Z Z? ? ? 或 由齒輪傳動(dòng)比 i=2/3，可以選定齒輪齒數(shù)為 : 1Z =24 和 2Z =36 或 1Z =28 和 2Z =42，初選 1Z =28 和 2Z =42 的齒輪。 齒 數(shù) 28 42 24 40 20 30 分度圓 d=mz 56 84 48 80 40 60 齒頂圓 da=d+2m 60 88 52 84 44 64 齒根圓 df=d2? 51 79 43 75 35 55 齒 寬 (610)m 20 20 20 20 20 20 中心矩 A=(d1+d2)/2 70 64 50 2 . 齒輪齒數(shù)及技術(shù)參數(shù) 計(jì)算出傳 動(dòng)比 i 后 ,降速級(jí)數(shù)決定采用一對(duì)齒輪降速 ,因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大 ,一般?。?=1~2,數(shù)控車床 ,銑床?。?=2,此設(shè)計(jì)中?。?=2。 167。 mF —進(jìn)給牽引力 (N)。 。 L— 圓柱體長(zhǎng)度 (cm)。 i— 傳動(dòng)比 。 i— 傳動(dòng)比 。 η o— 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率 ,一般取≥ ,此處取η o= 所以： m a x 0 1 1 5 . 4 5 0 9 . 7 1 7 5 . 1 .Q a fM M M M N c m? ? ? ? ? ? ? 2) 快速移動(dòng)所需力矩 KM 0KfM M M???????????????????????式（ 23） =50+= 3) 最大切削載時(shí)所需力矩 M切 00 2 Xf FLM M M i??? ? ?切 ?????????????????式（ 24） 1 4 6 7 0 .65 0 9 .7 1 7 5 .5 .2 0 .8 1 .5 N c m? ?? ? ? ??? 從上面計(jì)算可以看出 QM 、 KM 、 M切 三種工況下 ,以最大切削載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大 ,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù) . 查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時(shí)， /MM?? jmax切 = 故最大靜力矩 Mjmax=?m，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為 最 大靜力矩Mjmax，大于所以滿足要求！ 但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。 繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖 在完成運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算后，以后確定了滾珠絲杠螺母 副、步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號(hào)之后，就可以畫(huà)機(jī)械裝配圖。在兩個(gè)薄片齒輪 1和 2上分別裝上耳座 3和 8，彈簧 4的一端鉤在耳座 3上，另一端鉤在耳座 8的螺釘 7上。彈簧的彈力使薄齒輪 1和 2的左、右齒面分別與寬齒輪的齒槽左、右齒側(cè)面貼緊，消除了齒側(cè)間隙。 mF —進(jìn)給牽引力 (N)。 。 L— 圓柱體長(zhǎng)度 (cm)。 i— 傳動(dòng)比 。 i— 傳動(dòng)比 。 η o— 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率 ,一般取≥ ,此 處取η o= 所以： m a x 0 5 2 . 5 1 . 9 6 4 . 8 4 5 9 . 3 .Q a fM M M M N c m? ? ? ? ? ? ? 2) 快速移動(dòng)所需力矩 KM 0KfM M M???????????????????????式（ 23） =+= 3) 最大切削載時(shí)所需力矩 M切 00 2 Xf FLM M M i??? ? ?切 ????????? ????????式（ 24） 73 4 0. 51. 96 4. 84 36 .0 2 .2 0. 8 2. 5 N c m? ?? ? ? ??? 從上面計(jì)算可以看出 QM 、 KM 、 M切 三種工況下 ,以快速空載起動(dòng)慣性矩 QM 最大 ,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù) . 查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時(shí)， /MM?? Q jmax = 故 最大靜力矩 Mjmax=，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為 ，大于最大靜力矩 Mjmax， 所以滿足要求！ 但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。 繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖 在完成運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號(hào)之后，就可以畫(huà)橫向機(jī)械裝配圖。 1 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 (一 )硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容 硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ) ,也是軟件編制的前提 ,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)包括以下幾部分內(nèi)容： 繪制系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)框圖 據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結(jié)構(gòu)圖。 （ 2） 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。 （ 4） 接口，即輸入 /輸出接口電路。 選擇中央處理單元 CPU 的類型 CPU 的種類很多，在此處選擇 MCS—— 51 系列單片機(jī)中的 80C51，因?yàn)槠浼啥雀?，穩(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能，外圍擴(kuò)展電路芯片大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展電路來(lái)構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。分別選擇兩片 2764 和一片 6264來(lái)擴(kuò)展 16K 的內(nèi)存。經(jīng)考慮，選擇 8255 為 I/O 接口芯片，液晶顯示控制器 LR— 104VRAM 來(lái)控制 LCD。 （二）、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)軟件 。 數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊 （ 1） 軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)行分配器； （ 2） 插補(bǔ)運(yùn)算模塊； （ 3） 自動(dòng)升降速控制模塊。 2 80C51 單片機(jī)及其擴(kuò)展 (一 )80C51 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 1．芯片引腳及片外總線結(jié)構(gòu) 80C51 單 片機(jī)采用 40 腳雙直插封裝（ DIP）形式，如圖 (6)所示。下面說(shuō)明這些引腳的名稱和功能。 Vcc(40 腳 )：主電源 +5V。在片內(nèi)它是振蕩電路反向放大器的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體 的另一端。若需采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。 ALE//PROG：訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號(hào)（稱允許鎖存地 址）。 ALE 端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為 8 個(gè) LSTTL（低功耗高速 TTL）。 CPU 在向片外存儲(chǔ)器取指令