【正文】 知脈沖當(dāng)量為1μm/STEP，而步距角越小，則加工精度越高。 電機(jī)起動(dòng)力矩： 式（）式中: M為滾珠絲杠所受總扭矩Ml為外部負(fù)載產(chǎn)生的摩擦扭矩，有: 式（）=92tg（+）=故根據(jù)式（）： M2= Nm 因Tq/TJM=(因?yàn)殡姍C(jī)為五相運(yùn)行)。m參考有關(guān)數(shù)控激光切割機(jī)床的資料,可以知道步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率不超過1000Hz。m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為235g/cm2要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量lμm/STEP的設(shè)計(jì)要求，必須通過齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度，其傳動(dòng)比為： 式（）式中：Ph —為滾珠絲杠導(dǎo)程φ—為步距角δp—為脈沖當(dāng)量根據(jù)前面選定的幾個(gè)參數(shù)，由式（）得：=4/360=4:1=Z2/Z1根據(jù)結(jié)構(gòu)要求,選用Z1為30，Z2為120 ①齒輪類型：選擇直齒加工方便。③中心距的計(jì)算：A=m（Z1+ Z2） 式（）=1(30+120)/2=75mm齒頂高為1mm，齒根高為125mm，齒寬為20mm。 大齒輪Z2采用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。機(jī)械機(jī)構(gòu)的慣量對運(yùn)動(dòng)特性有直接的影響。限于篇幅，在此僅對進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。J0為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量eJ1為齒輪Zl的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2為齒輪Z2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3為齒輪Z3的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量mn為系統(tǒng)工作臺質(zhì)量Vm為工作臺的最大移動(dòng)速率ωD為折算成單軸系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)軸角速度各項(xiàng)計(jì)算如下：已知：J0＝0忽略不計(jì)， mn=齒輪慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式： 式（）其中：ρ為回轉(zhuǎn)半徑G為轉(zhuǎn)件的重量滾珠絲杠的慣性矩計(jì)算公式： 式（）最后計(jì)算可得：J1=103Kg. m2J2=103Kg. m2J3=104Kg. m2J4=105Kg. m2Vm=12 m/sωD=2πrad/s故慣性負(fù)載根據(jù)式（）得：JD=J0+J1+(Zl/Z2)（J2＋J3）+ J4 (Vm/ωD)2mn= Kg. cm2此值為近似值故此值小于所選電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 根據(jù)工作臺不出現(xiàn)爬行的條件來確定傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度傳動(dòng)系統(tǒng)中的當(dāng)量剛度K或當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度C主要由最后傳動(dòng)件的剛度K0或C0決定的，在估算時(shí)，取K=K0，C=C0對滾珠絲杠傳動(dòng),其變形主要包括：①絲杠拉壓變形②扭轉(zhuǎn)變形③絲杠和螺母的螺紋接觸變形及螺母座的變形。在工程設(shè)計(jì)和近似計(jì)算時(shí)，一般將絲杠的拉壓變形剛度的三分之一作為滾珠絲杠副的傳動(dòng)剛度K0，根據(jù)支承形式可得： 式（）式中：E=10 4(Kgf/ mm 2)F= 2 L=Ls＝250 mm則根據(jù)式（）得：K0=傳動(dòng)系統(tǒng)剛度較大，可以滿足要求。7 消隙方法與預(yù)緊數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中常采用齒輪傳動(dòng)副來達(dá)到一定的降速比和轉(zhuǎn)矩的要求。齒側(cè)間隙會造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向動(dòng)作落后于數(shù)控系統(tǒng)指令要求，形成跟隨誤差甚至是輪廓誤差。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用各種消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。 ，齒輪１裝在電動(dòng)機(jī)軸上，調(diào)整偏心軸套２可以改變齒輪１和３之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。調(diào)整時(shí)改變墊片３的厚度就能改變齒輪１和２的軸向相對位置，從而消除齒側(cè)間隙。裝配時(shí)使彈簧4具有足夠的拉力，使兩個(gè)薄齒輪的左右面分別與寬齒輪的左右面貼緊，以消除齒側(cè)間隙。第二種是很不錯(cuò)的方案，但在切割機(jī)上并不實(shí)用。本設(shè)計(jì)方案選用第三種方法。一種是單支承形式；另一種是兩端支承形式，本設(shè)計(jì)選用兩端支承形式中的“雙支點(diǎn)各單向固定”的支承方式。預(yù)緊量由廠家提供?？刂葡到y(tǒng)有微機(jī)的、有PLC的、也有單片機(jī)的，這里采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，可以選擇經(jīng)濟(jì)型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。：存儲器擴(kuò)展光電隔離驅(qū)動(dòng)器I/O口擴(kuò)展單片機(jī)功 率 放 大X軸電機(jī)Y軸電機(jī)Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)器橫向絲杠Z向絲杠縱向絲杠顯示器鍵 盤 控制系統(tǒng)框圖 主要芯片配置由于89C51芯片在性價(jià)比上比同類單片機(jī)高，加上8038051市場上已經(jīng)停產(chǎn)，所以選擇89C51作為主芯片。主要管腳功能: ①控制線——片外存儲器選擇端，雖然89C51內(nèi)有4K的FLASH，但為了方便接線和各程序的存放，故不使用內(nèi)部程序存儲器，這樣接地，從外部程序存儲器讀取指令。 ③ALE——地址鎖存控制端,系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE控制P0口輸出的低八位地址送鎖存器儲存，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和地址隔離。④RESET——復(fù)位端,當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)二個(gè)周期以上高電平，完成復(fù)位初始化操作。P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL門電路，Pl—P3口只能驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL門電路。89C51三總線結(jié)構(gòu)：地址總線AB——地址總線為16位，外部存儲器直接尋址范圍為64KB，地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器，提供八位A0A7，高八位A8—A15由P2口直接提供。,控制總線CB——由P3口第二功能控制線、ALE、RESET組成。本設(shè)計(jì)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。2764芯片主要引腳功能:①A0—A12 13位地址線②D0—D7 數(shù)據(jù)輸出線③ 數(shù)據(jù)輸出允許信號④ 編程控制信號，用于引入編程脈沖⑤ 片選信號2764主要工作方式:①讀方式——及為低電平，Vpp＝＋5V時(shí)處于讀出方式②寫方式——為低電平, 亦為低電平，VPP＝＋21V, 為高電平時(shí)，2764芯片處于禁止?fàn)顟B(tài)。③編程禁止方式一此為向多片2764寫入不同程序而設(shè)置的，當(dāng)VPP=+21V時(shí)，為高電平時(shí)，2764芯片處于編程禁止?fàn)顟B(tài)。動(dòng)態(tài)RAM集成度高，功耗小，成本低，但控制邏輯復(fù)雜，需要定期刷新,尤其是容易受到干擾，對環(huán)境、結(jié)構(gòu)、電摞等都有較高的要求。6264主要引腳功能：①A0—A12 13位地址線②IO1—IO7 數(shù)據(jù)輸入輸出線③ 數(shù)據(jù)輸出允許信號④ 寫選通信號⑤ 片選信號6264主要工作方式:①讀方式——及為低電平，為高電平時(shí)，6264將數(shù)據(jù)輸出到指定地址。③封鎖方式——為高電平時(shí)，該芯片沒被選通，不工作。這類芯片一般具有多種功能，使用靈活方便，使用前必須由CPU對其編程設(shè)定工作方式，然后按設(shè)定的方式進(jìn)行操作。是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的外部功能擴(kuò)展器件之一。應(yīng)考慮總線的驅(qū)動(dòng)能力是否足夠。數(shù)據(jù)線聯(lián)接將存儲器數(shù)據(jù)輸出端D0－Dl與89C51P0口聯(lián)接。、 分別與626相聯(lián)，89C51對外部RAM進(jìn)行讀/寫。地址鎖存信號ALE與89C51ALE相聯(lián)。 8155I/O有四種工作方式，即ALT1，ALT2，ALT3，ALT4。BINTR：B口中斷，請求輸入信號，高電平有效。ASTB（BSTB）：A口（B口）設(shè)備選通信號輸入線，低電平有效。ALT2：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸出方式。PC0為AINTR，PC1為ABF，PC2為，PC3～PC5為輸出。PC0為AINTR，PC1為ABF，PC2為，PC3為BINTR，PC4為BBF，PC5為。：狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用一個(gè)地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。 8155定時(shí)功能8155芯片內(nèi)有一個(gè)14位減法計(jì)數(shù)器，可對輸入脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。TINEIN為定時(shí)器時(shí)鐘輸入，有外部輸入時(shí)鐘脈沖，TIMEOUT為定時(shí)器輸出，輸出各種信號脈沖波形。由上圖可見，定時(shí)器的低8位和高6位計(jì)數(shù)器定時(shí)是出方式由04H、05H寄存器確定。計(jì)數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。但何時(shí)讀都可以置定時(shí)器的長度和工作方式，然后必須將起動(dòng)命令寫入命令寄存器。 狀態(tài)寄存器格式 M2 M1方 式定時(shí)器輸出波形0 ?0單方波0 1連續(xù)方波1 0單脈沖1 1連續(xù)脈沖 8155定時(shí)器方式及輸出波形 芯片地址分配89C51支持的存儲芯片，程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器單獨(dú)編址，EPROM與RAM地址分配較為自由,不必考慮會發(fā)生沖突,因89C51復(fù)位后,從0000H開始，內(nèi)部程序存儲器空間為0000H0FFFH，外部2片2764芯片地址分別為0C000H0DFFFH，8000H9FFFH。其中8個(gè)鍵有雙重功能，由SHIFT鍵轉(zhuǎn)換，按下SHIFT鍵，上檔鍵有效。暫停鍵——運(yùn)行時(shí)按下該鍵，執(zhí)行完本程序段后，停止執(zhí)行下一程序段，等待處理，此為硬件暫停。用M00實(shí)行軟件暫停時(shí)，恢復(fù)運(yùn)行也需要按該鍵。對中心鍵——鉬絲自動(dòng)找準(zhǔn)預(yù)定的中心位置(原點(diǎn))。編輯鍵三個(gè)：DEL/INS—?jiǎng)h除/插入程序段鍵，DISP/ZOOM—DISP顯示程序全段內(nèi)容，ZOOM使加工圖形按比例縮放，預(yù)置為1，COPY—程序段復(fù)制，IDX—可設(shè)定某一程序段為起割點(diǎn)，單步—步進(jìn)電機(jī)走一拍就停止工作，回零—鉬絲重新置于起點(diǎn)，運(yùn)行—加工開始確認(rèn)。PA0—PA4為行線，PC0—PC5為列線。常用鍵識別方法有掃描法和線翻轉(zhuǎn)法。其原理是：一條列線為低電平，若此列線上已閉合鍵，則各行線狀態(tài)都為高電平，然后按行號、列號求得閉合鍵鍵碼。 鍵號鍵功能對應(yīng)鍵號00H－0