【正文】 釘時(shí)，旋轉(zhuǎn)絲杠帶動(dòng)固定于上絲臂體的絲母，使上絲臂移動(dòng)。為了適應(yīng)線架絲臂張開(kāi)高度的變化，在線架上下部分應(yīng)增設(shè)副導(dǎo)輪，： 可移動(dòng)絲臂(2)導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)①導(dǎo)輪是本機(jī)床關(guān)鍵零件，關(guān)系到切割質(zhì)量，對(duì)導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的要求如下。b. 在滿足一定強(qiáng)度要求下，應(yīng)盡量減輕導(dǎo)輪質(zhì)量，以減少電極絲換象時(shí)的電極絲與導(dǎo)輪間的滑動(dòng)摩擦。c. 導(dǎo)輪裝配后轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)輕便靈活，應(yīng)盡量減少軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)。②導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的結(jié)構(gòu)導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的結(jié)構(gòu)主要有三種：懸臂支撐結(jié)構(gòu)、雙支撐結(jié)構(gòu)和雙軸尖支撐結(jié)構(gòu)。但是因?yàn)閼冶壑?，張緊的電極絲運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性較差，難于維持較高的運(yùn)動(dòng)精度，同時(shí)也影響導(dǎo)輪和軸承的使用壽命。但是此種結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較好，剛度較高，不容易發(fā)生變形及跳動(dòng)。導(dǎo)輪兩端加工成30?錐形軸尖，硬度在RC60以上。該結(jié)構(gòu)易與保證導(dǎo)輪運(yùn)動(dòng)組合件的同軸度，導(dǎo)輪軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)量可以控制在較小的范圍內(nèi)。為補(bǔ)償軸尖運(yùn)動(dòng)副的磨損，利用彈簧的作用力使運(yùn)動(dòng)副良好接觸。③導(dǎo)輪的材料 為了保證導(dǎo)輪軸徑與導(dǎo)向槽的同軸度，一般采用整體結(jié)構(gòu)。④導(dǎo)輪組合件的裝配導(dǎo)輪組合件裝配的關(guān)鍵是消除滾動(dòng)軸承中的問(wèn)題，避免滾動(dòng)體與套環(huán)工作表面在負(fù)荷作用下產(chǎn)生彈性變形，以及由此引起的軸向竄動(dòng)和徑向跳動(dòng)。通常是在兩個(gè)支撐軸承的外環(huán)間放置一定厚度的定位環(huán)來(lái)獲得預(yù)負(fù)荷。同時(shí)，軸承必須清洗的很潔凈，并在顯微鏡下檢查滾道內(nèi)是否有金屬粉末、碳化物等，軸承經(jīng)清洗、干燥后，填以高速潤(rùn)滑脂，起潤(rùn)滑和密封作用（二） 儲(chǔ)絲走絲部件主要零件強(qiáng)度計(jì)算1. 齒輪傳動(dòng)比的確定。所以儲(chǔ)絲筒與絲杠見(jiàn)齒輪傳動(dòng)比為：u=：6；采用二級(jí)齒輪傳動(dòng)，取u1=1/2，u2=1/3。即df/2–（d+t1）2m由d=16mm查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：t1=；而df1=d1－2hf=（z1–2ha*–2c*）m=(23–2–)m=代入上式得：–（16+）/2 Z—計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小的齒輪的齒數(shù)；i大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，i=—壽命系數(shù)，=；n—齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/minT—預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦，T=15000～20000h；k—轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；k—材料強(qiáng)化系數(shù)。mm =+(1+) +103 = K=1= 查得：b/h=23/= = —載荷作用與齒頂時(shí)齒形系數(shù) —載荷作用與齒頂時(shí)應(yīng)力校正系數(shù) 查表得：=，= 則== N=60njLh=601390120000=106 s—疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)， s=sH=1, s=sF=～ kN—壽命系數(shù) （kFN=，kHN=） —齒輪的疲勞極限 =340MPa 所以＜ ≤ 其中： ZH —區(qū)域系數(shù) ZE—彈性影響系數(shù) ZH= ZH= ZE= kH=kAkV=1 = , ＜ 因此，所設(shè)計(jì)齒輪也滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求， 齒輪設(shè)計(jì)合格。并分別作出水平方向和垂直方向的彎矩圖，如圖 (b),(c)，以及扭矩圖如圖 (d)。先將計(jì)算出的截面C 處的MH、 應(yīng)力計(jì)算表載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=, FNH2=FNH1=, FNH2=彎矩MMH==mm總彎矩Nmm軸的計(jì)算應(yīng)力：：=前已經(jīng)選頂?shù)妮S的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理 查得=60MPa因此，故安全(四） 主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 軸承的配置形式一般來(lái)說(shuō)數(shù)控機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)的軸承有以下幾種配置形式：（1） 前后支承均采用雙列短圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向載荷，安裝在前端的兩個(gè)推力球軸承用來(lái)承受前后方向的軸向負(fù)載。由于推力球軸承安裝在主軸前端，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)前軸承和后軸承溫度差較大，熱變形對(duì)主軸精度影響也較大。（2） 前后支承用雙列短圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向負(fù)荷，用安裝在主軸前端的雙向向心推力球軸承來(lái)承受軸向負(fù)載。（3） 前軸承用單列向心推力球軸承，背靠背安裝，由2～3個(gè)軸承組成一套，用以承受徑向和軸向負(fù)載；后軸承用雙列短圓柱滾子軸承。但所承受的軸向負(fù)載較前兩種結(jié)構(gòu)小。這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，中等負(fù)載的數(shù)控機(jī)床。本次設(shè)計(jì)主軸所采用的軸承支承方式為第四種。預(yù)緊的目的是增加軸承的剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度，延長(zhǎng)軸承壽命。而角接觸球軸承主要是軸向預(yù)緊，這可明顯提高軸向剛度。179。 角接觸球軸承載荷—變形曲線三、 進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)（一）進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1）脈沖當(dāng)量的確定目前，常用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。步進(jìn)電機(jī)是一種電脈沖控制的特種電機(jī)，對(duì)于每一個(gè)電脈沖步進(jìn)電機(jī)都將產(chǎn)生一個(gè)恒定的步進(jìn)角位移，每一個(gè)脈沖或每步的轉(zhuǎn)角稱(chēng)為步進(jìn)電機(jī)的步距角，可由選用的步進(jìn)電機(jī)型號(hào)從技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出。每個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行件（如工作臺(tái)）的移距，稱(chēng)為脈沖當(dāng)量或分辨率，記為，單位為mm/脈沖?？紤]到機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差存在，脈沖當(dāng)量值必須大于定位精度值。根據(jù)該精度要求可確定脈沖當(dāng)量為=。若為多級(jí)傳動(dòng)，則i為總傳動(dòng)比。（二）滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇和滾珠絲杠的選型和校核（1）最大工作載荷計(jì)算滾珠絲杠上的工作載荷Fm（N）是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做牽引力。對(duì)于矩形導(dǎo)軌 Fm=KFL+f(FV+FC+G)式中： FL—工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷 FV—工作臺(tái)垂直載荷 FC—工作臺(tái)橫向載荷 G—移動(dòng)部件的重力 K—考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù) f—考慮顛覆力矩影響的摩擦系數(shù)對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌：f=～由于電火花線切割是電極絲放電進(jìn)行加工，可以認(rèn)為FL，F(xiàn)V，F(xiàn)C近似為零所以：Fm=fG取f=，G=1000kg（估算）Fm=fG=1000=5（2） 最大動(dòng)載荷C的計(jì)算及主要尺寸初選滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)斷定動(dòng)載荷Ca選用，最大動(dòng)載荷計(jì)算原理與滾動(dòng)軸承相同。此次設(shè)計(jì)中滾珠絲桿被三次選用，故本人只選取其中最重要的主軸傳動(dòng)中的滾珠絲桿加于設(shè)計(jì)和校核。第i個(gè)載荷對(duì)應(yīng)的工作時(shí)間 (h) 。絲桿預(yù)期壽命。其為外循環(huán)雙管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式系列滾珠絲桿。3．由于此絲桿是豎直放置，且其受力較小，溫度變化較小。4．滾珠絲桿的預(yù)緊預(yù)緊力一般取當(dāng)量載荷的三分之一或額定動(dòng)載荷的十分之一。具有以下四個(gè)特點(diǎn)：①轉(zhuǎn)速（或線速度）與脈沖頻率成正比；②在負(fù)載能力允許的范圍內(nèi)，不因電源電壓、負(fù)載、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化；③速度可調(diào)，能夠快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；④定位精度高、同步運(yùn)行特性好。而B(niǎo)F系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，具備以上的所有條件，我們選用了型號(hào)90BF004的電動(dòng)機(jī)作為主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。2．距頻特性步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax是指電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩按下式計(jì)算： 式中：Mkq為空載啟動(dòng)力矩；Mka為空載啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度折算到電機(jī)軸上的加速力矩；Mkf為空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；為由于絲桿預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。 前面提出的，僅僅是指初選惦記后檢查電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩是否滿足要求，但是不能保證電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不丟步。 步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)有突跳啟動(dòng)和升速啟動(dòng)。因此很少用。一般不會(huì)發(fā)生丟步現(xiàn)象。常見(jiàn)的支承形式有以下幾種：①絲杠一端安裝兩個(gè)深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的稱(chēng)為固定支承；螺母相當(dāng)于固定支承。本次采用的是兩端固定形式支承螺桿的支承方式有以下四種：（1）雙推自由支承：將兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承裝在一端，另一端自由特點(diǎn)：適用于短螺桿。特點(diǎn)：螺桿水平安裝時(shí)，可減少或避免因自重產(chǎn)生的彎曲或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，自由端的晃動(dòng)。（3）單推單推或雙推單推 兩端各裝一個(gè)方向相反的推力球軸承和一個(gè)深溝球軸承或一端裝兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承，另一端裝一個(gè)推力球軸承。（4）雙推雙推 兩端各裝兩個(gè)方向相反的推力球軸承和兩個(gè)深溝球軸承 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)與單推單推式相同，當(dāng)超過(guò)預(yù)計(jì)溫度時(shí)，不會(huì)因螺桿伸長(zhǎng)使軸承產(chǎn)生間隙，缺點(diǎn)是調(diào)整較復(fù)雜。但一個(gè)單片機(jī)芯片并不并能把計(jì)算機(jī)的全部電路都集成到其中，有些元件如復(fù)位電路的石英晶體、電阻、電容等只能以散件的形式出現(xiàn)。通常所說(shuō)的單片機(jī)系統(tǒng)都是為實(shí)現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。(1)MCS51系列單片機(jī)的設(shè)計(jì)MCS51系列單片機(jī)的所有產(chǎn)品都含有8051除程序存貯器外的基本硬件，都是在8051的基本上改變部分資源（程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及一些其他特殊部件）。內(nèi)部沒(méi)有程序存貯器，必須外接EPROM程序存貯器。此部分引腳包括電源引腳Vcc、Vss及時(shí)鐘引腳XTALXTAL2。Vcc（40腳）：接+5V電源。時(shí)鐘引腳（119腳）：外接晶體時(shí)與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成一個(gè)振蕩器，它提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。若采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接受振蕩器的信號(hào)，即把信號(hào)直接接至內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。此類(lèi)引腳提供控制信號(hào)，有些引腳具有復(fù)用功能。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平為≤，以保證單片機(jī)正常工作。當(dāng)Vcc下降到低于規(guī)定值，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（（5177。ALE/（30腳）：當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的下降沿用于鎖存16位地址的低8位。但是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，在兩個(gè)機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個(gè)ALE脈沖。（29腳）：此輸出為單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)外部程序存貯器的讀選通信號(hào)。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。/Vpp（31腳）：當(dāng)端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)的是內(nèi)部程序存貯器，但當(dāng)PC值超過(guò)某值時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存貯器內(nèi)的程序。對(duì)8031來(lái)說(shuō)，因其無(wú)內(nèi)部程序存貯器。輸入/輸出（I/O）口引腳包括P0口、P1口、P2口和P3口。它是地址總線低8位及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。P1口（）：為8位準(zhǔn)雙向I/O口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入口時(shí)，鎖存器必須置1），可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。它是與地址總線高8位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，一般作為擴(kuò)展時(shí)地址總線的高8位使用。(2)MCS51單片機(jī)的時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟,XTALXTAL2引腳分別為該反相放大器的輸入端和輸出端,該反相放大器與片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器,大多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式.最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路,不論是HMOS還是CHMOS型單片機(jī),: 內(nèi)部時(shí)鐘方式的時(shí)鐘電路,、C2的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、C2可在20pF100pF之間選擇,一般當(dāng)外接晶體時(shí)典型取值為30pF,外接陶瓷諧振器時(shí)典型取值為47pF,取60pF70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性.在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí),晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)XTALXTAL2引腳安裝,以減少寄生電容,應(yīng)采用NPO電容.(3)MCS51單片機(jī)的復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位,使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作.單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的,MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST,當(dāng)振蕩器起振后,該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平,使器件復(fù)位,只要RST保持高電平, ,P0,P1,P2,退出復(fù)位狀態(tài),.,常常需要人工按鈕復(fù)位,如圖 所示: 上電按鈕復(fù)位電路對(duì)于CMOS型單片機(jī)因RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻,RC電路充電,RST引腳端出現(xiàn)正脈沖,只要RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平(因?yàn)檎袷幤鲝钠鹫竦椒€(wěn)定大約要10ms),RC的典型值為C=10μF,R=,干擾信號(hào)易串入復(fù)位端,可能會(huì)引起內(nèi)部某些寄存錯(cuò)誤復(fù)位,這時(shí)可在RST引腳上接一去耦電容.上圖那上電按鈕復(fù)位電路只需將一個(gè)常開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路,按下開(kāi)關(guān)一定時(shí)間就能使RST引腳端為高電平,從而使單片機(jī)復(fù)位在以8031單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)中必須擴(kuò)展程序存貯器，用以存放控制程序。這種擴(kuò)展就是配置外部存貯器（包括程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器）。但當(dāng)外圍設(shè)備較多時(shí)，僅有幾個(gè)內(nèi)部I/O接口是不夠的，因此，單片機(jī)還需要擴(kuò)展輸入輸出接口芯片。程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB（0000H～0FFFFH），其中8058751片內(nèi)有4kB的ROM或EPROM，8031片內(nèi)不帶ROM。用作程序存儲(chǔ)器的器件是EPROM和EEPROM， MCS—51單片機(jī)擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的硬件電路如圖 MCS—51單片機(jī)擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器的硬件電路由于MCS—51單片機(jī)的P0口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此，在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)