【正文】 轉(zhuǎn)速，即 =1500r/min，傳動比 i=；n1（1）計算功率由《機械設(shè)計》表 查得，工作情況系數(shù) 為 ，故KA ???ca（4－6）（2）由 和 選擇帶型can1由于 =， =1500r/min，查表后可知，取帶型為 L 型。（3）確定帶輪基準直徑由《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》表 4—43，取主動輪基準直徑 =80mm。D1，由此得 。12nDi??120nDm?（4）驗算帶速 ??（4－7）= m/s 30 m/s，所以帶速合格。（5）初定軸向間距由公式（4－5）（ + ） 2（ + ） ， 1D20a 1D2（4－8）可知 196 560，取 =400。0a0a（6）所需基準帶長 210120()2()4d DLa????（4－9） 2(08)(82)4??????=由《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》表 4—5，取相近的基準帶長 = 1250 mm[6]。dL（7）實際軸向間距 002dLa???（4－10）數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床夾具設(shè)計19???= 所以皮帶的實際軸向間距取 ＝401mm。a（8）多楔帶每楔的基本額定功率 1P由《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》表 4—40，可以查得 ＝ 。1P（9）小帶輪的包角 021()????（4－11）＝176。（10）多楔帶楔數(shù)的確定 1()AdlKPZ???（4－12）其中 1(bih??）查表得 ，???，代入 的計算公式中，得 ＝。.i P?P?又已知 ＝， ＝，得：?l （4—()????13）由此可以確定，取 Z＝15。1）帶輪設(shè)計的要求：（1）質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造應力；（2）質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡校證；（3）槽輪工作面要經(jīng)過精細加工，以減少帶的磨損；（4）輪槽的尺寸和角度應有一定的精度，以使載荷分布均勻。2）帶輪的材料選用帶輪的材料選用 HT200。 3）帶輪的結(jié)構(gòu)（1）小帶輪直徑 （d 為軸的直徑） ，所以采用實心式。1(~3)D?（2）大帶輪 300，所以采用腹板式結(jié)構(gòu)。20?4）小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸江南大學學士學位論文20圖 小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 2adh??（4－14）其中 ——帶輪的外徑，a ——軸的直徑， ——基準線上槽深。h 28036adm????（4－15），圓整后得 ＝165mm(1.~). bd 57L（4－16）， ()2BZPg???（4－17）其中 ——多楔帶的楔數(shù)，——多楔帶的槽間距，——第一槽對稱面到端面的距離。g （4—(1)2(51)????????18）5）大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床夾具設(shè)計21圖 大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 （4—20326adhm????17） （4—(~).18） （4—.???19）由軸端直徑 Φ60 選用內(nèi)花鍵套：862H778H1012H11GB114487 ，如圖江南大學學士學位論文22圖 內(nèi)花鍵套的結(jié)構(gòu)尺寸4 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計 概述任何一個數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件是系統(tǒng)的靈魂。有了硬件和軟件和配合才能有效的完成系統(tǒng)的使命。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標。本設(shè)計中要求砂輪架自動橫向進給（X ）和工作臺縱向進給（Y）在兩坐標進行控制。對磨床工作過程進行分析：其調(diào)整過程有裝工件，手動退出，手動快進，對刀，手動快退；自動調(diào)整過程有設(shè)置磨削量，快進，工進，快退。該磨床的砂輪架橫向進給機構(gòu)和工作臺縱向進給實行數(shù)控，主要的使用要求和功能如下：要有兩個步進電機分別驅(qū)動砂輪和工作臺。1．對液壓進行控制。2．對冷卻液進行控制。3．砂輪主軸電機控制。4．頭架主軸電機啟?？刂?。5．手動及其方向控制。6．手動快進和快退。7．工作方式。8．鍵盤與顯示。9．工作臺限位。數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床夾具設(shè)計2310．報警。11．急停。根據(jù)以上要求來確定硬件電路方案。 確定硬件電路總體方案機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成，如圖 所示。（1）主控制器，即中央處理單元 CPU。（2）總線，包括數(shù)據(jù)總線（DB） ，地址總線（AB）和控制總線（CB） 。（3）儲存器，包括只讀可編程程序儲存器（ROM）和隨機讀寫數(shù)據(jù)儲存器（RAM） 。4．接口，即 I/O 輸入/輸出接口電路。 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 CPU 的選擇 在一般二坐標聯(lián)動的數(shù)據(jù)控系統(tǒng)中，推薦采用 MCS51 系列單片機作為主控制器。MCS51 系列單片機主要有三種型號的產(chǎn)品：8031，8051 和 8751。該系列產(chǎn)品是集中CPU， I/O 端口及部分 RAM 為一體的功能性很強的控制器。目前，工業(yè)控制中應用最多的是 8031 單片機。本設(shè)計中也采用 8031 單片機。它是一個具有 40 根引腳的雙列直差式器件，其基本特征有：（1）具有 8 位中央處理單元 CPU（2）片內(nèi)有時鐘發(fā)生電路（3）具有 128 個字節(jié)的 RAM（4）具有 21 個特殊功能寄存器（5）可尋址 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和 64K 字節(jié)的外部程序存儲器（6）具有 4 個 I/O 接口，32 根 I/O 線（7）具有兩個 16 位定時器/計數(shù)器（8）具有 5 個中斷源，配備兩個優(yōu)先級別（9）具有一個全雙功能串行接口（10）具有位尋址能力，適用邏輯運算江南大學學士學位論文248031 片內(nèi)沒有程序存儲器，僅有片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。單片機應用系統(tǒng)擴展的芯片大多采用 EPROM 芯片。在選擇芯片時，要考慮最大讀出速度，工作溫度及存儲器的容量。在滿足容量要求的同時，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量，使系統(tǒng)簡化。所以本設(shè)計中選用 2764EPROM 芯片，它是雙列直插式 28 腳芯片。單片機規(guī)定 口分時輸出低 8 位地址和數(shù)據(jù)的通道口。為了把地址信息分離出來保0P存，需要地址鎖存器。本設(shè)計中采用 74LS373 作為地址鎖存器。采用 2764EPROM 程序存儲器的擴展電路框圖如圖 所示：圖 2764EPROM 程序存儲器的擴展電路框圖由于 8031 內(nèi)部 RAM 只有 128 字節(jié)，不能滿足系統(tǒng)的要求，需擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴展電路一般采用 6/16 和 6264 表態(tài) RAM 數(shù)據(jù)存儲器，其選用規(guī)則與 EPROM 程序存儲器的要求相同。在本設(shè)計中選用 6264 為數(shù)據(jù)存儲器的擴展芯片。容量為 8K。擴展 6264 框圖如下8031 單片機共有四個八位并行 I/O 口，但可供用戶使用的只有 口及 口。因此要1P3進行 I/O 接口的擴展。 本設(shè)計中采用通用的可編程接口芯片 8255A。它是有 A，B。C 三個可編程功能的8 位 I/O 接口，有 40 個引腳的雙列直插式 RAM/IO/CTC 擴展器。由 8255A 自單片機接受地址址信息，控制信息，在數(shù)據(jù)總線與端口間傳送數(shù)據(jù)狀態(tài)控制信號。數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床夾具設(shè)計25圖 　擴展 6264 框圖由于一塊 8255A 可提供 24 個 I/O 口，而本設(shè)計中經(jīng)過分析，使用要求須四十幾個口，所以本設(shè)計中采用三片 8255A 芯片，其中一塊芯片作為鍵盤，顯示接口電路。根據(jù)以上控制需要分配這些接口：（1）OUTPUT：控制砂輪架進給五相步進電機 1M1AP 控制工作臺進給五相步進電機 2B 工件頭架旋轉(zhuǎn)（C）異步電機 線圈觸點占 1 位3 砂輪旋轉(zhuǎn)（F）異步電機 線圈觸點占 1 位4 液壓泵異步電機（ ， ， ）線圈觸點占 3 位567 液壓繼電器（ ， ， ） 線圈觸點占 3 位1AY23A（2）OUTPUT： 限位開關(guān)（ ， ） 口X?Z3BP 零位開關(guān)（ ， ）（3）I/O （面板）： 鍵盤 4*7=28 口3A2C 顯示器 米字形 口2PB 手動按鈕（ ， ，F(xiàn) C ） X?: 啟動/暫停 警報 .3 急停 .2P（5）波段開關(guān)（編輯，自動，手動） :江南大學學士學位論文26由上述可知：共使用了三片 8255A 芯片，其中還剩余 口（八位）可以利用。 3CP總線連接①數(shù)據(jù)總線（DB ） 口為數(shù)據(jù) I/O 口，數(shù)據(jù)總線由它連接各芯片數(shù)據(jù) I/O 口。0P②地址總線（AB ） 設(shè)計中一共使用了一片 TAM（8K ） ，一片 TOM（8K） ，三片8255A。必須對這些擴展部分實行統(tǒng)一編址。 2764EPROM 8K= 需 13 條地址線132 6264RAM 8K= 需 13 條地址線但由于訪問片外 TOM 與訪問片外 RAM 所以用控制線不同，且 與 ， 不PSENRDW會同時有效，所以兩者地址可以完全重疊。用 口八位地位地址。 五位高地址。:2764EPROM 與三片 8255A I/O 接口芯片可用 24 譯碼器 74LS32 進行片選。由 ，兩位控制片選結(jié)果。 0 0 EPRAM62640 0 8255A（1） 1 0 8255A（2） 1 1 8255A（3）由此，可得地址分派如下： 0000~00FFH RAM6264 0000~00FFH ROM2764 0001~01FFH 8255A（1） 0002~02FFH 8255A（2） 0002~03FFH 8255A（3）圖 　接口框圖5..鍵盤，顯示接口電路數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床夾具設(shè)計27圖 　鍵盤和顯示接口電路如圖 所示，本數(shù)控系統(tǒng)采用行列式鍵盤，即用 I/O 口線組成行列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上。使用的顯示器為 16 段米字管和 LED（發(fā)光二極管顯示器） 。采用 8255A 接口芯片管理鍵盤，顯示器電路。它由 4*7 鍵和 7 位 LED 顯示器組成。鍵盤，顯示器接口電路圖：8031 的 口作數(shù)據(jù)輸出， ，用與端口選址，兩片 8255A 的 與 ，左上0P01ARDW8255A 芯片的 與右下 8255A 的 一起組成 4*7 鍵盤掃描線，右下 8255A30C:60AP:的 PB 口用于查詢 8 個限位開關(guān)的狀態(tài)。 與控制電機與電液閥 8255A 的聯(lián)接其它輔助電路設(shè)計圖 　輔助電路 8031 的 口向 8255A 輸出八位數(shù)據(jù)以控制電機和液壓閥。鎖存器出來的 與 ，0P 0A1江南大學學士學位論文28以進行端口尋址。 與 控制 8255A 的讀寫。 口的 控制一五相步進電機，RDWAP40A:控制另一步進電機。 控制四個異步電機的啟停， 控制液壓閥。加光40BP:04CP:5CP電隔離器以屏蔽電磁干擾。步進電機驅(qū)動電路如圖 所示，由四部分組成。在步進電機驅(qū)動中，一般在接口電路與功率放大器之間要加上隔離電路，實現(xiàn)電氣隔離，本設(shè)計中使用光隔，光隔引腳及接線圖如圖 所示。圖 　步進電機驅(qū)動電路助圖 　光隔引腳及接線圖數(shù)控無心磨床砂輪修整器及鉆床夾具設(shè)計295