x52k銑床數(shù)控改造設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）通過答辯 . 5 . 5 . .導(dǎo)軌副的選用 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 6 制總體方案圖 . 7 . 7 軌上移動部件的重量估算 . 7 削力的計(jì)算 . 7 線滾動導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型（縱向） . 8 承受工作載荷 計(jì)算及導(dǎo)軌型號的選取 離額定壽命 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 . 9 大工作載荷 大動工作載荷 選型號 動效率的計(jì)算 度的驗(yàn)算 桿穩(wěn)定性校核 進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用 . 10 進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算與選型 . 10 算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 計(jì)算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 進(jìn)電動機(jī)的性能校核 . 14 6. 繪制進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖 . 14 7 工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 14 8 步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源選用 . 16 . 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 . 21 參考文獻(xiàn) .買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。 許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的 縱 橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的 光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。 模塊化的 常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副，以及伺服電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動，完成工作臺在 X、 軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。 題目：數(shù)控 任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供應(yīng)式數(shù)控銑床使用的 要參數(shù)如下： 1. 立銑刀最大直徑的 d=15 2. 立銑刀齒數(shù) Z=3; 3. 最大銑削寬度54. 最大背吃刀量5. 每齒進(jìn)給量 . 加工材料為碳素鋼活有色金屬。 7. X、 =8. X、 9. 加工范圍為 200 150 ; m a x m a x 3 0 0 0 m m / m i ; m a x m a x 4 0 0 m m / m i nx f z ; 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 械傳動部件的選擇 腰設(shè)計(jì)數(shù)控車床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 伺服電動機(jī)的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，需要滿足 動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。 選擇了步進(jìn)電動機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動部件折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，選用無間隙齒輪傳動減速箱。 任務(wù)書規(guī)定 的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 位精度也未達(dá)到微米級，空載最快移動速度也只有因此 3000mm/本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動機(jī)。以降低成本，提高性價比。 選用步進(jìn)電動機(jī)作為伺服電動機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對于步進(jìn)電動機(jī)來說還是偏高，為了確保電動機(jī)在運(yùn)動過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn) 電動機(jī)的步距角相匹配。 考慮到 X、 受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量， X、 杠螺母副、減速裝置、伺服電動機(jī)以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 1）設(shè)計(jì)的 控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。 2）對于步進(jìn)電動機(jī)的半閉環(huán)控制，選用 位單片機(jī) 為控制系統(tǒng)的 夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。 3）要設(shè)計(jì)一臺 完整的控制系統(tǒng)，在選擇 要擴(kuò)展程序存儲器，鍵盤與顯示電路， I/D/A 轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。 4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進(jìn)電動機(jī)配套使用。 制總體方案圖 總體方案圖如圖所示。 人機(jī)接口機(jī)電接口步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)Y 方 向 傳 動 機(jī) 構(gòu)X 方 向 傳 動 機(jī) 構(gòu)型機(jī)驅(qū)動電路微總體方案圖 軌上移動部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面 移動部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作臺、上層電動機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等 ,估計(jì)重量約為 800N 削力的計(jì)算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表 3 0 . 8 5 0 . 7 5 0 . 7 3 1 . 0 0 . 1 3c e z 8 a f d a n (6今選擇銑刀的直徑為 d=15數(shù) Z=3,為了計(jì)算最大銑削力，在不對稱銑削情況下，取最大銑削寬度為5背吃刀量每齒進(jìn)給量銑刀轉(zhuǎn)速n 300r/。則由式（ 6的最大銑削力： 0 . 8 5 0 . 7 5 0 . 7 3 1 . 0 0 . 1 3c 1 1 8 1 5 0 . 4 1 5 5 3 0 0 3 N 2 5 8 6 （ 1）主切削力 錯誤 !未找到引用源。 ，總切削力 F 在銑刀主運(yùn)動方向上的分力，即沿銑刀外圓切線方向上的分力，是主要消耗功率的力 （ 2）進(jìn)給力 錯誤 !未找到引用源。 ,總切削力 錯誤 !未找到引用源。 在縱向進(jìn)給方向上的分力 （ 3） 橫向進(jìn)給力 錯誤 !未找到引用源。 ,總切削力 錯誤 !未找到引用源。 在橫向進(jìn)給方向上的分力 （ 4）垂直進(jìn)給力 錯誤 !未找到引用源。 ，總切削力 錯誤 !未找到引用源。 在垂直進(jìn)給方向上的分力 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可由表查得，考慮逆銑時的情況，可 估 算 三 個 方 向 的 銑 削 力 分 別 為 ：. 1 F 2 8 4 5 N, . 3 8 F 9 8 3 N，f n . 2 5 F 6 4 7 N。圖 3臥銑情況，現(xiàn)考慮立銑，則工作臺受到垂 直方向的銑削力 9 8 3 N，受到水平方向的銑削力分別為將水平方向較大的銑削力分配給工作臺的縱向，則縱向銑削力 2 8 4 5 N，徑向銑削力為y f 6 4 7 N線滾動導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型（縱向） 承受工作載荷 計(jì)算及導(dǎo)軌型號 的選取 工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的 作臺為水平布置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式。考慮最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： (6其中，移動部件重量 800N，外加載荷 983N，代入式（ 6得最大工作載荷183N= 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 查表根據(jù)工作載荷選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為 列的 額定動載荷額定靜載荷0 任務(wù)書規(guī)定加工范圍為 200 150 ，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表選取導(dǎo)軌的長度為 520 離額定壽命 上述所取的 0作溫度不超過 100 C，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為 4級，工作速度較低，載荷不大。分別取硬度系數(shù) 度系數(shù) 觸系數(shù) 度系數(shù) 荷系數(shù) 入式（ 3得距離壽命： L= 6 2 550)( 3m a x 遠(yuǎn)大于期望值 50距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 大工作載荷 計(jì)算 如前所述，在立銑時，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行） 845N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直） 47N，受到垂直方向的載荷（與工作臺面垂直） 83N. 已知移動部件總重量 G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，取顛覆力矩影響系數(shù) K=動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) =得滾珠絲杠副的最大工 作載荷： (y+G)=2845+(983+647+800)N 3142N 大動工作載荷 計(jì)算 設(shè)工作臺在承受最大銑削力時的最快進(jìn)給速度 v=400mm/選絲杠導(dǎo)程 此時絲杠轉(zhuǎn)速 n=v/0r/ 取滾珠絲杠的使用壽命 T=15000h,代入 006,得絲杠壽命系數(shù) 2（單位為：106r）。 查表，取載荷系數(shù) 道硬度為 60，取硬度系數(shù) 入式（ 3求得最大動載荷： 5 6 8 53 0 選型號 根據(jù)計(jì)算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的 G 系列 4006滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器單螺母式，其公稱直徑為 40文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 導(dǎo)程為 5環(huán)滾珠為 3圈 *1系列，精度等級取 5級，額定動載荷為 15960N，大于 足要求。 動效率的計(jì)算 將公稱直徑 0程 入 =h/( ，得絲杠螺旋升角 =2 53 。將摩擦角 =10 ，代入 = + ),得傳動效率 =97%。 度的驗(yàn)算 (1) 推 方式。絲杠的兩端各采用 對面組配，左、右支承的中心距約為 a=500的彈性模量E=05表得滾珠直徑 杠底徑 絲杠截面積S= 22d/4=m 。 忽略式（ 3的第二項(xiàng)，算得絲杠在工作載荷 用下產(chǎn)生的拉 /壓變形量51 / ( ) 3 1 4 2 5 0 0 / ( 2 . 1 1 0 9 7 2 . 6 5 ) mF a E S (2) 根據(jù)公式0( / ) 3WZ d D，求得單圈滾珠數(shù) Z=30；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù) 列數(shù)為 3 1，代入公式 ZZ 圈數(shù) 列數(shù)，得滾珠總數(shù)量 Z=90。絲杠預(yù)緊時，取軸向預(yù)緊力YJ 3=1047N。則由式（ 3求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量2 因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向 負(fù)載的 1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取2= (3) 將以上算出的1和2代入12 總，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度 500總 =m 本例中，絲杠的有效行程為 330表知 ， 5級精度滾珠絲杠有效行程在 315400程偏差允許達(dá)到 25 m ，可見絲杠剛度足夠。 桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（ 3算失穩(wěn)時的臨界載荷 支承系數(shù)；由絲杠底徑 得截面慣性矩 42 / 6 4壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) （絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向 固定處的距離 00入式（ 3得臨界載荷 0397N，故絲杠不會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。 進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用 為了滿足脈沖當(dāng)量的的設(shè)計(jì)要求，增大步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機(jī)軸上盡可能的小，今在步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪機(jī)減速，采用一級減速，步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸與齒輪相連，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪相連。其中大齒輪設(shè)計(jì)成雙片結(jié)構(gòu)。 已知工作臺的脈沖當(dāng)量 =沖，滾珠絲杠的的導(dǎo)程 初選步進(jìn)電動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 機(jī)的步距角 =根據(jù)式（ 3算得減速比： ( ) / ( 3 6 0 ) =（ 5） /（ 360 =25/10 本設(shè)計(jì)選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 小齒輪模數(shù)均為1數(shù)比為 50： 20，材料為 45 調(diào)質(zhì) 鋼，齒表面淬硬后達(dá)到 55速箱中心距為（ 50+20） 1/25齒輪厚度為 20片大齒輪厚度均為 10 進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算與選型 算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0長 l=500程 料密度 =10移動部件總重力 G=800N；小齒輪齒寬 0直徑 0小齒輪齒寬 0徑 5動比 i=25/10。 如表 4得各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下： 22S 22Z s=板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 初選步進(jìn)電動機(jī)的型號為 90兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，二相八拍驅(qū)動時的步距角為 從表查得該型號的電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 則加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： 212( ) /e q m Z Z W J J J J i = 計(jì)算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快速空載和承受最大負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 1) 快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn) 矩14知，1一部分是快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩部分是移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T。因?yàn)闈L珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)式（ 4知，0以忽略不計(jì)。則有： 16 根據(jù)式（ 4考慮傳動鏈的總效率 ，計(jì)算空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 160eq (6其中： = (6式中空載最快移動速度，任務(wù)書指定為 3000mm/ 步進(jìn)電動機(jī)步距角，預(yù)選電動機(jī)為 ； 脈沖當(dāng)量，本例 =沖。 設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止加速至傳動鏈總效率 。則由式（ 6得： 42 5 . 0 8 7 1 0 1 5 6 2 . 5 0 . 2 9 76 0 0 . 4 0 . 7 由式（ 4，移動部件運(yùn)動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： () 0 . 0 0 5 ( 0 8 0 0 ) 0 . 0 0 5 0 . 0 0 1 82 2 0 . 7 2 5 / 1 0 P (6式中 導(dǎo)軌的摩擦因素，滾動導(dǎo)軌取 垂直方向的銑削力，空載時取 0 傳動鏈效率，取 后由式（ 6得快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 1m (6 2) 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩24知，2三部分：一部分是折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分是移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠90動機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T，0以忽略不計(jì)。則有 ： 2tT+6 其中折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩4算。有： 2 8 4 5 0 . 0 0 5 1 . 2 9 42 2 0 . 7 2 5 / 1 0 再由式（ 4算垂直方向承受最大工作負(fù)載 ( 983 )況下，移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： () 0 . 0 0 5 ( 9 8 3 8 0 0 ) 0 . 0 0 5 0 . 0 0 4 62 2 0 . 7 2 5 / 1 0 最后由式（ 6求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 2tT+m （ 6 最后求得在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 12m a x , 1 . 2 9 8 6e q e q e T N m 進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)要考慮安全系數(shù)。取 K=4, 則步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： m a x 4 4 1 . 2 9 8 6 5 . 1 9 4j e N m （ 6 初選步進(jìn)電動機(jī)的型號為 90得該型號電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩N m。可見，滿足要求。 進(jìn)電動機(jī)的性能校核 1)最快工進(jìn)速度時電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快工進(jìn)速度00mm/沖當(dāng)量 /脈沖，由式（ 4出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率m a x 4 0 0 / ( 6 0 0 . 0 0 4 ) 1 6 6 7 。從 90動機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩2m，滿足要求。 2）最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度000mm/出其對應(yīng)運(yùn)行頻率m a x 3 0 0 0 / ( 6 0 0 . 0 0 4 ) 1 2 5 0 0f H Z 。在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩m，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩1m，滿足要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 3）最快空載移動時電動機(jī)運(yùn)行頻率校核 與快速空載移動速度000mm/應(yīng)的電動機(jī)運(yùn)行頻率為m a x 12500f H Z。查表知 90動機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá) 20000見沒有超出上限。 4）起動頻率的計(jì)算 已知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 25 7kg ，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 24mJ kg ，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率 1800由式（ 4知步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的起動頻率為： 1 1 9 4 . 2 41/q 說明：要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步，實(shí)際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得更低，通常只有 100 綜上所述，本次設(shè)計(jì)中工作臺的進(jìn)給傳動系統(tǒng)選用 90全滿足設(shè)計(jì)要求。 本設(shè)計(jì)所選步進(jìn)電動機(jī)采用半閉環(huán)控制，可在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器 的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角 ，可知電動機(jī)轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出 360 / 480 個步進(jìn)脈沖。考慮到增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的 A、 B 相信號，可以送到四倍頻電路進(jìn)行電子四細(xì)分，因此，編碼器的分辨力可選 120 線。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。 此次設(shè)計(jì)選用的編碼器型號為： 狀空心型，孔徑 10電動機(jī)尾部出軸相匹配，電源電壓 +5V， 每秒輸出 120 個 A/號為電壓輸出。 6. 繪制進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖 進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖如圖所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 伺服電動機(jī) 主動齒輪從動齒輪滾珠絲杠工作臺進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖 7 工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件電路時主要考慮以下功能： （ 1） 接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制 （ 2） 接受操作面板的開關(guān)與按鈕信息； （ 3） 接受車床限位開關(guān)信號； （ 4） 接受電動卡盤夾緊信號與電動刀架刀位信號； （ 5） 控制 X， （ 6） 控制主軸的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)與停止； （ 7） 控制多速電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)主軸有級變速； （ 8） 控制交流變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸無級變速； （ 9） 控制切削液泵啟動 /停止； （ 10） 控制電動卡盤的夾緊與松開； （ 11） 控制電動刀架的自動選刀； （ 12） 與 制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì) 位單片機(jī)于 身資源有限，所以擴(kuò)展了一片 27做程序存儲器，存放系統(tǒng)底層程序；擴(kuò)展了一片 264用做數(shù)據(jù)存儲器，存放用戶程序；由于數(shù)控工作臺還需要加入銑刀運(yùn) 動控制和程序輸入等指令，所以除設(shè)置了 X 作開停鍵，急停鍵和復(fù)位鍵等外還采用 8279來管理擴(kuò)展多種按鍵。 8279是一種通用的可編程鍵盤顯示器接口芯片，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤部分提供掃描工作方式，可與 64個按鍵的矩陣鍵盤進(jìn)行連接，能對鍵盤實(shí)行不間斷的自動掃描，自動消除抖動，自動識別按鍵并給出鍵值。顯示部分包括一組數(shù)碼顯示管和七只買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 發(fā)光二極管。與 以采用 制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動需要三個要素：方向轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。對于含有 硬件環(huán)形分配器的驅(qū)動電源，方向取決于控制器送出的方向電頻的高低，轉(zhuǎn)角取決于控制送出的步進(jìn)脈沖個數(shù)，而轉(zhuǎn)速則取決于控制器發(fā)出的步進(jìn)脈沖的頻率。在步進(jìn)電動的控制中，方向和轉(zhuǎn)角控制簡單，而轉(zhuǎn)速控制則比較復(fù)雜。由于步進(jìn)電動的轉(zhuǎn)速正比于控制脈沖的頻率，所以對步進(jìn)電動機(jī)脈沖頻率的調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)上就是對步進(jìn)電動機(jī)的速度的調(diào)節(jié)。步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)頻的軟件延時和硬件定時。采用軟件延時法實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)，程序簡單，不占用其他硬件資源；缺點(diǎn)是控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動的過程中， 件定時要占用一個定時器。本設(shè)計(jì)沒有從硬件上布置，由于 單片機(jī)功能強(qiáng)大，采用軟件延時。當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行頻率低于它本身的起動頻率時，步進(jìn)電動機(jī)可以用運(yùn)行頻率直接起動，并以該頻率連續(xù)運(yùn)行；需要停止的時候，可以從運(yùn)行頻率直接降到零，無需升降頻控制。當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行頻率 （為步進(jìn)電動機(jī)有載起動時的起動頻率）時，若直接用 起動，由于頻率太高，步進(jìn)電動機(jī)會失步，甚至?xí)G步，甚至停轉(zhuǎn)；同樣在 頻率下突然停止，步進(jìn)電動機(jī)會超程。因此，當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)在運(yùn)行頻率 下工作時，就需要采用升降頻控制，以使步進(jìn)電動機(jī)從起動頻率開始，逐漸加速升到運(yùn)行頻率 ，然后進(jìn)入勻速運(yùn)行，停止前的降頻可 以看作是升頻的逆過程。雖然本設(shè)計(jì)采用了半閉環(huán)控制，加入了增量式編碼器作為反饋信號，但是在編程過程中仍需設(shè)計(jì)升降頻的部分，以使步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、精確。根據(jù)需要，可編寫出驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)的程序。 令與 80 控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。 復(fù)位電路晶振電路螺紋光柵信號操 作 面 板 開 關(guān) / 按 鈕 信 號隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大向步進(jìn)電動機(jī)向步進(jìn)電動機(jī)刀架電動機(jī)卡盤電動機(jī)主軸電動機(jī)切削電動機(jī)方刀架位信號限位開關(guān)信號交流變頻器 主軸電動機(jī)單片機(jī)并行接口芯片8 2 5 5/ 轉(zhuǎn)換芯片 0832芯片芯 片 6 2 6 4鍵盤與顯示接口芯 片 8 2 7 9串行口芯片 233控制系統(tǒng)原理框圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 設(shè)計(jì)中 X、 0產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)公司。選擇與之匹配的驅(qū)動電源為 ，輸入電壓為 1000電流為 4A，分配方式為二相八拍。該驅(qū)動電源與控制器的接線方式如圖所示。 9 選擇 作臺的工作原理比較簡單， x,y 向均采用步進(jìn)電機(jī)并通過齒輪減速器和絲杠傳動副帶動工作臺沿 x 和 車床 z 軸和銑床的 x 軸，y 軸與 如對 1）步進(jìn)電機(jī)選用四相八拍，其脈沖當(dāng)量為 2)能用鍵盤輸入命令，控制工作臺的 運(yùn)動范圍均為 03）能實(shí)時顯示工作臺的當(dāng)前位置 ;(4)具有越程指示報(bào)警及停止功能 (5)采用硬件進(jìn)行環(huán)形分配，字符發(fā)生及鍵盤掃描均由軟件實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：現(xiàn)選用 片機(jī)芯作為主芯片。它有錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 四個 8 位口， 錯誤 !未找到引用源。 口可以驅(qū)動 8 個 電路，16根地址總線由它地址鎖存器（ 74供低 8 位 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ，而高 8 位 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。由 錯誤 !未找到引用源。 口直接提供。數(shù)據(jù)總線由 錯誤 !未找到引用源。 口直驅(qū)動電源接線圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 接提供?？刂瓶偩€由 錯誤 !未找到引用源。 口的第二功能狀態(tài)和 4根獨(dú)立的控制線 剩 錯誤 !未找到引用源。 口可供控制外設(shè)。因此不能滿足上述要求，又由于 只有 128 字節(jié)的不夠用的，故也需要進(jìn)行擴(kuò)展?，F(xiàn)采用 8155 和 2764， 6264 芯片作為I/O 口和存儲器擴(kuò)展芯片。顯示器采用 碼顯示，從控制要求不看，需要5 位數(shù)碼 顯示，其中整數(shù)部分 3 位，小數(shù)部分 2 位。其他輔助電路有復(fù)位電路，時鐘電路，越位報(bào)警指示電路。延時可利用 8155的定時器 /計(jì)數(shù)器的引腳 上所述繪制單片機(jī)（ 制系統(tǒng)工作原理圖如下所示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流