C6132橫向進給運動系統(tǒng)數(shù)控改造設(shè)計【全套CAD圖紙+畢業(yè)答辯論文】

買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 目 錄 1、 總體方案確定 .藝范圍 .計任務(wù) .體方案 .、進給系統(tǒng)改造 .、伺服系統(tǒng)改造 .、導(dǎo)軌改造 .、控制系統(tǒng)改造 .、系統(tǒng)框圖 .、機械部分改造 .通車床的改造 .切削力的計算 .、 主切削力 .、 進給力與背吃刀力 .、 工作載荷 .文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 滾珠絲杠的計算及選型 .、 絲杠轉(zhuǎn)速 .、 承載能力計算 .、 計算額定載荷 .、 滾珠絲杠螺母選型 .、 壓桿穩(wěn)定性校核 .、 剛度演算 .、 傳動效率 .、 臨界轉(zhuǎn)速 .、 最大轉(zhuǎn)速 .0、 壓彎臨界轉(zhuǎn)速 .1、 預(yù)緊力 .2、 絲杠與導(dǎo)軌間接觸變性 .減速齒輪的計算 .步進電機的計算及選型 .、 反應(yīng)式步進電機特性 .、 步進電機選型考慮因素 .、 步進電機初選 .文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 步進電機校核 .導(dǎo)軌的選型 .、 數(shù)控部分 硬件電路設(shè)計 .硬件電路組成 .中央處理器選擇 .存儲器的擴展及選型 .其他電路設(shè)計 .、 總結(jié) .、 致謝 .、 參考文獻 .文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 1、總體設(shè)計方案確定 數(shù)控車床主要用于軸類、盤類零件的加工 , 能自動完成外圍柱面、內(nèi)孔、錐面、圓弧面、螺紋等工序的粗細加工 , 并能在圓柱面或端面上進行銑槽、鉆孔、鉸孔等工作 , 可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件在預(yù)先 加工好定位基面后 , 一次裝夾下完成從毛坯到成品的全部工序。因此能夠極大的提高生產(chǎn)率。 類以及螺紋零件的加工。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 計任務(wù) 本設(shè)計任務(wù)在現(xiàn)有 床的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對機床橫向進給系統(tǒng)進行數(shù)控改造，主傳動系統(tǒng)保留。，橫向進給系統(tǒng)的脈沖當量分別為 大快移速度 2000mm/位精度 總體方案 給系統(tǒng)改造 將車床溜板箱拆除，在原處安裝滾珠絲杠螺母座，絲杠螺母固定在其上。將橫溜板中的普通絲杠、螺母拆除，在該處安裝橫向進給滾珠絲杠螺母副，伺服電機與絲杠間采用一級減速器聯(lián)接 , 以縮小傳動鏈 , 提高系統(tǒng)剛度 , 并減少傳動鏈誤差。橫向伺服電動機與齒輪減速器總成安裝在機床后部并與滾珠絲杠通過柔性聯(lián)軸器相連。柔性聯(lián)軸器的特點是有一定的緩沖性能和較大的綜合補償性能（包括：軸向偏移，徑向偏移，角度偏移）。滾珠絲杠螺母機構(gòu)特點是具有摩擦力小 ,運動靈敏 , 無爬行現(xiàn)象 , 也可以進行預(yù)緊 , 以實現(xiàn)無間隙傳動 ,傳動剛度好 ,反向時無空程死區(qū)等特點?？商岣邆鲃泳?。 服系統(tǒng)的改造 、 考慮到數(shù)控的方便性，伺服系統(tǒng)改造的經(jīng)濟型，所以在保證具有一定加工精度的前提下，從改造成本考慮。應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，降低成本及考慮到加工精度的要求，應(yīng)采用以伺服電動機為驅(qū)動的開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)系統(tǒng)特點：環(huán)路短，剛性好，較容易獲得較高的精度和買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 速度。 伺服電動機 機床工作臺 脈沖指令 圖 開環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 、 開環(huán)伺服系統(tǒng)一般選用步進電機。步進電動機是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移量的執(zhí)行元件。其轉(zhuǎn)速則與脈沖頻率成正比。由于輸入為電脈沖，因而易于電子計算機或其他數(shù)字電路接口，適用于數(shù)字控制系統(tǒng)。步進電動機廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線、自動化儀表、計算機外部設(shè)備、繪圖機、計時鐘表等方面。步進電動機用于系統(tǒng) 具有較好的開環(huán)穩(wěn)定性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，有可能省去閉環(huán)系統(tǒng)中的測量元件。 、 反應(yīng)式步進電動機的特點：步距角小，啟動和運行頻率高，在一相繞組長期通電狀態(tài)下，具有自鎖能力，消耗功率較大，應(yīng)用范圍比較廣泛。例如閥門控制、數(shù)控機床及其他數(shù)控裝置。 永磁式步進電動機的特點：功率比較小，在斷電的情況下，有定位轉(zhuǎn)矩，步距角大，啟動和運行頻率較低，主要應(yīng)用在自動化儀表方面。 故：從精度和經(jīng)濟的角度來選，伺服系統(tǒng)采用反應(yīng)式步進電機的開環(huán)控制。 為使步進電機正常運行并輸出一定的功率，需要有足夠功率 提供給電動機因此需要有功率放大環(huán)節(jié)，脈沖分配器及前面的微機及接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電動機電源需符合電機要求的額定電壓值，為避免強電對弱電的干擾在它們之間應(yīng)采用隔離電路。如下圖 圖 電機驅(qū)動電路 比較器 放大電路 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 軌改造 導(dǎo)軌需沿用原機床的導(dǎo)軌，但因起精度較低，不適合數(shù)控機床。因而在原導(dǎo)軌上粘接四氟乙烯軟帶，使其有良好的耐摩性和較小的摩擦阻力，能預(yù)防爬行并具有自潤滑性。 制系統(tǒng)選用 控制系統(tǒng)選用 片機。 統(tǒng)框圖 見圖【 01】 2、機械部分改造 最大回轉(zhuǎn)直徑： 320大加工長度： 640動步件重盤：橫向 500N 刀架快進速度：橫向 大進給速度：橫向 電機功率： 4動加速時間： 25床定位精度： 床效率： 削力的計算 在設(shè)計機床進給伺服系統(tǒng)時，計算傳動和導(dǎo)向元件，選用伺服電機等都需要用到切削力， 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 切削力 選工件材料碳素結(jié)構(gòu)鋼，b=650 用刀具材料為高速鋼； 刀具幾何參數(shù)：主偏角 。75 ，前角0= 。10 ，刃傾角s= 。5 ； 切削用量為：背吃刀量給量 f =r，切削速度 m / 由表（ 得：770; ; 由表（ 得：主偏角修正系數(shù)前角， 代入公式： = =( N ) 給力與背吃刀力 由經(jīng) 驗公式： cF：fF：:： xF=2=yF=2=、工作載荷 選擇矩形三角形組合導(dǎo)軌由表（ 算： )(/ =00) =N） G ： 溜板箱及刀架（橫向）重力 G =500（ N） ; K ： 考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)由表（ 得： K=f ： 滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)由表（ 得： f= 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 表 名稱 數(shù)值 主偏角 修正系數(shù) 角 傾角 尖圓角半 徑 導(dǎo)軌類型 實驗公式 K f 矩形導(dǎo)軌 )(/ 尾導(dǎo)軌 )2(/ 1,4 角形或綜合導(dǎo)軌 )(/ 8 珠絲杠的設(shè)計計算和選型 絲杠轉(zhuǎn)速 (200r/ 其中：大切削條件下進給速度 （ mm/ 取最高進給速度 (2000mm/ 1/2 1/3 即：000 =1000mm/杠導(dǎo)程初選 5 程越大，承載越 大；導(dǎo)程越小，精度越高）； 載能力 擇 結(jié)構(gòu)鋼，鑄鋼b=650 加工外形 公式中指數(shù)及參數(shù)主切削力外圓縱車，橫車，切斷 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 = = 其中： 61060 =180 ( 610 r)； 滾道硬度 5； 表 用壽命時間 T （ h） 使用壽命時間T （ h） 普通機床 數(shù)控機床 航空機械 5000 10000 15000 1000 表 2度系數(shù) 硬度系數(shù) 58 5 0 5 2f 載荷系數(shù) 平穩(wěn)或輕度沖擊 中等沖擊 較大沖擊 、計算額定載荷 C 選用滾珠絲杠副的直徑 ，必須保證在一定軸向負載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn) 100 萬轉(zhuǎn)（ 106 轉(zhuǎn)）時，其中 90%不產(chǎn)生疲勞損傷時所能承受的最大軸向載荷 。 、計算最大額定動載荷 /=(N) 絲杠選型應(yīng)使得絲杠額定動載荷、/C 知：此項滿足要求。 、計算最大額定靜載荷 =N) 絲杠選型應(yīng)使得絲杠額定靜載荷C =28538 知：此項滿足要求。 表 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 靜態(tài)安全系數(shù)有沖擊及振動的運動 1 2 2 3 擇滾珠的杠螺母的選型： 、滾珠絲杠選型 根據(jù)上面的計算查表選滾珠絲杠型號為： 表 滾珠絲杠參數(shù) 、滾珠絲杠循環(huán)方式 本設(shè)計循環(huán)方式采用：外循環(huán)滾珠絲杠，螺旋槽式 。 、滾珠絲杠副的標注方法 型號 公稱直徑0d 滾 珠 直 徑 循環(huán)圈數(shù) 額定載荷 N 接觸剛度 R (N/ m ） 動剛度 杠 底 徑 25055 5 39 1670 28538 870 D 2 B M 2d 3d X Y L 40 66 53 11 4 10 8 30 102 余程L 300V 2V 2V 20 1L 60 400 12 6 珠絲杠 - 名稱 國家標準號 公稱直 基本導(dǎo) 螺紋類型公差旋向買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 400 表示： 外循環(huán)墊片調(diào)隙式、法蘭式雙螺母螺紋預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠母副，名義直徑為25程為 5個螺母工作滾珠為 列， 3級精度，右旋，絲杠螺紋部分長度為 310杠總長度為 400 桿穩(wěn)定性效核 22 = N ) 知：此項滿足要求； 其中： 際承受載荷能力 N； E I ：滾珠絲杠底徑 2d 的抗彎截面慣性矩，6442 = K ：壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)取 4； 表 桿穩(wěn)定支撐系數(shù)雙推 單推 雙推 雙推 4 1 2 ： 若kF杠失去穩(wěn)定發(fā)生翹曲； 兩端裝推力軸承及向心軸承時一般不會發(fā)生現(xiàn)象； 當 n 10r/，無需計算效核kF 徑0 P/T 等級 R/L 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 度驗算 每一導(dǎo)程變形量 L （ 2 = 652625 = 10 （ 其中： T=2 = N （“ +” 取拉， “ ”取壓） E ：剛的彈性模量， A ：絲杠最小截面積， 2 T ：扭矩， N I ：滾珠絲杠底徑 2d 的抗彎截面慣性矩，6442 ； 動效率 ) = %)10393393。 = ：絲杠螺旋線升角； ：摩擦角（滾珠絲杠取 10 ） 界轉(zhuǎn)速 72 10 = 9060000 ( r/ 杠底徑（ L ：絲杠支撐間距（ 表 界裝束系數(shù) f 臨界裝 束系數(shù) f 雙推 雙推 雙推 雙推 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 大轉(zhuǎn)速 絲杠最大轉(zhuǎn)速滿足： 0050000/25=2000 ( r/ 0d：絲杠名義直 徑（ A ：常取 A =50000 70000。 彎臨界載荷 N 422 102 = N ) 杠底徑（ L ：絲 杠支撐間距（ 表 界載荷系數(shù) m 臨界載荷系數(shù)m 雙推 雙推 雙推 雙推 1、預(yù)緊力 預(yù)緊力增加，滾珠與滾道間接觸剛度也增加，傳動精度提供；但過大預(yù)緊力會影響甚至降低絲杠的壽命。 按下表選擇 表 緊力計算公式 工 作 條 件 N） 舉例 工作速度 反向間隙 定位精度 接觸剛度 中速 無 高 高 = （ 中速 無 較高 較高 =(1/3) 通機床 高速 無 一般 低 (1/3) 1/3) ( N ) 滾珠絲杠副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺 母齒差式預(yù)緊、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 杠與軌道間接觸變形 s 0( ?。簊=中： ；D:滾珠直徑； Z：滾珠總數(shù)；Z=370個； 由：總=s+ L =1 m 總=13 m 查表知： 3級精度， 310許變量為 13 m 故：此項滿足要求。 綜上知：選用 滾珠絲杠可以設(shè)計滿足要求。 速齒輪計算 、算進給伺服系統(tǒng)的傳動比 i 360 =360 5 =中p：脈沖當盒 (） ;p=mm/珠絲杠的基本導(dǎo)程 ( ：步進電機的步距角。初選 、減速齒輪的計算 計算出傳動比 i 以后，再根據(jù)降速級數(shù)決定一對或兩對齒輪的齒數(shù)、模數(shù)和買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 各項技術(shù)參數(shù)。因為進給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大，一般取模數(shù) m=1 2，數(shù)控臺鉆 x m=1，數(shù)控車床，銑床可取 m=2。 由 21 （ 1z 、 2z 為降速齒輪的齒數(shù)）可計算和選取齒數(shù)。 齒輪各部分幾何參數(shù)如表（ 算。 I=2=以選主動輪 4，從動齒輪 0 表 名稱 代號 計算 1Z =24 2Z =50 齒頂高 齒根高 .5 全高 h =4.5 分度圓直徑 d =48 d =100 齒頂圓直徑 2 04 )2( 3 5 ) p = 齒厚 s =2/1( 中心距 a =74 )(21 21 模數(shù) m =2 齒頂高系數(shù) *1 齒隙系數(shù) *c =形角 =20。 齒輪寬（初選） B=20 B=14 、齒輪消隙 由于數(shù)控設(shè)備進給系統(tǒng)經(jīng)常處于自動變向狀態(tài)，反向時如果驅(qū)動鏈中的齒輪等傳動副存在間隙，就會使進給運動的反向滯后于指令信號，從而影響其驅(qū)動精度。因此必須采取措施消除齒輪傳動中的間隙，以提高數(shù)控設(shè)備進給系統(tǒng)的驅(qū)動買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 精度。 故采用：雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法（如圖 其特點：既可以消除間隙，且反向時不會出現(xiàn)死區(qū)。 圖 拉彈簧式雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 圖中 ,在 2 個薄片齒輪 1 和 2 上裝有螺紋的凸耳 4 和 8 ,彈簧的一段鉤在凸耳 4上 ,另一端鉤在螺釘 5 上。彈簧 3 所受的張力大小可用螺母 6 來調(diào)節(jié)螺釘 5 的伸出長度 ,調(diào)整好后再用螺母 7 鎖緊。 雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法原理：在一對嚙合的齒輪中，其中一個是寬齒 輪（圖中標出），另一個是由兩薄齒輪組成。薄片齒輪 1和 2上各開有周向圓弧槽，并在兩齒輪的槽內(nèi)各壓配有安裝彈贊 4的短圈柱 3。在彈簧 4的作用下使齒輪 1和 2錯位，分別與寬齒輪的齒槽左、右側(cè)貼緊，消除了齒側(cè)間隙，但彈簧 4的張力必須足以克服扭矩 進電機計算及選用 應(yīng)式步進電動機的特性 、步距角 步距角是步進電動機的主要指標之一，它的大小由公式（ 1）決定步距角的買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 大小反映了系統(tǒng)能夠達到的分辨能力。目前國產(chǎn)步進電動機的步距角由 1 80/20/10、 30/ 0360（ 1） 、靜特性 靜特性是指步進電動機在穩(wěn)定狀態(tài)時的特性，包括矩角特性、靜態(tài)稚定區(qū)等。在脈沖電流不變的情況下，步進電動機的靜轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子失調(diào)角的關(guān)系M=f( )稱為矩角特性。 失調(diào)角的關(guān)系，即定、轉(zhuǎn)子齒中心線間的夾角 在反應(yīng)式步進電動機中一個齒距對應(yīng)的電角度為 2 。 定、轉(zhuǎn)子齒對齊時，即 =0，電機轉(zhuǎn)子無切向力轉(zhuǎn)矩為零；若定、轉(zhuǎn)子齒錯開一個角度這時出現(xiàn)切向力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，其作用是使齒對齊。根據(jù)理論和實驗驗證， M=f( )近似為一條正弦曲線，如圖 19所示，矩角特性上電磁轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。步進電動機最主要的性能指標之一。 、步進動行特性 、靜穩(wěn)定區(qū) 由步進電動機的矩角特性可知，當失調(diào)角 在 到 （即相當21齒距）的范圍內(nèi)，若去掉負載，轉(zhuǎn)子仍能回到初始穩(wěn)定平衡位置稱 到 為靜穩(wěn)定區(qū)，如圖 19所示若失調(diào)角超過這個范圍，去掉負載再也不能自動加到這個平衡位置。 步進運行特性是指脈沖頻率很低，每一個脈沖到來之前，轉(zhuǎn)子運動己經(jīng)停止，這種運行狀態(tài)稱為步 進運行狀態(tài)。 、動穩(wěn)定區(qū) 動穩(wěn)定區(qū)是指步進電動機從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)時，不致引起失步的區(qū)域。如步進電動機空載，在 子位于矩角特性曲線作點將由 上，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運行于 為 子位置處于 B間，轉(zhuǎn)子就能向 達到新的德定平衡，區(qū)域 B步進電動機空載狀態(tài)下的動穩(wěn)定區(qū)，如圖 20所示，顯然相數(shù)或拍數(shù)增加，步距角減小，穩(wěn)定區(qū)越接近靜穩(wěn)定區(qū)。 、步進運行時的負載能力 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 如果步進電動機有負載，負載轉(zhuǎn)矩 動機穩(wěn)定工作點在曲線 作點將由點 上的 時電磁轉(zhuǎn)矩大于 子加速，工作點由 移到的 達到新的平衡位置，如果負載轉(zhuǎn)矩 動機穩(wěn)定在曲線 作點由 上的 時電磁轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩 子無法帶動負載轉(zhuǎn)矩作步進運動。顯然，電動機步進運動 所能帶動的最大負載轉(zhuǎn)矩取決于曲線 交點對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。此稱最大負載轉(zhuǎn)矩 1所示，步進電動機的相數(shù) 的增加，步距角減小，兩曲線的交點就升高，帶負載轉(zhuǎn)矩的能力增強。 、連續(xù)運行特性 如果輸入脈沖頻率很高時，控制脈沖的時間間隔小于過渡過程時間，轉(zhuǎn)子尚未走完前一步，下一個脈沖已經(jīng)到來步進電動機呈連續(xù)狀態(tài)。 、矩頻特性： 因為步進電動機的控制繞組中存在電感，所以電流增長就有個過渡過程，頻率較高時，電流達不到穩(wěn)定值，電流峰值隨脈沖頻率 增大而減小，轉(zhuǎn)矩就隨脈沖頻率的升高而降低如圖 22所示。 、工作頻率 起動頻率是指步進電動機要在一定的負載轉(zhuǎn)矩下能夠不失步起動的最高頻率。 因為步進電動機在起動時，除要克服負載轉(zhuǎn)矩外，還要克服慣性轉(zhuǎn)矩，頻率高時，轉(zhuǎn)子就可能跟不上，為保證正常起動，起動頻率要有限制。 連續(xù)工作頻率又稱運行頻率，它是指步進電動機起動后，當控制脈沖連續(xù)上升時，能不失步運行的最高頻率，起動后，再逐步升高脈沖頻率，慣性轉(zhuǎn)矩不那么大，所以達到的最高頻率要比起動頻率高得多。有關(guān)。布距角越小，最大靜轉(zhuǎn)矩越大，起 動頻率和工作頻率越高。 擇步進電動機考慮因素 根據(jù)系統(tǒng)的需要，參照各種步進電動機的特點，選擇步進電動機的類型，然后再考慮以下各項具體因素，選擇步進電動機的規(guī)格。 、 根據(jù)需要的脈沖當量（每一個脈沖步進電動機帶動負載所轉(zhuǎn)的角或直線位移）和可能選擇的傳動比來選擇步進電動機的步距角 、 根據(jù)負載的阻力矩，按下式選擇步進電動機的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 Z/（ 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 、對大轉(zhuǎn)動慣量的負載來說，起和 停動頻率不宜過高。應(yīng)當考慮在低頻下起動后再升到工作頻率，停動應(yīng)從工作頻率下降到適當頻率在停動。 、 盡量使工作過程負載均衡，避免由于突變引起動態(tài)誤差。 、 對有強迫冷卻的步進電動機要注意工作過程中冷卻裝置的正常運行。 、 發(fā)現(xiàn)步進電動機有失步現(xiàn)象，首先應(yīng)檢查負載是否過大，電派電壓是否正常，指令安排是否合理，然后再檢查驅(qū)動電源輸出是否正常，波形是否正常，最后根據(jù)原因再處理，處理中不宜任意更換元件或改變其規(guī)格。 進電機初選 根據(jù)初選查表初選距角 選擇步進電機型號為 150機的有關(guān)參數(shù)見表 2 其中： 150距角 其中 五相十拍， 五相五拍。選擇五相十拍其步距角是 滿足減速比的計算。 表 進電機參數(shù) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 型 號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸()重量 ()N 步距角o 最 大靜轉(zhuǎn)距 最高空載啟動頻率( / 相數(shù) 電壓 ()()長度 軸徑 45 1 5 700 3 60 2 45 58 4 5 5 200 3 27 3 55 60 6 5 5 750 3 24 3 75 53 6 11 75 5 250 3 30 4 75 75 8 0000 4 80 7 90 145 9 45 110500 3 80 6 110 160 11 60 110500 3 30 4 110 110 11 55 130000 5 80/12 10 130 170 14 92 150800 5 80/12 12 105 155 18 140 進電機的校核 、電機軸上總轉(zhuǎn)動慣量 221 /)( = =( 2 ) 其中： 滾珠絲杠轉(zhuǎn)矩； 82= 32 = ( 2) 床鞍折算到絲杠上轉(zhuǎn)動慣量； )2( = 0 0)2 = ( 2 ) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 齒輪轉(zhuǎn)動慣量； 1 32 =( 2 ) 2 32 =2 ) 電機轉(zhuǎn)動慣量；查表（ 3( 2 ) 、電動機上等效負載轉(zhuǎn)矩 快速空載啟動時電動機軸所受負載轉(zhuǎn)矩 1N/m 其中： 最大加速轉(zhuǎn)矩； 1602 m 最大轉(zhuǎn)速； 。360mm = =( r/ 步進電機由靜止加速到最大轉(zhuǎn)速歷時；設(shè) s ） ：橫向傳動總效率；取 =則： 1602 m =( N/m ) 移動部件運動時折算到電動機軸上摩擦轉(zhuǎn)矩 2)( 其中： ：導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；取 =文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 垂直方向工作負載；空載時取 0 則： 2)( = 05)5000( = N/m ) 絲杠部分忽不計 故： N/m ) 最大工作負載下電機轉(zhuǎn)軸所承受負載轉(zhuǎn)矩 2N/m 2 其中： 最大工作負載轉(zhuǎn)矩； 2 = 0 = N/m ) 2)( = 05)5 0 5 4( =( N/m ) 故： 2 =( N/m ) 故： ,21 T =( N/m ) 、步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩 定 T 4 =( N/m ) 由表（ 150步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩 。 故：此項滿足要求。 、步進電機性能校核 、最大工進時電機輸出轉(zhuǎn)矩 N/買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 由： 1000 mm/ = 求得運行頻率 )1 0 0 0m a x H ; 查圖（ ： ( N/m ) 知： 2T = N/m )； 故：此項滿足要求。 、最大空載時電機輸出轉(zhuǎn)矩 N/由： 2000 mm/ = )0 0 2 0 0 0m a x f =H ; 查圖（ 2： ( N/m ) 知： 1 =( N/m ) 故：此項滿足要求。 、最快空載運行時電動機運行頻率 由： H ； 查表（ 2150限運行頻率 f =8000 知： f ； 故：此項滿足要求。 、啟動頻率 算 = 800 =1643 其中： 高空載啟動頻率，由表（ 得 2800 電機總轉(zhuǎn)動慣量，由上計算知： 電動機轉(zhuǎn)動慣量，查表（ ： 由上式計算知：要保證步進電機不是步，任何時候啟動頻率都必須小于1643 綜上知：本設(shè)計選 150步進電機，可以滿足設(shè)基要求。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 軌的選擇 導(dǎo)軌需沿用原機床的導(dǎo)軌，但因起精度較低，不適合數(shù)控機床。因而在原導(dǎo)軌上粘接四氟乙烯軟帶，使其有 良好的耐摩性和較小的摩擦阻力，能預(yù)防爬行并具有自潤滑性。 其特點是：摩擦系數(shù)低，運動平穩(wěn)，可吸收震動，維修方便，損壞后更換容易。 伺服控制系統(tǒng)的選擇。 綜上知：機械部分改造均已滿足要求。 由此得：機械部分裝配圖，見圖【 02】； 傳動鏈圖，見圖【 03】。 3、數(shù)控部分硬件電路設(shè)計 件電路組成機床硬件電路由以下組成。 （ 1）、 主控制器，即中央處理單元 （ 2）、 總線。包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。 （ 3）、 存儲器。包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 （ 4）、 接口。即 I/輸出接口電路。 （ 5）、 處圍設(shè)備。如鍵盤、顯示器及光電輸入機等。見圖 7 圖 床數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖（開環(huán)系統(tǒng) ） 央處理器（ 擇 ，顯示等 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 、本設(shè)計選用 8031 芯片。 8031 芯片內(nèi)部無程序存儲器（故必須接地）， 8031 有 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，地址從 00H 部 256字節(jié)的空間被分成兩部分，其中低 8位內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ 址為 00 8 位特殊功能寄存器（ 地址 80H 4 個工作寄存器區(qū)，每個區(qū)都有 8個 8位寄存器 以用來暫存運算的中間結(jié)果以提高運算速度。其中的 1還可以用來存放 8位地址，要確定采用哪個工作寄存器，可通過標志寄存器 8031 在組成控制系統(tǒng)時可根據(jù)需要擴展外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器，由于地址線是 16 位的，故最多能擴展 64K 程序存儲器和 64地址均為 0000 程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器為獨立編址。因此， 分配比較自由，編程不必考慮地址沖突問題。 21222324252627282930313233343536373839402019181716151413121110987654321圖 031管腳圖 、地址鎖存器 74于 51 單片機的 是分時復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線，因此在進行程序存儲器擴展時，必須利用地址鎖存器將地址信號從地址 /數(shù)據(jù)總線中分離開來。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 191615123210181714138743111743737654321076543210圖 4儲器的選擇與擴展 、 因為 8031沒有內(nèi)部 需外擴一片 處選擇一片 8764作為外擴 程序存儲器 2764 圖 764管腳圖 、 因為 8031只有 0028位數(shù)據(jù)存儲空間，故此處選擇一片 6264作為外買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精 品 擴 數(shù)據(jù)存儲器 6264 6264芯片是一個 8片，它共有 28條引出線，包括 13根地址線、 8根數(shù)據(jù)線以及 4根控制信號線。 0 70 60 50 40 30 20 10 0A 12A 11A 10A 9A 8A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1G N 圖 264管腳圖 、 因為需要接顯示及鍵盤電路而 8031單片機共有四個 8位并行 I/可供用戶使用的只有 2口線。因此在大部分應(yīng)用系統(tǒng)中都不可避免的要進行 I/處選 8155，以便更好的實現(xiàn) 用 8155的 0口外接輸入鍵盤；利用 8155的 處顯示采用 選用兩篇 8155 8155是具有 40 條引腳的雙列直插 式 O/展器。含有 256 個字節(jié)的個 6位、兩個 8位可編程 I/O 口，一個 14位可編程的定時器 /計數(shù)器。 圖 155 管腳圖 擴展芯片地址 芯片 地址選線 片內(nèi)單元 地址編碼 2764 001x K 2000264 000x K 0000155 I/O 01xx 40000xx 56 0000上： 把上述所給硬件連接起來，組成一個單片機開發(fā)系統(tǒng)，其中 8031的 8031的 4764、 6264的低 8位地址線相連接； 8031的 764、 6264相連接； 8031的 155相連接； 8155的