數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計（論文）_CK6163車床數(shù)控化改造

1、1 緒論11 選題目的及意義機床是裝備制造業(yè)的工作母機，是實現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石。數(shù)控機床是一種高效率、高精度，能保證加工質(zhì)量，解決工藝難題，而且又有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。自五十年代末世界上第一臺數(shù)控機床在美國研制成功的半個多世紀(jì)以來，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式開展。在美國、日本和德國等興旺國家，他們的機床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，正處在黃金時代，由于技術(shù)的不斷進(jìn)步，機床改造是個永恒的課題。在國內(nèi)，機床的數(shù)控化改造是開展我國數(shù)控設(shè)備的一個重要方面。?國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的假設(shè)干意見?的發(fā)布和實施，是提高我國國際競爭力，

2、實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)開展的戰(zhàn)略舉措，把開展數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件作為振興裝備制造業(yè)重大突破的16個關(guān)鍵領(lǐng)域之一，對我國機床工具行業(yè)的開展，具有重要的指導(dǎo)意義。車床是金屬切削加工最常用的一類機床，它能夠加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、螺紋等。普通車床由于造價低廉在我國運用十分廣泛，但是因為其進(jìn)給軸不能聯(lián)動，切削次序需要人工控制，致其效率低下并且無法加工復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件。對普通車床的數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改成用微機控制的并能獨立運動的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；將手動刀架換成能自動換刀的電動刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工。改造后的車床針對性高，專

3、業(yè)性強，可以加工出普通車床加工不了的曲線、曲面等復(fù)雜零件。加工精度高，尺寸分散度小，易于裝配?？梢詫崿F(xiàn)多工序集中加工，提高了相關(guān)加工精度，同時減少被加工零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動補償?shù)裙δ?，簡化了傳統(tǒng)機床加工工藝中的工序，機床利用率大幅度提高。由于采用自動化加工技術(shù)，可大大降低操作者的勞動強度，減少廢品的產(chǎn)生，提高工作效率。另外其改造本錢同購置新機床相比，節(jié)省的費用十分可觀，國產(chǎn)數(shù)控機床價格也要48萬元，進(jìn)口機床有的近20萬元，而對普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造也能滿足實際生產(chǎn)要求，其改造費用僅23萬元，非常符合我國國情。12 設(shè)計任務(wù)與總體方案確實定 將C6163普通車床如圖1-1所示改造成采

4、用16位單片機半閉環(huán)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，要求該車床進(jìn)給兩坐標(biāo)聯(lián)動并且能夠?qū)崿F(xiàn)直線插補和圓弧插補并增配自動回轉(zhuǎn)刀架和主軸脈沖發(fā)生器，能車削螺紋。 圖1-1 普通車床C61631.2.1 參數(shù)及設(shè)計參數(shù)最大加工直徑：630； 床鞍上最大加工直徑：350；最大加工長度：1500；縱向?qū)к夐L度：2000；主電動機功率：11；主軸通孔直徑：105；主軸轉(zhuǎn)速：14級1120；托板和刀架的總重力G：1500；最大進(jìn)給速度：縱向：， 橫向：；最大刀架快移速度：縱向：6， 橫向：4；脈沖當(dāng)量：01/脈沖， 005/脈沖；， ；啟動加速時間：縱向：200； 橫向：100；電動刀架轉(zhuǎn)位數(shù)：4122 系統(tǒng)總體方案設(shè)

5、計 數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括：系統(tǒng)運動方式確實定，執(zhí)行機構(gòu)及傳動方案確實定，伺服電機類型及調(diào)速方案確定，計算機控制系統(tǒng)的選擇等。1系統(tǒng)的運動方式：該車床改造后應(yīng)具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線/圓弧插補的功能。所以數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成連續(xù)控制型。2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型：按任務(wù)要求采用直流電動機的半閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有精度高，動態(tài)性能良好的特點。相應(yīng)的進(jìn)給傳動鏈由自帶增量式光電編碼器的直流電機與減速機構(gòu)及滾珠絲杠螺母副組成。3數(shù)控系統(tǒng)處理器的選擇：采用TI公司推出的MSP430系列16位單片機，該系列單片功能強大，性價比高，是16位單片機中的主流芯片之一。另外采用LM629全數(shù)字專用運動控制處理器

6、，可以進(jìn)行位置與速度的反應(yīng)控制。4根據(jù)系統(tǒng)的要求，還要設(shè)計鍵盤與顯示電路，顯示界面采用LED數(shù)碼管，數(shù)控系統(tǒng)還可以和PC機串行通信，所以還要設(shè)計串行接口電路。5為了加工平安還需安裝縱向和橫向限位開關(guān)。6主軸電動機的交流變頻器的選擇及主軸脈沖發(fā)生器的選擇。7為了到達(dá)設(shè)計要求中的速度和精度，縱向與橫向進(jìn)給傳動應(yīng)選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副。8為了滿足脈沖當(dāng)量的設(shè)計要求和增大轉(zhuǎn)矩，同時也為了是傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量勁可能地減小，傳動鏈中應(yīng)設(shè)有減速機構(gòu)。減速機構(gòu)選那么同步帶，其綜合了帶傳動、鏈條傳動以及齒輪傳動的優(yōu)點，在許多領(lǐng)域已經(jīng)替代了齒輪傳動和鏈傳動。9自動回轉(zhuǎn)刀架的選擇及其控制電路的設(shè)計等

7、。10保存原來的冷卻系統(tǒng)，滾珠絲杠和滑板輪滑采用手動泵注入。根據(jù)以上選定的普通機床數(shù)控化改造方案，擬訂它的數(shù)控系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)的總體框圖如下： 數(shù)控裝置隔離放大MM光電編碼器光電編碼器鍵盤與顯示接口芯片串行接口冷卻泵刀位信號限位信號按鈕信號刀架控制交流變頻器主軸編碼器主軸電機Z軸傳動X軸傳動 圖1-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖2 機械系統(tǒng)的改造設(shè)計21 主傳動系統(tǒng)的改造普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造時，為了減少工作量一般保存原有的主傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)。改造后使其主運動和進(jìn)給運動別離，主電機的作用僅為帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止由數(shù)控系統(tǒng)來控制。采用交流變頻器實現(xiàn)主軸電機的無極變速，本設(shè)計選用F1

8、000-G0110T3C型變頻器，該型號適配電機11KW，額定輸出電流為23A。22 換裝自動回轉(zhuǎn)刀架為了提高加工精度和加工效率，實現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，將車床原有的手動刀架換成自動回轉(zhuǎn)刀架，選用常州市南新數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)的LD4-6163型四工位立式電動刀架,該型號刀架采用蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的優(yōu)點。同時采用無觸點霍爾開關(guān)發(fā)信，使用壽命長。該系列電動刀架是用戶普通采用的經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。其相關(guān)參數(shù)如表2-1所示。表2-1 LD4-6163電動刀架相關(guān)參數(shù)型號換刀時間s最大許用力矩(N·m)重復(fù)定位精度mm電機功率W電機轉(zhuǎn)速rpm凈重

9、KG90度180度270度MqMxMsLD4-61631000250080018014005523 主軸脈沖發(fā)生器的安裝主軸脈沖發(fā)生器是為了加工螺紋而安裝的主軸檢測裝置，微機從主軸脈沖發(fā)生器中取出與螺距相應(yīng)的脈沖數(shù)，使主軸旋轉(zhuǎn)角度與進(jìn)給量保持一定關(guān)系，確保螺距的準(zhǔn)確性。主軸脈沖發(fā)生器的安裝通常有兩種：一種是同軸安裝，另一種是異軸安裝。一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造多采用同軸安裝。本設(shè)計選用1200線主軸脈沖發(fā)生器，采用同軸安裝方式并采用波紋管與主軸柔性連接，該連接方式在實現(xiàn)角位移傳遞的同時，能夠吸收車床的局部振動，從而使脈沖發(fā)生器平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。24 進(jìn)給系統(tǒng)的改造撤除掛輪架所有齒輪并尋找主軸，安裝主軸脈沖發(fā)生

10、器；撤除原機床進(jìn)給箱、溜板箱、滑動絲杠、光桿、操縱桿、齒條等；在縱溜板、橫溜板的下面絲杠螺母座托架；在原進(jìn)給箱位置安裝縱向伺服電機與減速箱總成，在橫溜板后部安裝橫向伺服電機與減速箱總成；撤除四方刀架及上溜板總成，在橫溜板上方安裝電動刀架。25 安裝防護(hù)普通車床的數(shù)控化改造中應(yīng)根據(jù)實際情況采取相應(yīng)的防護(hù)措施，比方滾珠絲杠副由于精度要求較高，工作時需防塵防灰，尤其不能讓金屬削進(jìn)入滾道，所以縱向絲杠應(yīng)安裝防護(hù)罩。大托板與導(dǎo)軌接觸的兩端面要貼上橡膠片，防止雜質(zhì)進(jìn)入滑動導(dǎo)軌面損傷導(dǎo)軌。3 縱向進(jìn)給傳動部件的計算和選型31 切削力的計算切削力是指在切屑過程中產(chǎn)生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切

11、削力，或通俗的講是在切削加工時，工件材料抵抗刀具切削時產(chǎn)生的阻力。車削外圓時的切削力如圖3-1所示。主切削力與切削速度的方向一致，垂直向下，是計算車床主軸電動機切削功率的依據(jù)；進(jìn)給力與進(jìn)給方向平行且方向相反；背向力與進(jìn)給方向相垂直，對加工精度的影響較大。FzFxFy 圖3-1 車削力分析由?機床設(shè)計手冊?可知，切削功率 式中：主軸電動機功率， ； ，取=0.8； 進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，一般取。那么 切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削速度來計算，即，式中切削速度v取100,那么主切削力： =5088根據(jù)經(jīng)驗公式:=1:0.4:0.35，計算出： =5088× =50

12、88×32 滾珠絲杠螺母副的計算和選型 滾珠絲杠副的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，其螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放人適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠與滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。321 精度的選擇滾珠絲杠副的精度直接影響數(shù)控機床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對機床定位精度最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意300行程變動量應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/31/2,在最后精度驗算中確定。對于車床，選用滾珠絲杠的精度

13、等級X軸為13級1級精度最高，Z軸為25級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求和改造的經(jīng)濟(jì)性，選擇X軸精度等級為3級，Z軸為4級。322 絲杠導(dǎo)程確實定 選擇導(dǎo)程跟所需要的運動速度、系統(tǒng)等有關(guān)，通常在：4、5、6、8、10、12、20中選擇，規(guī)格較大，導(dǎo)程一般也可選擇較大主要考慮承載牙厚。在速度滿足的情況下，一般選擇較小導(dǎo)程利于提高控制精度，本設(shè)計中初選縱向絲杠導(dǎo)程為8，橫向絲杠導(dǎo)程為5。3 23 最大工作載荷的計算最大工作載荷是指滾珠絲杠螺母副在驅(qū)開工作臺時所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力,其實驗計算公式如表3-1所示。表3-1 實驗計算公式及參考系數(shù)導(dǎo)軌類型實驗公式矩形導(dǎo)軌燕尾導(dǎo)軌綜合或三角導(dǎo)軌

14、表中為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)；為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；為移動部件總重量。查表3-1選擇綜合導(dǎo)軌，,取0.18,為1500；算得××5088+1500 =3233.76324 最大動載荷的計算載荷隨時間急劇變化且使構(gòu)件的速度有顯著變化系統(tǒng)產(chǎn)生慣性力，此類載荷為動載荷。比方起重機以等速度吊起重物，重物對吊索的作用為靜載，起重機以加速度吊起重物，重物對吊索的作用為動載。對于滾珠絲杠螺母副的最大動載荷計算公式如下： 式中：滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為r，T為使用壽命，普通機床T取5000-10000h，數(shù)控機床T取15000h；n為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)速； ，本設(shè)計取1.2； 硬度系數(shù)H

15、RC；等于55時取1.11；等于52.5時取1.35；等于50時取1.56；等于45時取2.40； 滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為N。本設(shè)計中車床Z向承受最大切削力條件下最快的進(jìn)給速度,初選絲杠根本導(dǎo)程，那么絲杠轉(zhuǎn)速。取滾珠絲杠使用壽命，帶入得=90；取，代入，求得 ：=17390N。325 滾珠絲杠螺母副的選型初選滾珠絲桿副時應(yīng)使其額定動載荷, 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下長時間承受工作載荷時，還應(yīng)使額定靜載荷。根據(jù)計算出的最大動載荷,選擇江蘇啟東潤澤機床附件生產(chǎn)的FL5008-3型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，采用雙螺母螺紋式預(yù)緊，精度等級為4級，其參數(shù)如表3-2所示。表3-2 FL5008-3

16、型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)公稱直徑/導(dǎo)程/鋼球直徑/絲杠外徑/絲杠底徑/額定載荷/接觸剛度/ 18975086631326 滾珠絲杠副的支承方式 滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動，為了提高軸向剛度，絲杠支承常用推力軸承為主的軸承組合?？紤]到縱向絲杠長度較大，本設(shè)計縱向絲杠采用雙推簡支支承方式，該方式臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高，有熱膨脹的余地。327 傳動效率的計算滾珠絲杠的傳動效率，其計算公式如下： =式中：螺距升角，根據(jù),可得=2°91； 摩擦角，一般取=10。算得： =96.67%3 28 剛度的驗算滾珠絲杠副工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，引起導(dǎo)程的變化，從而影響定位精度和運動的平穩(wěn)

17、性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母間滾道的接觸變形、支承滾珠絲桿的軸承的軸向接觸變形。因轉(zhuǎn)矩和絲杠-螺母滾道接觸對絲杠產(chǎn)生的導(dǎo)程變化很小，所以、可以忽略不計，所以絲杠的拉伸或壓縮變形量為：=“+號代表拉伸，“-代表壓縮式中：絲杠的最大工作載荷，單位為； 絲杠縱向最大有效行程，單位為； 絲杠材料的彈性模量，鋼； 絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。根據(jù)前面的設(shè)計，取1665，算得： =±597=±查表3-3可知，,所以剛度足夠。表3-3 有效行程內(nèi)的目標(biāo)行程公差和行程變動量有效行程精度等級12345大于至31566881212161623234005

18、008710915132019272616002000181325183525483665513 29 穩(wěn)定性校核由于滾珠絲杠本身比擬細(xì)長又受軸向力的作用，假設(shè)軸向負(fù)載過大，那么會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不失穩(wěn)時的臨界載荷Fk應(yīng)該滿足： =式中：絲杠支承系數(shù)，雙推-簡支方式時，取2，其他方式如表3-4所示； 4，垂直安裝時取最小值，本設(shè)計取4； 滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為，本設(shè)計中該值為2200； 按絲杠底徑確定的截面慣性矩，單位為,本設(shè)中將代入算出。 由以上數(shù)據(jù)可以算出：= 臨界載荷遠(yuǎn)大于工作載荷3233.76N，故絲杠不會失穩(wěn)。表3-4 絲杠支承系數(shù)支承方式雙推-雙推雙推-簡支單推-單推雙推-

19、自由取值4213210 臨界轉(zhuǎn)速的驗證滾珠絲杠副高速運轉(zhuǎn)時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速： 式中：絲杠支承系數(shù)，雙推-簡支方式時，取值如表3-5所示；臨界轉(zhuǎn)速計算長度，單位為，本設(shè)計中該值為2300；絲杠內(nèi)徑，單位；平安系數(shù)，可取表3-5 絲杠支承系數(shù)支承方式雙推-雙推雙推-簡支單推-單推雙推-自由取值 經(jīng)過計算，得出=1293，由，可以算出，該值小于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。33 同步帶減速機構(gòu)設(shè)計 同步帶也叫同步齒形帶，它綜合了帶傳動、鏈條傳動以及齒輪傳動的優(yōu)點，主要用在驅(qū)動帶輪與被動帶輪之間要求有固定傳動比的情況。同步帶是通過帶上的凸齒與帶輪上的齒槽強制嚙合而工

20、作，即當(dāng)主動帶輪轉(zhuǎn)動時能通過帶齒與帶輪的依次嚙合將動力傳給從動輪，因此主動輪和從動輪的線速度相同。同步帶的張緊力小，輪軸上的壓力輕，因此可以延長軸承的使用壽命。同步帶結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作時不會打滑，線速度可達(dá)，可用于高速場合，傳動比可到達(dá)10，效率可達(dá)98%，維護(hù)保養(yǎng)方便，運轉(zhuǎn)費用低，因此應(yīng)用日益廣泛。331 傳動比確實定由和可得：式中：電機編碼器分辨率，單位為度/脈沖； 絲杠分辨率，單位為度/脈沖； 絲杠導(dǎo)程，其值為8； 脈沖當(dāng)量，本設(shè)計中Z軸為/脈沖。初選電機編碼器紋數(shù)為1000，四倍細(xì)分，即=度/脈沖，算得：=2332 傳遞功率的估算 由運動學(xué)可知，對該傳動機構(gòu)傳遞功率的研究只要考慮三種

21、工作狀態(tài)，他們分別是：最大負(fù)載且最大工進(jìn)速度、快速空載啟動、最快空載移動。由運動學(xué)可知，最后一種狀態(tài)的傳遞功率一定小于快速空載啟動最后時刻的瞬時傳遞功率，所以只需要比擬前二者。 1最大工作負(fù)載下最大傳遞功率的估算： 式中：絲杠的最大工作載荷，；最大工進(jìn)速度，換算為； 預(yù)緊摩擦力，單位N，摩擦系數(shù)取計算得出：。 2快速啟動時的最大傳遞功率估算： 式中：移動部件僅包括絲杠折算，而忽略的從動輪、軸承等由增大系數(shù)來補償加速時所受的合力即慣性力，=3607.4該式中絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 112.13，D為絲杠的公稱直徑，L為絲杠的長度，單位為，換算為，為，； 移動部件與綜合導(dǎo)軌的滑動摩擦力，=270。計算得出

22、： 因為， 所以帶的設(shè)計功率(根據(jù)一般數(shù)控機床情況以及相關(guān)參數(shù)的補償，系數(shù)取)。333 選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的傳遞功率Pd，查表3-6選擇同步帶，型號為XL型，節(jié)距。表3-6 同步帶型號型號節(jié)距/基準(zhǔn)帶寬傳遞功率范圍/基準(zhǔn)帶寬/說明XL(特輕型)GB/T 11616-1989GB/T 11362-1989L輕型H重型55 334 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑 XL型小帶輪轉(zhuǎn)速在1200至1800時的最少許用齒數(shù)為12，為了提高傳動精度，取小齒輪數(shù)，那么小帶輪節(jié)圓直徑，根據(jù)傳動比算出大齒輪數(shù)，那么大帶輪節(jié)圓直徑。當(dāng)主動輪最高轉(zhuǎn)速時，同步帶的線速度為：，遠(yuǎn)小于XL型帶的極限速度，所以滿足要求。335

23、中心距、節(jié)線長度和帶齒數(shù)確實定 初選中心距，圓整后取。那么帶的節(jié)線長度。根據(jù)表3-7，選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度，相應(yīng)的齒數(shù)z=100。實際中心距。表3-7 同步帶的節(jié)線長度長度代號節(jié)線長度型號XLLH公稱尺寸極限偏差齒數(shù)190±9520050810021010556336 校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) 嚙合齒數(shù) ，式中為取整函數(shù)。一般情況下，應(yīng)該保證，對于XL型至少要保證。當(dāng)不滿足要求時，可以增大或不變時減小節(jié)距。 通過計算，得出，滿足要求。337 計算基準(zhǔn)額定功率基準(zhǔn)額定功率就是所選型號同步帶在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率，其計算公式如下： 式中： 單位為； 帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時的許用工

24、作拉力，單位N，如表3-8所示； 帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時的單位長度質(zhì)量線密度，單位； 同步帶線速度，已算出其值為3.05。表3-8 同步帶基準(zhǔn)寬度下的許用拉力和線密度帶型號基準(zhǔn)帶寬b/許用拉力/線密度/XLLH經(jīng)計算，338 確定實際同步帶寬度實際所需同步帶寬度的計算公式如下： 式中：選定型號的基準(zhǔn)寬度，XL型其值為； 小帶輪嚙合系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)，當(dāng)時，其值為1。經(jīng)計算得出：。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，選定最接近的帶寬339 同步帶工作能力的驗算用下式來計算同步帶的額定功率: 式中：齒寬系數(shù)，其值為。 小帶輪嚙合系數(shù)，取1；經(jīng)計算得出：,所以滿足要求。4 橫向進(jìn)給傳動部件的計算和選型41 切削力的計算因為橫向切

25、削力大小一般等于縱向切削力的一半，所以： ÷2= ÷2=890.4式中：橫向主切削力； 走刀方向切削力； 吃刀方向切削力。42 滾珠絲杠螺母副的計算和選型421 最大工作載荷的計算移動部件總重力，電動刀架重量為，那么橫向進(jìn)給機構(gòu)的重力約為，橫向為燕尾導(dǎo)軌，查表3-1，最大工作載荷的計算如下： =式中： 為考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)，取1.4； 為滑動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取0.2。422 最大動載荷的計算 式中：滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位為r； 絲杠壽命，取15000； 載荷系數(shù)，一般取1.2； 硬度系數(shù)取1； 橫向絲杠副最大工作載荷，其值為； 橫向滾珠絲杠導(dǎo)程，初選為。 橫向最

26、大工進(jìn)速度，該設(shè)計值為； 橫向最大工進(jìn)速度對應(yīng)絲杠的轉(zhuǎn)度，單位。計算得出得 ：=1。4 23滾珠絲杠螺母副的選型根據(jù)計算出的最大動載荷,選擇江蘇啟東潤澤機床附件生產(chǎn)的FL4005-3型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，采用雙螺母方式預(yù)緊，精度等級為3級，其參數(shù)如表4-1所示。表4-1 FL4005-3型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)公稱直徑/導(dǎo)程/鋼球直徑/絲杠外徑/絲杠底徑/額定載荷/接觸剛度/14534053914424 滾珠絲杠副的支承方式 考慮到橫向滾珠絲杠副的長度、精度與負(fù)載的大小以及改造本錢，采用雙推-單推支承方式，該方式軸向剛度高，位移精度好，可以進(jìn)行預(yù)拉伸。425 傳動效率的計算 =式中：螺距升角，根據(jù),

27、可得=2°28； 摩擦角，一般取=10。算得： =95.67%4 26 剛度的驗算=“+號代表拉伸，“-代表壓縮式中：絲杠的最大工作載荷，單位為； 絲杠縱向最大有效行程，單位為； 絲杠材料的彈性模量，鋼； 絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。根據(jù)設(shè)計，為，為420，為，算得： =±047 =±查表3-3可知，,所以剛度足夠。427 穩(wěn)定性校核 =式中：絲杠支承系數(shù)，由表3-4得出單推-單推時，取1； 4，本設(shè)計取4； 滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為，本設(shè)計中該值為500； 按絲杠底徑確定的截面慣性矩，單位為本設(shè)中將代入算出=87080。 由以上數(shù)據(jù)可以算

28、出：= 臨界載荷遠(yuǎn)大于工作載荷2459.6N，故絲杠不會失穩(wěn)。428 臨界轉(zhuǎn)速的驗證 式中：絲杠支承系數(shù)，單推-單推方式時，由表3-5；臨界轉(zhuǎn)速計算長度，單位為，本設(shè)計中該值約為720；絲杠內(nèi)徑，單位；平安系數(shù)，可取經(jīng)過計算，得出=5321，由，可以算出，該值小于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。43 同步帶減速機構(gòu)設(shè)計431 傳動比確實定由和可得：式中：電機編碼器分辨率，單位為度/脈沖； 絲杠分辨率，單位為度/脈沖； 絲杠導(dǎo)程，其值為5； 脈沖當(dāng)量，本設(shè)計中X05/脈沖。初選電機編碼器紋數(shù)為1500，四倍細(xì)分，即=6度/脈沖，算得：=432 傳遞功率的估算 1最大工作負(fù)載下最大傳遞功率的估算：式中

29、：絲杠的最大工作載荷，其值為；橫向最大工進(jìn)速度，其值換算為；預(yù)緊摩擦力，單位N，摩擦系數(shù)取0.15；計算得出：。2快速啟動時的最大傳遞功率估算：式中：移動部件僅包括絲杠折算，而忽略的從動輪、軸承等由增大系數(shù)來補償加速時所受的合力即慣性力，= 該計算式中絲杠轉(zhuǎn)動慣量= 式中D為絲杠的公稱直徑，L為絲杠兩端的大約長度，單位均為，換算成，換算為0.5，； 橫向移動部件與燕尾導(dǎo)軌的滑動摩擦力，=170；預(yù)緊摩擦力，其值為123N。 計算得出： 因為，所以帶的設(shè)計功率(根據(jù)一般數(shù)控機床情況以及相關(guān)參數(shù)的補償，系數(shù))433 選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的傳遞功率，查表3-4選擇同步帶，型號為XL型，節(jié)距。434

30、 確定帶輪齒數(shù)和節(jié)圓直徑 取小齒輪數(shù)，那么小帶輪節(jié)圓直徑，根據(jù)傳動比算出大齒輪數(shù)，那么大帶輪節(jié)圓直徑。經(jīng)計算，主動輪，同步帶最大線速度。435 中心距、節(jié)線長度和帶齒數(shù)確實定 初選中心距，圓整后取。那么帶的節(jié)線長度。根據(jù)表4-2，選取接近的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長度，相應(yīng)的齒數(shù)。 實際中心距。表4-2 同步帶的節(jié)線長度長度代號節(jié)線長度型號MXLXLL公稱尺寸極限偏差齒數(shù)160±200801708518022590436 校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) 嚙合齒數(shù) ，式中為取整函數(shù)。一般情況下，應(yīng)該保證，對于XL型至少要保證。 通過計算，得出，滿足要求。437 計算基準(zhǔn)額定功率基準(zhǔn)額定功率就是所選型號同步帶

31、在基準(zhǔn)寬度下所允許傳遞的額定功率，其計算公式如下： 式中： 帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時的許用拉力，N； 帶寬為基準(zhǔn)帶寬b時的線密度，根據(jù)表3-8； 同步帶線速度，其值為2.7。經(jīng)過計算得出：438 確定實際同步帶寬度實際所需同步帶寬度的計算公式如下： 式中：； 小帶輪嚙合系數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)，當(dāng)時，其值為1。 設(shè)計功率，其值為200經(jīng)計算得出：。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，選定最接近的帶寬。439 同步帶工作能力的驗算用下式來計算同步帶的額定功率: 式中：齒寬系數(shù)，其值為； 小帶輪嚙合系數(shù)，其值為1； 帶寬為時的許用拉力，其值為50.17N； 帶寬為； 同步帶線速度，其值為2.7。經(jīng)計算得出：,所以滿足要求。5 電動機的

32、選擇及其驅(qū)動電路設(shè)計直流電動機是最早出現(xiàn)的電動機，也是最早能實現(xiàn)調(diào)速的電動機。長期以來一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。它具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，較高的效率，優(yōu)異的動態(tài)特性。隨著永磁材料和工藝的開展，已將直流電動機的勵磁局部用永磁材料代替，產(chǎn)生永磁直流電動機，這種電機結(jié)構(gòu)簡單，用電量少，所以目前在中小功率范圍內(nèi)運用廣泛。近年來，直流電動機的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大的變化。隨著計算機進(jìn)入控制領(lǐng)域以及新型電力電子功率元件的不斷出現(xiàn)，使采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制PWM控制方式已成為主流，并作為其數(shù)字控制的根底。如果直流電機要求工作在正反轉(zhuǎn)場合，這時還需要使用可逆PWM控制

33、方式，其又分為單極性驅(qū)動與雙極性驅(qū)動兩種，一般大功率電機驅(qū)動采用單極性驅(qū)動方式。電動機的驅(qū)動離不開半導(dǎo)體功率器件，在對直流電機電樞電壓的控制和驅(qū)動中，對半導(dǎo)體功率器件的使用上又可以分為兩種方式：線性放大驅(qū)動和開關(guān)驅(qū)動，由于前者在工作時有大量功率消耗在元器件上，致使效率很低，因此絕大多數(shù)直流電機采用開關(guān)驅(qū)動方式，該方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制來控制電動機的電樞電壓，實現(xiàn)調(diào)速。51 縱向直流電動機的計算與選型511 轉(zhuǎn)動慣量的折算 折合到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量如下： 式中： 電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，單位為，本設(shè)計初選值為25；、同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動慣量，單位為； 、分別為帶輪的外徑和寬度

34、，單位為； ； 、和導(dǎo)程。計算得出： 60512 電動機的計算和選型縱向電動機的相關(guān)計算如表5-1所示。根據(jù)計算結(jié)果：，即,選用深圳市泰科智能伺服技術(shù)推出的NT4P101-20E型直流有刷伺服電機，該電機采用高強度永磁材料，體積小轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，編碼器選定1000P/R，具體參數(shù)如表5-2所示。52 橫向直流電動機的計算與選型521 轉(zhuǎn)動慣量的折算 折合到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量如下： 式中： 電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，單位為，本設(shè)計初選值為20；、同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動慣量，單位為； 、分別為帶輪的外徑和寬度，單位為； 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量，其值為 ； 絲杠導(dǎo)程，其值換算為； 。計算得出： 522 電動機的

35、計算和選型橫向電動機的相關(guān)計算如表5-3所示。根據(jù)計算結(jié)果：，即選用深圳市泰科智能伺服技術(shù)推出的NT4P101-16E型直流有刷伺服電機，編碼器選定1500P/R，具體參數(shù)如表5-4所示。表5-1 縱向電動機最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算1快速空載啟動狀態(tài) 為折合到電機軸上的慣性力矩， 、 分別為折合到電機軸上的摩擦力矩和預(yù)緊力矩，即能量守恒：或 在3.3.2中已經(jīng)算出：考慮到總傳動效率約為90%；由，和得：由能量守恒：得：同理，2最大負(fù)載狀態(tài)為最大工作載荷根據(jù)能量守恒等效到電機軸上的力矩由能量守恒：得：3最快空載移動狀態(tài)表5-2 NT4P101-20E型直流有刷伺服電機相關(guān)參數(shù)額定功率614超載功率連續(xù)轉(zhuǎn)

36、矩超載峰值轉(zhuǎn)矩額定電壓90V超載峰值電流額定電流轉(zhuǎn)動慣量最高空載轉(zhuǎn)速2163重量最高超載轉(zhuǎn)速1746長度表5-3 橫向電動機最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算1快速空載啟動狀態(tài) 為折合到電機軸上的慣性力矩， 、 分別為折合到電機軸上的摩擦力矩和預(yù)緊力矩，即能量守恒：或 在4.3.2中已經(jīng)算出： 考慮到總傳動效率約為90%；由，和得：由能量守恒：得：同理，2最大負(fù)載狀態(tài)為最大工作載荷根據(jù)能量守恒等效到電機軸上的力矩由能量守恒： 得：3最快空載移動狀態(tài)表5-4 NT4P101-16E型直流有刷伺服電機相關(guān)參數(shù)額定功率491超載功率連續(xù)轉(zhuǎn)矩超載峰值轉(zhuǎn)矩額定電壓90V超載峰值電流額定電流轉(zhuǎn)動慣量最高空載轉(zhuǎn)速1843重量

37、最高超載轉(zhuǎn)速1677長度53 直流電動機驅(qū)動電路設(shè)計531 光電隔離電路1光電耦合器(光電隔離器)簡介并能夠有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，具有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等特點。光電隔離在強-弱電接口、特別是在微機系統(tǒng)的前向和后向通道中獲得廣泛應(yīng)用。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號數(shù)字信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量；線性光耦的電流傳輸手特性曲線接進(jìn)直線，并且小信號時性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。 2相關(guān)設(shè)計與選用本設(shè)計選用6N135高速光耦與PWM信號連接，其最高轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)1M赫茲，工

38、作電壓0-15V，典型的驅(qū)動電流為16mA，工作時LED壓降為1.75V，電流最低轉(zhuǎn)換率為50%?，F(xiàn)以5V電源供電，計算光電耦合器的輸入端電阻和輸出端電阻。=，取整，得=200=625，為了使輸入端深度飽和以及歸一化處理，可取=1000。532 單極性可逆PWM電路設(shè)計1電路簡介可逆PWM電路分雙極性和單極性兩種，前者有低速運行平穩(wěn)的優(yōu)點，但存在著電流波動大，功率損耗大的缺點，尤其是必須增加死區(qū)來防止開關(guān)直通的危險，限制了開關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電機的控制。由于本設(shè)計選用的直流電機功率較大，尤其是在啟動加速時刻，應(yīng)選擇后者。單極性驅(qū)動又分T型和H型，以H型應(yīng)用最多。一般對中大功率

39、的直流電機驅(qū)動電路可以用相應(yīng)的MOS管和續(xù)流二級管肖特基管搭建H橋驅(qū)動電路。使用MOS管，其開關(guān)速度快，同時又是電壓驅(qū)動型，驅(qū)動電路簡單而且導(dǎo)通后內(nèi)阻小，通過電流大，這樣加在電機的電壓就接近電源電壓，使電機能正常工作。使用續(xù)流二級管，用來保護(hù)元器件不被感應(yīng)電壓擊穿或燒壞，以及提供電機制動回路。2相關(guān)設(shè)計與選用根據(jù)第5章第2節(jié)內(nèi)容可知，選用的直流電動機參數(shù)為：縱軸電動機：額定電壓為90V，超載峰值電流為15.7A；橫軸電動機：額定電壓為90V，超載峰值電流為12.5A。根據(jù)以上參數(shù)，選用MOS管型號為：縱軸：IRFP250 200V 33A ；橫軸：IRFP240 200V 19A 。選用續(xù)流二

40、級管型號為：10CTQ150-1150V 10A，與門電路選用二輸入端四與門74LS08,非門電路選用74LS06?？v向驅(qū)動電路如圖5-1所示，橫向驅(qū)動電路如圖5-2所示。 圖5-1 縱向直流電動機驅(qū)動電路 圖5-2 橫向直流電動機驅(qū)動電路6 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的“大腦，其設(shè)計也是普通機床進(jìn)行數(shù)控化改造的核心工程，對機床而言，數(shù)控系統(tǒng)通過對輸入的加工程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運算后，輸出控制信號，控制主軸、進(jìn)給軸和其他輔助裝置正確、及時和可靠地執(zhí)行加工程序所規(guī)定的任務(wù)，同時接受從機床反應(yīng)來的各種信息，對機床控制進(jìn)行調(diào)整。任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩局部組成，在處理信息方面，軟件和硬件對

41、要完成的任務(wù)是等價的，硬件處理速度快，線路復(fù)雜，軟件設(shè)計靈活，適應(yīng)性強，但速度較慢。隨著高性能微處理器的誕生，現(xiàn)代數(shù)控已越來越傾向于軟件控制。數(shù)控系統(tǒng)最核心的控制是位置控制，最重要的運算是插補運算，最主要的數(shù)據(jù)處理是刀具補償。位置控制的實質(zhì)就是位置負(fù)反應(yīng)，即指令位置和實際位置進(jìn)行比擬，用位置偏差進(jìn)行控制；插補運算就是根據(jù)加工程序所確定的坐標(biāo)點，通過一定的運算法那么實時獲得位置指令；刀具補償就是要解決編程軌跡和刀具中心不相符的矛盾。61 硬件電路設(shè)計611 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)其使用微機結(jié)構(gòu)的劃分，一般可分為單微處理器和多微處理器結(jié)構(gòu)兩大類。單微處理器數(shù)控系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單，價格廉價，

42、在一些標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。多微處理器數(shù)控系統(tǒng)可以滿足當(dāng)今數(shù)控機床高速度、高精度和許多復(fù)雜功能的要求，代表當(dāng)今數(shù)控開展的水平。根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，本設(shè)計將采用較經(jīng)濟(jì)的單微處理器數(shù)控結(jié)構(gòu)，對于一般切削加工而言，其速度和精度已能滿足實際要求。 數(shù)控機床單微處理器硬件結(jié)構(gòu)電路概括起來有以下幾個局部組成：1中央處理單元CPU；2總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線；3存儲器，包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫存儲器；4輸入輸出接口電路；5外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電編碼器等。612 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的功能 根據(jù)設(shè)計要求，確定數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：(1) 讀取鍵盤輸入數(shù)據(jù)；(2) 讀取操作面板開關(guān)及

43、按鈕信號；(3) 讀取螺紋/光電編碼器信號 ；(4) 讀取電動刀架刀位信號；(5) 接受車床行程開關(guān)信號；(6) 控制LED顯示；(7) 控制電動刀架自動選刀；(8) 控制縱向、橫向電動機驅(qū)動；(9) 控制主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止；(10) 控制交流變頻器；(11) 控制冷卻泵啟停；(12) 可與PC進(jìn)行串行通信。613 主控芯片簡介1MSP430簡介本設(shè)計采用的核心芯片為TI公司推出16位系列單片機MSP430。MSP430具有集成度高，外圍設(shè)備豐富，超低功耗等優(yōu)點。MSP430系列種類繁多，針對不同的場合需要選用相應(yīng)適宜的芯片，本次設(shè)計選用MSP430F149型，該型號為64引腳封裝，工作電壓

44、為1.8V-3.6V。單片集成了多通道12bit的A/D轉(zhuǎn)換、片內(nèi)精密比擬器、多個具有PWM功能的定時器、片內(nèi)USART、看門狗定時器、片內(nèi)數(shù)控振蕩器DCO、大量的I/O端口以及大容量的片內(nèi)存儲器，采用串行在線編程方法，單片可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用需要。MSP430的這種高集成度使應(yīng)用人員不必在接口、外接I/O及存儲器上花太多的精力，而可以方便的設(shè)計真正意義上的單片系統(tǒng)；在運算性能上，MSP430系列單片機采用目前流行的精簡指令集RISC結(jié)構(gòu)，1個時鐘周期可以執(zhí)行1條指令(傳統(tǒng)的MCS51系列單片機要12個時鐘周期才可以執(zhí)行一條指令)。2MSP430的擴展MSP430F149擁有6個8位并行接口

45、且2個8位端口P1、P2有中斷能力，完全可以實現(xiàn)系統(tǒng)所有信號的輸入、輸出，無需硬件擴展。在存儲器方面，其內(nèi)置FLASH閃存，具有ROM的非易失性和EPROM的可擦除性多達(dá)60KB，RAM多達(dá)2KB并支持JTAG仿真，真正實現(xiàn)了在線仿真調(diào)試，對于一般數(shù)控系統(tǒng)而言已經(jīng)足夠，所以也無需擴展外部存儲器。3MSP430的復(fù)位及晶振電路設(shè)計如圖6-1所示。圖6-1 MSP430單片機的復(fù)位電路及晶振電路614 鍵盤與顯示接口電路設(shè)計1鍵盤、顯示器接口電路芯片8279單片機系統(tǒng)中有兩種 LED顯示方式，即靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，靜態(tài)顯示的優(yōu)點是顯示效果好，編程簡單，但由于輸出的每一位都需要鎖存，使用的硬件較多；

46、動態(tài)顯示方式中，每一時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，各位依次輪流被點亮，硬件電路簡單，但由于需要不停地進(jìn)行刷新顯示，降低了CPU的效率，而且編程的工作量很大。為了解決動態(tài)顯示中存在的問題，Intel 公司研制出了專用的鍵盤、顯示器接口電路芯片8279，該芯片采用單±5V電源供電，40腳封裝，能自動完成對顯示的刷新，同時還可以對鍵盤自動掃描，識別閉合鍵的鍵號，能自動消除開關(guān)抖動并能對多鍵同時按下提供保護(hù)。顯示輸出時，它有一個16×8位顯示RAM，其內(nèi)容通過自動掃描，可由8或16位LED數(shù)碼管顯示。2各引腳功能與連接由于本設(shè)計為兩軸聯(lián)動，需同時顯示Z方向和X方向的位置信息，所以827

47、9要能夠控制16個LED數(shù)碼管輸出。鍵盤采用56鍵，在普通數(shù)控系統(tǒng)中已足用。8279芯片的8位數(shù)據(jù)口與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線DB0-DB7連接，在MSP430和8279之間傳遞命令或數(shù)據(jù)。8259的A0用來區(qū)分信息區(qū)分信息特征，當(dāng)A0為0時，CPU從8279讀出的是狀態(tài)，寫入的是命令；當(dāng)A0=1時讀出和寫入的都是數(shù)據(jù)。8279內(nèi)部有兩個緩沖區(qū)，即一個8字節(jié)的FIFOFirst In First Out鍵盤RAM和一個16字節(jié)的顯示RAM，顯示數(shù)據(jù)時只要將待顯示數(shù)據(jù)的段碼寫入顯示RAM即可；當(dāng)有鍵閉合時，8279會自動執(zhí)行去抖、得到鍵值、等待按鍵釋放等操作，最后將鍵值存入FIFO RAM中，程序只需從FI

48、FO中讀取鍵值即可。8279芯片的掃描線SL0-SL2與74LS1383-8譯碼器相連接用來掃描鍵盤，另一端與回復(fù)線RL0-RL7連接；同時SL0-SL3與74HC1544-16譯碼器相連接用來掃描16位LED數(shù)碼管各陰極。8位輸出線與集電極開路六正相高壓驅(qū)動器74LS07相連接，需上拉電阻。具體電路如圖6-2所示。圖6-2 8279與單片機MSP430的連接(3)7407驅(qū)動電路以及上拉電阻的計算由于7407為OC門正相高壓驅(qū)動器，所以需要上拉電阻。七段數(shù)碼管中的LED正常工作時的電流，壓降=，那么上拉電阻具體電路如圖6-3所示。圖6-3 7407驅(qū)動電路615 位置半閉環(huán)控制電路設(shè)計數(shù)控系

49、統(tǒng)根據(jù)輸入的加工程序，經(jīng)插補運算獲得位置指令脈沖，由伺服電機驅(qū)動裝置和伺服電機通過減速機構(gòu)以及滾珠絲杠使工作臺移動，安裝在伺服電機軸端的角位移檢測裝置即增量式光電編碼器對電機實際角位移進(jìn)行檢測并進(jìn)行反應(yīng)，與位置指令進(jìn)行比擬，用比擬后的偏差進(jìn)行后續(xù)控制，直到位置偏差為零時才停止工作臺運動，這就是位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。本設(shè)計將采用一款電機專用運動控制處理器LM629來進(jìn)行橫向及縱向的位置控制。1LM629專用運動控制處理器LM629是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，它是全數(shù)字式控制的運動處理器。通過一片單片機、一片LM629、一個功率驅(qū)動裝置、一只直流電動機、一個光電編碼器就可以構(gòu)成一個半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這樣使得設(shè)計一個運動控制系統(tǒng)變得更加簡便、輕松。LM629芯片采用28引腳封裝，使用5V電源工作，它有如下功能：1 內(nèi)置3