步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)

1、江蘇理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練第54頁 共54頁課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 說明書課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 說明書 課程設(shè)計(jì)題目: 步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練題目: 連接電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)第二象限逆圓弧插補(bǔ)加工學(xué)院名稱： 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2016年1月課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練任務(wù)書合訓(xùn)練題目課程設(shè)計(jì)綜設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控圓弧插補(bǔ)三菱PLC程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練題目：連接電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)第二象限逆圓弧插補(bǔ)加工主要設(shè)計(jì)參數(shù)及要求主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 走刀長度(mm)：40 X絲杠導(dǎo)程(mm)：4 Z絲杠導(dǎo)程(mm)：5 脈沖當(dāng)量p(um)：3

2、0 步距角（）：0.75 最大進(jìn)給速度Vmax (r/min)：50 等效慣量(Jm+Je) (N/m)：100010-4 空啟動時間t (ms)：100 主切削力Fz(N)：1000 吃刀抗力Fy(N)：800 走刀抗力Fx（N）：500 X方向工作臺滑板及組件重量（N）：200Z方向工作臺滑板及組件重量（N）：600 設(shè)計(jì)要求： 選擇電機(jī)型號、制作接口電路、編制程序，使其能進(jìn)行兩方向伺服驅(qū)動加工出所需要的零件設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量（一周）：（1）根據(jù)給定任務(wù)參數(shù)選擇傳動比、步進(jìn)電機(jī)型號，設(shè)計(jì)并繪制伺服傳動系統(tǒng)AutoCAD傳動圖一張；（2）使用PROTEL繪圖工具繪制微控制器

3、接線圖一張；（3）編制插補(bǔ)程序。綜合訓(xùn)練內(nèi)容及工作量（兩周）：（1）利用設(shè)備及元?dú)饧谱魑⒖刂破骷捌浣涌诳刂齐娐?；?）調(diào)試所編制插補(bǔ)程序；（3）課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練說明書1份：60008000字。主要參考文獻(xiàn)1PLC編程控制方面的參考書；2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方面的參考書；3Solidworks繪圖方面的參考書課程設(shè)計(jì)題目:步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練題目:連接電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)第二象限逆圓弧插補(bǔ)加工摘要：通過對微控制器-PLC的學(xué)習(xí)進(jìn)行了為期三周的課程設(shè)計(jì)，本次課程設(shè)計(jì)是以第二象限逆圓弧插補(bǔ)為例。PLC在工業(yè)控制應(yīng)用非常廣泛，主要是因?yàn)槠浞€(wěn)定可靠。本設(shè)計(jì)即根據(jù)自制的車數(shù)控平臺（

4、雙軸平臺），通過插補(bǔ)運(yùn)算， 利用FX3uPLC發(fā)出脈沖，從而控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，按照插補(bǔ)程序畫出軌跡。從而初步掌握步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，仿真數(shù)控車加工平臺加工零件的加工軌跡。關(guān)鍵詞： FX3U-64M ; 步進(jìn)電機(jī); NR2插補(bǔ);目錄第一章 概 述51.1 本次課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練對象及內(nèi)容51.2 課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練任務(wù)書及要求5第二章 機(jī)電伺服傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及圖形繪制72.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇和齒輪傳動比的計(jì)算72.1.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)72.1.2 傳動比計(jì)算和步進(jìn)電機(jī)的選擇92.2 圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算152.2.1 X向齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算152.2.2 Z向齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算172

5、.2.3 絲杠的選擇192.3 聯(lián)軸器選擇242.4 軸承選擇242.5 鍵252.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇252.7 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和圖形繪制25第三章 機(jī)電伺服系統(tǒng)微控制器電器線路及程序設(shè)計(jì)273.1開環(huán)控制系統(tǒng)273.2 三菱 PLC驅(qū)動電路設(shè)計(jì)283.3 PLC插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)概述 303.4 程序設(shè)計(jì)調(diào)試35參考文獻(xiàn)43第一章 概 述機(jī)械電子工程專業(yè)的課程設(shè)計(jì)，是對前階段機(jī)電課程教學(xué)的一次設(shè)計(jì)性的訓(xùn)練過程，其后二周的綜合訓(xùn)練則是將課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行物化的過程。整個過程應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)對理論教學(xué)內(nèi)容的綜合應(yīng)用目的。所以，本次課程設(shè)計(jì)涉及了單片機(jī)原理及接口技術(shù)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣控制與P

6、LC、數(shù)控機(jī)床與編程技術(shù)、機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)等多門機(jī)電課程知識，從機(jī)電系統(tǒng)及其電氣原理圖的設(shè)計(jì)與繪制，到動手制作控制電路及調(diào)試，對這些課程的諸多知識點(diǎn)在機(jī)電系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用進(jìn)行了簡單的闡述。1.1 本次課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練對象及內(nèi)容本次設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)自制的車數(shù)控平臺，進(jìn)行伺服傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及圖形繪制、微控制器（單片機(jī)、可編程序控制器PLC、微機(jī)插卡）的接口電路設(shè)計(jì)、控制程序的編寫、切削加工調(diào)試，初步掌握伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（可采用開環(huán)或閉環(huán)），完成數(shù)控車加工平臺伺服系統(tǒng)零件的加工。本次設(shè)計(jì)和訓(xùn)練的具體內(nèi)容如下：(1)根據(jù)指導(dǎo)老師給定的任務(wù)，使用AUTOCAD繪制數(shù)控系統(tǒng)傳動圖形，選擇系統(tǒng)所用步進(jìn)

7、電機(jī)、計(jì)算系統(tǒng)減速器傳動比； (2)使用繪圖工具繪制微控制器接線圖；(3)利用元?dú)饧谱魑⒖刂破骷捌浣涌诳刂齐娐罚?4)編制和調(diào)試程序，加工出任務(wù)書中要求的零件類型；（5）編制說明書。1.2 課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練任務(wù)書及要求 課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練任務(wù)書及其格式見附錄，其主要內(nèi)容有：設(shè)計(jì)訓(xùn)練題：分別給出課程設(shè)計(jì)和綜合訓(xùn)練的題目，如課程設(shè)計(jì)的題目為“步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)控直線插補(bǔ)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)”，綜合訓(xùn)練的題目為“連接自制電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)第一象限直線插補(bǔ)加工”。主要設(shè)計(jì)參數(shù)及要求：可以給出具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，如絲杠導(dǎo)程p、步進(jìn)電機(jī)步距角、加工線型及走刀長度、脈沖當(dāng)量p、電機(jī)和折算到電機(jī)軸上等效轉(zhuǎn)動

8、慣量（Jm+Je）、空載啟動時間t、最大進(jìn)給速度Vmax、大小拖板質(zhì) Md、Mx）、主切削力Fz、吃刀抗力Fy、走刀抗力Fx等參數(shù)；要求如選擇電機(jī)型號、制作接口電路、編制程序，使其能進(jìn)行兩方向伺服驅(qū)動加工出所需要的零件等。3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量：如課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要求“根據(jù)給定的任務(wù)參數(shù)，計(jì)算齒輪箱傳動比，選擇驅(qū)動中使用的步進(jìn)電機(jī)，使用AUTOCAD繪制數(shù)控系統(tǒng)傳動圖形；使用AUTOCAD繪圖工具繪制微控制器接線圖?！?；綜合訓(xùn)練內(nèi)容要求“利用元?dú)饧谱魑⒖刂破骷捌浣涌诳刂齐娐?；編制和調(diào)試程序，加工出任務(wù)書中要求的零件類型；編制課程設(shè)計(jì)和綜合訓(xùn)練說明書?！痹O(shè)計(jì)具體任務(wù)書由指導(dǎo)老師下達(dá)， 要求每個學(xué)生

9、完成的內(nèi)容：(1)根據(jù)給定的脈沖當(dāng)量選擇傳動比、電機(jī)后，設(shè)計(jì)并繪制伺服傳動系統(tǒng)AutoCAD傳動圖一張；（2）繪制微控制器電器接線圖一張；（3）利用自制數(shù)控加工平臺，編程插補(bǔ)加工出零件一個；（4）課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練說明書1份：60008000字。機(jī)電伺服傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及圖形繪制2.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇和齒輪傳動比的計(jì)算系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)非常重要，是對一部機(jī)器的總體布局和全局的安排?？傮w設(shè)計(jì)是否合理將對后面幾步的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響，也將影響機(jī)器的尺寸大小、性能、功能和設(shè)計(jì)質(zhì)量。所以，在總體設(shè)計(jì)時應(yīng)多花時間、考慮清楚，以減少返工現(xiàn)象。當(dāng)伺服系統(tǒng)的負(fù)載不大、精度要求不高時，可采用開環(huán)控制。一般來講，開環(huán)伺服系統(tǒng)的

10、穩(wěn)定性不成問題，設(shè)計(jì)時主要考慮精度方面的要求，通過合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)性能。2.1.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，典型的開環(huán)控制位置伺服系統(tǒng)是簡易數(shù)控機(jī)床（本實(shí)驗(yàn)室自制數(shù)控平臺）及X-Y數(shù)控工作臺等，其結(jié)構(gòu)原理如圖2-1所示。各種開環(huán)伺服系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)原理上大同小異，其方案設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是在圖2-1的基礎(chǔ)上選擇和確定各構(gòu)成環(huán)節(jié)的具體實(shí)現(xiàn)方案。機(jī)械執(zhí)行機(jī)械傳動X軸步進(jìn)電機(jī)X軸驅(qū)動器P機(jī)械執(zhí)行機(jī)械傳動X軸步進(jìn)電機(jī)X軸驅(qū)動器PLC機(jī)械執(zhí)行機(jī)械傳動Y軸步進(jìn)電機(jī)Y軸驅(qū)動器機(jī)械執(zhí)行機(jī)械傳動Y軸步進(jìn)電機(jī)Y軸驅(qū)動器圖2-1 開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖1、執(zhí)行元件的選擇 選擇執(zhí)行元件時應(yīng)綜

11、合考慮負(fù)載能力、調(diào)速范圍、運(yùn)行精度、可控性、可靠性及體積、成本等多方面要求。開環(huán)系統(tǒng)中可采用步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等作為執(zhí)行元件，其中步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用最為廣泛，一般情況下優(yōu)先選用步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)其負(fù)載能力不夠時，再考慮選用電液脈沖馬達(dá)等。2、傳動機(jī)構(gòu)方案的選擇傳動機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是執(zhí)行元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)以輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩為主，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則多為直線運(yùn)動。用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)主要有齒輪齒條和絲杠螺母等。前者可獲得較大的傳動比和較高的傳動效率，所能傳遞的力也較大，但高精度的齒輪齒條制造困難，且為消除傳動間隙而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，后者因結(jié)構(gòu)簡單、制造容易而廣泛使用。在步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間運(yùn)動的傳遞有多種方式，可

12、將步進(jìn)電機(jī)與絲杠通過聯(lián)軸器直接連接，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可獲得較高的速度，但對步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載能力要求較高；還可以通過減速器連接絲杠，通過減速比的選擇配湊脈沖當(dāng)量、扭矩和慣量；當(dāng)電動機(jī)與絲杠中心距較大時，可采用同步齒形帶傳動。3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)是伺服系統(tǒng)中的被控對象，是實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作的機(jī)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體操作對象及其特點(diǎn)來選擇和設(shè)計(jì)。一般來講，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中都包含有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇主要是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇。4、控制系統(tǒng)方案的選擇控制系統(tǒng)方案的選擇包括微控制器、步進(jìn)電機(jī)控制方式、驅(qū)動電路等的選擇。常用的微控制器有單片機(jī)、PLC、微機(jī)插卡、微機(jī)并行口、串行口和下位機(jī)等，其中單片機(jī)由于在體積、成本

13、、可靠性和控制指令功能等許多方面的優(yōu)越性，在伺服系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)控制方式有硬件環(huán)行分配器控制和軟件環(huán)行分配器控制之分，對多相電機(jī)還有X相單X拍、X相2X拍、X相雙X拍和細(xì)分驅(qū)動等控制方式，如三相步進(jìn)電機(jī)有3相單3拍、3相6拍、3相雙3拍和細(xì)分驅(qū)動等控制方式，對于控制電路有單一電壓控制、高低壓控制、恒流斬波控制、細(xì)分控制等電路。5、本次課程設(shè)計(jì)和綜合訓(xùn)練方案的選擇對于我們這次的課程設(shè)計(jì)和綜合訓(xùn)練，各種選擇不一定與實(shí)際自制數(shù)控平臺完全一致，可以根據(jù)任務(wù)書中給定的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇。執(zhí)行元件選用功率步進(jìn)電機(jī)，但步進(jìn)電機(jī)的功率需要通過計(jì)算后選定電機(jī)的型號（其網(wǎng)址是：http：/）；傳動方案

14、選擇帶有降速齒輪箱的絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)，但在已知絲杠導(dǎo)程和步進(jìn)電機(jī)步距角的情況下，必須計(jì)算降速齒輪箱傳動比、查詢絲杠的型號，以滿足脈沖當(dāng)量的要求；執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用拖板導(dǎo)軌；控制系統(tǒng)中微控制器采用PLC，步進(jìn)電機(jī)控制方式采用帶有硬件環(huán)行分配器的驅(qū)動器，在共地的情況下，給該驅(qū)動器提供一路進(jìn)給脈沖、另一路高（低）電平方向控制電位即可。2.1.2 傳動比計(jì)算和步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電動機(jī)是一種將脈沖信號變換成角位線（或線位移）的電磁裝置，步進(jìn)電機(jī)的角位移量和角速度分別與指令脈沖的數(shù)量和頻率成正比，在時間上與輸入脈沖同步，而且旋轉(zhuǎn)方向決定于脈沖電流的通電順序。因此只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞組通電順序，

15、便可控制執(zhí)行部件位移、速度和運(yùn)動方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下機(jī)按其輸出扭矩的大小，可分為快速步進(jìn)電動機(jī)與功率步進(jìn)電動機(jī)；按其勵磁相數(shù)可分為三相、四相、五相、六相；按其工作原理可以分為永磁式（PM）、反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。步進(jìn)伺服結(jié)構(gòu)簡單，符合系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移動速度越低。特別是步進(jìn)伺服易于失步，使其主要用于速度與精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及舊設(shè)備改造。但近年發(fā)展起來PWM驅(qū)動、微步驅(qū)動、超微步驅(qū)動和混合伺服技術(shù)，使得步進(jìn)伺服的性能提高到一個新的水平。1、減速器的傳動比計(jì)算：i=P/360p其中：表示步進(jìn)電機(jī)步距角，兩個方向由任務(wù)書

16、給出；：表示絲杠的導(dǎo)程，兩個方向由任務(wù)書給出；：表示脈沖當(dāng)量，兩個方向由任務(wù)書給出。根據(jù)上述公式可以得出減速器傳動比的大小。 X向： i1=p/（360p） =(0.753)/(3600.005)=1.25Z向： i2=p/（360p） =(0.755)/(3600.005)=2.08X方向脈沖個數(shù):n=Z方向脈沖個數(shù):n=2、步進(jìn)電機(jī)所需力矩計(jì)算：選擇步進(jìn)電機(jī)應(yīng)按照電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩T電機(jī)所需的最大轉(zhuǎn)矩Tmax 的原則，首先計(jì)算電機(jī)所需的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。作用在步進(jìn)電機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩T可按下面簡化公式計(jì)算：式中， 為啟動加速引起的慣性力矩，為拖板重力和拖板上其它力折算到電機(jī)軸上的當(dāng)量摩擦力矩，為加工

17、負(fù)載折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩，為因絲杠預(yù)緊引起的力折算到電機(jī)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩；為電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量；為折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量；為啟動時的角加速度；由任務(wù)書中給出，由任務(wù)中的空載啟動時間和最大進(jìn)給速度計(jì)算得到；：為絲杠導(dǎo)程，由任務(wù)書中給出；：為拖板重力和主切削力引起絲杠上的摩擦力， ，拖板重量由任務(wù)書中給出，注意：在計(jì)算縱向力時（選擇縱向電機(jī)），拖板重量為兩個拖板的重量之和，在計(jì)算橫向力（選擇橫向電機(jī)）時，為小拖板重量，鋼與鋼的摩擦系數(shù)可查資料，一般為0.050.2左右；：在選擇橫向電機(jī)時，為工作臺上的最大橫向載荷，通過給定吃刀抗力Fy得到；在選擇縱向電機(jī)時，為工作臺上的最大縱向載荷，通過給定

18、吃刀抗力Fx得到；：為絲杠螺母副的預(yù)緊力，設(shè)取的1/5 1/3 ；：為伺服進(jìn)給系統(tǒng)的總效率，取為0.8 ； ：為減速器傳動比。Jm+Je=0.09N.m啟動時 =Fu: 橫向力 Fu=(mg+Fz)u =(200+1000)0.1=120N 縱向力 Fu =(mg+Fz)u =(600+200+1000)0.1=180NFw: 橫向力 Fw=(mg+Fy)u=(200+800)0.1=100N 縱向力 Fw=(mg+Fx)u=(600+500)0.1=110NFo: 橫向力 Fo= Fw*1/4= 25N 縱向力 Fo=Fw*1/4=32.5N 由下式可得： 橫向： 縱向： 一般啟動時為空載，

19、于是空載啟動時電動機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：=+代入上式計(jì)算可得： 在最大外載荷下工作時，電動機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： =+代入上式計(jì)算可得： 計(jì)算出的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩根據(jù)驅(qū)動方式，選擇電機(jī)時還需除以一系數(shù)，設(shè)為X相2X拍驅(qū)動方式，則總負(fù)載轉(zhuǎn)矩取為： Tx= max4.779/0.8;0.1421/(0.30.5) =5.999N.m Tz= max5.96/0.8;0.10779/(0.30.5) =5.96N.m3.由啟動最大頻率，步距角選取電動機(jī)：根據(jù)求出的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，和給定的步距角，上網(wǎng)查詢步進(jìn)電機(jī)型號。步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.75，計(jì)算得出負(fù)載轉(zhuǎn)矩分別為5.999 Nm和5.96Nm查得靜轉(zhuǎn)矩為8.

20、0Nm，步距角0.75的步進(jìn)電機(jī)型號為110BYG260B-0602。由網(wǎng)上查得參數(shù)見下圖和表：表2-1 電機(jī)主要參數(shù)型號相數(shù)步距角（DEG）電壓(V)電流(A)靜轉(zhuǎn)矩（Nm）空載運(yùn)行頻率 (KHZ)轉(zhuǎn)動慣量(Kg.cm2)接線備注110BYG260B2/40.75/1.5120-310 6 8.0 15 9.7 1圖2-2 110BYG250B系列型步進(jìn)電機(jī)外形尺寸由上圖可知，當(dāng)脈沖頻率在1001000次/秒時，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩比較穩(wěn)定。 4.確定齒輪傳動(圓柱直齒齒輪減速器)由于i0, 表明加工點(diǎn)i在圓弧外；Fi0,表明加工點(diǎn)i在圓弧內(nèi)。若Fi0,為逼近圓弧，下一步向+Y軸向進(jìn)給一步，并算出

21、新的偏差； Fi0，為逼近圓弧，下一步向-X軸向進(jìn)給一步，并算出新的偏差.如此一步步計(jì)算和一步步進(jìn)給，在到達(dá)終點(diǎn)后停止運(yùn)算，就可插補(bǔ)出如圖所示第三象限順圓弧。 為簡化計(jì)算，下面進(jìn)一步推導(dǎo)偏差計(jì)算的遞推公式。設(shè)加工點(diǎn)正處于i(xi,yi)點(diǎn)，其判別式為 Fi=xi2+yi2-R2若Fi0，應(yīng)沿+Y軸向進(jìn)給一步，到i+1點(diǎn)，其坐標(biāo)值為 Xi+1=Xi Yi+1=Yi+1 新加工點(diǎn)的偏差為： Fm=Xi+12+Yi+12-R2=xi2+(y-1)-R2=Fi-2Yi+1 (3-1)若Fi=0?起 始End=0？=-1F=F-2Yi+1Yi+1=Yi+1F=F+2Xi+1X=Xi-1向+Y走一步向-X

22、走一步F=0?起 始對 刀對 刀初始化：Xe、Ye、F、初始化：Xe、Ye、F、Xs、Ys； 圖3-4第三象限順圓弧插補(bǔ)流程圖使用MOV、ADD_I、SUB_I等編程模塊，和一些控制指令進(jìn)行，注意到了規(guī)定的進(jìn)給總步數(shù)后應(yīng)跳過進(jìn)給段。3.4 程序設(shè)計(jì)調(diào)試參考文獻(xiàn)1 楊龍興編.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 校印版.2006.2 鐘肇新，彭侃編.可編程控制器原理及應(yīng)用. 廣州:華南理工大學(xué)出版社,1999.3 黃平、朱文堅(jiān)編.機(jī)械設(shè)計(jì)教程. 北京: 清華大學(xué)出版社.4 許杏根編.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.5 鄭文緯,吳克堅(jiān)編.機(jī)械原理.7版. 北京:高等教育出版社,199

23、7.6 汪木蘭編.數(shù)控原理與系統(tǒng). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.7 趙松年,張奇鵬編.機(jī)電一體化數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.8 周軍,海心編.電氣控制及PLC. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社,2001.9張建中,周家澤編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社,2007.8.附錄資料：不需要的可以自行刪除SBS改性瀝青卷材防水施工工藝1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)1.1 GB/T19001ISO90012000質(zhì)量管理體系 要求1.2 GB503002001建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 1.3 GB502072001屋面工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范1.4 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文（房屋建筑部分2002年版）1.5 JG

24、J5999建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)2 施工工藝2.1 施工準(zhǔn)備2.1.1 施工前準(zhǔn)備工作 防水工程施工前，掌握施工圖中的關(guān)于防水工程細(xì)部構(gòu)造及有關(guān)技術(shù)要求，并應(yīng)編制防水方案或保證質(zhì)量技術(shù)措施。準(zhǔn)備好防水材料和冷底子油的溶劑或成品、涂刷冷底子油、嵌填密封材料、鋪貼卷材、清掃基層等施工操作中各種必須的工具、用具、機(jī)械以及安全設(shè)施、滅火器材。 檢查找平層的施工質(zhì)量是否符合要求。當(dāng)出現(xiàn)局部凹凸不平、起砂起皮、裂縫以及預(yù)埋不穩(wěn)等缺陷時，可按表7.1進(jìn)行修補(bǔ)。 找平層缺陷的修補(bǔ)方法 表7.1缺陷種類修補(bǔ)方法凹凸不平鏟除凸起部位。低凹處應(yīng)用1：2.5水泥砂漿摻10%15%107膠補(bǔ)抹，較淺時可用素水泥摻膠涂刷；

25、對瀝青砂漿找平層可用瀝青膠結(jié)材料或?yàn)r青砂漿填補(bǔ)。起砂、起皮要求防水層與基層牢固粘結(jié)時必須修補(bǔ)。起皮處應(yīng)將表面清除，用水泥素漿摻膠涂刷一層，并抹平壓光。裂縫滿粘法施工的卷材及涂膜防水層應(yīng)對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。當(dāng)裂縫寬度0.5mm時，可用密封材料刮封，上鋪隔離條0.5mm時，沿縫鑿成V形槽（200.520mm），清掃干凈后嵌填密封材料，再做100mm寬防水涂料層。預(yù)埋件固定不穩(wěn)定鑿開重新灌筑摻107膠或膨脹劑的細(xì)石混凝土，四周按要求作好坡度。2.1.2 材料卷材：根據(jù)設(shè)計(jì)要求及防水等級，采用厚度不同2、2.5、3.0mmSBS改性瀝青卷材。冷底子油，廠家已制作好的配套品種。2.1.3主要機(jī)具工具：石油液

26、化罐、高壓膠管、噴槍或噴燈、小油灰鏟刀、排刷。 護(hù)具：帆布手套、皮手套、平底膠鞋、工作服。2.1.4 作業(yè)人員：由具有防水資質(zhì)專業(yè)施工隊(duì)組施工。2.2 作業(yè)條件2.2.1 材料要求SBS改性瀝青防水卷材必須符合設(shè)計(jì)要求，外觀質(zhì)量要符合表7.2的要求，要有出廠合格證和試驗(yàn)報告。 SBS改性瀝青防水卷材外觀質(zhì)量 表7.2項(xiàng) 目質(zhì) 量 要 求孔洞、缺邊、缺口不允許邊緣不整齊不超過10mm胎體露白、未浸透不允許每卷卷材的接頭不超過1處，較短的一段不應(yīng)小于1000mm，接頭處應(yīng)加長150mm2.2.2 作業(yè)人員要求：防水工程的施工應(yīng)由經(jīng)資質(zhì)審查合格的防水專業(yè)隊(duì)組進(jìn)行施工。工作人員應(yīng)持有當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)行政主管部

27、門頒發(fā)的上崗證。2.2.3 工作環(huán)境要求找平層應(yīng)干燥，堅(jiān)實(shí)平整不起砂，含水率小于9%或空鋪1m2卷材34h后檢驗(yàn)未見水印即為合格。 屋面的轉(zhuǎn)角及大煙囪、出入孔等陰陽角找平層，要抹成平緩的半圓弧形。 伸出屋面管道周圍的找平層應(yīng)做成圓錐臺、管道與找平層間應(yīng)留凹槽，并用嵌填密封材料。 雨天、雪天嚴(yán)禁進(jìn)行卷材施工。五級風(fēng)及其以上時不得施工，氣溫低于0時不宜施工，如必須在負(fù)溫下施工時，應(yīng)采取相應(yīng)措施，以保證工程質(zhì)量。熱熔法施工時的氣溫不宜低于10。施工中途下雨、雪，應(yīng)做好已鋪卷材四周的防護(hù)工作。夏季施工時，屋面如有露水潮濕，應(yīng)待其干燥后方可鋪貼卷材，并避免在高溫烈日下施工。2.3 操作工藝（見圖7.1）

28、卷材防水施工工藝流程圖（圖7.1）基層表面清理、修補(bǔ)工作基層表面清理、修補(bǔ)工作噴、涂基層處理劑節(jié)點(diǎn)附加增強(qiáng)處理定位、彈張、試鋪鋪貼卷材收頭處理、節(jié)點(diǎn)密封收頭處理、節(jié)點(diǎn)密封清理、檢查、修整保護(hù)層施工2.3.1 清理基層將施工部位的基層清掃干凈。2.3.2 刷冷底子油冷底子油作為基層處理劑主要用于熱粘貼鋪設(shè)瀝青卷材。涂刷冷底子油的品種要視卷材而定，不可錯用。涂刷要薄而均勻，不得有空氣、麻點(diǎn)、氣泡，也可用機(jī)械噴涂。如果基層表面過于粗糙，宜先刷一遍慢揮發(fā)性冷底子油，待其表面干后，在刷一遍快揮發(fā)性冷底子油。涂刷時間宜在鋪貼前12d進(jìn)行，使油層干燥而又不沾染灰塵。2.3.3 鋪貼附加層在雨水口、檐溝、煙囪

29、根部、陰陽角等部位預(yù)先用SBS卷材或涂膜貼一層增強(qiáng)加層。2.3.4 鋪屋面卷材根據(jù)設(shè)計(jì)要求SBS改性瀝青卷材可以采用空鋪、點(diǎn)粘、條粘、滿粘法施工，并要符合施工規(guī)范（GB502072002）要求。通常都采用滿粘法，而條粘、點(diǎn)粘和空鋪法更適合于防水層上有重物覆蓋或基層變形較大的場合，是一種克服基層變形拉裂卷材防水層的有效措施，設(shè)計(jì)中應(yīng)明確規(guī)定、選擇適用的工藝方法?？珍仯轰佡N卷材防水層時，卷材與基層僅在四周一定寬度內(nèi)粘貼，其余部分不粘貼的施工方法；條粘法：鋪貼卷材時，卷材與基層粘結(jié)面不少于兩條，每條寬度不小于150mm；點(diǎn)粘法：鋪貼防水卷材時，卷材或打孔卷材與基層采用點(diǎn)狀粘結(jié)的施工方法。每平方米粘結(jié)

30、不少于5點(diǎn)，每點(diǎn)面積為100mm100mm。無論采用空鋪、條粘還是點(diǎn)粘法，施工時都必須注意，距屋面周邊800mm內(nèi)的防水層應(yīng)滿粘，保證防水層四周與基層粘結(jié)牢固，卷材與卷材之間應(yīng)滿粘，保證搭接嚴(yán)密。 鋪設(shè)方向卷材的鋪設(shè)方向應(yīng)根據(jù)屋面坡度和屋面是否有振動來確定。當(dāng)屋面坡度小于3%，卷材宜平行于屋脊鋪貼；屋面坡度大于15%或受振動時，瀝青卷材應(yīng)垂直于屋脊鋪貼；SBS改性瀝青卷材可根據(jù)屋面坡度、屋面是否受振動、防水層的粘結(jié)方式、粘結(jié)強(qiáng)度、是否機(jī)械固定等因素綜合考慮采用平行或垂直屋面脊鋪巾。上下層卷材不得相互垂直鋪貼。上下層卷材不得相互垂直鋪貼。對設(shè)有分格縫的屋面，對分格縫用防水油膏嵌縫，并鋪貼一層卷材

31、附加層（200mm寬，單邊粘貼）。 對設(shè)有保溫層的屋面應(yīng)在保溫層和找平層中留置排氣槽，要求排氣道縱橫貫通，每36m2設(shè)一排氣孔，并與排氣槽上鋪貼一層卷材附加層（不少于200mm寬）。卷材鋪貼，平行于屋脊開始，從檐口開始往上鋪，將噴火槍（或噴燈）調(diào)整就緒，然后對準(zhǔn)卷材與基層的交界面（噴槍與卷材的距離保持50100mm），在卷材表面熱熔膠熔化并發(fā)黑有光澤時，進(jìn)行滾動粘貼，卷材向前滾動時，要求邊緣有熱熔膠溢出，并用小刀刮平封實(shí)。在卷材滾動過程中，須對卷材壓實(shí)，不許空鼓。 卷材的搭接寬度（見表7.3） 卷材搭接寬度（mm） 表7.3卷 材種 類卷 材種 類鋪 貼方 法短邊搭接長邊搭接滿貼法空鋪、點(diǎn)粘、

32、條粘法滿粘法空鋪、點(diǎn)粘、條粘法瀝青防水卷材10015070100SBS改性瀝青防水卷材8010080100卷材之間（即邊接縫）粘接時用噴槍對準(zhǔn)上下層卷材燒至熔化，然后用力擠壓邊緣有熱熔膠溢出，用刮刀修平封實(shí)。 卷材施工時，對屋面所有管道、煙囪口、水落口等節(jié)點(diǎn)周圍及轉(zhuǎn)角處剪開的卷材用密封膠封牢。2.3.5 細(xì)部防水做法 天溝、檐溝、檐口防水做法a. 天溝、檐溝應(yīng)增鋪附加層，應(yīng)采用防水涂膜作為增強(qiáng)層。b. 天溝、檐溝與屋面的交接處的附加層宜空鋪，空鋪的寬度不應(yīng)小于200mm。（圖7.2（1）a）c. 卷材防水層應(yīng)由溝底翻上至溝外檐頂部，卷材收頭應(yīng)用壓條或墊片釘壓固定，并用密封材料封口。（圖7.2（

33、1）b）d. 高低跨內(nèi)排水天溝與立墻交接處，應(yīng)采用能適應(yīng)變形的密封處理。（圖7.2（1）c ）e. 鋪貼檐口800mm范圍內(nèi)的卷材應(yīng)采取滿粘法。f. 卷材收頭應(yīng)壓入凹槽，采用壓條或墊片釘壓固定，并用密封材料封口。g. 檐口下端應(yīng)抹出鷹嘴和滴水槽。 女兒墻泛水防水做法a. 鋪貼泛水處的卷材應(yīng)采取滿粘法。b. 女兒墻較低，卷材鋪到壓頂下，并用金屬或鋼筋砼板蓋壓。（圖7.2（2）a）c. 磚墻卷材收頭可直接鋪壓在女兒墻壓頂下，也可壓入磚墻凹槽上部的墻體應(yīng)做防水處理。（圖7.2（2）b）d. 女兒墻為混凝土?xí)r，卷材收頭直接用壓條固定與墻上，用密封材料封固，并在收頭上部作柔性保護(hù)層。（圖7.2（2）c）

34、 屋面變形縫的做法a. 變形縫的泛水高度不應(yīng)小于250mm。b. 防水層應(yīng)鋪貼到變形縫兩側(cè)砌體的上部。c. 變形縫內(nèi)宜填充泡沫塑料或?yàn)r青麻絲，上部填放襯墊材料，并用卷材封蓋，頂部應(yīng)加扣混凝土或金屬蓋板，混凝土蓋板的接縫應(yīng)用密封材料嵌填。（圖7.2（3）d. 在變形縫中間放置一條聚乙烯發(fā)泡棒或板，或先整個覆蓋一層卷材，并向縫中凹伸，上放圓棒，圓棒是覆蓋卷作形造型模架。e. 卷材蓋過變形縫，并作成形，封閉處理，金屬蓋板或砼蓋板作保護(hù)層。 水落口處節(jié)點(diǎn)防水處理：a. 水落口杯上口的標(biāo)高應(yīng)設(shè)置在溝底的最低處。b. 防水層貼入水落口杯內(nèi)不應(yīng)小于50mm。c. 水落口杯周圍500mm內(nèi)增大坡度不應(yīng)小于5%

35、，并采用防水涂料或密封材料涂封，涂料厚度不應(yīng)小于2mm。（圖7.2（4）a）d. 水落口杯與基層接觸處應(yīng)留寬20mm、深20mm凹槽，并嵌填柔性密封材料，避免水落口節(jié)點(diǎn)的滲漏發(fā)生。（圖7.2（4）b）e. 水落口杯埋設(shè)標(biāo)高應(yīng)考慮水落口設(shè)防時增加附加層和柔性密封層的厚度及排水坡度加大的尺寸。 伸出屋面管道及出入口防水做法a. 管道根部直徑500mm范圍內(nèi)，砂漿找平層應(yīng)抹出高度不小于30mm的圓臺，管道與找平層間應(yīng)留20mm20mm的凹槽，并嵌填密封材料，防水層收頭處應(yīng)用金屬箍箍緊，并用密封材料封嚴(yán)。（圖7.2（5）a）b. 管道根部四周應(yīng)增鋪附加層，寬度和高度均不應(yīng)小于250mm。c. 屋面垂直

36、出入口防水層收頭應(yīng)壓在砼壓頂圈下，水平出入口防水層收頭應(yīng)壓在砼踏步下，防水層的泛水應(yīng)設(shè)保護(hù)墻。（圖7.2（5）b）2.3.6 卷材防水層保護(hù)層施工應(yīng)符合下列規(guī)定用淺色涂料保護(hù)層時，應(yīng)等卷材鋪貼完成，并經(jīng)檢驗(yàn)合格，清掃干凈涂刷。涂層應(yīng)與卷材粘結(jié)牢固，厚滿均勻，不得漏涂。 用水泥砂漿作保護(hù)層時，表面應(yīng)抹平壓光，并應(yīng)設(shè)表面分格縫，分格面積宜為1m2。用塊體材料作保護(hù)層時，宜留設(shè)分格縫。分格面積不宜大于100mm2；分格縫寬度不宜小于20mm。用細(xì)石混凝土作保護(hù)層時，混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，表面抹光壓光，并留設(shè)分格縫。分格面積不宜大于36m2。 剛性保護(hù)層與女兒墻、山墻之間應(yīng)預(yù)留寬度為30mm的縫隙，并用密

37、封膠嵌填嚴(yán)密。水泥砂漿、塊材或細(xì)石混凝土保護(hù)層與防水層之間設(shè)置的隔離層應(yīng)平整，起到完全隔離作用。2.4 安全注意事項(xiàng)2.4.1卷材嚴(yán)禁在雨天、雪天、大風(fēng)天氣，溫度低于5不得施工。中途下雨應(yīng)做已鋪卷材周邊的防護(hù)工作。2.4.2 對石油液化罐、噴槍、噴燈的開關(guān)、連接件、膠管進(jìn)行檢查是否漏氣、漏油，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時修理和更換。2.4.3在防水層上安裝避雷帶、天線、隔熱板及各種管件和設(shè)備時，應(yīng)謹(jǐn)慎作業(yè)，不得損壞防水層。2.4.4卷材宜直立堆放，并儲放于通風(fēng)的室內(nèi)，切忌日曬、雨淋和于熱源接觸。2.4.5卷材操作人員必須穿長袖口衣服和長褲，并帶手套，禁止赤腳或穿硬底、高跟鞋作業(yè)。2.5 過程能力預(yù)先鑒定在正式

38、施工前，應(yīng)對操作人員、材料、機(jī)具、環(huán)境等過程能力進(jìn)行預(yù)先鑒定，填寫“特殊過程能力預(yù)先鑒定表”（程序文件表QCX093），并按照選擇的防水參數(shù)進(jìn)行試件送試，合格后方可正式生產(chǎn)。2.6 技術(shù)交底施工負(fù)責(zé)人應(yīng)向班組進(jìn)行技術(shù)交底。內(nèi)容包括：施工部位、施工順序、施工工藝、構(gòu)造層次、節(jié)點(diǎn)設(shè)防方法、增強(qiáng)部位及做法，工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證質(zhì)量的技術(shù)措施，成品保護(hù)措施和安全注意事項(xiàng)。2.7 特殊過程的連續(xù)監(jiān)控2.7.1 需監(jiān)控的技術(shù)參數(shù)：卷材厚度（見表7.4）、卷材搭接寬度（見表7.3）。2.7.2 監(jiān)控的頻次大于1000卷抽5卷，每5001000卷抽4卷，100499卷抽3卷，100卷以下抽2卷，進(jìn)行規(guī)格尺寸和外

39、觀質(zhì)量檢驗(yàn)。在外觀質(zhì)量檢驗(yàn)合格的卷材中，任取一卷作物理性能檢驗(yàn)。2.7.3 對技術(shù)參數(shù)的監(jiān)控：應(yīng)由操作人員自檢和項(xiàng)目質(zhì)檢員專檢予以實(shí)施。2.7.4 監(jiān)控人員應(yīng)對監(jiān)控時實(shí)測到的技術(shù)參數(shù)記錄入“特殊過程主要技術(shù)參數(shù)連續(xù)監(jiān)控記錄”（程序文件表QCX094）2.8 質(zhì)量要求2.8.1 屋面不得有滲漏和積水現(xiàn)象。所使用的材料（包括防水材料，找平層、保溫層、保護(hù)層、隔氣層及外加劑、配件等）必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。2.8.3 防水層的厚度和層數(shù)、層次應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。2.8.4 結(jié)構(gòu)基層應(yīng)穩(wěn)固，平整度符合規(guī)定，預(yù)制構(gòu)件嵌縫密實(shí)。2.8.5 屋面坡度（含天溝、檐溝、水落口、地漏）必須準(zhǔn)確，排水系統(tǒng)應(yīng)通暢，找平層表面平整度不超過5mm，表面不得有疏松、起砂、起皮現(xiàn)象。2.8.6 卷材的鋪貼方法、搭接順序應(yīng)符合規(guī)定，搭接寬度準(zhǔn)確，接縫嚴(yán)密，不得有皺折、鼓泡和翹邊，收頭應(yīng)固定、密封嚴(yán)密。2.8.7 粒料、涂料、薄膜保護(hù)層應(yīng)覆蓋均勻