課程設(shè)計--步進驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控圓弧插補三菱plc程序設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計題目: 步進驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控順圓弧插補程序設(shè)計</p><p>　　綜合訓(xùn)練題目: 連接電路和機床進給電機驅(qū)動器實現(xiàn)第三象限順圓弧插補加工</p><p>　　學(xué)院名稱： 機械學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： </p>

2、<p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 </p><p><b>　　2013年12月</b></p><p>　　課程設(shè)計與綜合訓(xùn)練任務(wù)書</p><p>　　課程設(shè)計題目:步進驅(qū)動系統(tǒng)與數(shù)控圓弧</p><p><b>　　插補程序設(shè)計</b></p><p>　　綜合訓(xùn)練題目:連接電路和機床進給電

4、機驅(qū)動器</p><p>　　實現(xiàn)第三象限順圓弧插補加工</p><p>　　摘要：通過對微控制器-PLC的學(xué)習(xí)進行了為期三周的課程設(shè)計，本次課程設(shè)計是以第三象限順圓弧插補為例。PLC在工業(yè)控制應(yīng)用非常廣泛，主要是因為其穩(wěn)定可靠。本設(shè)計即根據(jù)自制的車數(shù)控平臺（雙軸平臺），通過插補運算， 利用FX3uPLC發(fā)出脈沖，從而控制步進電機的運行，按照插補程序畫出軌跡。從而初步掌握步進電機控制系統(tǒng)的

5、設(shè)計方法，仿真數(shù)控車加工平臺加工零件的加工軌跡。</p><p>　　關(guān)鍵詞： FX3U-64M ; 步進電機; SR3插補;</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 概 述5</p><p>　　1.1 本次課程設(shè)計綜合訓(xùn)練對象及內(nèi)容5</p><p>　

6、　1.2 課程設(shè)計綜合訓(xùn)練任務(wù)書及要求5</p><p>　　第二章 機電伺服傳動系統(tǒng)設(shè)計及圖形繪制7</p><p>　　2.1 步進電機的選擇和齒輪傳動比的計算7</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)方案設(shè)計7</p><p>　　2.1.2 傳動比計算和步進電機的選擇9</p><p>　　2.2圓柱

7、齒輪減速器的設(shè)計計算15</p><p>　　2.2.1 X向齒輪減速器的設(shè)計計算15</p><p>　　2.2.2 Z向齒輪減速器的設(shè)計計算17</p><p>　　2.2.3絲杠的選擇...........................................................19</p><p>　　2.

8、3聯(lián)軸器選擇24</p><p>　　2.4軸承選擇24</p><p><b>　　2.5 鍵25</b></p><p>　　2.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇25</p><p>　　2.7傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和圖形繪制25</p><p>　　第三章 機電伺服系統(tǒng)微控制器電器線路及程序設(shè)計

9、27</p><p>　　3.1開環(huán)控制系統(tǒng)27</p><p>　　3.2 三菱 PLC驅(qū)動電路設(shè)計28</p><p>　　3.3 PLC插補程序設(shè)計概述………………………………………………… …….30</p><p>　　3.4 程序設(shè)計調(diào)試 ……………………………… ……… ………………………35</p><

10、;p><b>　　參考文獻43</b></p><p>　　第一章 概 述</p><p>　　機械電子工程專業(yè)的課程設(shè)計，是對前階段機電課程教學(xué)的一次設(shè)計性的訓(xùn)練過程，其后二周的綜合訓(xùn)練則是將課程設(shè)計的設(shè)計成果進行物化的過程。整個過程應(yīng)該能實現(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)計涉及了單片機原理及接口技術(shù)、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、電氣控制與PL

11、C、數(shù)控機床與編程技術(shù)、機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)等多門機電課程知識，從機電系統(tǒng)及其電氣原理圖的設(shè)計與繪制，到動手制作控制電路及調(diào)試，對這些課程的諸多知識點在機電系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用進行了簡單的闡述。</p><p>　　1.1 本次課程設(shè)計綜合訓(xùn)練對象及內(nèi)容</p><p>　　本次設(shè)計任務(wù)是根據(jù)自制的車數(shù)控平臺，進行伺服傳動系統(tǒng)設(shè)計及圖形繪制、微控制器（單片機、可編程序控制器PLC、微機插卡）的

12、接口電路設(shè)計、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。</p><p>　　本次設(shè)計和訓(xùn)練的具體內(nèi)容如下：</p><p>　　(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)所用步進電機、計算系統(tǒng)減速器傳動比； </p><p>　　(2)使用繪圖工具繪制

13、微控制器接線圖；</p><p>　　(3)利用元氣件制作微控制器及其接口控制電路；</p><p>　　(4)編制和調(diào)試程序，加工出任務(wù)書中要求的零件類型；</p><p><b>　?。?）編制說明書。</b></p><p>　　1.2 課程設(shè)計綜合訓(xùn)練任務(wù)書及要求 </p><p>　　課

14、程設(shè)計綜合訓(xùn)練任務(wù)書及其格式見附錄，其主要內(nèi)容有：</p><p>　　設(shè)計訓(xùn)練題：分別給出課程設(shè)計和綜合訓(xùn)練的題目，如課程設(shè)計的題目為“步進驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計與數(shù)控直線插補單片機程序設(shè)計”，綜合訓(xùn)練的題目為“連接自制電路和機床進給電機驅(qū)動器實現(xiàn)第一象限直線插補加工”。</p><p>　　主要設(shè)計參數(shù)及要求：可以給出具體的設(shè)計參數(shù)，如絲杠導(dǎo)程p、步進電機步距角α、加工線型及走刀長度、脈沖當(dāng)量δ

15、p、電機和折算到電機軸上等效轉(zhuǎn)動慣量（Jm+Je）、空載啟動時間Δt、最大進給速度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)；要求如選擇電機型號、制作接口電路、編制程序，使其能進行兩方向伺服驅(qū)動加工出所需要的零件等。</p><p>　　3、設(shè)計內(nèi)容及工作量：如課程設(shè)計內(nèi)容要求“根據(jù)給定的任務(wù)參數(shù)，計算齒輪箱傳動比，選擇驅(qū)動中使用的步進電機，使用AUTOCAD繪制數(shù)控系統(tǒng)傳

16、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“利用元氣件制作微控制器及其接口控制電路；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)計和綜合訓(xùn)練說明書。”</p><p>　　設(shè)計具體任務(wù)書由指導(dǎo)老師下達， 要求每個學(xué)生完成的內(nèi)容：</p><p>　　(1)根據(jù)給定的脈沖當(dāng)量選擇傳動比、電機后，設(shè)計并繪制伺服傳動系統(tǒng)AutoCAD傳動圖一張；&l

17、t;/p><p>　?。?）繪制微控制器電器接線圖一張；</p><p>　　（3）利用自制數(shù)控加工平臺，編程插補加工出零件一個；</p><p>　?。?）課程設(shè)計綜合訓(xùn)練說明書1份：6000～8000字。</p><p>　　機電伺服傳動系統(tǒng)設(shè)計及圖形繪制</p><p>　　2.1 步進電機的選擇和齒輪傳動比的計算

18、</p><p>　　系統(tǒng)總體設(shè)計非常重要，是對一部機器的總體布局和全局的安排?？傮w設(shè)計是否合理將對后面幾步的設(shè)計產(chǎn)生重大影響，也將影響機器的尺寸大小、性能、功能和設(shè)計質(zhì)量。所以，在總體設(shè)計時應(yīng)多花時間、考慮清楚，以減少返工現(xiàn)象。</p><p>　　當(dāng)伺服系統(tǒng)的負載不大、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)的穩(wěn)定性不成問題，設(shè)計時主要考慮精度方面的要求，通過合理的結(jié)構(gòu)參

19、數(shù)設(shè)計，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)性能。</p><p>　　2.1.1 系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　在機電一體化產(chǎn)品中，典型的開環(huán)控制位置伺服系統(tǒng)是簡易數(shù)控機床（本實驗室自制數(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)計實質(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)的具體實現(xiàn)方案。</p><p>

20、　　圖2-1 開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖</p><p>　　1、執(zhí)行元件的選擇 </p><p>　　選擇執(zhí)行元件時應(yīng)綜合考慮負載能力、調(diào)速范圍、運行精度、可控性、可靠性及體積、成本等多方面要求。開環(huán)系統(tǒng)中可采用步進電機、電液脈沖馬達等作為執(zhí)行元件，其中步進電機應(yīng)用最為廣泛，一般情況下優(yōu)先選用步進電機，當(dāng)其負載能力不夠時，再考慮選用電液脈沖馬達等。</p><p>

21、;　　2、傳動機構(gòu)方案的選擇</p><p>　　傳動機構(gòu)實質(zhì)上是執(zhí)行元件與執(zhí)行機構(gòu)以輸出旋轉(zhuǎn)運動和轉(zhuǎn)矩為主，而執(zhí)行機構(gòu)則多為直線運動。用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的傳動機構(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。在步進電機與絲杠之間運動的傳遞有多種方式，可將步進電機與絲杠通

22、過聯(lián)軸器直接連接，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可獲得較高的速度，但對步進電機的負載能力要求較高；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)電動機與絲杠中心距較大時，可采用同步齒形帶傳動。</p><p>　　3、執(zhí)行機構(gòu)方案的選擇</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)是伺服系統(tǒng)中的被控對象，是實現(xiàn)實際操作的機構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體操作對象及其特點來選擇和設(shè)計。一般來講，執(zhí)行機構(gòu)中都包含有

23、導(dǎo)向機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)的選擇主要是導(dǎo)向機構(gòu)的選擇。</p><p>　　4、控制系統(tǒng)方案的選擇</p><p>　　控制系統(tǒng)方案的選擇包括微控制器、步進電機控制方式、驅(qū)動電路等的選擇。常用的微控制器有單片機、PLC、微機插卡、微機并行口、串行口和下位機等，其中單片機由于在體積、成本、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。步進電機控制方式有硬件環(huán)行分配器控制和軟件環(huán)

24、行分配器控制之分，對多相電機還有X相單X拍、X相2×X拍、X相雙X拍和細分驅(qū)動等控制方式，如三相步進電機有3相單3拍、3相6拍、3相雙3拍和細分驅(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、細分控制等電路。</p><p>　　5、本次課程設(shè)計和綜合訓(xùn)練方案的選擇</p><p>　　對于我們這次的課程設(shè)計和綜合訓(xùn)練，各種選擇不一定與實際自制數(shù)控平臺完全一

25、致，可以根據(jù)任務(wù)書中給定的設(shè)計要求進行選擇。</p><p>　　執(zhí)行元件選用功率步進電機，但步進電機的功率需要通過計算后選定電機的型號（其網(wǎng)址是：http：//www.step-servo.com）；傳動方案選擇帶有降速齒輪箱的絲杠螺母傳動機構(gòu)，但在已知絲杠導(dǎo)程和步進電機步距角的情況下，必須計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)行機構(gòu)選用拖板導(dǎo)軌；控制系統(tǒng)中微控制器采用PLC，步進電機控

26、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)動器提供一路進給脈沖、另一路高（低）電平方向控制電位即可。</p><p>　　2.1.2 傳動比計算和步進電機的選擇</p><p>　　步進電動機是一種將脈沖信號變換成角位線（或線位移）的電磁裝置，步進電機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

27、控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電順序，便可控制執(zhí)行部件位移、速度和運動方向。在無脈沖輸入時，在繞組電源激勵下機按其輸出扭矩的大小，可分為快速步進電動機與功率步進電動機；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

28、型數(shù)控機床及舊設(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)，使得步進伺服的性能提高到一個新的水平。</p><p>　　1、減速器的傳動比計算：</p><p>　　i=αP/360δp</p><p>　　其中：表示步進電機步距角，兩個方向由任務(wù)書給出；</p><p>　?。罕硎窘z杠的導(dǎo)程，兩個方向由任務(wù)書給出；

29、</p><p>　　：表示脈沖當(dāng)量，兩個方向由任務(wù)書給出。</p><p>　　根據(jù)上述公式可以得出減速器傳動比的大小。</p><p>　　X向： i1=αp/（360δp） =(0.9×4)/(360×0.005)=2</p><p>　　Z向： i2=αp/（360δp） =(0.9×6)/(360&#

30、215;0.005)=3</p><p>　　X方向脈沖個數(shù):n==</p><p>　　Z方向脈沖個數(shù):n==</p><p>　　2、步進電機所需力矩計算：</p><p>　　選擇步進電機應(yīng)按照電機額定輸出轉(zhuǎn)矩T≥電機所需的最大轉(zhuǎn)矩Tmax 的原則，首先計算電機所需的負載轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　作用在步進電機

31、軸上的總負載轉(zhuǎn)矩T可按下面簡化公式計算：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中， 為啟動加速引起的慣性力矩，</p><p>　　為拖板重力和拖板上其它力折算到電機軸上的當(dāng)量摩擦力矩，</p><p>　　為加工負載折算到電機軸上的負載力矩，</p><p>

32、;　　為因絲杠預(yù)緊引起的力折算到電機軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩；</p><p><b>　　為電機轉(zhuǎn)動慣量；</b></p><p>　　為折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量；</p><p>　　為啟動時的角加速度；</p><p><b>　　由任務(wù)書中給出，</b></p><p>

33、;　　由任務(wù)中的空載啟動時間和最大進給速度計算得到；</p><p>　?。簽榻z杠導(dǎo)程，由任務(wù)書中給出；</p><p>　?。簽橥习逯亓椭髑邢髁σ鸾z杠上的摩擦力， </p><p>　　，拖板重量由任務(wù)書中給出，</p><p>　　注意：在計算縱向力時（選擇縱向電機），拖板重量為兩個拖板的重量之和，在計算橫向力（選擇橫向電機）時，為小

34、拖板重量，鋼與鋼的摩擦系數(shù)可查資料，一般為0.05~0.2左右；</p><p>　?。涸谶x擇橫向電機時，為工作臺上的最大橫向載荷，通過給定吃刀抗力Fy得到；在選擇縱向電機時，為工作臺上的最大縱向載荷，通過給定吃刀抗力Fx得到；</p><p>　?。簽榻z杠螺母副的預(yù)緊力，設(shè)取的1/5 ~ 1/3 ；</p><p>　　：為伺服進給系統(tǒng)的總效率，取為0.8 ；

35、</p><p><b>　　：為減速器傳動比。</b></p><p>　　Jm+Je=0.09 N.m²</p><p><b>　　啟動時 ==</b></p><p>　　3)Fu: 橫向力 Fu=(mg+Fz)×u =(100+1300)×0.1

36、=140N</p><p>　　縱向力 Fu =(mg+Fz)×u =(300+100+1300)×0.1=170N</p><p>　　4)Fw: 橫向力 Fw=(mg+Fy)×u=(100+1000)×0.1=110N</p><p>　　縱向力 Fw=(mg+Fx)×u=(300+600)×

37、;0.1=90N</p><p>　　5)Fo: 橫向力 Fo=Fw（1/5~1/3）= 22~37N 取Fo=29N</p><p>　　縱向力 Fo=Fw（1/5~1/3）=18~30N 取Fo=25N </p><p><b>　　由下式可得：</b></p><p><b>　　橫

38、向： </b></p><p>　　=4.037+0.056+0.044+0.002</p><p><b>　　=4.139N.m</b></p><p><b>　　縱向： </b></p><p>　　=4.037+0.068+0.029+0.002</p><

39、p>　　=4.136 N.m</p><p>　　一般啟動時為空載，于是空載啟動時電動機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　=++ （2-2）</p><p><b>　　代入上式計算可得：</b></p><p>　　Tqx=4.095N.m&l

40、t;/p><p>　　Tqz=4.107N.m</p><p>　　在最大外載荷下工作時，電動機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　=++ （2-3）</p><p><b>　　代入上式計算可得：</b></p><p>　　Tgx=

41、0.102N.m</p><p>　　Tgz=0.126N.m</p><p>　　計算出的總負載轉(zhuǎn)矩根據(jù)驅(qū)動方式，選擇電機時還需除以一系數(shù)，設(shè)為X相2×X拍驅(qū)動方式，則總負載轉(zhuǎn)矩取為： </p><p>　　Tx=max{4.095/0.8;0.102/(0.3～0.5)}</p><p>　　= max (5.11

42、9,0.34～0.2043) N.m=5.16N.m</p><p>　　Tz =max{4.107/0.8;0.126/(0.3～0.5)}</p><p>　　= max (5.134,0.42～0.252 )N.m=5.18N.m</p><p>　　3.由啟動最大頻率，步距角選取電動機：</p><p>　　根據(jù)求出的負載轉(zhuǎn)矩，和給定

43、的步距角，上網(wǎng)查詢步進電機型號。步進電機的步距角為0.9°，計算得出負載轉(zhuǎn)矩分別為5.16 N·m 5.18N·m查得靜轉(zhuǎn)矩為8.0N·m，步距角0.9°的步進電機型號為110BYG250B。由網(wǎng)上查得參數(shù)見下圖和表：</p><p>　　表2-1 電機主要參數(shù)</p><p>　　圖2-2 110BYG250B系列型步進電機外形尺寸&

44、lt;/p><p>　　圖2-3 110BYG250B系列型步進電機矩頻特性曲線圖</p><p>　　由上圖可知，當(dāng)脈沖頻率在100～1300次/秒時，電機的輸出轉(zhuǎn)矩比較穩(wěn)定。 </p><p>　　4.確定齒輪傳動.(圓柱直齒齒輪減速器)</p><p>　　由于i<3,故采用一級圓柱齒輪減速器,聯(lián)軸器連接電機與減速器.</p&g

45、t;<p>　　假設(shè)伺服進給系統(tǒng)的總效率η為0.8</p><p>　　由≤機械設(shè)計≥表12-8,取η1=0.99,η2=0.98,η3=0.97</p><p><b>　　則絲杠傳動的效率</b></p><p>　?、賆向電機各軸輸入輸出轉(zhuǎn)矩</p><p>　　電動機輸出轉(zhuǎn)矩 Td1=5

46、.16N.m</p><p>　　I軸輸入轉(zhuǎn)矩 TI=Td×η1=5.16×0.99=5.11N.m</p><p>　　II軸輸入轉(zhuǎn)矩 TII=TI×η2×η3×i1=5.11×0.98×0.97×2=9.72N.m</p><p>　　I軸輸出轉(zhuǎn)矩

47、 TI'=5.11×0.98=5.01N.m</p><p>　　II軸輸出轉(zhuǎn)矩 T II'=9.72×0.98=9.53N.m</p><p>　　由于i<3,故采用一級圓柱齒輪減速器,聯(lián)軸器連接電機與減速器.</p><p>　　假設(shè)伺服進給系統(tǒng)的總效率η為0.8</p><

48、p>　　由≤機械設(shè)計≥表12-8,取η1=0.99,η2=0.98,η3=0.97</p><p><b>　　則絲杠傳動的效率</b></p><p>　?、赯向電機各軸輸入輸出轉(zhuǎn)矩</p><p>　　電動機輸出轉(zhuǎn)矩 Td2=5.18N.m</p><p>　　I軸輸入轉(zhuǎn)矩 TI2=Td2&#

49、215;η1=5.18×0.99=5.13N.m</p><p>　　II軸輸入轉(zhuǎn)矩 T II2=TI2×η2×η3×i2=5.13×0.98×0.97×3=14.63N.m</p><p>　　I軸輸出轉(zhuǎn)矩 TI2'= 5.13×0.98=5.03N.m</p><

50、;p>　　II軸輸出轉(zhuǎn)矩 T II2'= 14.63×0.98=14.43 N.m</p><p><b>　　圖2-4各軸轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　2.2圓柱齒輪減速器的設(shè)計計算</p><p>　　2.2.1 X向齒輪減速器的設(shè)計計算</p><p>　　1.選定齒輪類型、

51、精度等級、材料及齒數(shù) </p><p>　?。?）選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　?。?）大、小齒輪都選用硬齒面。由表7.1選大、小齒輪的材料均為40cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為HRC1=HRC2=50。</p><p>　?。?）選取精度等級，初選7級精度（GB/T 10095-1988）。</p><p>　　考慮到兩齒

52、輪均為硬齒面齒輪傳動時，失效可能為點蝕，也可能為疲勞折斷，故分別按接觸強度和彎曲強度設(shè)計，分析對比再確定方案。</p><p>　　2. 按輪齒彎曲勞強度設(shè)計</p><p>　　按式（11-44）計算齒輪的模數(shù)</p><p>　　確定公式內(nèi)的各計算值:</p><p>　　1）初步選定齒輪參數(shù)</p><p>&l

53、t;b>　?。ū?1-13）</b></p><p>　　2）計算小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=1.210N.mm；</p><p><b>　　3）計算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　K=1(表11-10)</p><p>　　K=1.2[圖11-28(a)]</p><p>　

54、　=[1.88-3.2()]cos=1.68(或11-39)</p><p>　　K=1（圖11-29）</p><p>　　K=1.17（圖11-30）</p><p>　　K=KA×Kv×Kα×Kβ=1×1.2×1×1.17=1.4</p><p>　　4）查取復(fù)合齒形系數(shù)Y&l

55、t;/p><p>　　由圖11-32查得 Y=4.28 , Y=4.02</p><p>　　5) 計算大、小齒輪的并進行比較</p><p>　　==0.0204>==0.0191(舍棄)</p><p>　　6）計算重合度系數(shù)Y</p><p>　　Y=0.25+=0.25+=0.6964[式（11

56、-45）]</p><p><b>　　7）設(shè)計計算</b></p><p>　　將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值取 m=2mm</p><p><b>　　3.幾何尺寸計算</b></p><p>　?。?）計算分度圓直徑</p><p><b>　?。?）計算中心距</

57、b></p><p><b>　?。?）計算齒輪寬度</b></p><p>　　b=b+(5～10)mm=45mm</p><p>　　4.極核齒面接觸疲勞強度</p><p>　　按式（11-39）校核</p><p><b>　　=ZZZ</b></p>

58、;<p>　　式中：Z=189.8(表11-11)</p><p>　　Z=2.5（圖11-31）</p><p>　　Z===0.88（式11-42）</p><p>　　=ZZZ=189.8=306.7MPa</p><p>　　<[]===640MPa</p><p><b>　　接

59、觸疲勞強度足夠。</b></p><p>　　2.2.2 Z向齒輪減速器的設(shè)計計算</p><p>　　1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) </p><p>　　（1）選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　?。?）大、小齒輪都選用硬齒面。由表7.1選大、小齒輪的材料均為40cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為HRC1=HR

60、C2=50。</p><p>　?。?）選取精度等級，初選7級精度（GB/T 10095-1988）。</p><p>　　2. 按輪齒彎曲勞強度設(shè)計</p><p>　　1）初步選定齒輪參數(shù)</p><p><b>　?。ū?1-13）</b></p><p>　　2）計算小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=1

61、.210N.mm；</p><p><b>　　3）計算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　K=1(表11-10)</p><p>　　K=1.2[圖11-28(a)]</p><p>　　=[1.88-3.2()]cos=1.7(或11-39)</p><p>　　K=1（圖11-29）&l

62、t;/p><p>　　K=1.17（圖11-30）</p><p>　　K=KA×Kv×Kα×Kβ=1×1.2×1×1.17=1.68</p><p>　　4）查取復(fù)合齒形系數(shù)Y</p><p>　　由圖11-32查得 Y=4.28 , Y=4.02</p>

63、<p>　　5) 計算大、小齒輪的并進行比較</p><p>　　==0.0204>==0.0191(舍棄)</p><p>　　6）計算重合度系數(shù)Y</p><p>　　Y=0.25+=0.25+=0.6912[式（11-45）]</p><p><b>　　7）設(shè)計計算</b></p>

64、<p>　　將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值取 m=1.25mm</p><p><b>　　3.幾何尺寸計算</b></p><p>　　（1）計算分度圓直徑</p><p><b>　?。?）計算中心距</b></p><p><b>　?。?）計算齒輪寬度</b></p

65、><p>　　b=b+(5～10)mm=35mm</p><p>　　4.極核齒面接觸疲勞強度</p><p>　　按式（11-39）校核</p><p><b>　　=ZZZ</b></p><p>　　式中：Z=189.8(表11-11)</p><p>　　Z=2.5（圖

66、11-31）</p><p>　　Z===0.88（式11-42）</p><p>　　=ZZZ=189.8</p><p>　　=424.06MPa</p><p>　　<[]===640MPa</p><p>　　2.2.3絲杠的選擇</p><p>　　一．設(shè)計X方向的滾珠絲杠螺母機

67、構(gòu)：</p><p>　　1、X方向絲杠受力分析：</p><p>　　X、Z方向的工作臺滑板及其組件重量（W1、W2）以及Z方向的軸向工作載荷主要由導(dǎo)軌承擔(dān)，而X方向絲杠主要承受X方向的軸向力F 。X方向絲杠所受的總軸向力F由兩部分組成：一是刀具所受的X方向軸向工作載荷；二是工作臺滑板及其組件重量（W1、W2）和Z方向的軸向載荷在導(dǎo)軌上產(chǎn)生的合成摩擦力兩部分組成：</p>

68、<p><b>　　F＝＋</b></p><p><b>　　F=u54 N</b></p><p>　　式中 F――絲杠所受的總軸向力 N ；</p><p>　　――導(dǎo)軌與工作臺滑板之間的摩擦力 N ；</p><p>　　――X方向的軸向工作載荷 N ；</p>&l

69、t;p>　　――Y方向軸向工作載荷 N ；</p><p>　　μ――導(dǎo)軌與工作臺滑板之間的摩擦系數(shù)，由于導(dǎo)軌與工作臺滑板處于邊界潤滑狀態(tài)（脂潤滑或油潤滑），可取μ＝0.05～0.2 ；</p><p>　　W1――X方向工作臺滑板及其組件重量 N；</p><p>　　W2――y方向工作臺滑板及組件重量 N ；</p><p>　　將

70、有關(guān)參數(shù)代入上述公式可得X方向絲杠所受的總軸向力F為：</p><p>　　F＝＋=600+54=654N</p><p>　　2、絲杠設(shè)計計算及選擇</p><p>　　當(dāng)滾珠絲杠副承受軸向載荷時，滾珠和滾道型面間便會產(chǎn)生接觸應(yīng)力。對滾道型面上某一點而言，其應(yīng)力狀態(tài)是交變應(yīng)力。這種交變接觸應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，就要使?jié)L珠和滾道型面產(chǎn)生疲勞點蝕現(xiàn)象，

71、隨著麻點的擴大滾珠絲杠副就會出現(xiàn)振動和噪音，而使它失效，這是滾珠絲杠副的主要破壞形式。在設(shè)計滾珠絲杠副時，必須保證在一定的軸向工作載荷下，在回轉(zhuǎn)一百萬轉(zhuǎn)時，在它的滾道上由于受滾道的壓力而不至于出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，此時所能承受的軸向載荷，稱為這種滾珠絲杠副的最大（基本）額定動載荷Ca。</p><p>　　設(shè)計在較高速度下長時間工作的滾珠絲杠副時，因疲勞點蝕是其主要的破壞形式，

72、 故應(yīng)按疲勞壽命選用，并采用與滾動軸承同樣的計算方法，首先從工作載荷F推算最大</p><p>　　動載荷Ca，由《機械設(shè)計》可知</p><p><b>　　或 </b></p><p>　　式中 Ca—最大（基本）額定動載荷（N），其值查附表5</p><p&

73、gt;<b>　　――計算額定動載荷</b></p><p>　　F—絲杠所受總的軸向工作載荷（N）</p><p>　　L10—基本額定壽命（以一百萬轉(zhuǎn)為一個單位）</p><p>　　L’――預(yù)期使用壽命（以一百萬轉(zhuǎn)為一個單位）</p><p>　?。?）、按額定靜載荷選擇：按≧F 的原則選擇絲杠：d0＝16mm&l

74、t;/p><p>　?。?）、按疲勞壽命選擇</p><p>　　=60×n×T/1000000＝60×888.9×15000/1000000=800（百萬轉(zhuǎn)）</p><p><b>　　(3) </b></p><p>　?。ㄓ捕认禂?shù)）由2表取1.0，（運轉(zhuǎn)系數(shù)）由表3取1.2，&

75、lt;/p><p>　　T 使用壽命由表4取為15000h</p><p>　　由已知條件（1）、(2)、(3)，查滾珠絲杠副的表5，根據(jù)導(dǎo)程L0＝4mm 和＞的原則，并參考同類型設(shè)備的實際情況，得出設(shè)計選用：外循環(huán)滾珠絲杠，公稱直徑d0＝16，2.5圈×1列，Ca=6300N，鋼球直徑Dw（d b）=2.381mm,ψ=4°33′，精度等級為E，基本導(dǎo)程極限偏差為

76、7;6μm，絲杠大徑表面粗糙度為Ra0.8 。</p><p>　　由上述計算可知，應(yīng)選d0＝16、基本導(dǎo)程L0＝4mm、基本長度為40cm的滾珠絲杠。</p><p>　　二．設(shè)計Z方向的滾珠絲杠螺母機構(gòu)：</p><p>　　1、Z方向絲杠受力分析：</p><p>　　X、Z方向的工作臺滑板及其組件重量（W1、W2）以及X方向的軸向工作

77、載荷主要由導(dǎo)軌承擔(dān)，而Z方向絲杠主要承受Z方向的軸向力F 。Z方向絲杠所受的總軸向力F由兩部分組成：一是刀具所受的Z方向軸向工作載荷；二是工作臺滑板及其組件重量（W1、W2）和X方向的軸向載荷在導(dǎo)軌上產(chǎn)生的合成摩擦力兩部分組成：</p><p><b>　　F＝＋</b></p><p><b>　　F=u36 N</b></p>

78、<p>　　式中 F――絲杠所受的總軸向力 N ；</p><p>　　――導(dǎo)軌與工作臺滑板之間的摩擦力 N ；</p><p>　　――X方向的軸向工作載荷 N ；</p><p>　　――Y方向軸向工作載荷 N ；</p><p>　　μ――導(dǎo)軌與工作臺滑板之間的摩擦系數(shù)，由于導(dǎo)軌與工作臺滑板處于邊界潤滑狀態(tài)（脂潤滑或油潤滑），

79、可取μ＝0.05～0.2 ；</p><p>　　W1――X方向工作臺滑板及其組件重量 N；</p><p>　　W2――y方向工作臺滑板及組件重量 N ；</p><p>　　將有關(guān)參數(shù)代入上述公式可得X方向絲杠所受的總軸向力F為：</p><p>　　F＝＋=1000+36=1036N</p><p>　　2、絲杠

80、設(shè)計計算及選擇</p><p>　　當(dāng)滾珠絲杠副承受軸向載荷時，滾珠和滾道型面間便會產(chǎn)生接觸應(yīng)力。對滾道型面上某一點而言，其應(yīng)力狀態(tài)是交變應(yīng)力。這種交變接觸應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，就要使?jié)L珠和滾道型面產(chǎn)生疲勞點蝕現(xiàn)象，隨著麻點的擴大滾珠絲杠副就會出現(xiàn)振動和噪音，而使它失效，這是滾珠絲杠副的主要破壞形式。在設(shè)計滾珠絲杠副時，必須保證在一定的軸向工作載荷下，在回轉(zhuǎn)一百萬轉(zhuǎn)時，在它的滾道上由于受滾道的壓力

81、而不至于出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，此時所能承受的軸向載荷，稱為這種滾珠絲杠副的最大（基本）額定動載荷Ca。</p><p>　　設(shè)計在較高速度下長時間工作的滾珠絲杠副時，因疲勞點蝕是其主要的破壞形式， 故應(yīng)按疲勞壽命選用，并采用與滾動軸承同樣的計算方法，首先從工作載荷F推算最大</p><p>　　動載荷Ca

82、，由《機械設(shè)計》可知</p><p><b>　　或 </b></p><p>　　式中 Ca—最大（基本）額定動載荷（N），其值查附表5</p><p><b>　　――計算額定動載荷</b></p><p>　　F—絲杠所受總的軸向工作載荷（N）</p><p&g

83、t;　　L10—基本額定壽命（以一百萬轉(zhuǎn)為一個單位）</p><p>　　L’――預(yù)期使用壽命（以一百萬轉(zhuǎn)為一個單位）</p><p>　?。?）、按額定靜載荷選擇：按≧F 的原則選擇絲杠：d0＝16mm</p><p>　?。?）、按疲勞壽命選擇</p><p>　　=60×n×T/1000000＝60×600

84、×15000/1000000=540（百萬轉(zhuǎn)）</p><p><b>　　(3) </b></p><p>　?。ㄓ捕认禂?shù)）由2表取1.0，（運轉(zhuǎn)系數(shù)）由表3取1.2，</p><p>　　T 使用壽命由表4取為15000h</p><p>　　由已知條件（1）、(2)、(3)，查滾珠絲杠副的表5，根據(jù)導(dǎo)程L

85、0＝6mm 和＞的原則，并參考同類型設(shè)備的實際情況，得出設(shè)計選用：外循環(huán)滾珠絲杠，公稱直徑d0＝20，2.5圈×1列，Ca=13100N，鋼球直徑Dw（d b）=3.969mm,ψ=5°24′，精度等級為E，基本導(dǎo)程極限偏差為±6μm，絲杠大徑表面粗糙度為Ra0.8 。</p><p>　　由上述計算可知，應(yīng)選d0＝20、基本導(dǎo)程L0＝6mm、基本長度為40cm的滾珠絲杠。</

86、p><p><b>　　2.3 聯(lián)軸器選擇</b></p><p>　　根據(jù)電機尺寸選擇聯(lián)軸器為彈性套柱銷聯(lián)軸器HTC1-40S，聯(lián)軸器尺寸如下表所示：</p><p><b>　　表2-2聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　2.4軸承選擇</b></p>&

87、lt;p><b>　　假定軸承的壽命</b></p><p><b>　　X軸方向：</b></p><p>　　=（2×5385×tan20）/48</p><p>　　=81.67 N </p><p>　　試選擇角接觸球軸承7003C型軸承</

88、p><p>　　d=17mm, D=35mm , B=10mm</p><p>　　C=6.6KN ， </p><p><b>　　∴ </b></p><p>　　所以所選軸承符合要求 。</p><p>　　Z 軸方向：同上選擇角接觸球軸承7003C型軸承</p><p&g

89、t;<b>　　2.5 鍵的選擇</b></p><p><b>　?。?）X軸方向: </b></p><p>　　1）高速軸：連軸器處：半圓鍵GB/T1099-1979, bhL=47.519</p><p>　　2）低速軸：齒輪連接處：圓頭平鍵A型GB1096-79, bhL=8728</p>

90、<p><b>　?。?）Z軸方向：</b></p><p>　　1）高速軸：連軸器處：半圓鍵GB/T1099-1979, bhL=47.519</p><p>　　2）低速軸：齒輪連接處：圓頭平鍵A型GB1096-79, bhL=8728</p><p>　　2.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><

91、;b>　　X方向：</b></p><p>　　d1≤160mm，所以小齒輪做成實心的。雖然d2≤160mm，但是大齒輪與絲杠連接，因此不能做成實心的，應(yīng)根據(jù)絲杠來定。</p><p><b>　　Z方向：</b></p><p>　　同理：d1≤160mm，所以小齒輪做成實心的雖然d2≤160mm，但是大齒輪與絲杠連接，因此

92、不能做成實心的，應(yīng)根據(jù)絲杠來定。</p><p>　　2.7傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和圖形繪制</p><p><b>　　X方向Z方向</b></p><p>　　圖2-5 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　由前面計算得到的傳動比確定減速箱的傳動級數(shù)，一般在≥3，且總轉(zhuǎn)動</p><p>　

93、　量與電機軸上的主動齒輪轉(zhuǎn)動慣量之比≥5時，考慮采用兩級傳動減速箱，即,采用等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則,傳動比應(yīng)該“前小后大”，也就是的布置方式，最后確定各齒輪模數(shù)、齒數(shù)、厚度及電機軸和絲杠的連接。</p><p>　　第三章 機電伺服系統(tǒng)微控制器電器線路及程序設(shè)計</p><p><b>　　3.1開環(huán)控制系統(tǒng)</b></p><p>　　圖3-1

94、為開環(huán)機電伺服系統(tǒng)微控制器信號流動原理框圖。開環(huán)系統(tǒng)是最簡單的進給系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠螺母副驅(qū)動執(zhí)行部件。這種系統(tǒng)不需要對實際位移和速度進行測量，更無需將所測得的實際位置和速度反饋到系統(tǒng)的輸入端，與輸入的指令位置和速度進行比較，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度、齒輪絲杠等傳

95、動元件的導(dǎo)程或節(jié)距精度以及系統(tǒng)的摩擦阻尼特性。此類系統(tǒng)的位移精度較低，其定位精度一般可達±0.02 mm。如果采取螺距誤差補償和傳動間隙補償?shù)却胧ㄎ痪瓤商岣叩?#177;0. 0l mm。此外，由于步進電機性能的限制，開環(huán)進給系統(tǒng)的進給速度也受到限制，在脈沖當(dāng)量為0.0lmm時，一般不超過5m／min。開環(huán)進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡單，調(diào)試、維修、使用都很方便，工作可靠，成本低廉。在一般要求精度不太高的機床上曾得到廣泛應(yīng)用。20

96、世紀(jì)60年代，日本生產(chǎn)的數(shù)控機床幾乎全部采用功率步進電機和電液脈沖馬達的開環(huán)進給系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代初我國也曾仿造過這種開環(huán)進給系</p><p>　　三菱PLC驅(qū)動電路設(shè)計</p><p>　　表3-1 I／O地址分配表</p><p>　　圖3-1 PLC驅(qū)動步進電機接線圖</p><p>　　與單片機要求相同，本電路應(yīng)該能實現(xiàn)兩

97、個方向步進電機的插補進給，和進刀退刀的動作，由于使用晶體管輸出使該快速發(fā)出脈沖的驅(qū)動設(shè)計成為可能。電路接線如圖3-1所示，該驅(qū)動裝置由PLC系統(tǒng)（包括：機價、電源、CPU、輸入模塊、輸出模塊等）、步進電機驅(qū)動器、開關(guān)電源、步進電機等組成。圖中所示是驅(qū)動器中含有硬件環(huán)型分配器的驅(qū)動方式，其中使用Y0(Y1)口線接PUL-，提供一定頻率的脈沖信號，驅(qū)動步進電機按與給定頻率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速運行，改變脈沖信號的頻率便可以改變步進電機的轉(zhuǎn)速；Y2(Y3

98、)口線接DIR-，通過高低電平轉(zhuǎn)換改變步進電機的運行方向，如設(shè)Y2(Y3)高電平為正轉(zhuǎn)，則低電平為反轉(zhuǎn)；PUL+、DIR+、ENA+、開關(guān)電源+24v都連接在一起，其余接線如圖3-1所示。接通電源后，PLC上的LED指示步進電機得電情況，兩個輸入按鈕分別控制兩個方向的反轉(zhuǎn)后退，點擊輸入按鈕使步進電機反轉(zhuǎn)后退，若需要兩個方向都能反轉(zhuǎn)后退和前進進給，需再加上兩個向前按鈕。</p><p>　　3.3 PLC插補程序設(shè)

99、計概述</p><p>　　PLC控制步進電機程序的主要任務(wù)：（1）控制旋轉(zhuǎn)方向（2）按順序傳送控制脈沖（3）判斷步數(shù)是否走完。</p><p>　　本課程設(shè)計和綜合訓(xùn)練可根據(jù)給定數(shù)控平臺X方向與Z方向的絲杠的導(dǎo)程Lx和Lz、步進電機步距角αx、αz和脈沖當(dāng)量δx、δz，若要讓工作臺向前行進amm，則步進電機需要運行a / δx（δz）的步數(shù)。本次設(shè)計由于指標(biāo)中有最大進給速度，設(shè)步進電機步

100、距角為0.9度，例如要求運行角速度為30r/min, 即180度/秒（140步/秒），則運行一步為7143us ，所以輸出高低電平脈沖后各延時3572us即可達到上述目的。步進電機剛啟動時的響應(yīng)頻率比較低（100～250步/秒）,而電機啟動后進入穩(wěn)態(tài)時的工作頻率又遠大于啟動頻率。所以必須采取啟動時以低于響應(yīng)頻率的速度運行，然后慢慢加速，加速到響應(yīng)頻率后，就以此速率恒速運行。當(dāng)快到達終點時，又使其慢慢減速，在低于響應(yīng)頻率的速率下運行，直到

101、走完規(guī)定的步數(shù)后停機。因此，在啟動或停機的過程中，可以均勻減少或增加延時時間（此次設(shè)計的延時可采用軟件循環(huán)延時，也可以采用定時器延時）。</p><p>　　3.3.1逐點比較法順圓弧插補</p><p>　　根據(jù)以前學(xué)過的知識可知，偏差計算是逐點比較法關(guān)鍵的一步，下面以第二象限圓弧為例導(dǎo)出偏差的計算公式。 </p><p>　　如圖所示，假定順圓

102、弧SR3的起點為S(XS,YS)，終點E的坐標(biāo)為（xe, ye）。當(dāng)動點在圓弧上或在圓弧外側(cè)區(qū)域時， 應(yīng)+X方向進給一步；</p><p>　　圖3-2第三象限順圓弧插補</p><p>　　當(dāng)動點在圓弧內(nèi)側(cè)區(qū)域時，應(yīng)+Y方向進給一步；</p><p>　　當(dāng)時向（+y）軸進給一部，則新的動點坐標(biāo)為：</p><p>　　新動點偏差函數(shù)為

103、</p><p>　　當(dāng)時，向（-X）方向進給一步，則新的動點坐標(biāo)為</p><p><b>　　新的動點偏差函數(shù)為</b></p><p>　　圖3-3四個象限圓弧插補偏差計算與進給方向</p><p>　　（1）SR1 → NR2 （X軸反向）；</p><p>　　SR1 → NR4 （Y軸

104、反向）；</p><p>　　SR1 → SR3 （X軸、Y軸同時反向）；</p><p>　　SR1、 NR2、 SR3和NR4這四種線型的偏差計算公式都相同。</p><p>　　NR1 → SR2 （X軸反向）；</p><p>　　SR1 → SR4 （Y軸反向）；</p><p>　　SR1 → NR3 （X

105、軸、Y軸同時反向）；</p><p>　　NR1、 SR2、 NR3和SR4這四種線型的偏差計算公式也都相同。</p><p>　?。?） SR1 → NR1 （ X、Y對調(diào)）；</p><p>　　NR1 → SR1 （ X、Y對調(diào)）；</p><p>　　可見，通過對調(diào)X、Y信號和改變進給方向，各個象限不同走向的圓弧插補運動都可以通過進行

106、第一象限順圓弧的插補計算或第一象限逆圓弧的插補計算來完成。</p><p>　　如圖所示，設(shè)要加工圓弧SE，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點，圓弧的起點S（XS,YS）、終點E（XE,YE）,圓弧半徑為R。令瞬時加工點為i（xi,yi）,它與圓心的距離為Ri。比較Ri和R，可以比較他們的平方值。</p><p>　　Ri2=Xi2+yi2</p><p>　　R2=x02+y0

107、2</p><p>　　因此可得圓弧偏差判別式如下：</p><p>　　Fi=Ri2-R2=xi2+yi2-R2 </p><p>　　若Fi=0,表明加工點i在圓弧上；</p><p>　　Fi>0, 表明加工點i在圓弧外；</p><p>　　Fi<0,表明加工點i在圓弧內(nèi)。<

108、;/p><p>　　若Fi≥0,為逼近圓弧，下一步向+Y軸向進給一步，并算出新的偏差；</p><p>　　Fi<0，為逼近圓弧，下一步向-X軸向進給一步，并算出新的偏差.</p><p>　　如此一步步計算和一步步進給，在到達終點后停止運算，就可插補出如圖所示第三象限順圓弧。 </p><p>　　為簡化計算，下面進一步推導(dǎo)偏差計算的遞

109、推公式。</p><p>　　設(shè)加工點正處于i(xi,yi)點，其判別式為</p><p>　　Fi=xi2+yi2-R2</p><p>　　若Fi≥0，應(yīng)沿+Y軸向進給一步，到i+1點，其坐標(biāo)值為</p><p><b>　　Xi+1=Xi </b></p><p>　　Yi+1=Yi+1

110、 </p><p><b>　　新加工點的偏差為：</b></p><p>　　Fm=Xi+12+Yi+12-R2=xi2+(y-1)-R2=Fi-2Yi+1 (3-1)</p><p>　　若Fi<0，應(yīng)沿-X軸向進給一步，到i+1點，其坐標(biāo)值為</p><p><b>

111、　　Xi+1=Xi-1</b></p><p>　　Yi+1=Yi </p><p><b>　　新加工點的偏差為：</b></p><p>　　Fi=Xi+12+Yi+12-R2=(x-1)+yi2-R2=Fi+2Xi+1 (3-2)</p><p>　　根據(jù)式（3-1） 和

112、（3-2）可以看出，只要知道前一點偏差和坐標(biāo)，就可以求出新的一點的偏差。公式中只有乘2運算，計算大為簡化了。由于加工是從圓弧的起點開始的，起點的偏差為0，坐標(biāo)為（x0,y0），所以新的加工點的偏差完全可以用前一加工點的偏差遞推出來。</p><p>　　綜上所述，逐點比較的逆圓弧插補過程為每走一步要進行以下四個步驟，即判別、進給、運算、比較。</p><p>　?。?）判別。根據(jù)偏差值確定

113、刀具的位置是在直線的上方（或線上），還是在直線的下方。</p><p>　?。?）進給。根據(jù)判別的結(jié)果，決定控制哪個坐標(biāo)（x或y）移動一步。</p><p>　　（3）運算。計算刀具移動后的新偏差，提供給下一個判別依據(jù)。根據(jù)式 （3-1） 及式 （3-2）來算新加工點的偏差，使運算大大簡化，但是每一新加工點的偏差是由前一點偏差Fi,i推算出來的，并且一直推算下去，這樣就要知道開始加工時的那

114、一點的偏差是多少。當(dāng)開始加工時，我們是以人工方式將刀具移到加工起點，既所謂的“對刀”，這一點當(dāng)然沒有偏差，所以開始加工點的Fi,i=0。</p><p>　?。?）比較。在計算運算偏差的同時，還要進行一次終點比較，以確定是否到達終點。若已經(jīng)到達，就不要再進行計算，并發(fā)出停機或轉(zhuǎn)換新程序的信號。</p><p>　　逐點比較法第三象限順圓弧插補程序流程圖如下： </p><

115、;p>　　圖3-4第三象限順圓弧插補流程圖</p><p>　　使用MOV、ADD_I、SUB_I等編程模塊，和一些控制指令進行，注意到了規(guī)定的進給總步數(shù)后應(yīng)跳過進給段。</p><p>　　3.4 程序設(shè)計調(diào)試</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊龍興編.機電一體化系統(tǒng)設(shè)

116、計實驗指導(dǎo)書. 校印版.2006.</p><p>　　[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.</p><p>　　[3] 黃平、朱文堅編.機械設(shè)計教程. 北京: 清華大學(xué)出版社.</p><p>　　[4] 許杏根編.簡明機械設(shè)計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社,1997.</p><p>　

117、　[5] 鄭文緯,吳克堅編.機械原理.7版. 北京:高等教育出版社,1997.</p><p>　　[6] 汪木蘭編.數(shù)控原理與系統(tǒng). 北京:機械工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[7] 趙松年,張奇鵬編.機電一體化數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計. 北京:機械工業(yè)出版社,1996.</p><p>　　[8] 周軍,海心編.電氣控制及PLC. 北京.機械工業(yè)出版社,20