機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)----雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　xxxxxxxxxxxx</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　設(shè)計(jì)(論文)題目：雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)</p><p><b>　　姓 名 ： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào) ： </b></p><p>

2、;　　系 部 ：機(jī)電工程系</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) ：機(jī)電一體化</p><p><b>　　年 級(jí) : </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師 : </b></p><p>　　2010年04月 01 日</p><p>　　摘 要

3、 </p><p>　　在現(xiàn)有的三坐標(biāo)連動(dòng)數(shù)控工作臺(tái)上再增加一個(gè)具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將其安裝在原有的工作臺(tái)上，通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)改造，使之成為五坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控工作臺(tái)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)控工作臺(tái)更加平穩(wěn)、有序的工作，減少工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，使該機(jī)床的雙回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不僅沿X、Y、Z方向作平行移動(dòng)，在A、B兩軸能同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且能隨時(shí)停止。不

4、僅可以加工簡(jiǎn)單的直線(xiàn)、斜線(xiàn)、圓弧，還可適應(yīng)更復(fù)雜的曲面和球形零件的加工。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控、工作臺(tái)、雙回轉(zhuǎn)、單片機(jī)應(yīng)用、五軸連動(dòng)</p><p>　　Abstract </p><p>　　Coordinate existing CNC table to add a two spin degrees of freedom of NC rotary

5、table will be installed at the original table, through the numerical control system upgrade, making it coordinates of five-axis CNC table. </p><p>　　Through the single-chip technology to enable CNC table mor

6、e stable, and orderly work and reduce errors at work, so that the machine is not only dual-rotary table along the X, Y, Z direction for a parallel move, at A, B two-axle at the same time exercise, and can stop at any tim

7、e. Not only simple linear processing, slash, arc, but also to adapt to more complex and the spherical surface machining. </p><p>　　Keywords: CNC, workbench, double rotary, single-chip applications, five-axis

8、 linkage</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論 ...........................1</p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義 …………………………………….1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r …………………………

9、……….1</p><p>　　1.3當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢(shì) …………………………………….2</p><p>　　1.3.1、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) ..............................3</p><p>　　1.3.2 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 ...........................3</p&g

10、t;<p>　　1.1.3智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) ........................................................................................................3</p><p>　　1.4 數(shù)控機(jī)床的升級(jí)（五軸聯(lián)動(dòng)） …………………………….4</p>&

11、lt;p>　　第二章 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........6</p><p>　　2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) ……………………………………………6</p><p>　　2.2 開(kāi)環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái) ………………………………………………6</p><p>　　2.3 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) ……………………………………..7</p><p

12、>　　2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………….7</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算-蝸輪蝸桿 ..........11</p><p>　　3.1 蝸桿傳動(dòng)輸入?yún)?shù) ……………………………………….11</p><p>　　3.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ……………………………………..11</p><p>　

13、　3.3 確定蝸輪蝸桿主要尺寸 ………………………………..13</p><p>　　3.4 蝸桿的傳動(dòng)效率 ………………………………………..14</p><p>　　3.5 蝸桿蝸輪的精度等級(jí)的選擇 …………………………..15</p><p>　　3.6 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 …………………………………15</p><p>　　

14、第四章 動(dòng)力部分的設(shè)計(jì)-電動(dòng)機(jī) ...............16</p><p>　　4.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與種類(lèi) ……………………………..16</p><p>　　4.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) ..........................................................16</p><p>　　4.1.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

15、的種類(lèi) ...........................................................17</p><p>　　4.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 ……………………………………..17</p><p>　　4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制 ……………………………………..18</p><p>　　4.3.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制 ....

16、............................................18</p><p>　　4.3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速控制 ............................................24</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................27</p><p>　　5.1 單片機(jī)

17、………………………………………………….27</p><p>　　5.2 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ……………………………………….29</p><p>　　5.3 鍵盤(pán)及顯示電路的設(shè)計(jì) ……………………………….30</p><p>　　5.4 越界報(bào)警電路設(shè)計(jì) …………………………………….30</p><p>　　5.5 環(huán)形分配器的選用

18、 …………………………………….31</p><p>　　5.6 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ……………………………………….31</p><p>　　5.7 電源電路設(shè)計(jì) ………………………………………….32</p><p>　　5.8 程序設(shè)計(jì) ……………………………………………….34</p><p>　　第六章 結(jié) 論 .......

19、...................40</p><p>　　參考文獻(xiàn) ...........................................42</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械

20、產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷地改進(jìn)，這就要機(jī)床設(shè)備具有較好的通用性和較大的靈活性，以適用生產(chǎn)對(duì)象頻繁變化的需要。特別是對(duì)于航天航空等部門(mén)中的加工批量不大、生產(chǎn)周期要求短、改型頻繁、形狀復(fù)雜、精度要求又很高的這類(lèi)零件的加工，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床在這方面起了舉足輕重的作用。但是隨著高精尖技術(shù)要求的不斷提高，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。而五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床就能滿(mǎn)足這些要求。</p><p>　　采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，

21、可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。</p><p>　　在現(xiàn)有的三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)上，增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)（一臺(tái)帶有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），在通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)改造（不屬于此設(shè)計(jì)范圍）使該機(jī)床成為五坐標(biāo)

22、聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床.</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)分為3種型級(jí)，即經(jīng)濟(jì)型、普及型和高級(jí)型。</p><p>　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中，我們具有很大優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前每年數(shù)千臺(tái)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床和電加工機(jī)床的市場(chǎng)上，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)是“一花獨(dú)秀”(其中有10%左右的是合資企業(yè)產(chǎn)品)。</p><p>　　在

23、普及型數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)中，我們正在取得進(jìn)展。進(jìn)入90年代以來(lái)，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的各方面研究力量在集中優(yōu)勢(shì)、突破關(guān)鍵、以我為主、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的原則基礎(chǔ)上，逐步形成了以航天數(shù)控集團(tuán)、機(jī)電集團(tuán)、華中數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控等以生產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)為主的國(guó)有企業(yè)，以及北京—法那科、西門(mén)子數(shù)控(南京)有限公司等合資企業(yè)的基本力量。當(dāng)然，擁有我國(guó)自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)在市場(chǎng)開(kāi)拓上仍要盡更大的力量。技術(shù)狀況80年代以來(lái)，國(guó)家對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展十分重視，經(jīng)歷了“六五”、“七五”期

24、間的消化吸收引進(jìn)技術(shù)，“八五”期間科技攻關(guān)開(kāi)發(fā)自主版權(quán)數(shù)控系統(tǒng)2個(gè)階段，已為</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段。數(shù)控機(jī)床新開(kāi)發(fā)品種300個(gè)，已有一定的覆蓋面。新開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)到國(guó)際80年代中期水平，部分達(dá)到90年代水平，為國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。在技術(shù)上也取得了突破，如高速主軸制造技術(shù)(12 000

25、r/min～18 000 r/min)、快速進(jìn)給(60 m/min)、快速換刀(1.5 s)、柔性制造、快速成形制造技術(shù)等為下一步國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展奠定的基礎(chǔ)。</p><p>　　當(dāng)前，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型系統(tǒng)向開(kāi)放型系統(tǒng)過(guò)渡的時(shí)期。從生產(chǎn)規(guī)模上看，已有像航天數(shù)控集團(tuán)、華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司、北京機(jī)床研究所等可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化基地。 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已

26、趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上(包括核心技術(shù))，已達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。目前，已新開(kāi)發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)80種。自“七五”以來(lái)，國(guó)家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來(lái)支持，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國(guó)外一直對(duì)我國(guó)封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長(zhǎng)期困擾我國(guó)、并受到西方國(guó)家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題，0.1 μm當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機(jī)的

27、開(kāi)放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線(xiàn)等功能，既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為機(jī)床廠及軟件開(kāi)發(fā)商二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高，MPBF值可以在15 000 h以上。同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能?chē)?guó)內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過(guò)60%。這些成果為中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)和生</p><p>　　1.3當(dāng)代數(shù)控發(fā)展的主要趨勢(shì)</p><p>

28、;　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車(chē)、輕工業(yè)、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。</p><p>　　1.3.1、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)</p>

29、;<p>　　效率和質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速高精加工技術(shù)可極大的提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線(xiàn)電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大</p><p>　　1.3.2 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)

30、合加工機(jī)床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸

31、聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展.</p><p>　　1.1.3智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。</p><p>　　1.4 數(shù)控機(jī)床的升級(jí)（五軸聯(lián)動(dòng)）

32、</p><p>　　我國(guó)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床主要以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床為主，只適應(yīng)于</p><p>　　形狀簡(jiǎn)單的直線(xiàn)，斜線(xiàn)等類(lèi)零件加工，對(duì)于那種復(fù)雜的型面卻只能用手動(dòng)</p><p>　　加工，這對(duì)于產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品更新可以及效率高的年代已經(jīng)不再適應(yīng)。</p><p>　　為適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，必須對(duì)現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行升級(jí)。在我國(guó)，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角

33、度出發(fā)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的升級(jí)主要是對(duì)機(jī)床的性能和功能方面的增加。</p><p>　　在現(xiàn)有的3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)上增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)（一臺(tái)帶有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)），再通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)改造使該機(jī)床成為五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　設(shè)原鏜床旋轉(zhuǎn)刀具的軸線(xiàn)為Z軸，水平方向平行于工作臺(tái)裝夾面的方向?yàn)閄軸，并且與Z軸垂直，確定了X,Z軸正方向后，可以根據(jù)右手螺旋定則確定

34、Y軸的方向。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A與X軸平行，B與新工作臺(tái)垂直，他們的原點(diǎn)都在 Y軸上（如下圖）其中B軸是隨A軸的旋轉(zhuǎn)而隨時(shí)變化。</p><p>　　該數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)不僅可以沿X、Y、Z方向做平行移動(dòng)，還可以沿A、B方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給或者分度運(yùn)動(dòng)，升級(jí)后的數(shù)控機(jī)床，它的新工作臺(tái)可以和原來(lái)的工作臺(tái)作為一個(gè)整體，既可以做3坐標(biāo)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，還可以做繞3坐標(biāo)中的兩個(gè)做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或分度，因此該機(jī)床的適應(yīng)范圍很廣，不僅適合于簡(jiǎn)單的直線(xiàn)

35、，斜線(xiàn)，圓弧加工外還能適應(yīng)那些更復(fù)雜的曲面以及球面零件的加工。如沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司開(kāi)發(fā)的五軸車(chē)銑中心。刀庫(kù)容量16，數(shù)控系統(tǒng)：Siemens840D，可控X、Y、Z、B、C五個(gè)軸，具有車(chē)削中心加銑削中心的特點(diǎn)。上海重型機(jī)床廠開(kāi)發(fā)的雙主軸倒順式立式車(chē)削中心，第一主軸正置，第二主軸倒置。主軸具有C軸功能，采用12工位動(dòng)力刀架，具有自動(dòng)上下料裝置和全封閉等多道防護(hù)裝置，可一次上料完成零件的正反面加工，包括車(chē)削、鏜孔、鉆孔、攻絲等多道工序。適

36、用于大批量輪轂、盤(pán)類(lèi)零件加工。</p><p>　　第二章 雙回轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)</p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功用有：</p><p>　?。?）使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給完成切削工作；</p><p>　?。?）使工作臺(tái)進(jìn)行分度工作。</p>&l

37、t;p>　　2.2 開(kāi)環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)</p><p>　　開(kāi)環(huán)系統(tǒng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)是由傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)一般由電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)接到控制系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)指令后，首先要把蝸輪松開(kāi)，然后開(kāi)動(dòng)電—液脈沖馬達(dá)，按照指令脈沖來(lái)確定工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的方向、回轉(zhuǎn)的速度快慢、回轉(zhuǎn)的角度大小以及回轉(zhuǎn)過(guò)程中速度的變化等參數(shù)。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)完畢后，再把蝸輪夾緊恢復(fù)到原來(lái)的位置。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的分度定位是按

38、控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來(lái)決定轉(zhuǎn)位角度的，沒(méi)有其他的定位元件。因此，對(duì)開(kāi)環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)精度要求高，傳動(dòng)間隙（特別是蝸輪副）應(yīng)盡量小。</p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)既沒(méi)有鼠牙盤(pán)，也沒(méi)有定位銷(xiāo)，它的定位精度完全是由控制系統(tǒng)來(lái)決定的。因此，對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，要求它的傳動(dòng)系統(tǒng)中沒(méi)有間隙，否則在反向時(shí)產(chǎn)生傳動(dòng)誤差而影響定位精度結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　JCS-013型自動(dòng)換刀數(shù)

39、控臥式鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作，這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是由電--液脈沖馬達(dá)1驅(qū)動(dòng)，在它的輸出軸上裝有主動(dòng)齒輪2（齒數(shù)為20），它與被動(dòng)齒輪3（齒數(shù)為66）相嚙合，齒的側(cè)隙是靠調(diào)整偏心環(huán)4來(lái)消除的。被動(dòng)齒輪3與蝸桿軸5用楔形銷(xiāo)釘6來(lái)聯(lián)結(jié)的，這種聯(lián)結(jié)方式能消除軸與套的配合間隙。蝸桿是雙螺距式，即相鄰齒的厚度是不相同的。因此，可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除蝸桿5和蝸輪7的齒側(cè)隙。調(diào)整時(shí)，先松開(kāi)殼體螺母套筒8上的止頭螺釘9，使鎖緊瓦10把絲桿11放松

40、，然后轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿11，它便和蝸桿5同時(shí)在殼體螺母套筒8中作軸向移動(dòng)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，絲桿11最大軸向移動(dòng)量為10毫米時(shí)，</p><p>　　蝸桿5和蝸輪7的齒側(cè)隙可調(diào)整0.20毫米。調(diào)整完畢后，再擰緊止動(dòng)頭螺釘9，把鎖緊瓦10鎖住絲桿11，使其不能再作轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸桿5的左、右兩邊</p><p>　　都有雙列滾針軸承支承，左端為自由端可以伸縮，右端還裝有雙列止推軸承，故能保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。蝸輪7下部

41、的內(nèi)、外兩面都裝有夾緊瓦12和13。當(dāng)蝸輪7不回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的底座14內(nèi)均布有8個(gè)油缸15，其上腔</p><p>　　進(jìn)壓力油，活塞16下行，并通過(guò)鋼球17，腿開(kāi)夾緊瓦12及13，這樣就把蝸輪7夾緊。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)先發(fā)指令，使油缸15上腔的油液流回油箱。由于彈簧18的作用，把鋼球17抬起，于是鎖緊瓦12及13就不夾蝸輪7。然后由電—液脈沖馬達(dá)1通過(guò)傳動(dòng)裝置，使蝸輪7和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)按照控制系統(tǒng)

42、的指令作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　數(shù)控工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作返零控制時(shí)，先右擋塊19從快速回轉(zhuǎn)變?yōu)槁倩剞D(zhuǎn)，再由無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)20起作用，然后準(zhǔn)確的停在零點(diǎn)位置上。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可作任意角度的回轉(zhuǎn)或者分度，又光柵21進(jìn)行讀數(shù)控制。光柵21沿其圓周上有21600條刻線(xiàn)，通過(guò)6倍頻線(xiàn)路，則刻度的分辨率能力為10秒。</p><p>　　這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)采用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，其定位精度主要取決

43、于蝸桿蝸輪的運(yùn)動(dòng)精度，雖然采用高精度的五級(jí)蝸桿蝸輪副，但還是不能滿(mǎn)足機(jī)床的定位精度。因此還需要借助于數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面是又大型滾柱軸承22支承，徑向又有圓錐滾子軸承23及雙列向心圓柱滾子軸承24保證回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并有上述強(qiáng)力夾近機(jī)構(gòu)。因此回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的剛度很好。</p><p>　　2.3 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)</p><p>

44、　　閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)與開(kāi)環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)大致相同。區(qū)別在于：閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有角度測(cè)量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器）。所測(cè)量的結(jié)果反饋與指令進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)定位精度更高。</p><p><b>　　2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要功能有兩個(gè)：一是工作臺(tái)作進(jìn)給分度運(yùn)動(dòng)，即在非切

45、削時(shí)，工作臺(tái)在整個(gè)圓周（360度）范圍內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；二是作圓周方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即在進(jìn)行切削時(shí)，與x、y、z三坐標(biāo)軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，加工復(fù)雜的空間曲面。為了實(shí)現(xiàn)以上的目標(biāo)，可以設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)有以下幾種：</p><p>　　因本次設(shè)計(jì)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是放在現(xiàn)有的加工中心的平面工作臺(tái)上的，所以必須要考慮到現(xiàn)有機(jī)床的承載能力、機(jī)床的工作空間及機(jī)床的剛性以及與現(xiàn)有加工中心配套安裝等一系列問(wèn)題。機(jī)床的剛度是指機(jī)床抵抗又切削力

46、和其他引起變形的能力，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要考慮到機(jī)床的各個(gè)部件</p><p>　　的剛性問(wèn)題和選擇合理的空間結(jié)構(gòu)。</p><p>　　從方案一和方案二來(lái)分析，方案一的剛性比方案二的剛性好。由于本</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的直徑只有300mm，屬于小型機(jī)床的部件，只適用于加工小型部件，所以對(duì)加工空間要求不是很高。由于加工小型零件，因此被加工零件的工藝要求機(jī)床

47、的精度較高，由于機(jī)床的剛性對(duì)機(jī)床的精度影響較大，所以它對(duì)剛性的要求較高。而且方案一使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊、合理，在對(duì)加工空間的要求不是很高的情況下選擇方案一較好。</p><p>　　因此在這二個(gè)方案中，本設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇方案一。</p><p>　　方案一的結(jié)構(gòu)，其3D模型圖如下：</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算-蝸輪蝸桿</p><

48、p>　　3.1 蝸桿傳動(dòng)輸入?yún)?shù)</p><p>　　蝸桿傳遞功率P: 0.7KW</p><p>　　蝸桿轉(zhuǎn)速n1: 800r/min</p><p>　　傳動(dòng)比i12： 50</p>&l

49、t;p>　　傳動(dòng)比誤差： 0.00% </p><p>　　預(yù)定壽命H: 24000h </p><p>　　阿基米德類(lèi)型蝸桿； </p><p><b>　　工作載荷平穩(wěn)；</b&

50、gt;</p><p><b>　　單向工作；</b></p><p><b>　　長(zhǎng)期連續(xù)工作；</b></p><p>　　噴油潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑情況良好；</p><p>　　自然通風(fēng)冷卻方式。 </p><p>　　3.2 接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><

51、;p><b>　　材料及熱處理</b></p><p><b>　　蝸桿蝸輪材料：</b></p><p>　　查表3-127，蝸桿： 45，</p><p><b>　　表面滲碳淬火，</b></p><p><b>　　HRC 45~55</b>

52、</p><p>　　查表3-128，蝸輪： ZQSn10-1,</p><p><b>　　金屬模鑄造，</b></p><p>　　選定蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2</p><p><b>　　Z1=1</b></p><p>　　所以： Z2=80</p>

53、;<p>　　確定接觸許用應(yīng)力[σ]H</p><p><b>　　查表3-128</b></p><p>　　[σ]H=200MP</p><p><b>　　蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2</b></p><p>　　確定模數(shù)mt及蝸桿直徑系數(shù)q</p><p><b

54、>　　K=1.1</b></p><p><b>　　由表3-119得：</b></p><p><b>　　q=10</b></p><p><b>　　確定蝸桿螺旋升角λ</b></p><p>　　由表3-121得： </p><p&

55、gt;<b>　　確定中心距a</b></p><p>　　蝸桿蝸輪彎曲強(qiáng)度校核</p><p><b>　　許用彎曲強(qiáng)度</b></p><p>　　查表3-128得： =70MP</p><p><b>　　蝸輪當(dāng)量齒數(shù)Z`</b></p><p>

56、;<b>　　蝸輪齒形系數(shù)YF2</b></p><p><b>　　查表3-129得：</b></p><p><b>　　YF2=1.41</b></p><p><b>　　彎曲強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　所以強(qiáng)度夠。&l

57、t;/b></p><p>　　3.3 確定蝸輪蝸桿主要尺寸</p><p><b>　　分度圓直徑d</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑da</b></p><p>　　查表3-142得：ha=3mm</p><p><b>　　所以：<

58、/b></p><p><b>　　齒根圓直徑df</b></p><p>　　查表3-142得： hf=4mm</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　蝸桿螺紋長(zhǎng)度L</b></p><p><b>　　

59、蝸輪外徑de2</b></p><p><b>　　蝸輪寬度b</b></p><p><b>　　b=1*da1</b></p><p><b>　　=1*48</b></p><p><b>　　=48mm</b></p>&

60、lt;p>　　軸向齒距極限累積誤差</p><p><b>　　軸向齒距極限偏差</b></p><p>　　蝸桿齒形公差 蝸桿螺牙跳動(dòng)公差</p><p>　　蝸桿法向弦齒高和弦齒厚</p><p><b>　　查表3-142得：</b></p><p>　　3.4

61、 蝸桿的傳動(dòng)效率</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用閉式蝸桿傳動(dòng)，其傳動(dòng)效率的計(jì)算公式為：</p><p>　　因?yàn)槭俏仐U主動(dòng)，所以嚙合效率按下式計(jì)算：</p><p>　　該式中：為蝸桿分度圓螺旋升角；</p><p>　　為當(dāng)量摩擦角，查表5-130得：取</p><p><b>　　所以，</

62、b></p><p>　　攪油損失的效率，通常取=0.98</p><p>　　軸承的效率，對(duì)滾動(dòng)軸承常取=0.99</p><p>　　所以，蝸桿的傳動(dòng)效率為：</p><p>　　3.5 蝸桿蝸輪的精度等級(jí)的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，兩副蝸桿蝸輪都選擇的是7級(jí)精度。</p><

63、p>　　3.6 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算</p><p>　　該工作臺(tái)采用自然通風(fēng)冷卻方式，因此箱體表面散出的 熱量折合的功率為：</p><p><b>　　導(dǎo)熱系數(shù)，常取</b></p><p>　　傳動(dòng)裝置的散熱面積A:</p><p>　　A1為內(nèi)面被油浸濺著而外面又被自然循環(huán)的空氣所冷卻的箱殼的面積，A2為

64、A1計(jì)算表面的補(bǔ)強(qiáng)筋和凸座的表面以及安裝在金屬底座或機(jī)械框架上的箱殼底面積。</p><p><b>　　所以估算出：</b></p><p>　　達(dá)到熱平衡時(shí)，傳動(dòng)的發(fā)熱率應(yīng)和箱體的散熱率相等，依熱平衡條件得：</p><p><b>　　P1為蝸桿軸功率；</b></p><p>　　為潤(rùn)滑油的

65、溫度，對(duì)蝸桿傳動(dòng)可以允許到95度，這里取30度；</p><p>　　為周?chē)諝獾臏囟?，一般?0度。</p><p>　　綜合以上數(shù)據(jù)，可以得出箱體表面散出的熱量估算為：</p><p>　　可以滿(mǎn)足工作臺(tái)的正常工作需要。</p><p>　　第四章 動(dòng)力部分的設(shè)計(jì)-電動(dòng)機(jī)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中選擇式步進(jìn)電

66、機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。</p><p>　　因?yàn)楸倦姍C(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)是在控制系統(tǒng)控制下作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，采用開(kāi)環(huán)控制。</p><p>　　1 轉(zhuǎn)角與控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制；</p><p><b>　　2 有定位轉(zhuǎn)矩；</b></p><p>　　3 可構(gòu)成廉價(jià)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>

67、　　4.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與種類(lèi)</p><p>　　4.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)。它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個(gè)電脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一步，既每當(dāng)電動(dòng)機(jī)的繞組接受一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)與頻率成正比，并在時(shí)間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量，頻率以及電動(dòng)機(jī)

68、繞組的通電順序，電動(dòng)機(jī)即可獲得所需的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有以下主要特點(diǎn)：</p><p>　　1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動(dòng)，電流的大小與波形的變化，溫度等）的影響，只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象之前，就不會(huì)影響其正常工作；</p><p>　　2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累計(jì)

69、</p><p>　　誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)之后，其累計(jì)誤差就會(huì)變?yōu)椤傲恪保虼瞬粫?huì)長(zhǎng)期積累；</p><p>　　3控制性能好，在啟動(dòng)，停止，反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟失”。</p><p>　　因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于開(kāi)環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，并可靠的獲得較高的位置精度。</p><p>　　4.1.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)</p>

70、;<p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多,有旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),也有直線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī);從勵(lì)磁相數(shù)來(lái)分有三相,四相,五相,六相等步進(jìn)電動(dòng)機(jī).就常用的旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),可將其分為一下三種:</p><p>　　可變磁阻(VR-Variable Reluctance)型</p><p>　?。玻┯来?PM-Permanent Magner)型</p><p&

71、gt;　?。常┗旌?HB-Hybrid)型</p><p>　　4.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)性能數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　型號(hào)： 75BF001</p><p>　　相數(shù)： 3</p><p>

72、;　　步距角： 1.5/</p><p>　　電壓: 24V</p><p>　　相電流: 3A</p><p>　　最大轉(zhuǎn)靜矩 : 0.392（N.M）</p><p>　　空載起動(dòng)頻率: 1750步/

73、S</p><p>　　電感: 19mH</p><p>　　電阻: 0.62</p><p>　　分配方式: 三相六拍</p><p>　　外形尺寸: 75x53(6)</p><p>

74、　　轉(zhuǎn)子動(dòng)慣量： 1.274</p><p>　　重量： 1.1（Kg）</p><p>　　4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制</p><p>　　4.3.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制</p><p>　　控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度實(shí)際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出CP脈沖的頻率或者是換相的周期,系統(tǒng)可

75、用兩種辦法來(lái)確定CP脈沖的周期,一種是延時(shí),一種是定時(shí)器.</p><p><b>　　延時(shí)方法</b></p><p>　　這種方法是在每次換相后,調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序,待延時(shí)結(jié)束后再次執(zhí)行換相子程序,延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換相子程序所用的時(shí)間的和就是CP脈沖的周期.</p><p><b>　　例如:</b></p

76、><p>　　SV:LCALL CW; 正轉(zhuǎn)一步</p><p>　　LCALL OS; 調(diào)用延時(shí)子程序</p><p>　　SJMP SV; 返回繼續(xù)</p><p><b>　　定時(shí)器方法</b></p><p

77、>　　8031芯片內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器,都是可編程的利用定時(shí)器的定時(shí)功能就可以產(chǎn)生任意周期的定時(shí)信號(hào),從而可以方便地控制系統(tǒng)輸出CP脈沖周期.</p><p>　　我們將電動(dòng)機(jī)的換相子程序放在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中則定時(shí)器中斷一次電動(dòng)機(jī)就換相一次,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制,在本設(shè)計(jì)中,電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率是沒(méi)秒2500步(2500PPS),則周期為400s.</p><p><b>

78、;　　計(jì)算裝載初值: </b></p><p><b>　　X=FE70H</b></p><p>　　由于從定時(shí)器申請(qǐng)中斷到系統(tǒng)響應(yīng)中斷,再到中斷服務(wù)程序中對(duì)定時(shí)器進(jìn)行裝載,都需要花費(fèi)一定的時(shí)間,這個(gè)時(shí)間形成附加延時(shí),為實(shí)現(xiàn)精確定時(shí),應(yīng)將這個(gè)時(shí)間計(jì)算在內(nèi)。下面的程序定時(shí)器需要7個(gè)機(jī)器周期,因此先把FE7OH加上7后得FE77H作為裝載值先存在中間單元R6

79、,R7中,R6存77H.R7存FEH。程序如下：</p><p>　　SPD：MOV R6，#77H</p><p>　　MOV R7，#FEH</p><p>　　LCALL CW</p><p>　　CLR TR0</p><p>　　MOVA， TL0</p><p>

80、;<b>　　ADDA，R6</b></p><p>　　MOV TL0，A</p><p><b>　　MOVA，TH0</b></p><p><b>　　ADDA，R7</b></p><p><b>　　MOV TH0，A</b></p&g

81、t;<p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　系統(tǒng)在反復(fù)執(zhí)行這個(gè)中斷程序時(shí)，所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的時(shí)鐘脈沖就是恒定的頻率。而且與設(shè)定值之間不存在誤差。</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制程序框圖如圖2-1所示</p>

82、<p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖2-1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制程序框圖</p><p>　　程序如下：（所列出的程序均通過(guò)編譯）</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJM

83、P MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　LJMP SPD</p><p>　　ORG 001BH</p><p>　　LJMP DISBUFF</p><p>　　ORG 0040H</p><p>　　MAIN： MOV SP

84、，#60H</p><p>　　MOV TMOD，#O1H</p><p>　　MOV TCON，#01H</p><p>　　MOV　　RO,#8</p><p>　　MOV SCON,#00H</p><p>　　MOV TL1,#00H</p><p>　　MOV

85、 TH1,#00H</p><p>　　SETB TR1</p><p>　　PRO: LCALL KEY1</p><p><b>　　LCALL KP</b></p><p>　　SJMP PR0</p><p>　　SPD: MOV R6,#1FH</p>

86、;<p>　　MOV R7,#0FCH</p><p><b>　　LCALL CW</b></p><p>　　LCALL DISBUFF</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　CLR TR0</p><p>　　MOV A, TL0&

87、lt;/p><p>　　ADD A, R6</p><p>　　MOV TL0,A</p><p>　　MOV A,TH0</p><p><b>　　ADD A,R7</b></p><p><b>　　MOV TH0,A</b></p><p>

88、;<b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　KEY1: ACALL KSY1</p><p>　　JNZ LK1</p><p>　　AJMP KEY1</p><p>　　LK1: ACALL

89、 TRMS</p><p>　　ACALL KS1</p><p>　　JNZ LK2</p><p>　　AJMP KEY1</p><p>　　LK2: MOV R2,#0FEH</p><p>　　MOV R4,#00H</p><p>　　LK4: MOV

90、 DPTR,#7FFCH</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p>　　JB ACC.0,L

91、ONE</p><p>　　MOV A,#00H</p><p><b>　　AJMP LKP</b></p><p>　　LTWO: JB ACC.2,LTHR</p><p>　　MOV A,#16H</p><p><b>　　AJMP LKP</b></

92、p><p>　　LTHR: JB ACC.3,NEXT</p><p>　　MOV A,#24H</p><p>　　LKP: ADD A,R4</p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　LK3: ACALL KS1</p><p>　　JNZ LK3</p&g

93、t;<p>　　POP ACC</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　NEXT: INC R4</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　JNB ACC.7,KND</p><p><

94、;b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p>　　AJMP LK4</p><p>　　KND: AJMP KEY1</p><p>　　KS1: MOV DPTR,#7FFCH</p><p>　　MO

95、V A,#00H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p><b>　　CPL A</b></p><p>　　

96、ANL A,#0FH</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TRMS: MOV R7,#18H</p><p>　　TM: MOV R6,#0FFH</p><p>　　TM6: DJMZ R6,TM6</p><p><b>　　DJMZ R7TM

97、</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　KP: MOV R3,A</p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　ADD A,R2</b></p><p>　　MOV

98、DPTR,#JPTAB</p><p>　　JMP @A+DPTR</p><p>　　JPTAB:LJMP SPD</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　CW: INC R0</p><p>　　CJNE R0,#8,CW1</p><p&

99、gt;　　MOV RO,#0</p><p>　　CW1: MOV A,RO</p><p>　　MOV DPTR,#7FFOH</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DPTR,#7FF0H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><

100、p><b>　　RET</b></p><p>　　DISBUFF:MOV R5,#15</p><p>　　DJNZ R5,T1S</p><p>　　MOV R1,#30H</p><p>　　MOV @R1,A</p><p>　　T1S: MOV TL1,#00H<

101、;/p><p>　　MOV TH1,#00H</p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　DISP: SETB P1.0</p><p>　　MOV R7,#4</p><

102、p>　　MOV R1,#30H</p><p>　　DISP0: MOV A,@R1</p><p>　　MOV DPTR,#6000H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　DISP1: JNB T1,DISP1<

103、;/p><p><b>　　CLR T1</b></p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　DJNZ R7,DISP0</p><p>　　CLR P1.0</p><p><b>　　RET</b></p&g

104、t;<p>　　ORG 6000H</p><p>　　DB 0C0H,OF9H,0F9H,0A0H,0B0H,99H</p><p>　　DB 92H,82H,0F8H,80H,98H</p><p>　　ORG 7FF0H</p><p>　　DB 01H,03H,02H,06H,04H,0CH,08H,09H

105、</p><p><b>　　END</b></p><p>　　4.3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的加減速控制</p><p>　　對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)—位控制系統(tǒng)從起點(diǎn)至終點(diǎn)的運(yùn)行速度都有一定要求，如果要求運(yùn)行速度小于系統(tǒng)的極限啟動(dòng)頻率，則系統(tǒng)可以要求的速度直接啟動(dòng)，運(yùn)行至終點(diǎn)后立即停發(fā)脈沖串而令其停止，系統(tǒng)在本工步的運(yùn)行過(guò)程中，速度可以認(rèn)為是恒定的。但在

106、一般的情況下，系統(tǒng)的極限啟動(dòng)頻率是比較低的，而要求的運(yùn)行速度往往比較高。如果系統(tǒng)以要求的速度直接啟動(dòng)，因?yàn)樵撍俣纫呀?jīng)超過(guò)極限起動(dòng)頻率而不能正常起動(dòng)，可能發(fā)生丟失或根本不能運(yùn)行的情況，系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)之后，如果達(dá)到終點(diǎn)時(shí)立即停止發(fā)生脈沖串，令其立即停止，則因系統(tǒng)的慣性原因會(huì)發(fā)生沖過(guò)終點(diǎn)的現(xiàn)象，使點(diǎn)—位控制發(fā)生偏差。因此，在點(diǎn)—位控制過(guò)程中，運(yùn)行速度都需要有一個(gè)加速——恒速——減速——低恒速——停止的過(guò)程。如圖2—2所示： </p>

107、<p>　　對(duì)于非常短的距離，如在數(shù)學(xué)范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的加減速過(guò)程沒(méi)有實(shí)際意義，只要按起動(dòng)頻率運(yùn)行即可，在稍長(zhǎng)距離時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能只有加減速過(guò)程而沒(méi)有恒速過(guò)程。對(duì)于中等或較長(zhǎng)的運(yùn)行距離，電動(dòng)機(jī)加速后必須有一個(gè)恒速過(guò)程。各類(lèi)系統(tǒng)在工作過(guò)程中，都要求加減速時(shí)間盡量短，而恒速時(shí)間盡量長(zhǎng)，特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點(diǎn)至終點(diǎn)的時(shí)間要求最短，這就必須要求升速減速過(guò)程最短而恒速時(shí)的速度最高。</p><p>

108、　　升速的規(guī)律一般有兩種選擇：一種是按照直線(xiàn)規(guī)律升速，二是按指數(shù)規(guī)律升速。按直線(xiàn)規(guī)律升速時(shí)加速度為恒定，因此需要電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒值。從電動(dòng)機(jī)本身的特性來(lái)看，在轉(zhuǎn)速不是很高的范圍內(nèi)，輸出的轉(zhuǎn)矩可以為恒定。但實(shí)際上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，由于反電勢(shì)和繞組電感的作用，繞組電流將逐漸減少因此輸出轉(zhuǎn)矩將有所下降。按指數(shù)規(guī)律升速，加速度是逐漸下降的，接近電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。</p><p>　　用單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

109、進(jìn)行加減速控制，實(shí)際上就是改變輸出CP脈沖的時(shí)間間隔，升速時(shí)使脈沖串逐漸加密，減速時(shí)使脈沖串逐漸稀疏。微機(jī)中用定時(shí)器中斷方式來(lái)控制電動(dòng)機(jī)變速時(shí)，實(shí)際上就是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。</p><p>　　微機(jī)在控制電動(dòng)機(jī)加減速的過(guò)程中，一般用離散辦法來(lái)逼近理想的升降</p><p>　　速曲線(xiàn)。為了減少每步計(jì)算裝載值的時(shí)間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)把離散點(diǎn)的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的ROM中，系統(tǒng)

110、在運(yùn)行中用查表的方法查出所需的裝載值。從而大幅度減少占用CPU的時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度.</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括單片機(jī)型號(hào)的選擇,程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,鍵盤(pán)及顯示電路的設(shè)計(jì),越界報(bào)警電路的設(shè)計(jì),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì),環(huán)形分配器的選擇。此外,還包括電源電路的設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。</p><p&g

111、t;<b>　　5.1 單片機(jī)</b></p><p>　　圖5.1 8031接線(xiàn)圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用8031芯片，片內(nèi)無(wú)ROM或者EPROM，使用時(shí)必須配置外部的程序存儲(chǔ)器EPROM。本設(shè)計(jì)選用了2764擴(kuò)展其空間，8031的引腳分3大功能：</p><p><b>　?。?）I/O口線(xiàn)</b><

112、/p><p>　　8031共有P0,P1,P2,P3共4個(gè)八位口。共32個(gè)引腳。</p><p><b>　?。?）控制口線(xiàn)</b></p><p>　　PSEN(外ROM讀選通信號(hào))、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外存儲(chǔ)器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。</p><p><b>　?。?）電源和時(shí)鐘。</

113、b></p><p>　　8031最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031內(nèi)部不帶ROM，需要外接EPROM作為外部程序存儲(chǔ)器。又因?yàn)?031在外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)地址的低8位信息和數(shù)據(jù)信息分時(shí)送出，故還需要采用一片74LS373來(lái)鎖存低8位地址信息。這樣，一片2764EPROM和一片74LS373組成了一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。如圖5.2</p><p>　　圖5.2 擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器接線(xiàn)圖

114、</p><p>　　MCS-51的程序存儲(chǔ)器空間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是相互獨(dú)立的。用戶(hù)可最多擴(kuò)展到64kb的程序存儲(chǔ)器幾64kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址范圍為0000H~FFFFH。片內(nèi)8kb單元地址要求地址線(xiàn)13根（A0~A12）。</p><p>　　它由P0和P2.0~P2.4 組成。地址鎖存器的鎖存信號(hào)為ALE。程序存儲(chǔ)器的取地址消耗為PSEN。由于程序存儲(chǔ)器芯片只有一片，所以其片選端（3

115、1）直接接地。</p><p>　　8031芯片本身的連接31必須接地來(lái)表明選擇外部存儲(chǔ)器外，還必須有復(fù)位和時(shí)鐘電路。在此系統(tǒng)中有P1、P3口作為用戶(hù)I/O口使用；74LS373為</p><p>　　地址鎖存器，他是一片三態(tài)輸出8D觸發(fā)器，當(dāng)OE=1時(shí)三態(tài)門(mén)導(dǎo)通，輸出線(xiàn)上為8位鎖存器的狀態(tài)。當(dāng)OE=1時(shí)輸出為高阻抗轉(zhuǎn)臺(tái)。G為鎖存信號(hào)輸入線(xiàn)，G=1時(shí)鎖存器輸出等于D端輸入，G輸入短跳變將輸

116、入信息鎖存到8位鎖存器中。</p><p>　　當(dāng)8031在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸入高8位地址：P6口分時(shí)傳送低8位地址和指令字節(jié)。在ALE為高電平時(shí)，P0口輸出的地址有效，并由ALE的下降沿鎖存到地址鎖存器中，此時(shí)外部程序存儲(chǔ)器系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)PSEN出現(xiàn)低電平，選通相應(yīng)的外部。EPROM存儲(chǔ)器；相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROM的數(shù)據(jù)線(xiàn)（O0~O7）上，輸入到P0口，CPU將指令字節(jié)讀入指令寄存器。</p

117、><p>　　5.2 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</p><p>　　由于單片機(jī)是面向控制的，實(shí)際需要的擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量不大。因此，一般采用靜態(tài)RAM較方便，與動(dòng)態(tài)RAM相比，靜態(tài)RAM無(wú)須考慮保持?jǐn)?shù)據(jù)而設(shè)置的刷新電路，故擴(kuò)展電路較簡(jiǎn)單。從經(jīng)濟(jì)上，采用6264比較合適。</p><p>　　擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間地址用擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器一樣，由P2口提供高8位地址，P0口分時(shí)提供

118、低8位地址和用作8位雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的RAM的讀和寫(xiě)由8031的和信號(hào)控制，而片外程序存儲(chǔ)器EPROM的輸出允許端由讀選通信號(hào)控制。盡管與EPROM處同一地址空間，但由于控制信號(hào)及使用的數(shù)據(jù)傳送指令不同，故不會(huì)發(fā)生總線(xiàn)沖突， 8031片外擴(kuò)展8KBROM的系統(tǒng)接線(xiàn)圖見(jiàn)圖7.3。</p><p>　　5.3 8031片外擴(kuò)展8KBROM的系統(tǒng)接線(xiàn)圖</p><p>　　5.3

119、 鍵盤(pán)及顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本單片機(jī)控制系統(tǒng)中，同時(shí)需要使用鍵盤(pán)與顯示器接口，為了節(jié)省I/O口線(xiàn)，把鍵盤(pán)和顯示電路做在一起，構(gòu)成鍵盤(pán)顯示電路，本系統(tǒng)采用8155并行擴(kuò)展口構(gòu)成鍵盤(pán)顯示電路。</p><p>　　5.4 越界報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖7.4所示,XK0,XK1YK0,YK1為限位行程開(kāi)關(guān).XK0,XK1和YK0,YK1分

120、別安裝在X,Y方向裝置的機(jī)械零件和機(jī)械極限位置,當(dāng)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤或別的系統(tǒng)故障使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)行到機(jī)械零位或機(jī)械極限位置,碰到微動(dòng)行程開(kāi)關(guān),發(fā)出信號(hào)使給INT0,INT0立即產(chǎn)生中斷信號(hào)給8031,立即執(zhí)行INTO中斷處理程序使綠色發(fā)光二極管轉(zhuǎn)滅,而紅色發(fā)光二極管與轉(zhuǎn)亮并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的聲音信號(hào),同時(shí)使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn).</p><p>　　行程開(kāi)關(guān)選用KW4微動(dòng)開(kāi)關(guān),其工作電壓為DC30V,工作電流為DC0.

121、5A.接觸電阻0.01,絕緣電阻100K,其工作行程為0.2~0.6mm,差動(dòng)行程為0.05mm,壽命為直流次,均可達(dá)到設(shè)計(jì)要求.</p><p>　　正常情況下,＂１＂和＂３＂接通，電阻0.01，可略去記為0，那么</p><p>　　當(dāng)滑動(dòng)平臺(tái)運(yùn)行到行程開(kāi)關(guān)處時(shí)，某一行程開(kāi)關(guān)的“1”和“2”接通，因?yàn)椤?”的輸出是或門(mén)的輸入，故而需要的電壓為5V。</p><p&g