人人文库网 > 图纸下载 > 课程设计 > 数控十字工作台设计【3张CAD图纸+说明书】

数控十字工作台设计说明书.doc

数控十字工作台设计【3张CAD图纸+说明书】

资源目录

数控十字工作台设计【3张CAD图纸+说明书】.rar

数控十字工作台设计说明书.doc---(点击预览)

任务书.doc---(点击预览)

数控十字工作台CAD装配图.dwg

轴承端盖.dwg

齿轮.dwg

压缩包内文档预览：(预览前20页/共42页)

编号：654043 类型：共享资源大小：1.24MB 格式：RAR 上传时间：2016-06-02 上传人：上*** IP属地：江苏

25
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 数控十字工作台设计 cad 图纸说明书数控十字工作台

资源描述：

数控十字工作台设计

41页 14000字数+说明书+任务书+3张CAD图纸【详情如下】

齿轮.gif

全部文件.png

数控十字工作台CAD装配图.gif

轴承端盖.gif

任务书.doc

数控十字工作台装配图.dwg

数控十字工作台设计说明书.doc

轴承端盖.dwg

齿轮.dwg

第一章绪论…………………………………………………………………… 1

1.1数控十字工作台概述…………………………………………………………… 1

1.2数控十字工作台的应用……………………………………………………… 1

1.3设计任务……………………………………………………………………… 1

1.4总体设计方案分析…………………………………………………………… 2

第二章机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计…………………………4

2.1 XY工作台的设计………………………………………………………………4

2.1.1主要设计参数及依据………………………………………………………4

2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析……………………………………… 4

2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量…………………………………… 4

2.2 Z轴随动系统设计………………………………………………………………5

第三章滚珠丝杠传动系统的设计计算………………………………………… 7

3.1 滚珠丝杠副导程的确定……………………………………………………… 7

3.2 滚珠丝杠副的传动效率……………………………………………………… 7

第四章直线滚动导轨的选型…………………………………………………… 9

第五章步进电机及其传动机构的确定………………………………………… 11

5.1 步进电机的选用……………………………………………………………… 11

5.1.1 脉冲当量和步距角……………………………………………………… 11

5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算……………………………………… 11

5.1.3确定步进电机最高工作频率…………………………………………… 12

5.2齿轮传动机构的确定………………………………………………………… 12

5.2.1传动比的确定…………………………………………………………… 12

5.2.2齿轮结构主要参数的确定……………………………………………… 12

5.3步进电机惯性负载的计算…………………………………………………… 13

第六章传动系统刚度的确定…………………………………………………… 15

6.1 根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度…………………… 15

6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度……………………………… 15

第七章消隙方法与预紧………………………………………………………… 17

7.1消隙方法……………………………………………………………………… 17

7.1.1偏心轴套调整法………………………………………………………… 17

7.1.2锥度齿轮调整法………………………………………………………… 18

7.1.3双片齿轮错齿调整法…………………………………………………… 18

7.2预紧…………………………………………………………………………… 19

第八章控制系统设计…………………………………………………………… 20

8.1 确定机床控制系统方案……………………………………………………… 20

8.2 主要硬件配置………………………………………………………………… 20

8.2.1主要芯片选择…………………………………………………………… 20

8.2.2 主要管脚功能…………………………………………………………… 20

8.2.3 EPROM的选用…………………………………………………………… 21

8.2.4 RAM的选用……………………………………………………………… 22

8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展……………………………………………… 22

8.2.6 8155工作方式查询……………………………………………………… 23

8.2.7状态查询………………………………………………………………… 24

8.2.8 8155定时功能…………………………………………………………… 25

8.2.9 芯片地址分配…………………………………………………………… 26

8.3总体程序控制………………………………………………………………… 27

8.3.1流程图……………………………………………………………………… 27

8.3.2总程序……………………………………………………………………… 27

8.4 键盘设计……………………………………………………………………… 28

8.4.1键盘定义及功能…………………………………………………………… 28

8.4.2 键盘程序设计……………………………………………………………… 29

8.5 显示器设计 …………………………………………………………………… 33

8.5.1显示器显示方式的选用…………………………………………………… 33

8.5.2显示器接口………………………………………………………………… 34

8.5.3 8155扩展I/O端口的初始化……………………………………………… 34

8.6 插补原理 ……………………………………………………………………… 35

8.7光电隔离电路 ………………………………………………………………… 35

8.8越界报警电路 ………………………………………………………………… 36

第九章步进电机接口电路及驱动……………………………………………… 39

第十章总结 …………………………………………………………………… 40

致谢………………………………………………………………………………… 41

参考文献………………………………………………………………………………42

第一章绪论

1.1数控十字工作台概述

数控十字工作台， “十五”的主要工作是促进加工产业的发展，保持年产值20％的平均增长率，实现年产值200亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。

数控化与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为发展的一个重要趋势。

1.2数控十字工作台的应用

数控十字工作台是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，数控十字工作台的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。

1.3设计任务

本次设计任务是设计一台单片机（89C51主控芯片）控制数控十字工作台床，主要设计对象是XY工作台部件及89C51单片机控制原理图。而对数控十字工作台其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对XY工作台的纵、横向进给脉冲当量0.001mm/ pluse。工作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。

《数控十字工作台设计》

一、设计主要技术要求

设计可沿X向和Y向数控运动的工作台；

数控运动驱动力源可以采用步进电机或交流伺服电机驱动，但是所选电机必须与该电机生产厂所列技术数据一致；

工作台尺寸400×250mm（X / Y）；

工作台工作行程为：300×150mm（X /Y）；

脉冲当量：X向0.01mm/脉冲；Y向0.01mm/脉冲；

X/Y向最高工作进给速度：300mm/min；

X/Y向最高空载快进速度：700mm/min；

X/Y/Z向切削负载为：2000/2000/1000N；

工件最大重量（包括夹具）为：150KG；

10、工作寿命每天8小时，连续工作5年，250天/年

11、进给机械系统均采用滚动（珠）丝杠副和滚动（珠）导轨副；

12、所设计的工作台应结构合理、设计参数与上述要求符合；

13、设计装配图应表达正确、完整，技术标注规范、全面；

14、独立完成设计，同学之间设计结构不允许雷同，否则认定为抄袭。

第十章总结

通过对数控十字工作台的整体设计，确定了一台合理的立式机床结构。

根据题目要求，设计出了一个结构合理的XY轴工作台，同时对工作台进行了受力分析、设计计算，对滚珠丝杠传动系统传动效率、强度等也进行了相应的计算，对直线滚动导轨如何选型进行了深度分析，确定步进电机及其传动机构并进行了惯性负载计算、刚度讨论等，分别来验证了其合理性。

利用单片机（本设计采用了89C51为主控芯片），设计出了一个比较合理的数控硬件电路与步进电机驱动相匹配的数控软件连接，由单片机控制步进电机来实现XYZ方向的运动。在设计中对机床数控部分的I/O进行了扩展，并对键盘和显示器进行了相应的设计，对程序进行了初始化。基本完成了经济型数控数控十字工作台的设计，按此设计的切割机可以满足生产的实际需要.

参考文献

[1] 张学仁.数控技术. 哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2000

[2] 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社出版，2002

[3] 郑玉华.典型机械（电）产品构造. 北京：北京科学出版社，2006

[4] 陈婵娟.数控机床设计. 北京：化学工业出版社，2006

[5] 李秉操等.单片机原理及其在工业控制中的应用. 陕西：陕西电子编辑部，1991

[6] 文秀兰等.超精密加工技术与设备. 北京：化学工业出版社，2006

[7] RORZE株式会社.RORZE综合手册.1996

[8] 胡传昕.特种加工手册. 北京：北京出版社，2001

[9] 林其俊.机床数控系统. 北京：中国科学技术出版社，1991

[10] 王爱玲.现代数控机床结构与设计. 北京：兵器工业出版社，1999

[11] 赵万生.电火花加工技术. 哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2000

[12] 徐灏.新编机械设计师手册. 北京：机械工业出版社版，2006

[13] 余承业等.特种加工新技术. 北京：北京国防工业出版社，1995

[14] 冯辛安.机械制造装备设计. 北京：机械工业出版社，1999

[15] 刘书华.数控机床与编程. 北京：机械工业出版社，2001

[16] S.卡尔帕基安，S.R.施密德.制造工程与技术（机加工）（英文版）及学习辅导（上册）. 北京：机械工业出版社 ,1998

[17] Patton W.J. Mechanical Power Transmission. New Jersey: Printice-Hall,198

内容简介：: 数控十字工作台设计一、设计主要技术要求 1、设计可沿 X 向和 Y 向数控运动的工作台； 2、数控运动驱动力源可以采用步进电机或交流伺服电机驱动，但是所选电机必须与该电机生产厂所列技术数据一致； 3、工作台尺寸 400 250X / Y）； 4、工作台工作行程为： 300 150X /Y）； 5、脉冲当量： X 向冲； Y 向冲； 6、 X/Y 向最高工作进给速度： 300mm/ 7、 X/Y 向最高空载快进速度： 700mm/ 8、 X/Y/Z 向切削负载为： 2000/2000/1000N； 9、工件最大重量（包括夹具）为： 150 10、工作寿命每天 8 小时，连续工作 5 年， 250 天 /年 11、进给机械系统均采用滚动（珠）丝杠副和滚动（珠）导轨副； 12、所设计的工作台应结构合理、设计参数与上述要求符合； 13、设计装配图应表达正确、完整，技术标注规范、全面； 14、独立完成设计，同学之间设计结构不允许雷同，否则认定为抄袭。二、综合作业内容 1、数控十字工作台装配图一张（提供打印稿并签名）； 2、设计说明书一份（主要内容：电机选型计算（脉冲当量，扭矩计算、转动惯量匹配计算）；滚动丝杠选型与计算；滚动导轨选型与计算）； 3、参加答辩。三、设计完成时间数控十字工作台设计目录第一章绪论 1 控十字工作台概述 1 控十字工作台的应用 1 计任务 1 体设计方案分析 2 第二章机械部分作台及 Z 轴的基本结构设计 4 Y 工作台的设计 4 要设计参数及依据 4 Y 工作台部件进给系统受力分析 4 步确定作台尺寸及估算重量 4 轴随动系统设计 5 第三章滚珠丝杠传动系统的设计计算 7 珠丝杠副导程的确定 7 珠丝杠副的传动效率 7 第四章直线滚动导轨的选型 9 第五章步进电机及其传动机构的确定 11 进电机的选用 11 冲当量和步距角 11 进电机上起动力矩的近似计算 11 定步进电机最高工作频率 12 轮传动机构的确定 12 动比的确定 12 轮结构主要参数的确定 12 进电机惯性负载的计算 13 第六章传动系统刚度的确定 15 据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度 15 据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度 15 第七章消隙方法与预紧 17 隙方法 17 心轴套调整法 17 度齿轮调整法 18 片齿轮错齿调整法 18 紧 19 第八章控制系统设计 20 定机床控制系统方案 20 要硬件配置 20 要芯片选择 20 要管脚功能 20 选用 21 选用 22 9储器及 I/O 的扩展 22 155 工作方式查询 23 态查询 24 155 定时功能 25 片地址分配 26 体程序控制 27 程图 27 程序 27 盘设计 28 盘定义及功能 28 盘程序设计 29 示器设计 33 示器显示方式的选用 33 示器接口 34 155 扩展 I/O 端口的初始化 34 补原理 35 电隔离电路 35 界报警电路 36 第九章步进电机接口电路及驱动 39 第十章总结 40 致谢 41 参考文献 42 第一章绪论述数控十字工作台， “十五 ”的主要工作是促进加工产业的发展，保持年产值 20的平均增长率，实现年产值 200 亿元以上；在工业生产应用中普及和推广加工技术，重点完成电子、汽车、钢铁、石油、造船、航空等传统工业应用激光技术进行改造的示范工程；为信息、材料、生物、能源、空间、海洋等六大高科技领域提供崭新的激光设备和仪器。数控化与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的工件定位相结合，形成研制和生产加工中心，已成为发展的一个重要趋势。应用数控十字工作台是光、机、电一体化高度集成设备，科技含量高，与传统机加工相比，数控十字工作台的加工精度更高、柔性化好，有利于提高材料的利用率，降低产品成本，减轻工人负担，对制造业来说，可以说是一场技术革命。本次设计任务是设计一台单片机（ 89控芯片）控制数控十字工作台床，主要设计对象是作台部件及 89片机控制原理图。而对数控十字工作台其他部件如冷水机、激光器等不作为设计内容要求，只作一般了解。单片机对作台的纵、横向进给脉冲当量作台部件主要构件为滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、步进电机、工作台等。设计时应兼顾两方向的安装尺寸和装配工艺。参考数控数控十字工作台的有关技术资料，确定总体方案如下：采用 89控芯片对数据进行计算处理，由 I/O 接口输出控制信号给驱动器，来驱动步进电机，经齿轮机构减速后，带动滚珠丝杠转动，实现进给。其原理示意图 1 图 1系统总体原理图微机控制线路图参考 51 系列单片机控制作台线路图。步进电机参照式会社的产品样本选取，以保证质量和运行精度 ,同时驱动器也选用配套驱动器产品。滚珠丝杠的生产厂家很多，本设计参照了汉江机床厂、南京工艺装备制造厂的样本资料，力求从技术性能、价格状况、通用互换性等各方面因素考虑，最后选用南京工艺装备厂的内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠副。本设计弃用选用单片机。单片机体积小、抗干扰能力强，对环境要求不高，可靠性高，灵活性好，性价比大大超过了较后选用 89主芯片。在使用过程中 89K 的但考虑实际情况需配备要求时序配备。选晶体频率为 689取时间约为 3t，则 t 480常用取时间约为20045089读取时间应大于求的读取时间。 89读写时间约为 4T，则66000用写时间为 200右，均满足要求。根据需要，扩展I/O 接口 8155，因显示数据主要为数字及部分功能字，为简化电路采用示器。键盘采用非编码式矩阵电路。为防止强电干扰，采用光电隔离电路。控制器驱动器驱动器步进电机步进电机 X 向工作台 Y 向工作台 5 第二章机械部分作台及要设计参数及依据 1、设计可沿 X 向和 Y 向数控运动的工作台； 2、数控运动驱动力源可以采用步进电机或交流伺服电机驱动，但是所选电机必须与该电机生产厂所列技术数据一致； 3、工作台尺寸 400 250X / Y）； 4、工作台工作行程为： 300 150X /Y）； 5、脉冲当量： X 向冲； Y 向冲； 6、 X/Y 向最高工作进给速度： 300mm/ 7、 X/Y 向最高空载快进速度： 700mm/ 8、 X/Y/Z 向切削负载为： 2000/2000/1000N； 9、工件最大重量（包括夹具）为： 150 10、工作寿命每天 8 小时，连续工作 5 年， 250 天 /年统受力分析因机床工件之间不直接接触 ,因此可以认为在加工过程中没有外力负载作用。其切削力为零。间滑台、底座等零部件组成 ,各自之间均以滚动直线导轨副相联 ,以保证相对运动精度。设下底座的传动系统为横向传动系统，即导轨为纵向传动系统，即一般来说 ,数控机床的滚动直线导轨的摩擦力可忽略不计 ,但滚珠丝杠副 ,以及齿轮之间的滑动摩擦不能忽略 ,这些摩擦力矩会影响电机的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、预紧措施 ,其产生的负载波动应控制在很小的范围。 Y 工作台尺寸及估算重量初定工作台，材料为重为 625N ( 设中托座 ,材料为重为 250N（另外估计其他零件的重量约为 250N ( 加上工件最大重量约为 1201176N） (G)。 6 则下托座导轨副所承受的最大负载 W=2+ 665+250+250+1176 2301N 轴随动系统设计数控十字工作台对切割中需随时检测和控制切割表面的不平度，通过伺服电机和滚珠丝杆调整高度，要求时，随动速度应大于 5m/动速度太快会造成切割头上下震荡，太慢又造成切割头跟不上的现象。目前。对加工板材的检测主要有电容、电感、电阻、激光、红外等几种方式。电感式和电阻式属于传感器，激光、红外及电容式属于非接触式传感器。电容式传感器在运动检测过程中不发生摩擦阻力，最适于金属板材和高速切割加工，而激光和红外位移传感器对加工材料的反射率很敏感，仅适用于一些特殊场合的切割加工 (如强磁场、强干扰环境 )。所以在选择传感器时，应注意检测精度和对切割材料的适应性，同时安装时还需要注意采取抗干扰措施。一般来说，普通数控数控十字工作台上时，应采用重力平衡设施。而高性能数控数控十字工作台的别是在高速飞行光路设计中 ,这一点尤为重要。目前图 2该方式重量轻、体积小、易安装，还可根据要求调整气缸的平衡力。无锡职业技术学院毕业设计说明书 7 第三章滚珠丝杠传动系统的设计计算（一）根据机床的受力情况及结构尺寸，参照南京工艺装备厂的产品系列，选用循环垫片预紧螺母式滚珠丝杆，具体型号如下： X 向： 50490 500 Y 向： 50400 1100 （二）因 X 向的滚珠丝杆比 Y 向的滚珠丝杆所受的负载大，现只计算 X 向丝杆的相关数据， Y 向根据 X 向的结果相同选用即可满足要求。（三）具体计算如下。珠丝杠副导程的确定轴向负荷计算公式： F+ 式中 F 切削力， F=0 W 工件重量加工作台重量 W=2301N U 滚动导轨上的滚动摩擦系数（约为取 U=根据式（ 2301=92N 数控十字工作台滚珠丝杠是在低速条件下工作的。故本处的 a F=照样本参数 ,这里的定导程为 4 的滚珠丝杠副。珠丝杠副的传动效率滚珠丝杠副的传动效率为 : / ( )tg （式中滚珠丝杠的螺纹升角当量摩擦角根据当量摩擦系数和当量摩擦角关系（见表 3 前面已经定 v=1m/s，材料选择灰铸铁 5 。所以： =400 ， = 因为 = d）（无锡职业技术学院毕业设计说明书 8 式中 :导程， 4mm d 丝杠公称直径， 25根据式（则根据式（：表 3当量摩擦系数 f 和当量摩擦角齿圈材料锡青铜无锡青铜灰铸铁齿面硬度 5 其它 5 5 其它相对速度 s m/s f f f f f 5 8 10 15 24 17 509 434 343 309 235 217 200 143 136 122 116 102 055 048 045 51 543 509 417 343 309 252 235 217 200 147 140 129 122 109 012 758 724 543 509 400 343 309 252 235 217 200 143 0 2 758 724 543 509 400 343 309 045 905 758 651 549 509 434 400 无锡职业技术学院毕业设计说明书 9 第四章直线滚动导轨的选型导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种，直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，它有以下几方面的优点：错误 !未找到引用源。定位精度高直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的 1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少 90%，因此，可将机床定位精度设定到超微米级。错误 !未找到引用源。降低机床造价并大幅度节约电力采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量，使机床所需电力降低 90%，具有大幅度节能的效果。错误 !未找到引用源。可提高机床的运动速度直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率 20 30%。错误 !未找到引用源。可长期维持机床的高精度对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。所以在结构上选用：开式直线滚动导轨。参照南京工艺装备厂的产品系列。型号：选用四方向等载荷型滚动直线导轨副，如图 4 具体型号： X 向选用 2 500Y 向选用 2 1100锡职业技术学院毕业设计说明书 10 图 4直线滚动导轨无锡职业技术学院毕业设计说明书 11 第五章步进电机及其传动机构的确定进电机的选用冲当量和步距角已知脉冲当量为 1 m/步距角越小，则加工精度越高。倍细分）。电机起动力矩： 12M M M（式中 : : 1 / 2 ( ) d t g （ =92 =m ： 2 /2a o F P （式中 : K 预紧时的摩擦系数，导程， 4 预紧力，有： 1600=640N 承型号为 6004 轻系列，预紧力为 130N。故根据式（ m 齿轮传动比公式为： i= (360 p)，故步进电机输出轴上起动矩近似地可估算为： / i（ =360 M p / 式中 : p =l m/ M= M 2= =锡职业技术学院毕业设计说明书 12 q=h 根据式（ 60 m 因为电机为五相运行 )。则步进电机最大静转矩q/ m 参考有关数控数控十字工作台床的资料 ,可以知道步进电机最高工作频率不超过 1000 根据以上讨论并参照样本 ,确定选取步进电机，该电机的最大静止转矩为 m，转动惯量为 235g/要实现脉冲当量 l m/设计要求，必须通过齿轮机构进行分度，其传动比为： / ( 3 6 0 ) （式中：为滚珠丝杠导程为步距角 p 为脉冲当量根据前面选定的几个参数，由式（： i =4/360 4:1=1 根据结构要求 ,选用 30， 120 错误 !未找到引用源。齿轮类型：选择直齿加工方便。错误 !未找到引用源。模数选择：本工作台负载相当轻 ,参考同类型的机床后 ,选择m 1 齿轮传动侧隙的消除。错误 !未找到引用源。中心距的计算： A=m（（无锡职业技术学院毕业设计说明书 13 =1 (30+120)/2=75顶高为 1根高为 125宽为 20 错误 !未找到引用源。齿轮材料及热处理：小齿轮用 40面高频淬火 ; 大齿轮用 45 号钢，调质处理。由资料知，数控十字工作台的负载可以认为是惯性负载。机械机构的惯量对运动特性有直接的影响。不但对加速能力、加速时驱动力矩及动态的快速反应有关，在开环系统中对运动的平稳性也有很大的影响，因此要计算惯性负载。限于篇幅，在此仅对进给系统的负载进行计算。惯性负载可由以下公式进行计算： 0 2D 1 1 2 2 3 4 m J + J + ( Z / Z ) ( J + J ) + J ( V / ) m D （式中： e 2的转动惯量 3的转动惯量各项计算如下：已知： 0忽略不计，轮惯性转矩计算公式： 22J = m = G /g （其中：为回转半径滚珠丝杠的惯性矩计算公式： J= 2 （无锡职业技术学院毕业设计说明书 14 最后计算可得： 102=103=104=10m=12 m/s D=2 s 故惯性负载根据式（： 0+2)（ + D)2 g. 值为近似值故此值小于所选电机的转动惯量。无锡职业技术学院毕业设计说明书 15 第六章传动系统刚度的分析数控十字工作台作台其实为一进给传动系统，其传动系统的刚度可根据不出现摩擦自振或保证微量进给灵敏度的条件来确定。据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度传动系统中的当量刚度 K 或当扭转刚度 C 主要由最后传动件的刚度 0决定的，在估算时，取 K=C=滚珠丝杠传动 ,其变形主要包括：错误 !未找到引用源。丝杠拉压变形错误 !未找到引用源。扭转变形错误 !未找到引用源。丝杠和螺母的螺纹接触变形及螺母座的变形。错误 !未找到引用源。轴承和轴承座的变形。在工程设计和近似计算时，一般将丝杠的拉压变形刚度的三分之一作为滚珠丝杠副的传动刚度据支承形式可得： 3/ 3 * 1 0 ( / ) F L K g f m m 式（式中： E=10 ) F= L=250 根据式（：动系统刚度较大，可以满足要求。此时传动系统的刚度应满足： K 式（式中： K 传动系统当量刚度部件运动时的静摩擦力 N 正压力 ,N=W/g=230 静摩擦系数，取部件调整时，所需的最小进给量无锡职业技术学院毕业设计说明书 16 则： 30 =p=m/满足微量进给要求的传动系统刚度为 : K 合上述传动系统刚度的讨论可知满足微量进给灵敏度所需要的刚度较小，可以达到精度要求。无锡职业技术学院毕业设计说明书 17 第七章消隙方法与预紧数控机床的机械进给装置中常采用齿轮传动副来达到一定的降速比和转矩的要求。由于齿轮在制造中总是存在着一定的误差，不可能达到理想齿面的要求，因此一对啮合的齿轮，总应有一定的齿侧间隙才能正常地工作。齿侧间隙会造成进给系统的反向动作落后于数控系统指令要求，形成跟随误差甚至是轮廓误差。对闭环系统来说，齿侧间隙也会影响系统的稳定性。因此，齿轮传动副常采用各种消除侧隙的措施，以尽量减小齿轮侧隙。数控机床上常用的调整齿侧间隙的方法针对不同类型的齿轮传动副有不同的方法。如图 7轮装在电动机轴上，调整偏心轴套可以改变齿轮和之间的中心距，从而消除齿侧间隙。图 7偏心轴套调整法 1 2 3无锡职业技术学院毕业设计说明书 18 如图 7示将一对齿轮和的轮齿沿齿宽方向制成小锥度，使齿厚在齿轮的轴向稍有变化。调整时改变垫片的厚度就能改变齿轮和的轴向相对位置，从而消除齿侧间隙。图 7度齿轮调整法图 7另一种双片齿轮周向弹簧错齿消隙结构，两片薄齿轮 1 和 2 套装一无锡职业技术学院毕业设计说明书 19 起，每片齿轮各开有两条周向通槽，在齿轮的端面上装有短柱 3，用来安装弹簧4。装配时使弹簧 4 具有足够的拉力，使两个薄齿轮的左右面分别与宽齿轮的左右面贴紧，以消除齿侧间隙。对比三种方案：第一种需要经常的调整，对于本身就以提高效率为目标的数控机床而言肯定不合适。第二种是很不错的方案，但在切割机上并不实用。第三种方案相比较而言在数控切割机上适用，而且不需要人为经常调整，很适合数控机床的需要。本设计方案选用第三种方法。图 7双片齿轮错齿调整法滚珠丝杠副在工作台上的支承方式有两种。一种是单支承形式；另一种是两端支承形式，本设计选用两端支承形式中的“双支点各单向固定”的支承方式。该形式夹紧一对圆锥滚子轴承的外圈而预紧，提高轴承的旋转精度，增加轴承装置的刚性，减小机器工作时轴承的振动。预紧量由厂家提供。 20 单片机 I/O 口扩展驱动器光电隔离功率放大纵向丝杠存储器扩展驱动器横向丝杠 Z 轴电机 Z 向丝杠第八章控制系统设计定机床控制系统方案根据机械系统方案的要求，可以看出：对机械部分的控制只有进给系统的步进电机的控制和工作台回转的步进电机控制。控制系统有微机的、有有单片机的，这里采用的是开环控制系统，可以选择经济型的单片机控制系统。另外，居然要控制，就得有输入和输出设备才能对相应的运动进行控制。其控制系统框图如图 8 示：图 8控制系统框图要硬件配置由于 89片在性价比上比同类单片机高，加上 8031、 8051 市场上已经停产，所以选择 89为主芯片。要管脚功能 890脚双列直插式芯片。主要管脚功能 : 错误 !未找到引用源。控制线片外存储器选择端，虽然 89有4为了方便接线和各程序的存放，故不使用内部程序存储器，这样地，从外部程序存储器读取指令。错误 !未找到引用源。外部程序存储器选通端 ,以区别读外部数据存储器。错误 !未找到引用源。地址锁存控制端 ,系统扩展时，制实现数据和地址隔离。此外 l/6晶振键盘显示器 21 的固定频率输出正脉冲 ,可作为外部时钟或定时脉冲。错误 !未找到引用源。复位端 ,当输入的复位信号延续二个周期以上高电平，完成复位初始化操作。错误 !未找到引用源。 89 外接存储器时，此口为扩展电路低八位地址和数据总线复用口；用户使用的 I/ 外接存储器时 ,作扩展电路高八位的地址总线；双重功能口；个电路，电路。错误 !未找到引用源。时钟用内部时钟时，二端接石英和微调电路；使用外部时钟时，接外部时钟脉冲信号。 89 地址总线地址总线为 16位，外部存储器直接寻址范围为 64址总线由供八位八位 2口直接提供。数据总线数据总线为 8位，自 , 控制总线由 A 、成。为简化电路，此处选用 27648K*8 位 )。本设计采用二片 2764别存放监控程序 ,各功能模块程序 ,常用零件加工程序。以便于更换各功能模块程序和零件加工程序时，只需更换各自芯片即可，方便升级。 2764芯片主要引脚功能 : 错误 !未找到引用源。 13位地址线错误 !未找到引用源。数据输出线错误 !未找到引用源。数据输出允许信号错误 !未找到引用源。编程控制信号，用于引入编程脉冲错误 !未找到引用源。片选信号 2764主要工作方式 : 错误 !未找到引用源。读方式低电平， 52 出方式错误 !未找到引用源。写方式低电平 , 为低电平， 21V, 高电平时， 2764 芯片处于禁止状态。将数据线上数据固化到指定地址单元。错误 !未找到引用源。编程禁止方式一此为向多片 2764写入不同程序而设置的，当 21高电平时， 2764 芯片处于编程禁止状态。数据存储器常采用，静态、动态两种。动态耗小，成本低，但控制逻辑复杂，需要定期刷新 ,尤其是容易受到干扰，对环境、结构、电摞等都有较高的要求。对实时控制系统而言 ,可靠是第一位的 ,此处选用大容量静态 K*8 位 )一片。 6264主要引脚功能：错误 !未找到引用源。 13位地址线错误 !未找到引用源。数据输入输出线错误 !未找到引用源。数据输出允许信号错误 !未找到引用源。写选通信号错误 !未找到引用源。片选信号 6264主要工作方式 : 错误 !未找到引用源。读方式低电平，高电平时， 6264将数据输出到指定地址。错误 !未找到引用源。写方式低电平，为低电平时 ,允许数据输入。错误 !未找到引用源。封锁方式高电平时，该芯片没被选通，不工作。 9。这类芯片一般具有多种功能，使用灵活方便，使用前必须由后按设定的方式进行操作。 8155可编程并行 I/格便宜，且具有与便等优点。是单片机应用系统最常用的外部功能扩展器件之一。 23 (1)存储器与单片机联接，主要是通过三总线联接。应考虑总线的驱动能力是否足够。存储器 2764、 6264存储量均为 8K，需 13位地址进行存储单元选择，将 9 余地址线经据线联接将存储器数据输出端 9制线 89 2764联，89外部指令。别与 6264 联， 89写。 (2)8155 许多信号与 89容，可直接联接，因 8155 内部已有锁存器，因此 8155 数据地址复合线 9址锁存信号 9选信号译码后产生，以高位地址 O/时对 8155 需要使用 16位地址进行编址。 8155的结构框图及引脚排列见图 8 图 88155 引脚及内部结构 155工作方式查询 8155I/O 工作方式选择通过对 8155 内部命令寄存器（命令口）设定命令控制字实现。命令寄存器格式及对应的工作方式见下图 8 8155I/ 中各符号说明如下：求输入信号，高电平有效。 24 求输入信号，高电平有效。 A 口（ B 口）缓冲器满状态标志输出线，（缓冲器有数据时备选通信号输入线，低电平有效。在不同方式下， B 口及 B 口为基本输入 /输出， C 口为输入方式。 B 口为基本输入 /输出， C 口为输出方式。输出，输出。 B 口为选通输入 /输出。 00 ：空操作 01 ：停止计数 10 ：时间到则停止计数 11 ：置入工作方式和计数长度后立即启动计数，若正在计数，溢出后按新的方式和长度计数 0 ：禁止 B 口中断 1 ：允许 B 口中断 0 ：禁止 A 口中断 1 ：允许 A 口中断定义端口 A 0 ：输入 1 ：输出定义端口 B 0 ：输入 1 ：输出定义端口 C 00 ： A L T 1 、 A 口、 B 口基本输入输出， C 口输入 01 ： A L T 1 、 A 口、 B 口基本输入输出， C 口输出 10 ： A L T 3 ， A 口选通输入输出， B 口基本输入输出 P C 0 ： A I N T R P C 1 ： A B F P C 2 ： B P C 3 P C 5 ：输入输出 P C 0 ： A I N T R P C 1 ： A B F P C 2 ： A S T B P C 3 ： B I N T R P C 4 ： P C 5 ： B S T B 图 8令寄存器格式 25 8155还有一个状态寄存器，用于锁存 I/ 查询用。其格式如图 8 状态寄存器和命令寄存器共用一个地址，命令寄存器只能写入不能读出，而状态寄存器只能读出不能写入。所以可以认为，为状态寄存器，读出的是当前 I/写该地址时，则作为命令寄存器对I/ 155定时功能 8155芯片内有一个 14位减法计数器，可对输入脉冲进行减法计数。外部有两个定时器引脚定时器时钟输入，有外部输入时钟脉冲，出各种信号脉冲波形。定时器的格式、输出波形见图 8 由上图可见，定时器的低 8 位和高 6 位计数器定时是出方式由 04H、 05H 寄存器确定。对定时器编程时，首先将计数器及定时器方式送入定时器口，（定时器的低 8位和高 6 位，定时器方式 M） 04H， 05H。计数常数在 002H3间。计数器的起动和停止由命令寄存器的最高两位何时读都可以置定时器的长度和工作方式，然后必须将起动命令写入命令寄存器。既使计数器已经计数，在写入起动命令后，仍可改变定时器的工作方式。 A 口中断标志请求 A 口缓冲器满空标志 A 口中断允许标志 B 口中断标志请求 B 口缓冲器满空标志 B 口中断允许标志定时器中断标志，定时器计数到指定长度置“ 1 ”，读状态后清“ 0 ” 图 8状态寄存器格式 26 式定时器输出波形 0 0 单方波 0 1 连续方波 1 0 单脉冲 1 1 连续脉冲图 88155 定时器方式及输出波形片地址分配 89持的存储芯片，程序存储器与数据存储器单独编址，由 ,不必考虑会发生冲突 ,因 89位后 ,从 0000H 开始，内部程序存储器空间为 0000部 2片 2764芯片地址分别为 000089部数据存储器空间为 00部 6264 芯片地址：6000#8155芯片地址 (假定未用地址用 0表示 ) M /0时， 8155(1)内部 /1时，端口地址：控制口：：定时器低八位：时器高八

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。