数控回转工作台的设计

引言

对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基郎理论、基

本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般

程序、规范和方法。而工科类学生更应恻重于从生产的第一线获得生产实际知识

和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训竦，通过毕业设计，可树立正确的生

产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。

使学生进一步巩固和UI1深对所学的加以，使之系统化、综合化。

培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高

解决本专业范围内的一段工程技术问题的能力,从而扩大、深化所学的专叱知识

和技能。

培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资

料的阅读与翻译、计算III应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌提

科学研究的基本方法和思路。

使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做

事严谨、严肃认真、一畛不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识

和团结怖作的工作作风。

本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计

算部分，设计思路是先狼理后结构，先整体后局部。

目前数控回传工作台已广注应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋

势是：

数控回转工作台的设计

1.在现格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台;

2.在性能上将研制以钢为材料的期轮,大幅度提高工作台转速和转台的承载

能力；

3.在形式上继续研制两轴JK动和多轴并联回转的数控转台。

数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地祓

要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。佰计近几年要求配备数控转台的加

工中心将会达到每年600台左右。

预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保

持着较低的行业景气度外,部分装备制造业将有里保持较高的揩长率，特刖是那

些国家产业政策就M振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的用机，普通加

工机床将获得年均15%-20%左右的稳定增长。

国土机械外文翻译成品TB店

第一章数控回转工作台的原理与应用

数控机床的II周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工

作台可以与X、Y、Z三个坐标轴取动，从而力口工出各抻球、圆版曲线等。回转

工作台可以实现精懈的自动介度，扩大了数控机床加工范围。

-2-

1.1数控回转工作台

数控回转工作台主要用于数控拽床和钛床，其外形和通用工作台几乎一样,

但它的驱动是伺服系舞的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。

它的进给、分度转位和定位领紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运

动是由伺服电动机，经齿轮减速后由蜗杆传给期轮。

为了消除蛔杆副的传动间隙，采用了双螺他新厚蛔杆，通过移动蛔杆的轴向

位置调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此期杆齿厚从头到尾

逐渐增厚。但由于同一倡的螂曲是相同的，所以巾然可以保持正常的啮合。

当工作台静止时必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的福射方向有8对夹

紧瓦，并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时，

活塞便压向纲球，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮。在工作台需要回转时，先使小液压

缸的上腔接通回油也在弹簧的作用下，钢球抬3夹紧瓦将期轮松开。

回能工作台的导曲面由大型滚动轴承支承，亦由圆锥滚柱轴承及双列向心圆

柱滚子轴承保持准确的回转中心。数控回杨工作台的定位精度主要取决于蛔杆副

的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆机在半用环控制系统中，可以在实际测

量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿

回路中，由数控装置iB行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发

出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。

回转工作台设收点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作

台降速，然后由圜光栅或编眄器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。数控

回传工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。

数控回转工作台的设计

1.2设计准则

我们的设计过程也本着以下几条设计法则

1）创造性的利用所需要的物理性能

2）分析原理和性能

3）利刖功能载荷及其意义

4）赖加意外载荷

5）创造有利的袋荷条件

6）提高台理的应力分布和刚度

7）重量要适宜

8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸

9）根据性能组合选择材料

10）零件与整体零件之间精度的进行选择

11）J力能设计应适应制造工艺和降低成本的要求

1.3主要技术参数

（1）最大回转半径：500mm

（2）回转角度：0~360°

（3）回转精度：0.01°

（6）最大承教重量100kg

1.4本章小结

主要简单介绍毕业设计题目（数控回转工作台）和其发展概况，设计背景、

-4-

工作原理、设计参数也作了进一步的说明。

第二章：数控回转工作台的结构设计

2.1传动方案的确定

2.1.1步进电机的原理

步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线或量运动的电磁执行

元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角埋量。电机总的回转角与输入脉

冲数成正比例，相应的转速取决于输入脓冲速率。

步进电机是机电一怵化产品中关鲤部件之一，通常被用作定位控制和定速控

制。步进电机惯量低、定位精度高、无累枳误差、控制简单等特点。广泛应用于

机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真

机等。

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出叨率大于负载所需的功率。

而在选用J力率步进电机时，首先要计算机械系统的负莪转矩，电机的矩独特性能

满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实尿工作过程中，各种独率下

的负载力矩必须在犯特性曲线的范围内。一般地说最大静力姐大的电机，负莪

数控回转工作台的设计

力矩大。

选择步进电机时,应使步出角和机械系统一配,这样可以得到机床所需的

脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的

导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成c但细分只能改变其分辨率，不

改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

选择J力率步进电机时，应当伍算机械负载的负莪惯量和机床要求的启动独

率，使之与步进电机的惯性:率特性相匪配还有一定的余量，使之最高速连续工

作颍率能满足机床快速移动的需要

2.12传动方案传动时应满足的要求

数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原

动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动

机采用应采用步进电机，工作台为T形槽工作台，传研装置由齿轮传研和嘛

杆传动组成。

合理的传动方案主要满足以下要求：

(1)机械的I力能要求：应满足工作台的功率、转速和运动柩式

的要求。

(2)工作条件的要求：例如工作环惊、场地、工作制度等。

(3)工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。

(4)结构工艺性要求;如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、

工艺性和经济合理等。

-6-

2.1.3.传研方案及其分析

数控回转工作台传动方案为：步进电机一齿轮传动一蛔杆传动一

工作台

该传动方案分析如下：

齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递DJ率和四周速

度范围很大，传动效率高，结构紧凑。

蜗杆传动有以下特点：

1.传动比大，在分度机构中可达1000以上c与其他传刈形式相比，传

动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。

2.传动平稳期杆齿是连续的螺窿齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，

传动平稳，噪声低。

3.可以自城当喷杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主

动件，机构招自蚀。这种蜗杆传动常用于起重装置中。

4,效率低、制造成本较高蜗杆传动方面：齿血上具有较大的滑动速

8,摩擦磨损大，散效率为为0.7-0.8,具有自锁的期杆传动效率仅为0.4左右。

为了提高减摩擦性和H磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。

由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蛔杆传动放在传

动系统的低速级，传用方案较合理。

同时，对于数控II转工作台，结构简单，它有两桃型式：开环回转工作

台、闭环回转工作台。

两种型式各有特点：

开环回转工作台开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用功

数控回转工作台的设计

率步进电机来驱动。

闭环回转工作台闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区刖在

于闭环回转工作台有转动用度的测量元件(剧光栅)o所谓量的结果经反馈

与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，便转台分度定位精度更高。

2.2步进电机的选择及运动参数的计算

许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺

服电机部可作为驱动元件。步进电机的特点:一是过件性好。其转速不受负载大小

的翳响，不像普通甩机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机

使用在对速度和位置都有严格要求的场合；二是控制方便。步进电机是以“净”为

单位旃枝的，数字特征比较明显，这样就给it算机控制带来了很大的方便，反过

来，计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阊的使用市场；三是整机结构简单。

传统的机械速度和位置捶制结构比较复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整

机的结构变得简单和紧凑。所以选择步进电机的计算如下：

工作所需功率为：PW=FWVW/1000TIWKWPw=Tnw/9950nwKW

式中T=150N.M,nw=36r/min,电机工作效率nw=0.97,代人上式得

Pw=150x36/(9950x0.97)=0.56KW

电机所需的输出功率为：Po=Pw/n

式中：n为电机至工作台主动轴之间的总效率。

由表2.4查得：齿轮传动的效率为nw=0.97；一对滚动轴承的效率为：n

“0.99；蜗杆传动的效率为T)w=0.8o因此，

n=n1n23n3=0.97x0.993x0.8=0.75

-8-

Po=Pw/T]=0.56/0.75=0.747KW

一般电机的额定II］率

Pm=(1-1.3)Po=(1-1.3)0.747=0.747-0.97KW

则由表2.1取电机额定功率为：Pm=0.75KWO

确定电机转速

按表2.5推荐的各抻机构传动范围为,®:

齿轮传动比:3-5,

蛔杆传动比:15-32,

则总的传动范围为:i=hxi2=3x15-5x32=45-160

电机转速的范围为

N=ixnw=(45-160)x36=1620-5760r/min

为降低电机的重量和价格,由表2.1中选取常用的同步转速为3000r/min的Y

系列电机，型号为Y132s2-2,其满载转速nm=2920r/min,此夕卜，电机的安装和外

形尺寸可查表2.2

2.3齿轮传动的设计

2.3.1选择齿轮传动的类型

根据GB/T10085—1988的推荐,采用直齿轮传动的形式。

数控回转工作台的设计

2.3.2选择材料

考虑到齿轮传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号犯；为达到更

高的效率和更好的耐磨性，要求齿轮面,硬度为45-55HRC。

2.3.3按齿面接触疲劳强度设计

先按齿面接触披劳强度进行设计，在校核齿根弯曲疲劳强度。

传递转J®Ti=9.55x106Pi/Ni=(9.55X106x0.75/3000)=2.39N.M

载荷系数K：因载荷平稳，由表6-6取K=1.2

齿宽系数甲d：由表6-7JRM/d=1

许用接触压力[6H]"5H]=[6H2]=220Mpa

传动比i：i=3

将以上参数代人公式

Di3^(671/[5h])2(6-21)KT1(i+1)/kpdi

Di^32.88mm

2.3.4确定齿轮的主要参数与主要尺寸

1)齿数®Z1=22,iZ2=ixZi=3x22=66,®Z2=66o

2)模模m=d1/Zl=32.88/22=1.49mm,取标准值m=1.5。

3)中心距标准中心加a=m/2亿1+Z2)=60.5mm

4)其他主要尺寸

介度圆直径：dl=mZl=1.5x22=33mm,

d2=mZ2=1.5x66=99mm

-io-

齿项圆直径：dal=dl+2m=33+2x1.5=36mm,

da2=d2+2m=99+2x1.5=102mm

齿宽：b=kpdd1=0.6x33=19.8mm,1b2=bi+(5-10)=25-30mm,®bi=30mmo

2.3.5校核齿根弯曲疲劳堀度

8F=22KTiYFS/bmdi^[5F]

复合齿形系数Ys：由x=0(标准齿轮)及Z1Z2查图6-29得YFSI=4.12,YFS2=3.96

则

5fi=2kTiYFSi/bmdi=2x1.2x2.39x103x4.12/(19.8x1,5x33)=74.6Mpa<[8F1]5

t2=8tiYFS2/YFSI=(74.6X3.96/4.12)Mpa=71.70MPa<[5F2]

弯曲强度足峭。

2.3.6确定齿轮传动精度

齿轮圆周速v=dinK/(60X1000)=3.14x72.5x970/(600x1000)=3.68m/s

由表6-4确定第II公差组为8级。第I、II公差组也定为8级，齿厚偏差

选HK

2.3.7齿轮结构设计

小齿轮dal=33mm采用实心式齿轮

大齿轮da2=99mm采用腹板式齿轮

2.4蛔轮及蛔杆的选用与校核

由干前述所诜电机可fl!T=2.93N.M传动比设定知=3,效率n=0.8工作H安

数控回转工作台的设计

排每年300工作日计，寿命为10年。

2.4.1选择期杆传动类型

根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蛔杆。

2.4.2选择材料

考虑到蜗杆传用兔率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号肌力达到更

高的效率和更好的耐磨性，要求期肝螺窿齿面淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮

用铸甥磷青铜Zcusn10p1,金用铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青

铜制造，而轮制用灰铸铁HT100制造。

2.4.3按齿面接触疲劳强度设计

根据闭式期杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在校

核齿根弯曲疲劳强僖。传动中心曲:

a>3kT2(

(1)确定作用在期轮上的转距T2

按Z1=2,估取效率ri-0.8,则

T2=T*n*i=153.4N.M(3-3)

(2)确定载荷系数K

因工作载荷较稳定，被取载荷分布不均系数KB=1；由使用系数KA表从而

S®KA=1.15；由于特速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1；则

-12-

K=KA*KB*KV=1*1.15*1.1=1.265«1.27(3-4)

(3)确定弹性影响系数ZE

选用的铸锡磷青粉期轮和期杆相配。

(4)确定接触系数Zp

先假设期杆介度Bl直径d1和传动中心演的比值di/a=0.30,从而可查出

Zp=3.12o

(5)确定许用应力6H]

根据财轮材料为铸锡磷青铜zcusMOpI,金属模铸造，蛔杆螺旋齿面硬度

>45HRC，从而可查得期轮的基本花用应力6H「=268MPA。

因为电动J1架中蚓轮蜗杆的传动力间隙性耽故初步定位、其寿命系数

为KHN=0.92,则

[oH]=KHN[oH]<=0.92x268=246.56-247MPA(3-5)

(6)计算中心距

a>J].27x3538.2x(160X2,7)2=24mm

V247(3-6)

取中心?h=50mm,m=1.25mm,蜗杆分度圆直径d1=22.4mm,这时=0.448,

从而可查得接触系数=2.72,因为<Zp,因此以上计算结果可用。

数控回转工作台的设计

2.5蛔杆与蛔轮的主要参数与几何尺寸

2.5.1蛔杆

直径系数q=17.92；分一一直径d尸22.4mm,蜗杆头数乙=1；分度圆导程

角y=3T1’38〃

蜗杆轴向齿即：PA==3.94mm；(3-7)

期杆齿顶圆直径：%=4+2〃；*m=32.2〃〃々3_8)

期杆轴向齿厚：B=l/21加=197mm(3-10)

2.5.2期轮

期轮齿数：4=62,变位系数X=0

脸算传动比:i=zVz'=62/1=62(3-11)

这是传动比误差为:(60-62)/60=2/60=0.033=3.3%(3-12)

期轮分度圆直径:d2=mZ2=125x62=77.5〃〃〃(3-13)

期轮喉回直径：di2=d2+2ha2=93.5(3-14)

期轮喉母圆直grfl2=a-1/2da2=50-1/293.5=3.25(3-17)

2.5.3校核齿根弯曲疲芹强度

1.53桃

dd.m

1x2(3-18)

当量齿数

7

3

ZV2=—=62/cos3.180=62

cos3y(3-19)

-14-

根据X2=0,ZV2=62,可查得齿形系数al=2.31,螺旃角系数

YB=1-Y/140°=0.9773(3-20)

「5

许用弯曲应力［编=

[6F]=56x0.72=40.32MPa(3-21)

,L53x1.27x17040

此]'45x155x2.5

2.31x0.9773=4.29MPa(3-22)

所以弯曲强度是满足要求的。

2.6轴的校核与it算

2.6.1画出受力简图

Fo=72.8N

图3-1受力简图

计算出：R尸46.6NR2=26.2N

数控回转工作台的设计

2.6.22出扭矩图

T=n.i.T电机

=0.36x60x0.98

=21.2N.M(3-33)

图3-2扭明图

2.6.3弯矩图

M=72.8x180xW3

=13.1N.(3-34)

图3-3弯地图

2.7弯矩组合图

由此可知轴的最大危除截面所在。

组合弯矩

-16-

M=J"+(.7)2

(3-35)

2.8根据最大危除截面处的扭矩确定最小轴径

%<L^J

w(3-36)

81转切应力为脉动循环变应力,Ba=0.6

杭弯截面系数W=0.1d3

根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及小

2.9齿轮上鲤的选飒与校核

(1)飒翅连接的类型好尺寸

因其轴上拽的作用是传递扪矩，应用平鲤连接就可以了。在此用平能。

由资料可查出维的截面尺寸为：宽度b=5mm,高度h=5mm,由连轴器的宽度

并参考键的长度系列,从而取键长L=10mm°

(2)键连接的强度

维、轴和连轴器的材料都是福，因而可查得消用挤压力4]=50~60MPa,

取其平均值©]=135MPa。

鲤的工作长度l=L-b=10-5=5mm,健与连轴器的盘槽的接触高度

k=0.5h=2.5mm,从而可得:5p=2000T/(kld)=127^[flP]

可见满足要求。

此跳的标记为：8B5X10GB/r1096-1979o

数控回转工作台的设计

2.10轴承的选用

滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动

接触来支支转动零件的。与滑动轴承相比，旋动力承摩擦力小，功率消耗九

启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数巳经标准化，因此使用滚动

轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承

载能力。以及与轴承的安装、调整、洞滑、密封等有关的“轴承装置设计”问

题。

2.10.1轴承的类型

考虑到考各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差,因此选

用调心性能比较好的回徘滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向教荷及轴向

教苟，外围可分离，安装时可调整轴承的流隙。其机构代周为3000,於后根

据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：30208。

2.10.2轴承的流隙及轴上零件的调配

轴承的流隙和欲紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。

2.10.3滚动轴承的配合

滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的直

合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外克的配合采用基

轴制，即以轴承的外存尺寸为基准。

-18-

2.10.4滚动轴承的洞滑

考虑到电动刀架工作时特速很高，并且是不间断工作，温度也很高。K

采用油洞滑，转速越高，应采用粘度越低的耐滑油；载荷越大，应选用粘度

越高的。

2.10.5滚动轴承的密封装置

轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并网

止耐滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式及非接触式两大类。此处，

采用接触式密封，唇用密封圈。

唇形密封圈靠弯折了的橡版的弹性力和附加的环行螺旋弹簧的紧扣作

用而套紧在釉上，以便起密封作用。唇形密到圈封唇的方向要紧密封的部位。

明如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外㈱浸入，蜜蜂情

应朝外。

2.11本章小结

对数控回转工作台的主要零件及传动系统的零件进行设计选型零件校校，损

照机械设it一书进行设计，完成机械部分。

数控回转工作台的设计

第三章控制系统及计

3.1系统方案段案构成

,机用开环控

具怵原理：编写单片机指令，通过打描鲤盘瑜人的数字记录需要转动的角度,

然后计算需要输出的脉冲，用软件的方法实现脉冲的输出，然后由光电耦合电路

减小外部的干扰，接着用环行分配器使各相绕组报一定的额序通电，由功率放大

电路实现J力率的放大，熟后接步进电动机，通过连轴器把力矩传到船杆、蜗轮减

速器。由于期轮与回转工作台以传动轴相连接，具有相同的角速度，使得蜗轮的

转旗带动回转工作台的转机理论上，回转工作台的转动角位移精度由微机发出

的电平信号来控制。

-20-

3.1.1单片机

1

P|.o40-

239

3一Po.o

38一

437Pb.i

536—Pbj

”

6一Poj

734-RM

833-Po.5

32

98031-P0.6

031

RST/V印30-P0.7

RXD'Pj”一129—EA/Kw

TXD、PM—228—ALE/PROG

INTp.Pjz—327—PSEN

TNTI.PM—426-Pv

25

To、P”一524-P2Q

Ti、P”—623—P2n

WR、P3.6—722

RD、PV一821

XTALj—P22

9

XTALi——0P1.I

4一Pz.O

本设计选用8031芭片,片内无ROM或者EPROM,使用时必须配置外部的

程序存储器EPROM。本设计选用了2764扩展其空间，8031的引脚分3大功能：

（1）I/O口线

PoRRR共4个八位口。

（2）控制口线

PSEN（片外取指控制）、ALE（地址预存控制）、EA（片外存储器选择）、

RESET（复位控制）。

（3）电源和时钟。

8031最小应用系统。8031内部不带ROM,需要外接EPROM作为外部程序存

储器。又因为8031在外接程序存储器或数据存储器时地址的低8位信息和数据信

息分时送出，故还需要采用一片74LS373来锁存此8为地址信息。这样，一片

2764EPR0M和一片74LS3732成了一个最小的计算机应用系统。如图

数控回转工作台的设计

10仃

!2

|3

|4

|5

|6_

17_

MCS-51的程序存曲器空间与数据存储器空间是相互独立的。用户可最多犷展

到64kb的程序存曲器几64kb的数据存储器,编6为OOOOH^FFFFHo片内8kb单元

地址要求地址线13根（A0~A，

它由P。和P2kp2.4组成。地址锁存器的锁存信号为ALE。程序存储器的取地址

消耗为PSEN。由于程序存情器芯片只有一片，所以其片选瑞（31）直接接地。

8031一片本身的连接31必须接地来表明选择外部存俯器外，还必须有复位和

时钟电路。在此系统中有P1、P3口作为用户I/O口使用；74LS373为地址锁存器,

他是一片三态输出8D触发器，当0E=1时三态门导通，输出线上为8为锁存器的

状态。当0E=1时揄出为高任杭转台。G为顿存信号输入线，G=1时预存器输出等

于D端愉人，G输入短跳变将输入信息须存到8为锁存器中。

当8031在访问外部程序存储器时，P2口榆人高8为地址：P6口分时传送底8

为地址和指令字节。在ALE为高电平时，P。口输出的地址有效，并由ALE的下降

沿锁存到地址锁存器中，此时外部程序存储器宣统信号线PSEN出现低电平，选通

相应的外部。EPROM存储器;相应的指令字节出现在EPROM的数据线（0产0?）

上，输人到P。口，CPU招指令字节读人指令寄存器。

-22-

3.1.2光电耦合

为了防止强电干扰及其干扰信号通过I/O控制电路进人计算机，影响其工作，

通常的办法是实现采用滤波吸收，控制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办

法，使微机与强电部件不共地，中断干扰信号的传导，光电幅点电路主要有光电

耦合器的光电转换元件组心如图

控制输出时，危机桶出的控制信号经74LS04非门反相后,加到光电器合器G

的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经过反相加到发光二极管正瑞的电

平为低电平，0111,发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏三极管截止，输

出信号几乎等于［II在光皱二极管集电机上的电源电乐c当控制信号为低电平时，

发光二极管导通并发光，性敏三极管接收发光二根管发出的%而导通，于是输出

瑞的电平几乎等于零。

数控回转工作台的设计

3.1.3环形分配器

步进电动机的各相费组必须按一定的II®序通电才能正常工作。这种使用动机

按一定规律变化的部分/为脉冲分配器。实现环形脉冲分配器功能有两抻：一抻

是纯软件方法，即完全用软件来实现相序的分配,直接输出各相导通或截止的信

本设计以五相十拍电机为控制对象，它的通电方式为

AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB,共有10个通电状态。如果P1口输出

的控M信号中，0代表赞组通电，1代表使绕组断电，则可用10个控制字来对应

这10个通电状态。这10个控制字如下表

通电状态P1.4(E)P1.3(D)P1.2(C)PP1.0(A)控制字

AB11100FC

H

-24-

ABC11000F8

H

BC11001F9

H

BCD10001F1

H

CD10011F3

H

CDE00011E3

H

DE00011E7

H

DEA00111E6

H

EA01110EE

H

EAB01100EC

H

在程序中，只要依次招这10个控制字送到P1口，步进电动机就会转动一个

齿距角。每送一个空子就完成一拍，步进电动机精过一个步他角。程序就是根据

这个原理进行设计的。

数控回转工作台的设计

3.1.4J力率放大器

Ri|-

——4

R?

从计算机输出口或从环形分配器输出的信号脉冲电流一般只有几个毫安，不

能直接驱动步进电动机，必须采用功率放大器将机中电流进行放大，使其增大到

几至十几安焙，从而驱前电动机运材。由于电动机各相绕组都是绕在铁心上的扶

圈。所以电感较大，绕组通电时，电流上升受到限制，因而影用电动机各相绕组

电流的大小。绕组断电时，电感中磁场的储能元件将维持绕组中已经有的电流不

能突变。在绕组断电时会产生反电动势。为使电流尽快衰演并释放反电动势必须

增）111适当的续流回胳。本设计采用单电压功率放大电路，如图

步进电动机的即独特性

步进电动机的输出转班随班率升高而下降的原因可以这样接受：由于有绕组

电感的一向，绕组中电流的波形加上所示，电流上升需要一定的时间，电流上升

的驱动电流的时间常数3为

-26-

Ta=L/Ra

L——绕组的电感；

Ra一通电11路的总电网，包括绕组线圈电网，限流电阻％和晶体管

结电阻。

电流下降时放电回路的时间常数一

Tb=L/Rb

L——绕组的电感

A一通电回路的总电阻，包括烫组线阖电阻，耗能电阻R2晶体管结

电机

本设计考虑的精度原因,a1R,=R2=10Q

3.1.5程序

流程图:键盘扫描

记录输入的数据

计算程序，算出

步进电机的步数

等待键盘输入

循环产生脉冲

数控回转工作台的设计

中断时间到响应中

断，停止脉冲输出

解盘子程序:

KEY：LCALLKS2检查有闭合键否?

JNZMK1A非0,有型闭合则转

LJMPMK7无盘闭合转返回

MK1：LCALLDIR有一闭合,则延时12ms

LCALLDIR消抖

LCALLKS2再次检查有鲤闭合

JNZMK2若无维闭合M转

LJMPMK7若无键闭合则转返回

MK2：MOVP1,#FOH发行线全日描信号，列线全1

MOVA,P1读人列状态

ANLA,#FOH保留高4位

CJNEA,#FOH,MK3有犍按下则转

LJMPMK7无闭合键转返回

MK3：MOVR2,A保存列值

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ORLA,#OFH列线信号保留，行线全1

MOVP1,A从列先输出

MOVA,P1读人P1口状态

ANLA,#OFH保留行线值

ADDA,R2将行线值和列线值合并

MOVR2,A暂存与R2中

MOVR3,#00HR3存简直

MOVDPTR,#TRBE指向键值表首地表

MOVR4,#10H查找次数送R4

MK4：CLRA

MOVCA,A+DPTR表中值送入A

MOV70H.A暂存与70H单元中

MOVA,R2键特征值送入A

CJNEA,70H,MK6未查到则转

MK5:LCALLDIR打描1遍显示器

LCALLKS2还有键闭合否?

JNZMK5若键未释放，则等特

LCALLDIR若谯已释放，则延时12ms

LCALLDIR消抖

MOVA,R3在蛙值存入A中

RET返主

MK6:INCR3键值加一

数控回转工作台的设计

INCDPTR表地址力D1

DJNER4,MK4未查到，反复查找

MK7:MOVA,#FFH无闭合造标志存入A中

RET返主

KS2:MOVP1,#F0H闭合-判断子程序

MOVA,P1发全a描信号，读人列线值

ANLA,#FOH保留列线值

CPLA取反，无铤投下全0

RET返主

TRBE:DB01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H

DB09H,00H,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH

把输入的数字转换成字节数:

MOVA,30H

MOVB,#64H

MULAB

MOVR6,A

MOVR7,A

MOVA,#31H

MOVB,#OAH

MULAB

ADDA,R6

-30-

MOVA,#32H

MOVR6,A这样高位在R7中，低位在R6中

计算程序：

MOVR5/00H

MOVR4,#4BH

DIVMOVA,R5除数高8位送A

JNZBEGIN除数非零则转BEGIN

MOVA,R4除数应8位送A

JZOVER除数为零置益出标志

BEGIN:MOVA,R7被除数高8位送A

JNZBEGIN1被除数非零则转BEGIN1

MOVA,R6被除数低8位送A

JNZBEGIN1被除数非零则转BEGIN1

RET被除数为零则返回

BEGIN1:CLRA清余数单元

MOVR2,A

MOVR3,A

MOVR1,#10H双字节除法计数器置16

DIV1:CLRC开始R3R2R7R6左移

MOVA,R6破除数低8位送A

RLCAR6循环左移一位

数控回转工作台的设计

MOVR6,A左移结果送回

MOVA,R7被除数高8位送A

RLCAR7循环左移一也

MOVR7,A左移结果回送

MOVA,R2余数左移一位

RLCA

MOVR2,A

MOVA,R3

RLCA

MOVR3,A

DIV2:MOVA,R2开始部分余数减除数

SUBBA.R3低8位先减

MOVRO,A暂存差值

MOVA.R3

MOVA,R5高8位相谟

JCNEXT若部分余数〈除数则转NEXT

INCR6若部分余数〉二除数则商为1

MOVR3,A新余数存R3R2

MOVA,RO

MORR2,A

NEXT:DJNZR1,DIV116位除完则返回

MOVA,R3开始四舍5大处理

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JBA.7,ADD1若余数最高位为1ii#1

CLRC开始余数乘2处理

MOVA,R2

RLCA余数低8