數(shù)控自動送料機設(shè)計【15張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名 院系 機電工程學(xué)院 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 王巍 職稱 講師 從事 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 是否外聘 □是□否 題目名稱 數(shù)控自動送料機設(shè)計 一、設(shè)計目的、意義 在自動化制造系統(tǒng)中，伴隨著制造過程的進行，貫穿著各種物料的流動和儲運，物料給料輸送機是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分，它將制造系統(tǒng)中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夾具等）及時準(zhǔn)確地送到指定加工位置、倉庫或裝卸站。在制造系統(tǒng)中，物料首先輸入到物料流動與儲運系統(tǒng)中，然后由物料輸送系統(tǒng)送至指定位置。本課題設(shè)計的數(shù)控自動送料機具有可實現(xiàn)橫縱向進給的工作臺和機座組成，工作臺面可附加氣動夾具與零件、隨行夾具進行裝夾，與帶式傳送機、滾筒式輸送機等輸送裝置組成自動化輸送系統(tǒng)，對實現(xiàn)制造系統(tǒng)自動化具有重要意義。 二、設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 本設(shè)計主要完成自動給料機的機架結(jié)構(gòu)、工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計、橫縱向進給機構(gòu)設(shè)計、工作臺 運動軌道設(shè)計，橫縱向進給運動控制程序的編制。 技術(shù)參數(shù)： 工作臺臺面尺寸：1230x970mm 工作臺高度：870mm 送料速度：120pcs/min（步距110mm） 電機功率：1Kw 三、設(shè)計完成后應(yīng)提交的成果 1、完成設(shè)計裝配圖、零件圖（合計3張A0圖紙當(dāng)量）； 2、完成設(shè)計說明書（1.5萬字）。 四、設(shè)計進度安排 1.2015年3月2日-3月10日，調(diào)研、收集相關(guān)文獻，確定設(shè)計方案，撰寫開題報告； 2.2015年3月11日-4月30日，方案設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；設(shè)計計算及校核； 3.2015年5月1日-5月25日，結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制裝配圖及零件圖； 4.2015年5月26日-6月7日，撰寫論文、提交圖紙、設(shè)計說明書; 5.2015年6月7日-6月14日，準(zhǔn)備答辯。 五、主要參考資料 姜鑫;孔令軍;張俊勇.一種非走心式單軸車床數(shù)控自動送料機的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機械與電子,2011-05-24. 程艷輝.基于ARM9的數(shù)控沖床自動送料運動控制系統(tǒng)設(shè)計[D].中國海洋大學(xué),2010-06-05. 鄒文明.廣數(shù)980TB2數(shù)控系統(tǒng)的自動送料控制[J].《IT時代周刊》論文專版（第300期）, 2014-07-20 中國會議. 黃慶專;程志杰.數(shù)控車削自動送料裝置設(shè)計與控制[J].制造技術(shù)與機床,2014-07-02. 劉澤民;付麗;馬敘;敖茜;李慧.餐具橫壓延鏈條式自動送料機[J].輕工機械,2014-02-20. 孫丕田.沖床自動送料機的設(shè)計分析[J].科技致富向?qū)?2012-06-25. 祝文華;馬紅燕.自動送料機設(shè)計制造[J].械工程師,1995-10-15. 黃信兵;劉小娟.一種數(shù)控車床自動送料裝置的設(shè)計研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù), 2013-05-20. 李臘梅.螺桿滾絲機自動送料和收料設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用[D].浙江工業(yè)大學(xué),2013-10-01. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 系主任簽字： 年 月 日 編號： 畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： 數(shù)控自動送料機設(shè)計 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年 月 日 V 摘 要 本次設(shè)計是對數(shù)控自動送料機裝置的設(shè)計。在這里主要包括:傳動系統(tǒng)的設(shè)計、裝夾部位系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)的設(shè)計這次畢業(yè)設(shè)計對設(shè)計工作的基本技能的訓(xùn)練，提高了分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進行一般機械的設(shè)計創(chuàng)造了一定條件。 整機結(jié)構(gòu)主要由電動機產(chǎn)生動力通過聯(lián)軸器將需要的動力傳遞到絲桿上，絲桿帶動絲桿螺母，從而帶動整機運動，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 本論文研究內(nèi)容： (1) 數(shù)控自動送料機裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2) 數(shù)控自動送料機裝置工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 數(shù)控自動送料機裝置的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設(shè)計。 (5)對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。 (6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞：數(shù)控自動送料機裝置， 聯(lián)軸器，滾珠絲杠 Abstract This design is the design of CNC automatic feeder device. Here mainly includes: transmission system design, the clamping part of the system design, system design of the graduation design to the design work in basic skills training, improve the ability to analyze and solve engineering problems, and create a condition for general mechanical design. The whole machine structure is mainly produced by the motor power by coupling will need power is passed on to the lead screw, screw drive screw nut, thus promote the machine movement, improve labor productivity and production automation level. More shows its superiority, has a wide development future. In this paper the research content: (1) CNC automatic feeder device structure design as a whole. (2) CNC automatic feeder device performance analysis. (3) the choice of the motor. (4) the numerical control automatic feeder device of the drive system and frame design, execution parts. (5) the design and calculation analysis was carried out on the design of parts and check. (6) to draw the whole machine assembly drawings and detail drawings of the parts assembly drawing and design. Key words: CNC automatic feeder device, coupling, ball screw 目 錄 摘 要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1 課題的背景 1 1.2 課題的意義 1 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 1 1.3.1主要的研究內(nèi)容 1 1.3.2設(shè)計要求 2 1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題 2 2 數(shù)控自動送料機裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 2.1設(shè)計的要求與數(shù)據(jù) 3 2.2 機械傳動系統(tǒng)圖 3 3 數(shù)控自動送料機X方向進給傳動設(shè)計 4 3.1 X向滾珠絲桿副的選擇 4 3.1.1導(dǎo)程確定 4 3.1.2確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速 5 3.1.3估計工作臺質(zhì)量及負重 5 3.1.4確定絲桿的等效負載 5 3.1.5確定絲桿所受的最大動載荷 5 3.1.6精度的選擇 6 3.1.7選擇滾珠絲桿型號 7 3.2校核 7 3.2.1 臨界壓縮負荷驗證 7 3.2.2臨界轉(zhuǎn)速驗證 8 3.2.3絲桿拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率 8 3.3電機的選擇 9 3.3.1電機軸的轉(zhuǎn)動慣量 9 3.3.2電機扭矩計算 10 4 數(shù)控自動送料機Y方向進給傳動設(shè)計 12 4.1 滾珠絲杠計算、選擇 12 4.2 步進電機慣性負載的計算 14 4.3 Y軸滾導(dǎo)軌副的計算、選擇 17 5 機架的設(shè)計 19 5.1對機架結(jié)構(gòu)的基本要求 19 5.2 機架的結(jié)構(gòu) 20 5.3橫梁設(shè)計 21 5.4 機架的基本尺寸的確定 23 5.5 架子材料的選擇確定 23 5.6 主要梁的強度校核 24 6 橫縱向進給運動控制程序的編制 26 6.1 控制系統(tǒng)硬件的基本組成 26 6.2 接口程序初始化及步進電機控制程序 27 6.3 直線圓弧插補程序設(shè)計 31 參考文獻 39 結(jié)論 40 致謝 42 1 緒論 1.1 課題的背景 在我國和國外的生產(chǎn)和研究中，自動送料方式有很多種，但是在這些產(chǎn)品中，存在著一些問題。如日本的RF20SD-OR11機械手送料裝置與沖床做成一體，從橫向(側(cè)面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價格昂貴，又不適合于我國沖床的縱向送料的要求。RF20SD—OR11的結(jié)構(gòu)由沖床上的曲軸輸出軸．通過花鍵軸伸縮，球頭節(jié)部件聯(lián)接機械手齒輪， 由傘齒輪、圓柱齒輪、齒條、凸輪、撥叉、絲桿等一系列傳動件使機械手的夾爪作伸縮、升降、夾緊、松開等與沖床節(jié)拍相同的動作來完成送料，另設(shè)一套獨立驅(qū)動可移式輸送機，通過隔料機構(gòu)將工件輸送至預(yù)定位置，這樣一套機構(gòu)的配置僅局限于日本設(shè)備，不能應(yīng)用于國產(chǎn)沖床。國內(nèi)有的送料機構(gòu)由沖床工作臺通過連桿彈簧驅(qū)動滑塊在滑道上水平滑動，將斜道上下來的料，通過隔料機構(gòu)推到模具中心，并聯(lián)動打板將沖好的料撥掉，往復(fù)運動的一整套機構(gòu)比較簡單， 無輸送機構(gòu)，聯(lián)動可靠，制造容易。但機械手不能將料提升、夾緊，料道傾斜放置靠料自重滑下，如規(guī)格重量變動，則料道上工件下滑速度不一致，易產(chǎn)生疊料，推料機構(gòu)役有將料夾緊，定位不正，增加廢品率，使用也不安全。 1.2 課題的意義 本課題主要是貫穿著各種物料的流動和儲運，物料給料輸送機是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分，它將制造系統(tǒng)中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夾具等）及時準(zhǔn)確地送到指定加工位置、倉庫或裝卸站。計?，F(xiàn)在要求設(shè)計自動送料機構(gòu)，實現(xiàn)自動送料，消除積累誤差，同時可以減少勞動力成本。目前在生產(chǎn)中還是采用手工模式，即是一人看一臺機器，人工送料，這種生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率很低，既浪費勞動力也會讓工人很疲倦，而且人工送料會產(chǎn)生累積誤差。為了解決這些問題，減少生產(chǎn)成本，結(jié)合國內(nèi)外送料機構(gòu)的特點，采用伺服電機與送料機構(gòu)為配合的主要裝置。設(shè)計了具有推廣意義的自動送料機。 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 1.3.1主要的研究內(nèi)容 在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)數(shù)控自動送料機設(shè)計理論及相關(guān)知識的資料和文獻基礎(chǔ)上，綜合考慮數(shù)控自動送料機結(jié)構(gòu)特點、具體作業(yè)任務(wù)特點以及數(shù)控自動送料機的推廣應(yīng)用，分析確定使用數(shù)控自動送料機配合生產(chǎn)工序，實現(xiàn)自動化的目的。 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本文擬進行的研究內(nèi)容如下: 1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和數(shù)控自動送料機本身的結(jié)構(gòu)特點，確定數(shù)控自動送料機整體設(shè)計方案。 2 確定數(shù)控自動送料機的性能參數(shù)，對初步進行靜力學(xué)分析，根據(jù)實際情況選擇電機。 3 從所要功能的實現(xiàn)出發(fā)，完成數(shù)控自動送料機各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 4 完成主要零部件強度與剛度校核。 1.3.2設(shè)計要求 1 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，提出數(shù)控自動送料機的整體設(shè)計方案； 2 完成數(shù)控自動送料機結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計； 3 通過相關(guān)設(shè)計計算，完成電機選型； 4 完成數(shù)控自動送料機結(jié)構(gòu)的設(shè)計；繪制數(shù)控自動送料機結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。 1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題 1 方案選擇 2整體的支撐架設(shè)計 3機構(gòu)設(shè)計 4 強度校核 45 2 數(shù)控自動送料機裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1設(shè)計的要求與數(shù)據(jù) 在自動化制造系統(tǒng)中，伴隨著制造過程的進行，貫穿著各種物料的流動和儲運，物料給料輸送機是機械制造系統(tǒng)的重要組成部分，它將制造系統(tǒng)中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夾具等）及時準(zhǔn)確地送到指定加工位置、倉庫或裝卸站。在制造系統(tǒng)中，物料首先輸入到物料流動與儲運系統(tǒng)中，然后由物料輸送系統(tǒng)送至指定位置。本課題設(shè)計的數(shù)控自動送料機具有可實現(xiàn)橫縱向進給的工作臺和機座組成，工作臺面可附加氣動夾具與零件、隨行夾具進行裝夾，與帶式傳送機、滾筒式輸送機等輸送裝置組成自動化輸送系統(tǒng)，對實現(xiàn)制造系統(tǒng)自動化具有重要意義。 本設(shè)計主要完成自動給料機的機架結(jié)構(gòu)、工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計、橫縱向進給機構(gòu)設(shè)計、工作臺 運動軌道設(shè)計，橫縱向進給運動控制程序的編制。 技術(shù)參數(shù)： 工作臺臺面尺寸：1230x970mm 工作臺高度：870mm 送料速度：120pcs/min（步距110mm） 電機功率：1Kw 2.2 機械傳動系統(tǒng)圖 開環(huán)伺服系統(tǒng)——步進電機驅(qū)動——沒有檢測裝置 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)——交流或直流伺服電機驅(qū)動——脈沖編碼器——速度反饋 閉環(huán)伺服系統(tǒng)——交流或直流伺服電機驅(qū)動——位置檢測裝置——位置反饋 ? 本設(shè)計采用開環(huán)步進電機驅(qū)動。 、傳動初步設(shè)計 電動機——聯(lián)軸器——滾珠絲杠——工作臺 3 數(shù)控自動送料機X方向進給傳動設(shè)計 表 3-1滾珠絲桿副支承 支承方式 簡圖 特點 一端固定一端自由 結(jié)構(gòu)簡單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低設(shè)計時盡量使絲桿受拉伸。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿。 一端固定一端游動 需保證螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式一般用在絲桿較長，轉(zhuǎn)速較高的場合，在受力較大時還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時多用更經(jīng)濟的推力球軸承代替角接觸球軸承。 兩端固定 只有軸承無間隙，絲桿的軸向剛度為一端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會受壓，不存在壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定要高。可以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問題，結(jié)構(gòu)和工藝都比較困難，這種裝置適用于對剛度和位移精度要求較高的場合。 3.1 X向滾珠絲桿副的選擇 滾珠絲桿副就是由絲桿、螺母和滾珠組成的一個機構(gòu)。他的作用就是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)和直線運動進行相互轉(zhuǎn)換。絲桿和螺母之間用滾珠做滾動體，絲杠轉(zhuǎn)動時帶動滾珠滾動。 3.1.1導(dǎo)程確定 電機與絲桿通過聯(lián)軸器連接，故其傳動比i=1, 選擇電機Y系列異步電動機的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的導(dǎo)程為 取Ph=12mm 3.1.2確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速 基本公式 最大進給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 最小進給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 絲桿的等效轉(zhuǎn)速 式中取故 3.1.3估計工作臺質(zhì)量及負重 工作臺重量 移動部件重量 3.1.4確定絲桿的等效負載 工作負載是指機床工作時，實際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進給牽引力的實驗公式計算。選定導(dǎo)軌為滑動導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.1~1.5，本課題中取1.3，則絲桿所受的力為 其等效載荷按下式計算（式中取，） 3.1.5確定絲桿所受的最大動載荷 fw-------負載性質(zhì)系數(shù)，（查表：取fw=1.2） ft--------溫度系數(shù)（查表：取ft=1） fh-------硬度系數(shù)（查表：取fh =1） fa-------精度系數(shù)（查表：取fa =1） fk-------可靠性系數(shù)（（查表：取fk =1） Fm------等效負載 nz-------等效轉(zhuǎn)速 Th ----------工作壽命，取絲桿的工作壽命為15000h 由上式計算得Car=17300N 表3-1-1各類機械預(yù)期工作時間Lh 表3-1-2精度系數(shù)fa 表3-1-3可靠性系數(shù)fk 表3-1-4負載性質(zhì)系數(shù)fw 3.1.6精度的選擇 滾珠絲杠副的精度對電氣機床的定位精度會有影響，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導(dǎo)程誤差對機床定位精度是最明顯的。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意300行程變動量應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/3～1/2,在最后精度驗算中確定。，選用滾珠絲杠的精度等級X軸為1～3級（1級精度最高），Z軸為2～5級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求及其經(jīng)濟性，選擇X軸Y軸精度等級為3級，Z軸為4級。 3.1.7選擇滾珠絲桿型號 計算得出Ca=Car=17.3KN, 則Coa=(2~3)Fm=（34.6~51.9）KN 公稱直徑Ph=12mm 則選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動返向器，雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿副，絲桿的型號為FFZD4010—3。 公稱直徑 d0=40mm 絲桿外徑d1=39.5mm 鋼球直徑dw=7.144mm 絲桿底徑d2=34.3mm 圈數(shù)=3圈 Ca=30KN Coa=66.3KN 剛度kc=973N/μm 3.2校核 滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度KO有絲桿本身的拉壓剛度KS，絲桿副內(nèi)滾道的接觸剛度KC，軸承的接觸剛度Ka，螺母座的剛度Kn，按不同支撐組合方式計算而定。 3.2.1 臨界壓縮負荷驗證 絲桿的支撐方式對絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負荷按下列計算： 式中E------材料的彈性模量E鋼=2.1X1011（N/m2） LO-------最大受壓長度（m） K1-------安全系數(shù)，取K1=1.3 Fmax-------最大軸向工作負荷（N） f1-------絲桿支撐方式系數(shù)：f1=15.1 I=絲桿最小截面慣性距（m4） 式中do--------是絲桿公稱直徑（mm） dw------------滾珠直徑（mm）， 絲桿螺紋不封閉長度Lu=工作臺最大行程+螺母長度+兩端余量 Lu=300+148+20X2=488mm 支撐距離LO應(yīng)該大于絲桿螺紋部分長度Lu，選取LO=620mm 代入上式計算得出Fca=5.8X108N 可見Fca＞Fmax，臨界壓縮負荷滿足要求。 3.2.2臨界轉(zhuǎn)速驗證 滾珠絲杠副高速運轉(zhuǎn)時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速： 式中：A------絲桿最小截面：A= -------絲杠內(nèi)徑，單位； P--------材料密度p=7.85*103(Kg/m) --------臨界轉(zhuǎn)速計算長度，單位為，本設(shè)計中該值為=148/2+300+(620-488)/2=440mm ----------安全系數(shù)，可取=0.8 fZ----------絲杠支承系數(shù)，雙推-簡支方式時取18.9 經(jīng)過計算，得出= 6.3*104，該值大于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。 3.2.3絲桿拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度Ke的計算公式 式中 A——絲杠最小橫截面，； 螺母座剛度KH=1000N/μm。 當(dāng)導(dǎo)軌運動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中，L植分別為750mm和100mm。 經(jīng)計算得： 式中 Ke ——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)； KH——螺母座的剛度(N/μm)；KH=1000 N/μm Kc——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)； KS——絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)； KB——軸承的接觸剛度(N/μm)。 經(jīng)計算得絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠大于1500r/min，能滿足要求。 3.3電機的選擇 步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉(zhuǎn)軸步進一個距角增量。電機總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率。步進電機具有慣量低、定位精度高、無累計誤差、控制簡單等優(yōu)點，所以廣泛用于機電一體化產(chǎn)品中。選擇步進電動機時首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率，再者還要考慮轉(zhuǎn)動慣量、負載轉(zhuǎn)矩和工作環(huán)境等因素。 3.3.1電機軸的轉(zhuǎn)動慣量 a、回轉(zhuǎn)運動件的轉(zhuǎn)動慣量 上式中：d—直徑,絲桿外徑d=39.5mm L—長度=1m P—鋼的密度=7800 經(jīng)計算得 b、X向直線運動件向絲桿折算的慣量 上式中：M—質(zhì)量 X向直線運動件M=160kg P—絲桿螺距（m）P=0.001m 經(jīng)計算得 c、聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量 查表得 因此 3.3.2電機扭矩計算 a、折算至電機軸上的最大加速力矩 上式中： J=0.0028kg/m2 ta—加速時間 KS—系統(tǒng)增量，取15s-1,則ta=0.2s 經(jīng)計算得 b、折算至電機軸上的摩擦力矩 上式中：F0—導(dǎo)軌摩擦力，F(xiàn)0=Mf，而f=摩擦系數(shù)為0.02，F(xiàn)0=Mgf=32N P—絲桿螺距（m）P=0.001m η—傳動效率，η=0.90 I—傳動比，I=1 經(jīng)計算得 c、折算至電機軸上的由絲桿預(yù)緊引起的附加摩擦力矩 上式中P0—滾珠絲桿預(yù)加載荷≈1500N η0—滾珠絲桿未預(yù)緊時的傳動效率為0.9 經(jīng)計算的T0=0.05N·M 則快速空載啟動時所需的最大扭矩 根據(jù)以上計算的扭矩及轉(zhuǎn)動慣量，選擇電機型號為SIEMENS的IFT5066，其額定轉(zhuǎn)矩為6.7。 4 數(shù)控自動送料機Y方向進給傳動設(shè)計 4.1 滾珠絲杠計算、選擇 初選絲杠材質(zhì)：CrWMn鋼，HRC58~60，導(dǎo)程：l0=5mm 強度計算 絲杠軸向力：(N) 其中：K=1.15，滾動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)f=0.003~0005；在車床車削外圓時：Fx=(0.1~0.6)Fz，F(xiàn)y=(0.15~0.7)Fz，可取Fx=0.5Fz，F(xiàn)y=0.6Fz計算。 取f=0.004,則: 壽命值：，其中絲杠轉(zhuǎn)速(r/min) 最大動載荷： 式中：fW為載荷系數(shù)，中等沖擊時為1.2~1.5；fH為硬度系數(shù)，HRC≥58時為1.0。 查表得中等沖擊時則: 根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)最大動載荷的數(shù)值可選擇滾珠絲杠的型號為: CM系列滾珠絲桿副，其型號為：CM2005-5。 其基本參數(shù)如下: 其額定動載荷為14205N> 足夠用.滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式,預(yù)緊方式采用雙螺母螺紋預(yù)緊形式. 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計算如下表 名稱 計算公式 結(jié)果 公稱直徑 ―― 20mm 螺距 ―― ５mm 接觸角 ―― 鋼球直徑 ―― 3.175mm 螺紋滾道法向半徑 1.651mm 偏心距 0.04489mm 螺紋升角 螺桿外徑 19.365mm 螺桿內(nèi)徑 16.788mm 螺桿接觸直徑 17.755mm 螺母螺紋外徑 23.212mm 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 20.7mm （1） 傳動效率計算 絲杠螺母副的傳動效率為： 式中：φ=10’，為摩擦角；γ為絲杠螺旋升角。 （2） 穩(wěn)定性驗算 絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性驗算。 （3） 剛度驗算 滾珠絲杠受工作負載引起的導(dǎo)程變化量為：(cm) Y向所受牽引力大,故用Y向參數(shù)計算 絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計。導(dǎo)程變形總誤差Δ為 E級精度絲杠允許的螺距誤差[ Δ]=15μm/m。 4.2 步進電機慣性負載的計算 根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，有： （1）等效轉(zhuǎn)動慣量的計算 折算到步進電機軸上的等效負載轉(zhuǎn)動慣量為： 式中：為折算到電機軸上的慣性負載；為步進電機軸的轉(zhuǎn)動慣量；為齒輪１的轉(zhuǎn)動慣量； 為齒輪２的轉(zhuǎn)動慣量；為滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量；Ｍ為移動部件的質(zhì)量。 對鋼材料的圓柱零件可以按照下式進行估算： 式中為圓柱零件直徑，為圓柱零件的長度。 所以有： 電機軸的轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，所以有： 步進電機的選用 (１）步進電機啟動力矩的計算 設(shè)步進電機的等效負載力矩為Ｔ，負載力為Ｐ，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力所做的功有如下的關(guān)系： 式中為電機轉(zhuǎn)角，Ｓ為移動部件的相應(yīng)位移，為機械傳動的效率。若取，則Ｓ＝，且。所以： 式中：為移動部件負載（N），G為移動部件質(zhì)量（N），為與重力方向一致的作用在移動部件上的負載力（N），為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，為步進電機的步距角（rad）,T為電機軸負載力矩（N.cm）。 取=0.3（淬火鋼滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)），＝０.8，==279.23Ｎ。考慮到重力影響，Ｙ向電機負載較大，因此Ｇ＝1200Ｎ，所以有： 考慮到啟動時運動部件慣性的影響，則啟動轉(zhuǎn)矩： 取系數(shù)為０.３，則： 對于工作方式為三相６拍的步進電機： (２） 步進電機的最高工作頻率 電機功率：1Kw 為使電機不產(chǎn)生失步空載啟動頻率要大于最高運行頻率,同時電機最大靜轉(zhuǎn)矩要足夠大,查表選擇兩個90BF001型三相反應(yīng)式步進電機. 電機有關(guān)參數(shù)如下: 型號 主要技術(shù)參數(shù) 相數(shù) 步距角 電壓 (V) 相電流 (A) 最大靜轉(zhuǎn)矩 (n.m) 空載啟動頻率 空載運行頻率 分配方式 90BF001 4 0.9 80 7 3.92 2000 8000 4相8拍 外形尺寸(mm) 重量 kg 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 Kg.m 外直徑 長度 軸直徑 90 145 9 4.5 1764 4.3 Y軸滾導(dǎo)軌副的計算、選擇 根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷，kN；工作載荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.0~3.0(一般運行狀況)，3.0~5.0（運動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： 因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取 根據(jù)計算額定靜載荷初選導(dǎo)軌: 選擇漢機江機床廠HJG-D系列滾動直線導(dǎo)軌,其型號為:HJG-D25 基本參數(shù)如下: 額定載荷/N 靜態(tài)力矩/N*M 滑座重量 導(dǎo)軌重量 導(dǎo)軌長度 動載荷 靜載荷 L (mm) 17500 26000 198 198 288 0.60 3.1 760 滑座個數(shù) 單向行程長度 每分鐘往復(fù)次數(shù) M 4 0.6 4 導(dǎo)軌的額定動載荷N 依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷 (kN)驗算導(dǎo)軌的工作壽命Ln： 額定行程長度壽命: 導(dǎo)軌的額定工作時間壽命: 導(dǎo)軌的工作壽命足夠. 5 機架的設(shè)計 5.1對機架結(jié)構(gòu)的基本要求 機架是整個機床的基礎(chǔ)支持件，一般用來放置重要部件。為了滿足機床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動化程度的要求，與普通機床相比，機床應(yīng)有高的靜、動剛度，更好的抗振性。 一、對機床的機架主要在以下3 個方面提出了更高的要求： 1．很高的精度和精度保持性 在機架上有很多安裝零部件的加工面和運動部件的導(dǎo)軌面，這些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要長時間保持。另外，機床在切削加工時，所有的靜、動載荷最后往往都傳到機架上，所以，機架受力很復(fù)雜。為此，為保證零部件之間的相互位置或相對運動精度，除了滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿足靜、動剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性、工藝性等方面的技術(shù)要求。 2．應(yīng)具有足夠的靜、動剛度 靜剛度包括：機架的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度和接觸剛度，都應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，最后達到有較高的剛度-質(zhì)量比。動剛度直接反映機床的動態(tài)性能，為了保證機床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動及自激振動的能力，可以通過適當(dāng)?shù)脑黾幼枘?、提高固有頻率等措施避免共振及因薄壁振動而產(chǎn)生噪音。 3．較好的熱穩(wěn)定性 對機床來說，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個突出問題，必須在設(shè)計上要做到使整機的熱變形小，或使熱變形對加工精度的影響小。熱變形將直接影響機架的原有的精度，從而是產(chǎn)品精度下降，如立軸矩臺平面磨床，立柱前臂的溫度高于后臂，是立柱后傾，其結(jié)果磨出的零件工作表面與安裝基面不平行；有導(dǎo)軌的機架，由于導(dǎo)軌面與底面存在溫差，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌將產(chǎn)生中凸或中凹熱變形。因此，機架結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)使熱變形盡量小。 二、機架機架設(shè)計的一般要求 ： 1） 在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應(yīng)要求輕、成本低； 2） 抗振性好。把受迫振動振幅限制在允許范圍內(nèi)； 3） 躁聲??； 4） 溫度場分布合理，熱變形對精度的影響?。? 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機械加工； 6） 結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件； 7） 有導(dǎo)軌的機架要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好； 8） 造型好。使之既適用經(jīng)濟，有美觀大方。 5.2 機架的結(jié)構(gòu) 1．機架結(jié)構(gòu) 根據(jù)機床的類型不同，機架的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如車床機架的結(jié)構(gòu)形式有平機架、斜機架、平機架斜導(dǎo)軌和直立機架等四種類型。 另外，斜機架結(jié)構(gòu)還能設(shè)計成封閉式斷面，這樣大大提高了機架的剛度。鉆高精度立式萬能磨床、加工中心等這一類機床的機架結(jié)構(gòu)與車床有所不同。例如加工中心的機架有固定立柱式和移動立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體T形機架和前后機架分開組裝的T形機架。所謂T形機架是指機架是由橫置的前機架和與它垂直的后機架組成。整體式機架，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來很大不便，尤其是大中型機床的整體機架，制造時需要大型設(shè)備。而分離式T形機架，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后機架聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時用定位鍵和專用定位銷定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的機架，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式T形機架適用于大中型臥式加工中心。 由于機架導(dǎo)軌的跨距比較窄，致使工作臺在橫溜板上移動到達行程的兩端時容易出現(xiàn)翹曲，將會影響加工精度，為了避免工作臺翹曲，有的立式加工中心增設(shè)了輔助導(dǎo)軌。 2．機架的截面形狀 機床的機架通常為箱體結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計機架的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結(jié)構(gòu)可以在較小質(zhì)量下獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)墓逃蓄l率。機架肋板一般根據(jù)機架結(jié)構(gòu)和載荷分布情況，驚醒設(shè)計，滿足機架剛度和抗振性要求，V形肋板有利于加強導(dǎo)軌支承部分的剛度；斜方肋和對角肋結(jié)構(gòu)可明顯增強機架的扭轉(zhuǎn)剛度，并且便于設(shè)計成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)。 此外，還有縱向肋板和橫向肋板，分別對抗彎剛度和抗扭剛度有明顯效果；米字形肋板和井字形肋板的抗彎剛度也較高，尤其是米字形肋板更高。 3．機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 機架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡化表面形狀。根據(jù)本設(shè)計的具體情況及要求，機架的結(jié)構(gòu)設(shè)如下： 4.機架的設(shè)計步驟 ⑴根據(jù)機架上的零件、部件情況和設(shè)計要求初步確定機架及機架的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以保證機架內(nèi)外的零件能正常運動 ⑵根據(jù)產(chǎn)品批量和結(jié)構(gòu)形式初步確定制造方法，合理選擇材料，單件小批量的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備機架可以采用焊接和鍛喊結(jié)合的機架 ⑶分析承載情況，根據(jù)承載情況合理的選擇截面形式，確定主要設(shè)計參數(shù) ⑷畫出結(jié)構(gòu)草圖，進行必要的強度和剛度計算和尺寸修改 ⑸對重要設(shè)備的機架，還應(yīng)該進行模擬實驗設(shè)計和模擬實驗，并根據(jù)實驗結(jié)果對設(shè)計進行修改。 5.3橫梁設(shè)計 梁設(shè)計的要求 與軸心受壓相仿，鋼梁設(shè)計應(yīng)考慮強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定各個方面滿足要求。 (1)梁的強度計算主要包括抗彎、抗剪和折算應(yīng)力等強度應(yīng)足夠。 (2)剛度主要是控制最大撓度不超過按受力和使用要求規(guī)定的容許值。 (3)整體穩(wěn)定指梁不會在剛度較差的側(cè)向發(fā)生彎扭失穩(wěn)，主要通過對梁的受壓翼緣設(shè)足夠的側(cè)向支承，或適當(dāng)加大梁截面以降低彎曲壓應(yīng)力至臨界應(yīng)力以下。 (4)局部穩(wěn)定指梁的翼緣和腹板等板件不會發(fā)生局部凸曲失穩(wěn)，在梁中主要通過限制受壓翼緣和腹板的寬厚比不超過規(guī)定，對組合梁的腹板則常設(shè)置加勁肋以提高其局部穩(wěn)定性。 梁的截面選擇 一、型鋼梁截面的選擇 型鋼梁截面應(yīng)滿足梁的強度、剛度、整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定四個要求，其中強度包括抗彎、抗剪、局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力。由于型鋼截面的翼緣和腹板等板件常有足夠的厚度，一般不必驗算局部穩(wěn)定，無很大孔洞削弱時一般也不必驗算剪應(yīng)力。局部壓應(yīng)力和折算應(yīng)力只在有較大集中荷載或支座反力時計算。 型鋼梁設(shè)計通常是先按抗彎強度(當(dāng)梁的整體穩(wěn)定有保證或Mmax處截面有較多孔洞削弱時)或整體穩(wěn)定(當(dāng)需計算整體穩(wěn)定時)選擇型鋼截面，然后驗算其它項目是否足夠，不夠時再作調(diào)整。為了節(jié)省鋼材，應(yīng)盡量采用牢固連接于受壓翼緣的密鋪面板或足夠的側(cè)向支承以達到不需計算整體穩(wěn)定的要求。 按抗彎強度或整體穩(wěn)定(φb值可先估計假定)選擇單向(強軸)彎曲梁的型鋼截面時，所需要的截面抵抗矩為： 2、腹板尺寸 梁高確定后腹板高也就確定了，腹板高為梁高減兩個翼緣的厚度，在取腹板高時要考慮鋼板的規(guī)格尺寸，一般使腹板高度為50mm的模數(shù)。從經(jīng)濟角度出發(fā)，腹板薄一些比較省鋼，但腹板厚度的確定要考慮腹板的抗剪強度，腹板的局部穩(wěn)定和構(gòu)造要求。從抗剪強度角度來看，應(yīng)滿足下式： 3、翼緣尺寸 由式5.2.1求得需要的凈截面模量，則整個截面需要的慣性矩為： 5.4 機架的基本尺寸的確定 機架是支撐及其自動變速器所有附件的可移動機構(gòu)。要保證拆裝自動變速器方便、安全；重量要輕，便于移動；架子要有足夠的空間安裝。而且自動變速器每個總成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。考慮到這些方面的因素后要確定的一些自動變速器尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐自動變速器的部件是支撐板，支撐板固定在支承軸上，支承軸安裝在機架上。 為了使機架能夠方便移動，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個側(cè)面通過螺栓各連接兩個輪子，使得架子和輪子連接牢固?？拷D(zhuǎn)盤這端安裝有鎖止裝置，使得架子在任何位置都能停止固定。 5.5 架子材料的選擇確定 架子的結(jié)構(gòu)確定后，就需要準(zhǔn)備材料，買材料時要考慮鋼材的性能，同時也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過到市場調(diào)查分析后，臺架選用60㎜×60㎜的方鋼和50×50的角鋼組合制作。其規(guī)格如表一所示。 受力比較小的底架就用50㎜的角鋼制作，其他的受力大的轉(zhuǎn)架就用60㎜的方鋼制作。在轉(zhuǎn)架與支撐板的固定處需要用軸連接。 表一 鋼材的尺寸 規(guī)格 60㎜×60㎜ 50㎜×50㎜ 橫截面圖 長度 500㎜ 567㎜ 材料 Q235 Q235 5.6 主要梁的強度校核 考慮到一些外在壓力，按照重量為600N進行校核。支承軸160㎜，查機械工程材料 P105頁表5-2得，Q235鋼材的屈服強度σ b =375～460MPa，取σ b=375 MP a 解：和軸一樣建立如圖所示的坐標(biāo)系。 以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點為圓點建立如圖6.1所示的平面直角坐標(biāo)系。 因為：FRD =600N ，把RDE從D點移到E后的受力情況如圖6.1所示。 圖6.1 得到一個F和一個力矩M=Fab×Lbe=600×0.300N·M=180 N·m 計算軸的集慣性矩Ip和抗彎截面系數(shù)Wz，因為材料和軸的是一樣的， 所以σ b=375 MP a , Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以 σ max= M max / W=180/（6773.69×10--6）P a=0.26MP a 也設(shè)安全系數(shù)：K=5 故：K×σ max=5×0.26MP a=1.5 MP a﹤σ b=375 MP a 因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。 所以可以進行制作。解：以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點為圓點建立如圖2.2.1所示的平面直角坐標(biāo)系。軸的受力分析。軸的軸心受力簡圖如圖2.2.1-b所示。通過受力圖可以明顯看出軸的最大彎矩是在BE點之間。 把F從C點移到B 后的受力情況如圖2.2.1- b 所示。 得到一個F和一個力矩M=F×Lbe=600×0.3N·M=180 N·m 因為：Fba+Fde=2F=1200N 由于軸的受力完全對稱，故Fba=Fde=F=600N B點和F點的彎矩為：MB=WF=Fba×Lde+M=600×0.01+180 N·m=601.8N·m 受力情況如圖2.2.1所示. 計算軸的極慣性矩Ip 和抗彎截面系數(shù)Wz因為材料和軸的是一樣的，所以σ b=375 MP a , Ip=∫y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.6884×10--6m3 所以 σ max= M max / W=305/（6773.69×10--6）P a=0.45MP a 也設(shè)安全系數(shù)：K=5 故：K×σ max=5×0.45 MP a=2.25 MP a﹤σ b=375 MP a 因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。 所以可以進行制作。 6 橫縱向進給運動控制程序的編制 6.1 控制系統(tǒng)硬件的基本組成 6.1.1 微處理器選擇 在以單片機為核心的控制系統(tǒng)中，大多數(shù)采用MCS-51系列單片機的8031芯片，經(jīng)過擴展存儲器、接口和面板操作開關(guān)等，組成功能較完善、抗干擾性能較強的控制系統(tǒng)。8031內(nèi)部包含一個8位CPU，128字節(jié)的RAM，兩個16位的定時器，四個8位并行口，一個全雙工串行口，可擴展的程序和數(shù)據(jù)存儲器各64K，有5個中斷源。 6.1.2 系統(tǒng)擴展 系統(tǒng)中采用鍵盤實現(xiàn)輸入，并采用LED顯示器，它們均需要占用較多芯片口線，所以該系統(tǒng)需要進行系統(tǒng)擴展。可編程并行接口8255A是一種應(yīng)用廣泛的并行接口擴展器件。它具有三個8位并行口PA、PB、PC，由此提供了24條口線。 6.1.3 顯示模塊與鍵盤連接 如圖3-2，通過P1口及譯碼器的鍵盤和顯示接口電路。這里由P1口的準(zhǔn)雙向口功能可以實現(xiàn)一口多用。 首先，使P1口的低4位輸出字形代碼；P1口的高4位輸出一個位掃描字，經(jīng)3—8譯碼器后顯示某一位，并持續(xù)1ms。各位掃描一遍之后，關(guān)掉顯示。 其次，使P1口的高4位轉(zhuǎn)為輸入方式，使P1口的低4位輸出鍵掃描信號，有鍵按下時，轉(zhuǎn)入鍵譯碼和處理程序。 圖3—2 通過P1口及譯碼器的鍵盤和顯示接口電路 6.1.4 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計 步進電機的驅(qū)動電路設(shè)計主要涉及脈沖分配器的選擇問題和驅(qū)動電路的選擇問題。 時下脈沖分配器主要有兩種：一種是硬件脈沖分配器（國內(nèi)主要有YB系列），另外一種是軟件脈沖分配器。軟件脈沖分配器不需要額外的電路，相應(yīng)的降低了系統(tǒng)的成本，雖然這種方法占用了一定的計算機運行時間，但是在該設(shè)備中計算機有足夠的資源來擔(dān)當(dāng)買中分配任務(wù)。該系統(tǒng)采用軟件來經(jīng)行脈沖分配更為合理。單片機與步進電機的接口電路如圖3—3。 圖3—3 單片機與步進電機的接口電路 6.2 接口程序初始化及步進電機控制程序 6.2.1 8255A初始化程序 INTT: MOV DX, 8255A控制端口 MOV AL, 86H OUT DX, AL MOV AL, 05H OUT DX, AL 6.2.2 40H類型中斷服務(wù)程序 MOV DX, 8255A IN AL, DX IRET 6.2.3 步進電機驅(qū)動程序 6.2.3.1 電機的控制電路原理及控制字 節(jié)拍 通電相 控制字 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 二進制 十六進制 1 8 A 00000001 01H 2 7 AB 00000011 03H 3 6 B 00000010 02H 4 5 BC 00000110 06H 5 4 C 00000100 04H 6 3 CD 00000101 05H 7 2 D 00000110 06H 8 1 DA 00000111 07H 設(shè)電機總的運行步數(shù)放在R4，轉(zhuǎn)向標(biāo)志存放在程序狀態(tài)寄存器用戶標(biāo)志位F1（D5）中，當(dāng)F1為0時，電機正轉(zhuǎn)，為1時則反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時P1端口的輸出控制字01H,03H,02H,06H,04H,05H存放在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲單元20H~27H中，28H中存放結(jié)束標(biāo)志00H，在29H~2EH的存儲單元內(nèi)反轉(zhuǎn)時P1端口的輸出控制字01H,05H,04H,06H,02H,03H,在2DH單元內(nèi)存放結(jié)束標(biāo)志00H。 6.2.3.2電機正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制程序 PUSH A ；保護現(xiàn)場 MOV R4, #N ；設(shè)步長計數(shù)器 CLR C； ORL C, D5H ；轉(zhuǎn)向標(biāo)志為1轉(zhuǎn)移 JC ROTE； MOV R0, #20 ；正轉(zhuǎn)控制字首址指針 AJMP LOOP； ROTE: MOV R0, #27H ；反轉(zhuǎn)控制字首地址 LOOP: MOV A, @R0； MOV P1, A ；輸出控制字 ACALL DELAY ；延時 INC R0 ；指針加1 MOV A, #00H； ORL A, @R0； JZ TRL； LOOP1: DJNZ R4, LOOP ；步數(shù)步為0轉(zhuǎn)移 POP A ；恢復(fù)現(xiàn)場 RET； ；返回 TPL: MOV A, R0； CLR A； SUBB A, #06H； MOV R0, A；恢復(fù)控制字首指針 AJMP LOOP1； DELAY: MOV R2, #M； DELAY1: MOV A, #M1； LOOP: DEC A； JNZ LOOP； DJNZ R2, DELAY1； RET； 6.3 直線圓弧插補程序設(shè)計 在機電設(shè)備中，執(zhí)行部件如要實現(xiàn)平面斜線和圓弧曲線的路徑運動，必須通過兩個方向運動的合成來完成。在數(shù)控機床中，這是由X、Y兩個方向運動的工作臺，按照插補控制原理實現(xiàn)的。 6.3.1直線插補程序的設(shè)計 6.3.1.1用逐點比較法進行直線插補計算，每走一步，都需要以下四個步驟： 偏差判別：判別偏差或，從而決定哪個方向進給和采用哪個偏差計算公式。 坐標(biāo)進給：根據(jù)直線所在象限及偏差符號，決定沿+X、+Y、-X、-Y的哪個方向進給。 偏差計算：進給一步后，計算新的加工偏差。 終點判別：進給一步后，終點計算器減1.若為0，表示到達終點停止插補；不為0，則返回到第一步繼續(xù)插補。終點計算判別可用兩個方向坐標(biāo)值來判斷，也可由一個方向的坐標(biāo)值來判斷。當(dāng)，可用X方向走的總步數(shù)作為終點判別的依據(jù)，如動點X等于終點則停止。當(dāng)，則用Y方向走的總步數(shù)作為終點判別的依據(jù)。 由此，第一象限直線 插補程序的算法如圖： 6.3.1.2程序設(shè)計 設(shè)計程序時，在RAM數(shù)據(jù)區(qū)分別存放終點坐標(biāo)值、，動點坐標(biāo)值X,Y，偏差。對8位機，一般可用2字節(jié)，而行程較大時則需用3字節(jié)或4字節(jié)才能滿足長度和精度要求。此外，所有的數(shù)據(jù)區(qū)必須進行初始化，如設(shè)置初始值、X、Y向步進電機初態(tài)（控制字）。 插補程序所用的內(nèi)存單元如下： 28H 29H 2AH 2BH 2CH 70H X Y 電機正反轉(zhuǎn)控制字 電機正反轉(zhuǎn)控制字為： D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D1D0為X向電機控制位。D0=1運行，D0=0停止；D1=1正轉(zhuǎn)，D1=0反轉(zhuǎn)。 D2D3為Y向電機控制位。D2=1運行，D2=0停止；D3=1正轉(zhuǎn)，D3=0反轉(zhuǎn)。 第一象限直線插補的程序如下： ORG 2000H MIAN: MOV SP, #60H； LP4: MOV 28H,#0C8H； MOV 29H,#0C8H； MOV 2AH,#00H； X MOV 2BH,#00H； Y MOV 2EH,#00H； F MOV 70H,#0AH； LP3: MOV A,2EH； JB ACC.7,LP1 MOV A,70H SETB ACC.0 CLR ACC.2 MOV 70H,A； LCALL MOTR； LCALL DELAY； MOV A,2EH； SUBB A,29； INC 2AH； AJMP LP2； LP1: MOV A,70H STEB ACC.2 CLR ACC.0 LCALL MOTR LCALL DELAY MOV A,2EH ADD A,28H LP2: MOV 2EH,A MOV A,28H CJME A,2AH,LP3 RET END 程序中MOTR為步進電機的控制子程序。 6.3.2圓弧插補程序的設(shè)計 6.3.2.1逐點比較法 逐點比較法的圓弧的插補計算過程和直線插補過程基本相同，也分為偏差判別、坐標(biāo)進給、偏差計算和終點判別四個步驟。不同點在于：（1）偏差計算公式步進與前一點偏差有關(guān)，還與前一點的坐標(biāo)有關(guān)，在計算偏差的同時要進行坐標(biāo)計算。（2）終點的判別是以一個方向的坐標(biāo)值與終點坐標(biāo)值相比較判斷其是否相等為判據(jù)。若，則以X是否等于作為終點判據(jù)；若，則以Y是否等于作為終點判據(jù)。 第一象限逆圓弧 插補程序算法如圖： 6.3.2.2程序設(shè)計 和直線插補程序設(shè)計一樣，也在內(nèi)存中開辟存儲單元用以存放有關(guān)數(shù)據(jù)。在RAM數(shù)據(jù)區(qū)分別存放懂點坐標(biāo)X和Y，其初始值為起點坐標(biāo)值，其后依據(jù)坐標(biāo)計算結(jié)果而變化，存放終點坐標(biāo)值，以及存放偏差飛存儲單元。第一象限逆圓弧插補程序如下： XL EQU 18H XH EQU 19H YL EQU 28H YH EQU 29H L EQU 1AH H EQU 1BH L EQU 2AH H EQU 2BH FL EQU 2CH FH EQU 2DH ORG 2400H MAIN: MOV SP,#60H; MOV 70H,#08H; MOV XL,#80H;XL MOV XH,#0CH;XH MOV L,#80H; L MOV H,#0CH; H MOV L,#00H; L MOV H,#00H; H MOV YL,#00H; YL MOV YH,#00H; YH MOV FL,#00H; FL MOV FH,#00H; FH LP3: MOV A,FH JNB ACC.7,LP1 MOV A,70H SETB ACC.2 CLR ACC.0 LCALL MOTR MOV R1,#28H MOV R0,#1CH MOV R7,#02H LCALL MULT2 ADD: CLR C MOV A,FL ADDC A,1CH MOV FL,A MOV A,FH ADDC A,1DH