XK712数控铣床Z向步进进给系统设计 - 图文(7)

（2） 主、从动端轴径不一致时，应按大端直径选联轴器的规格。 （3） 选择联轴器的主要依据是传递的最大扭矩，传递的最大扭矩应小于或等于表中许用 扭矩值，最大扭矩的确定应考虑机器起制动所需加减速扭矩和过载扭矩。但是，往往因为在设计时资料不足或分析困难，最大扭矩不易确定。这种情况下，可按计算 扭矩选用。即计算扭矩不超过表中许用扭矩值。

（4） 选用联轴器规格时，还应注意扭转刚度和轴向刚度。当然如对此无严格要求时可放宽。

3.7.2精密膜片弹性联轴器型号的选用 根据要求选用GYS2

Y22?52J24?38型联轴器。

3.8机械传动系统的动态分析

1.计算丝杠—主轴箱纵振系统的最低固有频率wnc

wncK06=

K0m rad/s （3-44）

——滚珠丝杠螺母副的综合拉压刚度N/m，取K0=Kmin=1600.13×

10N/m；

md——滚珠丝杠螺母副和机床执行部件的等效质量（kg），m= m +

13ms

其中m、ms分别是机床执行部件的质量和滚珠丝杠螺母副的质量； 已知：m =150 kg

ms=md?4?3.7?131?7.83?10132?3 kg=11.02 kg

= m +=

K0mms=150+

13×11.02 kg=153.7 kg

6wnc=

1600.13?10153.7 rad/s=3226.6 rad/s

2.计算扭振系统的最低扭振固有频率wnt

wnt=

KsJs rad/s （3-45）

式中：Js——折算到滚珠丝杠轴上的系统总当量转动惯量（kg·㎡）；

Ks——丝杠的扭矩刚度（N·m/rad），取Ks=K?=35459.1 N·m/rad；

=（28.68+15.48）kg·cm2=44.16 kg·cm2=0.00442 kg·㎡

35459.10.0042Js=Jr+J0wnt=

KsJs= rad/s =2905.6 rad/s

由以上计算可知，丝杠—主轴箱纵振系统的最低固有频率wnc=3226.6rad/s、扭振系统的最低扭振固有频率wnt=2905.6 rad/s，都比较高 。一般按wn=2905.6 rad/s的要求设计机械传动系统的刚度，故满足要求。

3.9机械传动系统的误差计算与分析

1、计算机械传动系统的反向死区?

?=2??=

2F?Kmin?103㎜ （3-46）

式中：F?——由主轴箱重量产生的导轨静摩擦力（N），且

?0——导轨静摩擦系数，取?0=0.01；

W0——主轴箱重量（N）；取W0=1500

Kmin——进给传动系统的综合拉压刚度；

已知Z向进给传动系统的综合拉压刚度的最小Kmin=416.7×10N/m，导轨

静摩擦力F?=?0W0=0.01×1500N=15N

?2??6=

2F?Kmin?103=2×15/（416.7×10）?103=0.7×10?4㎜

6即?=0.07?m? （1/2～1/3）重复定位精度=1.67?m，故满足要求。

2、计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差?Kmax

?Kmax=F?(1Kmin?1Kmax)?10?3=15?(1416.7?1444.4)?10?3 (3-47)

=0.002 ?10?3mm

即?Kmax=0.002?m?（1/4～1/5）定位精度=1.6?m，故满足要求。 3、 计算滚珠丝杠因扭矩变形产生的误差

（1）由扭矩引起的滚珠丝杠螺母副的变形值?的计算。 ?=

32TL2?d2G4?3602?=7.21×10?2TL2d24（度） （3-48）

式中：T——负载力矩（N·㎜），取T=TKJ=0.0233N·m=23.3 N·mm L2——扭矩作用点之间的距离（㎜），取L2=570 ㎜； d2——丝杠底径（㎜），取d2=37.324 ㎜。 ?=

32TL2?dG42?3602?=7.21×10?2TL2d42=7.21×10?2×

23.3?57037.3244=0.00049

由该扭矩变形?引起的轴向移动滞后量?将影响工作台的定位精度，?可以用以下式计算：

?=L0?360 ㎜

式中：L0——滚珠丝杠螺母副的基本导程（㎜），取L0=5㎜； ?=L0?360?0.00049360?5㎜=0.0000068 mm =0.0068?m

第四章 微机数控系统的设计

4.1控制系统总体方案的拟定

机电一体化系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，控制系统的控制对象主要包括各种机床，如车床，铣床，磨床等等，控制系统的基本组成如下图所示：

通信接口 微 机 步进电机驱动电路 步进电机 数 控 铣 床 开关量控制电路 软件

主运动驱动电路 主轴电机 4.2绘制控制系统结构框图

根据总体方案及机械结构的控制要求，XK712立式铣床控制系统选用MCS-51系列单片机组成，纵向横向及垂直方向均采用步进电机控制，三个坐标采用硬件唤醒分配器，控制系统的功能包括：

1、X向、Y向、Z向进给伺服运动 2、键盘显示 3、面板管理 4、行程控制

5、其他功能，例如光电隔离电路、功率放大电路、红绿灯显示硬件电路主要由以下几部分组成：

主控器，即中央处理单元（CPU）;

总线，包括数据总线、地址总线和控制总线； 存储器，包括RAM和ROM； 接口，即I/O输入输出接口电路；

外部设备，如键盘、显示器及光电输入等； 控制系统结构框图如图所示：

RAM/ROM I/O接口 信号变 换 控制对 象 CPU 外 设

4.3选择中央处理单元（CPU）的类型

在微机控制系统中CPU的选择主要考虑以下因素： 1、时钟频率和字长，这个指标将控制数据处理的速度； 2、可扩展存储器的容量；

3、指令系统功能，影响编程的灵活性；

4、I/O接口扩展能力，即对外部设备控制的能力；

5、开发手段，包括支持开发的软和硬件；

此外，还应考虑到系统的应用场合，控制对象对各种参数的要求，以及经济价比等经济性的要求。

综合考虑以上因素，这里选用8031芯片作为CPU

4.4存储器扩展电路设计

由于8031芯片内部无程序存储器需要扩展外部程序存储器支持，同时8031

内部只有128B的数据存储器供用户使用，也不能满足控制系统的要求，故需要扩展程序存储器和数据存储器。

4.4.1程序存储器的扩展

8031的程序存储器的寻址空间为64K字节，8031芯片内部不带ROM，用作程序存储器的器件是EPROM。根据控制系统的要求，这里扩展2片2764程序存储器。

1、地址锁存器

由于8031芯片的

p0口是分别传送低8位地址线和数据线，故8031扩展系

统一定要有地址锁存器，常用的地址锁存器芯片有74LS373，它是带三态缓冲输出的8D触发器。

2、译码电路设计

由于这里的扩展容量较大扩展多个外围芯片。因此，这里使用译码法来进行编址。译码电路可使用现有的译码芯片，这里我们选用3—8译码器（74LS138），这种芯片输入端占用3根最高地址线，剩余的13根低位地址线可作为片内地址线，74LS138译码器的8根输出线分别对应8K字节的地址空间。

3、8031与2764芯片的连接 （1）、地址线的连接

8031芯片的

p0和p2用来传送地址和数据。p2口传送高8位地址，

p0口传送

低8位地址和数据。因此采用74LS373锁存器，锁存低8位地址，以实现口地址和数据的分时传送AEL作为74LS373的选用信号，当AEL为高电平时，锁存器的输入和输出透明，此时，不需锁存。当AEL从高电平变为低电平，出现下降沿时，低8位地址锁存入地址锁存器中，74LS373的输出不在随输入变化，这样p2就用来传送数据，8031芯片p2口和74LS373的送出口p0 …… 此处隐藏：1606字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……