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1、剪板机数控对刀系统设计摘要本文的主要内容是对剪板机数控对刀系统作了介绍，较为详细地阐述了系统的设计思路，对部分硬件电路和系统的构造进行了分析和介绍。对刀系统的控制主要采用的是8051单片机控制系统，控制步进电机驱动滚珠丝杠带动挡料板做水平运动，滚珠丝杠与步进电机采用联轴器直接连接，避免了齿轮传动的误差，在滚珠丝杠的一端装有光电编码器，能够即时检测当前电机转速与转向。为了在对刀过程中提高对刀精度，使挡料板只能够做水平运动，采用滚珠丝杠螺母带动挡料板在导轨上运动，控制系统采用主要由MCS-51系列单片机805ICPU以及相应的扩展芯片，结合程序控制步进电机的正反转，驱动滚珠丝杠带动挡料板做机械运动
2、，从而完成系统的对刀任务。关键词自动化机械生产过程控制单片机剪板机AbstractThemaincontentofthispaperistheshearonthecuttingmachinetoolnumericalcontrolsystemisintroduced,moredetailedexpositionofthedesignideas,someofthehardwarecircuitsandsystemsforthemainprogramwasintroducedandanalysed.Theknifesystemisbasedonthe8051MCUcontrolsystem,con
3、trolofsteppermotor-drivenballscrew-drivenexpectedtoblockthelevelofmovement,ballscrewcouplingwithasteppermotorconnecteddirectlytoavoidageartransmissionerror,BallScrewsidewithphotoelectricencoder,abletoimmediatelydetectthecurrentmotorspeedandsteering.Inordertoimprovetheknifeintheknifeprecisionsothatth
4、eboardcanonlyblockexpectedtodothelevelofmovement,usingnutBallScrew-drivenblockmaterialintherailsmovement,themaincontrolsystemusedbytheMCS-51seriesandtheMCU8051CPU.Thecorrespondingexpansionofchips,withthepositiveandcontrolledsteppermotor,driveballscrew-drivenblockexpectedtodomechanicalmovement,thusco
5、mpletingthetaskoftheknife.Keywords：automatedmachine,productionprocesscontrol,singlechip,cuttingplatemachine1 绪论11 1目12 .2本课题的国内外概况21332总体方案的拟定52.1自动剪板机的工作原理52.2352.3传统元件的选用623111*勾62.3.2彳专*62.3.3导向支撑部件72.3.4滚珠丝杠副的轴向间隙消除72.3.582. 4HcJIJ82. 4.183. 4.2光电耦合器的应用84. 4.3控制系统硬件部分83机械部分的设计95. 1滚珠丝杠的计算和选用93.
6、1.1丝杠副的计算载荷103. 1t2VI算额定动荷10313Zf专IT123. 1.4,11133. 1.5冈IJ度Vl一算143. 2步进电机的计算和选用153. 2.1计算步进电机负载转矩154. 2.2计算步进电机启动转矩155. 2.3计算最大静转矩156. 2.4步进电机参数校核164单片机数控系统硬件的设计164.2选择中央处理器的类型177. 2.18051单片机I可介174. 2.28051引脚功能描述184. 3地址锁存器设计194. 4程序存储器说明204. 5键盘以及显示芯片的设计224. 5.18279功能介绍224. 5.28279_!_!彳工。234. 5.382
7、79的命令字及其格式244. 5.48279的状态字及其格式254. 5.58279数据输入/输出格式264. 5.68279译码和编码方式264 .6硬件电路设计275 .7单片机数控系统软件的设计274. 7.18279初始化程序：284. 7.2控制程序编制：305结束语346总结35参考文献37致谢38附录391绪论.课题的来源自从第二次工业革命以后，机械工业在工业中占了很大的比重，要生产出各种大型机械，就得有相应的材料例如：45、HT200、Q235等等的加工材料，这些加工材料又少不了剪板机的剪切,所以剪板机在现代工业发展中起着很大的作用。剪板机的加工精度的好坏主要取决于剪板机的对刀
8、系统，为了优化剪板机的加工，提高加工精度和效率，我主要是设计剪板机对刀系统，同时采用机电一体化提高对刀的精度和效率。1,1随着工业的不断发展，生产率得到了很大的提高，人们的生活质量得到了很大的提高，这些都往往离不开生产设备的技术改进，在这当中剪板机就是一个重要的角色，剪板机在很多的场合都能用到，在机会所有的机械设备生产厂中都要剪板机的身影。剪板机是用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材的机器。是借于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。剪板机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于航空、轻工、冶
9、金、化工、建筑、船舶、汽车、电力、电器、装潢等行业提供所需的专用机械和成套设备。机电一体化是一门面向应用的技术，代表了机械产品的柔性化和智能化发展方向。最早提出这个并用于实践的日本目前已成为世界制造强国。经过三十年的发展，机电一体化产品早已经遍布从航天航空到日常办公等领域，极大的推动了各个领域的技术发展。机电一体化技术得到世界各国政府和企业界的广泛重视，也是我国政府大力支持的重要研究方向和发展的重点。131运用单片机也是实现机电一体化的一个重要方法。单片机全称为单片微型计算器，又称为微控制器，是把中央处理器CPU、随时和只读存储器、定时/计数器，各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片的微型
10、计算机。单片机小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组装成各种智能式控制设备已经各种智能仪表。面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务,从而获得最佳性价比。抗干扰能力强，侍应温度范围宽，在各种恶劣条件下都能可靠地工作，这是其他机型所无法比拟的。可以很方便地实现多机和分布式控制，使整个系统的效率和可靠性大为提高。单片机有很强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力，由于单片机的引脚数目有限，为了解决需要的引脚数和实际的信号线之间的问题，所以我们一般采用了更用引脚的方法0引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。由于单片机的外部扩展非常能力强，如果内部的各种功能不能满足应用
11、需求时，我们需要在外部进行扩展（如扩展ROM、RAM、I/O接口，定时器/计数器，中断系统等），与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。这次毕业设计的运用单片机的优点对原有剪板机的对刀系统进行改进，实现自动控制，提高对刀系统的精度和效率。1.2本课题的国内外概况国内现状剪板机主要用于剪切金属板材，是重要的金属板材加工机床。其不仅用于机械制造业，还是金属板材配送中心必不可少的装备，应用范围特别广泛。剪板机是借于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。常用来剪裁直线边缘的板料毛坯，主要应用于金属加工行
12、业。剪板机按结构分为闸式剪板机和摆式剪板机两类；按传动方式分，有机械传动剪板机和液压传动剪板机两类。剪板机是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换滑块的直线往复运动，对板料进行剪切加工的剪切机械，机械剪板机是金属板料剪切的专业设备，广泛用于汽车、造船、建材、五金机械、金属结构的薄板剪切下料使用，被剪切板料以抗拉强度48公斤/毫米以内为基准，如需剪切其他高强度板料时，应相应减少剪切板料厚度。为了提高本机的整体抗拉强度，采取钢板焊接结构，并具有结构紧凑等特点。本剪板机是用于板料剪切的通用剪板机。适用于剪切、落料、弯曲、浅拉伸成型和其他冷冲压工作。主要由曲柄滑块机构和星轮机构组成，结构简单，实用性高
13、。今后我国的研究重点可能会向以下几个方面发展：（1）剪板机用于许多金属加工和薄板开料操作，所以要求剪板机结构设计多样灵敏度高。（2）由于所需产品多样性要求提高剪板机剪切能力。（3）为了满足广大用户的要求，提高剪板机的产能势在必行。（4）在提高剪板机产能和产品多样性以及同时提高剪板机剪切能力的前提下必须还要提高剪板机的安全性。国外现状剪板机是带有自动送料装置，可完成板料高效率、精密加工的机械剪板机，具有自动、高速、精密三个基本要素随着中国加入WTO以来，我们回过头来瞻望祖国的制造业，就拿剪板机的成长来看吧剪板机床的成长越来越成为机械制造行业的中流砥柱，通用型高性能剪板机，广泛适用于航空、汽车、农
14、机、电机、电器、仪器仪表、医疗器械、家电、五金等行业。锻压机械是指在锻压加工中用于成形以及分离的机械设备，1842年，英国工程师史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了蒸汽动力锻压机械的时代。1795年，英国的布拉默发明水压机，但直到19世纪中叶，因为大锻件的需要才应用于锻造随着电动机的发明，十九世纪末出现了以电为动力的机械剪板机以及空气锤，并获得快速成长二十世纪初，锻压机械改变了从19世纪开始的向重型以及大型方向成长的趋向，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种出产等方向成长于是出现了每分种行程2000次的剪板机所谓剪板机一般是指每分钟的行程次数为普通剪板机的5-10倍的剪板机。自60年代以来，剪
15、板机已经有较大的成长，其每分钟行程次数已经从几百次成长到3千次左右，其吨位已经从十吨成长到上百吨今朝剪板机主要用在电子、仪器仪表、轻工、汽车等行业中进行特大批量的冲压出产近年来，随着模具技能以及冲压技能的成长，剪板机的应用范围在不断地扩大，数量在不断地增长预计不久的未来，剪板机在冲压用剪板机中的比例将会越来越大因此，改进和扩大现有剪板机机是完全有必要的。13设计任务该设计是对原有剪板机的对刀系统进行改造，对刀系统采用步进电机驱动的机械主运动和单片机控制协调起来，完成对刀系统的对刀和让刀，从而完成机床改造。该系统要求对刀精度为0.Olmm,对刀速度2mmin,剪板机对刀口宽2500mm,龙门闸式
16、剪板机无U喉口，所以只能剪切小于对刀口宽度的板料，剪板机刀片的倾斜角小。为了在对刀过程中提高对刀精度，让挡料板只能够做水平运动，所以采用滚珠丝杠螺母带动挡料板在导轨上运动，导轨采用燕尾型导轨，其高度小，结构紧凑，可以多向受力，可以用于运动速度不高，受力不大的场合。对刀系统只要求精确定位，是从一点坐标移动到另一点坐标，移动过程中不加工。由于对刀系统精度要求较高，为了提高系统对刀精度，滚珠丝杠与步进电机用联轴器直接连接，避免了齿轮传动的误差，保证传动精度。在滚珠丝杠的一端装有光电编码器。光电编码器，又称为光电轴角位置传感器，是集成光一机一电为一体的数字测角装置，主要是以高精度计量光栅为检测元件,通
17、过光电转换原理将输出轴上的机械几何位移量转换为脉冲，由于光电码盘与电动机同轴，当电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为了判断电动机旋转方向，码盘还提供了相位相差90的两路脉冲信号。支承方式选用双推一简支，就是一端固定一端游动的，也就是一端装向心球轴承，另一端装止推轴承，适用于中速、精度较高的长丝杠传动。现在，一般机械设备的电气控制系统都采用可编程控制器PLC控制，但是PLC与单片机相比价格较高，在有些场合使用起来单片机方便。虽然PLC的抗干扰能力比单片机好，但单片机通
18、过在输入、输出端如果采用光电隔离等措施，实际应用效果相对好。本系统具有集成度高，抗干扰能力强，结构简单，价格便宜，操作方便，自动化程度较高等特点，且设备的可靠性、可维护性及灵活性都很好。单片机控制系统主要由MCS51系列单片机8051CPU,8279键盘/显示芯片、系统工作状态检测输入开关I/O、外控输出电机驱动、声光报警、键盘、显示及电源等电路部分组成。8051芯片的性价比高，是MCS-51系列单片机的典型产品，8051单片机包含中央处理器(CPU)、程序存储器(RoM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、串行接口、并行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线组成。
19、141应完成设计工作量：1、AO号图合计3.5张。其中包括对刀系统装配图AO一张，单片机控制原理图AO一张，滚珠丝杠A2一张，螺母支座A2一张，丝杠螺母A2一张，联接板A3一张，挡料板A3一张，支架A3一张，套筒A3一张，轴承端盖A3一张，支撑导轨A3一张。2、设计说明书一份(不少于1.5万字)。3、外文资料翻译不少于原文单词3000。2总体方案的拟定2.1 自动剪板机的工作原理自动剪板机是由送料、定位加紧，剪切和自动传动机构等组成。电动机分别待定送料机构、压板，剪板机的剪板刀和送料小车。其工作的过程是：系统开机后，输入要加工板料的加工尺寸与数量，根据加工的方法按下相对的加工键，系统开始自动运
20、行。首先是对回零开关ST3进行检查，如果挡料板不在系统的零位置则步进电机启动并且带动挡料板回零，当挡料板回到零位置后,则检查小车的状态开关ST5；如果小车空载运行，接下来小车启动，并且左行到位，到位后料车到位开关ST4闭合小车停止运行；同时，挡料器运动到加工尺寸；接下来，启动进料机构，带动板料向有运动。当板料遇到挡料板开关ST2后，停止送料，同时主电机启动，压料板下压，压料板上压紧开关STl闭合，压紧板料，步进电机带动挡料器让刀，完成后主电机启动带动刀片下落,剪短板料，主电机关闭，刀具和压料器在弹簧力作用下回到起点复位。同时卸料电机启动带动托架转动，到位开关ST8闭合，剪好的板料进入小车，接着
21、步进电机带动挡料板回到下次板料加工的尺寸位置，剪好的板料需要用压块下压的次数计数，当没有达到设定的数值时，系统开始自动循环，进过数次循环后，回到零位对误差进行修正再返回。当达到设定的数值后，料车启动右行,讲板料运到下一个加工位置同时到位开关ST7闭合,卸料后，小车再次启动左行，准备进行下一次循环。2.2 控制方式由于对刀系统只要求精确定位，从1点左边移动到另一点坐标，同时对移动轨迹并无要求,因此采用点位控制。同时采用半闭环控制，在半闭环系统中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角可以间接检测移动部件的位移，然后反馈给数控装置的比较器中，在与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进
22、行控制，让移动部件补充位移，直到差值消失的控制系统。这种伺服机构所能达到的精度，速度和动态特性高于开环伺服机构。2.3 传统元件的选用2.3.1 传动机构常用的机械传动机构包括各类齿轮传动副、丝杠螺母传动副、带传动副等各类线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件。为确保机械系统的传动精度、传动效率和工作稳定性，在设计中，应保证有精确的传动比、热稳定性、高的谐振频率、高刚度、低摩擦和具有适当的阻尼比等。为达到上述条件，主要从以下几个方面采取措施：1）采用低摩擦阻力的传动部件，比如采用滚珠丝杠副等。2）缩短传动链，提高传动件的刚度，比如用预紧的方式提高滚珠丝杠的刚度；同时采用大转矩的伺服
23、电机直接与丝杠螺母副直接联接达到减少中间传动机构等。3）选取最佳传动比，用来达到提高系统分辨率的目的，或者得到减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量的效果，尽可能的提高加速能力。4）减小反向死区误差，例如采取减少支撑变形、消除传动间隙等方法。此对刀系统为纵向移动，以传递为主，需要系统有较高的传动精度，滚动丝杠副具有传动效率高（传动效率达0.900.95）,运动平稳，能够预紧，工作寿命长，定位精度和重复定位精度高，同步性好，可靠性高，以及不能自锁和成本较高的特点。2.3.2 丝杠传动形式丝杠转动、螺母移动如图1所示，该传动形式要限制螺母的转动，所以需导向装置。其结构特点是结构紧凑、丝杠刚性较好
24、，适用于工作行程较大的场合。151图1丝杠传动形式2.3.3 导向支撑部件导向支撑部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动，即导轨。这次设计采用燕尾型导轨，此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置。两燕尾起压板面作用，用根镶条就可调节水平与垂直方向的间隙，且面度小，结构紧凑，可以承受颠覆力矩。但刚度较差，摩擦力较大，制造、检验和维修都不方便。用于运动速度不高，受力不大,高度尺寸受到限制的场合。如图2所示。图2燕尾型导轨2.3.4 滚珠丝杠副的轴向间隙消除单螺母式滚珠丝杠副的轴向间隙能达到O.05mm双螺母式的经加预紧力调整后基本可以消除轴向间隙特别应注意：1）
25、预紧力大小必须合适，过小不能保证无隙传动，过大将使驱动力增大，效率降低寿命缩短，预紧力应不超过最大轴向负载的1/3。2）要特别注意减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙，这些间隙用预的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响。161本设计采用双螺母螺纹预紧调整式，其特点是结构简单、刚性好、预紧可靠，在使用过程中调整方便。2.3.5 支承方式支承方式选用双推一简支，就是一端固定一端游动的，也就是一端装向心球轴承，另一端装止推轴承，适用于中速、精度较高的长丝杠传动。2.4 其它结构的选用2.4.1 连接方式丝杠与光电编码器，滚珠丝杠和步进电机之间用联轴器直接连接，其优点是刚性好，传递转矩大，结构比较简
26、单，工作可靠，维护简便，适用于两轴对中精度要求良好的一般轴系传动。2.4.2 光电耦合器的应用光电隔离的实质是一种信号的耦合过程，它是采用光电耦合器来实现信号的传输过程。光电隔离一般是在弱电环境中应用。光电耦合器有四个脚，其中两个是发光二极管的脚，当我们用万用表检测时有正反向导通的反应；另外两个是光敏三机关的管脚，当用万用表检测时没有正反向导通的反应。两者之间是通过发光二极管所发的光进行耦合，从而实现内外信号的传递。隔离的目的是要将两股需要与对方通信的电流隔离。可以透过光电耦合器将电子信号转换成光，到了另一端再将光转换回电子信号。用此方法，就可将两股电流完全隔离。在步进电机驱动电路中，如果将输
27、出的信号直接和功率放大器相连，将会引起强电干扰，因此在接口电路与功放之间加上光电隔离电路。2.4.3 控制系统硬件部分8051单片机与接口芯片8279相连接。8279控制键盘输入和LED数据显示。键盘用于输入加工的参数数据,LED是用于显示当前的加工信息。但是由于在有些加工总某些加工参数非常重要,为了防止意外停电时数据的丢失,系统中有自带电池的RAM存储器。每次加工参数变化后程序自动将当前的加工参数及其他主要工作信息存入RM存储器。这样停电电或关机后，系统会自动保存加工参数,在下次系统开机时自动读入,不需要重新输入。步进电机驱动器的输入信号共有3种信号,分别是:CP（步进脉冲信号）、DIR（方
28、向电平信号）、FREE（脱机信号）。单片机是通过PI口的引脚PL0,P1.1,Pl.2发出步进脉冲信号、方向电平信号、脱机信号等控制信号。在向驱动器发出步进脉冲的过程总,我们只需要按照工作频率将PLO引脚电平置高和置低就可以了,单片机就是这样控制步进电机运动的。当PLI引脚为高电平时,步进电机开始顺时针旋转；PL1引脚低电平时步进电机开始逆时针旋转。当PL2引脚为高电平时步进电机为锁紧状态,只能通过发送步进脉冲，步进电机才能转动。PL2引脚为低电平时步进电机处于,这时步进电机可以自由转动。8051单片机的NOP(空操作，占指令周期但不起实质用，通常是为了保证稳定，给外设一定反应时间)指令周期为
29、1s0当系统在发送脉冲时只需要加入若干个空操作语句就可以实现对脉冲的频率和占空比进行调整的。图38051单片机对步进电机的控制3机械部分的设计3.1 滚珠丝杠的计算和选用丝杠副的计算载荷R(N)U计算额定动载荷UQc：U演算效率、稳定性、刚度3.1.1 丝杠副的计算载荷FC=KFKHKAFm其中Kf一载荷系数载荷性质无冲击平稳运转一般运转有冲击和振动运转KF1-1.21.2-1.51.5-2.5KH硬度系数滚道实际硬度5855504540KH1.01.111.562.43.85Ka精度系数精度系数C、DE、FGHKA1.01.11.251.43Fm平均工作载荷估算Fw=600NFc=KFKHK
30、Fn=LOX1.1600=726N3.1.2 计算额定动载荷Ca,=Fc1.67 104其中“”一丝杠副的平均转速400rminZ一运转寿命108280=22400h工一计算载荷Q= Fc1.67104=726(40022400/16700)1/35899.2N所以初选丝杠CDM2505-3CDM型外循环导珠管埋入式双螺母滚珠丝杠副实物图如下图4。图4CDM型循环导珠管埋入式双螺母丝杠螺母副实物图CDM2505-3参数如表1：表1CDM2505-3参数丝杠代号公称直径基本导程丝杠外径丝杠底径循环圈数额定载荷N刚度N/m%Ph44n动载荷静载荷KCCDM2505-325524.521.572.5
31、1167028538870CDM型外循环导珠管埋入式双螺母滚珠丝杠副的安装图图如卜.图5。图5CDM型外循环导珠管埋入式双螺母滚珠丝杠副图CDM2505-3螺母安装尺寸如表2：表2CDM2505-3螺母安装尺寸规格代号螺母安装连接尺寸DD1D2DjD.Ds列数X圈数BLQCDM2505-35076635.810M62X2.511764滚珠丝杠几何参数如表3表3滚珠丝杠几何参数名称符号计算公式和结果公称直径do25mm螺距t5mm接触角45o钢球直径43.175相加滚道法面半径RR=O.52dg=1.65mm偏心距ee=(R-dq/2)sin=0.0449mm螺纹升角rr=338螺杆外径dd=d
32、0-(0.2-().25M4=25.15nvn螺杆内径44=d0+2e-2R=21.19nn螺杆接触直径d2d,=J0-dqcos=22.75w螺母螺纹直径DD=d0-2e-2R=28.2LWW螺母内径DD1=&+(0.20.255Mg=24.Smm3.1.3传动效率计算=tanrtan(r+)式中，0取10滚动摩擦系数0.0030004螺旋升角y=3038=tan3。38痴(3。38+lj=0.956要求在90%96%之间，所以该丝杠合格。3.1.4稳定性计算(1)由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会产生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构的允许安全系数5(见表4
33、)。丝杠不发生失稳的最大载荷称为临界载荷Rr(N),其计算公式为式中：E为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa,/为丝杠工作长度(6)；/0为丝杠危险截面系数的轴惯性矩(J)；以为长度系数(见表4)。取=%,则*3.心2蜉。飞.1。XmN=3.49x1。”安全系数S=旦=胆虫=58.2Rn600查表4S=34SS,丝杠是安全的不会失稳。(2)高速长丝杠工作时可能产生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速一一临界转速cr。要求丝杠的最大转速maxVHc入临界转速%jn)计算公式为11er=9910-(W)式中：左为临界转速系数(见表4)。本题取A=3.927,4=%，则所以要使丝杠不会
34、产生共振，其最大转速应小于5000%lin/?cr = 99 IOx3.9272 x 0.02179(l2)2=520in表4稳定性系数一端固定，一段自由(F-O)一端固定，一端自由(F-S)俩端固定(F-F)342.53.52%fi1.8753.9274.7303.1.5刚度计算滚珠丝杠在工作负载P和扭矩M共同作用下，所引起的每一导程的变形量13PRMP：L=L_!l.EA2IE式中，E一钢的弹性模量为2.06x105.4一丝杠的最小截面积(CTn2)M一扭矩I一丝杠的底径&的抗弯截面惯性矩L = 300x52.06x10X 372.6对刀精度0.0Imm,螺距受轴向载荷和扭矩产生的变形量极
35、小，所以3级精度可满足要求。滚珠丝杠各部分尺寸如下图6所示。IlIlIlIiaIalo图6滚珠丝杠各部分尺寸简图3.2步进电机的计算和选用3.2.1 计算步进电机负载转矩T111=360pFm2h对刀精度0.01CrP取0.01Tm=3600.01600/23.140.75X0.990.99=2160/4.616467.9Nmm式中，p一脉冲当量(加帆/step)KM一进给牵引力(N)q一步距角一电机一丝杠的传动效率3.2.2 计算步进电机启动转矩Tq=(.30.5)=467.9/0.3=1559.7Nnun3.2.3 计算最大静转矩表5步进电机常见性能指标步进电机相数三相四相五相六相拍数36
36、48510612入=TqlTjmaX0.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.866取三相六拍则,.max=1559.7/0.866/Vmm=2Nm步进电机的最高工作频率A.=y/a”/=0.03msmax=30007Z初选步进电机型号表6110BF003步进电机参数步进电机型号相数步距角O最大静转矩INm空载启动频率步IS（轴径）尺寸/加加重量kg转子转动惯量/（105W2）110BF00330.757.841800110110(OlI)5.5553.2.4 步进电机参数校核丝杠转动惯量_曲P式中，d0一滚珠丝杠名义直径/一丝杠总长P一丝杠密度,3.1425480
37、07.8J1=J、=1.s32x1000JLIJm8D接至单片机的PO口，输出端提供的是低8位地址，地址锁存器G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地,表示输出三态门一直打开。D（三）7为8个输入端。QO-Q7为8个输出端。G是数据锁存控制端；当G=I时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。当OE=1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态；OE为输出允许端；当OE=0”时，三态门打开。（1） OE脚是输出使能端,是低电平有效，当OE脚是高电平时,不管输入D0-D7如何,也不管G脚（锁存控制端）如何,输出Q0-Q7全部呈现高阻状态（或者叫浮空状态）；（2） .当OE脚是低电平时，只要G脚(锁存控制端)上出现一个下降沿,输出Q0-Q7立即呈现输入脚D（三）7的状态.锁存端LE由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到LE端再次有效。当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0-Q7输出，OE为高电平时，输出悬空，如图8所示为74LS373地址锁存器。DOQODlQlD2
