(X)方台面数控回转工作台分析报告专业技术方案

1、专业课课程设计设计说明书设计题目：数控X-Y 工作台设计学生：学号：班级：指导教师：(200X200) 方台面数控回转工作台设计目录序言3摘要4设计目的4设计要求4总体方案设计5机械系统设计计算61、确定脉冲当量62、确定传动比63、滚珠丝杠螺母副的选型和校核74、步进电动机的选型和计算115、导轨的选型和计算136、启动矩频特性校核14控制系统设计18第一节 控制系统硬件的基本组成18第二节 步进电机控制电路18步进电机控制程序设计20其它电路辅助设计24设计总结24参考文献25序言据资料介绍，我国拥有400 多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低

2、，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣 :2215891151 ，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、

3、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省 50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的 1/3到 1/5，一般用

4、户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以

5、下几方面的优点：1）可靠性高；" 柔性强； #易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。摘要本课程设计是对铣床进行改造，目的在于培养对机电一体化产品的设计能力，重点是对所学知识的巩固和加强，为毕业设计及将来的工作打下坚实的基础。本课程设计由序言、设计要求、总体方案、进给系统设计、控制系统设计，以及相应元件的选择与确定和主程序框图、数控化电路原理组成。由于本人经验不足，以及对知识掌握程度的限制，设计过程还存在某方面的错漏，敬请老师提出宝贵意见。设计目的数控机床课程设计是机电

6、一体化专业教案中的一个重要的实践环节，学生学完技术基础课和专业课，特别是“数控技术及应用”课程后应用的，它是培养学生理论联系实际、解决实际问题能力的重要步骤。本课程设计是以机电一体化的典型课题 - 数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控系统设计总体方案的拟定、进给伺服系统机械部分设计，计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进行一次机电结合的全方面训练，从而培养学生具有初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。设计要求课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。通过课程设计可以初步树立正确的设计思想，了解有关的工业政策，

7、学会运用手册、标准、规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际能力，并在教师的指导下，系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。课程设计的内容是改造设备，实现以下几部分内容的设计训练。如精密执行机构（或装置）的设计、计算机 I/O 接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等。说明书的内容应包括：课程设计题目总体方案的确定、系统框图的分析、电气执行元件的选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分（如环形分配器等）的说明。该课程设计的内容及方法，可以归纳如下：1. 采用微型计算机（包括单片机）进行数据处理、采集和控制。主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用、接口电路、软件

8、编制等。2. 选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用，考虑电机选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计。3. 精密执行机构的设计。主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题：要弄清机构或机械执行元件的主要功能（传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等），进行力矩、负载功率、惯性（转动惯量）、加（减）速控制和误差计算。4. 学会使用手册及图表资料。总体方案设计一般来讲，普通铣床的数控改造主要有两部分，一是设计一套简易微机数控X-Y 工作台，固定在铣床的工作台上。二是将控制铣刀上、下运动的手柄拆去，改用微机控制步进电机通过一级减速装置使铣头上下

9、运动。本设计只对X-Y工作台进行设计。取铣床步进电机的脉冲当量可选为0.01mm/ 脉冲，步进电机的步距角0.9°。方案1系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。数控铣床在工作台移动过程中铣头并不进行铣孔加工，因此数控装置可采用点位控制方式。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。2伺服系统的选择伺服系统实现位置伺服控制有开环、闭环、半闭环 3种控制方式。开环控制的伺服系统存在着控制精度不能达到较高水平的基本问题，但是步进电机具有角位移与输入脉冲的严格对应关系，使步距误差不会积累

10、；转速和输入脉冲频率严格的对应关系，而且在负载能力范围内不受电流、电压、负载大小、环境条件的波动而变化的特点。并且步进电机控制的开环系统由于不存在位置检测与反馈控制的问题，结构比较简单，易于控制系统的实现与调试。并且随着电子技术和计算机控制技术的发展，在改善步进电机控制性能方面也取得了可喜的发展。因此，在一定范围内，这种采用步进电机作为驱动执行元件的开环伺服系统可以满足加工要求，适宜于在精度要求不很高的一般数控系统中应用。虽然闭环、半闭环控制为实现高精度的位置伺服控制提供了可能，然而由于在具体的系统中，增加了位置检测、反馈比较及伺服放大等环节，除了在安装调试增加工作量和复杂性外，从控制理论的角

11、度看，要实现闭环系统的良好稳态和动态性能，其难度也将大为提高。为此，考虑到在普通立式铣床上进行改造，精度要求不是很高，为了简化结构，降低成本，本设计采用步进电机开环伺服系统。3执行机构传动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机构传动装配时，通常提出低摩擦、低惯量、高刚度、无间隙、高谐振以及有适宜阻尼比的要求。故在设计中应考虑以下几点：1）尽量采用低摩擦的传动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副、滚动导轨等。2）尽量消除传动间隙。如步进电机上的传动齿轮采用偏心轴套式消隙结构。3）缩短传动链。缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动链误差。可采用预紧以提高系统的传动刚度。如应用

12、预加负载的滚动导轨和滚珠丝杠传动副，丝杠支承设计成两端轴向固定，并加预拉伸的结构等提高传动刚度。 X-Y 工作台传动采用滚珠丝杠螺母传动副和滚动导轨。4计算机系统的选择计算机数控系统一般由微机部分、 I/O接口电路、光电隔离电路、伺服电机驱动电路、检测电路等几部分所组成。在简易数控系统中，大多采用 8位微处理器的微型计算机。如何采用 Z80CPU 或 MCS-51 单片机组成的微机应用系统。Z80CPU 有芯片价廉，通用性强，维修方便等特点。MCS-51 单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快和很高的性能价格比等特点。通过比较，对于简易数控机床推荐采用 MCS-51 系列单片机作为主控制

13、器。5实施保留原机床主传动链，保留铣床工作台和控制工作台移动手柄，在原工作台上安装一套微机数控的 X-Y 工作台。由于 X-Y 工作台的运动部件重量和切削力不大，因此选用有预加载荷的滚珠导轨。采用滚动导轨可减小两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。考虑到电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率0.01mm要求，需采用齿轮降速传动。综上所述，本文改造的总体方案确定为：采用MCS-51 单片机对数据进行计算处理，由I/O 接口输出步进脉冲步进电机经一级齿轮减速后，带动丝杠转动，从而实现工件的纵向、横向运动，同时为了防止意外事故，保护微机及其它设备，还设置报警，急

14、停电路等，机械系统设计设计参数系统分辩率为0.01mm, 其它设计参数见下表：要求：设计一台数控回转工作台并开发其控制、驱动系统，工作台面 200X200mm ，分辨率为 =5 分/step ，承受最大轴向载荷 Tmax=800Nm 。机械系统设计计算1. 脉冲当量的确定根据机床精度要求确定脉冲当量，考虑到机械传动系统的误差存在。脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计确定脉冲当量为0.01mm/步.二 .铣削力分析与计算铣削运动的特征是主运动为铣刀绕自身轴线高速回转 ,进给运动为工作台带动工件在垂直于铣刀轴线方向缓慢进给 (键槽铣刀可沿轴线进给 ).铣刀的类型很多，但以圆柱铣刀和端铣刀为基本形

15、式 ,此选用圆柱铣刀 ,铣刀材料选择高速钢 .根据工件材料为碳钢可确定铣削力的计算公式：FZ=9.81CFz· ae0.86 ·af 0.72 ·d0-0.86 · ap·Z式中各参数如下 :CFz铣削力系数， CFz=68.2（表 2-3）ae 最大铣削宽度，本设计为8mmap背吃刀量，本设计为3mmZ铣刀齿数，齿数取3d0圆柱铣刀直径，查得d0=20mm(技术指导 )af 每齿进给量（mm/齿），即铣刀每转一个齿间角时，工件与铣刀的相对移动量，查得 af =0.10mm/齿（技术指导）故：FZ=9.81×68.2 ×80

16、.86 × 0.10 0.72 ×20-0.86 ×3×3=547 N 2. 齿轮传动比计算进给齿轮箱传动比计算已确定进给脉冲当量p =0.01mm滚珠丝杠导程 L =4mm，初选步进电机步距角0.9 。可计算出传动比 i ：i=b L=0. 9×4/360 × 0.01=1360p因传动比为 1，这时可以使步进电机直接与丝杆联接，有利于简化结构，提高精度。3. 滚珠丝杆螺母副的计算和选型（ 1） 计算进给牵引力 F m （N）滚珠丝杠上的工作载荷 Fm(N) 是指滚珠丝杠副在驱动工作台时滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫做进给牵引力。直线

17、滚动导轨的计算公式：Fm=KFLf ， (F v Fc G)式中 K考虑颠覆力矩影响的实验系数，矩形导轨K=1.1f 滚动导轨摩擦系数 :0.0025 0.005 ；这里取 0.005G移动部件的重力（N）： G=600NFL工作台纵向进给方向载荷Fc 工作台横向进给方向载荷Fv 工作台垂直进给方向载荷由表 2-4 查得， FL/ FZ =0.90， FL=0.9FZ=493 NFc /FZ=0.80， Fc =0.8FZ=438NFv /FZ=0.40， Fv =0.4FZ=219 N故：Fm=1. 1×4930.005 ×（ 438 219600）=548N（2）计算最

18、大动负载C滚珠丝杠最大动载荷可用下式计算C=3 Lf mFm60ntL= 1061000vn=L0v=af Zn，式中： L工作寿命、以 106 转为单位。fm运转系数 , 按一般运转取 fm =1.2 1.5 。这里取 fm =1.5 。Fm- 滚珠丝杠工作载荷（N）t 使用寿命，按 15000h；n-丝杠的转速L0 滚珠丝杠导程，初选L0=4mm；v最大切削力下的进给速度a- 每齿进给量（ mm/齿） af =0.06mm/齿Z-铣刀齿数， Z=5n， - 铣刀转速，区别与以上丝杠转速 n，n， 取为 1000r/min v=0.06 × 5× 1000=0.3 m/m

19、inn=1000v =(1000× 0.3)/4=75 r minL0L= 60 n t=(60 ×75×15000)/10 6=67.5 r10 63C= Lf mFm=4.1 × 1.2 ×858.17=3.35kN(3) 螺母副的选型根据最大动载荷和公称直径选外循环滚动螺母副，选用中国 ·南京工艺装备制造有限公司生产的 FFZL型 内循环螺纹预紧螺母式滚珠丝杠副 , 规格代号为FFZL2004-3，公称直径 =20mm,滚珠直径为 Dw=3mm,圈数×列数 =3×1, 螺距为 4mm, 螺旋升角为 =3

20、76; 38。(4) 传动效率计算tg=tg ()式中丝杠螺旋升角 ,=3° 38摩擦角，取10tg=0.064/0.0664=0.9638=96.4%tg ()(5) 刚度验算先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图如图4-20 所示，最大牵引力为548N，支承间距 L=500mm丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的 1/3。Z2 J2JpGLJmZ1J 1图4- 20 纵向进给系统计算简图1 丝杠的拉伸或压缩变形量1Fm L1 =±EAFm丝杠的工作载荷（ N）；L滚珠丝杠在支承间的受力长度（mm）； L=500mmE材料的弹性模量，对钢E=20.6×

21、 10 4 Mpa。2A 滚珠丝杠按内径确定的截面积（mm）。A=3.14×d2/4=3.14 × 16.9 2 /4=224.3 mm2故：1 =±(548 ×500/20.6 × 10 4 × 224.3)=±0.0059(mm）2 滚珠与螺纹滚道间接触变形2有预紧：2 =0.0013× 3F m(mm) =0.0014mmD w FYJ Z 2Dw为滚珠直径（ mm） ,D=3mm；z 为滚珠总数量： z Z×圈数 ×列数Z为一圈的滚珠数，外循环Z= dm =3.14 ×20/3

22、=21 ； Dw故： z 21×3×1=63；dm - 为滚珠丝杠的公称直径（ mm）, dm =20mmFYJ 为预紧力，此处单位为kgf ，为轴向工作载荷的1/3 时，FYJ =FL/3=493/3=164N=16.8kgfFm 为滚珠丝杠工作载荷，单位为 kgf 。 Fm =548/9.8=55.9kgf 有预紧：2 =0.0013 × 3F m(mm)Dw FYJ Z 22 =1/22 =0.0014mm3 滚珠丝杠副刚度的验算丝杠的总变形量12 应小于允许的变形量。一般不应大于机床进给系统的定位精度的一半：12 =0.0059+0.0014=0.0073

23、0.025/2mm=0.0125mm(定位精度的一半 ) 。(6) 压杆稳定性验算验算滚珠丝杠尺寸和支承方式后，应验算丝杠在承受最大轴向载荷时是否会产生纵向弯曲。滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作负载过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向屈曲，即失稳。失稳时的临界载荷FK(N) 为f Z2 EIFkL24E为材料的弹性模量，对钢E=20.6×10 Mpa。I 为截面惯性矩，对丝杠圆截面：444I= d1/64 =3.1 4×16.9 /64=4002.2 mmL丝杠最大工作长度（ mm）； L=500 mmf Z为丝杠支承方式系数，这里滚珠丝杠的支承方式采用一端固定一端

24、简支的方式，所以f Z2222× 3.1424×4002.2/50024FK fzEI/L×20.6 ×10=2.0731×10 Nnk=Fk/F m=2.0731×104/548=37.8 nk=4所以，该滚珠丝杠不会失稳。 nk许用稳定性安全系数， nk=2.5 44. 纵向步进电机的计算和选型一、初选步进电机57BYG4504,步距角 b=0.9 °Qb L0p , 满足要求 .i360二、矩频特性 :等效转动惯量计算1. 滚珠丝杠转动惯量4-32JS=0.78D L×10(kf · cm)L-丝杠

25、长度 , 设定为 500mm=50cmD-丝杠公称直径 ,D=20mm=2cmS4-32J =0.7 8× 2 ×50× 10=0.624 · cm2. 工作台转动惯量JG=(L 0/ 2) 2ML 0-M-丝杠导程 ,L 0 =4mm=0.4cm工作台质量 ,M=62kgJG=(0.4/ 2×3.04) 2×62=0.248 · cm23. 联轴器转动惯量根据钢的直径为 (20,22) 选用定位螺丝固定平行式联轴器，型号为SLK2-100-0608( 广州菱科自动化设备有限公司) ，查得：2JL=0.068 ·

26、cm4. 步进电机转子转动惯量根据初选电机型号 , 查得转子转动惯量为 :JZ=0.46 · cm22故： J=JSJG JL JZ=0.634 0.248 0.068 0.46=1.462 · cm三、步进电机所需空载启动的计算M kqM kqM ka M kf M 0M ka 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩（N· cm）；Mkf 为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩（N· cm）；Mo 电丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩。(1) 加速度力矩 M kaMka= J ×2×× nmax×10-2 /6

27、0t(N · cm)nmax=vmaxb/360 pt-运动部件从静止启动加速到最大快速所需的时间,t=0.3svmax- 运动部件最大快进速度（ mm/min） , vmax=3m/min=3000mm/min b- 初选步距角， b=0.9 °nmax- 与运动部件最大快进速度对应的电机最大转速 (r/min)故： nmax=3000×0.9/ （360×0.01 ） =750 r/minMka =1.462 ×2×3.14 ×750×10-2 /60 × 0.3 =3.83 N· cm(2

28、) 空载摩擦力矩 M kfM =GL /2 i (N·cm)kff 0G- 运动部件的总重量（ N）， G=600Nf导轨上的摩擦系数， f =0.005 。 - 传动系统总效率，一般取 =0.7 0.85, 这里取 =0.85 L o 滚珠丝杠基本导程， Lo =0.4 cm.空载摩擦力矩：M =Gf L /2 i=600 × 0.005 ×0.4 （ 2×3.14 ×0.85 × 1） =0.225kf0N·cm(3) 附加摩擦力矩 MoM0=FYJL0（1- 2）/2 i- 丝杠未预紧时的传动效率，一般取o 0.9 ，

29、这里取o =0.96 ；F预加载荷，一般为最大轴向载荷的1 ,即F= 1F=183NYJ3YJ3 L02M=183×0.4 ×(1-0.96)/(2 ×3.14 ×0.96 ×1)=0.950 N·cm上述三项合计：步进电机空载启动力矩：Mkq= 3.83步进电机名义启动力矩：M kaM kf M o 0.225 0.950= 5.005 （N·cm）从产品系列及性能参数根据电机型号查出步进电机为四相八拍；从表 2-17 根据电机拍数查出启动转矩最大静转矩Mkq 与最大静转矩的关系为 Mkq /Mjmax1 =0.707故：

30、 Mjmax1=Mkq/0.707=4.58/0.707=6.471N·cm运动部件正常工作（数控机床为工作台开始工进）时，电动机的启动为带负载启动，其总负载转矩 Mfq 可按下式计算M =M M MMfqkakf0fM=FL/ 2 i(N ·cm)f F - 作用在工作台的合力，222）1/2=694.4NF=（FLFV FCMf-合力 F折算到电机上的转矩故:Mf =694.4 × 0.4/ （ 2× 3.14 ×0.85 ×1）=52.01 N ·cmMfq =5.005 52.01=57.015 N·cm运

31、动部件正常运行时所需的最大静转矩Mjmax2 =Mfq /0.5=57/0.5=114 N·cm根据电机型号查得步进电机最大静转矩:Mjmax=1.4 N·m=140N·cm所以 Mjmax Mjmax 2 Mjmax1初选电机型号时应满足步进电机所需空载启动力矩小于步进电机名义启动力矩，即 MjmaxmaxMjmax1， Mjmax2所以初选电机 57BYG4504能满足要求。5导轨的选用与校核初选滚动导轨选取中国·南京工艺装备制造有限公司的GGB AA-AAL 四方向等载荷型滚动直线导轨 副,其额定载荷Coa为6.8KN，Ca为6.07KN，参数如下

32、：单位2) 对导轨进行按下式进行校核：3L50C af Hf TfCFf W式中 :L为滚动导轨副的距离额定寿命（km）本设计L 定为50km；Ca 为额定载荷，查表Ca =6.07kN ；F 为每个滑块上的工作载荷（N） F 本设计设定为588N；fH为硬度系数，导轨面的硬度为58-64HRC时 f H=1.0；fT为温度系数，当工作温度不超过100°C 时，f T =1 ；fC 为接触系数，每根导轨条上装二个滑块时f C =0.81；fW 为载荷/速度系数，无明显冲击振动或v 60m/min时，f W=1.5-2 这里选择fW =2。CaF3 L / 50f wf H fT fC

33、=588× 3 50 50 ×2÷（ 1× 0.81 ×1）=1361N<Ca =6.07kN因此所选导轨满足要求。1） 滚动导轨的润滑与防护滚动导轨采用润滑脂润滑。常用牌号为ZL-2 锂基润滑脂（GB/7324 87， 2 号）。它的优点是不会泄漏，不需经常加油；缺点是尘屑进入后容易磨损导轨，因此防护要求较高。易被污染又难防护的地方，可用润滑油润滑。本设计的防护装置采用伸缩式。6、 启动矩频特性校核部件电机有三种工况：启动、快速进给运行、工进运行。前面提出的M kaM mqM j max ，仅仅是指初选电机后检查电机最大静转矩是否满足要

34、求，但是不能保证电机在快速启动时不丢步。因此，还要对启动矩频特性进行校核。以后还要对快进、工进时的运行矩频特性作校核。ffmaxt1tatbt2022tt1t2图 1 步进电机启动步进电机启动有突跳启动和升速启动，一般突跳启动很少使用。在升速启动中，步进电机从静止状态开始逐渐升速，（如图1 所示）在零时刻（t1=0 ），启动频率f q=0。在一段时间t1内，按一定的升速规律升速。启动结束时，步进电机达到了最高运行速度，即f q=f max。在整个升速、均匀运行、降速过程中，步进电机所走的步数与应该完成的输入指令脉冲总数相等。升速时间t1足够长，启动过程缓慢，空载启动力矩Mkq中的加速力矩项Mk

35、a 不会很大，一般不会出现丢步现象，但是降低了工作效率。升速时间t1过短，则步进电机启动力矩中的加速力矩项M就会很大，所以需要校核启动矩频特性。57BYG4504步进电机运行矩频特性曲线100008000)秒/系列1步6000(系列2率频40003000200010005002001000.160.280.560.90.961.021.041.081.021.04转矩(N.m)图 2由图 2 初选步进电机的启动矩频特性曲线中，可知空载启动力矩M=0.05N· M值所对应的允许启动频率f yq=11000Hz>f q=1200 Hz, 步进电机会不丢步。（ 2）电机快速进给矩频特

36、性较核最高运行频率 f max1000Vmaxfmax60 p式中： Vmax运动部件最大快进速度1000V max 1000 35000Hzfmax600.0160 p快进时已经不存在加速力矩项M a,并且一般处于空载状态，故快速进给力矩M JK= M kfM o其中： M 0 为附加摩檫力矩（N· cm）， MKF为快进时的折算到电机的摩檫力矩（N· cm）。所以 ： M JK= M kfM o =1.175（ N· cm）由图 2 可知道快进力矩对应允许快进频率YK 近似为 20000Hz， mzxYK，FF F所以电机不会丢步。（3）、工进运行距频特性校核

37、工进步进电机的运行频率fGJ ：fGJ式中：VG 最大工作进给速度1000 VG60p1000VG10000.3500HzfGJ600.0160 p工进时，步进电机运行所需力矩M kj 可按下式计算：M GJ M 0 M Mf M t（式 2-39 ）式中：M 0 附加摩擦力矩，M f 摩擦力矩M t 折算到电机轴上的工作负载力矩M ff ( FVG)L0 (Ncm)2i(式 2-40)M iFi L0 (N cm) ( 式 2-41)2 i式中：Fv垂直方向作用于工作台的工作载荷Ft沿进给方向的切削负载，Ft=F Lf (FVG)L00.005( 438 600) 0.40.389N cmM

38、 f2i20.851Ft L04930.436.893NcmM ti20.85 12M GJM 0MfM t0.950 0.389 36.893 38.232N cm在图2 初选步进电机的运行矩频率特性曲线中，对应工进频率f GJ查到的允许工进运行力矩 M =1.08N ·m>M=0.382N · m，满足工进时运行距频特性的要求。YJGJ（4）步进电机的安装尺寸步进电机安装尺寸/ 控制系统设计第一节控制系统硬件的基本组成MCS-51系列 8031 芯片第二节步进电机控制电路一、开环伺服系统的原理图二脉冲分配由表（ 2-18 ） 查得脉冲分配方式为四相八拍+80V控制系统软件的组成和结构监控系统的作用是进行人和机对话和检测系统运行状态一般包括系统初始化，命令处理循环，零件加工程序和作业程序输入，编辑，指令分析机构，以及系统自测等。1 系统初始化：系统上电式复位后，系统软件进行初始化处理。包括设置 CPU 的状态，可编程 I/O 芯片的工作状态，中断方式2 命令处理：系统初始化后系统即进入命令处理程序，对于一般单片机构成的系统通常采用循环处理程序作为系统的主程序3：零件加工程序或作业程序的输入和编程：零件加工程序可以键盘输入，也可通过串行口通信输入。输入程序的功能就是读入源程序，并经数