XY数控工作台机电系统设计样本文档格式.docx

1、（4）最大铣削深度ap=8 mm;（5）加工材料为碳素钢（6）X、Y方向的脉冲当量 S x=S y=0.005mm脉冲中；（7）X、丫方向的定位精度均为土 0.01 mm;（8）工作台面尺寸为230 mnX 230 mm 加工范围为300 mm 4 X = 4 X 1.422 N - m =5.688 N - m （6 -20）上述初选的步进电动机型号为 90BYG2602,由表4-5查得该型号电动机的最 大静转矩Tjmax = 6 N - m。可见，满足（6-20） 式的要求。（4）步进电动机的性能校核1）最快工进速度时电动机输出转矩校核 任务书给定工作台最快工进速度Vmaxf=400mm/

2、min,脉冲当量 S=0.005mm脉冲由（4-16） 式求出电动机对应的运行频率fmaxf =400/（60 X 0.005）Hz 1333Hz从90BYG2602电动机的运行矩频特性曲线图 6-24能够看出，在此频率下，电动机的输出转矩TmaxQ5.6N -m,远远大于最大工作负载转矩 Tmaxf=0.884N -m,满足要求2） 最快空载移动时电动机输出转矩校核 任务书给定工作台最快空载移动速度 vmax =3000mm/min,仿照（4-16） 式求出电动机对应的运行频率 fmax=3000/（ 60X 0.005） Hz =10000Hz。从图6-24查得,在此频率下,电动机的 输出

3、转矩Tmax=1.8Nm,大于快速空载起动时的负载转矩 Teq1 = 1.422N m,满 足要求。3） 最快空载移动时电动机运行频率校核 最快空载移动速Vmax =3000mm/mir对应的电动机运行频率 f max =10000Hz=查表4-5可知90BYG260血 动机的极限运行频率为0H z,可见没有超出上限。4） 起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量 Jeq=30.35 kg c m2电动机转子的转动惯量Jm =4 kg c m2,电动机转轴不带任何负载时的最高起动 频率 fq=1800Hz.则由式（4-17）能够求出步进电动机克服惯性负载的起动频率：=614Hz上式说明，要

4、想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必 须小于614Hz实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，一般只有 100Hz（即 100 脉冲/s）。综上所述，本例中工作台的进给传动选用 90BYG2602步进电动机，完全满足设计要求Hz7 .增量式旋转编码器的选用本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应 与步进电动机的步距角相匹配。由步进电动机的步距角 a=0.75o ,可知电动机转动一转时,需要控制系统发出360/ a=480个步进脉冲。考虑到增量式旋转编 码器输出的A、B相信号，能够

5、送到四倍频电路进行电子四细分（见第四章第五 节相关内容），因此，编码器的分辨率可选120线。这样控制系统每发一个步进 脉冲，电动机转过一个步距角，编码器对应输出一个脉冲信号。本例选择编码器的型号为：ZLK-A-120-05VO-10-H:盘状空心型,孔径10mm,与电动机尾部出轴相匹配,电源电压+5V,每转输出120个A/B脉冲，信号为电 压输出，生产厂家为长春光机数显技术有限公司。第五章系统控制软件设计X-Y 数控工作台的控制系统设计 , 能够参考本章第一节的车床数控系统 , 但在硬件电路上需要考虑步进电动机 （ 编码器 ） 反馈信号的处理 , 在软件上要 实现半闭环的控制算法。根据任务书的

6、要求 , 设计控制系统的时主要考虑以下功能 :（ 1） 接受操作面板的开关与按钮信息 ;（ 2） 接受限位开关信号 ;（3） 控制 X, Y 向步进电动机的驱动器 ;（4）与PC机的串行通信。CPU选用MCS-5係列的8位单片机AT89S52,采用8279,和 W27C512,6264 芯片做为I/O和存储器扩展芯片。W27C51用做程序存储器，存放监控程序； 6264用来扩展AT89S52的 RAM存储器存放调试和运行的加工程序；8279用做键 盘和LED显示器借口，键盘主要是输入工作台方向，LED显示器显示当前工作台 坐标值 ； 系统具有超程报警功能 , 并有越位开关和报警灯 ； 其它辅助

7、电路有复 位电路, 时钟电路 , 越位报警指示电路。进给控制系统原理框图驱动电路流程设计步进电机的速度控制比较容易实现，而且不需要反馈电路。设计时的脉冲当量 为0.01mm,步进电机每走一步,工作台直线行进给0.01mm步进电机驱动电路中采 用了光电偶合器,它具有较强的抗干扰性,而且具有保护CPU的作用,当功放电路 出现故障时,不会将大的电压加在CPU上使其烧坏。27VCC图7 步进电机驱动电路图该电路中的功放电路是一个单电压功率放大电路 , 当 A 相得电时 , 电动机 转动一步。电路中与绕组并联的二极管 D 起到续流作用 , 即在功放管截止是 , 使 储存在绕组中的能量经过二极管形成续流回路泄放 , 从而保护功放管。 与绕组 W 串联的电阻为限流电阻 , 限制经过绕组的电流不至超过额定值 , 以免电动机发 热厉害被烧坏。3、 步进电动机驱动电源的选用本例中X、Y向步进电动机均为90BYG2602型,生产厂家为常州宝马集团公 司。查表4-14,选择与之配套的驱动电源为 BD28NI型,输入电压100V AC,相 电流 4A, 分配方式为二相八拍。