茂名职业技术学院 fL?fq1?Jeq/Jm?1194.24Hz

说明：要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

1194.24Hz。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有100Hz。

综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用90BYG2602步进电动机，完全满足设计要求。

4.7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力应与步进电动机的步距角??0.75相匹配，可知电动机转动一转时，需要控制系统发出

0360/??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，可以送到

四倍频电路进行电子四细分，因此，编码器的分辨力可选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。

此次设计选用的编码器型号为：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，每秒输出120个A/B脉冲，信号为电压输出。

5. 绘制进给传动系统示意图

进给传动系统示意图如下所示。

从动齿轮主动齿轮工作台伺服电动机滚珠丝杠图5.1 进给传动系统示意图

根据任务书的要求，设计控制系统的硬件电路时主要考虑以下功能： （1） 接收键盘数据，控制LED显示 （2） 接收操作面板的开关与按钮信息； （3） 接收铣床限位开关信号；

（4） 接收电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号； （5） 控制X，Z向步进电动机的驱动器；

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茂名职业技术学院 （6） 控制主轴的正转，反转与停止；

（7） 控制多速电动机，实现主轴有级变速； （8） 控制交流变频器，实现主轴无级变速； （9） 控制切削液泵启动/停止； （10） 控制电动卡盘的夹紧与松开； （11） 控制电动刀架的自动选刀； （12） 与PC机的串行通信。

CPU选用MCS-51系列的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。W27C512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；其他辅助电路有复位电路，时钟电路，越位报警指示电路。

控制系统原理框图如图5.2所示。

复位电路晶振电路芯片隔离放大隔离放大向步进电动机向步进电动机刀架电动机卡盘电动机主轴电动机切削电动机方刀架位信号限位开关信号 芯片6264并行接口芯片8255隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大隔离放大单片机键盘与显示接口芯片8279串行口芯片233/转换芯片0832螺纹光栅信号交流变频器主轴电动机操作面板开关/按钮信号图5.2控制系统原理框图

5.1步进电动机的驱动电源选用

设计中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。选择与之匹配的驱动电源为BD28Nb型，输入电压为1000VAC，相电流为4A，分配方式为二相八拍。该驱动电源与控制器的接线方式如图5.3所示。

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图5.3 BD28Nb型驱动电源接线图

结 论

X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的结合。本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。

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谢 辞

本毕业论文是在我的导师华雷老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，华雷老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。两年多来，老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向华雷老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!

此致

敬礼

学生：苏光镇

2012/01/01

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