【正文】 、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。加工程序如下：N0010 G92 G00 N0020 T01N0030 M3 S800N0040 G00 N0050 G01 Z0 F100N0060 N0070 N0080 N0090 N0100 N0110 G00 N0120 T02N0130 G00 N0140 G01 F30N0150 N0160 G00 N0170 G01 F30N0180 N0190 N0200 N0210 N0211 X0。絲杠上的螺紋因為設(shè)計的機(jī)床不支持加工螺紋和鍵槽，則在此不涉及螺紋和鍵槽的加工。令T=n(為時標(biāo)周期，n為定時常數(shù))，控制n和就可方便地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。（1）直接控制方式 步進(jìn)電機(jī)控制程序的主要任務(wù)是：判別旋轉(zhuǎn)方向、按順序發(fā)出控制脈沖，判別步進(jìn)電機(jī)是否走完所要求的步數(shù)。第一象限圓弧插補(bǔ)源程序：MOV TH1，TCHMOV TL1，TCLMOV A，R2JB 0E7H，LOOP3；F0轉(zhuǎn)DEC R6ACALL PULSE；輸出—X方向進(jìn)給脈沖MOV A，R0CLR CRLC A；X2MOV R4，AMOV A，R2SUBB A，R4；F—2XINC A；F—2X+1DEC R0SJMP LOOP4；LOOP：INC R7ACALL PULSE；+Y方向進(jìn)給脈沖MOV A，R1CLR CRLC A；Y2ADD A，R2；F—2YINC A；F—2Y+1INC R1；Y—1LOOP4：MOV R2，A；F—R2DJNE R3，LOOP6LOOP5：SJMP LOOP5LOOP6：RET（2）第一象限直線插補(bǔ) ： 直線插補(bǔ)也是靠8031的定時器產(chǎn)生中斷完成，在此省略源程序。它與規(guī)定的加工直線或圓弧之間最大誤差為一個脈沖當(dāng)量，因此只要把脈沖當(dāng)量取得足夠小，就可以達(dá)到加工精度的要求。軟件分配器采用查表法，在微處理器中專門安排一個輸出寄存器作為步進(jìn)電機(jī)的控制寄存器，步進(jìn)電機(jī)的第一相繞組都與這個寄存器中的某一指定位對應(yīng)，寄存器中這位為“1”，對應(yīng)相應(yīng)繞組的通電狀態(tài)為“0”時則斷電；循環(huán)向寄存器中寫入控制字，從而使步進(jìn)電機(jī)繞組按因定的規(guī)律循環(huán)通電和斷電。（四）CA6150機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根基系統(tǒng)功能要求設(shè)計軟件。產(chǎn)生的主要原因是：作為功率放大器負(fù)載的步進(jìn)電機(jī)是電感負(fù)載，當(dāng)改變通電狀態(tài)時，通電繞組的電流將從零逐漸增大，該繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢使電流按指數(shù)規(guī)律上升，并將電源一部分能量存在（電感）繞組中，電流的時間常數(shù)為： 式中：指步進(jìn)電機(jī)一相繞組的平均電感量； ：通電回路的電阻，包括繞組電阻、功率放大器輸出級的內(nèi)阻及串聯(lián)電阻。直流輸出可采用：（1）晶體管輸出；（2）達(dá)林頓管輸出；（3）史密特觸發(fā)器輸出。：（環(huán)行分配器）的分析有硬件和軟件分配器兩種，硬件分配器需要的I/O接口連線少，執(zhí)行速度快，需要專用的芯片，軟件則用程序?qū)崿F(xiàn)。2) 8255芯片8255具有3個8位的并行I/O口，分別為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位（PC~PC）和低4位（PC~PC）。Intel公司常用的外圍接口芯片有：8158255及8279等。2） 數(shù)據(jù)線的連接：將8031芯片的P~P按位與RAM數(shù)據(jù)線D~D直連。2）數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器有動態(tài)和靜態(tài)之分，兩者相比，靜態(tài)RAM無須考慮保持?jǐn)?shù)據(jù)而設(shè)置的刷新電路，擴(kuò)展簡單，在數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路中應(yīng)用較廣泛。 74LS138引腳圖（1）存儲器常用芯片1）EPROM芯片 常用的程序存儲器芯片（EPROM）有2761（2K8）、2732（4K8）、2764（8K8）、27128（16K8）、27256（32K8）和27512（64K8）等，均為28腳雙列直插式扁平封裝長片。這里選用部分地址譯碼法。（3）地址鎖存器8031擴(kuò)展系統(tǒng)時，由P0口提供數(shù)據(jù)及低8位地址，分時傳送，故須地址鎖存。片外數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器的操作使用不同的指令和控制信號。（1）8031的片外總線結(jié)構(gòu)所有的外部芯片都通過三組總線進(jìn)行擴(kuò)展：1） 數(shù)據(jù)總線（DB）：由P0口提供，數(shù)據(jù)總線要連接到連接的所有外圍芯片上，但在同一時間只能夠有一個是有效的數(shù)據(jù)傳輸通道。（1）軟件設(shè)計步驟軟件設(shè)計步驟分為以下幾步：1） 據(jù)軟件要求實現(xiàn)的功能，制定出軟件技術(shù)要求；2） 將整個軟件模塊化，確定個模塊的編制要求，包括模塊功能，入口參數(shù)，出口參數(shù)；3） 據(jù)硬件資源，合理分配好存儲單元；4） 分別對個模塊編程，并調(diào)試；5） 連接各模塊，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試及優(yōu)化；6） 固化到程序存儲器中。這部分設(shè)計要求考慮系統(tǒng)的驅(qū)動能力。： （開環(huán)系統(tǒng)）（2）選擇中央處理單元CPU的類型根據(jù)設(shè)計要求，CNC系統(tǒng)的主CPU采用8031單片機(jī)。當(dāng)快速運動和切削進(jìn)給時，150BF002型步進(jìn)電機(jī)運行矩頻則完全可以滿足要求[17]。步進(jìn)電機(jī)相數(shù)三相四相五相六相拍數(shù)3648510612按此最大靜轉(zhuǎn)距從表中查出，大于所需最大靜轉(zhuǎn)距，可作為初選型號，但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性和運動矩頻特性。2）快速移動時所需力矩 （）。把這些數(shù)據(jù)代入上式： 。（四）CA6150進(jìn)給齒輪箱傳動比的計算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠導(dǎo)程，初選步進(jìn)電機(jī)步距角，可計算出傳動比： 在閉式軟齒面齒輪傳動中，齒輪的彎曲強(qiáng)度總是足夠的，因此齒數(shù)可取多些，推薦取Z=24~40。定位誤差 (mm) (規(guī)定定位精度)。2) 滾珠與螺紋滾道間接觸變形（mm）對滾珠絲杠副施加預(yù)緊力F為軸向負(fù)載的1/3。（2）最大動負(fù)載Q的計算 n( r/min)L Q（N）查表：可采用WL2506外循環(huán)調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，其額定動負(fù)載為13100N，符合Q C的條件。X向選擇固定自由式。計算如下：1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量（mm）： F=N， L=8mm, EN/mm(材料彈性模數(shù)，對鋼來說是等于這個值)，mm， R=， e=，則 d( mm)；A(mm) （A指滾珠絲杠按內(nèi)徑定的 截面積）。精度等級按表 2，選為1級。L：指壽命，以10轉(zhuǎn)為一單位；：指運動系數(shù)，選=。Z向支撐端選擇一個深溝球軸承。主切削力F(N)按經(jīng)驗公式估計算： F=D= （N）按切削力各分力比例： F：F：F=1 ： ： F（N）F（N）主切削力（N）可取縱切的1/2。式中D指車床身上最大加工直徑（mm），橫切端面時主切削力可取縱切時F的1/2。齒輪傳動也要采用消除齒輪間隙的結(jié)構(gòu)。由于MCS51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾性強(qiáng)，具有很高的性能價格比等特點，決定采用MCS51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。這類機(jī)床工作比較穩(wěn)定，反應(yīng)迅速，調(diào)試和維修都比較簡單。系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。二、CA6150機(jī)床系統(tǒng)的總體設(shè)計 （一）總體方案設(shè)計內(nèi)容接到一個數(shù)控裝置的設(shè)計任務(wù)以后，必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體框圖，才能決定各種設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)，然后再分別對機(jī)械部分和電氣部分進(jìn)行設(shè)計。（2）發(fā)展策略從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。（1）戰(zhàn)略分析我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(The Next Generation WorkStation/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等[11]。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制[10]。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展[9]。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大[8]。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60 000r/min。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面：（1）高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技