【正文】 的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。2 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。在此階段，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。從國(guó)際上來(lái)看，對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下。 ，與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。 ，市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋率小，還沒(méi)有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對(duì)差；可靠性不高，商品化程度不足；國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。 ，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。 分析存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面。 。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。 發(fā)展策略重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求提出數(shù)個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析、比較和論證，最后確定一個(gè)可行的總體方案。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的信號(hào)的流程是單向的，也正是由于信號(hào)的單向流程，它對(duì)機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置不做檢測(cè)，所以機(jī)床加工精度要求不太高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能?？紤]達(dá)到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。（3）、機(jī)械傳動(dòng)方式為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動(dòng)絲桿，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減少摩擦力，選用滾珠絲桿螺母副。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床、~。F：F：F=1 ： ：式中 F：指走刀方向的切削力（N）； F：指垂直走刀方向的切削力（N）。則 F=（N） 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載Q考慮滾珠絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中沖擊擾動(dòng)對(duì)壽命的影響，則最大動(dòng)負(fù)載Q的計(jì)算公式為：Q L n式中 ：指滾珠絲杠導(dǎo)程，初選=8； n：指絲杠轉(zhuǎn)速，（r/min）； ：指最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m/min）,可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3，此處取=； ：指使用壽命時(shí)間（h）,對(duì)于數(shù)控機(jī)床取T=15000h.。精度等級(jí)按表 2，選為1級(jí)。（二） 橫向進(jìn)給絲杠 計(jì)算進(jìn)給軸向力 橫向?qū)к墳檠辔残?，?jì)算如下： 由于是燕尾形導(dǎo)軌式中： K=，=則 N計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載Q 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(dòng)負(fù)載為13100N，符合Q C的條件。由 mm, kgf承載滾珠數(shù)量 ZZ = （mm）(3) 支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸形變（mm）這里采用有預(yù)緊時(shí)的推力球軸承則 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表6282，采用51104型推力球軸承，其d=20mm,滾動(dòng)體直徑D= mm, 滾動(dòng)體數(shù)量Z=14， （mm）則定位誤差 = (mm) 顯然變形量已大于規(guī)定的定位精度（），應(yīng)該采取相應(yīng)的措施修改，因橫向溜板空間限制，不宜加大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌來(lái)減少摩擦力，從而減少軸向力，采用貼塑導(dǎo)軌=~。表3—滾珠絲杠支承方式系數(shù)方式一端固定一端自由兩端簡(jiǎn)支一端固定一端簡(jiǎn)支兩端固定則 N 所以此絲杠不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。表5—傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù)所處位置縱 向橫 向齒數(shù)24401845分度圓直徑48803690齒頂圓直徑52844094齒根圓直徑43753185齒寬（6~10）m16161616中心距6463五 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型（一） 縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下式計(jì)算：式中 ：指步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；、：指齒輪、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；：指滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；：指工件及工作臺(tái)重量（N）；：指絲杠導(dǎo)程（）；參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。表6—步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)距與最大靜轉(zhuǎn)距關(guān)系步進(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(hào)，但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)動(dòng)矩頻特性。圖5—150BF002型步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性（二） 橫向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算和選型與縱向進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)計(jì)算的方法一樣，如果縱向的步進(jìn)電機(jī)能滿足條件那橫向的就也可以滿足條件，則這選用與縱向相同的步進(jìn)電機(jī)。 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器擴(kuò)展包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展兩部分。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠。 軟件設(shè)計(jì)步驟軟件設(shè)計(jì)步驟分為以下幾步：（3） 據(jù)軟件要求實(shí)現(xiàn)的功能，制定出軟件技術(shù)要求；（4） 將整個(gè)軟件模塊化，確定個(gè)模塊的編制要求，包括個(gè)模塊功能，入口參數(shù)，出口參數(shù)；（5） 據(jù)硬件資源，合理分配好存儲(chǔ)單元；（6） 分別對(duì)個(gè)模塊編程，并調(diào)試；（7） 連接各模塊，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試及優(yōu)化；（8） 固化到程序存儲(chǔ)器中。8031單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)8031單片機(jī)由7個(gè)部件組成，既微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、特殊功能寄存器、I/O口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及中斷系統(tǒng)，它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成的。（2） 地址總線（AB）：16位，可尋址范圍為64K字節(jié)，AB由P0口提供低8位地址，與數(shù)據(jù)分時(shí)傳送，傳送數(shù)據(jù)時(shí)將低8位地址鎖存。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令和控制信號(hào)。地址鎖存器8031擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，由P0口提供數(shù)據(jù)及低8位地址，分時(shí)傳送，故須地址鎖存。地址譯碼實(shí)現(xiàn)片選的方法可分為三種：線選法、全地址譯碼法和部分地址譯碼法。當(dāng)G時(shí)，74LS138工作。（b） 芯片的工作速度滿足系統(tǒng)的時(shí)序要求。其引腳如圖11所示：圖11—常用RAM的引腳存儲(chǔ)器的擴(kuò)展8031芯片與存儲(chǔ)器的連接存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)質(zhì)是三總線的連接。4） 控制總線的連接：對(duì)應(yīng)控制線連接。 I/O口擴(kuò)展方法據(jù)擴(kuò)展并行I/O口時(shí)數(shù)據(jù)線的連接方式，I/O口擴(kuò)展方式可分為三種：1） 總線擴(kuò)展方法2） 串行口擴(kuò)展方法3） 通過(guò)單片機(jī)片內(nèi)I/O口的擴(kuò)展方法 常用接口芯片（1）8155芯片8155芯片內(nèi)具有256個(gè)字節(jié)RAM、2個(gè)8位、1個(gè)6位的可編程I/O口和1個(gè)14位計(jì)數(shù)器。而單片機(jī)的I/O口或I/O擴(kuò)展口的驅(qū)動(dòng)能力有限，為使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行并輸出一定功率，需有功功率放大環(huán)節(jié)；為避免強(qiáng)電干擾，因此還需采用隔離電路。光電耦合器的類型按輸出結(jié)構(gòu)可分為直流和交流輸出兩類。從步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性可以看出，隨著運(yùn)行矩頻的增高，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載的能力下降。為提高步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性，可采用以下幾種方法：（1）電阻法；（2）雙電源法。圖中V為電源電壓，V為備用電池電壓，并且VV；V為RAM的電源端。 圖17是兩坐標(biāo)連續(xù)系統(tǒng)機(jī)床的微機(jī)控制的原理圖，該系統(tǒng)用8031的P1口作為輸出信號(hào)，分別控制X、Y方向的步進(jìn)電機(jī)。假定脈沖分配表放在程序存儲(chǔ)器的0701H開(kāi)始的單元中，因P1口與步進(jìn)電機(jī)之間接反向器，故其對(duì)應(yīng)的控制字及地址如表9：表9—脈沖分配表地 址通電方式ABC代 碼0701H011FBH0702H001F9H0703H101FDH0704H100FCH0705H110FEH0706H010FAH X方向脈沖分配的子程序 由圖17知，~，R6為X向電機(jī)的指針寄存器，~，R7為Y向電機(jī)的指針寄存器、初始化時(shí)使（R6）=（R7）=01H，X向脈沖分配器的程序框圖如圖18：圖18—X向脈沖分配器的程序框圖X向源程序：PULSE：CJNE R6， 07H，LOOP1 MOV R6， 01H SJMP LOOP2 LOOP1：CJNE R6， OOH，LOOP2 MOV R6， 06H LOOP2：MOV DPTR， 0700H MOV A， R6 MOVC A， A+DPTR SWAP A MOV B， A MOV A， R7 MOVC A，A+DPTR ADD A， B MOV P1， A RET Y向脈沖分配子程序類似于X向的，只是P1口輸出的數(shù)據(jù)與分配表的值對(duì)應(yīng)的關(guān)系不同。 下面主要設(shè)計(jì)第一象限的程序，其他程序與第一象限類似。 步進(jìn)電機(jī)每更換一個(gè)控制字，就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的步距角，更換控制字的快慢就決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此控制輸出字更換的速度，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 中斷控制方式 中斷控制方式的程序框圖見(jiàn)圖22所示： （a）主程序 (b)中斷服務(wù)程序圖22—中斷控制方式 框圖中定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。自動(dòng)升降速的源程序在此省略。這里采用一次性裝夾，由于工件較長(zhǎng)，尾座上要用頂尖頂住。經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響