【正文】 成一個(gè)新興的工業(yè)部門。其次是經(jīng)濟(jì)上的原因。最后是生產(chǎn)力的因素，在工業(yè)生產(chǎn)中，品種多小批量生產(chǎn)是現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)的基本特征，只有相當(dāng)大比重完成生產(chǎn)任務(wù)，不外乎選擇通用機(jī)床、專業(yè)機(jī)床和數(shù)控機(jī)床，柔性制造系統(tǒng)，就工業(yè)復(fù)雜程度和一批工件所需要生產(chǎn)總成本比較中看出，數(shù)控機(jī)床最能適應(yīng)這一需要。用這控制技術(shù)正是適應(yīng)這一要求。因此，我國提出從大力推廣經(jīng)濟(jì)型數(shù)控這一中間技術(shù)的基礎(chǔ)上，再推出全功能型數(shù)控這條道路，適合我國經(jīng)濟(jì)、教育、生產(chǎn)水平，對(duì)于以后全動(dòng)能型數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的準(zhǔn)備階段，為實(shí)現(xiàn)我國傳統(tǒng)的機(jī)械制造的方向過度的重要內(nèi)容。為此，本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)CA6140普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造，利用微機(jī)對(duì)縱橫向進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)行開環(huán)控制。數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)，點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)，輪廓控制系統(tǒng)，連續(xù)控制系統(tǒng)。并且伴隨電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，目前大多采用直流電動(dòng)機(jī)或交流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件。（1）導(dǎo)軌 由于普通型車床的改造精度要求的不高的開環(huán)系統(tǒng)，而滑動(dòng)導(dǎo)軌定位精度和靈敏不需研磨措施可達(dá)到10um左右。要使系統(tǒng)指令好，有能滿足精度要求，本次改造采用滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。（2）縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造,拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱和溜板箱利用原機(jī)床的安裝孔銷釘孔安裝齒輪箱體,滾珠絲杠仍安裝在原絲杠位置,兩端仍利用原固定方式,這樣可減少改裝工作量。當(dāng)螺釘松開時(shí)，由于各個(gè)彈簧所受力不同而自動(dòng)調(diào)節(jié)間隙，再用螺釘緊固。 選擇精度等級(jí)為3級(jí)4．傳動(dòng)效率的計(jì)算 η==tg2176。三者的引腳完全兼容，僅在結(jié)構(gòu)上有一些差異，主要是8031：8031是無ROM的8051，而8751是用EPROM代替ROM的8051。其三：電源及時(shí)鐘：V、V、XTAL、XTAL。 RAM選擇：單片機(jī)的擴(kuò)展RAM多選用靜態(tài)RAM，根據(jù)容量要求和RAM與CPU的讀寫時(shí)序匹配的要求，這里選用大容量的RAM6264兩片。此外,還設(shè)有越界報(bào)警急停處理電路.8031芯片的P 和P用來傳送外部存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù), P口送的是8位地址, P口傳送低八位地址和數(shù)據(jù),故采用74LS373地址鎖存器,鎖存低八位地址,ALE作為首選通信號(hào),當(dāng)ALE為高電位,鎖存器的輸入輸出速度,即輸入的低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時(shí)不需鎖存,當(dāng)ALE從高電平變?yōu)榈碗娖?出現(xiàn)下降沿時(shí),低八位地址在輸出端出現(xiàn),此時(shí)不需鎖存,當(dāng)ACE這樣POD共組成16位地址,2764和6264芯片都是8KB,需要13根地址線, A~A低8位安74L373芯片的輸出,A~A按8031芯片的P~P系統(tǒng)采用全地址譯碼,兩片2764新片選信號(hào)CE分別按74LS138譯碼器的和,系統(tǒng)復(fù)位以后程序從0000H~開始執(zhí)行,6264芯片的片選信號(hào)CE地址按74LS138的,單片機(jī)的擴(kuò)展系統(tǒng)允許程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址,8031芯片控制信號(hào)PSEN按2764的OE引腳,讀寫控制信號(hào)WR和RD分別按6264芯片內(nèi)部沿有ROM,始終要選片外程序存儲(chǔ)器,故按EA地址由于8031只有P口和P口的部分能提供用戶作I/O接口使用,不能滿足輸入輸出口的需要,8155(1)的片選信號(hào)按74LS138的端74LS138譯碼器有3個(gè)輸入A B C 分別按8031的 P P P8個(gè)輸出,低電平有效. 對(duì)應(yīng)輸出A B C DE 000至111 B C ,其中2個(gè)為低電平使能端,輸出才能產(chǎn)生,否則輸出才能處在高電平無效.I/, 輸出PA~P為顯示器的位選信號(hào),輸出PC0~PC4 ,因此使用8155的I/(2),按X Z 向步進(jìn)電機(jī)硬件環(huán)形分配器為輸出,系統(tǒng)各芯片采用全地址譯碼,各存儲(chǔ)器及I/,故 均按+5V,時(shí)鐘輸入端CP按8155芯片的TIME007用以決定脈沖分配器是如脈沖的頻率,為實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)時(shí)不同的進(jìn)給的速度,可給8155芯片定時(shí)/計(jì)數(shù)器中設(shè)置不同的常數(shù).. 關(guān)于電路原理圖的一些說明在此電路圖中,還有其他功能電路,如報(bào)警電路,急停電路,復(fù)位電路,隔離電路,功效電路等,此外還有對(duì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架,螺紋加工進(jìn)行控制. 復(fù)位電路 通常8031的復(fù)位有自動(dòng)復(fù)位,和人工按鈕復(fù)位兩種,下面將分別顯示電路結(jié)構(gòu) （A）(A)上電復(fù)位電路 （B）開關(guān)復(fù)位電路時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路如圖所示,XTAL和XTAL2為內(nèi)振蕩電路輸入線,這兩個(gè)端口用來外接石英晶體和微調(diào)電器,用來聯(lián)接8031片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路. 光電隔離電路 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,脈沖分配器輸出的信號(hào)經(jīng)過放大后,電流也較大,如果將I/O口輸出信號(hào)直接與功率放大電路相連,將引起電路干擾,輕則影響計(jì)數(shù)機(jī)程序的正常運(yùn)行,光電耦合器是以發(fā)光二級(jí)管和光敏二級(jí)管組成,為輸入信號(hào)的輸入端時(shí),發(fā)光二級(jí)管導(dǎo)通激發(fā)紅外光,受光三極管照射后,由于光敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流。當(dāng)改變通電時(shí)，電流從零逐漸增大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使電流按指數(shù)規(guī)律上升。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)陣列，圖中行線通過電阻接+5V，當(dāng)鍵盤上沿有閉和時(shí)，所有行線和列線都以斷開，行線PC~PCX是4根行線，PA0~PA7Ss是6 根列線，在行線與列線交叉點(diǎn)上安裝有鍵，PA口的6 根列線按一定的時(shí)間間隔輪流輸出低電平。這樣無論哪個(gè)方向都能引起中斷，當(dāng)X，Z等一越界，則相應(yīng)的紅燈亮報(bào)警。因此在數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，要想迅速準(zhǔn)確地查明原因并確定故障部位，不借助于診斷技術(shù)是很困難的。起動(dòng)診斷用數(shù)秒鐘即告完成，一般不超過10秒。如：德國西門子公司的數(shù)控8系統(tǒng)，每次開機(jī)都要對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件及配置進(jìn)行診斷。否則數(shù)控系統(tǒng)將通過顯示器報(bào)告故障信息。反之，有上述任何一項(xiàng)故障存在，將顯示報(bào)警信息畫面?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)診斷顯示的信息一般為數(shù)百條。故障發(fā)生時(shí)，每項(xiàng)被賦于一個(gè)故障編號(hào)外又附有簡明的說明語句，顯示在顯示器上。離線診斷力求把故障的可能范圍縮小到最低限度。 離線診斷所用軟件的存儲(chǔ)及使用方法多不相同。維修人員可隨時(shí)用鍵盤調(diào)用這程序并使之運(yùn)行，然后在CRT上觀察診斷結(jié)果。若未檢測(cè)到其他故障，系統(tǒng)進(jìn)行正常工作，而故障模塊待維修工方便時(shí)再更換。（2）診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng) 近30年來，各個(gè)領(lǐng)域人工智能的開發(fā)研究已獲得很大進(jìn)展。這些知識(shí)用于讀出數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)信息（如輸入／輸出口信號(hào)、參數(shù)、指令值等）的函數(shù)表達(dá)。診斷專家系統(tǒng)以專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，自動(dòng)模仿專家解決復(fù)雜問題的思維活動(dòng)，這就使普通工作人員同樣能對(duì)故障作出具有專家級(jí)水平的診斷結(jié)論。計(jì)算機(jī)向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，井使之執(zhí)行某種運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)送回計(jì)算機(jī)分析，比較并得出結(jié)論。在中央維修站分析診斷數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)可能存在的故障隱患。目前這種主輔數(shù)字伺服和伺服進(jìn)給數(shù)字驅(qū)動(dòng)在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用。這給技術(shù)人員提供一份重要的歷史記錄。（4）傳感器的開發(fā)利用 在傳感器領(lǐng)域有不少開發(fā)工作還在進(jìn)行。 SolidWorks全面采用非全約束的特征建模技術(shù),由于其設(shè)計(jì)過程的全相關(guān)性,可以在設(shè)計(jì)過程的任何階段修改設(shè)計(jì),同時(shí)還提供自頂向下的裝配方法,自頂向下的裝配方法使工程師能夠在裝配環(huán)境中參考裝配體其他零件的位置及尺寸設(shè)計(jì)新零件,“封套”功能,“產(chǎn)品配置”功能,可為用戶設(shè)計(jì)不同“構(gòu)型”、分析、加工和數(shù)據(jù)管理整個(gè)過程,所獲得的分析和加工模擬結(jié)果成了產(chǎn)品模型的屬性,在SolidWorks的特征管理器中清晰的列出了詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的威力，它提供從現(xiàn)有二維數(shù)據(jù)建立三維模型的強(qiáng)大轉(zhuǎn)換工具。 ■ 進(jìn)入SolidWorks系統(tǒng)后,單擊（標(biāo)準(zhǔn)工具欄）的新建，系統(tǒng)將彈出（新建SolidWorks文件）窗口。然后在利用拉伸功能就完成了主軸箱的設(shè)計(jì)，如圖： 圖7—3從而生成主軸箱，實(shí)圖下：圖7—4主軸箱這就是主軸箱的設(shè)計(jì)過程，在CA6140設(shè)計(jì)過程中需要大量的零件如：刀架、導(dǎo)軌、頂圖7—5 頂尖 圖7—6導(dǎo)軌床身尖等?？蓪⒘悴考吞卣魍戏诺竭m當(dāng)?shù)奈恢?。?dāng)使用已建的零件來裝配時(shí),這種有下而上的方法較好。由兩者比較來看,由下而上的設(shè)計(jì)中,由于零件皆為獨(dú)立的設(shè)計(jì),所以其間的關(guān)系和重新產(chǎn)生零件的操作較由上而下的設(shè)計(jì)更為簡單,為此本次設(shè)計(jì)采用第一種方法。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。 6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路搭成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARDWIRED NC），簡稱為數(shù)控（NC）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。 到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。 基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。 2. 向高速化和高精度化發(fā)展 3. 向智能化方向發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。 。、開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。對(duì)國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足；對(duì)我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。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)模問題。 在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。由于目前的水平將理論知識(shí)轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力，還有一段距離，這就要求我們?cè)诮窈蠊ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中不斷鉆研本專業(yè)知識(shí)，用知識(shí)去創(chuàng)造財(cái)富。在設(shè)計(jì)結(jié)尾階段，我的同學(xué)和朋友們對(duì)我的設(shè)計(jì)和論文的書寫給予很大