【正文】 到 1971 年，美國 INTEL 公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個最核心的部件 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）。 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數(shù)控機(jī)床。這是較常用的設(shè)計(jì)方法。 裝配體設(shè)計(jì) 創(chuàng)建新的零部件時，可直接參照其他零部件并保持關(guān)系。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 32頁 ■ 通過獨(dú)特的對多個實(shí)體的特征及控制，加快零部件建模速度。 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) ,同時牽動相關(guān)部分的改 變 .它既提供自底向上的裝配方法 ,同時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 ,更加符合工程習(xí)慣 .它具有獨(dú)創(chuàng)性的“封套”功能 ,來分塊處理復(fù)雜裝配體 .其具有的“產(chǎn)品配置”功能 ,可為用戶設(shè)計(jì)不同“構(gòu)型”的產(chǎn)品 .它集成了設(shè)計(jì)、分析、加工和數(shù)據(jù)管理整個過程 ,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。這給技術(shù)人員提供一份重要的歷史記錄。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。 診斷專家系統(tǒng)以專家知識、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，自動模仿專家解決復(fù)雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障作出具有專家級水平的診斷結(jié)論。 （ 2）診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng) 近 30 年來，各個領(lǐng)域人工智能的開發(fā)研究已獲得很大 進(jìn)展。維修人員可隨時用鍵盤調(diào)用這程序并使之運(yùn)行，然后在 CRT 上觀察診斷結(jié)果。離線診斷力求把故障的可能范圍縮小到最低限度。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)診斷顯 示的信息一般為數(shù)百條。否則數(shù)控系統(tǒng)將通過顯示韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 26頁 器報告故障信息。起動診斷用數(shù)秒鐘即 告完成，一般不超過 10 秒。這樣無論哪個方向都能引起中斷，當(dāng) ? X， ? Z 等一越界，則相應(yīng)的紅燈亮報警。當(dāng)改變通電時，電流從零逐漸增大，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢使電流按指數(shù)規(guī)律上升。 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的讀寫時序匹配的要求，這里選用大容量的 RAM6264 兩片。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。 5? 選擇精度等級為 3 級 4．傳動效率的計(jì)算 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11頁 η =）??r rtan(tan=tg2176。 （ 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。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動式的確定 （ 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)，而滑動導(dǎo)軌定位精度和靈敏不需研磨措施可達(dá)到 10um左右。 系統(tǒng)運(yùn)用方式的確定 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動方式可分為點(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)。因此，我國提出從大力推廣經(jīng)濟(jì)型數(shù)控這一中間技韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3頁 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，對于以后全動能型數(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。 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。 數(shù)控機(jī)床改造在國外以發(fā)展成一 個新興的工業(yè)部門。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控機(jī)床改造、單片機(jī) , 滾珠絲杠 BF 型步進(jìn)電機(jī) SolidWorks 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁 ABSTRAC Because of the great number of machine tools in our country ,the number is3,000, is impossible to renew them all without enough time and materialTo reform part of old ones with Numerrical Control(nc) OpenLoop control System to get high precision and high economy is a good way. The design emphases on the reform of lengthwise and axial feed systems, the fear box of the axial system, work has been in the paper: (1) Based on the onelevel driving , the style BFstepper Motor which acts the Soure of power, the CDM/CBM screw ball which is the important transmission element, the part of machinery realizes the software control. (2) The numerical control partially uses in MCS51 8031 to do primarily controls the chip to establish a set of monolithic integrated circuits application system。本次設(shè)計(jì)作了下面的一些工作： 1 機(jī)械部分采用了一級齒輪傳動，以 BF 型步進(jìn)電動機(jī)作為驅(qū)動源，以 CBM/CDM滾珠絲杠作為重要元件，以便更好的實(shí)行軟件控制； 2數(shù)控部分采用 MCS51中的 8031作為主控芯片建立一套單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。是由精密機(jī)械部件（如滾珠絲桿、高精度導(dǎo)軌、精密軸承、主軸）和復(fù)雜電氣部件（如數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和伺服電機(jī)以及精密測量系統(tǒng)）構(gòu)成的一個完整的產(chǎn)品。在加工程序運(yùn)行時，數(shù)控系統(tǒng)會根據(jù)加工程序的內(nèi)容，發(fā)出各種控制命令，如韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2頁 啟動主軸電動機(jī)，打開切削液、進(jìn)行刀具軌跡計(jì)算、向特殊的執(zhí)行單元發(fā)出數(shù)字位移脈沖和進(jìn)行進(jìn)給速度控制等。許多發(fā)達(dá)國家多做過系統(tǒng)的分析，如果舊機(jī)床設(shè)備以新設(shè)備更 新，要付出很大的代價的，若利用“改造技術(shù)”，則節(jié)省大半資金，這種事半功倍的技術(shù)，不僅不浪費(fèi)資金而切還為小企業(yè)技術(shù)改造開創(chuàng)了新路，而且對實(shí)力雄厚的大企業(yè)也有很大的經(jīng)濟(jì)吸引力。它是建立在微電子現(xiàn)代技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上。驅(qū)動元件是利用步進(jìn) 電動機(jī) ，傳動系統(tǒng)利用滾珠絲杠。 雖然閉環(huán)、半閉環(huán)對控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高精確的位置伺副。 （ 3）齒輪傳動 考慮步進(jìn)電動機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選擇，為達(dá)到 秒的分辨率的要求，縱、橫向均采用錯齒調(diào)隙的齒輪做減速運(yùn)動。 縱向齒輪箱和溜板箱均加外罩 ,以保持機(jī)床原外觀，起到美化機(jī)床的效果 ,溜板箱上安裝了縱向快速進(jìn)給按鈕 ,以適應(yīng)機(jī)床調(diào)整時的操作需要和遇到意外時緊急處理。2 00 ?= M0=1/3Fm/2paini(1n2)= 快M =+= (4)最大切削負(fù)載所需力矩 M 切 切M =Mf+M0+Mt 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17頁 Mt=itF??2 00=3/ ??? ?　　= Mf=iLF??2 00=??2 )(39。 8031 對片外存儲器的選擇 EPRAM 選擇： 根據(jù) MCS— 51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的 EPRAM 芯片，確定存儲器容量為 16K。通過輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了以光為信號的輸出，輸入端與輸出端在電器繪出一種光隔離輸出電路，當(dāng)開關(guān)斷開，發(fā)光二級管不通，光敏三級管截止，輸出 +5V高電平，當(dāng)閉合，發(fā)光二級管導(dǎo)通，激勵輸出三級管導(dǎo)通。當(dāng)掃描到某一列線上時，若無鍵按下，則行線都是高電平；若有一鍵按下時，交叉點(diǎn)上對應(yīng)的行線變?yōu)榈碗娖健? 數(shù)控系統(tǒng)的診斷大致分為初級診斷（起動診斷、在線診斷和離線診斷）和高級診斷（自修復(fù)診斷、診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)和通訊診斷系統(tǒng)）。在 8系統(tǒng)的中央處理器 MSl00 模板上有四個硬件起動診斷指示信號燈，其含義如下： M燃 亮，代表中央處理器故障 I／ C燃亮，用戶存儲器故障 S燃亮，位控制模塊板故障 PC燃亮，可編程控制器故障 根據(jù)以上指示燈，就可以判斷出硬件故障部位。有時存在故障與顯示功能有關(guān)， CRT已不能顯示報警信息，但仍可以觀察安裝在主板上的相應(yīng)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)，并查閱亮滅狀態(tài)與故障內(nèi)容對照表，即可對故障原因作出判斷。 在線診斷已不只限于提供故障信息，還可依據(jù)地址的狀態(tài)，獲得各種各樣的信息。如：美國 AB 公司的 8200 系統(tǒng)在作離線診斷檢查時，才把專用的診斷程序讀入 CNC 中作運(yùn)行檢查。 自修復(fù)診斷軟件需要較多的插槽安裝備用模塊，備用模塊與系統(tǒng)其他部分的通訊連接應(yīng)與被替換模塊相同，所以自修復(fù)只適用于總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。通過人工控制器，編程員可用簡捷的記述把專家的知識編成程序，井把程序變成知識庫目標(biāo)形式，再存儲到知識庫中。中央維修站再將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶。 （ 2）滾動緩沖器概念 隨著 CPU 工作速度的提高和診斷信息量的增大，出現(xiàn)了滾動緩沖器這個概念，經(jīng)滾動緩沖器處理的數(shù)據(jù)有：進(jìn)給速度、操作者輸入信號、零件程序數(shù)據(jù)、控制裝置和機(jī)床報警等。如用于溫度、噪聲、振動、撓曲和壓力等檢測傳感器，隨著新器件的完善和進(jìn)入市場，會給數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在提高診斷性能方面提供新的手段。 Solidworks 能夠直接讀取 DWG 格式的文件，在人工干預(yù)下，將 AutoCAD 的圖形轉(zhuǎn)換成 Solidworks 三維實(shí)體模型。具體如圖 7— 2 所示。在產(chǎn)品的裝配圖作好之后，零件之間進(jìn)行配 合加工比如：零件焊接、切除、打孔等功能。 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。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代 電子管； 1959 年的第二代 晶體管； 1965 年的第三代 小規(guī)模集成電路。而且當(dāng)時的小型機(jī)可。 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對當(dāng)時的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時控制的要求。由一個零件的幾何參數(shù)來定 義其他的零件 ,或者產(chǎn)生在裝配零件之后加工的加工特征。 SolidWorks 提供完善的產(chǎn)品級的裝配特征功能，以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設(shè)計(jì)過程。選擇（零件）項(xiàng)，單擊（確定）進(jìn)入。 SolidWorks 同時有中英文兩種界面選擇，其先進(jìn)的特征樹結(jié)構(gòu)使更加簡便直接，而且它具有較好的開發(fā)性接口和功能擴(kuò)展性，能輕松實(shí)現(xiàn)各種 CAD 軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳送。指出各種裝置、部件、開發(fā)工件等的位置，成為直觀的圖形診斷畫面以幫助操作者和維修人員迅速發(fā)現(xiàn)和排除故障。采用數(shù)字伺服技 術(shù)還可以開發(fā)出一種自調(diào)整伺服系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)可以使安裝調(diào)試時間大大縮短。以美國 AB 公司為例，用戶的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)專用韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28頁 的電話通訊接口與普通電話線路連接，中央維修用的計(jì)算機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)電話也與電話線路連接。知識庫內(nèi)存儲了專家分析，判斷故障原因和如何消除故障的經(jīng)驗(yàn)知識。如果機(jī)箱插槽上裝有相同的備用模塊．則故障模塊被備用模塊頂替。如：萬用表、信號發(fā)生器邏輯分析儀、示波器、離線集成電路測試儀和在線集成電路測試儀等。 上述每類信息又細(xì)分為數(shù)項(xiàng)至數(shù)十項(xiàng)具體的故障內(nèi)容，并在說明書中以故障表的形式提供給用戶。若被檢項(xiàng)目正常，則 CRT 將顯示表明系統(tǒng)已進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。有些起動診斷也對硬件配置進(jìn)行檢查以便確認(rèn)是否所有指定的設(shè)備、模塊已正常連接，甚至對某些芯片 RAM、 ROM，重要的 IC 是否插裝到位，其規(guī)格型號是否正常進(jìn)行診斷。硬件和軟件可能出現(xiàn)的故障繁多，千變?nèi)f化?；竟ぷ髟砣缦拢? 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )