【正文】 數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀1有些廠家也把這種裝置稱為融合系統(tǒng)(fusion system)。如果把直流電機(jī)進(jìn)行“里翻外”的處理，即把電驅(qū)繞組裝在定子，轉(zhuǎn)子為永磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出磁極位置，這就構(gòu)成了永磁無刷電機(jī)。一般由DNC功能進(jìn)行控制。目前在工業(yè)上采用的現(xiàn)場總線有ProfibusDP，SERCOS，JPCN1，Deviconet，CAN，hterbus—S，Marco等。(2)智能控制，計(jì)及機(jī)床的機(jī)械性能，可按最佳的允許進(jìn)給率和最大的允許加速度使機(jī)床的功能得到最大的發(fā)揮。 e.這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)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。b.第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。存在差距的主要原因(1)認(rèn)識(shí)方面對國產(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。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，電氣控制和驅(qū)動(dòng)電路也簡單，體積小，重量輕，價(jià)格便宜，設(shè)計(jì)制造較簡單，容易調(diào)試，使用維修方便。三種型號(hào)的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少許差別，可以說8031是沒有ROM的8051，而8751是EPROM代替ROM的8051。數(shù)據(jù)總線DB數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由口直接提供?！cRAM的～一一對應(yīng)連接，其余地址經(jīng)譯碼產(chǎn)生片選信號(hào)。圖41 時(shí)鐘電路圖②復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)。ｂ．鍵盤接口原理鍵盤是由若干個(gè)鍵盤組成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備，如圖４－５所示：圖45 鍵盤工作原理圖圖中行線通過電阻接＋５Ｖ電壓，當(dāng)鍵盤斷開時(shí)，所有行線和列線斷開，行線～都是高電平，當(dāng)鍵盤上某一鍵閉合時(shí)，則該鍵所對應(yīng)的行線和列線短路，～相當(dāng)于控制信號(hào)，例如７號(hào)鍵閉合時(shí)，行線和列線短路，此時(shí)的電平由的電平控制，例如把行線接到微機(jī)輸入口讀行線狀態(tài)，若～都是高電平，則這一列沒有閉合，如果讀出的列線不全為高電平，則輸入為低電平和相關(guān)的鍵處于閉合狀態(tài)；若無閉合，接著使為低電平，其余列線為高電平，檢查這一列上是否有鍵閉合，這種逐行逐列的檢查鍵盤的過程稱為對鍵盤的一次掃描。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐漸樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競爭意識(shí)，熟悉掌握設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力，另外通過這次設(shè)計(jì)，進(jìn)行各種設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖技能以及運(yùn)用各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)距從表中查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相五拍時(shí)， 橫向：按此最大靜轉(zhuǎn)矩產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)型號(hào)表（五相）可查出，大于所需靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號(hào)。⑤鍵盤顯示接口電路ａ．顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有ＬＥＤ和ＬＣＤ，也有采用ＣＲＴ接口顯示方式。（２）輔助電路的具體設(shè)計(jì)①８０３１的時(shí)鐘電路如圖４－１時(shí)鐘電路圖。由于8031復(fù)位后從0000H單元開始執(zhí)行程序，故程序存儲(chǔ)器地址應(yīng)從0000H就開始。I/O口的驅(qū)動(dòng)功能為：口驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL門電路，而、只能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL門電路。這里選用MCS—51系列中的8031芯片。在我過設(shè)備數(shù)控化改造的一段時(shí)間里，較多采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)(1)技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10至15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。d. 具有高速內(nèi)裝的PMC(有的廠商稱為PLC)， 以減少加工的循環(huán)的時(shí)間： (1)梯形圖和順序程序由專用的PMC處理器控制，這種結(jié)構(gòu)可進(jìn)行快速大規(guī)模順序控制。功能以高速、超精為核心，并具有智能控制?，F(xiàn)場總線是以單個(gè)分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。 CNC系統(tǒng)的連網(wǎng) 數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺(tái)機(jī)床到控制多臺(tái)機(jī)床的分級式控制需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是進(jìn)行通信，共享信息。交流異步電機(jī)雖然價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡單，但早期由於控制性能差，所以很長時(shí)間沒有在數(shù)控系統(tǒng)上得到應(yīng)用。而系統(tǒng)功能首先追求的仍然是高精高速的加工。但價(jià)格較昂貴，需要正確分析其使用的經(jīng)濟(jì)合理性。1. 2數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)國內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀由于機(jī)床下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資連續(xù)幾年快速增長，國內(nèi)機(jī)電產(chǎn)品市場需求年均增長30％，帶動(dòng)了機(jī)床市場需求30％以上的增長。同時(shí)，持續(xù)地提高經(jīng)濟(jì)加工精度也是適應(yīng)市場競爭的另一個(gè)主要目標(biāo)。采用滾珠絲桿對原動(dòng)機(jī)床的縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造，驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)。，也可以進(jìn)行智能化數(shù)控機(jī)床改造。同時(shí)采用無級變速方式，使其轉(zhuǎn)速提高到2000r/min，實(shí)現(xiàn)了高速化。另外，我國機(jī)床出口增長較快。 開放結(jié)構(gòu)的發(fā)展 數(shù)控技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近50年的歷史。由于它工作可靠，界面開放，越來越受到機(jī)床制造商的歡迎。這種電機(jī)具有良好的伺服性能。通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對零件程序的上傳或讀、寫CNC的數(shù)據(jù)：PLC數(shù)據(jù)的傳送；存貯器操作控制；系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。有的公司還有自己的總線，比如FANUC的FSSB，I／OLINK(相當(dāng)于JPCN—1)，YASKAW^的MOTIONLINK等。以便降低加工時(shí)間，提高效率，同時(shí)提高加工精度。從EMO2001展會(huì)情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足。位移精度較好，對各種干擾因素不敏感，結(jié)構(gòu)誤差不會(huì)累積。工業(yè)控制中應(yīng)用最多的是8031?？刂瓶偩€CB由口的第二功能狀態(tài)和四根獨(dú)立的控制線RESET，ALE，組成。數(shù)據(jù)總線 ～分別與存儲(chǔ)器～一一對應(yīng)連接。在時(shí)鐘電路工作后，只要在ＲＥＳＥＴ引腳上出現(xiàn)１０ｍｓ以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，以后單片機(jī)便從００００Ｈ單元開始執(zhí)行程序。第三章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算CA6162機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)如下：最大回轉(zhuǎn)直徑 320mm電機(jī)功率 4KWLmax 640mm快進(jìn)速度 縱向 橫向 切削速度 縱向 橫向 定位精度 移動(dòng)部件重量 縱向 800N橫向 500N加速時(shí)間 25ms機(jī)床效率 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算。學(xué)會(huì)怎樣查找應(yīng)用設(shè)計(jì)手冊和有關(guān)資料，進(jìn)行全面的機(jī)械機(jī)械基本技能的綜合性大型練習(xí)。最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩式中： 在采用絲杠螺母副傳動(dòng)時(shí)，上述各種力矩可用下式計(jì)算式中：摩擦力矩 式中：附加摩擦力矩 式中： 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩式中：具體計(jì)算：橫向： 目前，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床中大多數(shù)采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)選用的步進(jìn)電機(jī)的容量選擇功率放大器。ＣＰＵ讀地址時(shí)，做狀態(tài)寄存器，讀出時(shí)是當(dāng)前Ｉ／Ｏ口和定時(shí)器的狀態(tài)，而寫時(shí)則作為命令寄存器寫入命令。因此，EPROM和RAM的地址分配較自由，不必考慮是否發(fā)生沖突?？刂凭€：（中斷取指令控制），ALE（地址鎖存控制），（中斷存儲(chǔ)器選擇），RESET（復(fù)位控制）電源及時(shí)鐘：，應(yīng)用特性：I/O口線不能都用作用戶I/O線，除8051，8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線，只有口以及部分作為第一功能使用的口。（1）主控制器及主控制芯片的選擇目前在數(shù)控系統(tǒng)中常用的芯片有8086，8088，80286，80386以及8098，8096等16位機(jī)的CPU，在一般的數(shù)控系統(tǒng)中推薦采用MCS—51系列單片機(jī)作為主控制器。一般應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，機(jī)床實(shí)際情況和要求提出幾個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析，比較和論證，最后選出一個(gè)合理的總體方案。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比(與國外對比)不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型(SuperManufacturing當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。（3）通過RS—485接口傳送I／0信號(hào)：或且也可采用Prellbus—DP(符合歐洲1標(biāo)準(zhǔn)EN50170)以12Mbps進(jìn)行高速通信。. 開放性：系統(tǒng)可通過光纖與PC機(jī)連接，采用Window兼容軟件和開發(fā)環(huán)境。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：信息集成能力不強(qiáng)、系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強(qiáng)、可靠性不易保證、可維護(hù)性不高。 3但直流電機(jī)存在以下