【正文】 儲器，采用地址鎖存和譯碼器。正常情況下，加工程序可直接運(yùn)行到其結(jié)束。在機(jī)床改造中引入了微機(jī)的應(yīng)用，不但技術(shù)具有先進(jìn)性，同時在應(yīng)用此自動化改造方案，有較大的應(yīng)用性和可調(diào)性，而且投資改造的費(fèi)用低 ，一套經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置的價(jià)格僅是全功能型數(shù)控裝置的1/3 到 1/5 擁護(hù)承擔(dān)的起。由于反饋環(huán)節(jié)必須的技術(shù)條件要控制閉環(huán)系統(tǒng)的良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，其難度也大為提高。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6頁 本次設(shè)計(jì)將一臺 CA6140 普通機(jī)床改造成微機(jī)數(shù)控機(jī)床，采用 MCS51 型系列單片機(jī)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，具有直線和圓 弧插 補(bǔ)功能 ,具有降速控制功能 ,其他設(shè)計(jì)參數(shù)如下 : 最大回直徑 : 400 mm 電機(jī)功率 : 快速進(jìn)給 : 縱向 橫向 切削速度 : 縱向 橫向 定位精度 : 移動部件重量 : 縱向 :800N 橫向 600N 加速時間 : 30ms 機(jī)床效率 : 0 .8 選擇脈沖當(dāng)量 根據(jù)機(jī)床精度要求脈沖當(dāng)量 ,縱向 ， 橫向?yàn)? 計(jì)算切削力 縱切外圓 1 主切削力（ Fz）計(jì)算由《金屬切削原理》可知 切削率： P： 電機(jī)功率 n:主傳動系統(tǒng)總效率?。害?= Pc切削功率 Pc= = 又∵ Pc=FzV ∴ Fz= vPc 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7頁 式中 : V 切削速度 V=100m/min FzPc/V=60 Pc 1000/v=3510N 橫切端面 主切削力 Fz? , 可取縱切的 1/2 Fz? =1/2Fz1/2 3510=1755N 又 Fx? : zF? :Fy? =1:: xF? = zF? = 1755=702N Fy? = zF? = 1755= Fx== 1755= Fy== 3510=1404N 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 縱向進(jìn)給絲杠 1．計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm 縱向進(jìn)給的綜合型導(dǎo)軌 采用三角型或綜合導(dǎo)軌 : Fm=kFx+f? (Fz+G) （ ） 式中 :Fx,Fy,Fz, — 切削分力 (N): G移動部件的重量 (N) f? — 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) ,隨導(dǎo)軌形式而不同 K 考慮顛復(fù)力距影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù) . f= 則 Fm= +(3510+800)= 2．計(jì)算最大動負(fù)載 C C=3L fwFm （ ） 選用滾珠絲杠副的直徑 作用下 .絲杠在回轉(zhuǎn) 100 萬轉(zhuǎn)后 ,在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8頁 現(xiàn)象 .這個軸向負(fù)載的最大值稱為該滾珠絲杠能承受的最大動 負(fù)載 C 可用 C=3L （ ） L=61060nT （ ） n=01000LVS （ ） 式中滾珠絲杠導(dǎo)程 L= 的 (1/2~ 1/3)此處 VS= =T: 使用壽命按 15000h 計(jì)算 L: 壽命以 106轉(zhuǎn)為 1 單位 Fw: 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 fw:12~ 取 fw= N= 6 ? =42r/min L=61060nT=610 150004260 ??=38 小時 C=3L . C=338 = 3．滾珠絲杠螺母的選型 查 精密機(jī)床配件系列 山東濟(jì)寧 選取滾珠絲杠公稱直徑為φ 40 選用的型號為 其額定動載荷 15470N,所用強(qiáng)度足夠用 ４．效率計(jì)算 η =）（ ??rrtantan （ ） 式中摩擦角 r=2176。選擇 EPRAM 的型號時，主要考慮的因素是讀取速度，這決定著系統(tǒng)是否正確工作。這個低電平信號被計(jì)算機(jī)捕獲后，根據(jù)此間對應(yīng)的行線和列線的位置，計(jì)算機(jī)可以判斷出鍵值，完成控制。軟件起動診斷是在起動時發(fā)現(xiàn)故障，診斷程序在顯示器上指示出相應(yīng)軟件故障所在位置及內(nèi)容。如：①紙帶校驗(yàn)報(bào)警時紙帶錯孔位置；②刀具與機(jī)床參考點(diǎn)的距離；③ NC 與機(jī)床之間接口輸入／輸出信號；④各坐標(biāo)軸位置偏差值；⑤與存儲據(jù)有關(guān)狀態(tài)顯示；⑥機(jī)床實(shí)際值公英制；⑦電機(jī)隨動誤差狀態(tài)顯示；⑧面板按鍵狀態(tài)顯示。從理論上講，備用模塊越多越好。 通訊診斷系統(tǒng)除用于故障發(fā)生后的診斷外，還可為用戶作定期的預(yù)防診斷，維修工不必親臨現(xiàn)場。 通過對數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的論述，不僅為維修人雖提供了詳細(xì)的數(shù)控系統(tǒng)剖析過程，而且還指出了各類診斷技術(shù)針對的故障情況，能迅 速準(zhǔn)確地查明原因韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29頁 并確定故障部位，可在生產(chǎn)調(diào)試、使用和維修中起重要的指導(dǎo)作用。 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 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33頁 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 。 在進(jìn)入 SolidWorks 時 ,單擊（標(biāo)準(zhǔn)工具）中的新建選擇 (裝配體 ) 進(jìn)入裝配體的工作窗口 ,如 圖： 圖 7— 7 然后通過配合使各個零件裝在一起形成裝配體 , 所形成的裝配體如圖： 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 35頁 圖 7— 8 刀架 上圖為刀架和刀架導(dǎo)軌的裝配體 ,其就用由下而上的裝配方法 . 下面是本次設(shè)計(jì)的車床 CA6140 的設(shè)計(jì)結(jié)果 ,具體如圖 : 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 36頁 圖 7— 9 CA6140 車床 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 37頁 8. 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 1946 年誕生了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動的工具。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時曾用于控制多臺機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理 。 ⑵由上而下的設(shè)計(jì) :與由下而上的方法比 ,有上而下的設(shè)計(jì)不同之處在于 :先從裝配體開始 ,邊裝配邊繪制零件。 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。如用圖形表示機(jī)床和控制系統(tǒng)。由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統(tǒng)向用戶設(shè)備發(fā)送診斷程序所進(jìn)行的一種遙控診斷。自修復(fù)程序在控制系統(tǒng)每次開機(jī)時執(zhí)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某模塊有故障時，系統(tǒng)把故障信息顯示在顯示屏上，同時自動查尋備用模塊。數(shù)控生產(chǎn)廠家將這些信息分成若干類：①數(shù)控系統(tǒng)類，多為系統(tǒng)故障報(bào)警；②編程／設(shè)定類，多為操作錯誤引起的故障報(bào)警；③伺服類，與伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)有關(guān)的故障報(bào)警；④行程開關(guān)報(bào)警類；⑤各種溫度、壓力類報(bào)警；⑥過熱報(bào)警類；⑦印刷板間連接故障類；⑧集成的可編程控制器外設(shè)報(bào)警。 起動診斷所檢查的常見硬件有： CPU 存儲器、輸入輸出單元等印刷板或模塊、顯示器單元、閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。 8155 的 PB0 ~~PB3 作為行線輸入。 (1) 8031 型芯片 : 1) 單片機(jī)是集 CPU,I/O端口及部分 RAM一體的功能很強(qiáng)的控制器 ,8031 基本特點(diǎn)如下 : 1 處理器 CPU8 位 2 芯片內(nèi)有時鐘電位 3 具有 12 各字節(jié) RAM 4 具有 21 特殊功能的存儲器 5 具有 4 各 I / O 端口 ,32 根 I/O 線 6 可尋址 64K 外部數(shù)據(jù)存儲器 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19頁 7 可尋址 64K 外部程序存儲器 8 具有兩個 16 位定時 /記時數(shù)量 9 具有 5 個中斷位 ,配備兩個優(yōu)先級 10 具有一個全功能竄行接口 11 具有尋址能力 ,適宜邏輯計(jì)算 從以上論證可以看出 ,8031 型芯片 ,功能幾乎為一塊 Z80CPU,一塊 RAM,一塊Z80CTC 兩塊 Z80PLO 和一塊 Z80SLO 處理的微機(jī)計(jì)算機(jī) . (2)8031 芯片管腳的功能及 其他功能 按引腳功能可分三類，即：其一： I/O 口線： P? 、 P1 、 P2 、 P3 共 4 個 8 為口。用于微機(jī)進(jìn)給和機(jī)床對零件操作，原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留，電動機(jī)、齒輪箱安裝在機(jī)床后側(cè)。 伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)位量伺服控制有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方式。而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動化程度不高，要想在近幾年內(nèi)大量用自動、半自動和精密機(jī)床更新現(xiàn)有設(shè)備，不論資金還是我國機(jī)床的能力是辦不到的。數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)組成框圖如下： 數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)組成框圖 其工作原理是先根據(jù)被加工零件的形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件，確定該零件的加工工藝過程、工藝參數(shù)，并按一定的規(guī)則形成數(shù)控系統(tǒng)能理解的加工程序。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 I 頁 臥式車床數(shù)控化改造 摘 要 由于目前國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床數(shù)量需求量大，達(dá)到 300 萬臺之巨，要進(jìn)行全部翻新在時間，物質(zhì)上尚不具有足夠的條件，為了達(dá)到的條件，為達(dá)到較高精度，實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性，對普通車床實(shí)行數(shù)控開環(huán)改造。即：將被加工零件的幾何信息和工藝信息數(shù)字化 ；按標(biāo)準(zhǔn)的格式編制成零件加工程序單；然后將此加工程序輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，并將輸入到數(shù)控單元的加工程序進(jìn)行試運(yùn)行、刀具路徑模擬等。因此應(yīng)盡快將我國現(xiàn)有一部分普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動化和精密化改裝，是我國現(xiàn)有設(shè)備改造自動化要求解決的課題。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)存在著精度不能達(dá)到太高的基本問題，但是步進(jìn)電機(jī)具有位移和輸出脈沖的嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系，使誤差不能積累，轉(zhuǎn)速和輸出脈沖頻率有嚴(yán)格的對映關(guān)系，而且在負(fù)載能力范圍內(nèi)不受電流、電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動變化的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)裝置發(fā)出信號的流向是單向的，對移動部件如工作臺的實(shí)際位置工件檢測。 （ 4）縱、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用齒輪減速，并且用雙齒輪錯齒法消除間隙，雙片齒輪間采用消除彈簧，布量成互為 120 的位置。其二：控制線： PSEN （片外取指令控制）、 ALE（地址鎖存控制）、 EA （片外取存儲器選擇）、 RESET（復(fù)位控制）。基本工作原理如下： 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23頁 控制信號 鍵盤顯示口電路圖 當(dāng)鍵松開時，測試信號為 1，鍵閉合，測試信號為 0 ，當(dāng)測試信號為 1 則禁止，不能對鍵進(jìn)行識別。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。 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。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。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。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。選擇（零件）項(xiàng)，單擊（確定）進(jìn)入。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。而且當(dāng)時的小型機(jī)可。 由兩者比較來看 ,由下而上的設(shè)計(jì)中 ,由于零件皆為