【導(dǎo)讀】性，對(duì)普通車床實(shí)行數(shù)控開(kāi)環(huán)改造。統(tǒng)齒輪箱進(jìn)行改造。本次設(shè)計(jì)作了下面的一些工作：。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MCS-51中的8031作為主控芯片建立一套單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。接口用8155芯片及外存儲(chǔ)器，采用地址鎖存和譯碼器。3SolidWorks造型，包括軟件的應(yīng)用和對(duì)車床的實(shí)體建摸。

　　

【正文】 顯示；⑧面板按鍵狀態(tài)顯示。 （ 3）離線診斷 也稱手工診斷，由專門(mén)訓(xùn)練的技術(shù)人員查明故障原因、確定故障部位的高層次診斷。離線診斷力求把故障的可能范圍縮小到最低限度。離線診斷可在現(xiàn)場(chǎng)，也可在維修中心或原數(shù)控系統(tǒng)制造廠進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)常用工具是專用工程師面板或?qū)Ｓ帽銛y式測(cè)試件。如：萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器邏輯分析儀、示波器、離線集成電路測(cè)試儀和在線集成電路測(cè)試儀等。 離線診斷所用軟件的存儲(chǔ)及使用方法多不相同。如：美國(guó) AB 公司的 8200 系統(tǒng)在作離線診斷檢查時(shí)，才把專用的診斷程序讀入 CNC 中作運(yùn)行檢查。美國(guó) AB公司的 8600 系韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 27頁(yè) 統(tǒng)，診斷程序與數(shù)控程序一同存入數(shù)控系統(tǒng)中。因此，這些系統(tǒng)不需要再輸入軟件就具備離線診斷機(jī)能。維修人員可隨時(shí)用鍵盤(pán)調(diào)用這程序并使之運(yùn)行，然后在 CRT 上觀察診斷結(jié)果。 高級(jí)診斷 （ 1）自修復(fù)診斷 正常情況下，自修復(fù)診斷在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置不參與運(yùn)行的備用 模塊。自修復(fù)程序在控制系統(tǒng)每次開(kāi)機(jī)時(shí)執(zhí)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某模塊有故障時(shí)，系統(tǒng)把故障信息顯示在顯示屏上，同時(shí)自動(dòng)查尋備用模塊。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。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。 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)。從理論上講，備用模塊越多越好。這使系統(tǒng)體積增大，價(jià)格提高。 （ 2）診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng) 近 30 年來(lái)，各個(gè)領(lǐng)域人工智能的開(kāi)發(fā)研究已獲得很大 進(jìn)展。如圖像識(shí)別、聲音識(shí)別、自動(dòng)翻譯和智能工業(yè)機(jī)器人等。 日本法那克系列數(shù)控系統(tǒng)的診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)是由知識(shí)庫(kù)、推理計(jì)算機(jī)和人工控制器組成。知識(shí)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)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(shí)。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)。通過(guò)人工控制器，編程員可用簡(jiǎn)捷的記述把專家的知識(shí)編成程序，井把程序變成知識(shí)庫(kù)目標(biāo)形式，再存儲(chǔ)到知識(shí)庫(kù)中。推理機(jī)通過(guò)運(yùn)行后向推理程序、并利用知識(shí)庫(kù)內(nèi)的產(chǎn)生式規(guī)則和數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)進(jìn)行推理，獲得與專家相同的結(jié)論。操作者也可通過(guò)顯示單元 ，用簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話的方式選擇故障狀態(tài)，必要時(shí)回答系統(tǒng)的提問(wèn)以補(bǔ)充為得出結(jié)論所需要的其他信息。 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(wèn)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。 （ 3）通訊診斷系統(tǒng) 通訊診斷系統(tǒng)又稱海外診斷。由中央維修站通過(guò)電話線路，甚至國(guó)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。以美國(guó) 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(yè) 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。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。中央維修站再將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶。 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(chǎng)。只需按預(yù)定的時(shí)間對(duì)機(jī)床作一系列試運(yùn)行檢查。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。 未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)的診斷技術(shù) （ 1）運(yùn)用數(shù)宇伺服技術(shù)擴(kuò)大診斷范圍 隨著數(shù)事伺服技術(shù)的迅速發(fā)展和普及應(yīng)用，數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)者從機(jī)床和伺服系統(tǒng)直接獲得更多的信息。如爬行、增益、平衡和軌跡誤差等狀態(tài)的診斷也就可以解決了。采用數(shù)字伺服技 術(shù)還可以開(kāi)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(shí)間大大縮短。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(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用。 （ 2）滾動(dòng)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(dòng)緩沖器這個(gè)概念，經(jīng)滾動(dòng)緩沖器處理的數(shù)據(jù)有：進(jìn)給速度、操作者輸入信號(hào)、零件程序數(shù)據(jù)、控制裝置和機(jī)床報(bào)警等。在后臺(tái)方式下運(yùn)行的滾動(dòng)緩沖器記錄這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)緩沖時(shí)間約 l min。當(dāng)機(jī)床故障造成停機(jī)時(shí)，滾動(dòng)緩沖器記錄的內(nèi)容被“凍結(jié)”。這給技術(shù)人員提供一份重要的歷史記錄。 （ 3）圖示技術(shù)的應(yīng)用 隨著個(gè)人計(jì)算機(jī) 迅速發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)圖示技術(shù)成果，不斷地移植到數(shù)控系境中。如用圖形表示機(jī)床和控制系統(tǒng)。指出各種裝置、部件、開(kāi)發(fā)工件等的位置，成為直觀的圖形診斷畫(huà)面以幫助操作者和維修人員迅速發(fā)現(xiàn)和排除故障。 （ 4）傳感器的開(kāi)發(fā)利用 在傳感器領(lǐng)域有不少開(kāi)發(fā)工作還在進(jìn)行。如用于溫度、噪聲、振動(dòng)、撓曲和壓力等檢測(cè)傳感器，隨著新器件的完善和進(jìn)入市場(chǎng)，會(huì)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。 通過(guò)對(duì)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(guò)程，而且還指出了各類診斷技術(shù)針對(duì)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(yè) 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。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30頁(yè) 造型 SolidWorks 軟件介紹 SolidWorks 是一套基于 Windows 的 CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng) ,是由美國(guó)SolidWorks 公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械 CAD 軟件的基礎(chǔ)上 ,在 Windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)三維機(jī)械設(shè)計(jì) CAD軟件。 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(guò)程的全相關(guān)性 ,可以在設(shè)計(jì)過(guò)程的任何階段修改設(shè)計(jì) ,同時(shí)牽動(dòng)相關(guān)部分的改 變 .它既提供自底向上的裝配方法 ,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 ,更加符合工程習(xí)慣 .它具有獨(dú)創(chuàng)性的“封套”功能 ,來(lái)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(gè)過(guò)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。他還可以動(dòng)態(tài)模擬裝配過(guò)程 ,進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查，計(jì)算質(zhì)量特征，如質(zhì)心、慣性矩等。它將 2D 繪 圖和 3D 造型技術(shù)容為一體 ,能自動(dòng)的生成零部件尺寸、材料明晰表、具有指引線的零部件編號(hào)等技術(shù)資料，從而簡(jiǎn)化了工程圖樣的生成過(guò)程。 SolidWorks 同時(shí)有中英文兩種界面選擇，其先進(jìn)的特征樹(shù)結(jié)構(gòu)使更加簡(jiǎn)便直接，而且它具有較好的開(kāi)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。 Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)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。 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。另一方面， Solidworks 軟件對(duì)于熟悉 Windows 的用戶特別易懂易用，它的開(kāi)放性體現(xiàn)在符合 Windows 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件，可以集成到 Solidworks 軟件中，從而為用戶提供一體化的解決方案。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31頁(yè) 進(jìn)入 SolidWorks 的操作界面如圖： 圖 7— 1 繪制草圖 圖 7— 2 利用獨(dú)特的基于特征的零部件建模功能，可以使用拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、放樣和掃描、陣列特征和孔輕松創(chuàng)建設(shè)計(jì)。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 32頁(yè) ■ 通過(guò)獨(dú)特的對(duì)多個(gè)實(shí)體的特征及控制，加快零部件建模速度。 ■ 通過(guò)動(dòng)態(tài) 編輯特征和草圖，只需執(zhí)行簡(jiǎn)單的拖放操作即可進(jìn)行實(shí)時(shí)更改。 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。選擇（零件）項(xiàng)，單擊（確定）進(jìn)入。然后在特征管理器中選擇（前視基準(zhǔn)面）為基準(zhǔn)面， 繪制草圖。具體如圖 7— 2 所示。 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(yè) 這就是主軸箱的設(shè)計(jì)過(guò)程，在 CA6140 設(shè)計(jì)過(guò)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 。 ； 以上是頂尖、導(dǎo)軌床身的設(shè)計(jì)結(jié)果。 裝配體設(shè)計(jì) 創(chuàng)建新的零部件時(shí)，可直接參照其他零部件并保持關(guān)系。設(shè)計(jì)具有成千上萬(wàn)個(gè)零件的大型裝配體時(shí)可獲得無(wú)可比擬的性能。可將零部件和特征拖放到適當(dāng)?shù)奈恢谩? SolidWorks 提供完善的產(chǎn)品級(jí)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(guò)程。實(shí)際設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)意圖有許多特征是在裝配環(huán)境下在裝配操作發(fā)生后才能生成的，設(shè)計(jì)零件時(shí)無(wú)需考慮的。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。 SolidWorks 支持大裝配的裝配模式，擁有干涉檢查、產(chǎn)品的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)仿真、編輯零件裝配體透明的功能。 SolidWorks 提供兩種裝配體設(shè)計(jì)方 法： ⑴由下而上的設(shè)計(jì) :首先繪制零件 ,然后將它們插入裝配體中 ,并把這些零件按設(shè)計(jì)目的 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 34頁(yè) 結(jié)合 ,完成裝配。這是較常用的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)使用已建的零件來(lái)裝配時(shí) ,這種有下而上的方法較好。 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(kāi)始 ,邊裝配邊繪制零件。由一個(gè)零件的幾何參數(shù)來(lái)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。也可以從草圖開(kāi)始 ,定義固定零件位置、基準(zhǔn)面等 ,然后參考這些定義來(lái)設(shè)計(jì)零件。 由兩者比較來(lái)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(jiǎn)單 ,為此本次設(shè)計(jì)采用第一種方 法。 在進(jìn)入 SolidWorks 時(shí) ,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(guò)配合使各個(gè)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(yè) 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(yè) 圖 7— 9 CA6140 車床 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 37頁(yè) 8. 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì) 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)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(dòng)的工具。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(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)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(shí)控制的要求。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(jiǎn)稱為數(shù)控（ NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)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。 到 1970 年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn) 并成批生產(chǎn)。于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的 通用 兩個(gè)字省略了）。到 1971 年，美國(guó) 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(jiǎn)稱 CPU）。 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理 。而且當(dāng)時(shí)的小型