【正文】 再一次地感謝各位老師的辛勤指導。致 謝本次研究論文在學校教研室、班主任、趙老師的親切關懷和悉心指導下完成的。了解了對普通車床進行簡單數(shù)控改造的過程。 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。對我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。對競爭前數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。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)控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。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步。 （3）引入故障診斷專家系統(tǒng) （2）引入專家系統(tǒng)指導加工 PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。 即1970年的第四代小型計算機；1974年的第五代微處理器和1990年的第六代基于PC（國外稱為PCBASED）。 到了1990年，PC機（個人計算機，國內(nèi)習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。 到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。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提供兩種裝配體設計方法：⑴由下而上的設計:首先繪制零件,然后將它們插入裝配體中,并把這些零件按設計目的結(jié)合,完成裝配。實際設計中，根據(jù)設計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，設計零件時無需考慮的。 裝配體設計創(chuàng)建新的零部件時，可直接參照其他零部件并保持關系。然后在特征管理器中選擇（前視基準面）為基準面，繪制草圖。 ■另一方面，Solidworks 軟件對于熟悉Windows的用戶特別易懂易用，它的開放性體現(xiàn)在符合Windows標準的應用軟件，可以集成到Solidworks軟件中，從而為用戶提供一體化的解決方案。它將2D繪圖和3D造型技術容為一體,能自動的生成零部件尺寸、材料明晰表、具有指引線的零部件編號等技術資料，從而簡化了工程圖樣的生成過程。通過對數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)故障診斷技術的論述，不僅為維修人雖提供了詳細的數(shù)控系統(tǒng)剖析過程，而且還指出了各類診斷技術針對的故障情況，能迅速準確地查明原因并確定故障部位，可在生產(chǎn)調(diào)試、使用和維修中起重要的指導作用。如用圖形表示機床和控制系統(tǒng)。在后臺方式下運行的滾動緩沖器記錄這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)緩沖時間約l min。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。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防診斷，維修工不必親臨現(xiàn)場。由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統(tǒng)向用戶設備發(fā)送診斷程序所進行的一種遙控診斷。推理機通過運行后向推理程序、并利用知識庫內(nèi)的產(chǎn)生式規(guī)則和數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)進行推理，獲得與專家相同的結(jié)論。日本法那克系列數(shù)控系統(tǒng)的診斷指導專家系統(tǒng)是由知識庫、推理計算機和人工控制器組成。從理論上講，備用模塊越多越好。自修復程序在控制系統(tǒng)每次開機時執(zhí)行，當發(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。美國AB公司的8600系統(tǒng)，診斷程序與數(shù)控程序一同存入數(shù)控系統(tǒng)中?，F(xiàn)場常用工具是專用工程師面板或?qū)Ｓ帽銛y式測試件。如：①紙帶校驗報警時紙帶錯孔位置；②刀具與機床參考點的距離；③NC與機床之間接口輸入／輸出信號；④各坐標軸位置偏差值；⑤與存儲據(jù)有關狀態(tài)顯示；⑥機床實際值公英制；⑦電機隨動誤差狀態(tài)顯示；⑧面板按鍵狀態(tài)顯示。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)故障報警；②編程／設定類，多為操作錯誤引起的故障報警；③伺服類，與伺服系統(tǒng)和伺服電機有關的故障報警；④行程開關報警類；⑤各種溫度、壓力類報警；⑥過熱報警類；⑦印刷板間連接故障類；⑧集成的可編程控制器外設報警。（2）在線診斷數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝程序在準備和循環(huán)運行狀態(tài)時，對數(shù)控系統(tǒng)、與數(shù)控系統(tǒng)相連接的外部設備及各伺服單元、伺服電機等進行的自動診斷。日本法那克公司的6MB系統(tǒng)在大約6秒的起動診斷周期中，進行主要硬件檢查有：①主印刷板；②連接單元；③磁泡存儲器；④ROM存儲器；⑤位置控制芯片；⑥紙帶閱讀機；⑦速度控制單元。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軟件故障所在位置及內(nèi)容。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、軟盤單元等裝置或外部設備。（1）起動診斷 即從每次通電開始到進入正常運行準備狀態(tài)為止，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動執(zhí)行的診斷。數(shù)控診斷技術在數(shù)控機床的生產(chǎn)調(diào)試、使用和維修中起著極為重要的作用，數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)是技術密集型的產(chǎn)品，集大量電子元件和復雜的軟件技術于一體。這個低電平信號被計算機捕獲后，根據(jù)此間對應的行線和列線的位置，計算機可以判斷出鍵值，完成控制。8155的PB~~PB作為行線輸入。適當選擇電阻R，可使輸出三級管飽和。 ②利用并行I/O接口芯片來擴充I/O端口.本次設計在采用8031作為主控芯片,采用兩片2764程序存儲器之外還擴展了一片6264數(shù)據(jù)存儲器,用一片74LS373鎖存P0口傳遞低8位地址,地址譯碼采用74LS138C3~8譯碼器。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。(1) 8031型芯片:1) 單片機是集CPU,I/O端口及部分RAM一體的功能很強的控制器,8031基本特點如下:1處理器CPU8位2芯片內(nèi)有時鐘電位3具有12 各字節(jié)RAM4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處理的微機計算機.(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、P、P、P共4個8為口。+)= 5．剛度計算橫向進給絲杠方式, 支承間距L=450mm 因絲杠長度較短不需要預緊圖3—2橫向進給系統(tǒng)計算簡圖1滾珠絲杠的拉伸或壓縮變形量△L===10滾珠絲杠經(jīng)過預拉伸=1/4==已確定縱向脈沖當量δ= ,滾珠絲杠導程L=,可計算出ii===可選定齒輪的齒數(shù)為i=z1/z2=32/40 或20/25d=mz=64 z1=32 z2=40 或z1=20 z2=35 d2=70已確定橫向脈沖當量δ=,滾珠絲杠導程L=4mm ,可計算出傳動比ii=== z1=21 ,z2=35軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 ()由此式計算 =J+(z1/z2){Js+J2+G/g(L/2E)} （）式中:J—齒輪z1的轉(zhuǎn)動慣量.J2—齒輪z2的轉(zhuǎn)動慣量Js—絲杠的轉(zhuǎn)動慣量G—工作臺及工件等移動部件的重量(N)L—絲杠的導程J1=10d1b = 102=J2=10d2b=1082=Js=07810DL=104170=G=800N代入式中J=+(32/40){++800/()}=電機力矩的計算機床在不同工況下,其所需要的轉(zhuǎn)距不同,下面分別按各階段計算快速空載啟動時所需要的力矩=Mmax+Mf+M0 （）式中:M起快速空載啟動力矩()Mmax折算到電機軸上的加速力矩()Mf折算到電機軸上的附加摩擦力矩()起動加速時間ta=30msMmax=.e=10nmax=—傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總等效轉(zhuǎn)動慣量()ε—電機最大角加速度nmax電機最大轉(zhuǎn)速 (r/min)—脈沖當量—步進電機的步距角nmax===500r/minMmax==摩擦力矩Mf()Mf==F.—導軌摩擦力(N)了發(fā) G運動部件總重量(N)i —齒輪降速比按i=Z1/Z2計算η—傳動鏈總效率一般η=~ Mf==附加摩擦力M0M0=式中 FP0滾珠絲杠預加載荷一般取1/3F mFm為進給牽引力(N)L0—滾珠絲杠導程(cm)N—%M0==M0=∴=Mmax+Mf+M0=++=(2)快速移動時所需力矩=M+M0M===(3)最大切削力負載時所需力矩 =M+M0+Mt Mt=式中 Fmax進給方向上的切削力取Fx= Mt折算到電機軸上的切削負載力矩() Mt=`=() =Mt+M0+Mt=++= 從上面可以看出, ,三種情況下,以快速空載時 所需力矩最大,以此項工作為初選步進電機的依據(jù) (4)計算電機空載轉(zhuǎn)動和切削堵的工作頻率fk===4000Hz ==1000=833Hz(5) 步進電機的選擇 對于工作方式為五相十拍的步進電機 Mjmax== ，滿足其要求: (1).步進電機的計算 橫向計算簡圖見滾珠絲杠選擇中的簡圖,傳動系統(tǒng)折算到電機 電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 ()可由此式計算:=J1+(z1/z2){JS+J2+G/g(L0/2π) }式中:J1齒輪z1的轉(zhuǎn)動慣量 J2齒輪z2的轉(zhuǎn)動慣量 JS絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 G工作臺及工件等移動部件的重量(N) L0絲杠的導程 J1=10d1L