【正文】 The spare parts process。The number controls to turn a reformation。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。在此要感謝我的指導老師唐剛對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。加工程序如下：N0010 G92 G00 N0020 T01N0030 M3 S800N0040 G00 N0050 G01 Z0 F100N0060 N0070 N0080 N0090 N0100 N0110 G00 N0120 T02N0130 G00 N0140 G01 F30N0150 N0160 G00 N0170 G01 F30N0180 N0190 N0200 N0210 N0211 X0。絲杠上的螺紋因為設計的機床不支持加工螺紋和鍵槽，則在此不涉及螺紋和鍵槽的加工。令T=n(為時標周期，n為定時常數(shù))，控制n和就可方便地控制電機的轉速。 直接控制方式 步進電機控制程序的主要任務是：判別旋轉方向、按順序發(fā)出控制脈沖，判別步進電機是否走完所要求的步數(shù)。圖19—圓弧插補程序框圖第一象限圓弧插補源程序：MOV TH1，TCHMOV TL1，TCLMOV A，R2JB 0E7H，LOOP3；F0轉DEC R6ACALL PULSE；輸出—X方向進給脈沖MOV A，R0CLR CRLC A；X2MOV R4，AMOV A，R2SUBB A，R4；F—2XINC A；F—2X+1DEC R0SJMP LOOP4；LOOP：INC R7ACALL PULSE；+Y方向進給脈沖MOV A，R1CLR CRLC A；Y2ADD A，R2；F—2YINC A；F—2Y+1INC R1；Y—1LOOP4：MOV R2，A；F—R2DJNE R3，LOOP6LOOP5：SJMP LOOP5LOOP6：RET 第一象限直線插補 直線插補程序框圖如圖20所示：圖20—直線插補程序框圖 直線插補也是靠8031的定時器產(chǎn)生中斷完成，在此省略源程序。它與規(guī)定的加工直線或圓弧之間最大誤差為一個脈沖當量，因此只要把脈沖當量取得足夠小，就可以達到加工精度的要求。軟件分配器采用查表法，在微處理器中專門安排一個輸出寄存器作為步進電機的控制寄存器，步進電機的第一相繞組都與這個寄存器中的某一指定位對應，寄存器中這位為“1”，對應相應繞組的通電狀態(tài)為“0”時則斷電；循環(huán)向寄存器中寫入控制字，從而使步進電機繞組按因定的規(guī)律循環(huán)通電和斷電。 （a） (b)圖16—越界報警電路四 數(shù)控系統(tǒng)的軟件設計 軟件是硬件的補充，確定硬件電路后，根基系統(tǒng)功能要求設計軟件。為了保護RAM中的信息，采用掉電保護電路。而斷電繞組電流是下降的，這時存儲于繞組中的勢能將以電流式釋放出來，使電流按指數(shù)規(guī)律下降，其時間常數(shù)為： 式中：指放電回路電阻，包括繞組電阻，續(xù)流二極管正向電阻等。交流可采用：（1）單向可控硅輸出；（2）雙向可控硅輸出等。脈沖分配器的芯片目前采用的TTL集成脈沖分配器有三相、四相、五相和六相，其型號分別為YB0B、YB01YB015及YB016，都為18個引腳的直插式封裝。（3）8279芯片8279內(nèi)部有168顯示數(shù)據(jù)RAM，通過命令字可選擇顯示器的4種工作方式，內(nèi)部還有6字節(jié)。Intel公司常用的外圍接口芯片有：8158255及8279等。2） 數(shù)據(jù)線的連接：將8031芯片的P~P按位與RAM數(shù)據(jù)線D~D直連。（2）數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器有動態(tài)和靜態(tài)之分，兩者相比，靜態(tài)RAM無須考慮保持數(shù)據(jù)而設置的刷新電路，擴展簡單，在數(shù)據(jù)存儲器擴展電路中應用較廣泛。圖9—74LS138引腳圖[三] 存儲器擴展存儲器常用芯片（1）EPROM芯片 常用的程序存儲器芯片（EPROM）有2761（2K8）、2732（4K8）、2764（8K8）、27128（16K8）、27256（32K8）和27512（64K8）等，均為28腳雙列直插式扁平封裝長片，圖10為常用EPROM引腳。這種方法是線選與地址譯碼相結合。圖8—74LS373引腳及連接圖圖中：D~D：信號輸入端；Q~Q：信號輸出端；G：下降沿時，將D~D鎖存于內(nèi)部；E：使能端，E=0時，三態(tài)門處于導通狀態(tài)，輸出端Q~Q與輸入端D~D連通，當E=1時，輸出三態(tài)門斷開，輸入數(shù)據(jù)鎖存。故片外可擴展的數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器分別為64K。（3） 控制總線（CB）：系統(tǒng)擴展用控制總線有、ALE、。8031片內(nèi)四個I/O口中僅P1口可作為8位雙向的I/O接口用戶使用，也須擴展，有些情況還須擴展定時/計數(shù)器等。二 8031單片機及其擴展[一] 8031單片機的簡介8031芯片引腳及片外總線結構（1）8031芯片引腳功能8031芯片有40個引腳，引腳配置見圖7： 圖7—8031芯片引腳（2）各引腳按功能可分為三部分：l I/O口線：P0，P1，P2，P3共4個8位口；l 控制口線：，ALE，RST； l 電源及時鐘：V、V；XTAL1，XTAL2。[二] 軟件電路設計軟件是硬件的補充。 I/O接口電路設計設計內(nèi)容包括：據(jù)外部要求選用I/O接口芯片，步進電機伺服控制電路，鍵盤、顯示部分以及其他輔助電路設計（如復位、掉電保護等）。機床硬件電路由五部分組成：（1） 主控制器，即中央處理單元CPU；（2） 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線；（3） 存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器；（4） 接口，即輸入/輸出接口電路；（5） 外圍設備，如鍵盤、顯示器等。從圖中看出，當步進電機起動時，遠遠不能滿足此機床所要求的空載起動力矩（），直接使用則會出現(xiàn)失步，所以必須采用升降速控制（用軟件實現(xiàn)），半起動頻率降到1000，然后在電路上再采用高低壓驅動電路，還可以將步進電機輸出力矩擴大一倍左右。將以前計算所得數(shù)據(jù)代入： （） （）（）則 （）（2）快速移動時所需力矩 （）（3）最大切削負載時所需力矩 （）從上面計算可以看出，、和三種工況下，以快速空載起動所需力矩最大，以此項作為初選步進電機的依據(jù)。所以可選定齒輪數(shù)為：橫向進給齒輪箱傳動比計算已確定縱向進給脈沖當量，滾珠絲杠導程，初選步進電機步距角，可計算出傳動比：可選定齒輪數(shù)為： 因進給運動齒輪受力不大，模數(shù)m取2。此時的變形量為：（mm）= （mm） （mm）定位誤差 (mm) (規(guī)定定位精度)穩(wěn)定性校核臨界負載與工作負載 之比稱為穩(wěn)定性系數(shù)，如果，則壓桿穩(wěn)定，為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般=~4。 Vmm傳動效率計算剛度驗算橫向進給滾珠絲杠支承方式如圖4所示，最大軸向力為2759N，支承間距L=550mm, 因絲杠長度較短，不需要預緊。則 剛度驗算先畫出此縱向進給滾珠絲杠支承方式草圖，如圖3所示，最大軸向力為N，支承間距L=1500mm, 絲杠螺母及軸承均進行預緊，預緊力為最大軸向負荷的1/3。表1—運轉系數(shù)運轉狀態(tài)運轉系數(shù)無沖擊運轉~一般運轉~有沖擊運轉`~則 n( r/min)L Q（N） 滾珠絲杠螺母副的選型從手冊或樣本的滾珠絲杠副的尺寸系列表中可以找到相應的動負載C的滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格和結構類型，選用時應滿足Q C的條件。圖2—縱切和橫切時切削力的示意圖 縱車外圓主切削力F(N)按經(jīng)驗公式估計算： F=D= （N）按切削力各分力比例： F：F：F=1 ： ： F（N）F（N） 橫切端面主切削力（N）可取縱切的1/2。橫切端面時主切削力可取縱切時F的1/2。齒輪傳動也要采用消除齒輪間隙的結構。由于MCS51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾性強，具有很高的性能價格比等特點，決定采用MCS51系列的8031單片機擴展系統(tǒng)。這類機床工作比較穩(wěn)定，反應迅速，調(diào)試和維修都比較簡單。二、 控制方式的選擇系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。第二章 數(shù)控機床系統(tǒng)總體設計 一 總體方案設計內(nèi)容接到一個數(shù)控裝置的設計任務以后，必須首先擬定總體方案，繪制系統(tǒng)總體框圖，才能決定各種設計參數(shù)和結構，然后再分別對機械部分和電氣部分進行設計。 我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。 戰(zhàn)略考慮 。從技術的角度關注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系。雖然在數(shù)控技術的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數(shù)控技術的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。 。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產(chǎn)業(yè)化。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。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。 STEPNC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠的影響。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產(chǎn)品信息的標準化。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 重視新技術標準、規(guī)范的建立 關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。 采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60 000r/min。 在轎車工業(yè)領域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產(chǎn)工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。 裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產(chǎn)業(yè)、生物技術及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等