【正文】 而且當(dāng)時的小型機可。 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計算機數(shù)控（ CNC）階段（把計算機前面應(yīng)有的 通用 兩個字省略了）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(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。 早期計算機的運算速度低，對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機床實時控制的要求。 從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會奠定了基礎(chǔ)。 由兩者比較來看 ,由下而上的設(shè)計中 ,由于零件皆為獨立的設(shè)計 ,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)計更為簡單 ,為此本次設(shè)計采用第一種方 法。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。當(dāng)使用已建的零件來裝配時 ,這種有下而上的方法較好。 SolidWorks 提供兩種裝配體設(shè)計方 法： ⑴由下而上的設(shè)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(shè)計目的 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 34頁 結(jié)合 ,完成裝配。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 提供完善的產(chǎn)品級的裝配特征功能，以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設(shè)計過程。設(shè)計具有成千上萬個零件的大型裝配體時可獲得無可比擬的性能。 ； 以上是頂尖、導(dǎo)軌床身的設(shè)計結(jié)果。具體如圖 7— 2 所示。選擇（零件）項，單擊（確定）進(jìn)入。 ■ 通過動態(tài) 編輯特征和草圖，只需執(zhí)行簡單的拖放操作即可進(jìn)行實時更改。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 31頁 進(jìn)入 SolidWorks 的操作界面如圖： 圖 7— 1 繪制草圖 圖 7— 2 利用獨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、高級抽殼、放樣和掃描、陣列特征和孔輕松創(chuàng)建設(shè)計。 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 三維實體模型。 SolidWorks 同時有中英文兩種界面選擇，其先進(jìn)的特征樹結(jié)構(gòu)使更加簡便直接，而且它具有較好的開發(fā)性接口和功能擴展性，能輕松實現(xiàn)各種 CAD 軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳送。他還可以動態(tài)模擬裝配過程 ,進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查，計算質(zhì)量特征，如質(zhì)心、慣性矩等。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 30頁 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SolidWorks 公司在總結(jié)和繼承了大型機械 CAD 軟件的基礎(chǔ)上 ,在 Windows 環(huán)境下實現(xiàn)的第一個三維機械設(shè)計 CAD軟件。如用于溫度、噪聲、振動、撓曲和壓力等檢測傳感器，隨著新器件的完善和進(jìn)入市場，會給數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計者在提高診斷性能方面提供新的手段。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。 （ 3）圖示技術(shù)的應(yīng)用 隨著個人計算機 迅速發(fā)展起來的計算機圖示技術(shù)成果，不斷地移植到數(shù)控系境中。當(dāng)機床故障造成停機時，滾動緩沖器記錄的內(nèi)容被“凍結(jié)”。 （ 2）滾動緩沖器概念 隨著 CPU 工作速度的提高和診斷信息量的增大，出現(xiàn)了滾動緩沖器這個概念，經(jīng)滾動緩沖器處理的數(shù)據(jù)有：進(jìn)給速度、操作者輸入信號、零件程序數(shù)據(jù)、控制裝置和機床報警等。采用數(shù)字伺服技 術(shù)還可以開發(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)試時間大大縮短。 未來數(shù)控系統(tǒng)的診斷技術(shù) （ 1）運用數(shù)宇伺服技術(shù)擴大診斷范圍 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)計者從機床和伺服系統(tǒng)直接獲得更多的信息。只需按預(yù)定的時間對機床作一系列試運行檢查。中央維修站再將診斷結(jié)論和處理辦法通知用戶。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 (論文 ) 第 28頁 的電話通訊接口與普通電話線路連接，中央維修用的計算機經(jīng)數(shù)據(jù)電話也與電話線路連接。 （ 3）通訊診斷系統(tǒng) 通訊診斷系統(tǒng)又稱海外診斷。操作者也可通過顯示單元 ，用簡單人機對話的方式選擇故障狀態(tài)，必要時回答系統(tǒng)的提問以補充為得出結(jié)論所需要的其他信息。通過人工控制器，編程員可用簡捷的記述把專家的知識編成程序，井把程序變成知識庫目標(biāo)形式，再存儲到知識庫中。知識庫內(nèi)存儲了專家分析，判斷故障原因和如何消除故障的經(jīng)驗知識。如圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業(yè)機器人等。這使系統(tǒng)體積增大，價格提高。 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)。如果機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。 高級診斷 （ 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)置不參與運行的備用 模塊。因此，這些系統(tǒng)不需要再輸入軟件就具備離線診斷機能。如：美國 AB 公司的 8200 系統(tǒng)在作離線診斷檢查時，才把專用的診斷程序讀入 CNC 中作運行檢查。如：萬用表、信號發(fā)生器邏輯分析儀、示波器、離線集成電路測試儀和在線集成電路測試儀等。離線診斷可在現(xiàn)場，也可在維修中心或原數(shù)控系統(tǒng)制造廠進(jìn)行。 （ 3）離線診斷 也稱手工診斷，由專門訓(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。 在線診斷已不只限于提供故障信息，還可依據(jù)地址的狀態(tài)，獲得各種各樣的信息。 上述每類信息又細(xì)分為數(shù)項至數(shù)十項具體的故障內(nèi)容，并在說明書中以故障表的形式提供給用戶。一臺帶有刀庫和交換工作臺的典型加工中心的診斷顯示信息有五百多條。只要系統(tǒng)不斷電，在線診斷就不會停止。有時存在故障與顯示功能有關(guān)， CRT已不能顯示報警信息，但仍可以觀察安裝在主板上的相應(yīng)發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)，并查閱亮滅狀態(tài)與故障內(nèi)容對照表，即可對故障原因作出判斷。若被檢項目正常，則 CRT 將顯示表明系統(tǒng)已進(jìn)入正常運行狀態(tài)。此時系統(tǒng)不能投入正常運行。當(dāng)確認(rèn)所有項目都正確無誤后，整個系統(tǒng)才進(jìn)入正常的初始化完成狀態(tài)或運行準(zhǔn)備狀態(tài)。在 8系統(tǒng)的中央處理器 MSl00 模板上有四個硬件起動診斷指示信號燈，其含義如下： M燃 亮，代表中央處理器故障 I／ C燃亮，用戶存儲器故障 S燃亮，位控制模塊板故障 PC燃亮，可編程控制器故障 根據(jù)以上指示燈，就可以判斷出硬件故障部位。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。某些特殊或規(guī)模龐大的系統(tǒng)起動診斷周期要長一些。其目的是確認(rèn)系統(tǒng)的主要硬件是否可以正常工作。 數(shù)控系統(tǒng)的診斷大致分為初級診斷（起動診斷、在線診斷和離線診斷）和高級診斷（自修復(fù)診斷、診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng)和通訊診斷系統(tǒng)）。硬件和軟件可能出現(xiàn)的故障繁多，千變?nèi)f化。 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 25頁 6. 數(shù)控機床故障診斷 現(xiàn)代數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷技術(shù)，對各類診斷技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的剖析。 越界報警電路 ? X， ? Z 方向的越界和急停信號經(jīng)過門引入 8031 的 P 中斷原 LNT0 ，采用硬件申請韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 24頁 中斷軟件查詢的方法。當(dāng)掃描到某一列線上時，若無鍵按下，則行線都是高電平；若有一鍵按下時，交叉點上對應(yīng)的行線變?yōu)榈碗娖??；竟ぷ髟砣缦拢? 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (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。 鍵盤顯示 本次設(shè)計中，采用 PC0 ~~~PC5 作為掃描口信號反向放大器按顯示器公共級， 8031P1口作為片選數(shù)據(jù)口。 隨著運行頻率的增高，步進(jìn)電機輸出力矩 C 帶動負(fù)載的能力，這一產(chǎn)生的原因，作為功率放大器負(fù)載的步進(jìn)電機是電感負(fù)載。通過輸出端輸出，從而實現(xiàn)了以光為信號的輸出，輸入端與輸出端在電器繪出一種光隔離輸出電路，當(dāng)開關(guān)斷開，發(fā)光二級管不通，光敏三級管截止，輸出 +5V高電平，當(dāng)閉合，發(fā)光二級管導(dǎo)通，激勵輸出三級管導(dǎo)通。采 用全地址碼 ,采用二個 8155 芯片 ,完成對執(zhí)行元件的控制。 8031 并行 I/O 口擴展 8031 有四個 8 位口 (I/O 端口 ),但真正能夠提供用戶使用的只有 P1 口 ,因為 P2 P0 口通常用來傳送外存儲器的地址和數(shù)據(jù) ,P3 口也需要使用他的第二功能 .因此 8031 的 I/O的端口通常需要擴充 .以便他能和更多外聯(lián)機工作 .擴充方法有兩種 : ①借用外面 RAM 地址來擴充 I/O 端口 。根據(jù) CPU與 EPRAM 時序匹配要求，可選用 2 片 2764 程序存儲器。 8031 對片外存儲器的選擇 EPRAM 選擇： 根據(jù) MCS— 51 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的 EPRAM 芯片，確定存儲器容量為 16K。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）。用得較多的就是我所選用的 8031。目前國內(nèi)用得較廣，開發(fā)工具較齊的是 MCS— 51系列包含三個產(chǎn)品： 803 8051 和 8751。2 00 ?= M0=1/3Fm/2paini(1n2)= 快M =+= (4)最大切削負(fù)載所需力矩 M 切 切M =Mf+M0+Mt 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 17頁 Mt=itF??2 00=3/ ??? ?　　= Mf=iLF??2 00=??2 )(39。 F.— 導(dǎo)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 =~ 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 14頁 取 Mf= ?? ???= 附加摩擦力 M0 M0= )`1(2 2??? ?iLFP 式中 FP0滾珠絲杠預(yù)加載荷一般取 1/3F m Fm為進(jìn)給牽引力 (N) L0— 滾珠絲杠導(dǎo)程 (cm) N— 滾珠絲杠未預(yù)緊時傳動效率 % M0= )1(2 2?? ?iLFP = )1(2 003/1 2??? ??i LFm M0= )( ???? ??? ∴ 起M =Mmax+Mf+M0=++= (2)快速移動時所需力矩 快M 快M =Mf? +M0 Mf? = 02 )(39。 5? /tg(2176。 644 ?? , φ =10 式 中 :r 絲杠螺旋升角 r— 摩擦角滾珠副的滾動摩擦系數(shù) , f=~ R 摩擦角約為 10 分 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 9頁 式中 :r 螺旋角 CDM4006 r =2446?? r:摩擦角取 10 分 n=）01442tan( 442tan ???? ??=% 5．剛度驗算 先畫出縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式如圖 圖 3— 1 縱向進(jìn)給計算簡圖 最大牽引力為 , 支承間距 L=1700mm 絲杠螺母及軸承均采用預(yù)緊 ,預(yù)緊力 為最大牽引力為 . Δ L= EFLFm0. （ ） 式中 : Fm工作負(fù)載 (N) L.:滾珠絲杠 L=6mm E:材料彈性模數(shù)對鋼 E= 106 (N/mm2 ) F:滾珠絲杠面積 mm2 F=1/4π D2 =1/4π 402 =1256m 韶關(guān)電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 10頁 △ L= ??? ? 98 6 104mm2 再算滾珠絲杠總長度上拉伸或壓縮的變形量δ mm δ = 104 L/6= 對滾珠絲杠經(jīng)過預(yù)拉拉伸 ,拉壓剛度可提高 4 倍 其實際變量 ?? =1/4 = 10 3? mm ?3 =定位精度 橫向進(jìn)給絲杠 1．計算進(jìn)給牽引力 Fm 橫向?qū)к墳檠辔残螌?dǎo)軌 其計算公式如下 : Fm=KFx+f?