【正文】 出的全過程，并管理著系統(tǒng)參數(shù)設置，刀具參數(shù)設置，數(shù)控加工程序的編輯，數(shù)據(jù)的輸入、輸出及在各種機床運行方式下操作員的操作處理等各種人機交互過程。 數(shù)控系統(tǒng)的各功能分別由不同的軟件來實現(xiàn)。 （ 1）系統(tǒng)總控程序 系統(tǒng)總控程序是系統(tǒng)軟件的主循環(huán)程序。其基本結(jié)構如圖 31 所示，它由四部分組成： 1）初始化部分 當 CNC 系統(tǒng)上電或重新復位時，首先需要進行一些必要的初始化處理。 3）命令分析 它的任務是把從鍵盤上接收的命令進行分析，引導到執(zhí)行該命令的相應處理程序。 （ 2）輸入輸出管理程序 輸入程序主要完成兩個任務，一個是從光電閱讀機和鍵盤輸入零件加工源零件程 序儲存器；另一個是從零件程序儲存器中把零件程序送入緩沖區(qū)中，以便加工時使用。零件程序緩沖器接收來自閱讀機或零件程序儲存器的程序段。當從 MDI鍵盤輸入程序段時，程序段被存入 MDI緩沖器中，此時譯碼程序則從 MDI 緩沖器取出程序段。 （ 3）譯碼程序 數(shù)據(jù)段送入零件程序儲存器后，由程序?qū)⑤斎氲牧慵绦驍?shù)據(jù)段翻譯成本系統(tǒng)能識別的語言。 圖 33 譯碼程序 譯碼程序?qū)⒘慵绦虻脑闯绦蜻M行詞法和語法分析，發(fā)現(xiàn)可能的詞法或語法錯誤，如無錯誤，則對程序段的語義，即它能產(chǎn)生的動作進行分析；識別程序段所規(guī)定的 G、 M、 S、 T等功能，將它們翻譯成內(nèi)部表示形式存放在結(jié)構信息表中，供執(zhí)行使用。常用的編輯功能包括插入、刪除、查找、移動等。它不斷地讀取操作面板和鍵盤地輸入信息，分析識別輸入地命令并進行相應地處理。機床手動調(diào)整動作包括：各坐標軸地運動、主軸運動、刀架的轉(zhuǎn)位、冷卻泵的開停等。通過運行插補程序，生成控制數(shù)控機床各軸運動的脈沖分配規(guī)律。 （ 7）伺服控制程序 伺服控制程序是插補程序每次運行后的結(jié)構，通過適當?shù)倪\算后直接輸出控制執(zhí)行元件的程序。 （ 8）系統(tǒng)字行自檢程序 在主控程序空閑時（如延時），可以安排 CPU 執(zhí)行預防性診斷程序，或?qū)ι形磮?zhí)行程序段的輸入數(shù)據(jù)進行預處理。 2．數(shù)控系統(tǒng)的軟件設計 本軟件采用模塊化設計，共分為：系統(tǒng)初始化模塊、工作方式選擇模塊、機床控制模塊、命令處理模塊、中斷處理模塊等。該模塊程 序框圖為圖 34 。該模塊程序框圖為圖 35。該模塊程序框圖為圖 36。將原機床的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構。 第二章普通銑床 機械部分的數(shù)控化改造 一．主軸傳動系統(tǒng)的數(shù)控化改造 1. 數(shù)控化改造主 傳動系統(tǒng) 根據(jù)本題目給定的定位精度要求，初步選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，從手冊中查得伺服電機的最高轉(zhuǎn)速 maxn 為 1000r/min 獲 1500r/min。即 1?i ,工作臺快速進給的最高轉(zhuǎn)速達到 maxv =10m/min，取電機的最高轉(zhuǎn)速 maxn : mm　　Vn 101 0 0 0101 0 0 01 0 0 01 0 0 0 m a xm a x ???? 所以取 hP =10mm 根據(jù)精度要求數(shù)控機床的脈沖當量為 ?? mm/脈沖，伺服電機每轉(zhuǎn)應發(fā) 出的脈沖數(shù)達到 10 ???? iPb h? 伺服系統(tǒng)中常用的 位置反饋器有旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器。采用脈沖編碼器方案時，因脈沖編碼器有每轉(zhuǎn) 2020個、 2500 個、 5000 個脈沖等數(shù)種產(chǎn)品，故編碼器后應加倍頻器。 速度反饋裝置中，與旋轉(zhuǎn)變壓器相配套的可采用測速發(fā)電機。其轉(zhuǎn)換比例為每分鐘 710 個脈沖，輸出電壓 gU （如 6v）。這兩種方案目前都有使用，各配不同的數(shù)控系統(tǒng)。 圖 傳動系統(tǒng)圖 1— 旋轉(zhuǎn)變壓器； 2— 測速發(fā)電機； 3— 伺服電機； 4— 撓性連周期； 5— 滾珠絲杠； 6— 工作臺； 7— 頻率 /電壓轉(zhuǎn)換器； 8— 倍頻器； 9— 脈沖編碼器； . 主軸脈沖編碼器的選用 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，它把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。根據(jù)表 4— 2選擇導程 hP =10mm，選擇 2500/轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)脈沖移動量 in 圖 增量式光電編碼器的結(jié)構圖 增量式光電編碼器如上圖的所示，其實就是一種光電盤。 光線透過圓光柵和指示光柵的線紋，在光電元件上形成明暗交替變化的條紋，產(chǎn)生兩組近似于正弧波的電流信號 A 與 B，兩者的相位相差 090 ，經(jīng)放大、整形電路，變成方波，如圖： 圖 脈沖編碼器的輸出波形 若 A 相超前于 B 相對應電機作正向旋轉(zhuǎn)；若 B相超前于 A相，則對應電機作反向旋轉(zhuǎn)。 Z 相是一轉(zhuǎn)脈沖，也稱為零位脈沖，它是用來產(chǎn)生機床的基準點的。 在應用時，從脈沖編碼器輸出的 A 和 A ， B 和 B 四個方波被引入位置控制回路，經(jīng)辨向和乘以倍率 后，變成代表位移的測量脈沖。 二 機床進給系統(tǒng)的數(shù)控化改造 由于本系統(tǒng)要求達到 ? 的定位精度，根據(jù)此要求，查閱滾珠絲杠手冊。所以選用 P 型?？劂姶采系玫搅藦V泛的應用。 圖 圖中絲杠和螺母上都加工有圓弧形的螺旋槽，它們對合起來就形成了螺旋滾 道。 ．滾珠絲杠螺母副的選用設計 主切削力計算： 在以工作壽命為基礎進行計算時，應按實際加工過程平均銑削條件為準， 因此取 ea =, zf =， pa =70mm,z=4, 0d =50mm,對圓柱高速銑刀，F(xiàn)ZC =，則 cF = ?? zdafaC pzeFZ 5855（ N） 對圓柱銑刀逆銑加工，各切削分力有 fF =1～ cF , fNF ＝ ～ cF ，0F =～ cF ，取中間值即 fF = cF ， fNF = cF ， 0F = cF ，則： 0F = cF = 5855=2225Nn=(kN) 而插補平面內(nèi)合力 F= 222 ???? cfNf FFF cF =6616(N) 在一周的切削過程中取平均切削力為 XF =32 F=32 =（ KN） 工作時的周向壓力為 )2( GFFkFF yzxm ???? ? 對于三角形形導軌， k=, ? =,而 yF =0， zF = 0F =(KN),G=(KN),則 mF = +（ +） =3887（ N） 進給傳動系統(tǒng)滾珠絲杠的計算 滾珠絲杠的名義直徑，滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應按當量動載荷 mC 選擇。已知最大進給力 fF =，工作臺加工件的質(zhì)量 M=140Kg，導軌的摩擦因數(shù)為 ，故絲杠的最 小載荷（即摩擦力） minF = Gf = 140 10=140 N 絲杠最大載荷 maxF =2225+140=2365 N 軸向工作載荷（平均載荷） mF =3887 N 其中， maxF ， minF 分別為絲杠最大、最小軸向載荷；絲杠的最高轉(zhuǎn)速為