【正文】 進給機械傳動的結(jié)構(gòu)圖，此機械傳動系統(tǒng)為二階振蕩環(huán)節(jié)。阻尼特性則和系統(tǒng)的定位精度、工作穩(wěn)定性有關(guān)。其二是傳動彈簧變形力折算到電機軸上的等效轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)的動力平衡方程為 ()式中，——執(zhí)行部件的質(zhì)量；——導軌副上的粘性阻尼性系數(shù)；——外載荷，且。 進給機械傳動的結(jié)構(gòu)框圖綜上所述，,經(jīng)過推導均可得一個二階系統(tǒng)，雖然固有頻率和阻尼比會有一定差異，但是結(jié)構(gòu)框圖完全相識。如果分析機械傳動機構(gòu)時，（b）所示的模型，這樣將幾部分綜合起來，就可以得到整個進給系統(tǒng)的數(shù)學模型以及傳遞函數(shù)。電機的電磁轉(zhuǎn)矩，故有由電壓平衡方程及可以求得：在上式子中，可以略去及兩項，并去拉氏變換后得：上式子中不考慮電機的負載轉(zhuǎn)矩，則以為輸入，為輸出時，電機的傳遞函數(shù)為： ()上式也可以改寫為如下形式： ()式中: ——電機的增益系數(shù)，；——電機的機械時間常數(shù)，；——電機的電氣時間常數(shù)。對于閉環(huán)系統(tǒng)，位置控制環(huán)的位置反饋信號就是執(zhí)行部件的位置輸出信號；對于半閉環(huán)系統(tǒng)，位置反饋信號取自電機的角位移信號。 ，可以求出系統(tǒng)對于干擾力的閉環(huán)傳遞函數(shù)，以及對于位置指令的閉外傳遞函數(shù)。在所述的系統(tǒng)中，外界負載有兩部分，一部分是切削力；另一部分是摩擦力。對高階系統(tǒng)的分析和設(shè)計是比較復雜的，為便于分析，我們需要對高階系統(tǒng)進行處理，一般采用直接降階處理。為了使得簡化過程更加嚴密，筆者引用了參考文獻[1]的相關(guān)結(jié)論 降階前后X軸進給系統(tǒng)BODE圖文章中，作者對X—Y雙軸數(shù)控工作臺系統(tǒng)進行分析，對各部分進行了建模，并根據(jù)數(shù)控工作臺系統(tǒng)的數(shù)學模型，對該系統(tǒng)的動態(tài)特性和伺服精度進行了數(shù)學分析。 進給伺服系統(tǒng)的簡化結(jié)構(gòu)，根據(jù)上述分析，在伺服驅(qū)動部分，當高次項的系數(shù)與一次項系數(shù)和常數(shù)項相比小得多時，可以將高次項忽略，將其從高階簡化為一階慣性環(huán)節(jié)進行分析，而在結(jié)果上根本就不會受到多大影響。同樣對其進行適當?shù)暮喕举|(zhì)上可以把它看成一個一階慣性系統(tǒng)。由此可以看出，當速度F一定時，系統(tǒng)增益越大，則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置誤差越小，即系統(tǒng)的隨動誤差小，也就是說跟隨精度高。 綜上所述，對系統(tǒng)的靈敏度、系統(tǒng)增益和系統(tǒng)的跟隨精度這三個因素，在確定其數(shù)值時，需要進行多方面綜合考慮。在數(shù)控機床上兩軸聯(lián)動加工直線、圓弧輪廓工件，或加工工件的拐角部位時，數(shù)控進給系統(tǒng)的速度誤差特性和加速度誤差特性所引起的加工誤差，可以作如下的分析。根據(jù)前面分析，系統(tǒng)的其余部分可以簡化成為一個增益是的比例環(huán)節(jié)，因此。I型系統(tǒng)的特點是它對于階躍位置指令輸入的響應不存在穩(wěn)態(tài)誤差；對于階躍速度指令輸入，即斜坡位置指令輸入，其響應的穩(wěn)態(tài)位置偏差為，也稱之為速度誤差，這是為了建立速度F所必需的指令位置與實際位置之間的誤差。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運動速度與階躍指令速度相同，而實際位置總是滯后于指令位置，即有穩(wěn)態(tài)位置偏差，它是維持系統(tǒng)恒速運動必不可少的。系統(tǒng)此時的運行速度還是穩(wěn)態(tài)速度，即執(zhí)行部件的速度還是穩(wěn)態(tài)速度。由此可知，速度誤差并不影響定位運動或直線加工時停止位置的準確性，只是在時間上實際位置較指令位置有所滯后而已。，假設(shè)被加工的直線輪廓，其方程式為： ()直線與X軸的夾角為，有。在兩軸的指令速度等于輪廓加工速度的分量，而且兩軸進給系統(tǒng)的增益相等的條件下，直線輪廓加工時，速度誤差不會引起加工誤差。下面就點A＇在直線OA兩邊分別進行討論： 直線輪廓加工①當點A＇在直線OA下面時。當兩軸的增益不相等，即時，此時誤差為:另外，誤差不僅與兩軸的增益、有關(guān)，同時還與輪廓直線的傾角有關(guān)，可得結(jié)論如下：，時，傾角越大，輪廓誤差越大；時，傾角越大，輪廓誤差越小。由此可見，當速度和加工輪廓直線的傾角都一定時，兩軸的增益、就直接影響了加工的精度。既然進給系統(tǒng)增益匹配對保障輪廓加工精度如此重要，則有必要進一步分析增益匹配對加工精度影響的深度，筆者下面將定量地分析系統(tǒng)增益的匹配對運動（加工）軌跡精度的影響。在其它條件不變的情況下：　?、?輪廓誤差與兩軸增益差成正比，與平均系統(tǒng)增益的平方成反比與進給速度成F正比。直線時，輪廓誤差最大, ?；?0176。 　 為了更加深入分析該問題，筆者引入下面的實際加工問題進行定量分析分析系統(tǒng)增益的匹配對運動（加工）軌跡精度的影響。角，即，進給速度為：F = 300 mm/min，為10177。根據(jù)公式（）計算出最大輪廓誤差為：針對、不同情況進行分析如下：由上述理論分析有：于是，式中，為X軸方向?qū)嶋H穩(wěn)態(tài)速度，為Y軸方向?qū)嶋H穩(wěn)態(tài)速度。Y軸 X軸 X、Y軸位移變化圖此刻。當兩軸增益、匹配時，△KS = 0，ε=0，這說明當兩軸的系統(tǒng)增益相等時，跟隨誤差、對輪廓精度無影響。在兩軸的指令速度等于輪廓加工速度的分量，且兩軸的進給系統(tǒng)增益相等的條件下，直線輪廓加工時，速度誤差不會引起加工誤差。當增益相對于增益偏大時，根據(jù)題意，不妨設(shè)，則兩軸增益差為： 于是有而且，于是。 直線輪廓加工，X、Y軸位移變化圖中X軸的位移直線斜率比Y軸的位移直線斜率大，這與計算出的兩軸的實際穩(wěn)定速度大小相符。若不考慮兩軸加速、減速階段，實際軌跡直線平行于理論軌跡直線，兩直線距離為輪廓誤差。X軸 Y軸 X、Y軸位移變化圖此刻。當增益相對于增益偏小時，若增大，實際運動軌跡就越偏離理論軌跡，將會產(chǎn)生輪廓誤差，當時，則，實際運動軌跡就越接近理論軌跡。綜上所述，通過對工作臺雙軸伺服系統(tǒng)在直線插補運動時輪廓誤差的分析，可知雙軸聯(lián)動作直線進給時，輪廓誤差的產(chǎn)生源于雙軸系統(tǒng)開環(huán)增益的不匹配性，單軸坐標直線進給時，沒有位置誤差，但運動存在滯后現(xiàn)象。在輪廓加工過程中，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性會對輪廓誤差產(chǎn)生比較大的影響。因此，在數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)中，各聯(lián)動坐標軸的系統(tǒng)增益一般均取相同數(shù)值，只有這樣才能保證零件輪廓的加工精度。3 軟件設(shè)計數(shù)控機床參數(shù)匹配測試平臺軟件應該具有主要功能如下：（1） 采集8253芯片數(shù)據(jù)并寫入文件；（2） 讀取文件內(nèi)容并繪制數(shù)據(jù)坐標點；（3） 最小二乘法擬合直線；（4） 設(shè)定并繪制理論直線；（5） 數(shù)據(jù)瀏覽、誤差顯示；（6） 結(jié)果分析；（7） 軟件使用幫助。 方案3：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 特點：多用戶多任務操作系統(tǒng) UNIX、NETWARE、WINDOWS NT LINUX等。 編程語言方案選擇方案1：Visual BasicVB 淺顯易懂，很容易上手，具有如下一些特點： VB采用了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想。②事件驅(qū)動③軟件的集成式開發(fā)在這個環(huán)境中，編程者可設(shè)計界面、編寫代碼、調(diào)試程序，直至把應用程序編譯成可在Windows中運行的可執(zhí)行文件，并為它生成安裝程序。 VB具有豐富的數(shù)據(jù)類型，是一種符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想的語言，而且簡單易學。 方案2：Delphi語言編譯速度快，比C++、C?？於嗔恕Ｊ褂肞ascal語言，語言的流行程度不如C/C++，不是完全面向?qū)ο?，使用不是很靈活。Basic之所以受到廣大編程愛好者及專業(yè)編程人員的青睞，是因為Visual C++具有如下主要特點：①程序結(jié)構(gòu)簡單、書寫格式自由。③數(shù)據(jù)類型豐富、齊全。 ⑤語法限制不太嚴格，程序自由度大。⑧程序可移植性強。綜上所述，本設(shè)計涉及從PC機ISA接口讀取數(shù)據(jù)，綜合各方面考慮，最終選擇Visual C++作為編程語言。Visual C++，它是在20世紀80年代初由貝爾實驗室開發(fā)的。它非常適用于開發(fā)中等和大型的計算機應用項目。Visual C++。 組建按鈕，當所有文件編輯好后，點擊此按鈕看程序是否出錯，以便修改。 單步運行按鈕, 便于檢查程序的執(zhí)行情況，看是否按自己的思路運行，可以單步查看運行結(jié)果；插入或刪除中斷點按鈕；停止組建按鈕； 幫助按鈕；保存按鈕，將編輯的當前程序存盤；全部保存按鈕，將所有文件存盤。 下面將針對每個功能模塊部分的實現(xiàn)情況進行闡述，功能模塊之間都是基于VC++的消息機制，每個功能模塊中將介紹編程思想、簡單編程流程圖、重要子程序以及其他關(guān)鍵編程信息。那么，有必要對8253芯片和ISA總線做簡單介紹。采用24引腳雙列直插式封裝，其主要特性有：●采用單一的+5V電源供電；●計數(shù)頻率為0～5MHz；●兩種計數(shù)方式：即二進制或BCD方式計數(shù)；●片內(nèi)有3個獨立的16位減法計數(shù)器(或計數(shù)通道)，每個計數(shù)器又可以分為2個8位計數(shù)器；●六種工作方式，既可對系統(tǒng)時鐘脈沖計數(shù)實現(xiàn)定時．又可對外部事件進行計數(shù)，可由軟件或硬件控制開始計數(shù)或停止計數(shù)。（1） 工作方式選擇①方式0—計數(shù)結(jié)束時產(chǎn)生中斷方式當寫入方式0的控制字后，計數(shù)器輸出立即變?yōu)榈碗娖剑斮x初值后，計數(shù)器馬上開始工作，且輸出一直保持低電平，計數(shù)結(jié)束時變?yōu)楦唠娖?，并一直保持到再次裝入初值或復位為止。如果對正在進行計數(shù)的計數(shù)器裝入一個新的初值，則計數(shù)器馬上重新開始計數(shù)。②方式1—可編程單次脈沖方式當裝入計數(shù)初值后，要等GATE信號由低變高，并保持高時開始計數(shù)，此時OUT信號為低電平，計數(shù)結(jié)束時，輸出變高電平，輸出單次脈沖，單次脈沖的寬度由計數(shù)初值N決定。③方式2—頻率發(fā)生器方式當裝入計數(shù)初值后，立即開始計數(shù)，輸出端不斷輸出負脈沖，其寬度等于一個時鐘周期，兩脈沖之間的時鐘個數(shù)等于裝入的初始值。④方式3—方波頻率發(fā)生器方式該發(fā)生GATE信號的作用與方式2相同，在GATE信號的上升沿啟動計數(shù)，前半計數(shù)輸出一直保持高電平，后一半計數(shù)輸出又變?yōu)榈碗娖健＂莘绞?—軟件觸發(fā)選通方式該方式被設(shè)置后輸出即變?yōu)楦唠娖?，當GATE=1時，一旦計數(shù)器裝入初值便馬上開始計數(shù)，計數(shù)結(jié)束后馬上輸出一個寬度等于一個時鐘周期的負脈沖。⑥方式5—硬件觸發(fā)選通方式該方式由GATE信號的上升沿啟動計數(shù)器，輸出一直保持高電平，當計數(shù)結(jié)束時，輸出一個寬度等于時鐘周期的負脈沖。但計數(shù)操作可用GATE信號的上升沿重新觸發(fā)，當正在計數(shù)期間計數(shù)器一旦重新觸發(fā)，便又從原來的初值重新開始計數(shù)，計數(shù)期間，輸出一直保持高電平。 （2） 82535編程① 寫入方式控制字。注意，雖然三個通道用的控制字端口地址是相同的，但三個控制字寫入后卻存入對應通道的控制寄存器中。當RL1RL0=01時，只寫入低8位，則高位自動置0；當RL1RL0=10時，只寫入高8位，則低位自動置0；當RL1RL0=11時，共寫入16位，先寫低8位，后寫高8位。在動態(tài)讀計數(shù)值時可以有兩種辦法。采用一個方式控制字，其中SC1SC0=01指定要讀的計數(shù)器通道號，RL1RL0=00，使這個方式控制字成為一個軟件命令，方式字的其余各位內(nèi)容可以不考慮。此后，CPU通過先用方式控制字所規(guī)定讀取