【正文】 支撐件 支撐件是支承機(jī)床其它零部件的基礎(chǔ)構(gòu)件，如導(dǎo)軌、底座等。它們的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、加工面的幾何精度和位置精度要求高 。 而 支撐件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 正是主要是解決 剛度問(wèn)題 的 。 【 5】 傳動(dòng)件 在 本次設(shè)計(jì)中 ， 機(jī)床的 縱向和縱向 傳動(dòng)件 均 采用的是齒輪齒條傳動(dòng)。 因?yàn)?齒輪齒條的工作 環(huán)境并不是 不好， 如果 潤(rùn)滑不及 時(shí)， 更 容易磨損， 所以 它更多的適用 在 低速運(yùn)動(dòng)中 的場(chǎng)合中 。 綜上， 選擇齒輪 ,m=2,z=20 查文獻(xiàn) [7]。 — 17— 齒條的齒距均為 P=π m， ha=2， hf= ， s= π m/2=， e=π m/2=， b= 20； X軸方向的齒條長(zhǎng)度為 1500， Y 軸方向的齒條長(zhǎng)度為 2400。 超小型化的單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它是隨著微電子技術(shù)與超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展誕生的。 【 6】 單片機(jī)的應(yīng)用軟件可以采用面向機(jī)器的匯編語(yǔ)言，但這需要較深的計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)。 8位單片機(jī)因其品種多、功能強(qiáng)、價(jià)格廉，目前仍然是單片機(jī)系列的主流機(jī)種。 對(duì)于工控機(jī)從 20 世紀(jì) 60年代初開(kāi)始，經(jīng)歷了從晶體管工控機(jī)到中小規(guī)模集成電路工控機(jī)，以及今天大規(guī)模集成電 路工控機(jī)。由于工控機(jī)具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、過(guò)程輸入和輸出配套較好，系統(tǒng)的擴(kuò)充性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)采集等工作上。在機(jī)床控制領(lǐng)域，采用工控機(jī)，發(fā)展通用的數(shù)控系統(tǒng)，以成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)，符合數(shù)控技術(shù)發(fā)展的最新潮流。 目前市場(chǎng)上，在人才和技術(shù)方面， ISA 總線較為成熟，工控機(jī)也主要以 ISA 總線為主流，主要原因是： a)ISA 總線結(jié)構(gòu)的 I/O 接口卡種類(lèi)最多，且已經(jīng)過(guò)多年研究和應(yīng)用證明其技術(shù)已成熟。 c)ISA 總線性能基本能夠滿足多數(shù)工業(yè)控制領(lǐng)域的需求。 【 8】 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析與擬定 分析以上幾種方案 的優(yōu)缺點(diǎn)： PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)定?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一整體、易于可擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。雖然這些工作也可用 PLC 的手持編程器來(lái)進(jìn)行。而比較之 下 單片機(jī)雖然成本低、擴(kuò)展方便、擴(kuò)展后具有良好的人機(jī)交互能力的特點(diǎn)，但是反應(yīng)速度慢，要想實(shí)現(xiàn)眾多的功能需要擴(kuò)展很多的外圍電路和芯片，更適合民用，商用。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成 數(shù)控系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基本支撐部分，軟件則是數(shù)控系統(tǒng)的控制核心。 — 19— 構(gòu)成微機(jī)控制系統(tǒng)的基本硬件一般有以下四部分組成。 b) 總線，包括數(shù)據(jù)總線（ DB）、地址總線（ AB）、和控制總線（ CB）。 d) 輸入、輸出接口電路。存儲(chǔ)器是監(jiān)控軟件（系統(tǒng)軟件）及系統(tǒng)運(yùn)行中各數(shù)據(jù)的駐留空間?？偩€是連接 CPU、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路的紐帶，是各部分進(jìn)行通行的線路。如圖 6 所示的數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。一般， CPU通過(guò) I/O 接口可連接得人機(jī)交換外設(shè)是鍵盤(pán)、打印機(jī)、磁盤(pán)記錄機(jī)等通信接口；信號(hào)交換電路包括 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、光電隔離、功率放大等，它是實(shí)現(xiàn)微機(jī)與控制對(duì)象之間的信號(hào)匹配與轉(zhuǎn)換的中間電路。 外部設(shè)備輸入輸出外部存 儲(chǔ) 器RO M、 RA M信號(hào)交換中央處理單元控制對(duì)象 圖 6 電氣原理框圖 在微機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)中， CPU 的選擇應(yīng)考慮以下要素： a)時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)（控制數(shù)據(jù)處理的速度）。 c)指令系統(tǒng)的功能是否強(qiáng)（即編程的靈活性）。 e)開(kāi)發(fā)手段（包括支持開(kāi)發(fā)的軟件和硬件電路）。該系統(tǒng)采用 ALLINONE 一體化主機(jī)板， 80486 的 CPU，能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。 系統(tǒng)內(nèi)部采用了靈活開(kāi)放的 ISA 總線式結(jié)構(gòu)，各個(gè)控制模塊接口電路板均插接在系統(tǒng)總線母板上。該系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的豐富資源，并且可由 RS232 連接外部 CAD 執(zhí)行 DNC 加工。 其中運(yùn)動(dòng)控制器主要集譯碼電路、振蕩電路、 I/O 端口電路、脈沖電路、中斷電路以及光電隔離輸入輸出電路等為一體。 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制軟件是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的靈魂，離開(kāi)了軟件，數(shù)控系 統(tǒng)便無(wú)法運(yùn)行。 — 21— 圖 7 控制程序流程圖 a)界面設(shè)計(jì)。圖形仿真跟蹤區(qū)用于顯示數(shù)控加工文件所指定零件的圖樣，并在切割過(guò)程中跟蹤割炬的運(yùn)動(dòng)軌跡；狀態(tài)顯示區(qū)顯示切割機(jī)目前的狀態(tài)參數(shù)，如切割速度、割炬當(dāng)前坐標(biāo)等；操作說(shuō)明區(qū)簡(jiǎn)要介紹各種功能所對(duì)應(yīng)的熱鍵，如暫停、返回、加減速及點(diǎn)動(dòng)等功能的熱鍵。 b)系統(tǒng)初始化及切割等待。在初始化以后，系統(tǒng)便處于切割等待狀態(tài)，此時(shí)可以調(diào)整機(jī)床的位置、檢驗(yàn)自動(dòng)點(diǎn)火裝置以及通氣用的電磁閥是否工作正常。當(dāng)數(shù)控加工程序指定以后，首先要檢驗(yàn)輸入的數(shù)據(jù)文件是否符合規(guī)定的要求，一旦發(fā)現(xiàn)指定的文件中有非法的指令，則退出控制程序，并提示編程人員哪一行出現(xiàn)哪一種類(lèi)型的錯(cuò)誤，編程人員修改好數(shù)控加工程序以后，可繼續(xù)進(jìn)入控制程序。 d) 數(shù)控加工程序處理。由于運(yùn)動(dòng)控制器一次計(jì)數(shù)的范圍有限，因此當(dāng)長(zhǎng)直線段超出計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍時(shí)，須將長(zhǎng)直線段分解成若干段小直線段，防止計(jì)數(shù)值溢出。 e)插補(bǔ)控制及軌跡的動(dòng)態(tài)跟蹤。并在上一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)，將計(jì)算出的脈沖數(shù)和分頻系數(shù)送到對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的對(duì)應(yīng)通道。因此從顯示屏上，操作者可以清楚地看到當(dāng)前的切割位置 【 12】 。在切割過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)有未割穿的情況 ，此時(shí)可以按下暫停鍵，暫時(shí)中斷切割并自動(dòng)關(guān)閉切割氧；再按下返回鍵，割炬便準(zhǔn)確地按原軌跡返回；待割炬返回到未割穿點(diǎn)以后，再次按下暫停鍵并按啟動(dòng)鍵，切割機(jī)便自動(dòng)打開(kāi)切割氧，重新進(jìn)行切割。在該指令結(jié)束時(shí)，使系統(tǒng)指回上一條指令，從而實(shí)現(xiàn)線段之間的連續(xù)返回。 g)系統(tǒng)管理。 零件加工程序設(shè)計(jì) 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)有較為豐富的控制指令可供使用。該程序由引導(dǎo)程序和主程序組成，引導(dǎo)程序指明工作程序的序號(hào)，主程序都由一序號(hào)開(kāi)始，其內(nèi)容是完成實(shí)際所需要的鋼板切割工作 [5]。電磁閥用于將數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶砰y的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，由于電磁閥的工作電流為直流，并出于降低成本、提高可靠性的考慮，采用電磁繼電器作為開(kāi)關(guān)元件。脈沖接口板用于將由硬件差補(bǔ)器輸出的運(yùn)動(dòng)脈沖放入以驅(qū)動(dòng)交流伺 — 25— 服系統(tǒng)。電器系統(tǒng)邏輯框圖見(jiàn)圖 【 6】 。為減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短開(kāi)發(fā)周期，采用了AutoCAD 作為圖形輸入工具，將被加工零件在 AutoCAD 中畫(huà)出，再存為通用圖形格式 DXF文件。自動(dòng)編程及排料軟件包括：預(yù)處理、線重排、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)添加割入割出線、工件平移、工件復(fù)制、工件旋轉(zhuǎn)、圖形顯 示、數(shù)控代碼生成等 內(nèi)容。 線校驗(yàn) 數(shù)控代碼文件 顯示處理 代碼轉(zhuǎn)換 排料 手動(dòng)輸入加工線 線 割口補(bǔ)償 線重排 生成DXF文件 自動(dòng)添加割入割出線 AutoCAD圖形繪制 DXF文件預(yù)處理 電源 濾波組件 變壓器 直流電源板 面板指示燈 面板按鈕及開(kāi)關(guān) 伺服系統(tǒng) 脈沖放 大器 光電隔離器件 數(shù)控系統(tǒng) 繼電器組 電磁閥組 高壓點(diǎn)火器 — 26— 圖 11 編程和軟件排料框圖 配氣系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 配氣系統(tǒng)是將氧氣和燃?xì)饨?jīng)調(diào)壓、分配、電磁閥的開(kāi)關(guān)控制，按照一定要求引到割炬中進(jìn)行點(diǎn)火和切割，主要分為：點(diǎn)火氣、燃?xì)狻⒅佳鯕?、切割氧氣等? 圖 12 配氣系統(tǒng)邏輯框圖 6 提高設(shè)備性能的有關(guān)措施 保持平穩(wěn)性，提高切割質(zhì)量 切割機(jī)的工作場(chǎng)地和工作環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較惡劣的，因此必須定時(shí)對(duì)機(jī)器進(jìn)行全面的清洗和保養(yǎng)，為保證 機(jī)器的平穩(wěn)運(yùn)行及切割表面清晰，必須經(jīng)常用清潔的布?jí)K擦洗所有的軌道及機(jī)器移動(dòng)體的導(dǎo)軌，然后涂上一層油膜。如果不清洗的話，由于切割過(guò)程中的氧化鐵銹和各類(lèi)粉塵就會(huì)粘附在其表面，這樣，這些部件會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)磨損，其后果是機(jī)器運(yùn)行不平穩(wěn)，切割表面質(zhì)量不能令人滿意 【 14】 。因此，必須經(jīng)常注意保持機(jī)器縱、橫向輸出齒輪和齒條的絕對(duì)干凈。建議用戶每周用壓縮空氣噴洗縱、橫向齒條面。 圓導(dǎo)軌和線性導(dǎo)軌 必須每天潤(rùn)滑一次，較方便的辦法是每周仔細(xì)將導(dǎo)軌清洗一次， — 27— 并涂上一層潤(rùn)滑油。 月與季度的維修保養(yǎng)： 1. 檢查所有 的 氣管接頭是否松動(dòng)，所有 管帶 是否 無(wú)破損 ， 必要時(shí) 進(jìn)行 緊固或更換。 3. 檢查所有 的 傳動(dòng)部分 是否 松動(dòng)，檢查齒輪與齒條嚙合的情況，必要時(shí) 可 以調(diào)整。 5. 檢查 其橫向?qū)к壥欠?松動(dòng)，必要時(shí) 做出 調(diào)整。 7. 檢查接線頭是否松動(dòng) 。 — 28— 結(jié)束語(yǔ) 時(shí)間飛逝，轉(zhuǎn)眼之間，六月已經(jīng)帶來(lái)，這就意味著為期兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)到了結(jié)束的時(shí)候，同樣也暗示四年的大學(xué)生活也要就此劃下一個(gè)句號(hào)。它不僅是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)概括，將理論知識(shí)付諸于實(shí)踐的一次具體的操作，而且是對(duì)我在進(jìn)入工作崗位之前的一次模擬練習(xí)，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多很多。我所設(shè)計(jì)的課題是便攜式數(shù)控火焰切割機(jī)的整體設(shè)計(jì)，數(shù)控火焰切割機(jī)作為現(xiàn)代制造業(yè)下料的主要設(shè)備，其作業(yè)模式以及種類(lèi)、操作方式我都有了深刻的認(rèn)知。產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 是一項(xiàng)復(fù)雜而又艱巨的工作，不僅需要有扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且還要格外的有耐心，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的過(guò)程還是一個(gè)不斷嘗試、不斷修改、不斷完善的過(guò)程。通過(guò)三月份兩周的實(shí)習(xí)，我們親眼見(jiàn)到了與我們?cè)O(shè)計(jì)題目相關(guān)的機(jī)器，對(duì)于數(shù)控火焰切割機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，我也深刻地認(rèn)識(shí)到自己知識(shí)的欠缺和能力的不足，有很多的地方都感覺(jué)心有余而力不足，這將激勵(lì)我在今后的工作中應(yīng)不斷的學(xué)習(xí)，努力的實(shí)踐，進(jìn)一步充實(shí)自己，在實(shí)踐中鍛煉自己。軟件控制方面，可能還未達(dá)到所實(shí)現(xiàn)的功能，這些都是需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方 。三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在緊張而忙碌中為我們的大學(xué)生活畫(huà)上了休止符。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)自己以前所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行了又一次的溫習(xí)和加深，以前不懂的迷糊的地方經(jīng)過(guò)這次的設(shè)計(jì)，也都明白了，并且還學(xué)習(xí)和掌握了很多以前沒(méi)有接觸過(guò)的知識(shí)，總之，這次設(shè)計(jì)對(duì)我的學(xué)習(xí)和以后的工作都有較大的影響，讓我受益匪淺。 本次設(shè)計(jì)貫穿了大學(xué)四年所學(xué)的大部分的專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，我 自己的計(jì)算機(jī)繪圖能力也得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)，讓我能后熟練的運(yùn)用繪圖軟件，為我以后的工作生活增加了更多的接觸機(jī)會(huì)。在這里我非常感謝王老師對(duì)我的幫助，在王老師的幫助下我才能如此順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里我們茁壯成長(zhǎng)，為展翅高飛打下了良好的