臥式車床數控機床改造_正文-資料下載頁

【導讀】性，對普通車床實行數控開環改造。統齒輪箱進行改造。本次設計作了下面的一些工作：。滾珠絲杠作為重要元件，以便更好的實行軟件控制；2數控部分采用MCS-51中的8031作為主控芯片建立一套單片機應用系統。接口用8155芯片及外存儲器，采用地址鎖存和譯碼器。3SolidWorks造型，包括軟件的應用和對車床的實體建摸。

　　

【正文】 顯示；⑧面板按鍵狀態顯示。 （ 3）離線診斷 也稱手工診斷，由專門訓練的技術人員查明故障原因、確定故障部位的高層次診斷。離線診斷力求把故障的可能范圍縮小到最低限度。離線診斷可在現場，也可在維修中心或原數控系統制造廠進行。現場常用工具是專用工程師面板或專用便攜式測試件。如：萬用表、信號發生器邏輯分析儀、示波器、離線集成電路測試儀和在線集成電路測試儀等。 離線診斷所用軟件的存儲及使用方法多不相同。如：美國 AB 公司的 8200 系統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。美國 AB公司的 8600 系韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 27頁 統，診斷程序與數控程序一同存入數控系統中。因此，這些系統不需要再輸入軟件就具備離線診斷機能。維修人員可隨時用鍵盤調用這程序并使之運行，然后在 CRT 上觀察診斷結果。 高級診斷 （ 1）自修復診斷 正常情況下，自修復診斷在系統內設置不參與運行的備用 模塊。自修復程序在控制系統每次開機時執行，當發現某模塊有故障時，系統把故障信息顯示在顯示屏上，同時自動查尋備用模塊。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。若未檢測到其他故障，系統進行正常工作，而故障模塊待維修工方便時再更換。 自修復診斷軟件需要較多的插槽安裝備用模塊，備用模塊與系統其他部分的通訊連接應與被替換模塊相同，所以自修復只適用于總線結構的系統。從理論上講，備用模塊越多越好。這使系統體積增大，價格提高。 （ 2）診斷指導專家系統 近 30 年來，各個領域人工智能的開發研究已獲得很大 進展。如圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業機器人等。 日本法那克系列數控系統的診斷指導專家系統是由知識庫、推理計算機和人工控制器組成。知識庫內存儲了專家分析，判斷故障原因和如何消除故障的經驗知識。這些知識用于讀出數控系統狀態信息（如輸入／輸出口信號、參數、指令值等）的函數表達。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形式，再存儲到知識庫中。推理機通過運行后向推理程序、并利用知識庫內的產生式規則和數控系統狀態函數進行推理，獲得與專家相同的結論。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，必要時回答系統的提問以補充為得出結論所需要的其他信息。 診斷專家系統以專家知識、經驗為基礎，自動模仿專家解決復雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障作出具有專家級水平的診斷結論。 （ 3）通訊診斷系統 通訊診斷系統又稱海外診斷。由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統向用戶設備發送診斷程序所進行的一種遙控診斷。以美國 AB 公司為例，用戶的數控系統經專用韶關電大畢業設計 (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數據電話也與電話線路連接。計算機向數控系統發送診斷程序， 井使之執行某種運行測試數據送回計算機分析，比較并得出結論。中央維修站再將診斷結論和處理辦法通知用戶。 通訊診斷系統除用于故障發生后的診斷外，還可為用戶作定期的預防診斷，維修工不必親臨現場。只需按預定的時間對機床作一系列試運行檢查。在中央維修站分析診斷數據，以發現可能存在的故障隱患。 未來數控系統的診斷技術 （ 1）運用數宇伺服技術擴大診斷范圍 隨著數事伺服技術的迅速發展和普及應用，數控系統設計者從機床和伺服系統直接獲得更多的信息。如爬行、增益、平衡和軌跡誤差等狀態的診斷也就可以解決了。采用數字伺服技 術還可以開發出一種自調整伺服系統，這樣系統可以使安裝調試時間大大縮短。目前這種主輔數字伺服和伺服進給數字驅動在國內已廣泛應用。 （ 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，出現了滾動緩沖器這個概念，經滾動緩沖器處理的數據有：進給速度、操作者輸入信號、零件程序數據、控制裝置和機床報警等。在后臺方式下運行的滾動緩沖器記錄這些數據，數據緩沖時間約 l min。當機床故障造成停機時，滾動緩沖器記錄的內容被“凍結”。這給技術人員提供一份重要的歷史記錄。 （ 3）圖示技術的應用 隨著個人計算機 迅速發展起來的計算機圖示技術成果，不斷地移植到數控系境中。如用圖形表示機床和控制系統。指出各種裝置、部件、開發工件等的位置，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現和排除故障。 （ 4）傳感器的開發利用 在傳感器領域有不少開發工作還在進行。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入市場，會給數控系統設計者在提高診斷性能方面提供新的手段。 通過對數控機床數控系統故障診斷技術的論述，不僅為維修人雖提供了詳細的數控系統剖析過程，而且還指出了各類診斷技術針對的故障情況，能迅 速準確地查明原因韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 29頁 并確定故障部位，可在生產調試、使用和維修中起重要的指導作用。 韶關電大畢業設計 (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 ,是由美國SolidWorks 公司在總結和繼承了大型機械 CAD 軟件的基礎上 ,在 Windows 環境下實現的第一個三維機械設計 CAD軟件。 SolidWorks 全面采用非全約束的特征建模技術 ,由于其設計過程的全相關性 ,可以在設計過程的任何階段修改設計 ,同時牽動相關部分的改 變 .它既提供自底向上的裝配方法 ,同時還提供自頂向下的裝配方法 ,自頂向下的裝配方法使工程師能夠在裝配環境中參考裝配體其他零件的位置及尺寸設計新零件 ,更加符合工程習慣 .它具有獨創性的“封套”功能 ,來分塊處理復雜裝配體 .其具有的“產品配置”功能 ,可為用戶設計不同“構型”的產品 .它集成了設計、分析、加工和數據管理整個過程 ,所獲得的分析和加工模擬結果成了產品模型的屬性 ,在 SolidWorks 的特征管理器中清晰的列出了詳細的數據信息。他還可以動態模擬裝配過程 ,進行靜態干涉檢查，計算質量特征，如質心、慣性矩等。它將 2D 繪 圖和 3D 造型技術容為一體 ,能自動的生成零部件尺寸、材料明晰表、具有指引線的零部件編號等技術資料，從而簡化了工程圖樣的生成過程。 SolidWorks 同時有中英文兩種界面選擇，其先進的特征樹結構使更加簡便直接，而且它具有較好的開發性接口和功能擴展性，能輕松實現各種 CAD 軟件之間的數據轉換、傳送。 Solidwokrs 可充分發揮用三維工具進行產品開發的威力，它提供從現有二維數據建立三維模型的強大轉換工具。 Solidworks 能夠直接讀取 DWG 格式的文件，在人工干預下，將 AutoCAD 的圖形轉換成 Solidworks 三維實體模型。另一方面， Solidworks 軟件對于熟悉 Windows 的用戶特別易懂易用，它的開放性體現在符合 Windows 標準的應用軟件，可以集成到 Solidworks 軟件中，從而為用戶提供一體化的解決方案。 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 31頁 進入 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、薄壁特征、高級抽殼、放樣和掃描、陣列特征和孔輕松創建設計。 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 32頁 ■ 通過獨特的對多個實體的特征及控制，加快零部件建模速度。 ■ 通過動態 編輯特征和草圖，只需執行簡單的拖放操作即可進行實時更改。 進入 SolidWorks 系統后 ,單擊（標準工具欄）的新建，系統將彈出（新建 SolidWorks文件 ）窗口。選擇（零件）項，單擊（確定）進入。然后在特征管理器中選擇（前視基準面）為基準面， 繪制草圖。具體如圖 7— 2 所示。 然后在利用拉伸功能就完成了主軸箱的設計，如圖： 圖 7— 3 從而生成主軸箱，實圖下： 圖 7— 4主軸箱 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 33頁 這就是主軸箱的設計過程，在 CA6140 設計過程中需要大量的零件如：刀架、導軌、頂 圖 7— 5 頂尖 圖 7— 6 導軌床身 尖等 。 ； 以上是頂尖、導軌床身的設計結果。 裝配體設計 創建新的零部件時，可直接參照其他零部件并保持關系。設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。可將零部件和特征拖放到適當的位置。 SolidWorks 提供完善的產品級的裝配特征功能，以便創建和記錄特定的裝配體設計過程。實際設計中，根據設計意圖有許多特征是在裝配環境下在裝配操作發生后才能生成的，設計零件時無需考慮的。在產品的裝配圖作好之后，零件之間進行配 合加工比如：零件焊接、切除、打孔等功能。 SolidWorks 支持大裝配的裝配模式，擁有干涉檢查、產品的簡單運動仿真、編輯零件裝配體透明的功能。 SolidWorks 提供兩種裝配體設計方 法： ⑴由下而上的設計 :首先繪制零件 ,然后將它們插入裝配體中 ,并把這些零件按設計目的 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 34頁 結合 ,完成裝配。這是較常用的設計方法。當使用已建的零件來裝配時 ,這種有下而上的方法較好。 ⑵由上而下的設計 :與由下而上的方法比 ,有上而下的設計不同之處在于 :先從裝配體開始 ,邊裝配邊繪制零件。由一個零件的幾何參數來定 義其他的零件 ,或者產生在裝配零件之后加工的加工特征。也可以從草圖開始 ,定義固定零件位置、基準面等 ,然后參考這些定義來設計零件。 由兩者比較來看 ,由下而上的設計中 ,由于零件皆為獨立的設計 ,所以其間的關系和重新產生零件的操作較由上而下的設計更為簡單 ,為此本次設計采用第一種方 法。 在進入 SolidWorks 時 ,單擊（標準工具）中的新建選擇 (裝配體 ) 進入裝配體的工作窗口 ,如 圖： 圖 7— 7 然后通過配合使各個零件裝在一起形成裝配體 , 所形成的裝配體如圖： 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 35頁 圖 7— 8 刀架 上圖為刀架和刀架導軌的裝配體 ,其就用由下而上的裝配方法 . 下面是本次設計的車床 CA6140 的設計結果 ,具體如圖 : 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 36頁 圖 7— 9 CA6140 車床 韶關電大畢業設計 (論文 ) 第 37頁 8. 數控系統發展趨勢 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業、工業社會中創造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。 6年后，即在 1952 年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數控機床。 從此，傳統機床產生了質的變化。近半個世紀以來，數控系統經歷了兩個階段和六代的發展。 早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數據處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數字邏輯電路 搭 成一臺機床專用計算機作為數控系統，被稱為硬件連接數控（ HARDWIRED NC），簡稱為數控（ NC）。隨著元器件的發展，這個階段歷經了三代，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 小規模集成電路。 到 1970 年，通用小型計算機業已出現 并成批生產。于是將它移植過來作為數控系統的核心部件，從此進入了計算機數控（ CNC）階段（把計算機前面應有的 通用 兩個字省略了）。到 1971 年，美國 INTEL 公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件 運算器和控制器，采用大規模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（ MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱 CPU）。 到 1974 年微處理器被應用于數控系統。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經濟合理 。而且當時的小型