【正文】 分析解決實(shí)際問題和獨(dú)立思考的能力。 本機(jī)床是 CJK6140，與普通的 C6140 車床相比，具有較高的的精度，高可靠性，高效率的特點(diǎn)，是一種典型的開環(huán)式經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。要實(shí)現(xiàn)鍵盤的識(shí)別，產(chǎn)生與被按鍵對(duì)應(yīng)的編碼，消除鍵接觸時(shí)的抖動(dòng)干擾等功能，鍵盤程序必須依次執(zhí)行以下步驟：1）掃描鍵盤，判斷有無(wú)鍵合上2）獲取合上鍵的行、列信號(hào)3）由行、列特征識(shí)別合上鍵的含義4）根據(jù)鍵的特征進(jìn)行分類5）分類處理考慮到大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)都采用 BCD 碼輸入數(shù)據(jù)。㎜F．循環(huán)次數(shù)指令 J：J 后跟的數(shù)碼為自動(dòng)循環(huán)次數(shù)可在 1～9 中選擇（2） 軟件結(jié)構(gòu)：加工零件的程序通過手動(dòng)鍵盤輸入或磁帶輸入，以固定的格式存入規(guī)定地址的存儲(chǔ)區(qū)，啟動(dòng)控制后，首選取第一段加工程序的指令并通過譯碼將各類指令分別存入相應(yīng)的單元。（1） CJK6140 數(shù)控車床主要的技術(shù)參數(shù)及功能①數(shù)控裝置：計(jì)算機(jī)型號(hào) 8031插補(bǔ)方式 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)坐標(biāo)數(shù) 二坐標(biāo) 數(shù)據(jù)形式 增量、絕對(duì)值及混合使用輸入方式 手動(dòng)鍵盤輸入或磁帶機(jī)一次輸入Z 向脈沖當(dāng)量 ㎜/脈沖X 向脈沖當(dāng)量（直徑上） ㎜/脈沖單行程段最大圓弧半徑 5m 傳動(dòng)系統(tǒng)間隙補(bǔ)償量 0～255 脈沖程序段顯示數(shù) 9999②數(shù)控裝置機(jī)能設(shè)置：（a）準(zhǔn)備機(jī)能 G：G00 快速進(jìn)給G01 直線插補(bǔ)G02 圓弧插補(bǔ)（順時(shí)針）G03 圓弧插補(bǔ)（逆時(shí)針）G04 延時(shí)G32 切削圓柱螺紋G33 切削錐螺紋G50 坐標(biāo)設(shè)定G90 直線切削循環(huán)G90 錐度切削循環(huán)G92 圓柱切削螺紋循環(huán)G93 錐螺紋切削循環(huán)G94 1/4 凸圓循環(huán)G95 1/4 凹圓循環(huán)（b）補(bǔ)助機(jī)能：M00 程序暫停M02 程序終止M03 主軸正轉(zhuǎn)M04 主軸反轉(zhuǎn)M05 主軸停止M08 冷卻液開M09 冷卻液關(guān)C．刀具的選擇機(jī)能 T：T 后跟兩位數(shù)，第一位為 1～4 表示刀號(hào)。 軟件設(shè)計(jì)改造后的 CJK6140 數(shù)控機(jī)床，主要控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)。 功率放大器功率放大電路分為單電源和雙電源型。 接口線路微機(jī)與機(jī)床的連接如下圖：微機(jī)與機(jī)床的連接 它通過光電隔離接口板將兩者信號(hào)聯(lián)系起來(lái)，光電隔離接口主要是為防止干擾及電平相配合。 硬件配套及基本結(jié)構(gòu) 本數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是采用 8031 為 CPU 的 8 位微型專用計(jì)算機(jī)。三總線則是 CPUI 與存儲(chǔ)器、接口以及其它各種轉(zhuǎn)換電路連接的紐帶，是 CPU 與各部分電路進(jìn)行信息交換和通訊的必由之路。電機(jī)參數(shù)如下表；型號(hào) 110BF003相數(shù) ３額定電壓 80V額定電流 6A步距角 0最大靜扭矩 800 Nmm運(yùn)行頻率 7000Step/S空載啟動(dòng)頻率 1500Step/S回轉(zhuǎn)直徑 110mm長(zhǎng)度 160mm軸徑 11mm第四部分 數(shù)控設(shè)計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路 基本硬件組成任何一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成。圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J（Kgd =63=㎜t1 (4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) m = = ≈2㎜t1zdt326齒高 h= m t=2=㎜b/h= = (5) 計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù) V=，6 級(jí)精度，由圖 108 查得動(dòng)載荷系數(shù) K =由表 103 查得 K =K =，由表 102 查得使用系數(shù) K =1；?HF A由表 104 查得 6 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱分布時(shí)：K =+（1+ ） +10 b?H2d?3?=,b=?K ≈. b/h=, 查得 1013:K = 7 所以載荷系數(shù)?FK=K K K K =?H?按照實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算的分度圓直徑，由式 1010ad =d = (6)計(jì)算模數(shù) MM= =㎜1zt 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由式 105 得彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)的公式為：M≥M= =㎜1zdt（1） 由圖 10－20Ｃ查得小齒輪的彎曲疲勞極限：1FEσ＝500Mpa， 2FE?＝380Mpa（2） 由圖 10－18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) K 1FN， K 2K 1N＝， K 2N＝．（3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝［ ］ ＝ ＝［ ］ 2＝ ＝?（4） 計(jì)算載荷系數(shù) K：K＝K K K K ＝11＝（5） 查取齒形系數(shù)：由表 10－5 可查得，Y ＝，Y ＝（6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)：由表 10－5 可查得：Y ＝，Y ＝（7） 計(jì)算大、小齒輪的 ，并且加以比較：??F?小齒輪： ＝ ＝??FSa??大齒輪： ＝ ＝大齒輪的數(shù)值大，取大值 設(shè)計(jì)計(jì)算：M≥ ＝??對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)Ｍ大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要是彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪的直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)M＝ ，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 M＝㎜，按照接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑 d1=㎜,Z = = =≈Z =iZ =32=4021這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。則經(jīng)計(jì)算，得: F K=36648N。22′?——摩擦角, ?=10′所以，經(jīng)計(jì)算得 π S =。D則：Nc== kw又因?yàn)椋篘c=Fzv/6120所以Fz=6120Nc/v取切削速度 V=100m/min. 則：Fz=由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，車外圓時(shí) FX=(~) z? Fy=(~) z? 取 FX=， = Fy= N（Fz 為主切削力，F(xiàn)x 為走刀抗力， Fy 為吃刀抗力） 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠在工作 過程中受軸向負(fù)載使?jié)L珠和滾道面間產(chǎn)生接觸應(yīng)力。加工過程中，為了保護(hù)絲杠不受鐵屑的磨損和冷卻液的腐蝕，加防護(hù)板。其方法是：采用雙片齒輪錯(cuò)齒法，將從動(dòng)輪做成兩片，其中一片固定在軸上，另外一片為動(dòng)片，兩者之間裝上周向彈簧，彈簧力使兩片齒輪的輪廓分別與主動(dòng)輪的輪廓貼緊，從而消除了齒輪間的間隙，避免了卡死與空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象出現(xiàn)。功能子模塊包括+X，X，+Z，Z ，及 STOP 功能子模塊，并可調(diào)用圓監(jiān)控程序中的許多子程序。8031 通過 P0 口擴(kuò)展了一片 8279 接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入和電路顯示的功能。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。其本質(zhì)是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)，從而得到較理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后輸入到執(zhí)行部件，加工出所需的零件。到目前為止，已有很多廠家生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。 我國(guó)是一個(gè)機(jī)床大國(guó)，有三百多萬(wàn)臺(tái)普通機(jī)床。因而在機(jī)械、航空、造船、動(dòng)力等行業(yè)中得到了廣泛地運(yùn)用。數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)型改造,實(shí)質(zhì)是機(jī)械工程技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合。這是當(dāng)今機(jī)械科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。由于我國(guó)現(xiàn)在使用的機(jī)床大多數(shù)為普通車床，自動(dòng)化程度低,要更新現(xiàn)有機(jī)床需要很多資金。為了解決這個(gè)問題,也為了適應(yīng)多品種中、小批量零件加工我們選擇機(jī)床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造。機(jī)械工程學(xué)科正朝著機(jī)電一體化方向發(fā)展，而數(shù)控機(jī)床便是此領(lǐng)域中的一個(gè)典型發(fā)展方向。經(jīng)改造后的機(jī)床加工的精度、效率、速度都有了很明顯的提高，適合我國(guó)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展要求。此外，數(shù)控技術(shù)也在繪圖機(jī)械、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光于火焰切割機(jī)等機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。但機(jī)床的素質(zhì)差，性能落后，單臺(tái)機(jī)床的平均產(chǎn)值只有先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的 1/10 左右，差距太大，急待改造?？梢灶A(yù)料，今后，機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造將迅速發(fā)展和普及。按照這一原理，數(shù)控系統(tǒng)可分為開環(huán)數(shù)控和閉環(huán)系統(tǒng)。 與閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)沒有外部的位置反饋回路及速度反饋回路。有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。通過 P1 口經(jīng)過光耦合隔離電路 TLP5214 來(lái)消除電路干擾，并實(shí)現(xiàn) X，Z 向正反轉(zhuǎn)及連續(xù)啟動(dòng)的功能，通過功率放大電路實(shí)現(xiàn) S，T ，M 等備用功能。中斷模塊包括急停中斷模塊，報(bào)警中斷模塊等。通過對(duì)絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算和對(duì)剛度，強(qiáng)度，壓桿穩(wěn)定性的校核，選擇絲杠的公稱直徑為 25mm，基本導(dǎo)程為 6mm,精度為 3 級(jí)。同時(shí)，為了防止灰塵和鐵屑碎片等雜物進(jìn)入滾珠絲杠的軌道中，避免出現(xiàn)滾珠卡死或傳動(dòng)精度大大降低的現(xiàn)象，我們采用防塵護(hù)罩的保護(hù)形式。對(duì)于滾道型面的一點(diǎn)是交變接觸應(yīng)力，在這種交變接觸應(yīng)力的作用下，經(jīng)常一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，使 其產(chǎn)生疲勞損傷，這是它的主要破壞形式。L0)，取工件直徑 D=100㎜，絲杠導(dǎo)程 L0=6㎜，Ni—絲杠轉(zhuǎn)速為 。 校核① 剛度校核滾珠絲桿受工作載荷 P 的作用而引起導(dǎo)程 L0的變化是 ΔL 1。Nk= FK /p=36648/=。齒輪參數(shù)取值如下：　參數(shù) Z m b a d 外圓直徑大齒輪 40 2 20 20 80 84小齒輪 32 2 20 20 64 68 其他機(jī)械設(shè)計(jì)部分 減速箱最小輸出軸的計(jì)算取每級(jí)齒輪傳動(dòng)效率（包括軸承效率在內(nèi)） c?=,則 P Z=P c?==n = = = R/由式 152 得 d≥A ,03zZnP即：d = A 。cm 2）的計(jì)算公式： J= ……(57)324ld??其中， ——材料密度，kg/cm 3 取 =103kg/m3??d——傳動(dòng)件的等效直徑 ml——傳動(dòng)件軸向長(zhǎng)度 m總當(dāng)量負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Je(Kgm2)Je=Jz1+ +( ) W2iJsz?4180??p其中，Jz1,Jz2 ——電機(jī)軸和絲杠軸上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Kgm 2；Js——絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Kgm 2；m——工作臺(tái)質(zhì)量，Kg。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件才能有效的運(yùn)行。除此之外，還要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的要求配備一些外圍設(shè)備和信號(hào)變換電路。它包括一個(gè)微處理器，一個(gè) 123 字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4 個(gè) 8 位的 I/O 接口（其中 P1，P2 ，P3 是準(zhǔn)雙向口，P0 是三態(tài)雙向口） ，此外還有為用戶留一個(gè)擴(kuò)展區(qū)。 機(jī)床