【正文】 參 考 文 獻[1] 徐元昌．數(shù)控技術(shù) [M]．北京：中國輕工業(yè)出版社，2022．[2] 文懷興，廈田．數(shù)控機床系統(tǒng)設計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2022．[3] 王潤孝，秦現(xiàn)生．機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]．西安：西北工業(yè)大學出版社，2022．[4] 徐元昌．機電系統(tǒng)設計[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2022．[5] 鄭文緯，吳克堅．機械原理[M]．北京：高等教育出版社，1997．[6] 周開勤．機械零件手冊[M]．北京：高等教育出版社，2022．[7] 陳嬋娟．數(shù)控車床系統(tǒng)[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2022．[8] 成大先．機械設計手冊[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1992．[9] 濮良貴，紀名剛．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，2022．。比如對知識的運用的熟練程度還不夠，知識范圍比較的狹隘。在這次設計中我們同組的同學共同的研究，討論問題，查閱資料，相互幫助，從實際應用出發(fā)將設計完成的比較合理且具有實際的意義。過此次設計，讓我們對于理論知識尤其是專業(yè)知識有了更深的了解和認識，并能將其進行一次比較全面系統(tǒng)的總結(jié)和應用。因本車床是經(jīng)濟型數(shù)控機床，所以在縱向系統(tǒng)設計方面，我們只是原來的車尾部裝上步進電機及小型齒輪變速箱即可帶動縱向絲杠使托板箱作 Z 向進給運動。 7） 如出現(xiàn)故障，請勿自行拆裝修理，應該請專業(yè)人員處理。 主要技術(shù)參數(shù)最大工件回轉(zhuǎn)直徑 400mm最大加工長度 750mm，1000mm，1500mm 三種主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 24 級主軸轉(zhuǎn)速范圍 10～1400r/min主傳動電動機功率 主傳動電動機轉(zhuǎn)速 1400r/min 主要功能具有直線，圓弧插補及 S、T、M 功能。數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的啟停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質(zhì)上，然后將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計算機，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它的執(zhí)行元件，加工出所需的工件。同時，數(shù)控機床將向著更高的速度、精度、可靠性及完善性的功能發(fā)展。程序框圖見圖紙，具體程序如下：KEYBD： ORG 0100HMOV A， 00H； 00H 為空格符（不顯示）MOV R1， OFEH； 段選碼輸出口地址送 R1MOV R1， A； 關(guān)閉顯示器MOV R1， OFDH； 行信號輸出口的地址送 R1MOV R1， A； 使行信號全為０MOV R1， OFBH； 列信號輸入口地址送 R1MOV A， R1； 取列信號到累加器XRL A， OFFH； 判斷是否有鍵合上JZ KEYBD； 無鍵合上、再檢查MOV RS， OEH； 有鍵合上、調(diào)延時程序D15ms： ACALL DIMS；DJNZ R5， D15MS；MOV R2， OFEH； 為掃描第一行作準備MOV R0， OFDH； 列信號輸出口地址送 R0MOV R1， OFBH； 列信號輸入口地址送 R1KEYB1： MOV A， R2； 逐行掃描MOV RO， A；MOV A， R1； 讀入列信號MOV R3， A； 列信號暫存在 R3CJNE A， OFEH； 有鍵合上，轉(zhuǎn)鍵譯碼KEYB2： MOV A， R2；MOV A， 為掃描下一行做準備MOV R2， A；XLR A， OEFH； 檢查是否各行都掃描了一次JZN KEYB1， 未掃描完一次繼續(xù)AJMP KEYBD； 進行新一輪掃描KEYB2： MOV A， R2；CPL A； 獲得行信號特征字MOV 06H， A； 特征字暫存０６Ｈ單元MOV A， R3；CPL A 獲得列信號特征字MOV 07H， A； 特征字暫存０７Ｈ單元MOV R4， 00H； 查找次數(shù)初值MOV DPTR， KEYB2； 置查表起始地址KEYB3： CLR A；MOVC A， A+DPTR； 查鍵的特征字CJNE A， 06H,NEQ； 沒有查到，轉(zhuǎn)ＮＥＱAJMP E； 再查ENQ： INC R4；INC DPTR；AJMP KEYB3；E： MOV R5， ＃OEH ； 延時，等待鍵釋放DLY： ACALL DIMS；DJNZ R5， DIY；MOV A， 00H； 判斷鍵是否釋放MOVX R0， A；MOVX A， R1；ANL A， OFFH；CJNE A， OFFH，E； 未釋放繼續(xù)等待MOV A， R4； 鍵值在 R4 中CJNE A， 09H，NOT9； 判斷鍵值是否≤９AJMP NNN； 等于９轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理NOT9： JC NNN； 小于９轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理KEYB4： MOV DPTR， JMPTBL； 轉(zhuǎn)到各命令鍵分支CLR C；SUBB A， OAH；RL AL；JMP A+DPTR； 轉(zhuǎn)到各命令鍵分支JMPTBL： AJMP AAA， AAA，BBB ， CCC，……AJMP BBB； 為各相應的命令分支AJMP CCC； 入口……NNN： AJMP 000； 處理數(shù)字鍵．000,111AJMP 111； 222…為各相應的數(shù)AJMP 222； 字鍵分支入口AJMP 333；……KEYTBL： DB 21H； 對應鍵為０DB 22H； 對應鍵為１DB 23H； 對應鍵為２……DB 60H； 對應鍵為ＹDB 61H； 對應鍵為ＺDIMS： MOV R7， 64H；DLAY： NOP；NOP；NOP；DJNZ R7， DLAY；RET第五部分 使用說明 概述隨著社會對產(chǎn)品多樣化要求的增強，產(chǎn)品品種增多,產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。因此，只需要用 0～9 作為鍵即可。非編碼鍵盤僅僅提供鍵盤的行和列矩陣，其他全部工作由軟件來完成，所以非編碼鍵盤是最便宜的微機輸入設備，本次車床改造就選用此種設備。全編碼鍵盤每按下一個鍵，其鍵盤功能由硬件邏輯自動提供被按鍵的代碼，并能產(chǎn)生一選通脈沖同志 CPU。（3） 鍵盤管理模塊的程序設計：鍵盤是數(shù)控機床最常用的輸入設備，它由排列矩陣的一系列按鍵開關(guān)組成。如，M，T 等指令直接譯碼輸出使機床執(zhí)行各類輔助動作：G 指令或坐標指令則分別存入相應的單元以備插補運算，用以控制 X 向和 Z 向的拖板運動。㎜K 圓弧起點相對于圓心在 Y 向坐標值177。㎜W 縱向增量值177。㎜Z 縱向絕對坐標值177。第二位為 1～6 表示刀具補償開關(guān)順序號。中斷模塊包括急停中斷模塊、報警中斷模塊等。監(jiān)控主要包括鍵盤管理和顯示管理，均可調(diào)用原監(jiān)控程序中的子程序。主模塊主要完成初始化和監(jiān)控。軟件設計采用模塊化設計。為了避免這種情況的發(fā)生，在電路和接口之間實行光電隔離。為了防止意外，裝有急停按鈕。由于我國目前步進電機的功率放大器已經(jīng)由生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出系列化產(chǎn)品，在設計數(shù)控機床電路時只需要步進電機的容量大小進行選擇，所以不在進行計算。單電源線路簡單，但效率不高，所以選用雙電源型。所以一般在接口電路與功率放大器之間都要接上隔離電路。由于步進電機需要的驅(qū)動電壓較高，電流較大，如果輸出信號與功率放大器直接相連，8031單片機光電隔離接口電路驅(qū)動放大　　驅(qū)動放大X 向步進電機Y 向步進電機主軸脈沖發(fā)生器主動機冷卻系統(tǒng)刀架限位開關(guān)將會引起強電流干擾。螺紋車削由主軸脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的主軸脈沖及螺頭脈沖分別輸入 CTC 口及 PIO 口來控制進給。 機床拖板的運動是通過軟件的插補控制及環(huán)形分配器，由 PIO 口的輸出信號控制X、Z 向兩個步進電機來實現(xiàn)。具體結(jié)構(gòu)參考電路控制原理圖。通過功率放大電路實現(xiàn) S、T 、M 等備用功能。8031 通過 P0口擴展了一片 8279 接口芯片來實現(xiàn)鍵盤輸入和電路顯示的功能。它包括一個微處理器，一個 123 字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，4 個 8 位的 I/O 接口（其中 P1，P2 ，P3 是準雙向口，P0 是三態(tài)雙向口） ，此外還有為用戶留一個擴展區(qū)。本次C6140 的改造以 MCS51 系列單片機中的 6031 芯片作為中心控制系統(tǒng)。通常，CPU 通過 I/O 接口連接得人機交換外設是鍵盤、打印機、磁帶記錄儀等通訊接口：訊號變換電路是 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、光電隔離、功率放大等，是實現(xiàn)微機與控制對象之間的訊號匹配與轉(zhuǎn)換的中間電路。其中 CPU、存儲器及 I/O 接口是任何一個數(shù)控系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)，其于部分并非所有數(shù)控系統(tǒng)都具備。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備和信號變換電路。I/O 接口是系統(tǒng)與外界進行信息交換的橋梁。其作用是發(fā)布命令以協(xié)調(diào)各部分正常工作。機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成： ① 主控器 即中央處理單元 CPU；② 總線　包括數(shù)據(jù)總線（DB） 、地址總線（AB）和控制總線（CB） ；③ 存儲器　包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫存儲器；④ I/O 口　即輸入/輸出接口電路。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件才能有效的運行。m)）.0iFP???6)1(2 )9(91??（2）電機最大的靜轉(zhuǎn)矩確定初選步進電機采用三相六節(jié)拍通電控制方式：表 51，T —T 之間的比例關(guān)系如q1s下：電機相數(shù) 3 3 4 4 5 5 6 6運行節(jié)拍 3 6 4 8 5 10 6 12Tq/T 根據(jù)前面所得的 T 、T ，按照表 51 空載啟動時需要電動機最大靜轉(zhuǎn)矩 T 為：1sq 1ST =T /=㎜1Sq最大負載下工作時所需要的最大靜轉(zhuǎn)矩 T 2S：T =T /（～）=（++）/（～）=～（N ㎜）2S1T ≥max(T ,T )S2T =( N㎜)S（3）步進電機最高工作頻率 f ：maxf = = =??綜合考慮：查《機械手冊》選用 110BF003 型步進電機，能滿足其需要。m） ，WiFw??（ｄ）于是空載時電動機上的總負載轉(zhuǎn)矩 TqT =T +T +T =++=(Nm)j?tV?axtLi?0max2設 F =F /3=則電機軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為 T ：?（ｂ）T = = =（ Ncm 2）的計算公式： J= ……(57)324ld??其中， ——材料密度，kg/cm 3 取 =103kg/m3??d——傳動件的等效直徑 ml——傳動件軸向長度 m總當量負載轉(zhuǎn)動慣量 Je(Kgm2)Je=Jz1+ +( ) W2iJsz?4180??p其中，Jz1,Jz2 ——電機軸和絲杠軸上齒輪的轉(zhuǎn)動慣量，Kgm 2；Js——絲杠轉(zhuǎn)動慣量，Kgm 2；m——工作臺質(zhì)量，Kg。 計算系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量齒輪、絲杠等的轉(zhuǎn)動慣量計算不易精確計算，可將其等效成圓柱體來近似計算。 步進電機的選擇參考文獻《機電系統(tǒng)設計》 ，選擇過程分以下幾個小節(jié)介紹。經(jīng)過計算，得：d =112 =輸出選取 d ≥19mm 即可。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 其他機械設計部分 減速箱最小輸出軸的計算取每級齒輪傳動效率（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 。設計的齒輪的工作壽命為 10 年，一年工作 300 天，一天工作 8 小時，2 班制，j ＝，則：2N1＝60 n j L ＝60（28300 10）＝10 92h(7) 由圖 10－ 19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)Ｋ ＝，Ｋ ＝ (8) 計算接觸疲勞強度的許用應力取失效率為 1﹪，安全系數(shù) S＝1，由式（10－12）得：［ ］ ＝ ＝ ＝528MpσKHLIMNσ608.?［ ］ ＝ = =495Mp2SII21592)計算：(1) 計算小齒輪分度圓直徑 d ,代入［ Hσ］中較小的值，則：t1d ≥ ≈63t1321μσΦ)(HEtZTK??