【正文】 18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) K 1FN， K 2K 1N＝， K 2N＝．（3） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝［ ］ ＝ ＝［ ］ 2＝ ＝?（4） 計算載荷系數(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)計計算：M≥ ＝??對比計算結(jié)果，由齒面的接觸疲勞強度計算的模數(shù)Ｍ大于齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要是彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強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＝㎜，按照接觸強度算得分度圓直徑 d1=㎜,Z = = =≈Z =iZ =32=4021這樣設(shè)計的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。miz由《機械手冊》查表 153 得 45 鋼，調(diào)質(zhì)淬火后 A0取 112。i 軸承的選擇已知絲杠的動載荷 C j=7154N=，所以選擇軸承如下：名稱 型號 國標(biāo)號 C j 0角接觸軸承 36204 型 GB29283 圓錐滾子軸承 7204E 型 GB29784 所以以上的兩種類型，動、靜載荷均大于 ,故所選軸承符合要求。 計算減速器的傳動比 II= p??360 ——步進電機步距角， ?=； P——絲杠導(dǎo)程，P=6mm； ——工作臺脈沖當(dāng)量， p?=；經(jīng)計算，得 I=。圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量 J（Kg按公式（57 ）首先分別計算各傳動件的轉(zhuǎn)動慣量，其中齒輪的等效直徑取分度圓直徑d1=80mm,d2=64mm,絲杠的等效直徑為 Jz1= = 10 (Kg )302.)8.(4???4?m?2Jz2= = (Kg )61Js= = (Kg )2)45.(8.3 40??2按公式（58 ）得總當(dāng)量負載轉(zhuǎn)動慣量Je=Jz1+ +( ) W/g=10 ( Kg )2iJsz????p102?4?m?2 確定步進電機動力參數(shù)（1）電機的負載轉(zhuǎn)矩的計算：作用在步進電機軸上的總負載轉(zhuǎn)矩 T 按照下式公式計算：公式計算：T=（J +J ） + + ,me?iFPwu???2)(i??2)1(0其中，J ——電機軸自身轉(zhuǎn)動慣量（Kg ） ；m m?——電機啟動或制動時的角速度 rad/s ；? 2F ——作用在工作臺上的摩擦力，N；uF ——作用在工作臺上的其它外力，N；W——伺服傳動鏈的總效率；?F ——滾動絲杠螺母副的預(yù)緊力，N0——滾動絲杠螺母副未預(yù)緊時的傳動效率，一般取 初選 J =10 Kg ， =（導(dǎo)軌摩擦因數(shù) ） ， 最大軸向力為m3??2??F =并要求空載啟動時間 ?t=30ms,最大進給速度為 V =5m/minmax則步進電機軸上的總慣量 J：J=J +J =10 +10 =10 Kgem3?3?3??2空載啟動時，電機軸上的慣量轉(zhuǎn)矩為：（ａ）T =T =J =J = (Nm）?iP??2)1(0 )9(6??（ｃ）工作臺上的最大軸向載荷折算到電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩 T ：WT = = =（ Nm)),qj?0（其中 T = = = (N電機參數(shù)如下表；型號 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運行頻率 7000Step/S空載啟動頻率 1500Step/S回轉(zhuǎn)直徑 110mm長度 160mm軸徑 11mm第四部分 數(shù)控設(shè)計 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路 基本硬件組成任何一個數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)，其性能好壞，直接影響整個系統(tǒng)的工作組成。其中 CPU 是數(shù)控系統(tǒng)的核心。存儲用于存放系統(tǒng)軟件（即程序）以及運動過程中的各種數(shù)據(jù)。三總線則是 CPUI 與存儲器、接口以及其它各種轉(zhuǎn)換電路連接的紐帶，是 CPU 與各部分電路進行信息交換和通訊的必由之路。如下圖所示為數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。其一類機床數(shù)控系統(tǒng)可能只包括其中的一部分或幾部分。這兩部分可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求選擇： CPU存儲器ROM、RAMI/O 接口 信號變頻外設(shè) 控制對象由于 MCS51 系列單片機在我國機床數(shù)控改造方面應(yīng)用普遍，其配套芯片廉價、普及通用性強，制造和維修方便，完全能夠滿足經(jīng)濟型數(shù)控車床改造的需要。 硬件配套及基本結(jié)構(gòu) 本數(shù)控系統(tǒng)計算機是采用 8031 為 CPU 的 8 位微型專用計算機。8031 通過 I/O 口擴展一片 8255 接口芯片實現(xiàn)空運轉(zhuǎn)、自動、手動轉(zhuǎn)換、回零、換刀超程的按鍵功能，還通過 P0 口和 P2 口及一塊 74LS373 地址所存器擴展了兩片 16K 的ROM（27128） 、兩片 16K 的 RAM（62128）來作為開發(fā)程序的存儲器。通過 P1 口經(jīng)光耦和隔離電路 TLP5214 來消除電路干擾，并實現(xiàn) X、Z 向正反轉(zhuǎn)及連續(xù)啟動的功能。兩步進電機經(jīng)一塊 74LS373 直接與 PO 口相連。 接口線路微機與機床的連接如下圖：微機與機床的連接 它通過光電隔離接口板將兩者信號聯(lián)系起來，光電隔離接口主要是為防止干擾及電平相配合。主軸起停，刀架轉(zhuǎn)位等輔助動作都是通過譯碼后由 PIO 口輸出相應(yīng)的電信號執(zhí)行相應(yīng)的動作。 光電隔離電路 在步進電機驅(qū)動電路中，脈沖信號經(jīng)過功率放大器后控制步進電機勵磁繞組。輕則影響計算機程序的正常運轉(zhuǎn)工作，重則導(dǎo)致計算機和接口電路的損壞。 功率放大器功率放大電路分為單電源和雙電源型。雙電源采用高低壓供電電路。 輔助電路 為了防止機床行程越界，所以在機床上裝有行程控制開關(guān)。由于這些開關(guān)都裝在機床上，距控制箱較近，容易產(chǎn)生電器干擾。 軟件設(shè)計改造后的 CJK6140 數(shù)控機床，主要控制功能由軟件實現(xiàn)。主要包括主模塊、子程序模塊和定時中斷模塊。初始化包括 PIO、CTC 的初始化。功能子程序包括+X、X、+Y、Y 及 STOP 功能子程序，并可調(diào)用監(jiān)控程序中的子程序。（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：計算機型號 8031插補方式 逐點比較法插補坐標(biāo)數(shù) 二坐標(biāo) 數(shù)據(jù)形式 增量、絕對值及混合使用輸入方式 手動鍵盤輸入或磁帶機一次輸入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 傳動系統(tǒng)間隙補償量 0～255 脈沖程序段顯示數(shù) 9999②數(shù)控裝置機能設(shè)置：（a）準(zhǔn)備機能 G：G00 快速進給G01 直線插補G02 圓弧插補（順時針）G03 圓弧插補（逆時針）G04 延時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）補助機能：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．刀具的選擇機能 T：T 后跟兩位數(shù)，第一位為 1～4 表示刀號。D．進給速度選擇機能 F：F 后面跟四位數(shù)，表示脈沖/轉(zhuǎn)E．坐標(biāo)指令：X 橫向絕對坐標(biāo)值177。㎜V 橫向增量值177。㎜I 圓弧起點相對于圓心在 X 向坐標(biāo)值177。㎜F．循環(huán)次數(shù)指令 J：J 后跟的數(shù)碼為自動循環(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)定地址的存儲區(qū)，啟動控制后，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。插補運算結(jié)束依次取下一段加工程序，這樣，直到加工零件程序取完。鍵盤有兩種基本的類型：全編碼鍵盤和非編碼鍵盤。但這種鍵盤的價格昂貴，一般系統(tǒng)很少應(yīng)用。要實現(xiàn)鍵盤的識別，產(chǎn)生與被按鍵對應(yīng)的編碼，消除鍵接觸時的抖動干擾等功能，鍵盤程序必須依次執(zhí)行以下步驟：1）掃描鍵盤，判斷有無鍵合上2）獲取合上鍵的行、列信號3）由行、列特征識別合上鍵的含義4）根據(jù)鍵的特征進行分類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)。而 A～F 可設(shè)置為專門的命令鍵。數(shù)控機床代替普通機床被廣泛應(yīng)用是一個必然的趨勢。數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。 本機床是 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，是一種典型的開環(huán)式經(jīng)濟型數(shù)控機床。 安裝調(diào)整步驟1） 機床初就位2） 機床連接3） 數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試4） 通電試車5） 機床精度和功能調(diào)試6） 試運行 機床使用步驟簡述1） 請合理選用加工對象2） 確定加工工件的加工部位和具體內(nèi)容3） 決定工件的裝卡方式和設(shè)計夾具4） 編制加工工藝文件5） 程序編制6） 輸入程序7） 程序試運行 維護和保養(yǎng)1） 人員培訓(xùn)：切忌不熟悉數(shù)控機床的人上機操作2） 設(shè)備日常的維修：3） 定期檢查維護機械，控制驅(qū)動部分；4） 盡量少開數(shù)控柜的門；5） 定期更換交流電動機刷；6） 盡量提高數(shù)控機床利用率。第六部分 結(jié)束語在本次設(shè)計中我完成了對普通 CJK6140 數(shù)控機床的設(shè)計，主要設(shè)計了縱向進給系統(tǒng)。改造后的車床更加適應(yīng)與以多品種，小批量生產(chǎn)為特點的現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)。進一步加強了我們綜合分析解決實際問題和獨立思考的能力。同時，我們也發(fā)現(xiàn)了一些問題。導(dǎo)致在設(shè)計中的一些問題無法及時發(fā)