C6140卧式车床数控化改造设计

目录1设计任务 (2)2设计要求 (2)2.1总体方案设计要求 (3)2.2设计参数 (3)2.3.其它要求 (5)3进给伺服系统机械部分设计与计算 (5)3.1进给系统机械结构改造设计 (5)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6)3.2.1确定系统的脉冲当量 (6)3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6)3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10)4步进电动机的计算与选型 (13)4.1步进电动机选用的基本原则 (13)4.1.1步距角α (13)4.1.2精度 (14)4.1.3转矩 (14)4.1.4启动频率 (14)4.2步进电动机的选择 (14)4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (14)4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (14)5电动刀架的选择 (15)6控制系统硬件电路设计 (15)6.1控制系统的功能要求 (16)6.2硬件电路的组成： (16)6.3电路原理图 (16)6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。

7总结 .. (18)8参考文献 (18)1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。

主要技术指标如下：1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变速信号10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关12) 数控系统可与PC 机串行通讯13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码01.0=x δ02.0=zδ2设计要求2.1总体方案设计要求C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。

C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计设计说明书一、绪论31.机床数控改造的意义32.数控改造的主要内容33.车床数控改造的必要性与可行性4二、课题任务及要求41.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计4 2．主要技术要求4三、进给系统的改造与设计方案5四、纵向进给系统的设计计算51.脉冲当量的确定52.切削力的计算53.滚珠丝杆螺母副的计算和选型64.同步带减速箱的设计75.步进电机的计算与选型96.同步带传递功率的校核13五、绘制进给系统的装配图13六、控制系统的硬件电路设计14七、步进电机驱动电源选用17八、总结19一、绪论1.机床数控改造的意义普通卧式车床应用广泛，约占车床类总数的65%。

卧式车床主轴转速和进给量的调整范围大，工艺范围广，能进行多种表面的加工。

但其结构也有不足之处，如刚度低，抗震性差，传动件间存在间隙，精度不足，且受操作人员技能的限制较大。

而数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、尺寸多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。

但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大而使中小型企业心有余而力不足。

而机床的数控化改造由于其投资少、周期短，改造后能满足企业生产的需要，并且能有效地利用机床的剩余价值，成为中小型企业的首选。

a.节省资金机床的数控改造同购置新机床费相比，一般可节省40% ～ 60% 的费用，大型及特殊设备尤为明显。

一般机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60% 的费用，并可以利用车间现有的基础。

b.性能稳定可靠因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。

c.提高生产效率机床经数控改造后,即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3～7 倍。

对复杂零件而言，难度越高，功效提高得越多。

C6140车床数控化改造课程设计心得作为一名机械设计与制造专业的学生，我们在大学期间会接触到各种机床的使用和操作，然而在传统的车床操作中，由于对零件尺寸精度和工件表面质量的要求越来越高，故需要引入数控技术，从而提高工作效率和加工精度。

本学期我们进行了一次针对C6140车床的数控化改造课程设计，以此为机会，我将我的心得体会分享给大家。

一、前期准备工作在进行CNC数控化改造之前，我们需要对C6140车床的结构、原理及工作方式、CNC系统的基本原理、车刀的刀具系统以及加工过程等内容进行全面学习和了解，并作出详细的设计方案，以确保改造的顺利进行。

二、具体实施工作1. 设计方案的制定我们的团队利用CAD绘制了数控化改造方案。

通过模拟车工加工的过程，确定各轴的行程及速度软限位。

设定各加工参数，如清算、快走、空行程、加工后跳跃、切削补偿等。

同时，我们还需要对车床进行重要部件的具体更换，如主轴箱、主轴电机、尾座、刀架、抱杆等。

2. 数控系统的安装和调试我们采用了FANUC数控系统，需要将各轴控制卡、驱动器及主机放置在机箱内，然后按照所制定的参数进行初步调试。

通过安装完成数控系统并根据预定的程序进行参数、功能调试，确保数控系统能够正常工作，各个轴之间的协调性良好。

3. 技术员的培训我们团队还需要对操作人员进行专门的数控车床操作培训，让他们熟练掌握数控操作界面及相关功能，能够精准制定执行数控程序，并成功完成零件加工任务。

三、数控化改造的效果经过数控化改造后，C6140车床加工效率极大提升，特别是小批量、多品种的单件和中小批量的生产更加方便，同时大货量的生产也可以轻松应对。

随着技术的不断进步，CNC技术不仅仅是加工精度高，而且生产效率急剧增加，其广泛的应用范围也在不断扩大，使得机械加工的发展呈现更为广阔而广阔的前景。

总之，本次C6140车床数控化改造课程设计，让我更加深入地了解了数控化改造的整个流程和每个环节的具体操作方式。

数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。

通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。

如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。

经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。

普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。

几十年来，国外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养容。

因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。

常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国外专家多采用以下三种解决方案。

1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。

必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。

机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。

2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。

这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。

这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。

3.80年代中期，随着电子技术的进步与发展，国外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。

采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。

但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。

卧式车床C6140数控化改造设计目录摘要 (1)第1章绪论 (1)1.1数控系统发展简史 (1)1.2数控机床现状 (2)1.3数控系统的发展趋势 (3)1.4机床数控化改造的必要性 (4)1.5主要技术指标 (4)第2章华中HNC-21数控车削系统介绍 (4)第3章普通车床的数控改造可行性论证 (11)3.1技术可行性 (11)3.2机床本身 (11)3.3加工对象分析 (12)3.4市场可供性 (12)第4章总体方案的确定 (12)4.1总体方案设计要求 (12)4.2设计参数 (13)第5章进给传动部件的计算和选型 (16)5.1 脉冲当量的确定 (16)5.2 切削力的计算 (17)5.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向） (17)的计算 (17)5.3.1 工作载荷Fm5.3.2 最大动载荷F的计算 (17)Q5.3.3 初选型号 (17)5.3.4传动效率η的计算 (18)5.3.5 刚度的验算 (18)5.3.6 压杆稳定性校核 (18)5.4 步进电动机的计算与选型(纵向) (18) (18)5.4.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Je q (19)5.4.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Te q5.4.3步进电动机最大静转矩的选定 (21)5.4.4步进电动机的性能校核 (21)5.5 主轴交流伺服电机的计算与选型 (22)5.5.1主轴的变速范围 (22)5.5.2初选主轴电机的型号 (22)5.5.3主轴电机的校核 (22)第6章绘制进给伺服系统的机械装配图 (22)第7章元件的选择 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)卧式车床C6140数控化改造设计摘要中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满足加工的要求。

针对目前制造业的技术装备现状，对传统机械制造业装备进行改造，解决机械制造业中的一些技术问题，用现代先进技术对旧的设备进行改造和提升，是我国制造业的发展方向。

数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。

通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。

如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。

经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。

普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。

几十年来，国内外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养内容。

因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。

常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。

1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。

必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。

机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。

2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。

这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。

这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。

3.80年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。

采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。

但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。

机电一体化课程设计说明书设计题目：C6140卧式车床数控化改造设计班级：班设计者：学号：指导教师：目录1设计任务 (3)2设计要求 (3)2.1总体方案设计要求 (3)2.2设计参数 (4)2.3.其它要求 (6)3进给伺服系统机械部分设计与计算 (6)3.1进给系统机械结构改造设计 (6)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6)3.2.1确定系统的脉冲当量 (6)3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6)3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (11)4步进电动机的计算与选型 (14)4.1步进电动机选用的基本原则 (14)4.1.1步距角α (14)4.1.2精度 (14)4.1.3转矩 (14)4.1.4启动频率 (15)4.2步进电动机的选择 (15)4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15)4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (15)5电动刀架的选择 (15)6控制系统硬件电路设计 (16)6.1控制系统的功能要求 (16)6.2硬件电路的组成： (16)6.3电路原理图 (17)6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。

7总结 .. (19)8参考文献 (19)1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。

主要技术指标如下：1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变速信号10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关12) 数控系统可与PC 机串行通讯13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码2设计要求2.1总体方案设计要求C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。

兰州理工大学毕业设计（论文）题目：C6140型卧式车床的数控化改造及液压尾座设计院（系）：专业：班级：学生姓名：导师姓名：职称：起止时间：目录摘要 (2)Abstract (3)绪论 (4)第一章C6140车床进给伺服系统改造方案的拟订 (6)1.1 总体方案确定 (6)1.2 C6140车床的设计参数 (7)第二章 C6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 (8)2.1进给伺服系统机械部分的改造方案 (8)2.2进给伺服机构机械部分的设计计算 (9)2.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型、校核 (9)2.4纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 (14)2.5齿轮传动比计算 (15)第三章C6140车床进给部分电机的选择 (16)3.1纵向进给步进电机计算 (16)3.2横向进给步进电机计算 (19)第四章液压尾座部分设计 (23)4.1 液压尾座研究背景和意义 (23)4.2 液压尾座研究背景和意义 (23)4.3 液压尾座的设计 (23)4.4 尾座精度设计 (23)总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)外文资料及中文翻译 (28)摘要数控机床在机械制造业中发挥着巨大的作用,但数控机床一次性投资较大,对机床进行数控化改造不失为一良策。

C6140车床主轴转速部分保留原车床的手动变速功能,改造简单易行,可降低劳动强度,提高生产效率。

主要介绍了经济型数控机床进给(纵向)伺服系统设计计算。

阐述了C6140普通数控车床的主轴系统的改进及机床控制系统的改造。

本课题的目的在于设计出与数控卧式车床C6140相匹配的液压尾座系统。

本课题将以数控卧式车床C6140的液压尾座为研究对象，设计出符合数控卧式车床C6140的液压尾座。

为了完成本课题的设计，在设计之前的准备工作必须做好，首先是搜集和分析资料，包括国内外数控机床的发展现状及趋势；液压技术和液压传动系统的基本资料；同等机床液压尾座的图纸和资料等。

其次是初步确定液压尾座的总体布局，包括配置形式、液压系统的布置及选择液压能源及相应的配套元件等。

开题报告机械设计制造及其自动化C6140车床的数控化改造设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义：a)1．1课题研究的内容、目的本设计内容是对C6140普通车床进行数控改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。

利用微机对C6140普通车床的纵、横向进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用直线滚珠丝杠副，刀架采用四工位自动转位刀架。

通过数控改造，使车床提高了性能,简化了结构。

较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题，还能获得稳定的加工质量和提高生产率。

b)1．2 课题研究的依据和意义及国内外动态1.2.1 课题研究的依据机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。

计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。

随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。

数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。

数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。

数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1. 适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工；2. 加工精度高；3. 生产效率高；4. 减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6. 有利于生产管理的现代化。