机械机床毕业设计9CA6140横向进给系统及刀架的数控改造

各专业全套优秀毕业设计图纸西安工业大学机电一体化课程设计CA6140横向进给系统的数控化改造学生：学号：110209专业：机械设计制造及其自动化日期：2014.7.1摘要目前大多数企业还有数量众多，而且还有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低，不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。

而把普通机床改装成数控机床不失为一条投资少，提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为机械制造强国的进程中占有一席之地。

数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，产品质量稳定、可靠，生产效率高，可加工形状复杂的零件，改善劳动条件，有利于生产管理和机械加工自动化的发展。

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。

因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。

也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

目前机床数控化改造的市场在我国有很大发展空间，用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能以及最后改造方案的确定。

关键字：机床，数控化，改造一、总体改造方案的确定1.CA6140普通车床简介车床基本组成如下图所示：2.改造内容及要求本课程设计要求在熟悉CA6140进给机构的基础上，对其进行数控化改造，使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，由此不但可以提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短。

具体要求如下：（1）在综合考虑资金投入、车窗性能的基础上，将普通车床的横向进给轴进行数控化改造，确定系统改造方案；（2）按照系统改造方案，应用提供的设计参数，选择、校核驱动电机、滚珠丝杠和传动齿轮，并对其他相关机械结构进行设计，设计完成时要求绘制出横向轴的装配图，并撰写设计说明书。

车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计1.摘要本论文针对车床CA6140主轴系统进行数控化改造及仿真设计，旨在提高车床的加工精度和生产效率。

首先，对车床的主轴系统进行了详细分析，并确定了改造的目标和需求。

然后，基于数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。

最后，通过仿真模拟对改造方案进行了验证，并使用实际加工试验进行了实验验证。

实验结果表明，通过数控化改造，主轴系统的加工精度和生产效率得到了显著提高。

2.引言车床是传统机械加工设备中常用的一种，但是由于其控制方式落后，存在加工精度低、生产效率不高等问题。

因此，对车床进行数控化改造是提高其加工精度和生产效率的重要手段。

主轴系统作为车床的核心部件之一，其控制精度对整个车床的加工效果起着重要作用。

本论文针对车床CA6140主轴系统进行了数控化改造及仿真设计，旨在提高其加工精度和生产效率。

3.车床CA6140主轴系统的分析与改造目标首先，对车床CA6140主轴系统的结构和工作原理进行了详细分析，发现其存在传动链路复杂、加工精度不稳定等问题。

基于此，确定了改造目标为提高主轴系统的加工精度和稳定性，并提高其生产效率。

4.数控控制系统的设计根据数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。

首先，选取了适合主轴系统控制的数控设备，并设计了相应的控制算法和程序。

然后，对数控编程进行了详细设计，并使用仿真软件进行了仿真验证。

5.改造方案的仿真与验证为了验证改造方案的有效性，使用仿真软件对其进行了仿真模拟。

首先，建立了CA6140主轴系统数学模型，并将其运行参数与改造后的数控控制系统进行了耦合。

然后，通过调整控制系统的参数，对加工过程进行了仿真模拟，并对加工结果进行了分析和评估。

最后，使用实际加工试验进行了实验验证，并与仿真结果进行了对比分析。

6.结论通过车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真设计，本论文有效提高了主轴系统的加工精度和生产效率。

四川理工学院毕业设计（论文）CA6140横向进给系统及刀架的数控改造学生：邹剑学号：04011030532专业：机械设计制造及其自动化班级：机电一体化2004.2指导教师：刘康四川理工学院机电工程系二00八年六月摘要所谓数字控制机床是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。

而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。

它的优点很多,可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。

由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。

为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。

纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾,不占据丝杠空间。

横向进给机构的改造：拆除横向丝杠换上滚珠丝杠,由步进电机带动。

总体设计方案:CA6140车床主轴转速部分保留圆机床的手动变速功能。

车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。

最后,根据已知条件对纵向横向伺服进给机构进行设计与计算。

关键词:数控、车床、改造ABSTRACTNumerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automaticallu in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the vertical mechanism: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the sc rew. The overall master design: the spindle’s gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever. The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by the ball screw, which is drove by the Stepper motors. The last, we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers.Key word: Numerical Control、machining、information目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1机床数控改造的意义 (2)1.2数控机床的主要改造步骤 (2)第二章计的任务及要求 (4)2.1 CA6140横向进给系统及刀架数控改造设计的任务 (4)2.2 CA6140横向进给系统及刀架数控改造设计的要求 (4)第三章改造设计的总体方案 (5)3.1设计参数的确定 (5)3.2改造方案的确定 (6)3.2.1系统的运动方式与伺服系统的选择 (6)3.2.2机械传动方式 (6)第四章丝杠副的设计和计算 (8)4.1选择脉冲当量 (8)4.2计算切削力 (8)4.2.1纵车外圆 (8)4.2.2横切端面 (8)4.3滚珠丝杆螺母副的计算和选型 (9)4.3.1滚珠丝杠轴向进给切削力的计算 (9)4.3.2滚珠丝杠的平均转速计算 (10)4.3.3滚珠丝杠的寿命计算 (10)4.3.4滚珠丝杠副在高速和定工作载荷的情况下的选用 (10)4.3.5滚珠丝刚副在受动载荷的情况下的选用 (12)4.3.6按额定静载荷选用滚珠丝杠副 (13)4.3.7滚珠丝杠副的选型 (13)4.3.8滚珠丝杠副的刚度验算 (16)4.3.8.1丝杠副的轴向变形量 (16)4.3.8.2滚珠与螺纹滚道间接接触变形 (16)4.3.8.3支承滚珠丝杠副轴承的轴向变形 (17)4.3.9滚珠丝杠副的稳定性验算 (19)第五章减速器的设计计算 (20)第六章步进电机的选型及计算 (22)6.1等效转动惯量的计算 (22)6.2根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号 (23)6.2.1步距角 (23)6.2.2矩频特性 (24)6.2.2.1空载启动所需力矩 (24)6.2.2.2快速移动时所需力矩 (26)6.2.2.3最大切削负载时所需力矩 (26)6.3启动矩频特性和运行矩频特性校核 (28)6.3.1启动矩频校核 (28)6.3.1.1突跳启动 (28)6.3.1.2升速启动 (28)6.3.2运行矩频校核 (29)6.3.2.1快速进给运行矩频校核 (29)6.3.2.2工进运行矩频特性校核 (30)6.4步进电机的安装尺寸 (31)第七章刀架的改造设计 (32)7.1刀架改造的意义 (32)7.2自动换刀装置形式的选择 (32)7.3螺旋转位刀架的工作原理 (34)7.4对自动换刀装置的要求 (36)7.5自动换刀装置的主要部件设计计算及选择 (36)7.5.1杆、蜗轮的设计计算 (36)7.5.1.1杆、蜗轮材料的选择 (36)7.5.1.2杆、蜗轮传动基本参数的选择 (36)7.5.2电机的选择 (38)第八章结论 (39)参考文献 (41)致谢 (42)第一章绪论我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。

天津大学毕业设计（论文）任务书题目：CA6140普通车床横向进给机构的数控化改造完成期限：2010年8月23日至2010年12月24日学院_机械工程学院_ 指导教师_ _专业_机械工程及自动化_ 职称_ _学生系主任________接受任务日期_2010.8.23_ 批准日期 2010.8.23一、原始依据（资料）㈠CA6140卧式车床的技术数据：工件最大直径在床身上400mm 在刀架上210mm最大加工长度750、1000、1500、2000mm加工螺纹围公制螺纹 mm1~12 (20种) 英制螺纹 t/m2~24 (20种) 模数螺纹 mm0.25~3 (11种) 径节螺纹 t/m7~96 (24种)主轴最大通过直径48mm孔锥度莫氏6#正转转速级数24正转转速围10~1400r/min 反转转速级数12反转转速围14~1580r/min进给量纵向级数64纵向围0.028~6.33mm/r 横向级数64横向围0.014~3.16mm/r滑板行程横向320mm纵向650、900、1400、1900mm 刀架最大行程140mm最大回转角±90°刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面B×H25×25mm尾座顶尖套莫氏锥度5#横向最大移动量±10mm外形尺寸长×宽×高2418×1000×1267mm工作精度圆度0.01mm圆柱度200:0.02平面度0.02/φ300mm 表面粗糙度Ra 1.6~3.2μm电动机功率主电动机7.5kw总功率7.84kw ㈡横向进给机构改造的设计依据：最大加工直径在床面上400mm在床鞍上210mm快进速度横向 2.4m/min最大切削进给速度横向0.8m/min定位精度±0.015mm起动加速时间30ms脉冲当量0.01mm/脉冲溜板及刀架重力横向600N代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式绝对、增量控制坐标数2自动升降速性能有㈢主要参考资料：[1] 新义主编，经济型数控机床系统设计，:机械工业，1993[2] 高钟毓主编，机电一体化系统设计，：机械工业，2000，P17~25、P92~93[3] 虞洪述主編，机械制图，：交通大学，1997，P208~323[4] 松林、奇鹏主编，机电一体化机械系统设计，：机械工业，1996[5] 楼建勇主编，数控机床与编程，：大学，1998[6] 戴曙主编，金属切削机床，：机械工业，1999年[7] 可桢、程光蕴主编，机械设计基础，：高等教育，1989[8] 吴宗泽、罗圣国主编，机械设计课程设计手册，:高等教育，1998[9] 洪主编，实用机床设计手册，：科学技术，1999，P791~864[10] 斌主编，数控加工技术，：高等教育，2001，P1[11] 吴主编，金属切削机床，：机械工业，1995年，P23~25、P242[12] 秀珍、曲玉峰主编，机械设计基础，：机械工业，1999，P118[13] 金伴、马伟编，实用数控机床技术手册，：化学工业，2007，P129~152[14] 林其骏主编，数控技术与应用，：机械工业，1995，P1~3、P56~69、P146~160[15] 巧媛主编，单片机原理及应用，：电子工业，1997，P130～150[16] 陆剑中、家宁主编，金属切削原理与刀具（第2版），：机械工业，1997，P52[17] 郝忠军、雷晓玲主编，综合作业指导书，：机械部工程师进修大学电气学院，1995，P53~85[18] 胡旭兰，CA6140车床进给系统的数控改造，：机床与液压，2004，No.3，P167[19] 国浩、左玉营，CA6140普通车床的数控化改造，：机械，2005，No.3，P22[20] 中敏，旧机床数控化改造进给系统的设计及计算，：中国设备工程，2008，No9，P57~61[21] 朱晓春主编，先进制造技术，：机械工业，2004，P7[22] 毛必显，普通机床的数控改造（续），：设备管理与维修，1997，No5，P21[23] 中敏，机床数控改造探讨，：中国设备工程，2005，No10，P13~14[24] 王亚鹏，CA6140型普通车床的数控化改造，：科技创新导报，2009，No30，P60[25] 志彪，普通机床的数控改造初探，省：考试周刊，2010，No19，P156二、设计容和要求：㈠设计要求1、CA6140数控车床横向进给机构的装配图（A0图纸一）2、横向进给机构的部分零件图（A4图纸一）3、数控车床进给系统的控制电路图（A1图纸一）4、设计说明书（1.9万余字）一份5、答辩ppt文件一个6、光盘一㈡设计容主要容是CA6140型普通车床横向进给机构的数控化改造，包括绪论的编写，进行了国外有关资料的搜集，确定了系统的脉冲当量，进行了滚珠丝杠螺母副的选型与参数计算，齿轮传动比计算，进给传动系统的刚度校核，驱动电机的选型计算，滚珠丝杠轴承的选型与校核，等效转动惯量计算，电机力矩计算，计算了步进电机的空载起动频率和切削时的工作频率，步进电动机的选择，标准件的选择和控制电路的设计等。

摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：(1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。

(2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。

这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。

(3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。

(4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。

通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。

关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架一绪论我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。

由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。

如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。

如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。

机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。

CA6140车床的数控化改造CA6140车床的数控化改造摘要：数控化加工是机械行业向着高质量、高精度和高效率发展的必然趋势，对现有CA6140车床进行数控化改造能够在满足生产需要的基础上降低新设备的购置成本，提高企业的经济效益。

本文就其改造过程进行了论述。

关键词：CA6140 车床改造数控机床是典型的机电一体化产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，解决了机械制造过程中对精密件和复杂结构件的加工。

就我们企业目前面临的现状来说，大部分工厂在其生产过程中使用的还是CA6140等普通车床，如果一次性购备数控机床所需要的资金较多，企业心有余而力不足。

为此对普通车床进行数控化改造解决企业生产过程中遇到的技术和经济问题，为技术人员提供参考依据是非常必要的。

1 数控机床改造的必要性数控机床是利用数字化信息对机床的运动和加工过程进行控制的一种设备，主要由机床主机、驱动装置、辅助装置、CNC装置和编程装置等部分组成。

按照加工工艺的不同，可以分为金属切削类数控机床、特种加工类数控机床以及板材加工各类数控机床;按照控制运动轨迹的不同可以分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床;按照驱动装置的不同分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床和混合控制数控机床。

随着科学技术的不断进步，数控机床越来越受到企业的青睐，跟普通车床相比，数控机床的优点主要有：(1)加工精度高，质量稳定。

数控机床的定位精度为±0.01 mm，重复定位精度为±0.005 mm，特别适用于加工精度较高的产品。

(2)数控机床的主传动和进给传动采用了独立的电机，二者能够单独运动，也可以多坐标联动，在加工复杂曲面和形状复杂的零件过程中具有较高的精度。

(3)数控车床采用了自动回转刀架，在加工过程中能够实现自动换刀，和一次换刀完成多道工序的加工。

(4)数据机床在加工过程中预先将程序输入机床，其加工过程无需人工操作，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

I、毕业设计(论文)题目：CA6140型普通车床横向进给数控化改造II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料(数据)：系统的输入电网电压为交流：（220±22V），频率为50Hz，电流为1.5A。

主电机功率为7.5Kw。

加工最大直径：在床面上，φ400mm；在床鞍上φ210mm。

加工最大长度：1000mm刀架快速速度：横向1.2m/min最大进给速度：横向0.3m/min设计技术要求：1）机床定位精度：0.015mm2）系统运行平稳，有安全超程限位保护装置。

I I I、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：1．收集、查阅有关资料，外文翻译(6000字符)，撰写开题报告；2.17～3.14 4周2．选择合适的电机 3.17～3.28 2周3．选择合适的零部件，进行横向的机械改造 3.31～5.02 5周4．电机驱动模块设计 5.05～5.23 3周5．撰写毕业论文、毕业论文审查、毕业答辩。

5.26～6.13 3周Ⅳ、主要参考资料：[1] 高安邦．机电一体化系统实用设计案例精选．北京：中国电力出版社, 2010年[2] 鲁远栋．机床电气控制技术．北京：电子工业出版社, 2013年[3] 高志．机械设计．北京：高等教育出版社, 2009年[4] 王自强．步进电机应用技术．北京：科学出版社, 2010年[5] 王丰．机电传动控制．北京：清华大学出版社, 2011年[6] ROBERT L.MOTT．MACHINE ELEMENTS IN MECHANICAL DESIGN FOURTH北京：电子工业出版社, 2007年航空与机械工程系机械设计制造及其自动化专业类1081021班学生（签名）：填写日期：2014 年 2 月17日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：航空与机械工程系主任（签名）：附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。

摘要由于现代工业的快速发展，市场需求越来越多品种、多样化，单件和中小批量生产具有很大的比重，一般的机床已经越来越无法满足现代的加工工艺及提高劳动生产率的要求。

假如设备全都更新换代，不仅投入资金很大，成本高，而且原有的设备闲置着也将造成极大的浪费。

现如今科学技术的发展很快，特别是计算机技术，微电子技术的发展。

如果应用到数控系统上，不但能提高机床的自动化程度，还能提高加工精度，因此最经济的办法是进行普通机床的数控改造。

关键词：数控；自动化；车床ABSTRACTDue to the rapid development of modern industry, the market demand is becoming more and more diversified, multi variety, small batch even single production occupies a large proportion, general machine tools have been increasingly unable to meet the modern machining technology and the improvement of labor productivity requirements. If the device is full replacement, not too much capital investment, the cost is too high, and original equipment idle will cause great waste. Today science and technology development is very fast, especially the development of microelectronics and computer technology faster, is applied to the numerical control system, it can improve the degree of automation of machine tool, but also can improve the machining precision, so reforming the most economic way is the common machine tool nc.Key words: CNC;Automation;Lathe目录目录目录 (3)1 绪论 (4)1.1 数控机床的产生 (4)1.2 数控机床的发展 (4)1.3 数控机床的发展趋势 (4)1.4 数控机床进给系统改造的意义 (5)1.5总体方案确定 (5)2 CA6140型卧式车床简介及电路分析 (6)2.1 CA6140型卧式车床简介 (6)2.2车床对电力拖动的要求 (6)2.3控制线路特点与电气线路概述 (7)2.4CA6140卧式车床电路分析 (7)3车床进给伺服系统机械部分改造设计 (9)3.1进给伺服机构机械部分的设计计算 (9)3.2滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (9)3.3硬件选型 (15)4 CA6140车床的PLC控制 (20)4.1I/O统计 (20)4.2PLC的选择 (21)4.3PLC控制过程分析 (22)4.4PLC程序设计 (22)4.5PLC程序仿真调试 (25)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 数控机床的产生数控机床是从美国开始发展，1948年，美国帕森斯公司在直升机叶片轮廓与加工机床检查型号的任务中，提出了制造数控机床的想法，在1949年开始研究并制造数控机床，世界上第一台数控机床出现于1952年。

设计目的通过本课程设计的训练，使学生在学完《数控机床结构及维修》和《数控原理与系统》课程之后，能够运用所学的知识独立完成数控车床进给传动系统的自动控制系统设计，从而使我们更进一步加深和巩固对所学的知识的理解和掌握，并提高学生的实际操作能力。

（1）运用所学的理论知识,进行车床数控化改造的初步训练,培养我的设计能力；（2）了解普通车床的机械部分的数控化改造与电气部分的数控化改造方法（3）掌握查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；（4）掌握编写技术说明书的能力。

摘要数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化。

普通机床的缺点：普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。

由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。

普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。

适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。

因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。

也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

物竞天择，适者生存。

一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床的数控化改造是机械行业在必然趋势。

通过搜集资料、实践研究等方法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。

而这也将极大的推动中国机械行业的发展。

经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。

所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。

事实证明：机床的数控化改造可以为企业带来可观的经济效益。

关键词：CA6140普通车床；数控化改造；数控车床目录第一节普通车床数控化改造绪论1.1 概述 (1)1.2 数控机床在我国的发展概况 (1)1.3 数控机床的发展趋势 (2)第二节机械设计部分 (3)2.1C A6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定 (3)2.2总体方案确定 (3)2.3设计参数 (4)2.4 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 (5)2.5步进电机拖动的开环系统 (15)第三节 PLC程序设计部分 (16)3.1系统配置 (16)3.2程序设计 (16)3.3程序设计及调试运行程序 (17)第四节体会收获 (21)第五节参考文献 (22)第一节普通车床数控化改造绪论1.1 概述1．机床数控化改造的目的：用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造，将其有机结合，使普通机床基本具备同类数控机床的性能的数控机床。

XX学院毕业设计说明书课题：车床的数控改造子课题:同课题学生姓名:专业学生姓名班级学号指导教师完成日期1摘要 (2)1. 数控车床的简介1.1数控机床的概述 (4)1.2数控机床的工作原理 (4)1.3数控机床的发展趋势 (5)2．数控机床的改造概述2.1数控机床改造的必要性 (8)2.2数控改造的步骤 (9)2.3数控机床改造的重要内容 (10)2.4数控系统的选择 (11)2.5数控改造中主要机械部件改装探讨 (13)3．数控机床的改造3.1 CA6140的基本情况 (14)3.2改造后的技术要求 (17)3.3 CA6140数控改造3.3.1主传动系统的改造 (17)3.3.2电动机的选择 (19)3.3.3进给系统的改造 (25)3.3.4丝杠的选择 (25)3.3.5刀架的改造 (27)3.3.6导轨的选用 (30)4．机床数控系统的选择 (35)5．机床电气控制原理图 (37)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)我国数控机床产量持续高速增长，数控机床在加工精度、自动化程度、生产效率、劳动强度等诸方面都有普通机床无法比拟的优势，但购买新的数控机床特别是大型数控机床费用很高，常使许多用户望而怯步，特别是像我国这样的发展中国家资金有限。

几年来数控机床升级改造的经验告诉我们，对老机床实施数控化改造，不仅实用性能良好、周期短，而且可以节约大量资金。

被改造的机床越大，所节约的资金也越多。

本文主要论述了普通车床改造的项目、步骤和需要进行改造的主要部件。

重点讨论了CA6140机床的主轴系统、进给系统、丝杠、刀架以及导轨的改造。

总而言之，我们对老机床实施数控化的改造，对我国的社会主义建设将有着一定的推进作用。

关键词：数控机床数控改造1.1数控机床概述数控机床及由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础，它的发展一直备受人们关注。

数控机床以其卓的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。

课程设计说明书题目：CA6140车床横向进给轴的数控化改造（2013 —2014 学年第 2 学期）摘要 (1)第一章课题研究背景及其意义 (1)第二章、总体方案设计 (4)2.1 功能分析法 (4)2.1.1总功能的抽象化 (4)2.1.2 功能元 (5)2.1.3形态学矩阵 (6)2.1.4方案选择与评价 (6)2.2改造方案 (11)第三章机械传动部件的计算与选型 (12)3.1切削力的计算 (12)3.2直线贴塑滑动导轨选型 (13)3.3滚珠丝杆副的计算与选型 (14)3.3.1最大工作载荷Fm的计算 (14)3.3.2 最大动工作载荷F Q的计算 (14)3.3.3 初选型号 (15)3.3.5 刚度验算 (16)3.3.6 稳定性校核 (19)3.3.7滚珠丝杠支撑及预紧方式选用 (20)3.3.8轴承选用 (22)3.3.9 轴承寿命计算 (22)3.4步进电动机减速箱选用 (23)3.5步进电动机的计算与选用 (27)3.5.1计算加在步进电机转轴上的总转动惯量 (27)3.5.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 (29)3.5.3 步进电动机最大静转矩的选定 (32)3.6联轴器 (37)结束语 (38)致谢 (39)摘要应用成熟的数控技术理论和成功经验，以低廉的成本对普通旧机床进行数控化改造，可恢复甚至提高原机床的精度，适应工业高速跨越式发展的要求，为此机床数控化改造在国际国内作为新的经济增长方式行业获得了很大的发展。

本文以CA6140机床为研究对象，对该机床进行了数控化改造，主要研究内容如下：对数控伺服系统的工作原理进行分析研究，简单了解了数控化改造过程中数控系统的选型，分析研究了CA6140机床的数控化改造方案，根据进给系统的要求，对切削力和滚珠丝杠进行了计算，并选配了合适的齿轮减速器和步进电机。

对改造以后的机床精度进行了恢复，并给出伺服系统典型部件改造方案。

此次研究，为企业技术人员实现传统CA6140型车床数控化改造提供了行之有效的科学方法，对于企业其他传统设备的技术改在也有借鉴和参考价值。

CA6140车床进给系统的数控化改造背景介绍随着现代制造技术的发展，传统的机械加工方式已经无法满足高精度、高效率的生产需求。

数控加工技术则因其高效、高精度和可编程性等特点，被广泛采用。

CA6140车床是我国一种普及的机械加工设备，但其进给系统采用机械式手动控制，操作不方便，且精度较难保证。

因此，为了提高车床的加工效率和精度，对其进给系统进行数控化改造成为当务之急。

数控化改造方案设计方案CA6140车床进给系统的数控化改造设计方案如下：1.更换数控系统：选择一种先进的数控系统，对车床进给系统进行控制和编程。

2.替换进给电机：替换高精度的数控电机，提高进给系统精度和稳定性。

3.安装编码器：在球螺杆上安装编码器，实现工件的位置反馈和位置精度控制。

4.加装液压缸：安装液压缸控制刀架的上下移动，提高车床的加工效率和精度。

具体实施1.数控系统的更换：选择适合CA6140车床进给系统的数控系统，如Fanuc、Siemens等，实现进给系统的数控化改造。

2.进给电机的替换：选购高精度的数控电机，根据车床进给系统的工作需求，选用对应的电机。

3.安装编码器：在球螺杆上安装编码器，并且利用数控系统的位置控制功能，实现工件位置的反馈和位置精度控制。

4.加装液压缸：在刀架上加装液压缸，并且与数控系统相连，实现刀架的自动上下移动。

数控化改造的优势经过数控化改造后，CA6140车床进给系统具有了如下优势：1.进给系统的精度提高：在替换高精度电机的同时，利用编码器控制球螺杆的旋转，提高了进给系统的精度。

2.操作更便捷：采用数控系统进行操作和编程，效率和精度都比机械式操作更高。

3.加工效率提高：加装液压缸控制刀架的上下移动，提高了车床的加工效率。

4.提高生产效益和降低成本：数控化改造后，车床加工效率和精度提高，生产效益更高，同时由于可以自动工作，减少了人力成本。

CA6140车床进给系统的数控化改造，既提高了加工精度和效率，又增加了生产效益，为我国机械加工行业的发展做出了一定的贡献。

目录一、课程设计的目的和要求 (2)二、总体方案的设计 (3)三、机械部分设计 (5)四、数控系统设计 (10)五、总结与参考书 (14)第一章课程设计的目的和要求一.课程设计的目的机床数控系统课程设计是机械类专业机电一体化课程的重要实践性教学环节之一.是综合运用所学过的机械、电子和计算机知识而进行的一项机电结合的基本训练。

其目的是：1.能够正确运用机床数控技术等课程的基本理论和有关知识，学会设备数控化改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算。

2.通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法以及正确的结构设计方法。

3.通过设备的数控系统硬件和软件设计，掌握简单数控系统硬件及软件设计的基本方法。

4.通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养分析问题和解决问题的能力。

5.提高应用手册、标准及编写文件等资料的能力。

二．课程设计的内容完成一台CA6140普通车床的数控化改造。

利用微机对纵、横进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量0.01mm，横向脉冲当量0.005mm。

刀架采用电动自动转位刀架，主轴变速采用电磁离合器有极变速。

具体内容如下：1.总体方案的分析、比较、论证。

2.机械部分设计。

重点是进给传动系统机构的结构设计及伺服电机的选择计算。

3.数控系统设计。

硬件部分完成微机控制系统电气原理图设计；软件部分包括主要程序框图和部分汇编程序设计。

4.编写课程设计说明书说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容，包括总体方案的确定，系统框图的分析，机械传动设计计算，电气部分的设计说明，选用元器件及其参数的说明，软件设计及其说明等。

5.图纸（1）机械结构装配图A1图纸2张，要求视图基本完整、符合标准。

其中应有一个坐标轴的完整剖视图。

（2）数控系统组成框图A2图纸1张（3）数控系统电气原理图A1图纸1张（4）软件框图A2图纸1张6.课程设计时间分配建议本课程设计用3周时间完成，各部分所占时间分配大致如下：（1）方案论证1天（2）机械部分设计6天（3）电气部分设计4天（4）软件设计2天（5）编写说明书1天（6）准备答辩及答辩1天第二章总体方案的确定普通机床的数控化改造。

目录摘要 (2)一车床数控化改造的背景及其意义 (3)1.1数控机床的产生 (3)1.2、数控机床的发展 (3)1.3、我国数控机床的发展概况 (4)1.4、数控机床的发展趋势 (4)1.5、数控机床改造的意义 (5)二总体方案的拟定 (5)2.1“黑箱”法表示系统 (5)2.2 功能元 (6)2.3形态学矩阵 (7)2.4总体方案确定 (7)2.5 CA6140车床的设计参数 (8)三进给伺服系统机械部分的设计和计算 (9)3.1进给系统机械结构改造设计 (9)3.2滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (9)3.3横向滚珠丝杠副几何参数。

(13)3.4齿轮传动比计算 (14)四 CA6140车床进给部分电机的选择 (14)4.1横向进给步进电机计算 (14)4.1.1等效传动惯量计算 (15)4.1.2电机力矩计算 (15)4.1.3计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率 (16)五单片机型数控系统硬件电路设计 (17)5.1 设计内容 (17)5.2控制系统的功能要求 (17)5.3硬件电路的组成： (17)5.4选择电气元件及电路设计 (18)5.4.1微机机型和扩展存储器的选择 (18)5.4.2确定I/O接口 (20)5.4.3键盘接口设计 (21)5.4.4 步进电机驱动电路设计 (21)5.4.5 其它辅助电路设计 (21)六安装调整中应注意的问题 (22)6.1滚珠丝杠螺母副的选择： (22)6.2滚珠丝杠螺母副的调整： (22)6.3联轴器的安装： (22)6.4主轴脉冲发生器的安装： (22)结论 (22)谢辞 (23)参考文献 (24)摘要整个人类社会的文明史，就是制造技术不断演变和发展的历史。

任何国家的制造业都是国民经济的基础产业，也是国民经济的主要来源。

没有发达的制造业，就不可能有国家真正的繁荣和强大。

制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动力。