普通机床的数控化改造

第一章前言1.1问题提出随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经成为衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。

采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造，尤其适合我国普通机床拥有量大，生产规模小的具体国情。

机电一体化技术涉及机械、电子、以及控制等多门学科，是现代工业最主要的基础技术和核心技术之一，是衡量一个国家机械装备发展水平的重要标志。

本次设计是对CA6132普通车床的数控化改造。

在国内，盛行普通车床改造成数控车床，此设计就是针对着这以目的而设计的，这就降低了生产成本，缩短了工业化的进程，同时为广大的生产厂家所接受。

购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具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，生产自适应性差，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。

而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，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。

1.1.1国内外数控系统发展概况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，机床作为机械制造业的重要础装备，它的发展一直引起人们的关注，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。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

课程设计说明书设计题目：普通车床的数控化改造设计指导老师：设计：班级：学号：时间：一、概述普通车床是金属切削加工中最常见的一类机床，当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向移动和横向移动，车床能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹面等。

借助成形刀具，车床还能加工各种成形回转表面。

普通车床刀架纵向、横向的进给运动由主轴的回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杆或丝杠带动溜板箱、纵溜板移动。

进给参数要靠手工预先调整好，如果改变参数，则要停车进行操作。

刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动。

对普通车床进行数控改造，主要是将纵向和横向进给系统改造为CNC装置控制的，能独立运动的进给伺服系统，将刀架改造成为能自动换刀的回转刀架，这样利用CNC装置，车床就可以按顺序进行切削加工。

由于切削参数、切削次序和刀具选择都可以由程序控制和调整，再加上纵向进给和横向进给联动的功能，数控化改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动切削，从而提高生产效率和加工精度，还能适应小批量、多品种负责零件的加工二、总体方案设计总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式、伺服系统的类型计算机以及传动方式的选择等。

1.数控系统的选择。

普通车床数控化改造后应具有定位、快速进给、直线查补、圆弧查补、暂停、循环加工和螺纹加工等功能，因此，普通车床数控化改造所选用的数控系统应为连续控制系统。

目前，市场上适用于普通车床数控化改造的数控系统较多，如西门子公司的SIEMENS802S型系统、华中数控公司的“世纪星”21/22型系统、广州数控公司的980T型系统等。

2.伺服系统的选择。

普通车床数控化改造后一般为经济型数控机床。

在保证具有一定加工精度的前提下，从改造的成本考虑，应简化结构，降低成本。

因此，进给伺服系统采用一步进电动机为驱动装置的开环系统为宜。

当然，也可以采用以伺服电动机为驱动装置的半闭环系统。

这主要取决于加工精度的要求。

普通铣床数控化改造设计随着现代制造技术的发展，数控机床已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。

普通机床通过进行数控化改造，可以大大提高机床的生产效率和生产质量，同时也可以节约生产成本，提高企业的竞争力。

本文将介绍普通铣床数控化改造的设计方案。

一、数控化改造的必要性普通铣床具有结构简单、成本低的特点，但是由于其操作人员需要进行繁琐的手动调节和操作，使得生产效率低下，并且生产过程容易出现误差，影响了产品的质量。

而通过进行数控化改造，可以将机床操作变为全自动化、智能化的过程，提高生产效率、减少生产成本、提高生产质量。

二、数控化改造方案1. 基础设施改造为了使普通铣床能够进行数控化改造，需要进行一些基础设施的改造。

首先需要对机床进行检查和维护，保证机床的各项性能稳定而可靠。

还需要更换一些传统机械设备，例如步进电机控制器、主轴马达等，以便与数控系统兼容。

2. 数控系统升级普通铣床数控化改造的核心是将其搭载上数控系统，此时该机床将变身为数控铣床。

数控系统包括软件和硬件两个部分。

在硬件方面，需要更换一些关键配件，例如控制器、转换器、数据采集卡等。

而在软件方面，需要安装数控程序，司机、可编程逻辑控制器（PLC）等。

3. 人机界面改造人机界面是指人员与机床进行交互操作的一种方式。

在数控化改造的过程中，必须更新和升级人机界面，设计一种更加符合人工智能化特点的操作系统。

这种新的人机界面一方面需要方便操作，另外一方面也要考虑到用户体验的舒适性。

三、数控化改造后的效果通过对普通铣床的数控化改造，可以大大提高机床的生产效率和生产质量。

一方面，由于取消了传统的人工调整和操作环节，使得生产效率得到了极大的提高。

另一方面，由于数控系统具有高度准确度和稳定性，生产过程中误差较少，从而提高了产品的质量。

同时，通过数控化改造，企业还可以获得以下优势：降低人员培训成本，减少错误发生的几率，提高内部交流和生产计划的灵活性。

这些优势都可以为企业的生产和发展带来实质性的帮助。

CA6140普通车床改数控车床方法1.1.3普通车床改数控车床的内容普通车床改数控车床的主要内容和主要结构形式如下：1、进给轴的改造普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同的进刀量即X轴运动。

普通车床数控化改造时一般都去掉走刀箱及溜板箱，改用进给伺服（或步进）传动链分别代替，具体体现为：Z轴：纵向电机→减速箱（或联轴器）→纵向滚珠丝杠→大拖板，纵向按数控指令获得不同的走刀量和螺距。

X轴：横向电机→减速箱（或联轴器）→横向滚珠丝杠→横滑板，横向按数控指令获得不同的走刀量。

改造后整个传动链的传动精度在保证机床刚性的前提下，与滚珠丝杠副的选择和布置结构形式、机床导轨的精度情况等有很大的关系。

(1) 滚珠丝杠副的选择和布置结构形式普通车床大多采用的是T型丝杠等滑动丝杠副，与滚珠丝杠副相比摩擦阻力大、传动效率低，不能适应于高速运动。

另外由于磨损快，造成其精度保持性和寿命低等等，在进行普通机床数控化改造时往往都将其更换为滚珠丝杠副。

滚珠丝杠副有以下一些特点：摩擦损失小，传动效率高，可达0.90～0.96；若使用的丝杠螺母预紧后，可以完全消除间隙，提高传动刚度；摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；磨损小、寿命长、精度保持性好。

但应注意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此丝杠立式和倾斜使用时，应增加制动装置或平衡装置。

滚珠丝杠副根据其滚珠的回转方式可以分为外循环和内循环两种，根据螺母的结构形式又可以分为双螺母和单螺母。

在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定，由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边，所以很容易损坏而出现卡死现象，而内循环式的回珠器在螺母副内部，不存在卡死和脱落现象。

由于双螺母不仅装配、预紧调整等比单螺母方便，而且其传动刚性比单螺母也好，所以只要结构和机床空间满足要求，在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构。

怎样把普通车床改造为数控车床
 数控机床主要由传统的数控系统，加上伺服、位置反馈系统组成，普通机床改造的目的是利用数控系统控制机床自动完成机械加工任务，提高机床的生产效率和加工精度。

在改造中需要解决的问题是把机床的手动进给和机床的换刀，改造成由伺服驱动控制的进给和数控系统PLC控制的刀架自动换位。

本文以CA6140型普通机床为例，介绍普通机床的数控化改造步骤和方法。

 改造的总体思路为通过数控系统对输入的零件加工程序进行运算处理，然后通过输入／输出接口控制步进驱动模块，由驱动模块发出步进脉冲驱动步进电机，经同步齿形传动带（简称同步带）使滚珠丝杠转动，从而带动刀架实现纵向和横向的进给。

螺纹的车削由编码器控制，电动刀架的换刀由数控系统内部的PLC控制。

改造步骤如下：
1.选择数控系统由于伺服电机驱动器及电机的价格比较高，故选用“广数”的DY3三相混合式步进电机驱动器及步进电机。

并且该系统的编程格式与FANUC系统很接近，GSK980TA系统还可以控制步进电机，所以是最合适的。

2.Z向进给系统（纵向进给）纵向进给由Z向进给电机经同步传动带使滚。

摘要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、多变零件的加工问题，且能有效提高产品的加工数量与生产质量，大幅度提高生产效率。

但从目前看来，数控机床价格昂贵，很多企业难以一次性投资大量购买，于是，普通机床的数控化改造成为了研究热点。

本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。

关键词: C6132普通车床; 数控化改造; 步进电机; 经济型数控系统ABSTRACTCNC machine tool as a typical mechatronic products, play an important role in the mechanical manufacturing industry, a good solution to the problem of machining complex structure of modern machinery manufacturing, precision, small batch, changeable parts, and can effectively improve the processing quantity and the quality of the products, the production efficiency is greatly improved. But from look at present, NC machine tools is expensive, many enterprises to buy large one-time investment, therefore, CNC transformation of general machine tools has become a research focus.This paper makes a deep research on the numerical control transformation of C6132 common lathe, including feasibility analysis, calculation, the key part of the machine parameters design, the machine structure of machine tool transformation scheme optimization selection, machine tool servo system and computer system for machine tools, and should pay attention to in the transformation of matters such as discussed in detail. Keyw ord s:Lathe C6132; Numerical control transformation; Stepping motors; CNC system目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1数控技术与数控机床 (1)1.2机床数控化改造的兴起及意义 (1)1.2.1 国外机床改造业的兴起 (1)1.2.2 我国机床数控化改造的意义 (2)1.3本文所研究的主要内容 (3)1.4本章小结 (4)2 车床总体改造方案设计 (5)2.1总体方案设计 (5)2.2主传动系统的改造 (5)2.2.1 主轴无级变速的实现 (5)2.2.2 主轴脉冲编码器的安装 (7)2.3横向进给传动系统的改造 (8)2.3.1 横向传动系统的改造 (8)2.3.2齿轮传动间隙的消除 (8)2.4导轨的改造 (9)2.5刀架部分的改造 (10)2.6数控系统的类型及选择 (13)2.6.1 数控系统的分类 (13)2.6.2 数控系统的选择 (15)2.7计算机系统的选择 (15)2.8本章小结 (16)3 C6132 车床数控化改造机械部分改造设计与计算 (17)3.1纵向进给系统的设计计算 (17)3.1.1切削力计算 (17)3.1.2 滚珠丝杠设计计算 (18)3.1.3 同步带减速箱设计 (20)3.1.4步进电动机的选择 (23)3.2横向进给系统的计算 (25)3.3车床改造的机械结构特点 (26)3.3.1纵向滚珠丝杠 (26)3.3.2横向滚珠丝杠 (26)3.3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型 (27)3.3.4导轨副 (27)3.3.5主轴脉冲发生器 (27)3.3.6 安装电动卡盘 (28)3.4安装 (28)3.5本章小结 (29)4 电气控制部分设计 (29)4.1硬件电路设计 (29)4.2单片机数控系统硬件电路设计内容 (30)4.3MCS--51系列单片机简介 (33)4.4存储器扩展电路设计 (34)4.4.1 地址锁存器选用 (34)4.4.2 外部程序存储器选择 (34)4.4.3 内部程序存储器选择 (34)4.4.4 外部I/O接口电路的扩展 (34)4.4.5 键盘接口电路的设计 (35)4.5译码电路设计 (36)4.6其他辅助电路设计 (37)4.7步进电机的控制 (37)4.7.1 步进电机的工作原理 (37)4.7.2 步进电机的控制 (38)4.7.3 步进电机接口及驱动电路 (39)4.8C6132普通车床微机数控化改装硬件设计说明 (40)4.9控制软件设计 (40)4.9.1 总体方案设计 (41)4.9.2 环形分配器软件设计 (41)4.9.3 逐点比较法的直线插补软件设计 (42)4.9.4 逐点比较法的圆弧插补软件设计 (43)4.9.5 步进电机自动升降速控制 (43)4.10本章小结 (48)结论 (49)致谢 (51)参考文献 (52)1 绪论1.1 数控技术与数控机床数控技术，简称数控(Num eri cal C orlt ro l——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。

摘要本设计说明书包括：概论、总体设计方案的拟定和验证、主传动部分的改造设计、伺服进给系统的改造设计、自动转位刀架的选择设计、编码盘安装部分的结构设计等几个部分。

改造后的车床，主运动实现自动变速，纵向、横向进给系统进行数控控制，并要求主轴电机最大功率为18KW，X、Z坐标最大运动速度5m/min，刀架要是自动控制的自动转位刀架，要能自动切削螺纹。

关键词：数控改造进给系统滚珠丝杠自动刀架AbstractThis introduction of the design included :The draw-up of the general outline ,the decision and verify of the total designal projection ,the reforms design to the parts of the lord spreads to move ,the reforms design to the system of serve enters ,the choice and design to the knife which turn automatically ,the constructions design of coding dish gearing part ,and so on．While the motorcycle been reformed , the lord exercises realize to change speed automatically.lengthways ,horizontal enter to proceed to system the number controls the control,To the spindle of the motor the greatest power for 18kw, x and z coordinate the movement speed 5m/ min ,knife must be the automatic control a knife which is turning automatically ,and it is able to slice the thread automatically.Key words: The number controls to reforms; the system of enters; roll the bead in silk automatic knife目录第一章引言 (4)1.1数控车床的特点和组成 (4)1.1.1 特点 (4)1.1.2数控车床的组成 (5)1.2机床改造的意义 (5)1.3数控车床的发展 (6)1.3.1 数控车床的现状 (6)1.3.2数控车床在我国的发展现状 (7)1.3.3数控机床在国外的发展现状 (8)1.4数控机床的分类 (9)1.4.1按加工工艺方法分类 (9)1.4.2按控制运动轨迹分类 (10)1.4.3按伺服系统控制方式分类 (11)1.4.4按控制系统功能水平分类 (13)1.5数控机床的发展方向 (13)第二章普通车床的数控改造和可行性论证 (17)2.1车床的数控改造 (17)2.1.1设计内容及任务 (17)2.1.2设计任务 (17)2.2机械部分改造 (18)2.2.1 Z向、X向进给机构的改造 (18)2.2.2机械部分改造设计部分的相关计算 (18)2.2.3改造后机械结构特点 (20)2.3数控系统及伺服系统的改造 (21)2.3.1数控系统简介 (21)2.3.2数控控制系统的选择 (22)2.3.3伺服系统的选择件的 (23)第三章安装调试 (26)3.1安装调整中应注意的问题 (27)3.2功能确定及分布 (28)3.3机床的调试及验收 (29)第四章改造后取得的效果 (31)第五章结束语 (32)参考文献 (33)第一章引言数控技术，简称数控（Numerical Control）。

浅谈普通机床的数控化改造摘要:本文重点介绍了普通机床数控化改造的必要性及数控化改造的内容及其优缺点,以及如何进行普通机床的数控化改造,包括数控系统的选择要素,并对数控改造中如何对主要机械部件进行改造进行了探讨,列举了普通机床数控改造的主要步骤。

最后说明了普通机床数控改造中经常遇到的问题及其解决方案。

关键词:机床数控改造集成性能调整1946年世界上第一台计算机诞生了,开创了机器部分代替“人脑”的先河,为当今信息社会的产生及数控技术的应用奠定了基础。

随着1952年计算机技术在机床上的应用,人类历史上诞生了第一台数控机床。

在数控技术发展过程中,数控技术在机加工领域的应用经历了两个阶段。

第一阶段为数控(NC)阶段—此阶段为数控技术应用的初期阶段,起源于1952年。

当时,人们仅采用数字逻辑电路搭成机床专用计算机作为数控系统,简称为数控(NC)。

第二阶段为计算机数控(CNC)阶段—此阶段起源于1970年,随着小型计算机的诞生,人们开始将其移植到机床的数控系统作为数控的核心部件。

1 普通机床的数控化过程随着计算机技术的发展和应用,数控技术在机加工领域的应用也在不断的提高和创新。

在进入20世纪70年代年以后,随着集成化电路的应用,使计算机的硬件实现了集成化和小型化。

20世纪90年代以后,随着小型计算机的发展,使得小型个人计算机(PC)作为前端机来处理人机界面、编程、联网通信等变的更加方便。

随着智能化技术的应用,数控系统的智能化水平也在不断提高。

例如,人们应用自适应控制技术来检测数控过程中的一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,达到改进系统运行状态的目的;将加工的一般规律和特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为平台,建立具有人工智能的操作系统等等。

数控系统在机加工领域的应用,大大提高了机床的性能。

如何提高和改善普通机床性能,成为机床行业的一个新课题。

图1描绘了普通机床的数控化改造过程。

2 普通机床数控改造的必要性数控机床有许多优于普通机床的特性,这些特性主要来自数控系统的控制能力和计算能力。

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。

目录1绪论 (2)1．1 数控机床与数控技术 (2)1.1.1数控机床的发展趋势及国内发展现状 (2)1.1.2数控机床的发展趋势 (2)1.2数控改造的必要性 (4)1.2.1机床数控化改造的必要性 (4)1.2.2数控化改造的特点 (5)1.2.3、数控系统的选择 (6)1.2.4数控改造中主要机械部件改装探讨 (6)2 数控车床总体改造方案及机械部分设计 (7)2.1设计要求 (7)2.1.1 设计基本思路 (7)2.1.2总体方案设计 (8)2.1.3初始故障诊断原理 (8)2.2改造方案的确定 (9)2.3改造的实施 (11)2.4验收及后期工作 (12)3车床的PLC数控系统控制原理设计 (13)3.1 车床的操作要求 (13)3.2 PLC数控系统需解决的问题 (13)3.3 数控系统的控制原理 (14)3.4 总程序结构设计 (14)3.5手动程序梯形图设计 (16)4结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)1绪论1．1 数控机床与数控技术1.1.1数控机床的发展趋势及国内发展现状从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。

数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。

数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。

数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。

机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。

普通车床的数控化改造方案数控化加工是机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率发展的趋势。

结合我国实际国情，经济型数控车床是我国从普通车床向数控车床发展的及其重要的台阶。

利用现有的普通车床，对其进行数控化改造是一条低成本，高效益的途径。

一、总体方案：图1 数控系统的总体框架配置总体框架说明：1、PC机可采用工控PC机，可满足该控制系统的控制要求。

2、运动控制卡。

我们采用了由ADVANTECH公司生产的PCL运动控制卡。

该卡是一种高速三轴步进电机运动控制卡，它有16位的数字输入、输出口，可实现三轴联动。

因此，它可以满足车床X，Z轴联动，实现直线，圆弧插补。

3、光电耦合电路是自己设计的，它的作用是能够隔离外部干扰信号对运动控制卡的信号冲击，提高系统的稳定性。

4、机床本体是由C613改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等，保留原来的三爪卡盘等。

5、步进电机及其驱动器是采用南京四通公司的。

驱动器的输入电压式45V，考虑步进电机的步距角和丝杆的螺距，本系统X轴的脉冲当量是0.00125，Z 轴的脉冲当量是0.0025。

完全能够达到0.005mm的加工精度要求。

6、各种限位开关，减速开关，回零开关均安装在机床本体上，限位开关是起这硬件硬限位的作用，当车床加工工件超出加工范围时，车床自动停止加工。

减速开关的作用是当车床刀架回零并走到车床零点附近时，减速开关被开启并通知车床减速走到零位置。

二、进给系统的设计考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统尽可能的要减少中间传动环节。

本车床的X，Z两轴进给系统去掉了原来的进给系统的中间传动环节，直接采用了步进电机＋刚性联轴器＋滚珠丝杆的传动方案。

拆除原来的丝杆，增加少量的机械附件，就可安装步进电机及滚珠丝杆螺母副。

根据计算，要求步进电机的扭距是5 Nm。

我们选用步进电机是南京四通公司的86BYG250C-SAFRBC-0302，步距角选用0.9/1.8，扭距是7.5Nm。

机床数控化改造实例随着科技的不断发展，机床数控化改造已经成为制造业最为重要的技术变革之一。

机床数控化改造只是一种先进的技术手段，它通过对原有机床进行改造，使其具有数控的能力，既提高了生产效率，也提高了产品精度，大大降低了材料和时间的浪费，提高了生产效率，成为现代制造企业必备的生产工具。

针对这一发展趋势，本篇文档将来展示一些机床数控化改造的实例。

1.铣床改造传统的铣床较为单一，只能完成一些简单的加工工作，在现代工业发展的今天已经无法满足市场的需求。

为此，一些企业对铣床进行了改造，使之具有多种多样的功能，提高了工作效率，降低了成本。

改造后的铣床，具有自主控制能力和自动化加工功能，可以实现平面铣削、零件成型、草绘加工等多种加工方式，效率高、精度高，受到了广泛的应用。

2.车床改造传统车床在使用过程中，存在许多设备老化和老化退化的问题，这就需要对车床进行进一步的改造和升级。

改造后的车床，能够通过控制系统自主完成工作，操作简单、高效、精确。

改造后的车床不仅可以实现常规的车削加工，还可以实现自由曲面加工和多轴联动加工，提高了生产工艺和生产效率，节约这企业的成本。

3.磨床改造传统磨床加工效率较低，精度不够高，无法满足现代工业对于制品质量的要求。

为了改变这种现状，很多企业对磨床进行了改造。

改造后的磨床，不仅可以实现自动化加工，还可实现多种加工模式，提高了工艺的自动化程度和加工质量，降低了企业的成本。

4.刨床改造传统的刨床在使用过程中存在重复性低、操作过程复杂等问题，这限制了刨床的应用范围和工作效率。

改造后的刨床，不仅能够实现更高的精度、更高的速度，还能够通过自动化加工实现多模式，应用效果显著。

5.补强型数控补强型数控是目前最为先进、最受欢迎的一种机床数控化改造方式，主要解决了数控化改造前的瑕疵和问题，提升了机床的整体性能和加工效率。

6.组合型数控组合型数控是一种通过组装多种机床构件、组合而成的数控机床。

它能够通过多种机床的组合形式实现各种复杂的加工工作，不仅加工效率高，还具有精度高、可靠性好的优点。

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。