C6140普通车床数控化改造设计方案

第一章前言1.1问题提出数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。

企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。

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，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。

1.1.1国内外数控系统发展概况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。

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

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。

CA6140普通车床的数控化改造总体方案（doc 51页）湖南铁道职业技术学院HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE毕业设计题目: CA6140普通车床的数控化改造系别: 机电工程系学生姓名: 郭柳专业班级: 数控维修091班指导老师: 孙贵清老师完成时间： 2011年12月湖南铁道职业技术学院毕业设计评阅书1. 指导教师评语：签名:年月日2 . 答辩委员会综合评语:经毕业设计(论文)答辩委员会综合评定成绩为:答辩委员会主任(签字):毕业设计评分标准考核项目及总分具体内容分值评分标准得分差及中良优设计过程20查阅资料及手册能力 5 0~2 3 3.5 4.5 5 工作态度及纪律情况 5 0~2 3 3.5 4.5 5 独立工作能力 5 0~2 3 3.5 4.5 5 基本概念、基本理论及专业知识掌握情况5 0~2 3 3.5 4.5 5设计结果40规定任务的完成情况10 0~5 7 8 9 10 说明书质量10 0~5 7 8 9 10 图纸及技术文档的质量15 0~8 10 12 13 15 设计有无独到和创新之处5 0~2 3 3.5 4.5 5答辩情况对设计的阐述（自述）15 0~8 10 12 13 15 基本理论和方法问题15 0~8 10 12 13 15 有关设计问题10 0~2 7 8 9 10毕业设计任务书机电工程系一、设计课题名称：CA6140车床的数控化改造二、指导教师：孙贵清 三、设计要求：采用数控装置和伺服装置，对CA6140车床进行数控化改造。

要求能进行车削数控加工，达到或超过原车削加工性能。

数控装置、伺服装置选择合理，控制系统设计简单可靠，保护措施完备。

四、设计依据：CA6140车床控制要求、电气原理图及相关参数；数控装置型号规格参数；伺服装置型号规格参数；常用低压控制电器型号规格参数。

五、参考资料：熊光华主编·数控机床·北京：机械工业出版社；2002廖兆荣主编·机床电气自动控制·北京：化学工业出版社；2003 王爱玲主编·现代数控机床结构与设计·北京：兵器工业出版社；1999 余良英编著·机床数控改造设计与实例·北京：机械工业出版社；1998 白恩远主编·现代数控机床伺服及检测技术·北京：国防工业出版社；2002 袁任光编著·交流变频调速器选用手册·广州：广东科技出版社，200240 班 级数控维修091学 号2009020501111姓 名郭 柳总分指 导 老 师签 名考 核 小 组 专家 签 名曾毅等编著·变频调速控制系统的设计与维护·济南：山东科学技术出版社，2002 编写组编·机床设计手册第5卷上、下册·北京：机械工业出版社，1979李荣生主编·电气传动控制系统设计指导·北京：机械工业出版社，2004姜德希编·机床电气线路图册·北京：中国农业出版社，编写组编著·工厂常用电气设备手册上、下册·北京：中国电力出版社，1997 六、设计内容进度及工作量(一)设计内容和进度要求序号进度要求设计内容1 1周了解车床传动、控制、加工性能，分析国内外数控车床的结构、控制和加工要求。

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。

C6140A普通车床数控化升级改造技术协议一、概述：贵公司现有C61140普通车床，为了提高生产效率，提高产品的一致性和加工复杂零件。

贵公司提出对C61140普通车床进行数控化升级改造。

根据贵公司提出的技术要求，结合我公司在数控机床改造方面积累的经验。

特制定如下C61140普通车床数控化升级改造技术协议。

二、机械改造部分：根据《GJB5481-2005国家军用标准》{机床数控化改造通用技术要求}改造前，应按GB/T 17421.1-1998规定的方法对机床几何精度进行检测，并符合下列要求:对于改造后需加工的零件（顶头）精度在8级或8级以上的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅱ类机床的要求。

对于改造后需加工的零件精度在8级以下的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅲ类机床的要求。

(说明：由于该车床为全新设备。

在改造前由双方共同确认机床几何精度，如果几何精完全符合国家标准及出厂精度将不进行几何精度修复工作。

) ▲改造部分(1)进给系统改造：用数控系统控制纵横两方向的伺服电机，实现X、Z两方向的进给。

①保留Z轴梯形丝杆，只增加伺服电机及行星减速机，获得Z向进给运动。

②将刀架滑动丝杠螺母副改为滚珠丝杠副。

通过连接装置与伺服电机连接，得到X向进给运动。

(2)刀架保留原手动刀架，如需电动刀架，费用另计(3)保留主轴的驱动方式，增加主轴编码器，编码器采用同步带传动方式。

▲普通卧式车床数控改造后示意图：①在改造时取消其原有的走刀箱及溜板箱。

②将原机床上床身梯形丝杆、中拖板梯形丝杆更换为滚珠丝杆。

③因为为了节约费用，保留了Z轴梯形丝杆，但轴反向间隙可能较大（数控只能补偿1MM间隙），加工时尽量向同一个方向移动，反向移动时，需在程序上补偿反向间隙，同时T型丝杠精度不高，长距离时可能误差较大（根据丝杠磨损情况而定）。

④重新设计、加工伺服电机安装座。

⑤伺服电机与滚珠丝杆的联接采用梅花辨式联轴器。

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普通车床数控化改造设计摘要数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。

数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造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，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。

但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。

如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。

因此，普通机床的数控化改造大有可为。

针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。

本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。

采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。

通过对CA6140A普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。

这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。

本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。

而且掌握了一些CAM、CAD等制图软件的应用和论文的撰写格式，这篇论文对我两年半的大学学习的一次全面总结。

关键词：车床数控改造进给系统主轴传动系统目录引言.................................................... 错误！未定义书签。

1.绪论................................................ 错误！未定义书签。

1.1数控机床优势概述.............................................. - 2 -1.2车床数控改造的现状与国内背景.................................. - 6 -1.3车床数控改造的必要性与可行性.................................. - 8 -2车床数控改造的总体构思与技术方案.................................. - 9 -2.1设计任务...................................................... - 9 -2.2总体方案的论证................................................ - 9 -2.3总体改造方案的确定........................................... - 10 -2.6机械部分的改造............................................... - 10 -2.7数控部分的改造............................................... - 11 -3普通车床主要结构的数控改造....................................... - 11 -3.1数控系统..................................................... - 11 -3.2纵向（Z向）进给系统的改造 ................................... - 13 -3.3横向（X向）进给系统的改造 ................................... - 17 -3.4刀架......................................................... - 18 -3.5主轴传动系统与滑动导轨副的改造............................... - 18 -3.6编码器....................................................... - 19 -4光栅尺安装与调试................................................. - 20 -4.1光栅尺的安装................................................. - 20 -4.2光栅尺的校正................................................. - 20 -5参考点的建立..................................................... - 20 -6如何提高数控机床精度?精度不够如何改进? ........................... - 21 -7结论............................................................. - 23 -引言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，很好的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，且能稳定产品的和、加工质量。

目录第一章设计任务--------------------------------------------------- 1 第二章总体体方案的确定------------------------------------------- 1 第三章主传动系统的改造方案--------------------------------------- 2 3.1主传动系统的改造方案------------------------------------------ 2 3.2换装自动回转刀架---------------------------------------------- 2 3.3螺纹编码器的安装方案------------------------------------------ 3第四章进给传动部件的计算和选型----------------------------------- 4 4.1脉冲当量的确定------------------------------------------------ 4 4.2切削力的计算-------------------------------------------------- 4 4.3滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向）---------------------------- 4 4.4同步带减速箱的设计（纵向）------------------------------------ 6 4.5步进电动机的计算和选型（纵向）-------------------------------- 6 4.6同步带传递功率的校核----------------------------------------- 12 第五章控制系统硬件电路设计------------------------------------- 14 第六章步进电动机驱动电源的选用--------------------------------- 16 第七章控制系统的部分软件设计--------------------------------- 16 总结------------------------------------------------------------- 22 参考文献----------------------------------------------------------22第一章设计任务题目：C6140普通车床数控化改造设计任务：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400mm；2.最大加工长度1000mm；3.X（横向）方向定位精度±0.01mm，Z（纵向）方向±0.02mm；4.X方向最快移动速度vxmax =3m/min，Z方向为vzmax=6m/min；5.X方向最快工进速度vxmaxf =0.3m/min，Z方向为vzmaxf=0.6m/min；6.可以采用LED液晶数码管显示；7.冷却泵自动启动/停止；8.制动控制主轴正反转、停止；9.纵横向安装限位开关；10.选择51系列的单片机作为控制系统的CPU，扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A装换电路等。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。

数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。

购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高，许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。

为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。

本文的主要内容有：1．对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案；2．对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究；3．对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法；4．根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图；5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图；6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量；7.绘出相应的零件图和装备图；8．给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。

关键词：普通车床、数控、改造ABSTRACTMost enterprises still have large amounts general-purpose machine tools which have longevity of service, low precision, can not adapt to mass production, low automatization and adaptability, but can not be washed out because of its low cost and continuity of enterprise’s production.As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊pneumatic integration, numerically controlled machines have a stabilization quality and high efficiency, and can solve problems such as complex structure, high precision, mass production, part variety in machining.Purchasing new numerically controlled machines is an important way to improve production precision and efficiency, but it may not come true to many enterprises because it cost much. Enterprises’ equipment updating step are counteracted severly. So General lathe's numerically controlled reforming is a quick way that costs less, improve production precision and efficiency, and it can improve enterprises’ competitive power. So it can takes its place in our way to a powerful manufacturing country.The main contents is:1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked according to misty optimum’s synthesize adjudicate principle.2. The ball screw’s type, assembling, supporting, bearing type, and stepping motorof feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought upa choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. The complete electricity control diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140’s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-A’s NC system.5. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and draw out a techniquediagram.6. Disassembled the lathe, throw away the old feeding system, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe.7. Draw out parts diagrams and assemble diagram.8 .Methods of installing and testing of general purpose lathe’s numerically controlled reforming were put forward.Key words: General purpose lathe、 Numerical control(NC)、Reform目录┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言------------------------------------------------------- 6 1.1 问题的提出---------------------------------------------------- 61.1.1国内外数控系统发展概况------------------------------------- 61.1.2国内外数控技术发展趋势------------------------------------- 71.1.3智能化新一代PCNC数控系统---------------------------------- 7 1.2 普通机床数控改造的经济性评价---------------------------------- 81.2.1微观看改造的必要性----------------------------------------- 81.2.2宏观看改造的必要性----------------------------------------- 9 1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------------------- 91.3.1改造的市场------------------------------------------------- 91.3.2进口设备和生产线的数控化改造市场-------------------------- 10 第二章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求------------------ 102.1设计要求------------------------------------------------------ 10 2.2主传动系统和进给系统的改造------------------------------------ 11 2.3主轴脉冲发生器------------------------------------------------ 12 第三章进给伺服系统机械部分设计与计算---------------------------- 143.1 进给系统机械结构改造设计------------------------------------- 14 3.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型----------------------------- 143.2.1确定系统的脉冲当量---------------------------------------- 153.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择与校核步骤---------------- 15 3.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤------------------------ 193.3.1横向进给系统的设计计算------------------------------------ 193.3.2 滚珠丝杠设计计算----------------------------------------- 203.3.3 齿轮及转矩有关计算--------------------------------------- 22 3.4滚珠丝杠螺母副的精度等级-------------------------------------- 23 3.5滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧-------------------------------- 23 3.6 进给系统传动齿轮间隙的消除----------------------------------- 253.6.1 采用减速箱的目的及注意事项------------------------------- 253.6.2 减少或消除空程的必要性和方法----------------------------- 25 第四章 CA6140数控改造步进电机的设计------------------------------ 264.1 步进电机的工作方式------------------------------------------- 26 4.2 步进电机的选择----------------------------------------------- 264.2.1 步进电机选用的基本原则----------------------------------- 264.2.2 CA6140纵向进给系统步进电机的确定------------------------- 27┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.2.3 CA6140横向进给系统步进电机的确定------------------------- 28 第五章自动回转刀架的选型---------------------------------------- 285.1 数控车床刀架的基本要求--------------------------------------- 28 5.2 自动回转刀架的工作原理--------------------------------------- 29 第六章CA6140普通车床数控化改造的数控系统------------------------ 296.1 数控车床及数控系统概述--------------------------------------- 296.1.1 机床主机------------------------------------------------- 304.1.2 驱动装置------------------------------------------------- 304.1.3 辅助装置------------------------------------------------- 304.1.4 数控装置系统--------------------------------------------- 314.1.5 编程装置------------------------------------------------- 31 6.2 微机控制系统硬件电路设计------------------------------------- 316.2.1控制系统的功能要求---------------------------------------- 316.2.2硬件电路的组成-------------------------------------------- 31 6.3 单板控制系统的设计------------------------------------------- 326.3.1 硬件配置------------------------------------------------- 326.3.2 贮存器空间分配------------------------------------------- 326.3.3 I/O口地址分配-------------------------------------------- 326.3.4 光电隔离电路--------------------------------------------- 33 6.4 8031单片机简介----------------------------------------------- 33 6.5 存储器扩展电路设计------------------------------------------- 346.5.1 程序存储器的扩展----------------------------------------- 346.5.2 数据存储器的扩展----------------------------------------- 34 6.6 译码电路设计------------------------------------------------- 38 6.7 其他辅助电路设计设计----------------------------------------- 386.7.1 8031的时钟电路单片机的时钟的产生方式--------------------- 386.7.2 复位电路------------------------------------------------- 406.7.3 越界报警电路--------------------------------------------- 406.7.4 掉电保护电路--------------------------------------------- 41第七章安装调整中应注意的问题----------------------------------- 427.1 滚珠丝杠螺母副的选择--------------------------------------- 427.2 滚珠丝杠螺母副的调整--------------------------------------- 427.3 联轴器的安装----------------------------------------------- 427.4 主轴脉冲发生器的安装--------------------------------------- 42┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第八章结束语---------------------------------------------------- 42 致谢------------------------------------------------------------- 43 参考文献----------------------------------------------------------44第一章前言1.1问题提出┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。

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。

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。

目录摘要ⅠAbstractII第一章前言11.1研究目的和意义11.2 国内外研究现状1第2章数控系统总体方案确实定32.1数控系统总体方案设计32.2 具体设计方案32.3 纵向伺服进给局部的计算与校核42.4横向伺服进给局部的计算与校核错误!未定义书签。

2.5 自动转位刀架的设计错误!未定义书签。

第3章数控系统电路设计错误!未定义书签。

3.1 数控系统根本硬件组成错误!未定义书签。

3.2主电路控制设计83.3 执行电路控制设计93.4 辅助电路控制设计9Metal Cutting20结论29致谢30参考文献31摘要我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充满市场，严重影响我国数控机床自主开展的势头。

这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因就是新产品〔包括基型、变型和专用机床〕的开发周期长，不能与时针对用户的需求提供满意的产品。

普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进展改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济开展中发挥效能、创造效益，确实是许多企业的一项不可无视的课题。

关键词: 脉冲发生器，滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母副，自动刀架，塑料导轨软带AbstractMy national yes machine output mos statet state in the world,the product petitive power at international market suffer still get off to inferiority level , of the therefor numerically-controlled machine , granted that at home market too be faced with austere posture:on the one hand domestic market versus all manner of tool product especially numerically-controlled machine be covered with demand,whereas on the other hand refuse have got not a little made in one's country tool dull sale overstock,abroad tool product overflow market,had a strong impact on me national numerically-controlled machine independence extend momenta into.show such phenomenal face,except to have got manage upper, product quality upper sum sales promotion instrument good cause besides,the development cycle length of the both one upmost cause namely novelty〔include fundamental mode, derivative and special machine〕,be be incapable of in season aim at user's demand supply satisfied product.General machine tool 'numerical control melt reclaim undertaking be in the ascendant from, upratein our country for the moment form down move in bulk malfunction tool above all crowd idle general machine tool proceed rebuild, up upgrade,withal lesser project into as soon as possible gotten these batch EQUIPment at economic development exert EFFiciency, create benefit,the one term nonnegligible problem of the forsooth yes heap enterprise.Keywords: Impulse generator，Ball screw，Ball screw nut deputy，Automatism knife rest Plastic rack soft strap第一章前言1.1研究目的和意义1.1.1车床数控改造的目的机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进展创造性的设计，最终使机床到达比拟理想的状态。

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。