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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。
ca6140数控改造课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握CA6140数控改造的基本原理和方法，培养学生具备一定的数控设备维修和改造能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解CA6140数控车床的结构及工作原理；（2）掌握数控系统的硬件组成和软件功能；（3）熟悉数控改造的基本流程和方法。
2.技能目标：（1）能够分析数控设备的工作故障；（2）掌握数控系统的调试和维护方法；（3）具备一定的数控改造项目实施能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对数控技术行业的兴趣和热情；（2）增强学生的创新意识和团队协作精神；（3）树立学生严谨治学、精益求精的职业态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.CA6140数控车床的结构及工作原理；2.数控系统的硬件组成和软件功能；3.数控改造的基本流程和方法；4.数控设备维修和改造实例分析。
教学大纲安排如下：第1-2课时：CA6140数控车床的结构及工作原理；第3-4课时：数控系统的硬件组成和软件功能；第5-6课时：数控改造的基本流程和方法；第7-8课时：数控设备维修和改造实例分析。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解数控改造的基本原理和方法，使学生掌握相关知识；2.案例分析法：分析实际数控设备维修和改造案例，提高学生的实践能力；3.实验法：学生进行数控设备维修和改造实验，培养学生的动手能力；4.讨论法：分组讨论问题，培养学生的团队协作和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《数控技术基础》；《CA6140数控车床维修与改造》；2.参考书：国内外相关论文和专著；3.多媒体资料：数控设备维修和改造视频教程；4.实验设备：CA6140数控车床一台，相关数控系统及配件。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：占课程总评的30%，主要评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等；2.作业：占课程总评的30%，主要评估学生的作业完成质量、创新性和解决问题的能力；3.考试：占课程总评的40%，包括期中和期末考试，主要评估学生对知识的掌握和运用能力。
C6140卧式车床数控化改造设计主要技术指标如下：1）床身上最大加工直径400mm ；2）最大加工长度1000mm ；3）X 方向（横向）的脉冲当量x δ=0.005mm/脉冲， Z 方向（纵向）的脉冲当量z δ=0.01mm/脉冲；4）X 方向最快移动速度max x v =3000mm/min,Z 方向为max x v =6000mm/min ； 5）X 方向最快共进速度max x f v f=400mm/min ，Z 方向为max x f v =800mm/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，可以车削米/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm ；9）安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀；10） 自动控制主轴的正转，翻转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号;11） 自动控制冷却泵的启/停；12） 安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；13） 纵横向安装限位开关；14） 数控系统可与PC 机串行通信；15） 显示界面采用LED 数码管，编程采用ISO 数控代码。
目录一：总体方案的确定二：机械系统的改造设计方案三：进给传动部件的计算和选型四：绘制进给传动的机构的装配图五：控制系统硬件电路设计·六：步进电动机驱动电源的选用一：总体方案的确定二：机械系统的改造设计方案0.01mm脉冲三：进给传动部件的计算和选型四：绘制进给传动机构的装配图五：控制系统硬件电路设计图（1）（图二）交流变频主轴电动机隔离放大 X 向步进电动机隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 Z 向步进电动机刀架电动机主轴电动机卡盘电动机切削液泵电动机刀架刀位信号限位开关信号SRAM 芯片 6264复位电路晶振电路EPROM 芯片 W27C512CPU A T89S52 单片机键盘与显示接口芯片8279串行接口芯片 MAX233并行接口芯片 8255D/A 转换芯片DAC0832螺纹光栅信号操作面板开关/按钮信号六：步进电动机驱动电源的选用X向步进电动机的型号为110BYG5802,Z向步进电动机的型号为30BYG5501，生产厂家为常州宝马集团公司。
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。
机床课程设计说明书系别：机械工程系专业：机械制造与自动化学号：姓名：目录第一章绪论 (3)第二章设计任务要求 (4)第三章机床的主参数和其他主要技术要求 (5)第四章主传动系统的拟定 (9)第五章齿轮传动设计 (17)第六章带传动的设计 (28)第七章轴和轴承的设计...... .. (32)第八章箱体设计 (42)第九章润滑与密封 (44)总结 (45)参考文献 (46)第一章绪论1.1 金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。
在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%～60%。
机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。
机床工业为各种类型的机械制造厂提供的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。
机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务。
为适应现代化建设的需要必须大力发展机械制造工业。
机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。
一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。
1.2金属切削机床在国民经济中的发展我国机床行业起步较晚，就现在来说，我国的机床制造业跟国外先进水平相比，还存在较大的差距。
因此，我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须奋发图强，努力工作，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外的先进科学技术，大力开展科学研究，以便早日赶上世界先进水平。
第二章设计任务要求2.1设计题目：设计一台普通CA6140型卧式车床的主传动系统2.2主要技术参数：1、转速范围：N=31.5—1400r/min。
2、转速级数：Z=12。
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。
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。
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。
CA6140卧式车床数控化改造设计专业：数控设备应用与维护姓名：何波指导教师：杨金鹏、鲁亚莉摘要：企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。
而普通机床已不适应多品种、大批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工大批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。
当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。
如果将机床设备全部更新换代，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。
所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。
采用数控改造技术，不但可以使改造后的机床满足了技术发展的需要，提高了生产率和产品精度，增大了设备适应能力和型面加工范围，还可以弥补定购新的数控机床交货周期长的不足。
所以采用此方法对中、小型企业来说是十分理想的选择。
本设计采用的GSK980TA1进行的数控化改造。
GSK980TA1系统具有性能良好、结构先进、操作轻便等特点 ,在我国机械制造行业中使用非常广泛。
本设计说明书包括：绪论、总体设计方案的拟定、伺服进给系统的改造设计、自动转位刀架的选择设计、编码盘安装等部分的结构设计。
关键词：CA6140车床；数控化改造；进给系统；自动刀架目录第1章绪论 (1)1.1本文选题的背景及意义 (1)1.2数控机床的优越性 (1)1.3数控机床在我国的发展现状 (1)1.4机床数控化改造的必要性 (3)第2章总体设计方案的拟定 (4)2.1设计参数 (4)2.2总体方案的确定 (4)2.3改造后机床的特点 (7)第3章数控系统软、硬件的设计 (8)3.1数控系统的特点 (8)3.2硬件设计 (9)3.3软件功能 (10)3.3.1 显示 (11)3.3.2 PMC控制 (11)3.3.3 进给伺服驱动 (12)3.3.4 主轴驱动 (12)3.3.5 RS-232C口及数据通讯 (13)3.3.6 调机、维护与故障诊断 (14)3.3.7 系统的功能 (15)第4章机床的电气改造 (16)4.1数控系统电气控制线的连接 (16)4.2数控系统内部总线上数据信息的传输 (16)4.2.1数控系统与进给控制模块间信息传输 (17)4.2.2数控系统与输入输出模块间信息传输 (17)第5章进给伺服系统的设计计算 (18)5.1纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算 (18)5.2横向机械传动部分的数控化改造和设计计算 (26)第6章主运动传动系统总体方案的设计 (34)6.1主运动传动系统的设计 (34)6.1.1无级变速传动系统 (34)6.1.2 有级变速传动系统 (35)6.1.3固定传动比的传动系统 (35)6.2电动机的选择 (36)6.2.1.电动机工作方式的确定 (36)6.2.2电动机类型的确定 (36)6.2.3电动机型号的选择 (36)6.3箱体的结构设计 (36)6.4主轴脉冲发生器的安装 (37)第7章刀架的选型 (38)第8章设计小结 (40)8.1优缺点分析 (40)8.2设计的改进及扩展 (40)总结 (41)致谢 (42)附录 (43)参考文献 (46)第1章绪论1.1本文选题的背景及意义金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，他是制造机器的机器，所以又被称为“工业母机”或“工具机”。
目录1设计任务 (2)2设计要求 (2)2.1总体方案设计要求 (2)2.2其它要求 (3)3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3)3.1进给系统机械结构改造设计 (3)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3)3.2.1确定系统的脉冲当量 (3)3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4)3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4)4步进电动机的计算与选型 (11)4.1步进电动机选用的基本原则 (11)4.1.1步距角α (11)4.1.2精度 (11)4.1.3转矩 (11)4.1.4启动频率 (12)4.2步进电动机的选择 (12)4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (12)5电动刀架的选择 (12)6控制系统硬件电路设计 (19)6.1控制系统的功能要求 (19)6.2硬件电路的组成： (19)6.3电路原理图 (20)7总结 (21)8参考文献 (22)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400mm2) 最大加工长度1000mm3) 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 =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm01.0=x δ02.0=z δ7)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24mm9)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。
经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。
一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。
总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。
（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。
（2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。
（3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。
在8位微机中，MCS—51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选MCS—51系列单片机扩展系统。
（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。
（5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。
（7）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
（8）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。
2.2.其它要求（1）原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本缩短改造周期。
（2）机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。
3进给伺服系统机械部分设计与计算3.1进给系统机械结构改造设计进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板刀架等。
改造的方案如下：挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。
进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成。
丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。
溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操作按钮。
横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。
刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量、计算切削力滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。
3.2.1确定系统的脉冲当量纵向：0.02mm/脉冲由设计要求可知：脉冲当量横向：0.01mm/脉冲3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核（1）切削力的计算由《机床设计手册》得Nc=Ndηk其中 Nc — 为传动件的额定功率Nd —主电机的额定功率， Nd=7.5 kwη—主传动系统总功率，一般为0.6~0.7，取η=0.65k —进给系统功率系数，取k=0.95则：Nc=7.5×0.65×0.95＝4.63kw又因为：Nc=31060⨯⨯Vs Fz ×9.8 ≈6120Vs Fz ⨯ 式中Vs ——切削速度，取Vs=100m/min主切削力Fz=100612063.4⨯ =283.356（kgf ）=2833.56N 由《机电一体化系统设计课程设计指导书》可知主切削力Fz=CFza p xFz ×f yFz ×KFz对于一般切削情况：xfz=1，yFz=0.75 ，KFz=1，CFz=188kg/㎜2=1880MpaF2的计算结果如下：为便于计算,所以取Fz=2833.56N,以切削深度ap=4㎜，走刀量f=0.3㎜，为以下计算以此为依据。
由《机床设计手册》得，在一般外圆车削时，Fx ≈（0.1～0.6）FZap(㎜)3 3 34 4 4 f(㎜)0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 Fz(N)1614.98 2188.94 2716.06 2153.3 2918.59 3621.41Fy ≈(0.15～0.7)Fz取Fx=0.5 Fz Fy=0.6Fz∴Fx=0.5×2833.56=1416.78(N)Fy=0.6×2833.56=1700.14(N)（2）滚珠丝杠的设计计算由《经济型数控机床总设计》，综合车床导轨丝杠的轴向力得P=KFx+f ′（Fz+W ）其中K=1.15 , f ′=0.15～0.18 取f ′=0.16P=1.15×1416.78+0.16×(2833.56+800)=2210.67(N)○1强度计算 寿命值L i =61060niTi ni=01000L D vf π 由《机床设计手册》得Ti=15000h, 0L =12mm ， D=80㎜ ni=14.312803.01001000⨯⨯⨯⨯≈10(r/min) Li=610150001060⨯⨯=9 最大动负 Q=3Li Pf w f H其中 运载系数fw=1.2硬度系数Fh=1 Q=39×1.2×2210.67×1=5518.05(N)根据最大动力负载荷Q 的值，查表选择滚珠丝杠的型号为FFZ5012—4，查表得数控车床的纵向精度为E 级，即型号为FFZ5012—4—E —1800×640，其额定载荷是44400N○2效率计算 根据《机械原理》得，丝杠螺母副传动效率为 η=)(ϕ+r tg tgr 由《机械原理》得ϕ一般为8′～12′取ϕ=10′即：摩擦角ϕ=10′，螺旋升角（中径处）r=3O 25′ 则η= )01523(52300'+''tg tg =0.953○3 刚度验算 滚珠丝杠受工作负载P 引起的导程变化量△L1=±EF PLo其中 L O =12㎜=1.2㎝E=20.6×106N/㎝2滚珠丝杠横截面积 F=(2d )π=（248）2×3.14=18.09(㎝2)（d 为滚珠丝杠外径） 则△L1=09.18106.202.167.22106⨯⨯⨯±=7.12×10-6≈7.12um 查《机床设计手册》，E 级精度丝杠允许的螺距误差（1800㎜螺丝长度）为15um/m ，因此，丝杠的刚度符合要求。
即刚度足够。
④稳定性验算由于原机床杠径为Φ30㎜，现选用的滚珠丝杠为Φ50㎜，支承方式不变。
所以，稳定性不成问题，无需验算。
（3）齿轮及转矩的相关计算1）有关齿轮的计算传动比i=z OL δϕ360其中ϕ表示步驱角，z δ表示脉冲当量 i=02.03601275.0⨯⨯=1.25 取齿数Z1=32, Z2=40模数m=2mm 啮合角为200 齿轮齿宽b=20㎜d1=mz1=2×32=64mm d2=mz2=2×40=80mmda1 =2×(32+2)=68mm da2=2×(40+2)=84mm a=221d d +=28064+=72 2）转动惯量的选择工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 J1=(πϕδz⨯180)2W=(75.014.302.0180⨯⨯)2×80= 1.859kg.㎝2=18.69N.cm 2 丝杠的转动惯量Js=7.8×10-4D 4L=7.8×-4×54×180=87.75kg.㎝2=877.5N.cm 2 齿轮的转动惯量JZ1=7.8×10-4×(6.4)4×2=2.617kg.㎝2=26.17N.cm 2JZ2=7.8×10-4×84×2=6.39kg.㎝2=63.9N.cm 2由于电机的转动惯量很小，一般可忽略不记所以总的转动惯量为J 总=21i ×(Js+ JZ2)+ JZ1+ J1 =()225.11×(87.75+6.39)+2.617+1.869=64.7356kg.㎝2=647.356N.㎝23）所需转动力矩的计算快速空载启动时所需力矩 M=Mamax+Mf+M O最大切削负载时所需力矩 M=Mat+Mf+M O +Mt 快速进给时所需力矩 M=Mf+M O 式中Mamax —— 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩。
