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科学技术学院毕业设计论文题目：CA6140普通车床进给系统数控化改造学科部：理工学科部专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：填表日期： 2016 年 4 月 8目录第1章摘要和要求1.1 摘要 (1)1.2 改造要求 (1)第2章机床进给伺服系统的设计和计算2.1 脉冲当量的确定 (1)2.2 切削力的计算 (1)2.2.1Z轴切削力的计算 (1)2.2.2 X轴切削力的计算 (2)2.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (2)2.3.1Z轴进给丝杠螺母副的选型 (2)2.3.2 X轴进给丝杠螺母副的选型 (5)2.4 齿轮传动比的计算 (8)2.4.1 Z轴进给齿轮箱传动比的计算 (8)2.4.2 X轴进给齿轮箱传动比的计算 (9)2.5 步进电机的计算和选型 (9)2.5.1 Z轴进给步进电机的选型 (9)2.5.2 X轴进给步进电机的选型 (14)2.6 电动刀架的选型 (17)第3章第1章任务和要求将一台CA6140普通车床改造成经济型微机数控车床，采用MCS-51系列单片机控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能。
其主要设计参数如下：加工最大直径：在床面上Φ400mm在床鞍上Φ210mm加工最大长度：500mm溜板及刀架重量：纵向1000N横向500N刀架快速移动速度：纵向2m/min横向1m/min最大进给速度：纵向 1.6m/min横向0.8m/min主电机功率：3kW机床定位精度：0.02第2章 机床进给伺服系统的设计和计算2.1选择脉冲当量，根据车床精度要求为0.02，可选择脉冲单量为纵向：p δ =0.01mm/step横向：'p δ =0.005m/step2.2计算切削力一、Z 轴切削力的计算主切削力()Z F N 按电机功率计算如下：kw kw P Pc 55.285.03=⨯=⨯=η额N N v Pc Fz c 153010055.26000060000=⨯=⨯=其中 C P —切削功率（kw ）；P 额—机床主传动额定功率（kW ）；C v —切削速度：90～100m/min 取100m/min ；η—主传动系统总的机械效率，这里η=0.85。
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。
机械机床毕业设计9CA6140横向进给系统及刀架的数控改造概述：本文将探讨机械机床毕业设计中的9CA6140横向进给系统以及刀架的数控改造。
数控技术的应用使得机床具备了更高的精度和灵活性，而在9CA6140上进行数控改造可以提高其工作效率和加工质量。
本文将从横向进给系统的数控改造和刀架的数控改造两个方面进行详细介绍。
一、横向进给系统的数控改造：9CA6140机床的横向进给系统常采用液压伺服系统，通过改造将其改为数控系统可以提高系统的精度和稳定性。
具体的改造步骤如下：1.替换液压伺服系统：将原有的液压伺服系统更换为数控伺服系统，数控伺服系统具有更高的精度和响应速度。
2.安装数控伺服电机：选用适合的数控伺服电机进行安装，确保其能够稳定运行并实现精确的横向进给。
3.连接数控系统：将数控伺服电机与数控系统进行连接，确保能够实现数控编程和控制。
4.进行调试和测试：进行横向进给系统的调试和测试，确保系统正常运行并满足要求的精度和稳定性。
二、刀架的数控改造：刀架是机床中重要的部件，对加工精度和加工效率具有很大的影响。
通过数控改造可以提高刀架的控制精度和操作灵活性，具体的改造步骤如下：1.替换传统的机械刀架：将原有的机械刀架更换为数控刀架，数控刀架具有更高的控制精度和操作便捷性。
2.安装数控刀架电机：选用适合的数控刀架电机进行安装，确保能够精确控制刀架的运动。
3.连接数控系统：将数控刀架电机与数控系统进行连接，确保能够进行编程控制和自动操作。
4.进行调试和测试：进行数控刀架的调试和测试，确保刀架运动准确、灵活。
总结：通过对9CA6140机床的横向进给系统和刀架的数控改造，可以提高机床的加工效率和加工质量。
横向进给系统的数控改造能够提高系统的精度和稳定性，而刀架的数控改造则可以提高刀架的控制精度和操作灵活性。
这些改造将使得机床更加适应现代生产需求，具备更高的竞争力。
数控技术课程设计任务书设计题目CA6140普通车床数控化改造(进给机构设计)学生姓名学院机电工程指导教师袁泽虎一、课程设计的主要内容进给伺服系统机械部分设计计算a) 确定脉冲当量b) 滚珠丝杆螺母副的计算和选型c) 进给伺服系统传动计算d) 步进电机计算和选用e) 进给伺服系统机械结构设计二、课程设计的主要技术指标加工最大直径：Φ400mm加工最大长度：1000mm滑板及刀架重力：纵向800N，横向600N刀架快速速度：纵向2.4m/min，横向1.2m/min最大进给速度：纵向0.6m/min，横向0.3m/min主电机功率：7.5KN启动加速时间：30m/s三、课程设计的基本要求及应完成的成果形式按照设计任务书进行设计，要求完成以下设计内容：(1) 进给伺服系统一个坐标轴的机械装配图（A1）(2) 零件图1张（A3~A2）(3) 设计说明书1份。
要求字迹工整，文字通顺，设计方案应正确可行，设计计算正确。
四、课程设计的进度安排（1）方案设计；（1周）（2）运动参数设计（计算总功率，选择电机，确定传动比）；（2周）（3）草图设计（结构设计，尺寸计算等）；（3～4周）（4）完成装配图；（5周）（5）绘制零件图及编写设计说明书。
（6周）五、课程设计应收集的资料及主要参考文献（1）《机械设计手册》（第二版）第二、三、四卷，机械工业出版社；（2）《机械设计》（第二版），濮良贵主编，高等教育出版社；（3）《机械制图》，合肥工业大学工程制图教研室编，机械工业出版社；（4）有关机床、数控、步进电机等相关的资料。
前言毕业设计是学校对我们在大学中所学知识的一个检验，它几乎包含了我们学习的全部专业知识。
课程设计工作做的好坏，直接体现了个人现阶段实力的强弱，我们必须拿出百分之百的热情，用心搞好毕业设计。
随着科技的进步和生产的发展，机械产品和机械制造技术的内涵正在不断的发生变化。
在企业的生产第一线，从事机电产品设计、制造、质量、销售、服务、维修等技术和管理工作的人员，强调要有较宽的知识面和跨学科综合解决工程实际问题的能力。
因此，在高等教育的专业技术人才培养上，不仅要求他们学习和掌握计算机技术等多方面的新知识、新技术，而且对切削原理、切削机床和机械制造工艺等必备的理论和知识，要运用全新的观念，重新进行科学的优化组合，以形成新的课程体系与结构。
而随着机械技术、微电子技术的飞速发展与应用，机械技术与微电子技术的相互渗透，则标志着机电有机结合的机电一体化技术也在飞速发展。
机电有机结合的本质是从系统的观点出发，用机械技术与微机控制技术构造最佳的一体化系统，从而实现系统或产品的短小轻薄和智能化，达到节能省源，节省材料，多功能、高性能和高可靠性的目的。
机床技术是70年代发展起来的一种机床自动控制技术。
数控机床是典型的机电一体化产品，是高新技术的重要组成部分。
采用数空机床，提高机械工业的自动化生产水平和产品质量，是当前机械制造业技术改造的必由之路。
现代数控机床是柔性制造单元，柔性制造系统乃至计算机集成组成制造系统中不可缺少的基础设备。
目前被广泛应用的数控机床就是典型的机电结合。
数控，即数字控制（NumbericalＣontrol，NC），在机床领域是指用数字华信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。
如果采用存储程序的专用计算机来实现部分或全部基本数控功能，则称为计算几数控（Computeized Numerical Control，CNC）。
数控机床即是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。
- I -机电一体化系统设计课程设计任务书一、设计题目：C6140卧式车床横向进给机构数控化改造及控制设计二、设计目的：传统C6140卧式车床横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜滑板、床鞍以及中滑板产生滑动，进给参数依靠手工调整，改变参数时需要停车；本设计根据传统C6140卧式车床横向进给结构的特点，改造其横向进给机构装置，并设计相应的微机控制系统以提高车床的加工效率和加工范围，对提高和锻炼学生机电产品系统设计能力具有一定的帮助。
三、设计任务及要求：有关参数：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）的脉冲当量脉冲mmx 005.0=δ； 4、X 方向最快移动速度min mm 3000v xmax =；5、X 方向最快工件进给速度minmm400v xmax =； 6、X 方向定位精度为;01.0mm ±设计任务：1、 确定总体设计方案；2、 C 6140卧式车床横向进给机构数控化改造方案；3、 步进电动机选用与计算，滚珠丝杠副传动部件的计算,同步带减速箱计算；4、 确定X 向步进电动机微机（或单片机）控制方案，选用芯片正确连线。
设计要求：1、 用CAD （或手画）绘制改造的C6140卧式车床横向进给机构装配图；2、 用CAD （或手画）绘制改造的C6140卧式车床横向进给机构的滚珠丝杠部件图；3、 手画X 向步进电动机微机（或单片机）控制原理图，其中包括正确选用芯片，正确连接各芯片之间的引脚等。
4、 按要求编写课程设计说明书。
四、设计时间及进度安排：设计时间共两周（2011.12.25～2012.01.07）,具体安排如下表：。
摘要针对现有常规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。
改造过程如下：（1）机械部分的改造，包括纵向进给方向的改造和横向进给方向的改造。
主要包括对滚珠丝杠螺母副及反应式步进电机的计算选择及纵向、横向机构装配图方案的制定。
（2）电气控制部分的设计，主要包括MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用和电气控制图的设计。
关键词：数控，单片机，步进电机，滚珠丝杠，改造IABSTRACTABSTRACTTo remedy the defects of ordinary lather C6140, a design of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forwa rd to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。
This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。
We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface。
第一章: 微机数控系统总体设计方案的拟定第一节总体方案设计的内容数控系统总体方案的拟定应包括以下内容:系统运动方式的确定、伺服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定、计算机系统的选择等内容。
一、系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、连续控制系统和点位/直线控制系统。
如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。
例如，数控钻床，在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，因此数控系统可采用点位控制方式。
对于点位控制系统的要求是快速定位，保证定位精度。
连续控制系统要求工作台和刀具沿各坐标轴的运动有确定的函数关系，能够控制刀具沿任意直线或曲线运动，控制每一个轴的位置和速度，使得各个轴同步协调到达目标点。
连续控制系统不仅控制目标点，而且控制刀具到达这些目标点的整个路径，使刀具始终接触工件并制造出希望的形状，所以具有连续控制系统的数控机床可以加工各种外形轮廓复杂的零件，故而连续控制系统又称为轮廓控制系统或仿型系统。
在点位控制系统中不具有连续控制系统中所具有的轨迹计算装置，而连续控制系统中却具有点位系统的功能。
例如，数控铣床、数控车床等。
点位-直线系统，不但要求工作台运动的终点坐标，还要求工作台沿坐标轴运动过程中切削工作，进行简单的车削和铣削作业。
其控制方法与点位系统十分相似，故有时也将这两种系统统称为点位控制系统。
例如，数控镗铣床等。
二、伺服系统的选择伺服系统可以分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统中，没有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向传送的。
指令发出后，不再反馈回来，故称为开环控制。
开环控制系统主要由步进电机驱动。
开环伺服系统结构简单，成本低廉，容易掌握，调试和维修都比较简单。
目前国内大力发展的经济型数控机床普遍采用开环伺服系统。
闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件，用来检测实际位移量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高。
闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机驱动。
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。
CA6140车床横向进给系统数控化改造设计1、绪论1.1数控化改造背景数字控制简称数控，是指用数字化信号对控制对象进行控制的方法，对数控车床来说控制对象就是金属切削车床，数控车床与普通车床相比，增加了功能，提高了性能，较好的解决形状复杂，精密的小批量的零件加工问题，能获得稳定的加工质量和较高的生产率在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造业作为新的经济增长行业，生机勃勃，正处在黄金时期。
由于机床以及数控技术的不断进步，机床改造成了一个“永恒”的课题。
在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线有着广阔的市场，这已经形成了机床和生产线的数控改造的新的行业。
在美国机床数控化改造被称作机床再生业。
从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-BuUavd（得宝）服务集团、US设备公司等。
1.2车床数控化改造的意义我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。
我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国内市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。
所以必须提高机床的数控化率。
在过去的几十年，虽然金属切削的基本原理变化不大，但随着社会生产力的发展，要求制造业向自动化和精密化方向发展，而刀具材料和电子技术的进步，特别是微电子技术、电子计算机的技术进步，运用到控制系统中，既能帮助机床的自动化，又能提高加工精度。
这些都要求对旧机床进行改造。
另外，在经济方面，用机床的数控改造比更新设备节约50%的资金。
再加上市场的原因，由于目前机床市场供给无法满足大量的机床设备的更新需要，因此更显示出机床数控改造的必要性。
1.3我国在这领域已取得的成果我国从1958年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床，并试制成功第一台电子管数控机床。
