第6章普通机床的数控化改造

普通车床数控化改造的主要内容
1.数控系统的安装与调试：将数控系统安装在车床上，并进行相关调试，确保其正常运行。

2. 电机和传动系统的更新：将传统的电机和传动系统替换为具有更高性能的电机和传动系统，以确保数控系统的稳定性和精度。

3. 自动化控制系统的集成：将自动化控制系统集成到数控系统中，以实现对车床的自动化控制和监控。

4. 床身和导轨的改造：对床身和导轨进行优化改造，以提高车床的刚性和稳定性，从而提高加工精度和效率。

5. 刀架和刀具系统的升级：升级刀架和刀具系统，以适应数控系统的要求，提高加工精度和效率。

6. 系统的集成和测试：将各个部分集成起来，并进行测试和调试，以保证整个数控化改造系统的正常运行。

通过上述内容的改造，普通车床能够实现数控化加工，提高加工精度和效率，满足市场对加工品质和效率的要求。

- 1 -。

学号：湖南理工学院成教学院毕业论文作 者 函授站 指导老师层 次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，在机题目：普通车床的数控化改造 年 级 专 业 职 称 完成时间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。

本文通过对CA6140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。

关键词：数控；改造；车床。

摘要 (1)目录 (2)绪论 (4)L数控机床改造的背景和意义 (4)1.1数控机床在我国的发展现状 (4)1.1』车床数控化改造的意义 (5)1.1.2普通车床数控化改造的优点 (6)1.2数控化改造的内容 (7)1.3机床数控化改造的必要性 (10)2.车床数控改造的构思与方案 (11)2.1改造任务 (11)2.2改造方案的论证 (11)2.3改造方案的确定 (12)3.主要结构的数控改造方法 (13)3.1数控系统的改造 (13)3.1.1...................................................................................................................................... 数控系统的选择 . (13)3.1.2...................................................................................................................................... 电气控制原理 (14)3.2纵向（Z向）进给系统的改造 (16)3.2.1...................................................................................................................................... 改造思路 . (16)322实施步骤 (17)3.3横向（X向）进给系统的改造 (18)3.4刀架. (19)3.4.1...................................................................................................................................... 选用选用LD4-6132型电动刀架 (19)3.4.2...................................................................................................................................... 实施步骤 . (19)3.5主轴传动系统的改造 (19)3.5.1...................................................................................................................................... 改造思路 . (19)3.5.2...................................................................................................................................... 实施步骤 . (19)3.6滑动导轨副的改造 (19)4.安全防护 (19)4.1硬防护 (20)4.2软防护 (20)5.总结 (20)参考文献 (21)致谢 (22)随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。

普通车床数控化改造设计
一、引言
二、设计方案
1.机床结构设计
机床结构设计是普通车床数控化改造的关键环节之一、首先需要对原有车床结构进行分析和评估，确定是否适合改造。

然后根据数控系统的要求进行设计改造，包括添加刀塔、伺服电机、控制系统等。

同时还要考虑加工精度、刚性和工作台移动等因素。

2.操作系统选择
操作系统是数控车床的核心，直接影响数控系统的性能和稳定性。

常见的操作系统有FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等，选择合适的操作系统需要考虑产品性能、技术支持和成本等因素。

3.传感器和执行器选型
传感器和执行器是实现数控车床动作控制的关键元件。

合理选择传感器和执行器可以提高系统的稳定性和精度。

常见的传感器有光栅尺、编码器等，执行器有伺服电机、步进电机等。

三、设备选型
设备选型是普通车床数控化改造的重要环节之一、根据设计方案选择合适的数控系统、传感器和执行器等设备。

1.数控系统选型
数控系统是普通车床数控化的核心设备之一、常见的数控系统有FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等，根据操作系统的选择确定数控系统的型号和配置。

2.传感器和执行器选型
根据设计方案确定合适的传感器和执行器。

传感器需要具有高精度、高稳定性的特点，执行器需要具有高速度、高精度、高扭矩的特点。

五、总结。

普通车床的数控化改造设计1.设计目的数控机床课程设计是机电一体化专业教学中的一个重要的实践环节，学生学完技术基础课和专业课，特别是“数控技术”课程后应用的，它是培养学生理论联系实际、解决实际问题能力的重要步骤。

本课程设计是以机电一体化的典型课题——数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控系统设计总体方案的拟定、进给伺服系统机械部分设计，计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进行一次机电结合的全方面训练，从而培养学生具有初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。

2.设计要求课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。

通过课程设计可以初步树立正确的设计思想，了解有关的工业政策，学会运用手册、标准、规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际能力，并在教师的指导下，系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。

课程设计的内容是改造设备，实现以下几部分内容的设计训练。

如精密执行机的内容应包括：课程设计题目总体方案的确定、系统框图的分析、电气执行元件的选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分（如环形分配器等）的说明。

该课程设计的内容及方法，可以归纳如下：1)采用微型计算机（包括单片机）进行数据处理、采集和控制。

主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用、接口电路、软件编制等。

2)选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。

主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用，考虑电机选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计。

3)精密执行机构的设计。

主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题：要弄清机构或机械执行元件的主要功能（传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等），进行力矩、负载功率、惯性（转动惯量）、加（减）速控制和误差计算。

4)学会使用手册及图表资料，计算机I/O接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等。

二.总体方案设计1.系统运动方式：普通车床数控化改造应具有定位。

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。

普通车床的数控化改造第一章绪论1.1 本文选题的背景及意义1.1.1 金属切削机床及其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，他是制造机器的机器，所以又被称为“工作母机”或“工具机” 。

机床的母机属性决定了它在国民经济中的地位。

机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进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，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。

为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。

可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床则是机械制造工业的基础。

一个国际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。

1.1.2 数控机床的优越性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的产物,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。

它与普通机床相比, 其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度, 大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。

1.1.3 数控机床在我国的发展现状我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使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,国外机床产品充斥市场。

90 年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95 年已达77%。

严重影响我国数控机床自主发展的势头。

这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长, 从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。

主传动系统改造车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。

普通车床由主电动机经皮带传动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自动变速获得（9～24）级转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。

普通车床在数控化改造时大部分情况下保留原主轴箱，不做改动或少做改动。

如需改动则要注意以下几点：如原主轴含液压操纵主轴的变速、正反转和润滑功能，则需对其增装单独普通电机加以驱动，避免液压系统受到主电机正反转或转速变换而失灵。

如不需要原有机械变速换挡时，则需将主轴箱内齿轮组固定在一恒定的速度链上，摩擦片也应焊死以免因为误操作出现事故。

机床能否进行螺纹加工是主轴部分数控化改造的另一重要部分，传统车床加工螺纹时往往是通过挂轮组来完成，加工不同的螺纹则需不同的挂轮组，操作起来十分麻烦。

改造主轴编码器安装图时如图，我们通常在主轴末端或挂轮架处增装一光电编码器，其转速与主轴转速一致，主轴转一周，光电码盘转一转，通过反馈给系统控制进给轴与主轴的同步性，从而加工出理想螺距的螺纹。

根据其编码方式的不同，光电码盘可分为增量式光电码盘和绝对式光电码盘，目前国内常用的为增量式光电码盘。

根据光电码盘上刻线条数可分为1024线、2048线等，我们常用的为1024线即可满足要求。

卧式车床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样减少改造的工作量。

主轴的正转、反转和停止可由数控系统来控制。

提高车床的自动化程度，需要在加工中自动变换转速，可用2~4速的多速电机和单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求时，可用交流变频器来控制主轴实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频器时，若工作频率低于70Hz，原频率可以不更换，但所选变频器得功能应比电动机大）。

主轴部件直接带动工件或刀具参加切削运动,它除承受本身重量外,还需承接较大的切削载荷,主轴本身的刚性和旋转精度以及支撑的刚性都将直接影响零件的加工精度,因此主轴部分的数控改造,首先应保证本身的刚性以及修复和提高本身的旋转精度。

普通机床数控化改造近年来，随着各行业对机加工产品要求的持续提升和数控技术的飞速发展，数控机床以其精度高、效率高和劳动强度低等诸多普通机床无法比拟的优势，成为当今制造业的主流加工设备。

目前，一个企业设备数控化水准的高低已经直接影响到了它的生存。

那些拥有大量普通机床的工厂，正面临着巨大的挑战。

这些厂家效益不好的主要原因，一方面是大量普通机床闲置造成浪费，另一方面是没有充足的资金购买新的数控设备。

因此，投入较少的资金，把原有机床进行升级改造，使之变成数控机床，就成了解决这一问题的最好办法。

现在，机床的改造，特别是把普通机床改造成经济型数控机床，已经成为了我国广大企业设备投资的重要组成部分。

现将机床改造中要考虑的主要问题介绍如下：1伺服系统的选择伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息传递环节，又是能量放大与传递的环节。

它的性能在很大水准上决定了数控机床的性能。

例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。

伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类。

在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。

该系统的执行元件——伺服电机，通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。

步进电机是采用脉冲数字信号进行控制的，每转一转步距误差自动变为零，易于控制，价格最低。

其选择的关键是对参数进行确定。

确定参数的具体方法是：先计算电机的步距角，其次确定其步距精度，然后再对它的转矩进行选择，最后选定步进电机驱动器。

永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中，它容量大，结构简单，运行可靠，效率高，但启动特性欠佳。

其选择方法是：先确定电机的额定转速，其次选择其负载惯量，然后再确定它的额定转矩，进行电机预选，最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算确定预选电机是否符合要求。

2数控系统的选择数控系统是数控机床的中枢，是其中最关键的环节。

普通车床数控化系统改造方案一、项目背景随着科技的不断发展，传统的普通车床正在逐渐被数控车床所取代。

数控车床具有高精度、高效率、高稳定性等优势，可以满足现代制造业对产品质量和生产效率的要求。

因此，对现有的普通车床进行数控化改造，可以提高其加工精度和生产效率，降低人力成本，提高企业竞争力。

二、目标1.提高加工精度和稳定性：通过数控系统的精确控制，实现加工精度的提高和加工过程的稳定性。

2.提高生产效率：通过数控系统的自动化控制，实现加工过程的自动化和快速完成，提高生产效率。

3.降低人力成本：通过数控系统的自动化控制，减少人工操作和监控，降低人力成本。

三、改造方案1.数控系统选型：根据企业的需求和预算，选择适合的数控系统。

可以选择开放式数控系统，以便后续的扩展和升级。

2.硬件改造：将普通车床的机械结构进行改造，增加数控系统需要的传感器和执行器。

例如，增加伺服电机、编码器、控制阀等。

3.电气改造：将车床原有的电气系统替换为数控系统所需的电气设备。

包括电源、变频器、控制器等。

4.编程与调试：根据加工工艺要求，编写数控程序，并进行相关工艺参数的设置和调试。

确保数控系统能够准确地控制车床的运动。

5.操作与维护培训：对操作人员进行相关培训，使其熟悉数控系统的操作和维护方法。

确保数控系统的正常运行和维护。

四、预期效果1.加工精度提高：通过数控系统的精确控制，可以实现加工精度的提高，减少加工误差，提高产品质量。

2.生产效率提高：数控系统具有自动化控制功能，可以实现加工过程的自动化和快速完成，提高生产效率。

3.降低人力成本：数控系统的自动化控制减少了人工操作和监控，可以降低人力成本。

4.提高企业竞争力：数控化系统能够提高产品质量和生产效率，提高企业竞争力，获得更好的市场发展空间。

五、风险与挑战1.成本风险：数控化系统改造需要一定的投资，成本较高。

需要评估投资回报率和风险控制。

2.技术难题：数控化改造涉及机械、电气、编程等多个领域的知识，对技术人员的技能要求较高。

CA6140普通车床的数控化改造设计成绩评定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。

关键词CA6140普遍车床数控改装数控化改造进给运动目录第一章概述 (1)第二章总体方案的设计 (3)2.1设计任务 (3)2.2总体方案的论证 (3)2.3总体方案的确定 (4)第三章微机数控系统硬件电路设计 (5)3.1 微机数控系统硬件电路总体方案设计 (5)3.2 8255A可编程并行I/O口扩展芯片 (6)3.3 8255A端口的寻址 (7)3.4可编程键盘，显示器接口——Intel8279 (9)3.5 地址锁存器74LS373 (10)3.6 部分硬件接口电路及辅助电路设计 (11)4.1 本数控系统软件设计任务 (15)4.2进给伺服系统X轴与Z轴步进电机控制 (15)4.3 主轴电机的控制 (15)4.4 自动刀架的控制 (15)4.5 螺纹加工工作原理和加工程序 (16)第五章数控机床的机械部分设计 (22)5.1 数控机床的传动装置设计 (22)5.2 机械部分的设计与计算 (24)5.3 自动刀架的设计 (28)第六章数控改造方案的改进 (32)结论 (33)参考文献 (33)第一章概述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。

普通机床的数控改造机械行业作为国民经济的基础对我国经济发展具有非常关键的战略意义。

是整个国民经济快速健康发展的平台和载体。

虽然目前机械行业企业经营状况都比以前大有好转，但是由于大部分企业还是以普通设备为主进行生产。

这就直接导致了生产效率低下，产品质量主要依赖于工人素质的高低，无法适应当前市场需求的小批量、高精度、形状复杂的产品。

设备落后就成了严重制约企业跟上**步伐继续健康发展的主要瓶颈之一。

由于数控机床生产效率高，产品合格率高，能加工复杂的形体且产品的一致性好。

所以我国企业必须实现数字化生产。

但是目前绝大多数企业无法承受大批购买新数控机床所需的巨额资金。

所以应用新技术改造旧机床是解决这个问题帮助企业走出困境的捷径。

下面以以下几点谈谈普通机床的数控化改造；一、数控改造的优势机床数控化改造与新购数控机床相比有以下几点明显优势；1、减少投资额，交付周期明显缩短。

与新购数控机床相比较，数控改造一般可以节省百分之六十至八十的费用，而且设备改造周期远远短于新设备订购时间。

特别是重、大型及专用机床尤为明显。

2、机械性能稳定可靠。

3、便于操作与维修。

由于多年的使用，从操作者和维修工对机床的性能早已了解，只需较短时间的培训。

只要机床调试完成就可以全负荷投入生产，大大缩短过渡时间。

4、数控改造的同时对机械部分进行了大修所以机床精度和加工质量有了很大提高，还节省了大修费用。

5、数控改造有极大的针对性。

市场上销售的数控机床大多为通用性机床，而数控改造则可以针对企业特殊需求进行适和企业产品特点的改造。

因此根据企业实际情况有针对性地对旧有的普通机床进行数控改造，不但可以大大缓解新购买数控机床带来的巨大资金压力，又可以充分利用现有资源，是解决企业困境的好方法。

二、普通机床数控改造要点：1）明确改造目的。

根据企业产品的实际需要和设备的现实状况，明确改造后的机床要实现的功能和达到的精度。

2）根据改造目的制定切实可行的改造方案。