C6150普通车床主传动系统的数控改造设计

南昌工程学院毕业设计(论文)机械动力工程系系数控专业毕业设计（论文）题目CA6150普通车床的数控技术改造学生姓名刘志林班级数控《三》班学号00415139指导教师唐刚完成日期2007 年 6 月15 日南昌工程学院毕业设计目录第一章绪论 ························································································································ - 3 - 数控技术和装备发展趋势 ····························································································· - 3 - 第二章数控机床系统总体设计·························································································· - 8 - 一总体方案设计内容 ································································································· - 8 - 二总体方案确定········································································································· - 8 - 第三章进给系统设计计算 ······························································································· - 10 - 一选择脉冲当量······································································································· - 10 - 二计算切削力··········································································································· - 10 - 三滚珠丝杠螺母副的计算和选型 ············································································ - 11 - 四齿轮进给齿轮箱传动比计算················································································ - 20 - 五步进电机的计算和选型························································································ - 21 - 第四章微机数控系统的设计 ··························································································· - 26 - 一微机数控系统的设计纲要···················································································· - 26 -[一] 硬件电路设计····························································································· - 26 -[二] 软件电路设计····························································································· - 27 -二8031单片机及其扩展··························································································· - 27 -[一] 8031单片机的简介 ···················································································· - 27 -[二] 8031单片机的系统扩展············································································· - 28 -[三] 存储器扩展································································································· - 30 -[四] I/O口的扩展 ······························································································ - 31 -三步进电机驱动电路 ······························································································· - 32 -[一] 脉冲分配器（环行分配器）······································································ - 32 -[二] 光电隔离电路····························································································· - 33 -[三] 功率放大器································································································· - 33 -[四] 其他辅助电路····························································································· - 34 -四数控系统的软件设计 ··························································································· - 35 -[一] 软件脉冲分配器························································································· - 35 -[二] 逐点比较法插补程序 ················································································· - 37 -[三] 步进电机升降速软件设计·········································································· - 38 - 第五章数控机床零件加工程序························································································ - 40 - 第六章总结与展望··········································································································· - 41 -- 2 -南昌工程学院毕业设计第一章绪论数控技术和装备发展趋势当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

机械机床毕业设计16CA6150数控车床主轴箱及传动系统系统的设计业设计一、设计背景目前，数控车床是机械加工行业中常用的一种设备。

其主要作用是通过数控系统控制刀具的运动轨迹，对工件进行加工。

本设计的目标是设计一个适用于16CA6150数控车床的主轴箱及传动系统，以提高车床的加工准确性和效率。

二、设计要求1.主轴箱及传动系统要具备足够的刚性和稳定性，以确保整个车床在工作过程中不发生振动和变形；2.主轴箱传动系统的设计应使得主轴的旋转速度能够达到要求，并且有一定的速度范围可调；3.主轴箱传动系统的设计应保证传动效率高，噪音低，并且易于维护和保养；4.主轴箱和传动系统的设计应满足机械加工的要求，对于各个工件的加工均能保证高精度和高质量。

三、主轴箱设计主轴箱是数控车床中的核心部件，其作用是连接主轴和机床床身，并提供主轴的旋转运动。

为了保证主轴和工件的高精度加工，主轴箱设计应满足以下要求：1.主轴箱整体结构应具备足够的刚性和稳定性；2.主轴箱应具备一定的自冷却和监测功能，以保证主轴的温度和振动处于合理范围内；3.主轴箱应具备一定的调节装置，方便对主轴进行润滑和保养。

四、传动系统设计传动系统是主轴箱的重要组成部分，其作用是将动力传递给主轴，使得主轴能够旋转。

在设计传动系统时，应满足以下要求：1.传动系统应选择合适的传动方式，如齿轮传动、带传动等；2.传动系统的设计应保证传动效率高、噪音低，且易于维护和保养；3.传动系统应满足主轴旋转速度的要求，并具备一定的速度调节范围；4.传动系统应具备自动化控制功能，以便实现数控车床的自动操作。

五、总结本设计对16CA6150数控车床的主轴箱及传动系统进行了设计，并提出了相应的要求。

在设计主轴箱和传动系统时，应注重刚性和稳定性的提升，以及传动效率的提高。

同时，还应考虑主轴箱的自冷却和监测功能，以及传动系统的自动化控制功能。

通过合理设计和选用适当的材料和部件，可以提高数控车床的加工准确性和效率，满足机械加工的要求。

摘要随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是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改造，尤其适应我国机床拥有数量大，生产规模小的具体国情。

本文对C6150普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床关键部件参数的计算、对机床主传动系统结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。

经过改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率。

降低了劳动强度。

关键词：普通车床，数控技术，数控化改造AbstractWith the rapid devlopment of science and technology, CNC is becoming an important symbol to measure a country，s machinery manufaucturing level .Using economic numerical control system to transform General machine tools, adapts to our country which has large number General machine tools and is small scale production.The paper studied thoroughly the retrofitting technology on C6150 universal lathe ,including thecomutating of parameters of key components, the design of lathe structure ,optimization of the retrofitting scheme,as well as matters needing attention of reform in detail ,etc.The result shows that the machine tools achieveed expected function and precision after retrofitting ,the machine can sufficienfly execute automatic control on outside diameter taper screw ends etc, it important the production rate of the machine and decreases the labor stress from the operator.Key words: Unversal Lathe Numerical Technology Numerical Control Transformation目录1 绪论 (1)1.1概述 (1)1.1.1国内外数控机床的发展状况 (1)1.1.2 国内外数控机床改造的状况 (2)1.1.3机床数控化改造的优点 (3)1.1.4 机床数控化改造的必要性和可能性 (4)1.2本课题的目的和意义 (5)2 CA6150普通车床主传动系统数控化改造 (6)2.1C6150车床简介 (6)2.1.1 原机床功能 (6)2.1.2 原机床精度 (6)2.1.3 原机床的主要技术参数 (7)2.1.4 原机床的传动系统 (8)2.1.5 普通车床的数控化改造 (8)2.2总体方案的确定 (9)2.3数控机床主传动系统 (9)2.3.1 概述 (9)2.3.2 与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点: (10)2.3.3 数控机床主传动系统配置方式 (10)2.3.4 主传动系统可按不同的特征来分类 (12)2.4数控改造对机械传动系统的要求 (13)2.5无极变速传动链的设计 (13)2.5.1 主运动参数计算 (13)2.5.2 主轴最大切削功率及电动机的确定 (14)2.5.3 主传动系统的设计 (16)2.5.4 确定各级传动副齿轮的齿数 (18)2.5.5 轴及齿轮计算转矩的确定 (20)2.5.6 各齿轮副模数计算 (21)2.5.7 各轴间中心距的计算 (23)2.5.8 确定各轴最小直径 (23)2.5.9 齿轮参数的计算 (24)3 主轴组件的设计 (26)3.1主轴组件的基本要求 (26)3.2主轴 (28)3.2.1 主轴的构造 (28)3.2.2 主轴的材料和热处理 (28)3.2.3 主轴的技术要求 (29)3.3主轴部件轴承的配置 (30)3.4主轴主要结构参数的确定 (36)3.5主轴组件校核 (37)3.6主轴脉冲编码器的加装 (42)4 刀架及导轨部分的改造设计 (44)4.1刀架改造设计 (44)4.1.1 电动刀架的选择 (44)4.1.2 电动刀架的工作原理及控制 (44)4.1.3 电动刀架的安装 (46)4.2机床尾座的改造设计 (46)4.3机床导轨部分的改造设计 (47)4.3.1 聚四氟乙烯基软带的主要性能 (47)4.3.2聚四氟乙烯基软带的粘接工艺 (48)4.4伺服驱动系统的选择 (49)4.5数控改造的控制方式选择 (50)4.5.1 步进电机拖动的开环方式 (50)4.5.2 交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控方式 (51)4.5.3 异步电动机或直流电动机拖动，光栅测量反馈的闭环控制方式 (51)结束语 (53)致谢 (54)参考文献 (55)1 绪论1.1概述1.1.1国内外数控机床的发展状况1946年第一台计算机在美国诞生，1952年世界第一台数控机床也在美国诞生，用于三轴镗铣床的加工，自此，数控机床的发展紧随着微电子技术和计算机技术的发展而发展，近60年来，数控机床经历了两个阶段，六个时代的发展过程。

毕业设计说明书设计题目：普通车床的数控化改造学生班级学号指导教师二零一一年十二月C6150普通车床的数控化改造作者: 指导老师:【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，很好的解决了现代机械制造中机构复杂，精密，批量小，多变零件的加工问题，我国作为机床大国，拥有大量的普通机床。

因此，对普通机床数控化改造不失为一种较好的选择。

【关键词】机电一体化开环控制纵向进给系统设计滚珠丝杠螺母副步进电动机1.前言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。

2机床改造的内容及意义2.1 802S数控系统的组成SINUM ER IK802D是德国SIEMENS公司推出的全数字化数控系统，它可控制4个数字进给轴和一个主轴。

它由PCU（控制面板单元）、键盘、PP72/48（输入输出模块）、24V电源、驱动器SMODRIVE611UE、1FK6系列数字伺服电机和1PH7系列数字主轴电动机等部分组成。

系统的各个部件通过现场总线PROFBUS连接。

第一章绪论1.1本文选题的背景及意义1.1.1 概述整个人类社会的文明史，就是制造技术不断演变和发展的历史。

任何国家的制造业都是国民经济的基础产业，也是国民经济的主要来源。

没有发达的制造业，就不可能有国家真正的繁荣和强大。

制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动力。

而制造业中机床是其基础装备。

我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。

但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。

旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。

随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。

在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。

许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。

我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。

1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。

到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。

可以预料，今后机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

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。

C6150车床数控改造主传动系统设计谢　红1,薛丽蓉2,陈　明2,何利成2(11同济大学机械系,上海200092;21上海市高级技校)摘要:本文介绍了作者在C6150型普通车床数控改造过程中,结合本单位实际情况,对主传动部分的改造。

改造后的主传动系统能无级调速,主轴采用静压轴承以适应高速转动,原有的手柄操纵齿轮变速改为液压油缸控制的自动操纵。

关键词:数控改造;主传动系统;静压轴承 普通机床改造成数控机床是指对普通机床某些部位机械结构做一定的改造,加上数控装置,从而使机床具有数控加工能力。

其优点是能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能,提高普通机床的使用价值。

本文作者结合本单位实际情况,作了C6150型车床数控改造,目的用于教学和培训。

C6150型车床是一种加工效率高,操作性能好,社会拥有量大的普通车床。

把这种车床改造为数控车床,会收到了良好的经济效益。

这里主要介绍作者对主传动部分所作的改造,改造后的主传动系统能无级调速,主轴采用静压轴承,原有的手柄操纵改为液压油缸控制的自动操纵。

1　主传动系统的改造本机床电机仍采用原来的单速三相交流电机,功率为515kW 。

改造后增加一个变频器,通过变频器改变电机频率来改变电机的转速。

原来的电机频率为50H z ,假如变到200H z ,则转速就提高4倍。

用这种方法调速,倍率高,且平稳。

由原来的有级变速(19级)改为无级变速。

为了在主轴低速区保持恒功率传动,主轴计算转速和原来的保持一致,仍保留两对双联齿轮变速,齿轮箱中传动轴位置不变,实际使用的轴为1号轴,3号轴,主轴和7号轴。

齿轮变速滑移由原来的手柄操纵改为液压油缸控制的自动操纵,油缸及活塞安装在7号轴上来操纵齿轮拨叉。

见图1。

图1　主轴箱展开图2　主轴组件的改造为了配合主传动系统的改造,主轴支承由原来的滚动轴承改成静压轴承支承。

(1)静压轴承的特点静压轴承处在纯液体摩擦状态下工作,能承受高速旋转。

静压轴承的油膜刚度高,通常要比轴本身的刚度高好几倍,因此轴承的抗振性比滚动轴承好得多。

C6150普通车床的数控化改造摘要：与普通车床相比较，数控机床作为机电液气一体化的典型产品，可以解决在机械加工中结构比较复杂多变的零件加工的问题，而且加工质量好，生产效率也高。

随着科学技术的快速发展，数控机床的占有率已经成为衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。

购买新的数控机床或者从国外进口是提高产品质量和效率的主要方法，但是费用高，许多工厂在较短时间内没有办法实现，这样就严重阻碍企业设备更新的脚步。

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

本次设计是对C6150普通车床的数控化改造设计计算，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。

其中主要对伺服系统、数控系统等方面做了详细的计算和设计。

设计时我先对数控机床系统进行了总体方案的设计，然后对进给系统、齿轮箱传动比及步进电机进行了设计、选型和计算，最后对微机数控系统硬件电路进行了设计。

关键词：数控改造步进电动机单片微机Reforming design of NC for C6150 general l-atheAuthor’s Name: Qi Yan-ting Tutor: XueXiao-lanABSTRACT: As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and 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.Along with the science technical fast fierce development, numerical controlling tool machine has already become the important marking which measures a national machine manufacture industry level.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. Adopt the economic number controls system to carry on a number to control to turn a reformation to the common tool machine, particularly in keeping with our country the common tool machine own to have great capacity, the small concrete state of the nation of the production scale.This design is to control to turn a reformation to the number of C6150 common lather，mainly on the creative design of original structure of lathe to make lathe relative perfect. While in the process, we do detailed calculation and design of servo system, NC and so on. Design when I first CNC machine tool system, the overall design, and then calculated the feeding system, the gearbox ratio and the stepper motor, computer numerical control system hardware circuit design.KEYWORDS：Numerical transformation of Mechatronics Stepping motor Single chip microcomputer目录1 绪论 (4)2 机床改造总体设计方案的拟定 (5)2.1 设计任务 (5)2.2 总体方案设计内容 (5)2.3 总体方案确定 (6)3 机床伺服系统机械部分设计和计算 (7)3.1 确定系统的脉冲当量 (7)3.2 计算切削力 (7)3.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (9)3.4 齿轮箱的计算 (16)3.5 步进电动机的选型和计算 (17)3.6 绘制进给传动机构的装配图 (23)4微机数控系统硬件电路的设计 (24)4.1硬件电路的设计 (24)4.2 8031单片机的简介及其扩展 (26)4.3 步进电机驱动电路 (31)4.4 数控系统的软件设计 (34)5总结 (41)参考文献 (42)1 绪论一个企业要在当前竞争激烈的环境中存活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。

优秀设计毕业设计（论文）开题报告论文题目：c6150车床主传动系统设计一、选题依据随着产品更新换代的加快和人们需求的多样化，产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化为适应这一变化，数控(NC)设备在企业中的作用愈来愈大。

随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等发展并用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。

数控车床具有加工精度高、质量稳定，生产效率高、适应性强等特点。

因此它能较好地解决形状复杂、精密度高、批量小、零件多变的加工问题，使得机床柔性得以提高。

目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。

由于我国企业大部分数控机床和数控系统依赖进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设备维修力量薄弱，进口的备件维修成本高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。

因此目前我国企业机床数控化比例极低，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。

为节省资源，降低企业固定资产采购成本，使资源利用最大化，对普通机床的数控电气化改造是非常有必要的。

我国作为机床大国，如果对绝大多数传统的落后机床，都改用先进的自动化控制，实现机电一体化改造，将会适应多品种、小批量、复杂零件加工的需求，不但能提高机加工精度和生产率，而且会减少工人劳动强度、降低生产成本，缩短生产周期，特别适合我国国情，所以在当前我国现有机床的技术设备的基础上，进行必要的改造是机床研究学者的重要任务。

数控机床对比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。

(1)可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

这是由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴应该运动的运动量，这就可以加工复杂的曲线和曲面。

(2)可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，效率可比传统机床提高3到7倍。

毕 业 设 计设计题目：C6150车床主轴的加工（数控）工艺规程设计及设备的选择系 别：_________________________ 班 级：_________________________姓 名：_________________________ 指 导 教 师：_________________________郑文玉 穆玉凯 机制331002 计算机信息系2013年6月8 日C6150车床主轴的加工（数控）工艺规程设计摘要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的大学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。

此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。

主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。

运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在本文是基于机械配件在数控车床上的数控编程及工艺的设计。

数控加工工艺的分析、工艺路线的设计、程序的编制、刀具的选择及刀具参数的确定是以数控车床为平台，根据加工工艺的具体分析确定了整体思路并且完成工艺的制定。

从而完成本次毕业设计，本文通过综合运用三年来学过的知识对一个零件的加工进行了设计。

本文内容包括以下几个部分：加工工艺的设计、定位基准选择、刀具参数选择、程序的编制。

关键词机械制造车床主轴数控加工机械工艺设计定位基准程序编制刀具参数加工工艺目录摘要······················································第1章绪论 01.1课题背景 0第二章设计任务书 (3)第三章C6150型车床主轴的加工工艺规程 (5)3.1零件图的分析 (5)3.1.1零件的结构工艺性分析 (6)3.1.2基本尺寸分析 (6)3.1.3表面精度分析 (7)3.1.4形位公差分析 (7)3.2 毛坯的选定 (7)3.2.1轴类零件的工作条件 (7)3.2.2 轴类零件的失效方式 (8)3.2.3 轴类零件的性能要求 (8)3.2.4 轴类零件材料及选材方法 (9)3.2.5 C6150型车床主轴的毛坯选择 (9)3.3 零件的加工工艺分析 (10)3.3.1 工艺分析 (10)3.3.2 加工方法和加工阶段划分 (10)3.3.3 工序顺序的安排 (10)3.3.4 C6150车床主轴工艺过程 (11)3.4设备选择 (12)3.4.1根据零件的结构特点选择机床的类型 (12)3.4.2根据零件的外形尺寸选择机床的规格 (12)3.4.3根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级 (12)3.5零件定位基准及装夹方式的确定·133.5.1定位基准的选择 (13)3.5.2夹具的选择 (13)3.5.3定位元件的选用 (14)3.5.4 C6150主轴的定位基准和装夹方式的确定 (14)3.6选择刀具及对刀·153.6.1刀具的分类 (15)3.6.2刀具的选择及切削参数的选择 (16)3.6.3确定对刀方式 (17)3.6.4选择合理的对刀点及换刀点 (18)3.7制定合理的数控车削加工方案·193.7.1数控车削加工顺序的安排 (19)3.7.2数控车削加工工序卡片 (20)3.8切削用量的选择·203.8.1合理选择切削用量的原则 (20)3.8.2选择切削用量 (20)3.8.3切削用量的计算 (21)3.9加工程序 (23)3.9.1大端外圆粗车程序 (23)3.9.2小端外圆粗车程序 (24)3.9.3小端锥孔粗车程序 (24)3.9.4小端锥孔半精车程序 (25)3.9.5大端锥孔粗车程序 (25)3.9.6大端外圆半精车程序 (26)3.9.7小端外圆粗车程序 (27)3.9.8螺纹车削程序 (28)第四章设计小结 (30)第五章参考文献 (31)谢辞 (32)附录1 (32)附录2 (33)附录3 (33)附录4 (34)作者简介·36第1章绪论1.1 课题背景数控机床是机电一体化最典型的产品，利用数字化控制机械加工过程，不仅可提高产品的质量和生产率，同时也可以降低劳动强度。

毕业设计（论文）题目CA6150普通车床的数控技术改造目录第一章绪论 ························································································································ - 2 - 数控技术和装备发展趋势 ····························································································· - 2 - 第二章数控机床系统总体设计·························································································· - 7 - 一总体方案设计内容 ································································································· - 7 - 二总体方案确定········································································································· - 7 - 第三章进给系统设计计算 ································································································· - 9 - 一选择脉冲当量········································································································· - 9 - 二计算切削力············································································································· - 9 - 三滚珠丝杠螺母副的计算和选型 ············································································ - 10 - 四齿轮进给齿轮箱传动比计算················································································ - 19 - 五步进电机的计算和选型························································································ - 20 - 第四章微机数控系统的设计 ··························································································· - 25 - 一微机数控系统的设计纲要···················································································· - 25 -[一] 硬件电路设计····························································································· - 25 -[二] 软件电路设计····························································································· - 26 -二8031单片机及其扩展··························································································· - 26 -[一] 8031单片机的简介 ···················································································· - 26 -[二] 8031单片机的系统扩展············································································· - 27 -[三] 存储器扩展································································································· - 29 -[四] I/O口的扩展 ······························································································ - 30 -三步进电机驱动电路 ······························································································· - 31 -[一] 脉冲分配器（环行分配器）······································································ - 31 -[二] 光电隔离电路····························································································· - 32 -[三] 功率放大器································································································· - 32 -[四] 其他辅助电路····························································································· - 33 -四数控系统的软件设计 ··························································································· - 34 -[一] 软件脉冲分配器························································································· - 34 -[二] 逐点比较法插补程序 ················································································· - 36 -[三] 步进电机升降速软件设计·········································································· - 37 - 第五章数控机床零件加工程序························································································ - 39 - 第六章总结与展望··········································································································· - 40 -第一章绪论数控技术和装备发展趋势当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

C6150普通车床数控改造第一章总体方案设计1-1设计目的：本设计是针对CA6150普通车床进行数控改造。

利用数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电动机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，主轴采用变频器控制。

对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。

1-2总体方案确定根据设计任务，车床的横向、纵向（Z轴）进给运动采用步进电机、减速齿轮、滚珠丝杠副、滑板的传动方式。

由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向进给运动。

1-3机械改造设计与计算机械设计内容包括：滚珠丝杠的设计计算与选用，齿轮减速机构的计算与选择，进给系统的步进电动机的计算与选择第二章伺服系统机械部分设计计算伺服系统机械部分设计计算内容包括：确定系统的负载、确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力计算，确定伺服电机，传动及导向元件的设计、计算及选用2-1 确定系统的脉冲当量脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本参数。

因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。

对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当量为0.01mm/step和0.005mm/step,在CA6150的技术参数中，要求纵向脉冲当量pf为0.01mm/step。

横向脉冲当量为pf=0.005mm/step。

2-2纵向进给系统切削力与滚珠丝杠的设计计算已知条件工作台重量：W=80kg=800N时间常量： T=25ms行程： s=950mm步距角： 2=0.75o/step快速进给速度：Vmax=0.5m/ms脉冲当量：pf=0.01mm/step（纵向）1、切削力的计算由机床设计手册可知，切削功率Pc=Pηk主电机功率: p= 5.5 kw主传动系统总效率：η=0.8进给系统功率系数：K=0.96Pc=Pηk=5.5×0.8×0.96=4.224kw纵车外圆：计算切削力FFz——主切削力；V——切削速度；由Pc=Fz ×v×0.001/60 可知Fz=1267.2N按切削力各分力比例：Fz：Fx：Fy =1：0.5：0.6Fx=0.5Fz=0.5×1267.2=633.6NFy =0.6Fz =0.6×1267.2=760.32NG=800N2、滚珠丝杠的设计与选择（1）、计算进给牵引力Fm作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力作用在导轨上的摩擦力。

毕业设计（论文）任务书指导老师课题名称CA6150车床主轴箱设计学生姓名专业班级数控70201班目录1、概述2、主运动的方案选择与主运动的设计3、确定齿轮齿数4、选择电动机5、皮带轮的设计计算6、传动装置的运动和运动参数的计算7、主轴调速系统的选择计算8、主轴刚度的校核一、概述主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。

数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。

1.1数控机床主传动系统的特点与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。

4转速高、功率大。

它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。

5变速范围宽。

数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

6主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。

由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。

7主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。

凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。

1.2 主传动系统的设计要求①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数，能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足机床的运动要求。

②主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够的强度和刚度，以满足机床的动力要求。

③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的精度、抗震性，热变形和噪声要小，传动效率高，以满足机床的工作性能要求。

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。

「用微机数控系统改造CK6150车床的设计」本篇文章将详细介绍如何用微机数控系统改造CK6150车床的设计。

微机数控系统可以极大地提高车床的精度和效率，使其实现自动化操作和程序控制。

本文将按照以下几个方面进行说明：改造目标、设计要点、改造方法以及预期效果。

一、改造目标：1.提高车床的精度和工作效率。

2.实现自动化操作，减少人工干预。

3.加强车床的稳定性和可靠性。

二、设计要点：1.更换电气控制系统：将原有的机械控制系统替换成为微机数控系统，即CNC系统。

CNC系统可以实现数控编程、自动化操作和精确控制。

2.改进运动机构：重新设计和改进主轴箱的结构，提高主轴的刚性和稳定性，以达到更高的加工精度和效率。

3.更换伺服电机：采用高性能伺服电机替换传统的步进电机系统，提高传动精度，并减少系统的缺点。

4.安装测量装置：在车床主轴和工作台上安装位置传感器，实时监测主轴和工作台的位置，以便微机控制系统进行精确控制。

三、改造方法：1.更换电气控制系统：首先，拆除原有的机械控制柜和线路，然后安装CNC控制器和配套的电气元件，如电机驱动器和传感器。

调试电气系统并进行数控编程。

2.改进运动机构：对车床的主轴箱进行重新设计和改进，提高其刚性。

增加适当的支撑和稳定结构，以减少振动和变形。

3.更换伺服电机：拆除原有的步进电机系统和驱动器，替换为高性能的伺服电机和驱动器。

调试伺服电机的参数和控制方式。

4.安装测量装置：在主轴箱和工作台上分别安装主轴和工作台位置传感器，并与微机控制系统进行连接和调试。

四、预期效果：1.改造后的车床将实现高精度和高效率的加工操作，提高产品质量和效益。

2.自动化操作将减少工人的劳动强度，提高生产效率。

3.通过改进机械结构和安装测量装置，车床的稳定性和可靠性将得到提升。

4.通过更换伺服电机和电气控制系统，车床的控制速度和精度将大大提高。

总结：通过以上的设计和改造过程，CK6150车床可以实现自动化加工操作和精确控制。