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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。
ca6140课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解CA6140车床的基本结构、功能及操作流程。
2. 学生能够掌握CA6140车床的编程方法，包括直线、圆弧、螺纹等加工指令。
3. 学生能够了解CA6140车床的维护保养知识，确保设备正常运行。
技能目标：1. 学生能够独立操作CA6140车床，完成简单的零件加工。
2. 学生能够运用编程知识，对零件进行合理的加工路径规划。
3. 学生能够分析并解决CA6140车床在操作过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高他们在实际操作中的安全意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在实际生产中沟通协作的能力。
3. 激发学生对机械加工的兴趣，引导他们关注我国制造业的发展。
课程性质分析：本课程为专业技能实践课程，以CA6140车床为载体，结合理论知识，培养学生的实际操作能力和解决问题能力。
学生特点分析：学生为中职二年级学生，具有一定的机械加工理论基础，动手能力强，但安全意识相对薄弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作，提高学生的综合技能。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. CA6140车床基本结构及功能：介绍车床的主要部件，包括床身、床头箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座等，并分析各部分的作用。
2. CA6140车床操作流程：讲解车床的开机、关机、调试、装夹工件、选择刀具、设定加工参数等操作步骤。
3. 编程方法：学习CA6140车床的编程指令，包括直线、圆弧、螺纹等加工路径的编程方法，并通过实例进行讲解。
4. 零件加工：教授学生如何根据图纸要求，运用编程知识，对零件进行加工路径规划，并完成实际加工操作。
5. 故障分析与维护保养：介绍CA6140车床在使用过程中可能出现的故障及其原因，教授学生如何进行故障分析和设备维护保养。
C6140车床数控化改造课程设计心得作为一名机械设计与制造专业的学生，我们在大学期间会接触到各种机床的使用和操作，然而在传统的车床操作中，由于对零件尺寸精度和工件表面质量的要求越来越高，故需要引入数控技术，从而提高工作效率和加工精度。
本学期我们进行了一次针对C6140车床的数控化改造课程设计，以此为机会，我将我的心得体会分享给大家。
一、前期准备工作在进行CNC数控化改造之前，我们需要对C6140车床的结构、原理及工作方式、CNC系统的基本原理、车刀的刀具系统以及加工过程等内容进行全面学习和了解，并作出详细的设计方案，以确保改造的顺利进行。
二、具体实施工作1. 设计方案的制定我们的团队利用CAD绘制了数控化改造方案。
通过模拟车工加工的过程，确定各轴的行程及速度软限位。
设定各加工参数，如清算、快走、空行程、加工后跳跃、切削补偿等。
同时，我们还需要对车床进行重要部件的具体更换，如主轴箱、主轴电机、尾座、刀架、抱杆等。
2. 数控系统的安装和调试我们采用了FANUC数控系统，需要将各轴控制卡、驱动器及主机放置在机箱内，然后按照所制定的参数进行初步调试。
通过安装完成数控系统并根据预定的程序进行参数、功能调试，确保数控系统能够正常工作，各个轴之间的协调性良好。
3. 技术员的培训我们团队还需要对操作人员进行专门的数控车床操作培训，让他们熟练掌握数控操作界面及相关功能，能够精准制定执行数控程序，并成功完成零件加工任务。
三、数控化改造的效果经过数控化改造后，C6140车床加工效率极大提升，特别是小批量、多品种的单件和中小批量的生产更加方便，同时大货量的生产也可以轻松应对。
随着技术的不断进步，CNC技术不仅仅是加工精度高，而且生产效率急剧增加，其广泛的应用范围也在不断扩大，使得机械加工的发展呈现更为广阔而广阔的前景。
总之，本次C6140车床数控化改造课程设计，让我更加深入地了解了数控化改造的整个流程和每个环节的具体操作方式。
设计题目：CA6140车床的数控化改造专业：设计者：指导老师：年月日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车床数控化改造设计解析一、背景介绍：CA6140车床是一种常见的传统车床，它通过手动操作来控制工件加工过程，由于操作依赖于操作人员的经验和技能水平，加工效率低且容易受到人为因素的影响。
为了提高加工效率和加工精度，以及减少人为错误带来的质量问题，对CA6140车床进行数控化改造是一个重要的研究方向。
二、数控化改造的目标：1.提高加工效率：通过数字控制系统控制各个工作参数，实现工件的自动化加工，提高加工效率。
2.提高加工精度：通过数控系统的精确控制，保证工件加工的精度和一致性。
3.降低人为错误：将操作人员对机床的依赖度降低，减少人为错误对产品质量的影响。
4.增加功能灵活性：数控系统可以灵活地调整参数，以适应不同工件的加工需求。
三、设计方案：1.数控系统选型：选择一款适合CA6140车床的数控系统，该系统应具有稳定可靠的性能和完善的功能，能够满足车床加工的需求。
2.导轨和滑块改造：对原有的导轨和滑块进行改造或更换，以提高加工精度和稳定性。
3.主轴改造：对原有的主轴进行改造或更换，以提高转速控制的精度和可靠性。
4.伺服电机安装：在车床的各个轴向上安装伺服电机，由数控系统控制其运动，以实现自动化加工。
5.完善的自动化装置：设计并安装自动换刀装置、自动送料装置等，以提高加工效率和减少人为操作。
6.编程软件开发：根据数控系统的特点，开发适合CA6140车床的编程软件，以便操作人员能够方便地进行程序编写和调整。
7.操作界面设计：设计一个简洁明了的操作界面，方便操作人员进行监控和调整。
四、预期效果：1.加工效率提高：数控系统实现了工件的自动化加工，大大提高了加工效率，减少了人为操作的时间。
2.加工精度提高：通过对各个工作参数的精确控制，加工精度得到了显著的提高。
3.缩短交期：由于加工效率提高，交货期可以相应缩短，提高了客户的满意度。
4.减少人为错误：数控系统的自动化控制减少了人为错误的可能性，提高了产品的质量稳定性。
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。
ca6140(二）课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握CA6140车床的基本操作和维护方法，培养学生具备一定的机械加工能力和安全生产意识。
具体分解为以下三个方面的目标：1.知识目标：使学生了解CA6140车床的结构、原理和功能，掌握其基本操作方法，培养学生具备车削、铣削、钻孔等机械加工技能。
2.技能目标：通过实践活动，使学生能够熟练操作CA6140车床，独立完成一般的机械加工任务，培养学生具备解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生热爱劳动、敬业爱岗的职业精神，增强学生团队协作意识和安全意识，使学生在实践中培养良好的职业道德。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.CA6140车床的结构与原理：介绍车床的主要组成部分、工作原理及其功能。
2.CA6140车床的操作方法：讲解车床的基本操作步骤，如开机、关机、装夹工件、选择刀具等。
3.机械加工技能训练：包括车削、铣削、钻孔等基本加工技能的学习和实践。
4.安全生产与维护：讲解车床的安全操作规程，以及日常维护和故障排除方法。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解车床的结构、原理和操作方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生针对实际加工问题进行讨论，培养学生的解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析典型加工案例，使学生了解车床在实际生产中的应用。
4.实验法：安排学生进行车床操作实践，提高学生的动手能力。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：确保车床等实验设备完好，为学生提供充足的实践机会。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多种方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
课程设计说明书课程名称：课程设计题目：用CNC改装C6140车床的进给系统学院：大学科学技术系：机电专业：机械设计制造及其自动化班级： 082班学号： 7011208084学生：谭辉起讫日期： 2011.11.29￣~￣2011.12.16指导教师：胡庭蔚职称：教师系分管主任：审核日期：目录设计任务书……………………………………………………………前言……………………………………………………………1.1概述………………………………………………………. 1.2控机床的特点及其组成…………………………………1.3可行性论证………………………………………………1.4改造方案的拟定…………………………………………1.5课程设计的主要参数……………………………………1.6给伺服系统机械部分的设计计算……………………1.7、滚珠丝杆螺母传动副的设计计算及选型………………1.8、滚球丝杆螺母副的设计计算与选型……………………1.9、关于传动设计计算………………………………………心得体会………………………………………………………..参考文献……………………………………………………….致…………………………………………………………….前言计算机技术和先进制造技术的发展，推动了机械加工在各方面的变革和进步。
典型的数控机床已成为现代加工器械的鲜明代表。
考虑到企业的生产效率和投资成本，普通车床的数控化改造将是一个极为有意义的课题。
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几部，特别是微电子技术、电子计算机技术的进步，运用到控制系统中，技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要求，因此更显示出机床数控化改造的必要性。
cA6140型车床课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握CA6140型车床的基本结构、工作原理、操作方法和维护保养知识。
通过本课程的学习，学生应能够正确操作车床，进行各种机械加工操作，并具备一定的车床故障排除能力。
具体的教学目标如下：1.知识目标：–了解CA6140型车床的基本结构和工作原理。
–掌握车床的操作方法和维护保养知识。
–熟悉车床的安全操作规程。
2.技能目标：–能够正确操作CA6140型车床，进行各种机械加工操作。
–具备一定的车床故障排除能力。
–能够进行车床的日常维护和保养。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的团队合作意识和安全意识。
–培养学生对机械加工技术的兴趣和热情。
–培养学生对车床操作的规范性和精确性的认识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括CA6140型车床的基本结构、工作原理、操作方法和维护保养知识。
具体的教学内容如下：1.CA6140型车床的基本结构：介绍车床的主要组成部分，包括床身、主轴、进给系统、刀架等。
2.CA6140型车床的工作原理：讲解车床的工作原理，包括主轴的旋转原理、进给系统的传动原理等。
3.CA6140型车床的操作方法：教授如何正确操作车床，包括开机、关机、装夹工件、选择刀具、调整刀具位置等。
4.CA6140型车床的维护保养知识：讲解车床的日常维护保养方法，包括清洁、润滑、调整等。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、操作演示法、实践操作法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生了解车床的基本结构、工作原理和操作方法。
2.操作演示法：通过教师的操作演示，使学生直观地学习车床的操作技巧和注意事项。
3.实践操作法：让学生亲自动手操作车床，进行各种机械加工操作，培养学生的实际操作能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、教学课件、操作视频、实验设备等。
1.教材：提供详细的理论知识和操作指导，帮助学生学习和参考。
2.教学课件：通过图文并茂的方式，展示车床的结构、工作原理和操作方法。
CA6140卧式车床数控化改造设计摘要：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 (2)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 (14)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 (28)第6章主运动传动系统总体方案的设计 (36)6.1主运动传动系统的设计 (36)6.1.1无级变速传动系统 (36)6.1.2 有级变速传动系统 (37)6.1.3固定传动比的传动系统 (37)6.2电动机的选择 (38)6.2.1.电动机工作方式的确定 (38)6.2.2电动机类型的确定 (38)6.2.3电动机型号的选择 (38)6.3箱体的结构设计 (38)6.4主轴脉冲发生器的安装 (39)第7章刀架的选型 (40)第8章设计小结 (42)8.1优缺点分析 (42)8.2设计的改进及扩展 (42)总结 (43)致谢 (44)附录 (45)参考文献 (48)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”。
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卧式车床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握CA6140卧式车床的结构组成及其工作原理，理解机床坐标系与工件坐标系的转换关系。
2. 学生能够描述CA6140卧式车床的主要技术参数，如转速、进给速度、最大车削直径等。
3. 学生能够了解并解释车床切削加工的基本概念，包括切削力、切削热及其对工件加工精度的影响。
技能目标：1. 学生能够正确操作CA6140卧式车床，包括开机、关机、装夹工件、选择合适的刀具和切削参数。
2. 学生能够运用所学知识进行简单的车削加工，如车外圆、车内孔、车螺纹等，并达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。
3. 学生能够通过实际操作，掌握CA6140卧式车床的维护保养方法和常见故障排除技巧。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对机械加工专业的兴趣，增强对工程技术职业的认同感。
2. 学生能够认识到安全生产的重要性，养成严谨、细致、负责的工作态度。
3. 学生能够在团队协作中发挥个人优势，培养沟通、协作能力和集体荣誉感。
本课程针对中职或高职机械加工专业学生，结合CA6140卧式车床的实际情况，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业技能和综合素质。
课程目标具体、可衡量，便于学生和教师在教学过程中进行有效评估。
通过本课程的学习，学生将具备一定的机床操作技能，为今后从事相关工作奠定基础。
二、教学内容1. CA6140卧式车床概述- 车床的分类、结构组成及其功能- CA6140卧式车床的工作原理与特点2. 技术参数与加工范围- 主要技术参数介绍：转速、进给速度、最大车削直径等- 车床加工范围及其适用材料3. 车削加工基本概念- 切削力、切削热及其对加工精度的影响- 切削液的选择与作用4. 车床操作与加工- 工件装夹、刀具安装与调整- 常见的车削加工方法：车外圆、车内孔、车螺纹等- 切削参数的选择与优化5. 车床维护保养与故障排除- 车床的日常维护与保养方法- 常见故障现象及其排除方法6. 安全生产与职业道德- 安全生产知识与操作规程- 职业道德与工匠精神教学内容依据课程目标，以课本为依据，注重科学性和系统性。
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (4)第一章前言 (1)1.1研究目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)第2章数控系统总体方案的确定 (7)2.1数控系统总体方案设计 (7)2.2 具体设计方案 (7)2.3 纵向伺服进给部分的计算与校核 (9)2.4横向伺服进给部分的计算与校核 ................... 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 数控系统基本硬件组成........................... 错误！未定义书签。
3.2主电路控制设计 (13)3.3 执行电路控制设计 (13)3.4 辅助电路控制设计 (14)Metal Cutting (20)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卧式车床有大量的需求，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，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，不能及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行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。
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 competitive 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行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。
ca6140数控改造课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握CA6140普通车床数控改造的基本原理，理解数控系统的结构和功能。
2. 使学生了解并掌握数控编程的基本指令和编程方法，能运用到CA6140数控改造中。
3. 帮助学生掌握数控机床的调试和维修方法，提高实际操作能力。
技能目标：1. 培养学生运用数控技术对CA6140普通车床进行改造的能力，提高实践操作技能。
2. 培养学生分析并解决数控改造过程中遇到的技术问题的能力。
3. 培养学生团队协作和沟通表达能力，提高项目实施效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数控技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生严谨的工作态度和良好的职业道德，增强责任感。
3. 通过课程学习，使学生认识到数控技术在现代制造业中的重要性，增强学生的专业认同感。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
在后续的教学设计和评估中，将以上目标分解为具体的学习成果，确保课程的有效实施。
二、教学内容1. 数控机床基本原理：讲解数控技术的起源、发展及其在现代制造业中的应用，重点分析CA6140普通车床数控改造的原理和优势。
2. 数控系统结构与功能：介绍数控系统的组成，包括硬件和软件部分，分析其主要功能及相互关系。
3. 数控编程：结合教材相关章节，讲解数控编程的基本指令、编程方法和工艺流程，让学生掌握CA6140数控车床编程技能。
4. 数控机床调试与维修：教授数控机床的安装、调试和维修方法，分析常见故障及其排除方法，提高学生的实际操作能力。
5. 实践教学：安排学生进行CA6140数控改造实践，包括设备选型、编程、调试和维修等环节，培养学生实际操作和团队协作能力。
教学内容安排和进度如下：第一周：数控机床基本原理及数控系统结构与功能；第二周：数控编程基本指令及编程方法；第三周：数控机床调试与维修；第四周：实践教学，进行CA6140数控改造。
教学内容与课本紧密关联，确保科学性和系统性。
c6140课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握C6140车床的基本结构、工作原理及其操作方法；2. 掌握机床切削加工的基本概念，了解金属材料的切削性能；3. 掌握机床加工中的安全操作规程，了解机床的维护保养知识。
技能目标：1. 能够独立操作C6140车床，完成轴类、盘类等零件的基本加工；2. 能够根据加工要求选择合适的刀具、切削参数，进行简单零件的加工；3. 能够分析并解决机床加工过程中出现的问题，具有一定的故障排除能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械加工专业的兴趣，激发学生的学习热情和积极性；2. 培养学生严谨的工作态度，养成良好的操作习惯，提高安全意识；3. 培养学生的团队协作精神，学会沟通、交流，提高解决问题的能力。
本课程针对中职院校机械加工专业学生，结合C6140车床的实际情况，注重理论知识与实践操作的结合。
课程目标具体、可衡量，旨在使学生掌握机床加工的基本知识和技能，培养安全意识，提高职业素养，为今后的工作打下坚实基础。
二、教学内容1. C6140车床结构及工作原理：介绍车床的主要部件及其功能，分析车床的工作原理，使学生了解车床的基本构造。
2. 车削加工基本概念：讲解车削加工的定义、分类及加工范围，使学生掌握车削加工的基本知识。
3. 刀具和切削参数选择：学习各种车刀的结构、类型及其应用，探讨切削速度、进给量和切削深度的选择原则，提高学生加工过程中的参数设置能力。
4. 车床操作与加工：详细讲解C6140车床的操作步骤，包括机床的启动、停止、工件装夹、刀具安装等，以及轴类、盘类等零件的加工方法。
5. 安全操作规程与机床维护：强调车床操作中的安全注意事项，介绍机床的日常维护和保养方法，提高学生的安全意识和设备维护能力。
6. 故障分析与排除：分析车削加工过程中可能出现的故障及原因，探讨相应的解决方法，培养学生解决问题的能力。
教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，系统性地安排教学大纲。
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。
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01.0=x δ02.0=z δ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设计参数设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。
由《机械加工工艺手册》表8.1-1可列出C6140卧式车床的技术数据如下：名称技术参数在床身上400mm工件最大直径在刀架上210mm顶尖间最大距离650;900;1400;1900mm宋制螺纹mm 1---192加工螺纹范围英制螺纹t/m 2---24模数螺纹mm 0.25---48径节螺纹t/m 1---96最大通过直径48mm孔锥度莫氏6号主轴正转转速级数24正转转速范围10—1400r/min反转转速级数12反转转速范围14---1580r/min纵向级数64进给量纵向范围0.08---1.59mm/r横向级数64横向范围0.04---0.79mm/r滑板行程横向320mm纵向650;900;1400;1900mm最大行程140mm刀架最大回转角±90°刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面B×H 25×25mm顶尖套莫氏锥度5号尾座横向最大移动量±10mm外形尺寸长×宽×高2418×1000×1267mm 圆度0.01mm 工作精度圆柱度200:0.02平面度0.02/φ300mm表面粗糙度Ra 1.6---3.2μm主电动机7.5kw电动机功率总功率7.84kw改造设计参数如下:最大加工直径在床面上460mm在床鞍上210mm 最大加工长度1150mm快进速度纵向6000mm/min横向3100mm/min最大切削进给速度纵向730mm/min横向370mm/min溜板及刀架重力纵向800N横向600N 脉冲当量纵向0.02mm/脉冲横向0.01mm/脉冲定位精度纵向±0.02mm横向±0.01mm2.3.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=N dηk其中 Nc — 为传动件的额定功率N d —主电机的额定功率， N d =7.5 kwη—主传动系统总功率，一般为0.6~0.7，取η=0.65 k —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⨯⨯VsFz ×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=C Fz a p xFz×f yFz×K Fz 对于一般切削情况：xfz=1，y Fz =0.75 ，K F z=1，C F z=188kg/㎜2=1880Mpa F2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）FZ Fy ≈(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 ′=0.16ap(㎜)333444f(㎜) 0.20.30.40.20.30.4Fz(N )1614.982188.942716.062153.32918.593621.41P=1.15×1416.78+0.16×(2833.56+800)=2210.67(N) ○1强度计算 寿命值L i =61060niTini=1000L D vfπ 由《机床设计手册》得T i =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=1Q=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△L 1=±EFPLo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△L 1=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。
