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CA6140普通车床数控改造数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中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。
但目前大力发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多职业类学校和中小型企业难以承受。
再者普通车床经过多次大修后，故障率仍然较高，且维修费用成本较高。
因此普通车床进行数控改造势在必行。
一、改造方案本文结合我校教学实际，针对CA6140车床机床进行数控改造。
对于普通车床的经济型数控改造，总体改造方案应遵循的原则是：数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠，合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。
并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：首先，机床基础件必须有足够的刚性。
其次，改造的费用要合适，经济性好。
加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。
为实现主轴自动无级变速，在主轴上增加交流异步电动机变频调速系统、主轴脉冲发生器，从而不需进行机械换档。
（1）数控部分的改造。
第一，数控系统运动方式的确定。
数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。
点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。
由于CA6140车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。
第二，伺服进给系统的设计改造。
数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。
闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。
但它结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。
半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。
但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。
经过以上比较，由于所改造的CA6140车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。
优秀设计XXXX大学毕业设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：CA6140普通车床经济型数控改造设计指导教师：职称:职称:20**年XX月XX日毕业设计（论文）任务书注：任务书的具体内容可依据各系要求进行修正。
另，学生所做毕业设计(论文)的工作的研究成果归河北理工大学所有，学生不能向第三方泄露有关成果内容和技术秘密。
目录摘要 (6)Abstract (7)1绪论 (8)1.1引言 (8)1.2机床数控改造的目的 (9)1.3数控系统的产生和发 (10)1.3.1数控系统的出现和发展 (10)1.3.2数控系统的发展趋势 (11)1.4数控改造的必要性 (11)1.5数控机床改造的优点 (12)1.6数控机床改造的设计步骤 (13)1.7 CA6140的数控改造 (14)1.7.1数控系统的选择 (14)1.7.2 CPU和存储器 (15)1.7.3 I/O接口电路 (16)1.7.4其它部件的选择 (16)2数据参数的选择及其计算 (18)2.1纵向进给系统得设计计算（装配图2） (18)2.1.1选择脉冲当量： (18)2.1.2计算切削力： (18)2.1.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型： (20)2.1.4齿轮及转距的有关计算： (21)2.2横向进给系统的设计计算： (23)2.2.1切削力计算： (24)2.2.2滚珠丝杠设计计算： (24)2.2.3齿轮及设计的有关计算： (26)2.2.3步进电机的选择： (27)2.3自动刀架的设计 (29)2.3.1刀架的抬起： (29)2.3.2刀架的回转和选位 (29)2.3.2刀架的下降定位和压紧 (30)2.3.3减速机构的设计计算 (31)2.3.3蜗杆传动的设计计算 (34)2.3.4螺旋升降装置得设计计算 (38)3数控系统硬件电路设计 (43)3.1概述 (43)3.2 8088微处理器控制系统设计 (44)3.2.1主要技术特性及硬件配置 (44)3.2.2存储空间的分配 (44)3.2.3I/O地址分配 (44)3.2.4单片机部分电路设计图如图纸所示 (44)3.2.5光电隔离电路 (44)3.2.6功率放大电路 (45)3.2.7其他辅助电路 (46)4软件设计部分 (47)4.1概述 (47)4.2总体方案设计 (47)4.3插补方法的确定 (48)4.4进给控制字FCW的设置 (50)4.5环行分配器的子程序 (50)附录Ⅰ (51)附录Ⅱ (57)致谢 (62)参考文献 (63)摘要近20年来.我国数控技术和数控机床走过了引进技术、消化吸收和实现产业化的历程。
CA6140车床经济型数控改造摘要:了解数控机床的概念，所谓数字控制是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。
而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。
它的优点很多,可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。
由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。
为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。
纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾,不占据丝杠空间。
横向进给机构的改造：拆除横向丝杠换上滚珠丝杠,由步进电机带动。
总体设计方案:CA6140车床主轴转速部分保留圆机床的手动变速功能。
车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。
最后,根据已知条件对纵向横向伺服进给机构进行设计与计算。
关键词:数控、车床、改造Abstract:Numerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automaticallu in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the vertical mechanism: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the screw. The overall master design: the spindle’s gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever. The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by theball screw, which is drove by the Stepper motors. The last, we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers.Key word: Numerical Control、machining、information前言数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。
CA6140普通车床的数控化改造设计把普通机床改造成经济型数控机床，既可以整合原有资源，使原有普通机床得到充分利用，减少投资费用，又能利用改造后的机床提高质量和效率。
事实证明，普通机床的数控改造能够给企业带来新的前景。
本文根据企业大量存在的CA6140普通机床，从机械部分和电气部分分析和设计入手，把普通车床改造成经济适用性的数控机床。
1机床数控化改造的意义一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性：（1）可以加工出传统机床不易加工的曲线、曲面等复杂的零件；（2）可以实现机加工自动化，而且是柔性自动化，所以效率可比传统型机床提高3～7倍；（3）加工的零件精度高，尺寸分散度小，使装配更容易；（4）可完成多工序的集中加工，减少零件搬运次数；（5）拥有自动监控、自动报警、自动补偿等自律功能，因而可实现一定时间无人看管的加工。
2总体设计方案（1）拆掉原车床的横向和纵向溜板箱、丝杠光杠及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换滑动丝杠；（2）纵向齿轮减速装置和驱动电机安装在机床的右端，横向齿轮减速器和驱动电机安装在床鞍的后部（相对操作者）；（3）拆除手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架，实现自动换刀；（4）增加数控装置系统，使机床数控化；（5）在挂轮箱内安装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测和加工螺纹功能。
3縱向进给系统的设计改造纵向进给传动系统的改造如图3-1所示。
纵向步进电机1通过一对减速齿轮2把动力传递给纵向滚珠丝杠3，再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台4做往复移动。
原车床的进给箱保留，滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴6通过套筒联轴器5与滚珠丝杠3相连。
4横向进给系统的设计改造横向滚珠丝杠也采用一端固定，一端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图3-2所示。
横向步进电机1及减速器2安装在床鞍的后部。
靠近操作者一端，布置一根支撑短轴11，通过套筒联轴器10与滚珠丝杠7连接起来。
机械机床毕业设计15CA6140型车床的经济型数控改造设计正文一、引言数控技术在机械制造行业的应用越来越广泛，数控机床相比传统机床具有高精度、高效率和稳定性好等优点。
为了提高15CA6140型车床的加工精度和生产效率，本文设计了一种经济型数控改造方案。
二、数控改造方案1.系统结构2.数控系统选型数控控制器选用市场上常见的高性价比控制器，如FANUC、SIMENS等。
驱动器选用与数控控制器兼容的驱动器。
运动系统选用与机床匹配的直线导轨和滚珠丝杠。
3.前置设备安装为了实现数控操作，需要在车床上安装前置设备，包括电机、编码器和传感器等。
电机用于驱动车床主轴和各个运动轴，编码器用于测量位置信息，传感器用于检测工件和刀具的状态。
4.软件开发本方案采用开发软件对数控系统进行编程和操作。
根据机床的运动特性和加工要求，编写数控程序，实现各轴的运动控制和工件加工。
三、经济性分析数控改造的经济性分析是评估改造方案是否可行的重要环节。
首先，对改造前后的成本进行对比。
改造前需要购买数控系统设备和前置设备，改造后需要进行编程和人工操作。
然后，对改造后的效益进行估算。
改造后的车床可以实现高精度加工和连续生产，一台数控车床可以替代多台传统车床，减少设备投资和人力成本。
最后，通过经济指标分析，如投资回收期、财务内部收益率等，评估改造方案的经济效益。
四、实施建议根据经济性分析结果，结合实际情况，提出以下实施建议：1.在购买数控系统设备时，选择性价比较高的设备，确保性能和价格的平衡。
2.在编写数控程序时，根据实际加工要求，合理设置加工参数，提高加工效率和加工精度。
3.在改造过程中，加强人员培训，提高操作人员的技术水平，充分发挥数控系统的性能。
结论本文设计了一种经济型数控改造方案，以提高15CA6140型车床的加工精度和生产效率。
经过经济性分析和实施建议，证明了该方案具有可行性和经济性。
数控改造能够使机械机床适应现代制造的需求，是提高机械制造水平的重要手段和途径。
摘要随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经成为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化改造，尤其适合我国普通机床拥有量大，生产规模小的具体国情。
机电一体化技术涉及机械、电子、以及控制等多门学科，是现代工业最主要的基础技术和核心技术之一，是衡量一个国家机械装备发展水平的重要标志。
虽然这门学科还正处于发展阶段，许多理论还处于研究和完善阶段，但是它代表着机械工业技术革命的前沿方向，是综合国力的又一具体体现。
因此，我们应该重视该学科的研究，并大力发展这门学科，逐渐缩小与日美等发达国家的差距。
本次设计是对CA6140普通车床的数控化改造。
在国内，盛行普通车床改造成数控车床，此设计就是针对着这以目的而设计的，这就降低了生产成本，缩短了工业化的进程，同时为广大的生产厂家所接受。
此设计主要是结合国内的具体国情，针对于广大的用户所设计的。
远远比不上那些外国的设备所达到的精度。
当然，时代在发展，随着我国的正和国力迅速攀升，在不久的将来那些精度要求比较高的数控设备一定出现在中国的大部分企业中。
关键字：数控改造机电一体化国情学科研究AbstractAlong with the science technical fast fierce development, number's controling tool machine has already become the important marking which measures a national machine manufacture industry level.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.The machine electricity integral whole turns a technique to involve a machine, electronics, and control etc. several academicses, is one of the foundation technique and core techniques of modern and industrial most, is the important marking which measures a national development level of the machine material.Although this academics is still be placed in a development a stage, many orieses are still placed in research and perfect stage, it represents the machine industrial technique revolution of ex- follow a direction, is comprehensive another concrete body of national strength now.Therefore, we should value the research of that academics, and strongly develop this academics, contract to wait with day the United States gradually flourishing nation of margin.This design is to control to turn a reformation to the number of CA6140 common lather.At the domestic, the widely accepted common lather reforms into a number to control lather, this design is to aim at this with the purpose but design of, this lowered production cost and shortenned industrialization of the progress is a large production factory in the meantime, house accept.This design is mainly to combine local concrete state of the nation and aim at at what large customer design.Far and far can not compare with the accuracy that the equipments of those foreign countries attain.Certainly, the ages is in the development, along with our country of positive with the nationalstrength quickly increase, in the near future those greatly parts of business enterprises that the accuracy requests higher number to control an equipments and must appear in China in.Key word:The number controls a reformation The machine electricity integral whole turn State of the nation The academics study目录绪论 (1)1.数控机床的基本知识 (2)1.1数控机床的发展趋势 (2)1.2数控机床的组成 (4)1.3机床的运动性能指标 (5)1.4数控机床机械结构的组成、特点 (5)1.5数控机床主传动系统的特点及其要求 (7)2总体方案设计 (10)2.1设计任务 102.2.总体方案确定 102.2.1系统的运动方式与伺服系统的选择 102.2.2计算机系统 102.2.3机械传动方式 113 电机的选择和脉冲当量的选择 (11)3.1确定系统脉冲当量 113.2电机的选择 123.2.1纵向进给步进电机的计算 123.2.2横向进给步进电机的计算 124. 导轨的设计 (13)4.1滚动导轨的优点134.2选择滚动导轨的结构形式134.3滚动导轨预紧方式的确定134.4滚动导轨几何参数的确定144.4.1滚动体尺寸和数目的选择144.4.2滚动导轨的长度144.5塑料导轨的应用154.6贴塑导轨155. 纵、横向自动走刀机床进给伺服系统机械部分的设计 155.1设计任务 155.2总体设计的方案确定 155.3 纵向自动走刀机床进给伺服系统机械部分的设计 165.3.1切削力计算175.3.2 滚珠丝杠设计计算175.3.3齿轮及转矩的有关计算：195.4横向自动走刀机床进给伺服系统机械部分的设计 215.4.1切削力计算215.4.2 滚珠丝杠设计计算215.4.3齿轮及转矩的有关计算：246 微机数控系统硬件电路的设计 (25)6.1控制系统的功能256.2采用软件环形分配器266.3.自动回转刀架的控制266.4.螺纹加工的控制 266.5地址编码 267. 安装 (27)7.1纵向进给系统安装 277.2 横向进给系统安装 277.3 刀架安装 277.4 数控系统箱安装 277.5 编码器安装 278. 结论 (28)9. 致谢 (29)10. 参考文献 (30)附图一CA6140纵向伺服进给单元装配图附图二CA6140横向伺服进给单元装配图附图三CA6140机床电气控制原理图绪论普通机床数控化改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。
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。
为此，本例中采用旧床身淬火并贴膜。
(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AbstractEconomical NC transformation of general machine tools are mainly on the premise of the reasonable selection of NC system, and then to ordinary lathe mechanical transformation of appropriate, transformation of the content mainly includes:(1) the transformation, so that the machine has good precision retentivity, except as far as possible to reduce electrical and mechanical fault at the same time, should give full consideration to the wear resistance of the machine parts, especially the machine tool guide. Therefore, in this case using the old lathe bed quenching and film.(2) the transformation, the object is direct numerical control system, so the reform is particularly important. This is among the most prominent point is the selection of ball screw instead of rolling screw, improve the transmission of sensitivity and lower power stepping motor torque loss.(3) reconstruction of the gearbox, due to the numerical control system, so the input and output shaft and gear design, and then on the transformation.(4) the transformation of the turret, CNC turret, which can be directly controlled by CNC system, and the tool has the advantages of small volume, high repetitive positioning accuracy, safe and reliable.Through the transformation of the machine tool and according to the requirements of the stepping motor as driving device, so that after the transformation of the machine tool can meet the requirements of modern processing.Keywords: Transformation of NC lathe into economic step motor control system目录1.前言 (1)2.设计总体要求及相关已知条件介绍 (2)2.1设计总体要求 (2)2.2相关已知条件 (2)3.切削力的计算与分析 (3)3.1切削力的分析与计算 (3)4.机床主电机功率计算 (4)4.1主轴的变速范围 (4)4.2主轴的电机校核 (4)5.进给伺服系统传动方案的设计\对比分析 (4)5.1减速箱体的设计 (4)6.滚珠丝杠螺母副的设计\计算与选型 (5)6.1型号的选择 (5)6.2滚珠丝杠的计算 (6)7.导轨的计算及选型 (7)8.步进电机的计算及选用 (8)8.1纵向步进电机的选择 (8)8.2横向步进电机的选择 (12)9.设计小结 (18)10.参考文献 (19)致谢 (20)1.前言1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。
