毕业设计 CA6140普通车床的数控技术改造(含外文翻译)
车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计
车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计1.摘要本论文针对车床CA6140主轴系统进行数控化改造及仿真设计，旨在提高车床的加工精度和生产效率。
首先，对车床的主轴系统进行了详细分析，并确定了改造的目标和需求。
然后，基于数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。
最后，通过仿真模拟对改造方案进行了验证，并使用实际加工试验进行了实验验证。
实验结果表明，通过数控化改造，主轴系统的加工精度和生产效率得到了显著提高。
2.引言车床是传统机械加工设备中常用的一种，但是由于其控制方式落后，存在加工精度低、生产效率不高等问题。
因此，对车床进行数控化改造是提高其加工精度和生产效率的重要手段。
主轴系统作为车床的核心部件之一，其控制精度对整个车床的加工效果起着重要作用。
本论文针对车床CA6140主轴系统进行了数控化改造及仿真设计，旨在提高其加工精度和生产效率。
3.车床CA6140主轴系统的分析与改造目标首先，对车床CA6140主轴系统的结构和工作原理进行了详细分析，发现其存在传动链路复杂、加工精度不稳定等问题。
基于此，确定了改造目标为提高主轴系统的加工精度和稳定性，并提高其生产效率。
4.数控控制系统的设计根据数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。
首先，选取了适合主轴系统控制的数控设备，并设计了相应的控制算法和程序。
然后，对数控编程进行了详细设计，并使用仿真软件进行了仿真验证。
5.改造方案的仿真与验证为了验证改造方案的有效性，使用仿真软件对其进行了仿真模拟。
首先，建立了CA6140主轴系统数学模型，并将其运行参数与改造后的数控控制系统进行了耦合。
然后，通过调整控制系统的参数，对加工过程进行了仿真模拟，并对加工结果进行了分析和评估。
最后，使用实际加工试验进行了实验验证，并与仿真结果进行了对比分析。
6.结论通过车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真设计，本论文有效提高了主轴系统的加工精度和生产效率。
CA6140普通车床的数控技术改造
抚州职业技术学机电系2011届机电一体化及数控技术专业毕业论文CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）姓名：邱顺军学号：08321414专业：数控技术班级：08级（083214）指导老师：王良生2011年5月1.3.1 主要研究内容1.机械部分改造2.电气部分改造3.软件设计（编程）2 机械部分改造2.1 设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对CA6140普通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。
改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。
主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。
其改造后结构原理示意图如图2-1所示。
图2-1 CA6140型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动2台步进电机，按规定的方向、速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。
在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。
换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至一定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。
[20]2.2机械部分改造[4]2.2.1纵向进给系统的计算与设计1. 纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。
步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。
对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。
一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图2-2所示。
图2-2 数控改造的总体方案示意图2. 纵向进给系统的设计计算已知条件：工作台重量： W=750N 时间常数： T=28ms 滚珠丝杠基本导程： 0L =8mm 行程： S =700mm 脉冲当量: δp=0.02mm/step 步距角： α=0.75º/step 快速进给速度：maxV =2.5m/min(1) 切削力计算 由《机床设计手册》可知，切削功率K N N c η= （2-1）式中 N ——电机功率，查机床说明书，N=4kW ；η——主传动系统总效率，一般为0.6～0.7取65.0=ηK ——进给系统功率系数，取为K=0.96。
机械机床毕业设计12CA6140普通车床的数控技术改造
前言时光匆匆，大学四年的学习和生活即将结束。
为了全面检验四年来我们理论知识学习的质量和培养走向工作岗位独立自主的工作能力，按照学院的教学大纲要求，我们进行了大学生活中最重要的教学环节——毕业设计。
在本次设计中，我的设计题目是：CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）。
在设计中，就我个人而言，我希望能在这次设计中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下以各良好的基础。
使自己得到了最基本的技能训练，尤其是运用CAD制图，使我有机会把本专业的知识同计算机知识结合在一起。
此次设计是在指导老师张振金老师的悉心指导下，充分发挥自己独立思考的能力而完成的。
在设计中，我查阅了大量有关资料，多次到沈阳机床厂的生产一线调研，充分了解了本设备的实际运行情况。
由于本人理论水平有限，缺乏现场工作经验，在设计中，难免有这样或那样的错误与缺点，在此我诚恳希望各位老师给予我最直接的批评与指正，以便使我以后取得更大的进步。
最后，特向在本次设计中给予我帮助的老师们表示我由衷的感谢。
设计者：年6月20日目录前言-------------------------------------------------- 1 摘要-------------------------------------------------- 5 ABSTRACT ---------------------------------------------- 6 第一章绪论------------------------------------------- 7 一数控系统发展及趋势--------------------------------- 7 （一）国内外数控系统发展概况------------------------- 7 （二）数控技术发展趋势 ------------------------------ 7 （三）智能化新一代PCNC数控系统--------------------- 10 二普通机床数控改造的必要性-------------------------- 11 （一）微观看改造的必要性---------------------------- 11 （二）宏观看改造的必要性---------------------------- 12 三数控改造的内容及优缺点---------------------------- 12 （一）国外改造业的兴起 ----------------------------- 12 （二）数控化改造的内容 ----------------------------- 13 （三）机床数控化改造的优缺点------------------------ 13 四数控机床机构组成、特点及分类 ---------------------- 14 （一）数控机床的组成 ------------------------------- 14 （二）数控机床机构的特点---------------------------- 16 （三）数控机床的分类 ------------------------------- 19 五普通机床数控化改造市场---------------------------- 22 （一）改造的市场 ----------------------------------- 22 （二）进口设备和生产线的数控化改造市场-------------- 22 第二章 C6140普通车床数改的总体方案------------------- 24 一总体方案------------------------------------------ 24 （一）主传动系统和进给系统的改造-------------------- 24 （二）主轴脉冲发生器 ------------------------------- 25 （三）主轴脉冲发生器的结构及原理-------------------- 26 第三章数改C6140车床传动装置设计 -------------------- 27 一滚珠丝杠螺母副------------------------------------ 27（一）滚珠丝杠副的工作原理、特点及类型-------------- 28 （二）滚珠丝杠副的结构 ----------------------------- 29 二纵向进给系统的设计与计算-------------------------- 32 （一）纵向进给系统的设计计算------------------------ 32 （二）滚珠丝杠设计计算 ----------------------------- 34 （三）齿轮及转距的有关计算-------------------------- 39 三横向进给系统的设计与计算-------------------------- 42 （一）横向进给系统的设计计算------------------------ 43 （二）滚珠丝杠设计计算 ----------------------------- 44 （三）齿轮及转矩有关计算---------------------------- 46 四滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方法 ---------------- 47 五滚珠丝杠副的安装结构------------------------------ 50 （一）支承结构 ------------------------------------- 50 六进给系统传动齿轮间隙的消除------------------------ 51 （一）采用减速箱的目的及注意事项-------------------- 51 （二）减少或消除空程的必要性和方法------------------ 51 第四章数改C6140自动刀架设计------------------------ 53 一自动刀架的分类------------------------------------ 53 二自动刀架的设计------------------------------------ 53 第五章数改6140步进电机的设计 ----------------------- 56 一步进电机的工作方式-------------------------------- 56 二步进电机的选择------------------------------------ 56 （一）步进电机选用的基本原则------------------------ 56 （二）数改C6140纵向进给系统步进电机的确定---------- 58 （三）数改C6140横向进给系统步进电机的确定---------- 58 第六章数改6140车床导轨设计------------------------- 60 一导轨的作用---------------------------------------- 60 二塑料导轨软带-------------------------------------- 60 第七章数控系统硬件电路设计-------------------------- 63 一数控系统基本硬件组成------------------------------ 63二单板机控制系统的设计------------------------------ 64 第八章 CA6140生产成本及经济技术分析------------------ 66 第九章结论----------------------------------------- 67 参考文献--------------------------------------------- 68 专题：----------------------------------------------- 70 高速切削的刀具材料及切削技术的应用------------------ 70 附录Ⅰ:外文文献---------------------- 错误！未定义书签。
CA6140车床数控化改造设计
计算切削力
纵向切削力计算 查阅相关资料计算得： 车削时最大工作载荷 Fm KFL f ( Fv G) =1.15×1340+0.04×(5360+90×9.8) =1790.68(N) 最大动载荷 C L f F 3 = 83.5 ×1.5×1790.68=11740（N）
3 m m
•
步进电机选择原则纵向驱动电源自选择横向电机选择五、数控系统的选择
• 现在国内数控设备使用的数控系统也是有不少的
品牌和种类，大体分为国产系统和进口系统，现 在国内厂家主流系统有：广州数控，北京KND， 华兴数控，华中数控，蓝天系统等，台湾系统有： 新代系统，宝元系统等，进口系统有：三菱系统， 西门子系统，发那科系统。 但是进口系统在某些性能上的确有其过人之处， 但是价格比较昂贵。从数控化改造的经济性和系 统的稳定性及综合性能上考虑我们选用广数的 GSK 980TDb系统，作为数控改造的系统，用来控 制机床的运行。
总体方案设计图
三、机械系统的改造设计方案 1．主传动系统的改造方案 对普通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，这样可减少机械 改造的工作量。
2．换装自动回转刀架
为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道 工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转 刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限公 司生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动 刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路， 由数控系统完成。
CA6140普通车床改造成经济型数控车床。 主要参数如下： （1）床身上最大加工直径400 mm； （2）最大加工长度1000 mm； （3）X方向(横向)的脉冲当量δx = 0.005 mm/ 脉冲，Z方向(纵向)δz = 0.01 mm/脉冲； （4）X方向最快移动速度Vxmax = 3000 mm/min，Z方向为Vzmax = 6000 mm/min； （5）X方向最快工进速度Vxmaxf = 400 mm/min，Z方向为Vzmaxf = 800 mm/min；
CA6140普通车床数控化改造毕业设计论文
设计目的通过本课程设计的训练，使学生在学完《数控机床结构及维修》和《数控原理与系统》课程之后，能够运用所学的知识独立完成数控车床进给传动系统的自动控制系统设计，从而使我们更进一步加深和巩固对所学的知识的理解和掌握，并提高学生的实际操作能力。
（1）运用所学的理论知识,进行车床数控化改造的初步训练,培养我的设计能力；（2）了解普通车床的机械部分的数控化改造与电气部分的数控化改造方法（3）掌握查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；（4）掌握编写技术说明书的能力。
摘要数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化。
普通机床的缺点：普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。
由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。
普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。
适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。
它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。
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。
物竞天择，适者生存。
一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床的数控化改造是机械行业在必然趋势。
通过搜集资料、实践研究等方法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。
而这也将极大的推动中国机械行业的发展。
经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。
所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。
事实证明：机床的数控化改造可以为企业带来可观的经济效益。
关键词：CA6140普通车床；数控化改造；数控车床目录第一节普通车床数控化改造绪论1.1 概述 (1)1.2 数控机床在我国的发展概况 (1)1.3 数控机床的发展趋势 (2)第二节机械设计部分 (3)2.1C A6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定 (3)2.2总体方案确定 (3)2.3设计参数 (4)2.4 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 (5)2.5步进电机拖动的开环系统 (15)第三节 PLC程序设计部分 (16)3.1系统配置 (16)3.2程序设计 (16)3.3程序设计及调试运行程序 (17)第四节体会收获 (21)第五节参考文献 (22)第一节普通车床数控化改造绪论1.1 概述1．机床数控化改造的目的：用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造，将其有机结合，使普通机床基本具备同类数控机床的性能的数控机床。
CA6140型普通车床数控化改造设计
7、可以采用最新的控制技术，可根据技术革新的发展速度,及时提提高生产设备自动化水平和效率，提高机床质量和档次,将旧机床改造成当今水平的机床。自动化程度高、专业性强、加工精度高、生产效率高。
8、增强了功能，如圆弧加、锥度加工，这是传统加工方法难以完成的。
9、交货期短，可满足生产急需。
六、 数控改造的设计步骤
1.旧机床的设备选型
通常对一台旧机床，是否需要进行数控化改造，首先应对该设备进行估价，这也就是设备选型。已判断该设备是否有改造价值，改造后不能满足需求，改造后的可能性等，这些都于设备的选择密切相关，所以设备选型是设备改造的重要环节，应重点考虑几个重要参数:设备的型号规格、生产厂家和国别、投产时间、目前运行状况、剩余价值(机械、电气)、改造后可达到的预期效果。数控改造应尽可能采用20世纪80年代后生产的机床，因为这类机床由于使用年限短，其几何精度相对高一些，改造效果也要好一些。
以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
（二）从宏观上看，数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。 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。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。
CA6140普通车床的数控化改造设计
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。
毕业设计_CA6140车床数控改造设计说明书
CA6140车床数控改造设计说明书目录1 概论 (2)1.1 数控机床应用的局限性 (2)1.2机床数控化改造的优点 (2)2总体方案设计 (3)3 进给伺服系统机械部分设计计算与校核 (4)3.1机械结构改装设计 (5)3.1.1方案的确定 (5)3.2计算切削力 (5)3.2.1 纵车外圆 (5)3.2.2 横切端面 (5)3.3滚珠丝杠副的计算和选型 (6)3.3.1纵向进给丝杠 (6)3.3.2 横向进给丝杠 (8)3.3.3纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 (10)3.4齿轮传动比计算 (11)3.4.1纵向进给齿轮箱传动比计算 (11)3.4.2横向进给齿轮箱传动比计算 (11)3.5步进电机的计算和选型 (12)3.5.1纵向进给步进电机 (12)3.5.2横向进给步进电机 (15)4 进给伺服系统机械部分结构设计 (19)4.1进给伺服系统总图设计 (19)4.2进给伺服系统的装配图 (19)5微机控制系统硬件电路设计 (20)5.1硬件电路一般要求 (20)5.2控制系统的组成及功能 (21)5.2.1 CPU、存储器、I/O接口电路扩展 (21)5.2.2控制系统的功能 (22)5.3步进电机控制电路 (22)5.3.1步进电机半闭环驱动原理 (22)5.3.2脉冲分配 (23)5.3.3驱动电路 (23)5.3.4其他辅助电路 (24)6 微机控制系统的软件设计 (24)7 机床的加工程序编制 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录…………………………………………………………………………………………………331概论数控机床与通用机床相比，增加了功能，提高了性能，简化了结构，较好地解决形状复杂、精密、小批及形状多变零件的加工问题，能够获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控机床的应用也受到其他条件的限制。
1.1 数控机床应用的局限性（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，对中小企业常是心有余而力不足。
CA6140普通车床的数控化改造设计
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。
毕业设计----CA6140车床的数控改造设计
XX学院毕业设计说明书课题：车床的数控改造子课题:同课题学生姓名:专业学生姓名班级学号指导教师完成日期1摘要 (2)1. 数控车床的简介1.1数控机床的概述 (4)1.2数控机床的工作原理 (4)1.3数控机床的发展趋势 (5)2．数控机床的改造概述2.1数控机床改造的必要性 (8)2.2数控改造的步骤 (9)2.3数控机床改造的重要内容 (10)2.4数控系统的选择 (11)2.5数控改造中主要机械部件改装探讨 (13)3．数控机床的改造3.1 CA6140的基本情况 (14)3.2改造后的技术要求 (17)3.3 CA6140数控改造3.3.1主传动系统的改造 (17)3.3.2电动机的选择 (19)3.3.3进给系统的改造 (25)3.3.4丝杠的选择 (25)3.3.5刀架的改造 (27)3.3.6导轨的选用 (30)4．机床数控系统的选择 (35)5．机床电气控制原理图 (37)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)我国数控机床产量持续高速增长，数控机床在加工精度、自动化程度、生产效率、劳动强度等诸方面都有普通机床无法比拟的优势，但购买新的数控机床特别是大型数控机床费用很高，常使许多用户望而怯步，特别是像我国这样的发展中国家资金有限。
几年来数控机床升级改造的经验告诉我们，对老机床实施数控化改造，不仅实用性能良好、周期短，而且可以节约大量资金。
被改造的机床越大，所节约的资金也越多。
本文主要论述了普通车床改造的项目、步骤和需要进行改造的主要部件。
重点讨论了CA6140机床的主轴系统、进给系统、丝杠、刀架以及导轨的改造。
总而言之，我们对老机床实施数控化的改造，对我国的社会主义建设将有着一定的推进作用。
关键词：数控机床数控改造1.1数控机床概述数控机床及由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础，它的发展一直备受人们关注。
数控机床以其卓的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。
CA6140普通车床数控化改造设计.
CA6140普通车床数控化改造设计摘要应用成熟的数控技术理论和成功经验，以低廉的成本对普通旧机床进行数控化改造，可以恢复甚至提高原机床的精度，适应工业高速跨越式发展的要求，为此机床数控化改造在国际国内作为新的经济增长行业获得了很大的发展。
本文以CA6140机床为研究对象，对该机床进行了数控化改造，主要研究内容如下：对数控伺服系统的工作原理进行分析研究，简单了解了数控化改造过程中数控系统的选型，分析研究了CA6140机床的数控化改造方案，重点介绍了本课题采用的GSK980TD系统。
根据机械、动力学及电气设计原理，采用交流变频电机变频调速，对数控机床的主传动系统进行了设计和校核。
根据进给系统的要求，对切削力和滚珠丝杠进行了计算，并选配了合适的齿轮和进给电机。
对CA6140车床电气控制部分进行了PLC设计，绘制了主轴及伺服系统的梯形图，编制了PLC可编程控制器工作程序；给出整机电气线路改造方案。
对改造后的机床精度进行了恢复，并给出伺服系统典型部件改造方案。
数控化改造后的机床实际应用效果良好，取得了良好的加工质量和经济效益。
此次研究，为企业技术人员实现传统CA6140型车床数控化改造提供了行之有效的科学方法，对于企业其他传统设备的技术改造也有借鉴和参考价值。
关键词：数控改造；伺服系统；PLC；CA6140车床目录绪论 .......................................................................................................................................1.1数控机床改造的背景和意义 .........................................................................................1.1.1数控机床在我国发展的现状 ................................................................................1.1.2车床数控化改造的意义 ........................................................................................1.1.3普通车床数控化的优点...........................................................1.2 车床数控化改造的内容 ............................................................. 错误!未定义书签。
CA6140车床的数控-毕业设计机械外文翻译
The machinability of materialThe machinability of a material usually defined in terms of four factors:(1). Surface finish and integrity of the machined part;(2). Tool life obtained;(3). Force and power requirements;(4). Chip control.Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below.1. Machinability Of SteelsBecause steels are among the most important engineering materials , their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels.Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels.Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability.Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels.When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds —the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “low carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.)However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels.Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds.Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials.The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels.Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation.Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability.In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness), although at room temperature it has no effect on mechanical properties.Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability.2. Machinability of Various Other MetalsAluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend toform a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus.Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment.Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials.Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds.Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass.Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric).Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary.Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels.Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high.Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine.Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures.Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire.3. Machinability of Various MaterialsGraphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools.Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, andproper support of the workpiece. Tools should be sharp.External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming “gummy” and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from C ︒80 to C ︒160 (F ︒175to F ︒315), and then cooled slowly and uniformly to room temperature.Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics.Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers.The machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting .Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material.4. Thermally Assisted MachiningMetals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hotmachining), the source of heat—a torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arc—is forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter.It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride.SUMMARYMachinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables.材料的可机加工性一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义：（1）、分的表面光洁性和表面完整性。
(完整版)CA6140 普通车床的数控改造毕业设计论文
河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute 毕业设计（论文）题目： CA6140普通车床的数控改造班级：机电设备维修与管理0902 班*名：***指导教师：**CA6140车床数控化改造摘要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各个改造部分的设计。
通过对CA6140普通车床的数控改造，实现了加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，大大提高了工作效率，稳定了零件的加工质量，并保留了原机床的基本结构和部分工作性能，能节约资金，缩短生产周期，是工厂进行机械设备技术化改造的趋势。
关键词：车床，数控，改造，精度，进给系统目录一绪论 (1)1.1数控机床的发展史 (1)1.2机床数控化改造的意义 (1)1.3数控化改造后机床的优越性 (2)1.4机床数控化改造的内容 (2)二设计要求及系统的选型 (4)2.1总体方案设计要求 (4)2.2设计参数 (4)2.3其他要求 (5)2.4系统的确定 (5)2.5系统的特点 (6)2.6GSK980TA的参数 (6)三车床丝杠的改造与伺服系统的改造设计 (9)3.1滚珠丝杠的优点 (9)3.2换用滚珠丝杠的设计 (9)3.3纵向滚珠丝杠选型与设计 (10)3.4横向滚珠丝杠的选用与设计 (16)3.5滚珠丝杠的支撑与轴承的选用 (20)3.6步进电机的选用原则 (21)3.7步进电机的选用 (23)3.8驱动器的选择 (31)四 CA6140其他部分的改造特点 (33)4.1电气控制系统的改造设计 (33)4.2主轴脉冲发生器的选用与安装 (36)4.3导轨副的改装 (37)4.4联轴器的安装 (37)五总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (33)一绪论1.1数控机床的发展史1946年诞生了世界上第一台电子计算机。
CA6140普通车床的数控技术改造
第一章概论1.1 数控系统发展简史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。
它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。
6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。
从此，传统机床产生了质的变化。
近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
1.2 国内数控机床状况分析近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。
在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。
2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。
但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。
近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、- 1 -数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。
出口的数控机床品种以中低档为主。
1.3 数控系统的发展趋势1. 继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。
至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。
PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。
远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
2. 向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
3. 向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
CA6140普通车床的数控化改造设计毕业设计
目录一、课程设计的目的和要求 (2)二、总体方案的设计 (3)三、机械部分设计 (5)四、数控系统设计 (10)五、总结与参考书 (14)第一章课程设计的目的和要求一.课程设计的目的机床数控系统课程设计是机械类专业机电一体化课程的重要实践性教学环节之一.是综合运用所学过的机械、电子和计算机知识而进行的一项机电结合的基本训练。
其目的是：1.能够正确运用机床数控技术等课程的基本理论和有关知识，学会设备数控化改造方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算。
2.通过对设备改造的机械部分设计，掌握数控设备典型零件的计算方法以及正确的结构设计方法。
3.通过设备的数控系统硬件和软件设计，掌握简单数控系统硬件及软件设计的基本方法。
4.通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养分析问题和解决问题的能力。
5.提高应用手册、标准及编写文件等资料的能力。
二．课程设计的内容完成一台CA6140普通车床的数控化改造。
利用微机对纵、横进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量0.01mm，横向脉冲当量0.005mm。
刀架采用电动自动转位刀架，主轴变速采用电磁离合器有极变速。
具体内容如下：1.总体方案的分析、比较、论证。
2.机械部分设计。
重点是进给传动系统机构的结构设计及伺服电机的选择计算。
3.数控系统设计。
硬件部分完成微机控制系统电气原理图设计；软件部分包括主要程序框图和部分汇编程序设计。
4.编写课程设计说明书说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容，包括总体方案的确定，系统框图的分析，机械传动设计计算，电气部分的设计说明，选用元器件及其参数的说明，软件设计及其说明等。
5.图纸（1）机械结构装配图A1图纸2张，要求视图基本完整、符合标准。
其中应有一个坐标轴的完整剖视图。
（2）数控系统组成框图A2图纸1张（3）数控系统电气原理图A1图纸1张（4）软件框图A2图纸1张6.课程设计时间分配建议本课程设计用3周时间完成，各部分所占时间分配大致如下：（1）方案论证1天（2）机械部分设计6天（3）电气部分设计4天（4）软件设计2天（5）编写说明书1天（6）准备答辩及答辩1天第二章总体方案的确定普通机床的数控化改造。
CA6140普通车床的数控化改造毕业设计
┊┊┊┊┊┊┊CA6140普通车床的数控化改造┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。
数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。
购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高，许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。
为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。
本文的主要内容有：1．对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案；2．对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究；3．对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法；4．根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图；5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图；6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量；7.绘出相应的零件图和装备图；8．给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。
关键词：普通车床、数控、改造ABSTRACTMost enterprises still have large amounts general-purpose machine tools which have longevity of service, low precision, can not adapt to mass production, low automatization and adaptability, but can not be washed out because of its low cost and continuity of enterprise’s production.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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.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. Enterprises’ equipment updating step are counteracted severly. So General lathe's numerically controlled reforming is a quick way that costs less, improve production precision and efficiency, and it can improve enterprises’ competitive power. So it can takes its place in our way to a powerful manufacturing country.The main contents is:1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked according to misty optimum’s synthesize adjudicate principle.2. The ball screw’s type,assembling, supporting, bearing type, and stepping motorof feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought upa choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. The complete electricity control diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140’s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-A’s NC system.5. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and draw out a techniquediagram.6. Disassembled the lathe, throw away the old feeding system, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe.7. Draw out parts diagrams and assemble diagram.8 .Methods of installing and testing of general purpose lathe’s numerically controlled reforming were put forward.Key words: General purpose lathe、 Numerical control(NC)、Reform┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章前言------------------------------------------------------- 6 1.1 问题的提出---------------------------------------------------- 6 1.1.1国内外数控系统发展概况 ------------------------------------ 6 1.1.2国内外数控技术发展趋势 ------------------------------------ 7 1.1.3智能化新一代PCNC数控系统 --------------------------------- 7 1.2 普通机床数控改造的经济性评价---------------------------------- 8 1.2.1微观看改造的必要性 ---------------------------------------- 8 1.2.2宏观看改造的必要性 ---------------------------------------- 9 1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------------------- 9 1.3.1改造的市场 ------------------------------------------------ 9 1.3.2进口设备和生产线的数控化改造市场 ------------------------- 10 第二章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求------------------ 10 2.1设计要求 ----------------------------------------------------- 10 2.2主传动系统和进给系统的改造 ----------------------------------- 11 2.3主轴脉冲发生器 ----------------------------------------------- 12 第三章进给伺服系统机械部分设计与计算---------------------------- 14 3.1 进给系统机械结构改造设计------------------------------------- 14 3.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型----------------------------- 14 3.2.1确定系统的脉冲当量 --------------------------------------- 15 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择与校核步骤 --------------- 15 3.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤 ----------------------- 19 3.3.1横向进给系统的设计计算 ----------------------------------- 19 3.3.2 滚珠丝杠设计计算----------------------------------------- 20 3.3.3 齿轮及转矩有关计算--------------------------------------- 22 3.4滚珠丝杠螺母副的精度等级 ------------------------------------- 23 3.5滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧 ------------------------------- 23 3.6 进给系统传动齿轮间隙的消除----------------------------------- 25 3.6.1 采用减速箱的目的及注意事项------------------------------- 25 3.6.2 减少或消除空程的必要性和方法----------------------------- 25 第四章 CA6140数控改造步进电机的设计 ----------------------------- 26 4.1 步进电机的工作方式------------------------------------------- 26┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.2 步进电机的选择----------------------------------------------- 26 4.2.1 步进电机选用的基本原则----------------------------------- 26 4.2.2 CA6140纵向进给系统步进电机的确定 ------------------------ 27 4.2.3 CA6140横向进给系统步进电机的确定 ------------------------ 28 第五章自动回转刀架的选型---------------------------------------- 28 5.1 数控车床刀架的基本要求--------------------------------------- 28 5.2 自动回转刀架的工作原理--------------------------------------- 29 第六章CA6140普通车床数控化改造的数控系统------------------------ 29 6.1 数控车床及数控系统概述--------------------------------------- 29 6.1.1 机床主机------------------------------------------------- 30 4.1.2 驱动装置------------------------------------------------- 30 4.1.3 辅助装置------------------------------------------------- 30 4.1.4 数控装置系统--------------------------------------------- 31 4.1.5 编程装置------------------------------------------------- 31 6.2 微机控制系统硬件电路设计------------------------------------- 31 6.2.1控制系统的功能要求 --------------------------------------- 31 6.2.2硬件电路的组成 ------------------------------------------- 31 6.3 单板控制系统的设计------------------------------------------- 32 6.3.1 硬件配置------------------------------------------------- 32 6.3.2 贮存器空间分配------------------------------------------- 32 6.3.3 I/O口地址分配 ------------------------------------------- 32 6.3.4 光电隔离电路--------------------------------------------- 33 6.4 8031单片机简介 ---------------------------------------------- 33 6.5 存储器扩展电路设计------------------------------------------- 34 6.5.1 程序存储器的扩展----------------------------------------- 34 6.5.2 数据存储器的扩展----------------------------------------- 34 6.6 译码电路设计------------------------------------------------- 38 6.7 其他辅助电路设计设计----------------------------------------- 38 6.7.1 8031的时钟电路单片机的时钟的产生方式 -------------------- 38 6.7.2 复位电路------------------------------------------------- 40 6.7.3 越界报警电路--------------------------------------------- 40 6.7.4 掉电保护电路--------------------------------------------- 41第七章安装调整中应注意的问题----------------------------------- 42┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊7.1 滚珠丝杠螺母副的选择--------------------------------------- 42 7.2 滚珠丝杠螺母副的调整--------------------------------------- 42 7.3 联轴器的安装----------------------------------------------- 42 7.4 主轴脉冲发生器的安装--------------------------------------- 42 第八章结束语---------------------------------------------------- 42 致谢------------------------------------------------------------- 43 参考文献----------------------------------------------------------44┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言1.1问题提出数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。
CA6140车床数控化改造毕业设计说明书2
第一章概述1.O 引言由于现代工业的飞速发展，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，这样既可以提高生产率，改善加工工艺，还可以减少资金投入，采用此方法对中、小型企业来说是十分理想的选择。
1.1 经济型数控改造的实际意义目前，各企业一般都有不少普通车床，完全用数控车床加以替换根本不可能。
解决这个问题，必须走普通车床数控改造之路。
日本大企业中有26%的机床经过数控化改造，而中小企业则占74%;美国有许多数控专业化公司为用户提供数控改造服务。
我国拥有300万台机床，其中大量的是通用车床。
因此，普通车床的数控改造，大有可为。
数控改造一般是指对普通车床某些部位作一定的改造，配上数控装置，从而使车床具有数控加工能力。
1.1.1 技术分析在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大。
如今科学技术发展很快，特别是微电子技术、计算机技术的发展更快。
应用到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，有些企业已在这方面做了有益的尝试。
实践证明，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。
1.1.2 经济分析由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用数控技术对旧机床加以改造，和购买新机床相比，则可以节省50％以上的资金。
一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1／3到l／5，一般用户都能够承担得起，这为资金紧张的中小型企业的技术改造开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。
1.1.3 市场分析据国内资料统计，订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足用户需要。
因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。
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毕业设计（论文）任务书学生姓名：任务下达日期：年月日设计（论文）开始日期：年月日设计（论文）完成日期：年月日一、设计（论文）题目：CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）二、专题题目：高速切削的刀具材料及切削技术的应用三、设计的目的和意义：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，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臵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。
四、设计（论文）主要内容：（1）CA6140普通车床经济型数控改造的总体方案设计；（2）车床纵向进给系统的机械装配图绘制；（3）车床横向进给系统的机械装配图绘制；（4）写毕业设计论文五、设计目标：对CA6140普通车床进行经济型数控改造设计，采用贴塑导轨，滚珠丝杠，步进电机，脉冲发生器等技术，将纵向和横向进给系统改装为用微机控制的能独立运动的进给伺服系统。
六、进度计划：20XX年3月13日至3月31日进行为期3周的生产实习；4月1日至4月10日完成对设计题目的资料收集与查询；4月11日至6月10日完成对设计图纸的绘制；5月11日至6月10日完成毕业设计说明书的编写；6月11日至6月25日最后的审稿及说明书和图纸的打印。
七、参考文献资料：何德原.机床故障与维修.北京:机械工业出版社.1996:102-119；陈婵娟.数控车床设计.北京：化学工业出版社.2006；李佳.数控机床及应用.北京:清华大学出版社.2001；徐元昌.数控技术.北京:中国轻工业出版社.2004；林亨，严京滨.数控加工技术.北京:清华大学出版社.20058、成大先.机械设计手册第四版.北京:化学工业出版社.2002；李文双,苏法.机械制造工程学.黑龙江科学技术出版社,2004.6指导教师：院（系）主管领导：年月日前言时光匆匆，大学四年的学习和生活即将结束。
为了全面检验四年来我们理论知识学习的质量和培养走向工作岗位独立自主的工作能力，按照学院的教学大纲要求，我们进行了大学生活中最重要的教学环节——毕业设计。
在本次设计中，我的设计题目是：CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）。
在设计中，就我个人而言，我希望能在这次设计中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下以各良好的基础。
使自己得到了最基本的技能训练，尤其是运用CAD制图，使我有机会把本专业的知识同计算机知识结合在一起。
此次设计是在指导老师张振金老师的悉心指导下，充分发挥自己独立思考的能力而完成的。
在设计中，我查阅了大量有关资料，多次到沈阳机床厂的生产一线调研，充分了解了本设备的实际运行情况。
由于本人理论水平有限，缺乏现场工作经验，在设计中，难免有这样或那样的错误与缺点，在此我诚恳希望各位老师给予我最直接的批评与指正，以便使我以后取得更大的进步。
最后，特向在本次设计中给予我帮助的老师们表示我由衷的感谢。
设计者：年月日目录前言摘要ABSTRACT第一章绪论一数控系统发展及趋势（一）国内外数控系统发展概况（二）数控技术发展趋势（三）智能化新一代PCNC数控系统二普通机床数控改造的必要性（一）微观看改造的必要性（二）宏观看改造的必要性三数控改造的内容及优缺点（一）国外改造业的兴起（二）数控化改造的内容（三）机床数控化改造的优缺点四数控机床机构组成、特点及分类（一）数控机床的组成（二）数控机床机构的特点（三）数控机床的分类五普通机床数控化改造市场（一）改造的市场（二）进口设备和生产线的数控化改造市场第二章C6140普通车床数改的总体方案一总体方案（一）主传动系统和进给系统的改造（二）主轴脉冲发生器（三）主轴脉冲发生器的结构及原理第三章数改C6140车床传动装臵设计一滚珠丝杠螺母副（一）滚珠丝杠副的工作原理、特点及类型（二）滚珠丝杠副的结构二纵向进给系统的设计与计算（一）纵向进给系统的设计计算（二）滚珠丝杠设计计算（三）齿轮及转距的有关计算三横向进给系统的设计与计算（一）横向进给系统的设计计算（二）滚珠丝杠设计计算（三）齿轮及转矩有关计算四滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方法五滚珠丝杠副的安装结构（一）支承结构六进给系统传动齿轮间隙的消除（一）采用减速箱的目的及注意事项（二）减少或消除空程的必要性和方法第四章数改C6140自动刀架设计一自动刀架的分类二自动刀架的设计第五章数改6140步进电机的设计一步进电机的工作方式二步进电机的选择（一）步进电机选用的基本原则（二）数改C6140纵向进给系统步进电机的确定（三）数改C6140横向进给系统步进电机的确定第六章数改6140车床导轨设计一导轨的作用二塑料导轨软带第七章数控系统硬件电路设计一数控系统基本硬件组成二单板机控制系统的设计第八章CA6140生产成本及经济技术分析第九章结论参考文献专题：高速切削的刀具材料及切削技术的应用附录Ⅰ:外文文献Numerical Control附录Ⅱ:中文翻译数字控制致谢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，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第一章绪论一数控系统发展及趋势（一）国内外数控系统发展概况随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。