ca6140普通车床数控改造

合集下载

CA6140普通车床数控改造word资料3页

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。

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型普通车床数控化改造设计

6、可充分利用现有的条件，可以充分利用现有基地,不许要重新构筑地基。
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。

CA6140普通车床数控化改造

（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。
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。提高零件生产效率、降低劳动强度，提高零件加工精度，实现复杂曲面、曲线的自动化成型加工，实现“柔性自动化”加工单件、小批量生产的精密零件加工，以适应近年来机电产品市场不断变化的需要。
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
2．机床数控化改造的意义
目前，各企业一般都有不少普通机床，完全用数控机床加以替换根本不可能。解决这个问题，必须走普通机床数控化改造之路。通过对普通机床进行数控化改造，使普通机床成为与同类数控机床的性能相近的数控机床，以适应复杂零件加工及零件加工多变性的各项新要求，以提高企业（工厂）在机械加工业中的竞学完《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。

CA6140车床的数控化改造

CA6140车床的数控化改造CA6140车床的数控化改造摘要：数控化加工是机械行业向着高质量、高精度和高效率发展的必然趋势，对现有CA6140车床进行数控化改造能够在满足生产需要的基础上降低新设备的购置成本，提高企业的经济效益。

本文就其改造过程进行了论述。

关键词：CA6140 车床改造数控机床是典型的机电一体化产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，解决了机械制造过程中对精密件和复杂结构件的加工。

就我们企业目前面临的现状来说，大部分工厂在其生产过程中使用的还是CA6140等普通车床，如果一次性购备数控机床所需要的资金较多，企业心有余而力不足。

为此对普通车床进行数控化改造解决企业生产过程中遇到的技术和经济问题，为技术人员提供参考依据是非常必要的。

1 数控机床改造的必要性数控机床是利用数字化信息对机床的运动和加工过程进行控制的一种设备，主要由机床主机、驱动装置、辅助装置、CNC装置和编程装置等部分组成。

按照加工工艺的不同，可以分为金属切削类数控机床、特种加工类数控机床以及板材加工各类数控机床;按照控制运动轨迹的不同可以分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床;按照驱动装置的不同分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床和混合控制数控机床。

随着科学技术的不断进步，数控机床越来越受到企业的青睐，跟普通车床相比，数控机床的优点主要有：(1)加工精度高，质量稳定。

数控机床的定位精度为±0.01 mm，重复定位精度为±0.005 mm，特别适用于加工精度较高的产品。

(2)数控机床的主传动和进给传动采用了独立的电机，二者能够单独运动，也可以多坐标联动，在加工复杂曲面和形状复杂的零件过程中具有较高的精度。

(3)数控车床采用了自动回转刀架，在加工过程中能够实现自动换刀，和一次换刀完成多道工序的加工。

(4)数据机床在加工过程中预先将程序输入机床，其加工过程无需人工操作，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

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。

CA6140普通车床数控改造

MQ
=
Mf
+
M0
+
Mt
=
Mf
+
M0
+
FxL 0
2πηi
= 375
Ncm
从上面计算可以看出 , Mq , Mk , MQ3 种工况下 ,
以快速空载起动所需力矩最大。以此项作为初选步
进电机的依据。查表 ,当步进电机为五相十拍时λ
= M Π q Mjmax = 01951 。最大静力矩 Mjmax =
( KAF) ,使接触器 KM1 和 KM2 动作 ,完成主轴的正反转切换 ,为减小主轴电动机的启动电流 ,使用了 KM3 、KM4 、KM5 3 个接触器来完成电动机的 Y - △ 切换。为适应加工的要求 ,主轴上安装了编码器 ,通过端口 X472 输入驱动器 611VE 反馈到 PCV 单元。热继电器 ( FR) 的一组常开触点接入 XIII 输入点 1017 ,当电机过热时 ,热继电器 ( FR) 动作 ,使 1017 有效 ,PCV 单元产生报警 ,并切断主轴电动机的电源。
G = 800 N ,得
JΣ = 361355 kg1cm2
考虑步进电机与传动系统惯量匹配的问题
JMΠJΣ = 01275 基本满足惯量匹配的要求。
图 1 纵向进给系统计算简图
Fig. 1 Calculation diagram of vertical servo system
(2) 电机力矩计算
图 2 主轴电动机电气控制线路 Fig. 2 Electrical control circuit of spindle motor
3 对机床控制系统的改造 (1) 主轴编码器在螺纹加工中必须知道主轴转速 ,根据主轴转

ca6140车床数控化改造

ca6140是北京第一机床厂20世纪80年代生产的机床，ca6140是中小型机床。ca6140可使用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成形铣刀和端面铣刀，加工各种平面、加工中心斜面、沟槽、齿轮等。该机床的x、Y、z轴都是由法兰盘式电动机带动齿轮箱齿轮传动驱动，实现传动。经过十多年的使用，该机床的导轨已严重磨损，导轨的直线度等级低，达不到使用要求。进给轴的轴承和齿轮的磨损都已比较严重，经评估，该机床的精度不能达到加工精度要求，但主轴箱、液压系统等其他部件性能良好，只是易损件磨损严重。因此，可以通过经济型数控化改造，完成对该机床整体性能的提高。
直改造总体方案的确定
由于普通机床的数控化改造中经济成本是一个重要因素，因此改造过程中一般采用无测量反馈装置的开环控制方式。该方式的驱动装置主要是步进电动机、电液脉冲马达等。数控机床的控制过程是由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电动机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。加工中心系统位移精度主要取决于步进电动机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度。该方式不具有反馈装置，对实际位移量不进行检测，无反馈与原指令值进行比较，不进行误差校正，系统的位移精度低，但具有结构简单、调试维修方便、ca6140成本低、易改装等特点。除了重要的控制系统外，还有以下几点在改造过程中也是要注意的。
在数控化改造中，电气系统的设计改造主要有两方面的工作：
1)将数控装置及伺服系统驱动装置接人电气系统。
2)改造电气线路，加工中心更换原有电器元件。ca6140电器元件可保留使用原机床中的变压器、自动断路器等。拆除原电控箱，原位安装改造后的电控箱，各接线口严格按照说明书接好。

CA6140普通车床的数控化改造

( )*+ , -+ ./+ 0)-+ 01"
齿轮降速 "23 04 6 07 3 7 9 8 3 58 ; 5:
折算到电机轴上的摩擦力矩 Af" $ H CD& E& Af+3 H&E& 3 H 52 505+b04 $ 5RJ&CR&&& &=’ 384=J! ++++++++++++3 &=4R @< % 5&=J4=5’ 附加摩擦力距 A&"
螺母安装尺寸 $
?<’++4?A&+++<?’B+++:?66+++’?’@5+++B?6& ?B+++++\?A5++++\6?85++++F?<++++++1?4+++++++?B 8@<++ 齿轮传动比计算 $ 已确定横向进给脉冲当量 ?&@&&’! 滚珠丝杠导程 \&?’DD! 初选步进电机步距角 &@A’&! 计算传动比 $v? 4B&G ? 4B&&@&&’ ?&@<5 &@A’’ \&

CA6140普通车床进行数控改造设计(全套图纸)

目录一、绪论1．1 引言.............................. (1)1．2机床数控改造的目的.......................... (2)1．3数控系统的产生和发展....................... .. (2)1．3．1数控系统的出现和发展 (2)1．3．2数控系统的发展趋势 (2)1．4CA6140的数控改造............... . (4)1．4．1数控系统的选择 (4)1．4．2CPU和存储器 (5)1．4．3I/O接口线路 (6)1．4．4其他部件的选择 (6)二、数据参数的选择及其计算2．1 纵向进给系统的设计计算............. (7)2．1．1选择脉冲当量 (7)2．1．2计算切削力 (7)2．1．3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (8)2．1．4齿轮及步进电机的有关计算 (10)2．2横向进给系统的设计计算 (12)2．2．1 切削力计算 (12)2．2．2滚珠丝杠设计计算 (12)2．2．3齿轮及步进电机的有关计算 (14)2．3 自动刀架的设计 (15)2．3．1刀架的回转和选位................... . (16)2．3．2减速机构的设计计算..................... (17)2．3．3蜗杆传动的设计计算..................... (20)2．3．4螺旋升降装置的设计计算 (23)三、数控系统硬件电路设计3．1概述............................ . . . (27)3．2单片机控制系统设计 (28)3．2．1主要技术特性及硬件配制 (28)3．2．2存储空间的分配 (28)3．2．3 I/O地址分配 (28)3．2．4单片机部分电路设计图如图纸所示 (29)3．2．5光电隔离电路 (29)3．2．6功率放大电路 (29)3．2．7其他辅助电路........................... (30)四、软件设计部分4．1概述................................. . . . . (30)4．2总体方案设计 (31)4．3插补方法的确定 (31)4．4进给控制字FCW的设置 (33)致谢 ............................... . (34)参考文献 (35)一、绪论1.1引言随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，产品的更新换代也不断加速，因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换。

CA6140型普通车床数控化改造

CA6140型普通车床数控化改造李　园,阮　健(浙江工业大学机电学院,杭州310014)摘要:以C A6140型普通车床为例,从机械和电气2方面详细阐述了数控化改造的方法。

改造后的车床投入使用后,运行稳定,加工精度明显提高,取得了极大的经济效益。

关键词:普通车床;数控化改造;SI NUMERIK 802S base line 中图分类号:TG 659　文献标志码:B 文章编号:100320794(2007)1220152203Numerical Control T ransform ation of CA6140Common LatheLI Yu an ,RUAN Jian(C ollege of Mechanical &E lectrical Engineering ,Zhejiang University of T echnology ,Hangzhou 310014,China )Abstract :T akes C A6140type comm on lathe as an exam ple ,has explained the NC trans formation method from machinery and electric tw o respects in detail.A fter trans forming ,the new lathe runs steadily ,the machining accuracy is obviously im proved ,has made the great technological economic benefits.Key w ords :comm on lathe ;NC trans formation ;SI NUMERIK 802S base line1　总体改造方案数控化改造设计时,在满足车床总体布局的前提下要尽可能利用原来的零部件,因此确定总体改造方案如下:(1)拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮,用滚珠丝杠替换原有普通滑动丝杠,将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上,纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式。

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车床的数控改造

CA6140车床的数控改造摘要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，对普通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。

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。

通过对老机床实施数控化的改造，可以节约成本，提高工作效率。

关键词：普通机床数控化改造目录第一章数控车床的简介 (1)第二章数控机床的改造概述 (5)第三章数控机床的改造 (11)第四章机床数控系统的选择 (32)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录A××××× (37)第一章数控车床简介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。

它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。

通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用，促进了数控机床性能和质量的进一步提升，使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。

我国数控机床产量持续高速增长，根据市场需求和技术发展趋势，应重点推进高效、精密为核心的数控机床“μm”级工程，加强发展高性能、高可靠性数控功能部件，积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等相应的关键技术。

近6年来，我国数控金切机床（简称数控机床）产量一直以年均增长超过30%速度发展。

据初步统计，2004年数控机床的产量为51860台，同比增长40.8%,数控机床的消费量约74000台，同比增长32%。

CA6140普通车床的数控化改造[0008]

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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。

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.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.Key Words: General purpose lathe, Numerical control(NC),Reform目录┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言--------------------------------------------- 5 §1.1 问题的提出---------------------------------------- 5 §1.1.1国内外数控系统发展概况------------------------- 5 §1.1.2国内外数控技术发展趋势------------------------- 6 §1.1.3智能化新一代PCNC数控系统---------------------- 6 §1.2 普通机床数控改造的经济性评价---------------------- 7 §1.2.1微观看改造的必要性----------------------------- 7 §1.2.2宏观看改造的必要性----------------------------- 8 §1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------- 8 §1.3.1改造的市场 ------------------------------------ 8 §1.3.2进口设备和生产线的数控化改造市场--------------- 9 第二章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求--------- 9 §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------------------ 13§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 ----------- 18 §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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊§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 ------------------- 25 §4.1 步进电机的工作方式------------------------------- 26 §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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊§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 §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 参考文献----------------------------------------------- 43 致谢--------------------------------------------------- 44第一章前言┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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普通车床数控改造

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。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。

马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

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。

企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。

购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具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，生产自适应性差，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。