CA6140型普通车床的数控化改造
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。
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型普通车床的数控化改造设计解析
绪论随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。
这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。
它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。
一、问题的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。
而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，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，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。
二、数控车床改造的意义数控车床改造在国外已发展成一个新兴的工业部门，早在60年代已经开始迅速发展，其发展的原因是多方面的，主要有技术、经济、市场和生产上的原因。
我国是拥有300多万台机床的国家。
而这些机床又大多是多年累积生产的通用机床，不论资金和我国机床制造厂的能力都是办不到的。
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。
CA6140型车床的数控化改造
第 6 章 CA6140 车床数控化改造的数控设计.............................46
6.1 数控车床及数控系统的概述.........................................46 6.1.1 伺服系统...................................................46 6.1.2 数控装置系统...............................................46 6.1.3 编程装置...................................................46 6.2 数控系统的硬件电路设计...........................................46 6.2.1 数控系统的组成.............................................46 6.2.2 单片机控制系统的设计.......................................47 6.2.3 辅助电路的设计.............................................50
第 5 章 刀架结构的设计与改造.........................................33
5.1 自动回转刀架的基本要求与工作原理.................................33 5.1.1 基本要求...................................................33 5.1.2 工作原理...................................................33 5.2 蜗杆及蜗轮的选用.................................................34 5.2.1 传动系统的选型.............................................34 5.2.2 由接触强度确定主要参数.....................................34 5.2.3 蜗杆和蜗轮的主要参数设计...................................36 5.2.4 蜗杆轴的设计...............................................38 5.2.5 键的选取与校核.............................................41 5.3 蜗杆轴的设计.....................................................41 5.3.1 确定蜗轮轴的材料及许用应力.................................41 5.3.2 确定各轴段直径和长度.......................................42 5.4 中心轴的设计.....................................................43 5.4.1 中心轴的材料选择和确定许用应力.............................43 5.4.2 中心轴的校核...............................................43 5.5 上下端面齿盘的设计...............................................43 5.5.1 确定齿盘的材料选择和基本参数...............................43 5.5.2 按接触疲劳强度进行计算.....................................44 5.6 轴承的选用.......................................................45
CA6140型普通车床的数控化改造
CA6140型普通车床的数控化改造王国明张国友（山东轻工业学院山东济南250353；寿光市技工学校山东潍坊262700）数控化改造的必要性和迫切性衡量一个国家机械制造业水平的一个重要指标是机床拥有量中的数控化机床的比重。
在这方面,我国与发达国家存在着极大的差距。
改革开放以来,国外先进的生产技术对我国的机械制造业产生了巨大的冲击，为了抓住机遇、迎接挑战,我们就必须提高我国的数控化水平。
但是,数控机床价格较贵,一次性投资大,不易被中小型企业所接受；各企业又都拥有大量的普通机床,用数控机床替换下来的旧机床又会造成浪费,而将普通机床进行数控化改造可以说是一条经济实用之路。
CA6140 车床，主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。
对该机床的数控化改造分为机械和数控两部分，具体方案如下：一、机械部分改造1.主传动系统为了降低改装费用，保持原机床精度，主传动系统基本不变，保留原机床的主轴手动变速，改造后使主运动和进给运动分离，数控系统只控制主轴的起、停和正、反转及冷却液开、关。
主传动系统仍采用原电机驱动，只是安装一个光电脉冲编码器，通过“主轴——编码器——数控系统——步进电机”的信息转换系统来实现“工件转一转，刀具进给一个导程”的运动关系，以便完成车削螺纹运动。
2.进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除，纵向进给系统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。
滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承，与床身尾部步进电机相联接。
步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。
横向进给系统中保留原手动机构，在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，步进电机及减速器安装在横向溜板后方。
3.刀架部分拆除原手动刀架和小拖板，安装由数控系统控制的四工位电动刀架，效率高，工艺性能可靠。
根据改造车床的型号及主轴中心高度，选用常州宏达机床数控设备厂生产的LD4—C6140型四工位电动刀架，利用系统内置固定式PLC控制刀架的运动。
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。
对CA6140普通车床的数控化改造
对CA6140普通车床的数控化改造1.1 CA6140普通车床基本结构和技术参数简介1.2 CA6140普通车床的主要结构部件主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。
主轴箱中等主轴是车床的关键零件。
主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。
进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。
丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。
丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。
同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。
溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。
刀架、尾架和床身。
1.3 CA6140车床具有以下技术参数床身上最大工件回转直径： 400 mm刀架上最大工件回转直径： 210 mm最大工件长度： 750-2000 mm主轴转速等级： 24级主轴的正转转速(RPM)： 10-1400进给的等级： 64纵向进给量： 0.028-6.33mm/rev. 横向进给量： 0.014-3.16mm/rev. 车削螺纹范围：米制螺纹 1-192 mm英制螺纹： 2-24 TPI径节螺纹： 1-96 D.P.模数螺纹： 0.25-48 MOD.孔通过主轴： 50mm圆锥主轴： 6 Morse主电机功率： 7.5KW4.2 改造总体方案设计4.2.1 CA6140数控化改造主要有以下几点（1）恢复精度：通过中小修，首先对CA6140车床存在的故障部分进行诊断并恢复,再对X ，Z方向导轨、主轴承精度进行恢复。
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型普通车床的数控改造
第1章绪论1.1 数控系统发展及趋势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。
1.1.1数控（NC）阶段（1952～1970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。
人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。
随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代—电子管；1959年的第二代—晶体管；1965年的第三代—小规模集成电路。
1.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。
于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。
到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件—运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。
到1974年微处理器被应用于数控系统。
这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。
而且当时的小型机可靠性也不理想。
早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。
由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。
到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。
ca6140车床数控化改造
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型普通车床的数控化改造设计精讲
CA6140型普通车床的数控化改造设计系别：机电工程系年级：10机电一体化2班专业：机电一体化姓名：学号：指导教师：评阅人：2013年 5 月15 日摘要随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。
这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。
它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。
关键字：数控机床，伺服驱动，机床控制目录第一章 CA6140车床数控系统总体设计方案 (5)§1—1总体方案的确定 (5)§1—1—1系统的运动方式与伺服系统的选择 (5)§1—1—2计算机系统 (5)§1—1—3机械传动方式 (5)§1—2 设计X-Y数控工作台及其控制系统 (6)第二章 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计 (7)§2—1系统脉冲当量的选择 (7)§2—2 滚珠丝杠螺母副的选型 (7)§2—3 纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 (8)§2—4 齿轮传动比计算 (9)§2—4—1.纵向进给齿轮箱传动比计算 (9)第三章 CA6140车床数控系统硬件电路设计 (12)§3-1单片机数控系统的设计内容 (12)§3—1—1硬件电路设计内容 (121)§3—1—2机床数控系统软件设计 (12)3-2 MCS-80C51单片机及其扩展 (13)§3—2—1 80C51单片机的简介 (13)§3—3 存储器扩展电路设计 (15)§3—3—1 单片机的系统扩展概述 (15)§3—3—2 存储器扩展 (17)§3—4 I/O接口电路及辅助电路设计 (18)§3—4—1 I/O口的扩展 (18)§3—4—2 步进电机驱动电路 (18)§3—4—3液晶显示控制器 (18)§3—4—4控制面板 (23)§3—5典型零件加工程序设计 (24)参考文献 (26)第一章CA6140车床数控系统总体设计方案1．1总体方案的确定1.1.1系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控铣床应具有定位、直线插补、顺、逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速率相对于工件沿加工路径运动，所以不能选用点位系统，因为点位控制系统要求工件相对于刀具移动过程中不进行切削。
CA6140普通车床的数控化改造
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车床数控化改造设计
确保数控系统与车床电气系统的连接 稳定可靠，包括信号线、电源线等。
数控系统功能
根据车床加工需求，选择具有插补、 补偿、固定循环等功能的数控系统。
主轴系统改造
01
02
03
主轴电机更换
根据需要，更换更高功率 和转速的主轴电机，提高 加工效率。
主轴轴承调整
优化主轴轴承配置，提高 主轴刚性和回转精度。
主轴冷却系统改造
结构简单、操作方便、加工精度高、 适用范围广。
CA6140车床工作原理
操作流程
工件固定在机床工作台上，刀具旋转并沿轴线移动，通过刀具和工件的相对运动实现切削加工。
主要结构
由主轴箱、进给系统、工作台、润滑系统等部分组成。
Hale Waihona Puke CA6140车床现有问题加工精度不足
由于机械传动链误差和 热误差，导致加工精度
通过改进车床的附件配置，拓展其加 工范围，满足更多类型零件的加工需 求。
加强环保性能
优化车床的冷却和排屑系统，减少加 工过程中的噪音和粉尘排放，提高环 保性能。
对其他车床改造的启示
重视技术升级
对于其他车床改造，应重视数控技术的升级和应用，以提高加工 精度和生产效率。
强化自动化程度
在改造过程中，应尽可能提高设备的自动化程度，减轻工人的劳 动强度。
难以保证。
自动化程度低
手动操作和调整较多， 加工效率低下，工人劳
动强度大。
维护成本高
机械部件磨损较快，维 修保养成本较高。
生产安全性差
存在机械伤害的风险， 对工人安全构成威胁。
03
数控化改造方案
数控系统选择
数控系统类型
数控系统连接
选择适合ca6140车床的数控系统，如 FANUC、SIEMENS等知名品牌。
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普通车床数控化改造
目录绪论---------------------------------3第1章数控机床改造的目的---------------3 1数控系统发展简史及趋势--------------3 2数控改造的必要性------------------------5第2章数控机床改造的方法及原理----------------7 1机床数控系统总体方案的设计-----------------7第3章机床伺服系统机械部分设计计算------------9第4章、单片机微机数控系统硬件电路设计内容--------21体会与感受-----------------------------25参考资料-------------------------------26绪论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、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。
数控机床是机械、电子、自动化及电机拖动于一体化的装备。
它是有计算机作为控制核心，来控制异步电机，从而控制机床的换刀、走刀、停顿的。
随着数控机床的发展，使机械制造进入一个崭新的阶段，是机械制造业中的一次技术革命。