CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文

合集下载

CA6140普通车床的数控化改造总体方案(doc 51页)

CA6140普通车床的数控化改造总体方案（doc 51页）

湖南铁道职业技术学院HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE

毕业设计

题目: CA6140普通车床的数控化改造

系别: 机电工程系

学生姓名: 郭柳

专业班级: 数控维修091班

指导老师: 孙贵清老师

完成时间： 2011年12月

湖南铁道职业技术学院

毕业设计评阅书

1. 指导教师评语：

签名:

年月日2 . 答辩委员会综合评语:

经毕业设计(论文)答辩委员会综合评定成绩为:

答辩委员会主任(签字):

毕业设计评分标准

考

核项目及总分具体内容分

值

评分标准

得

分

差及中良优

设计过程20

查阅资料及手册能力 5 0~2 3 3.5 4.5 5 工作态度及纪律情况 5 0~2 3 3.5 4.5 5 独立工作能力 5 0~2 3 3.5 4.5 5 基本概念、基本理论及专

业知识掌握情况

5 0~2 3 3.5 4.5 5

设计结果40

规定任务的完成情况10 0~5 7 8 9 10 说明书质量10 0~5 7 8 9 10 图纸及技术文档的质量15 0~8 10 12 13 15 设计有无独到和创新之

处

5 0~2 3 3.5 4.5 5

答辩情况对设计的阐述（自述）15 0~8 10 12 13 15 基本理论和方法问题15 0~8 10 12 13 15 有关设计问题10 0~2 7 8 9 10

毕业设计任务书

机电工程系

一、设计课题名称：CA6140车床的数控化改造

二、指导教师：孙贵清三、设计要求：

采用数控装置和伺服装置，对CA6140车床进行数控化改造。要求能进行车削数控加工，达到或超过原车削加工性能。数控装置、伺服装置选择合理，控制系统设计简单可靠，保护措施完备。

自考本科毕业设计(论文)格式样本

CA6140

摘要

本论文对我国普通机床的应用现状进行分析，车床进行自动化和精密化改装，置和执行元件，选择合适的机床伺服系统。结果表明：经改造后的机床完全能实现外圆、锥度、螺纹、端面等加工内容的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。采用数控技术对企业原有机床进行改造，是当前工矿、企业普通机床技术改造的有效途径。

关键词：CA6140，普通车床，数控改造，数控技术

1 绪论 (1)

1.1数控加工技术的发展趋势 (1)

1.1.1 继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 (1)

1.1.2 向高速化和高精度化发展 (1)

1.1.3 向智能化方向发展 (1)

1.1.4 数控车床的发展方向 (2)

1.2改造的必要性 ................................................................... 错误！未定义书签。

1.3数控化改造的优缺点 ....................................................... 错误！未定义书签。

2 CA6140车床的数控改造总体方案的设计 (3)

2.1数控改造后的结构及工作原理 (3)

2.1.1 PC机 (3)

2.1.2 数控控制板 (3)

2.1.3 机床本体 (3)

3 机械部分改造设计与计算 (4)

3.1纵向进给系统的设计计算 (4)

3.1.1 纵向进给系统的设计 (4)

3.1.2 纵向进给系统的设计计算 (4)

6 结论 (6)

参考文献 (7)

致谢 (7)

CA6140型普通车床数控化改造

［摘要］以C6140型普通车床为例，从机械和电气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；SINUMERIK802S base I ine

Numerical Control Transformation of C6140 Common

Lathe

Abstract ：Takes CA6140 type common lathe as an example ,has explained the NC transformation method from machinery and electric two respects in detail. After transforming, the new lathe runs steadily, the machining accuracy is obviously improved, has made the great technological economic benefits.

Key words： common lathe; NC transformation; SINUMERIK802S base line

引言 (1)

第一章概述 (2)

第二章总体方案的设计 (4)

2.1设计任务 (4)

3.2总体方案的论证 (4)

4.3总体方案的确定 (4)

2.4数控系统的选择 (5)

第三章机械部分改造 (6)

5.1机械传动方式 (6)

ca6140型车床数控化改造论文(包括相关的图纸电路图)大学毕设论文

前言························································第一章概述·············································

一、数控机床的生产与发展·······························

二、数控机床的结构及优点······························

三、数控机床的分类······································

四、数控系统的基本功能··································

五、数控机床的发展趋势··································

六、数控机床改造的必要性以及优点·······················第二章 CA6140车床的横向数控化改造················

一、数控机床改造的设计步骤·····························

二、设计方案的确定·····································

三、机械部分改造设计与计算·····························

四、步进电机的选择······································第三章数控系统的硬件电路设计······················

一、控制系统的功能要求··································

机械机床毕业设计36CA6140型车床的经济型数控改造设计横向

摘要

针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，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机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。

改造过程如下：（1）机械部分的改造，包括纵向进给方向的改造和横向进给方向的改造。主要包括对滚珠丝杠螺母副及反应式步进电机的计算选择及纵向、横向机构装配图方案的制定。（2）电气控制部分的设计，主要包括MCS-51系列单片机及扩展芯片的选用和电气控制图的设计。

关键词：数控，单片机，步进电机，滚珠丝杠，改造

ABSTRACT

To remedy the defects of ordinary lather C6140, a design of data processing system and its single chip microcomputer system program is put forwa rd to raise the processing precision and extend the machine’s usage, and to improve production rate。This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。We adopt control system which has 8031 as cpu to cope with the signal，and output the step pulse through the I/O interface。After transmitting and slowing down by force 1 gear, the step pulses drive the leading screw to roll。Thus achieve the vertical movement and the crosswise movement。

CA6140机床数控化改造

ＬｉｎＵＱａ
（ａｕｙｏＭｅｈｎｃｄｌｔｃｌｎｉｅｉｇＫｎｎｎｖｒｔｏＳｉｃｄｅｈｏｇ）ＦｃｈｃａｉａｅｒａＥｇｎｒ，ｕｍｉＵｉｓｙｆｃｎｅｎｃｎｌｙｆｌａｎＥｃｉｅｎｇｅｉｅａＴｏ
经过机械修理和改造以及全面保养，机床的各项机械性能达到要求，何精度在规定的范围内。几电气控制的各项功能也达到动作正常，敏可靠。灵控制精度应用系统本身的功能（步进尺寸等）如与标准计量器具对照检查，到精度范围之内。达配置专用车床数控改造系统，更换进给运动的滑动丝杠传动，采用步进电机驱动进给运动，置脉配冲发生器实现螺纹加工功能，配置自动转位刀架实现自动换刀功能。
ｓｍｅｐｒｓｇｇｔｅｉｎｏｔｌｅｉｅｕｅｎｍｂｒｍａｅｔｕｅｔｏｃｉｅｈｖｕｅｏｔｌｅａｉｏａ，ｏｔｅｈｒｗｔａｄｃｎｒｖｃｐｔｕｅ，ｋｓｔｌｔｏｈｏｄｈｈｈｏｍａｈｎａｅｎｍｂｒｃｎｒｂｌｏｔｈ — ｉｆｒｃｓｉｇａｔｒｒｆｒｎ，ｔａａｌｏｘｎｏｉｏ，ｐｔａｄｒｐｉｓｒｉｈｌ，ｈｒｕｎｅａｒｐｕｅｔｏｏｅｓ，ｆｅｏｍｉｇｉｓｃｐｂｅｆｉｇｐｓｉｎｕｎｅａｒｔａｇｔｔｅａｃｐｔａｄｒｐｉａｓ，ｙｐｎｅ＇ｆｉｔｙ，ｐｏｅｓｉｃｌｒ，ｈｌｇｉｈｓｓｅｔｒａｒｃｓｔ．ｎｌ，ｈｃｉｅｉｕｅｔｉａｉｎｒｃｓｒｕａｌｔｅｍａｅＥｎｌｙｔｍｅｄｐｏｅｓｅｃｆａｌｔｅｍａｈｎｐｔａｂｓｔｔ．ｃｙｓｈｉｙｓｏｓｕｏ

CA6140数控化改造毕业设计

摘要

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3%。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床役龄10年以上的占60%以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备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。

物竞天择，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。

关键字：机床、数控化、改造、意义

第一章数控机床改造的意义

第二章 CA6140车床简介

第一节 CA6140车床概述 (4)

第二节 CA6140车床的加工范围及特点 (6)

第三节 CA6140车床的传动系统分析 (7)

ca6140数控车床plc改造【范本模板】

永城职业学院

毕业论文

论文题目： CA6140普通车床的PLC改造

专业：机电一体化

班级：机电135

学号：2013125008

学生姓名：葛轩辰

指导教师：邵文庆

2015年10月 17 日

摘要

随着可编程序控制器(简称PLC）技术的发展,由于其功能强大、容易使用、高可靠性,广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用，常常被用来作为现场数据的采集和设各的控制.组态软件技术作为用户可定制功能的软件平台工具，在PC机上可开发出友好人机界面，通过PLC可以对自动化设备进行“智能”控制。

本次设计正是在这种背景下，运用西门子S7-200PLC对普通机床进行的现代化程控改造，讨论了控制流的选择，然后运用组态软件对PLC控制系统进行人机界面的监控。

前言

当今我国机械制造水平与发达国家相比差距很大，设备的陈旧,技术水平的落后，严重地影响了生产力和发展。我国现有大量可用的普通机床，采用先进的工艺设备，对这些机床进行改造已经成为我国制造技术发展的一个趋势。

特别是随着计算机技术和电子技术的发展，以PLC控制、变频调速、触摸屏人机对话、组态监控为主体的新型控制系统广泛应用于各行各业.尤其在工业自动化领域，可编程控制器已成为大多数自动化系统控制的基础,同时也给工业控制带来了前所未有的变化.本次课题是运用西门子S7-200PLC把CA6140车床改造程控车床，这种花费少、时间短、针对性强的改造,能克服原机床的缺点和存在的问题,提高生产效率，是符合我国国情提高机床数控化率的一个主要途径。

浅谈CA6140普通车床的数控化改造

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｔｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＣＡ６１４０ＣｏｍｍｏｎＬａｔｈｅ
ＬＩＳｈｅｎｇ－Ｗｅｉ
ｓｙｓｔｅｍ，ａｍｅａｎｓｆｏｒｅｎｔｅｐｒｒｉｓｅｔｏｃａｒｒｙｏｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃｌａｃｏｎｔｒｏｌｔｒａｎｓｆｏｍａｒｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｄｉｎａｒｙｌａｔｈｅ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
文章编号：１００２ — ６６７３（２０１３）０５ — １３８ — ０２
浅谈ＣＡ６１４０普通车床的数控化改造
李省委
（闽南理工学院，福建石狮３６２７００）
摘
要：在如今，普通车床无论在加工精度，还是在自动化程度上都不能满足企业的需求。由于数控机床比
ｒ一ｒ一
功盎Ｘ一

CA6140车床主轴加工工艺数控化改造

论文题目：CA6140车床主轴加工工艺数控化改造

作者介绍：

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。

关键字：机床、数控化、改造、意义

CA6140车床主轴简图

一、数控化改造的必要性 (4)

二、零件的作用 (4)

三、CA6140车床主轴零件图 (5)

四、零件的结构特点及设计要求 (6)

五、CA6140车床主轴技术要求及功用 (7)

六、零件毛坯的选择及热处理 (8)

七、基准的选择 (9)

八、工序加工中的主要问题 (10)

九、加工阶段的划分 (12)

十、加工工序的安排和工序的确定 (12)

十一、工序具体内容的确定 (15)

CA6140机床数控化改造设计

The fourth chapter transformselectrical part of the machine, design the main circuit and control circuit.
The fifthchapter transformsthe machine mechanical part, the ball screw and stepper motor designing and selection.
②完成CA6140机床的主拖动系统变频调速系统改造；并利用PLC完成控制系统设计；
③完成有关零部件的选型计算；PLC程序设计；
④熟练掌握有关计算机绘图软件，并提供电气原理图，接线图等设计图纸；
⑤完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料1篇。
四、接受任务学生：
班姓名
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研Leabharlann Baidu所所长〕签名
系主任签名
2012年11月12日
摘
在机电液气一体化设备中，数控机床是一种经典的设备。在机械制造中，生产零件结构复杂、要求高精度、产品的批量生产、零件外形多变的问题，用数控机床都能得到很好的解决，并且数控机床还具有稳定的加工质量，生产效率水平高的优点。

CA6140型普通车床的数控化改造毕业设计论文

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。

普通车床进给系统数控化改造毕业设计论文

摘要

本次设计就数控车床两个方向的进给系统进行了设计。通过查阅搜集资料，此次设计选择连续控制系统，考虑到属于经济型数控机床加工精度高，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环控制系统，齿能传动采用了消除齿能间隙的结构。为保证一定的传动精度和平稳性，尽量采用减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。与普通C A6140机床相比，经济型数控机床的机械结构比传统的大大简化，机床的功能扩充，机床自身的精度、加工精度和加工效率得以显著提高。

关键词：滚珠丝杠螺母副，交流伺服电机，伺服系统，造型。

论文类型：基础研究。

ABSTRACT

T h e d e s i g n o n t h e C N C l a t h e f e e d i n g s y s t e m i n b o t h d i r e c t i o n s h a s b e e n d e s i g n e d.T h r o u g h a c c e s s t o g a t h e r i n f o r m a t i o n，t h e c o n t i n u o u s c o n t r o l s y s t e m d e s i g n o p t i o n s，t a k i n g i n t o a c c o u n t a n e c o n o m i c h i g h p r e c i s i o n C N C m a c h i n i n g，i n o r d e r t o s i m p l i f y t h e s t r u c t u r e，r e d u c e c o s t s，u s e o f o p e n-l o o p s t e p p e r m o t o r c o n t r o l s y s t e m，g e a r t o d r i v e g e a r c a n b e u s e d t o e l i m i n a t e t h e g a p s t r u c t u r e T o g u a r a n t e e t h e t r a n s m i s s i o n a c c u r a c y a n d s m o o t h n e s s，a s f a r a s p o s s i b l e t o r e d u c e f r i c t i o n，u s e b a l l s c r e w p a i r.C o m p a r e d w i t h o r d i n a r y C A6140m a c h i n e，C N C m a c h i n e t o o l s e c o n o m i c a l t h a n t h e t r a d i t i o n a l m e c h a n i c a l s t r u c t u r e g r e a t l y s i m p l i f i e d a n d e x p a n d e d t h e f u n c t i o n s o f t h e m a c h i n e，p r e c i s i o n m a c h i n e t o o l i t s e l f，p r o c e s s i n g a c c u r a c y a n d p r o c e s s i n g e f f i c i e n c y c a n b e i m p r o v e d s i g n i f i c a n t l y.

C6140车床数控改造毕业设计论文

毕业设计任务书

毕业设计题目：经济型C6140车床数控改造

内容和要求：内容：司服进给系统的校核计算和微机数控系统硬件电路设计，完成普通C6140车床的数控化改造及相关图纸。

技术要求：利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠，刀架采用自动转位刀架。

工作质量要求：方案设计合理，理论计算准确，结构设计合理，图纸图面清楚，投影正确，标注完整，设计及绘图过程符合国家要求等。

软硬件条件：个人计算机；参考书；AutoCAD（或其他绘图条件）

指导教师（签字）：年月日

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生

和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。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。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。

关键词：机床, 数控机床, 伺服进给系统, 单片机

1．前言 (1)

1.1 概述 (1)

1.2 数控机床和数控技术 (1)

1.3 数控机床的特点 (2)

1.4 数控机床的发展 (3)

2．总体方案的设计 (4)

2.1 设计任务与要求 (4)

2.1.1 课程设计的目的 (4)

CA6140普通车床的数控化改造设计毕业设计

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。

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

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。

相关主题

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

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。因此，我们必须走数控改造之路。

普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。

对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，

从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。

二总体方案设计

2.1 总体方案设计要求

本课题来源于生产实践。将CA6140型普通车床改造成经济型数控车床，应能实现CA6140车床原有功能，在机床的精度、性能等方面除保持原来状况外还有所提高。在整个设计过程中满足以下几点要求：X轴（横向）、Z轴（纵向）改为微机控制，采用步进电机或直流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动。

X轴（横向）脉冲当量：0.005mm/脉冲

Z轴（纵向）脉冲当量：0.010mm/脉冲

实现功能：车削外圆、端面、圆弧、圆锥及螺纹加工

操作要求：起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止。

2.2 CA6140车床改造的总体方案

由于是经济性数控改造,所以在考虑具体方案时,基本原则是在满足使用要求前提下,对机床改动尽可能少,以降低成本。根据CA6140 车床有关资料以及数控机床的改造经验,确定总体方案为：采用以8031单片机为核心的数控装置控制加工过程。微机通过I/O接口发出步进脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子带动滚珠丝杠转动，从而使工作台产生移动，实现纵向、横向的进给运动。为加工螺纹,在主轴上加装主轴脉冲编码器。由于步进电机需要的驱动电压较高，电流较大，如果将I/O输出信号直接与功率放大器相连，将会引起强电干扰，轻则影响单片机程序运行，重则导致单片机接口电路的损坏，所以在接口电路与功率放大器之间加上隔离电路，实现电气隔离。其总体改造方案结构示意图见图2-1所示。进给伺服系统总体方案框图如图2-2所示：

图2-1 数控车床的总体改造方案结构示意图

图2-2 进给伺服系统总体方案框图

总体框架说明：

微机：可采用8031单片机，可满足该系统的控制要求。

光电隔离：作用是能够隔离外部干扰信号对微机的信号冲击，提高系统的稳定性。

主轴脉冲编码器：作用是实现螺纹加工。

横（纵）向工作台：是由CA6140改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等。

步进电机及其驱动器要能够达到0.005mm的加工精度要求。

三车床进给伺服系统机械部分改造设计与计算

3.1 车床进给伺服系统机械部分改造设计

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。改造的方案不是唯一的，以下是其中的一种方案：

(1) 主传动系统保留原机床的主轴手动变速。改造后使其主运动和进给运动分离，主电机的作用仅为带动主轴旋。增加一只电磁离合器，用以接收数控系统的停机制动信号以控制原制动装置制动停车。加工螺纹或丝杠时，为保证主轴每转一转，刀具准确移动一个导程，需拆除挂轮架系统，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲编码器，作为主轴位置信号的反馈元件。脉冲编码器采用异轴安装，意在实现角位移信号传递的同时，又能吸收车床主轴的部分振动，从而使主轴脉冲编码器转动平稳，传递信号准确。

(2) 进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠和操作杠全部拆除，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构，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安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。

3.2 横向进给系统改造设计

3.2.1 横向进给系统的设计

经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架横向运动。步进电机安装在大拖板后端，用法兰盘将步进电机与车床大拖板连接起来，以保证同轴度，提高传动