C6132普通车床数控化改造设计
C6132车床的数控改装与设计
C6132车床的数控改装与设计许吉庆刘文济南机械职工大学（250100）谭颖济南第一机床厂摘要本文以实例介绍了车床的改造部位和主要部件的设计步骤，说明了数控系统的设计方法及联接关系，阐述了机与电是如何结合在一起的。
关键词脉冲当量数控改装存储器步距角C1632车床主要由三箱两架一床身组成，三箱是主轴箱、进给箱和溜板箱，二架是刀架和尾架，其主要运动是：主轴的旋转运动称为主运动，刀架的左右运动称为纵向（Z向）进给运动，刀架的前后运动称为横向（X向）进给运动。
把C1632车床改造成数控机床，就是用数控机床的主运动进给运动及辅助运动。
主要改造部位是：主传运系统设有改造，只是在主电机端面加上一个电磁或离合器，以便用指令控制主轴停转；将原来的手动刀架改造成数控刀架；冷却泵的启停由原来的手动改造成用微机控制；在主轴后端加一编码器（又称脉冲发生器），以便加工螺纹。
本文主要介绍进给系统的发行及数控系统的硬件设计。
1．纵向（Z向）进给系统的设计纵向进给系统的改造：拆掉原机床的进给箱和溜板箱，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装内有步进电机和一对齿轮的箱体，将原来的普通丝杠改换成滚珠丝杠螺母副。
1.1 量的估算工作台总质量m=73.2（床鞍）+16.4（中滑板）+2（刀架）=110.6kg1.2 切销力计算切销功率P C=P·η·K （1）式中P ——主电机功率，4KWη——主传动系统总功率，取0.65K ——进给系统功率系数，取0.96根据（1）式可得P C=4×0.65×0.96=2.496KW又P C=F Z V 则F Z=P C/V （2）式中F Z——切销力，NV ——销线速度，取V=1.667m/s代入（1）、（2）式可得F Z=P C/V=2496/1.667=1497N通常F X=（0.1~0.6）F ZF Y=（0.15~0.7）F Z纵向切削分力：F X=0.5F Z=0.5×1497=748.5N横向切销分力：F Y=0.5F Z=0.5×1497=748.5N1.3 滚珠丝杠设计车床丝杠的纵向轴向力F轴=KF X+μ（F Z+W）（3）式中K——颠复力矩影响的实验系统，K=1.15F X——纵向切削分力μ——导轨上的磨擦系统，μ=0.17F Z——主切削力W——工作台作用在导轨上的重力W=m·g=110.6×9.8=1084N式中m——工作台的质量g——重力加速度代入（3）式得F轴=1.15×748.5+0.17×(1497+1084)≈1300N1.3.1 强度计算滚珠丝杠的转速n t=1000v·fπ·D·P(4)式中v——切削线速度，v=100m/minf——进给量，f=0.3mmD——工件直径，D=80mmP——滚珠丝杠螺距，P=6mm 代入（4）式得n t=1000×100×0.33.14×80×6=20r/min取寿命时间T =15000h寿命值A=60n t·T/106=60×20×15000÷106=18 取运转系数K W=1.2，硬度系数K H=1，则最大负载Q=3A ·K W·K H·F轴=318 ×1.2×1×1300=4088N，选取滚珠丝杠的公称直径为35mm，型号为ND3506-1×2/E 左，即双螺母垫片调隙式，内循环，一圈二列，滚珠直径为3.969 mm，螺距为6mm，其额定动负荷是12847N>Q=4088N，故强度够用。
c6132普通车床数控化改造设计
C6132普通车床数控化改造设计摘要机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。
本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。
结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。
关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51C6132 NC lathe design of ordinaryABSTRACTS tudy on machine tool numerical control transformation of important project is to improve the level of technical equipment in China, with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fastandeffective way.C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine too l structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensityKEY WORDS：Lathe, numerical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51目录前言 (V)第1章标题..................................... 错误！未定义书签。
CA6132型普通车床的数控化改造
了数控装置 的 系 配置。对机床的机械传动进行 了 系统的改造设计 ， 统 在保证精度 、 制成本的前 控
的产 品。不需 像普通机床那样进行 调整 ， 因此加工速度 快、 精
度高 、 花样 多 ， 能快速满 足市场需求 。 目前我 国普通机床 的存量 巨大 ，正处于 向数控化转变 的
的快 慢 、 停和 正反转 向； 启 车床 的辅助 功 能如 润滑 、 却 、 冷 排
屑、 报警等能 自动打开和关 闭四 。 从 低 成 本 角 度 和 实 用 性 出 发 ，改 造 设 计 方 案 选 用 ＭＣ 一 １ Ｓ ５ 系列单片机为主控单元 的数控系统 ， 控制方式选择 开
提 下对机械传动与驱动控制部分 的误 差提 出了软件补偿 的措施 。最终对车床的数控 系统 、 机械传 动与控制驱动部分作 了作 了系统 的
校正 ， 达到 了车床数控 改造 的 目标。
关键 词 ： 普通车床 ； 数控 ； 技术 改造
中图分类号 ： Ｇ５ ９１ Ｔ １． 文献标识吗 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２ ５ ５ ２ ｏ ０ － １ ２－２ １ ７ － ４ ｘ（ ｏ ８）９ ０ － ８ ０
现直线插补 、 圆弧插 补、 车削螺纹 、 定位 、 暂停 、 自动运行 、 空运
行、 Ｉ ＭＤ 控制方式等功 能 ； 主轴运 动 由单片机 系统进 行半 闭环
控制 ， 实现启停 、 快慢和正反 转 向； 车床 的辅助功 能如润滑 、 冷 却、 排屑 、 报警等 由单片 机系统的开关量控制或程序控制昀 。 原车床 的强电部分 的设 计可以保 留，数控系统与 主轴 电
普通车床的数控改造方法及设计方案图
用华中Ⅰ数控系统对 C6132 车床进行数控改造 2008-4-21 20:16:00 来源：中国自动化网 网友评论 1 条 点击查看 1 机械部分的改造把 C6132 普通车床改成数控车床的主要改造部位：主电 动机和水泵电动机能分别通过 M03、M04、M05、阴刀、M09 等指 令来进行控制；把原来的手动进给改成微机控制，实现二轴联 动；为实现螺纹车削在主轴后端加一光电编码器。
机械部分的改造，在原机床的基础上，去掉挂轮箱(保留三星齿 轮>、进给箱、溜板箱、刀架部分，保留大拖板、中拖板。
光电编码器的安装利用挂轮箱中的三星齿轮，找到与主轴传动比为 1:1 的传动齿轮，采用同心套通过一个固定支架与 光电编码器相联，结构示意图如图 1 所示。
纵、横向丝杠的改造去掉机床的进给传动系统，安装上 滚珠丝杠、减速器接口、步进电动机。
X 轴传动比为 5:3, Z 轴 的传动比为 1:1。
这类小型机床在中间设置一级传动结构的目 的是提高伺服电动机的使用寿命。
对于瞬时性的快速起、停起 到一定的缓冲作用。
改造后机床的传动进给示意图如图 2 所 示。
2 电控部分的改造华中Ⅰ型数控系统开放性好，所以改造非常简单。
具体 方法为全部拆除原车床的电控线路。
对单速电动机，直接从数 控系统的电控柜中出线与主轴电动机的 U2、 V2、W2 和冷却泵 电动机的 U6、V6、W6 连接。
对于双速电动机，除了直接连线以 外还应对电控柜和系统软件中的内置 PLC 系统程序 STEP.DAT 进 行相应的修改。
3 微机系统控制部分的设置对于一般车床的改造只须对以下两部分系统配置进行参 数设置就可以了。
一是轴参数，二是内置 PLC 的编码。
在华中Ⅰ型数控系统软件中输入正确的口令以后就可以 对轴参数进行设置了。
不同的用户在改造车床时步进电动机与 丝杠之间选择的传动比是不同的，同时丝杠的螺距也不同，所 以为了适用不同的传动比，华中Ⅰ型数控系统开发了一个有用 的工具，通过设置一对电子齿轮的比值来对实际的传动比进行 调整。
C6132普通车床的数控改造
Ｃ １２普通车床的数控改造 ６３
夏 秀 梅
（ 吉林信息工程学校 ， 吉林 吉林 １ ２０ ） ３ ０ ０
摘 要： 了 Ｃ １２ 介绍 ６ ３ 普通车床经济型数控 改造 中机械部分和数控 部分改造 方案和原理 。 关键词： 车床 ； 数控化改造 ； 开环控制 系统 前言 流伺服电动机驱动主轴进给系 数控机床是综合应用微电子、 计算机 、 自动 统 ， 主轴的变速特性变佳 ， 实现 检测等先进技术的新型机床， 他适宜加工小批量、 主轴 自动无级变速。其组成如 高精度 、 形状复杂 、 生产周期要求短的零件 ， 具有 图 ２ ２ 。 ２进给电机伺服系统的 高柔性 、 高精度、 高效益等特点。而 目 前我 国机床 改造没计。为满足尽可能减少 的数控化率不足 ３ 大多数制造行业和企业的生 改动量的要求 ，采用步进电机 ％， 产、 加工装备绝大多数是传统的机床 ， 加工的产品 经接 口 箱减速驱动丝杠 ， 带动 普遍存在质量差、 品种少 、 成品高、 供货期长等现 刀具纵向和横向移动 。 用滚珠 象， 从而在国际国内市场上缺乏竞争力 。 而我国的 丝杠螺母机构代替普通的滑动 图 ２主轴伺服 系统组成 图 才力和工业发展 状况，靠花大量资金购买全新的 丝杠螺母机构 ， 具有摩擦力小 ， ３． ． ２ １插补运算软件实现： 插补就是数控机床通过 数控机床来提高数控化率显然是不可取的，而普 运动灵敏 ， 无爬行现象 ， 也可以进行预紧， 以实现 几个坐标轴的协调运动， 走出直线与圆弧， 或其他 遍机床的数控化改造既经济又快捷，是提高我国 无问阱传动， ｒ 传动刚度好 ， 反向时无空程死区等特 直线。插补 机床数控化率的 —个主要途径。 点。纵向进给机构的改造 ： 拆去原机床的溜板箱、 如直线总点坐标值， 圆弧起点 、 、 圆心 终点坐标 １ 总体方案的拟定。 数控车床主要用于轴类 、 光杠与丝杠 以及安装座，配上滚珠丝杠及其相应 据（ 值、 进给速度等 ） 通过计算 ， 。 将工件的轮廓的形状 盘类零件的加工， 自 能 动完成外围柱面 、 、 内孔 锥 的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装 描述出来 ， 边计算边根据计算结果向各坐标发 出 面、 圆弧面 、 螺纹等工序 的粗细加工 ， 并能在 圆柱 在车床的车尾， 并不 占据丝杠空间。由于采用滚珠 进给命令。 数控机床中常用的插补计算方法为逐 面或端面上进行铣槽 、 、 钻孔 铰孔等工作， 以实 丝杠可提高系统的精度和纵 向进给的整体刚度 。 可 简称逐点比较法 ） 、 数字积分插补 现回 转体零件在预先加工好定位基面后， 一次装 横向进给机构的改造 ：由于原横 向进给的丝杠空 点比较计算法（ 计算法（ 简称数字积分法 ） 、 时间分割插补计算法 夹下完成从毛坯到成品的全部工序。因此能够极 间有限， 以 所 拆除横 向丝杠换上滚珠丝杠； 为了便 简称时间分割法） 和样条插补计算法等。３ ． ２ ２电 大的提高生产率。Ｃ １ ２ ６ ３ 车床主要用于对小型轴 于安装 ， 滚珠丝杠副的丝杠轴不是整体的， 而采用 （ 机的变速控制。 在步进电机运行的程序中， 有两个 类、 盘类以及螺纹零件的加工。１ ． １数控车床 的结 分移式 ， 然后用联轴器联接。 重要参数值得注意： 一是步数 Ｎ 即脉冲数 ， ， 所有程 构改造要求 ： 主轴进给系统采用伺服电机驱动 ， 实 ３数控装置系统设计。３ 数控系统硬件设 ． １ Ｎ 现了无极调速 ， 是主轴和进给系统结构简化 ， 传动 计。３ ． ．１数控系统硬件组成： １ 主控制器（ 中央处理 序都是以 Ｎ作为步进电机运行判别终点条件的， 刚度也大为提高。主轴后端安装了同步运转的脉 单元 Ｃ Ｕ ， ， Ｐ） 总线 存储器， 接口即ＮＡ（ ） ｍ 输出接 是根据加工工件的需要在编程时就能确定的。另 个是延时 Ｙ Ｎ 子程序决定的时间 ｔ ＡＳ ， 它决定了 冲 编码器 ， 用于加工各种螺纹。１ ． ２数控机床的布 口电路 ， 外围设备 （ 键盘、 显示器及光 电输入机 ） 。 要想改变步进电机的 局要求 ： 结构要紧凑以节省占 面积和空间， 地 并采 ３１ Ｐ ．２Ｃ Ｕ类型。ＭＣ － １系列单片微机是美 国 步进电机的运行速度。因此， ． Ｓ５ 就必须从改变延时时间ｔ 来着手考虑。 用全封闭或防护装置。１ ＿ ３床身的结构布局要求 ： Ｉｔ］ ｎｅ公司在 ＭＣ － ８ Ｓ４ 系列单片微机基础上推出的 运行速度， 延时时问 ｔ 增大， 运行速度变慢 ； 延时时间 ｔ 减少， 床身是机床主要承载部件 ， 本改造采用平床身 ， 产品， 因 它的集成度很高， 是集片内存储器、 片内输 由此可见 ， 电 步进 机变速控制程序 为平床身是在普通机床上稍加改革而成的，价格 人慷 出部件和 Ｃ Ｕ于—体的优 良的单片机系统 ， 运行速度变 陕。 Ｐ 就是合理地确定延时参数 ｔ ， 使步进 相对较低， 而且它 的工艺性好 ， 加工方便 ， 刀架处 其配置芯片价廉普及性 、 通用性强， 制造和维修方 设计的任务 ， 电机按照给定的速度运行 。 为此 ， 数控系统往往要 于水平位置， 易于保证刀具运动精度， 故采用平床 便， 完全能够满足数控车床的需要。 Ｃ １２ 故 ６ ３ 数控 求以某种最优（ 或最合理 ） 的方式控制进给脉冲的 身。ｌ ４数控车床的进给系统要求 ： 进给调速范围 车床 以 ＭＣ － １ Ｓ ５ 组成 的单 片机作 为数控控制系 即要有 自 动升降速控制的功能。 最常用的还 大、 定位准确、 无间隙误差 、 较高的传动效率。 以 统。 ＭＣ － １ 所 在 Ｓ５ 系列单片机产品型号中，０ １ － ８ ３ 芯片 频率 ， 动升、 降速过程。 用程序实 为满足低摩擦要求 ， 选用滚珠丝杠、 螺母传动副做 内无 Ｒ Ｍ。 Ｏ 适用于需扩展 Ｒ Ｍ， Ｏ 可在现场修理和 是软件的方法来完成 自 现自 动升、 降速灵活、 方便。 传动和导向元件 ， 伺服电机与丝杠间采用一级减 更新程序存储 器的应用场合 ， 价格 比 ８ ５ 、 其 ０１ ４成品展望。 Ｃ １ ２ 对 ６ ３ 普通车床进行了数控 速器联接 ， 以缩小传动链 ， 提高系统刚度 ， 并减少 ８ ５ 低 ， ７ １ 使用灵活 ， 非常适合在我国使用。 ． ３． １ ３存 技术改造 ， 经改造后， 机床的主要技术性能指标展 传动链误差。 丝杠 、 电机与联轴器之间采用凸轮联 储器。Ｃ Ｕ采用 ８ ３ 芯片＿ ８ ３ 片内无程序 Ｐ ０１ 由于 ０ １ 望如下 ： ｌ进给最 大速度 ｘ ４ 亿轴 分别为 １０／ ２０ 轴器联接。 采用两台 伺服惦记分别驱动纵向（ 轴 ） 存储器需 要有外部程序存储器的支持， ｚ 同时 ８３ ０ １ ｏ Ｏ Ｉ ｎ ． Ｃ １２ ｍ 。 ２对 ６ ３ 普通车床进行了数控 和横向（ 轴 ） ｘ 的滚珠丝杠带动刀架完成进给运动。 内部只有 １８字节的数据纯初期，也远不能满足 ３ ｏ Ⅱ ｉ ４ ２ 通过控制软件可以实现更加灵活、 复 １ ５刀架系统采用电机转塔式刀架， 可使机械结构 控制系统 的要求 ， 故需进行扩展．扩展用 ２ 片 技术改造后， 杂的控制方法 ， 简单， 省去大量液压管路。１ ． ６数控系统采用开环 ２ ６， 片 ６ ６ ，片 ７ Ｌ ３ ３ ． 砌 接 口电路 。 ７ ４１ ２４ｌ ４ Ｓ ７ 。３１ ４ 可满足不同场合的加工需要， 充分体现数字 控制系统（ 如图 ｌ 所示）系统中没有反馈电路 ， ， 不 由于 ８ ３ 只有 Ｐ ０１ Ｉ口和 Ｐ ３口部分能提供用户作 度下 ， ４ ３经改造后的车 带检测装置， 指令信号单方向 传递。 开环伺服系统 为 ∞ 口使用， 不能满足输入输出 口的需要 ， 因而 控制高度智能化和柔性的优点。 ． 产品合格率高， 基本达 主要由步进电机驱动， 结构简单 ， 成本低廉 、 易掌 系统必须扩展输入输出接 口电路 ，系统扩展了二 床能大批量车削加工工件 ， 已经实现证明， 这种经改造后 握、 调试和维护比较方便简单 ， 故广泛应用于经济 片 ８ ５ 可变成 Ｆ １５ Ｏ接 口芯片。 Ｏ接 口芯片与外设 到了原没计的要求， Ｆ 非常适用于加工中小批量 、 精度要求较高 型数 控机 床。 的连接是这样安排的：１５ ２芯片 Ｐ Ｏ Ｐ ７作 的车床 ， ８ ５ （） Ａ －Ａ 的 产品。 ２机械部分改造。 ．主轴伺服系统的改造。 为显示器段选信号 ， ２ １ 是输出；Ｂ － Ｂ 是显示器的 Ｐ ０Ｐ ７
何传庆-C6132普通车床的数控改造设计
题目四 C6132普通车床的数控改造设计1. 设计目的：通过C6132普通车床的数控改造，使学生们掌握普通机床改造的方法，具有灵活运用相关知识的能力；2. 设计内容及要求：C6132型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。
本设计任务是对C6132普通车床进行数控改造。
利用微型计算机对纵、横向进给系统进行开环控制．纵向脉冲当量为0.01mm／脉冲．横向脉冲当量为0.005mm／脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。
3. 设计成果：1）电动机的选取2）相关硬件电路图普通车床数控改造——C6132总体设计及横向进给设计摘要目前，国内各个机械加工企业数控加工设备的普及率已经很高，但仍然有很多中小企业在使用普通机床，虽然这些普通机床本身加工精度并没有降低，但在加工效率等方面已经不适合于现代化的加工要求。
而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，针对现有常规C6132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。
本次改造说明了普通车床的数控化改造的设计过程，本设计就取其为例，主要介绍其数控化改造的方案、以及改造部位的选型与设计计算。
关键词：车床数控改造滚珠丝杠数控系统设计一、总体方案拟定根据实际工况，C6132型车床的数控化改造方案如下：1 数控系统选用南京产J WK - 15T 型数控系统一般小型机床的数控化改造多半采用开环控制方式。
数控系统多数为以单板机为主控制单元的简易数控系统。
因为该控制方式投资少，安装调试方便。
这里我们选用南京产J WK -15T 型机床数控系统安装到C6132车床上。
经过改装后的数控机床工作原理框图如图1 所示。
图2-1 数控机床工作原理图本系统由数控单元双 8031机、步进驱动单元、专用控制程序、功率驱动、步进电机、步进电机减速装置或转位机构和丝杠等组成。
在加工零件时, 编制的数控程序数据输入 RAM(62256)中,专用控制程序 EPRAM (27256 .2764) 在中央处理单元的支持下,按照所输入的加工程序数据, 经过计算处理 , 发出一系列的组合脉冲,经过驱动功放,驱动步进电动机,拖动机械负载分别控制纵、横两个方向的运动方向、运动速度、位移长度,实现车床的微机控制。
探索C6132普通车床电气控制及数控化改造设计
器 龆
端
固
蕊 救
图 １信号接 口
Байду номын сангаас
示接口的显示器类型为 Ｌ Ｃ Ｄ显示屏 ， ３ ２ ０ × ２ ４ ０ 的点阵图形式 ，还具有 中／ 英文双重菜单显示功能，图形界面显示的刀具轨迹为仿真图形。Ｉ ｌ ｌ １ ． １ ． ３ Ｇ代码 ２ ３ 种， 包括固定 ／ 复合循环加工、 ｚ轴钻孔攻丝代码。１ ． １ ． ４ 补偿功能两个， 有反向间隙补偿｛ ） （ 、 Ｚ￣） ０ ｍｍ～ ６ ５ ． ５ ３ ５ ｍ ｍ和刀具补偿。 刀具补偿可实现 ８ 组刀具长度补偿 。１ ． １ ． ５ 刀具功能是指固定刀刀和切 割刀 ， 在适应刀架 的过程中分为四工位和八工位两种。电动刀架排刀和 刀位信号输入模式 ： １ ～ ４ 刀位信号直接输入 ，第 ５ 至第 ８ 刀位编码输 入。 Ａ Ｔ Ｃ 类型 ： Ｔ 代码是绝对换刀或手动相对换刀前刀具 的选择 ， 若 发生逆转锁定 ，则执行刀具补偿。移动工具的修改的坐标需要选择参 数。１ ． １ ． ６ 主轴功能的控制模式设定． 失速控制或模拟控制为 ｓ ｌ 、 ｓ ２ 、 ｓ ３ 、 Ｓ ４ 直接输出， 或Ｂ Ｃ Ｄ编码输 出手动换档。 设置三档主轴模拟控制输出， 利用 ０ ～ １ ０ Ｖ电压控制主轴转速和线速切削功能， 让主轴模拟控制方式 有效地发挥作用。１ ． １ ． ７ 辅助功能是指控制主轴正转 、 反转停止、 制动启 动和停 当然冷却、 润滑启动和停止也属于这个范围。 彻 为Ｇ Ｓ ｌ 【 ５ 嘲『 Ｉ ＝ ｌ 喇¨Ｊ 囊 ｌ 出潮刚馨 呼接口圈 １ ． ２车床操作面板。Ｃ ６ １ ３ ２ 车床数控技术是一种创新 ， 车床操作员 可以完成面板设置转换能力的步骤 ， 以方便使用。 集成 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ 数控 图２ ＧＳ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ 输入 ／ 输出的信 号接 口图 系统面板车床的操作按钮 ， 根据操作要求完成操作， 但也可以 单独的操 过操作该按钮 ， 输人控制信号将包括—个手动控制的两个方 向 上的 ｘ 、 作车床辅助面板。车床辅助操作面板的加入是 Ｃ ６ １ ３ ２ 车床数控技术的 ｚ轴 ，利用 主轴 的反 向操作控制 ，停止控制主轴和冷却 切换控制 。 创新。 ． Ｓ Ｑ Ｉ ￣ Ｓ Ｑ ８ 是输入位置信号 ， 该位置输入信号包括切刀位、 ｘ 轴的开关 １ ． ３数控系统接 口。Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ车床数控系统总共有 ７ 个接 口， 如 位置和减速开关的位置 ，开关 的位置是 ｚ轴方 向上的四个位置中参考 图１ 所示。Ｘ１ 到Ｘ ７ 这六种接 口分别是 Ｒ Ｓ ２ ３ ２ 接 口、 手轮接 口、 螺纹接 点和减速开关的位置。 Ｋ Ａ １ 一 Ｋ Ａ ５ 则通过输出—个控制信号来控制正向 口、 刀架接 口、 电机信号接 口、 输入信号接口和输出信号接口， 利用的针 和反向旋转的刀架， 以及主轴的反转和停 止。 座是 Ｄ Ｂ ９ 针座、 Ｄ Ｂ １ ５ 针座、 和Ｄ Ｂ ２ ５ 针座这三种。 其用途分别进行数据 结束语 的交换 、 控制坐标轴的移动 、 连接主轴编码器 、 连接车床电动刀架 、 驱动 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ数控系统可以改造普通车床的运动控制功能， 本文通过 装置接 口、 ｌ ６路开关量输入和 １ ６ 路开关量输出。 相关的论述 ， 对车床的加工Ｊ 陛能和分辨率提高有了很大的帮助。 并且大 ２电气控制设计 大的提高了车床的电气性能和可靠性 ，对设备的维护带来 了极大的方 ２ ． １车床电源配置 。车床的电源配置为 Ｎ Ｃ ２ ２ ０ Ｖ交流电源系统 ， 并 便 ， 最大限度的减少设备故障率 ， 产品质量和生产效率也有 了 很大的改 由Ｔ Ｍ Ｏ １ 伺服隔离变压器， 伺服隔离变压器的网格系统是为了避免在Ｘ 进， 以满足大规模生产的 要求。 轴方向 与ｚ 轴驱动单元的干扰， Ｚ Ｂ Ｔ Ｍ ０ １ 伺服隔离变压器和 Ｎ Ｃ电源之 参 考文献 间的过滤器可以防止杂乱的稳压电源， 避免 Ｉ ／ ０信号受到干扰。整个 『 １ １ 麦小波唐 梅 李庆生 基于 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ８ ０ Ｔ 数控 系 统的数控车床的电气 设计 电工技 术 ， ２ ０ ０ ９ ， ３ ． 系统的电源配置 以保证免疫系统的性能和安全可靠。 接地线的要求需 要符合岗位的要求 。 控制变压器 Ｔ Ｃ Ｏ １ 的主轴制动功率与辅助装置需要 『 ２ ］ 郑淑芝． Ｃ ６ ５ ０型卧式车床 电气控制线路改进设计 机床电器， ２ ０ １ １ ． ３ ． 【 ３ ］ 毛好喜． Ｃ ６ １ ３ ２ Ｄ型卧式车 床 电气控制改进 机械工人． 冷加工， 整流 桥整 流 。 ． ２ － ２ 数控系统的连接。车床数控系统使用的是 Ｇ Ｓ Ｋ ９ ２ ８ Ｔ Ｅ经济数 ２ ０１ １ ， １ ２ ． ４ ］ 张兆华， 孙孟庆． Ｃ Ｋ ８ ０ １ ５型数控车床 刀架故障加工程序的调试叨． 铁道 控开关的输入和输出， 驱动单元、 手轮编码器、 微型计算机和转台控制 『 信号是界面与系统核心的重要连接部位，也是这些系统构成了整个车 机车车辆工人００ １ ０ ， １ １ ．
C6132普通车床数控化改造
摘要数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业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，且能有效提高产品的加工数量与生产质量，大幅度提高生产效率。
但从目前看来，数控机床价格昂贵，很多企业难以一次性投资大量购买，于是，普通机床的数控化改造成为了研究热点。
本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。
关键词: C6132普通车床; 数控化改造; 步进电机; 经济型数控系统ABSTRACTCNC machine tool as a typical mechatronic products, play an important role in the mechanical manufacturing industry, a good solution to the problem of machining complex structure of modern machinery manufacturing, precision, small batch, changeable parts, and can effectively improve the processing quantity and the quality of the products, the production efficiency is greatly improved. But from look at present, NC machine tools is expensive, many enterprises to buy large one-time investment, therefore, CNC transformation of general machine tools has become a research focus.This paper makes a deep research on the numerical control transformation of C6132 common lathe, including feasibility analysis, calculation, the key part of the machine parameters design, the machine structure of machine tool transformation scheme optimization selection, machine tool servo system and computer system for machine tools, and should pay attention to in the transformation of matters such as discussed in detail. Keyw ord s:Lathe C6132; Numerical control transformation; Stepping motors; CNC system目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1数控技术与数控机床 (1)1.2机床数控化改造的兴起及意义 (1)1.2.1 国外机床改造业的兴起 (1)1.2.2 我国机床数控化改造的意义 (2)1.3本文所研究的主要内容 (3)1.4本章小结 (4)2 车床总体改造方案设计 (5)2.1总体方案设计 (5)2.2主传动系统的改造 (5)2.2.1 主轴无级变速的实现 (5)2.2.2 主轴脉冲编码器的安装 (7)2.3横向进给传动系统的改造 (8)2.3.1 横向传动系统的改造 (8)2.3.2齿轮传动间隙的消除 (8)2.4导轨的改造 (9)2.5刀架部分的改造 (10)2.6数控系统的类型及选择 (13)2.6.1 数控系统的分类 (13)2.6.2 数控系统的选择 (15)2.7计算机系统的选择 (15)2.8本章小结 (16)3 C6132 车床数控化改造机械部分改造设计与计算 (17)3.1纵向进给系统的设计计算 (17)3.1.1切削力计算 (17)3.1.2 滚珠丝杠设计计算 (18)3.1.3 同步带减速箱设计 (20)3.1.4步进电动机的选择 (23)3.2横向进给系统的计算 (25)3.3车床改造的机械结构特点 (26)3.3.1纵向滚珠丝杠 (26)3.3.2横向滚珠丝杠 (26)3.3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型 (27)3.3.4导轨副 (27)3.3.5主轴脉冲发生器 (27)3.3.6 安装电动卡盘 (28)3.4安装 (28)3.5本章小结 (29)4 电气控制部分设计 (29)4.1硬件电路设计 (29)4.2单片机数控系统硬件电路设计内容 (30)4.3MCS--51系列单片机简介 (33)4.4存储器扩展电路设计 (34)4.4.1 地址锁存器选用 (34)4.4.2 外部程序存储器选择 (34)4.4.3 内部程序存储器选择 (34)4.4.4 外部I/O接口电路的扩展 (34)4.4.5 键盘接口电路的设计 (35)4.5译码电路设计 (36)4.6其他辅助电路设计 (37)4.7步进电机的控制 (37)4.7.1 步进电机的工作原理 (37)4.7.2 步进电机的控制 (38)4.7.3 步进电机接口及驱动电路 (39)4.8C6132普通车床微机数控化改装硬件设计说明 (40)4.9控制软件设计 (40)4.9.1 总体方案设计 (41)4.9.2 环形分配器软件设计 (41)4.9.3 逐点比较法的直线插补软件设计 (42)4.9.4 逐点比较法的圆弧插补软件设计 (43)4.9.5 步进电机自动升降速控制 (43)4.10本章小结 (48)结论 (49)致谢 (51)参考文献 (52)1 绪论1.1 数控技术与数控机床数控技术，简称数控(Num eri cal C orlt ro l——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
数控专业毕业论文ca6132普通车床数控化改造
XXXX学院毕业设计CA6132普通车床数控化改造2012届机械工程系专业_数控技术学号 _学生姓名指导教师 _完成日期2011年12月27日前言机械制造业在国民经济中具有十分重要的地位和作用。
机械制造业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步有着很大的和直接的影响。
机械制造业的规模的水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志。
因而，世界各地都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。
数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代化机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造中发挥这重要的作用，能解决机械制造中的结构复杂、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，制造除呵护市场需要的产品，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。
目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。
购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径，但因其成本过高，很多工厂在短期内无法有如此多的资金，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，具有较长的使用寿命的普通机床，由于普通机床的加工精度相对较低，生产的自动化程度不高，生产适应性差等缺点。
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。
所以改造现有的旧机床、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，减少投资、提升产品加工质量及精度，提高生产效率，不失为企业提升竞争力，使我国成为世界制造强国的一条有效的策略。
本设计以CA6132型普通车床为例，主要介绍其数控化改造的方案、改造部位的选型以及设计计算。
第一章CA6132卧式车床简介1.1机床的特点与用途CA6132型卧式车床，其结构具有典型的卧式车床布局，它的通用性程度较高。
普通车床的数控改造方法及设计图
用华中Ⅰ 用华中Ⅰ数控系统对 C6132 车床进行数控改造2008-4-21 20:16:00 来源：中国自动化网 网友评论 1 条 点击查看1 机械部分的改造 把 C6132 普通车床改成数控车床的主要改造部位： 主电动机和水泵电动机能分 别通过 M03、M04、M05、阴刀、M09 等指令来进行控制；把原来的手动进给改成微 机控制，实现二轴联动；为实现螺纹车削在主轴后端加一光电编码器。
机械部分的改造，在原机床的基础上，去掉挂轮箱(保留三星齿轮)、进给箱、溜板箱、 刀架部分，保留大拖板、中拖板。
光电编码器的安装利用挂轮箱中的三星齿轮，找到与主轴传动比为 1:1 的传动 齿轮，采用同心套通过一个固定支架与光电编码器相联，结构示意图如图 1 所示。
纵、 横向丝杠的改造去掉机床的进给传动系统， 安装上滚珠丝杠、 减速器接口、步进电动机。
X 轴传动比为 5:3, Z 轴的传动比为 1:1。
这类小型机床在中间设置一级 传动结构的目的是提高伺服电动机的使用寿命。
对于瞬时性的快速起、停起到一定的 缓冲作用。
改造后机床的传动进给示意图如图 2 所示。
2 电控部分的改造 华中Ⅰ型数控系统开放性好，所以改造非常简单。
具体方法为全部拆除原车床 的电控线路。
对单速电动机，直接从数控系统的电控柜中出线与主轴电动机的 U2、 V2、W2 和冷却泵电动机的 U6、V6、W6 连接。
对于双速电动机，除了直接连线以 外还应对电控柜和系统软件中的内置 PLC 系统程序 STEP.DAT 进行相应的修改。
3 微机系统控制部分的设置 对于一般车床的改造只须对以下两部分系统配置进行参数设置就可以了。
一是 轴参数，二是内置 PLC 的编码。
在华中Ⅰ型数控系统软件中输入正确的口令以后就可以对轴参数进行设置了。
不同的用户在改造车床时步进电动机与丝杠之间选择的传动比是不同的， 同时丝杠的 螺距也不同， 所以为了适用不同的传动比， 华中Ⅰ型数控系统开发了一个有用的工具， 通过设置一对电子齿轮的比值来对实际的传动比进行调整。
普通车床数控化改造设计(ca6132)_图文---精品模板
毕业设计说明书课题名称：普通车床数控化改造设计学生姓名:陈燊学号：01320131Y19院系:机械系专业：数控技术班级:13gz数控1班指导老师:马丽起讫时间：2016年4月1日至 2016年5月10日CA6132型普通车床数控化改造陈燊摘要目前鉴于机械制造行业对于加工精度与加工效率的要求不断提升，普通车床已难以承担以上重任。
但基于普通车床基数大数控车床价格昂贵的前提，普通车床数控化改造势在必行。
改造完成的新型机床具有适应性较强、加工精度较高、生产效率较高和加工质量相对稳定等优点.它综合地应用了计算机应用、自动控制、伺服驱动、高精度测量和创新的机械结构等多方面的前沿技术，是今后机床控制的明确发展方向之一。
关键词：普通车床CA6132;数控化改造；伺服系统；滚珠丝杠目录摘要.。
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..2绪论。
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(4)第1章CA6132车床数控系统总体设计方案的拟订.。
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71-1 总体方案。
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71-2 设计X—Y数控工作台及其控制系统 ..。
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8第2章CA6132车床进给伺服系统机械部分设计计算。
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92-1 脉冲当量选择.。
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.. (9)2—2 切削力计算..。
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.9 2—3 滚珠丝杠螺母副计算和选型.。
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.10 2—4 齿轮传动比计算。
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(15)2-5 步进电机计算与选型。
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CA6132普通车床数控化改造2
中国石油大学（华东）硕士学位论文以6132 普通车床数控化改造姓名：郡细林申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：韩彬；林传宏20090401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CA61 犯机床为研究对象，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，简单介绍了数控化改造过程中数控系统的选型，分析研究了CA6132 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CA61 犯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。
对改造后的车床精度进行了恢复，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CA6132 型车床数控改造提供了行之有效的科学方法，对于企业其它传统设备的技术改造也有借鉴及参考价值。
关键词：数控改造；伺服系统；PLC ; CA61 犯车床Numerical control innovation ofCA6132 common lathe飞恤nXi 一lin ( Mech 痴calEngineering )Directed by Ilan Bin Lin Chuan 一hongAbstractColnPuter Numerical Control ( CNC ) machine tools , innovation was conducted by application sophisticated CNC techno10gy theory , success 细exPerience and low cost . The accuracy of the original machine can be restored or even improved , 50 that it can be adapted to industrial requirements of high 一speed developmeni by leaps and bounds . CNC machine tools ' innovation was greatly developed as a new intemational and domestic economic growth industry . In this paper , CNC machine tools ,innovation programs , tec 俪cal route and 50 on was analyzed taking CA6132 common machine as researcho 场ects , All the contents are included as follows :The motion principle of CA6132 lathewas analyzed ; It was briefly introduced the selection of numerical control system during CNC machine tools , innovation and emphatically introduces GSK 一CTL Series CNC Sliding Units . According to the principles of Mecllanics , D 邓amics and Electronics , the main drive system of NC machine toolllas been designed using AC motor speed conirol by variable frequency . The sPindle drive system has been designed and checked . In accordance with the requirements of feeding system , the cutting force and the ball serew 15 calculated , and equlpped with aPpropriate gear and feed motor . The electrical 一control parts of the CA6132 lathe 15 design 己d by using P LC . The trapezoidal figures of the sPindle and the servo 一ys 把ms areg 主ven . The programs of the PLC are programmed . Areformingprojectofwh01eelectricpartsisgiven . TheaccuracyoftheNC machine was restored , A reforming project of the tyPical parts of the servo 一system 15 given . After CNC machine tools , innovation , the lathe has a good aPplication effect , and achieved good processing quality and economic benefit .The research offer facility technicians in enterprises not only a scientific efficient Way of realizing NC reform of traditional equipments , but also some references and lessons of other kinds of 加dltional facilities .Keywords : NC reforln ; Servo system ; PLC ; CA6132 lathe独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。
C6132车床的控制线路用PLC改造设计说明
毕业设计题目：C6132车床控制线路用P L C改造设计系别：学号：0班级：：设计任务书一、设计题目C6132车床的控制线路用PLC改造设计。
二、设计目的：1）掌握C6132车床的电气控制功能。
2）掌握PLC改造电器设备的方法选择。
3）掌握电气控制元件的选择与计算方法。
三、设计要求：结合有关教材选择合适的用PLC的设计改造电气控制1）原有的动作顺序与功能不变2）各种联锁关系不变3）增有工作状态指示四、完成任务1）选择PLC型号，分配I/O端口、设计I/O电路、选择元件、绘制梯形图、编制语句表。
2）毕业设计说明书（10000字以上）。
（1）设计题目（2）控制原理说明设计（3）主要器件选择依据与计算五、主要参考文献：工厂电气控制技术机械工业主编方承远工厂电气控制设备机械工业主编许廖机床电气控制技术机械工业主编王炳实可编程控制器的应用技术机械工业主编王兆义目录1．摘要2.改造方案确定3.C6132车床I/O分配图4.PLC的选型5.C6132主控制线路的设计6.C6132车床各电机的控制7.指令表8.调试运行9.PLC的日常维护10.总结11.参考文献摘要：针对现有普通车床C6132车床存在的缺点提出PLC改造方案和基于控制系的统设计，提高了机床的加工精度，扩大了机床的使用围，并提高了生产率。
本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了普通车床C6132车床设计。
如PLC的选型、存储器和I/O扩展电路设计、其它辅助电路设计、系统管理程序、零件加工源程序的输入处理程序、插补程序、伺服控制程序、诊断以与键盘操作和显示处理程序的设计。
本设计采用西门子S7-200PLC控制系统，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向的两轴联动进给运动。
主要介绍了利用PLC对C6132卧式车床的改造，详细的系统改造方案，同时根据C6132卧式车床的控制要求和特点，确定PLC的输入输出分配。
C6132普通车床数控化改造设计
目录目录 (1)引言 (2)1.绪论 (4)2数控机床优势概述 (5)2.1数控车床改造的意义 (5)2.2普通车床数控化改造的优点 (6)3数控化改造的内容 (8)3.1进给轴的改造 (8)3.1.1进给轴改造思路 (8)3.1.2滚珠丝杠副的选择和布置结构形式 (8)3.2主轴部分的改造 (11)3.3刀架部分的改造 (11)3.4润滑部分的改造 (12)3.5机床防护 (12)4总体方案 (13)4.1控制部分总体方案 (13)4.2 机械部分总体方案 (14)5机床进给系统的改造 (15)5.1 改造思路 (15)5.2数控部分 (15)5.3机械部分 (19)6零件加工工艺及编程 (39)6.1零件加工工艺要求 (39)6.2零件加工工艺安排 (40)6.3零件加工工艺程序 (41)结论 (47)附录：装配图A0一张、零件图三张另附外文翻译如需联系作者QQ 401339828引言数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好的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，且能稳定产品的和、加工质量。
大幅度的提高生产效率。
但从目前企业面临的情况看，因数控机床间隔较贵，一次性投资较大使企业心有余而力不足。
另外从目前国内机床使用的现状来看，普通机床拥有量巨大，在生产中，数控机床相对于普通机床的优势较为明显，而由于数控机床价格昂贵，所以有必要对普通机床加以数控改造，使之能完成数控机床能完成的部分生产任务。
因此，我大胆的提出了对普通C6132车床的数控化改造。
C6132普通车床是普通机床中比较有代表性的机床，它在机械结构上有其先天性的不足。
如刚度低、抗振动性差、滑动摩擦阻力较大及传动元件存在间隙等，因此需要有目的地改造，以满足数控机床最基本的要求，这也是本文主要讨论的问题。
对要改装成通常加工用的数控机床，一般只在进给系统作改进。
1绪论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。
普通车床CA6132的数控化改造
Ｎ． Ｓ ｏ４（ ＵＭ ．２ ） Ｎｏ １ ８
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥ ＭＥＮ ＡＮＤ Ｄ Ｔ ＥＶＥ ０Ｐ Ｌ ＭＥＮ Ｔ
２１ 年 ８ ０２ 月
Ａｕ ．０ ２ ｇ２ １
普通车床 Ｃ ６ ３ 的数控化改造 Ａ １２
程度不高 ， 自适应性差 ， 但考虑投资成本 ， 产业的连续 性 ， 不 能 马 上 被 淘 汰 ” 数控 机 床 作 为 机 电液 气 一 又 。 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 ， 产效 率 较 高Ｉ 生 。 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 ， 失 为一条 投 资少 、 升产 品质 量及 生产 效率 的 不 提 捷 径 ， 升 企 业 竞 争 力 ， 我 国成 为 制 造 强 国的 进 程 提 在 中， 占有一 席之 地 。 本文 以普通车床 Ｃ ６ ３ 数控化改造为案例 ， Ａ １２ 从 普通车床数控改造的经济性进行评价人手。拆卸普通 机床 ， 甩掉原有进给箱等 ， 对主传动系统进行大修 、 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 。 为保 持切 削螺 纹 的功 能 ， 主轴 的末 端 连 接一 在 脉 冲发 生器 ， 来检 测 主轴转 速 。把工作 台的纵 、 向进 横 给 运动 改造 成用 步进 电动 机来 控制 。下 面主要 介绍纵 向进 给系统 的改 造和 数控 系统 的硬件 设计 。 １ 纵 向进给 系统 设计 在 纵 向进 给 系统 的改 造 中， 除原 丝 杠 、 拆 光杠 、 原 机床 的丝杠 螺母 机构 ， 更换 为 滚珠 丝杠 ， 用步进 电动机 和一 对齿 轮驱 动 的滚 珠 丝杠螺 母副 。 １１ 切 削力计 算 ． 切 削功率 为 ： ＝ Ｋ． （） １ 式 中 ： 为主 电动机功率 ，．ｋ 主传动系统总效 Ｗ ７ Ｗ； ５ 率， 一般 取 ０６ Ｋ 为进 给 系统功率 系数 ，． ． ．； ０９ ５ 根 据式 （） １ 滚珠丝杠的螺旋升角 口 ｏ ， ： ７ 摩擦角 ＝１ ０， 则滚珠丝杠的传动效率 ：
C6132车床数控改造案例分析
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( 武汉交通职业学院 , 湖北
摘
要: 本文以普通车床 C6132 数控化改造为案例, 分析 数控技术在 普通车床 数控化改造 相关问题, 形成相 应的技
术方案及要点, 包括机械部分的改造、 数控化改造、 电控部分改造、 微机系统控制部 分的选用等。通过设备 改造前后各项 性能指标对比、 纵横向滚珠丝杠副及步进电机的计算结果显示, 改造后的机床大大提高了其工作的精度和效能。 关键词: 机床改造; 数控技术; 数控机床 中图分类号: TG519. 1 文献标识码: B 文章编号: 1672- 9846( 2010) 02- 0074- 04
2010- 04- 30 作者简介: 李 英 ( 1975- ), 女, 湖北赤壁人, 武汉交通职业学院机电工程系讲师, 主要从事机械设计与制造研究。 欧阳全会 ( 1960- ), 女, 湖北武汉人, 武汉交通职业学院机电工程系副教授, 主要从事机械设计与制造研究。
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李
英, 欧阳全会: C6132 车床数控改造案例分析
序号 1 2 3 4 5 6 7 比较项目 外圆直径公差 轴段长度公差 外圆面圆度 外圆表面跳动度 轴线的直线度 垂直度 平行度 数控改造后 平均 0 . 009 0. 06 0 . 003 0 . 008 0 . 006 0 . 017 0 . 016 改造前平均 0. 015 0. 18 0. 005 0. 022 0. 015 0. 025 0. 021 加工公差 ( mm ) 加工公差 ( mm )
第 12 卷第 2期 V o. l 12 N o . 2
武汉交通职业学院学报 Journa l o fW uhan T echn ica l Co llege o f Co mmun ications
C6132的数控化改造与纵向进给机构的设计
摘 要本次设计是对普通车床C6132的数控化改造。
在这里主要包括:主传动系统的 改造、纵向进给系统的改造、横向进给系统的改造。
而我主要是针对纵向进给系 统进行机械改造。
这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解 决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。
数控改造主要传动系统的机械改造。
由于对经济型数控机床的加工精度要求 不高，为简化结构、降低成本。
通过控制横进给系统，保证改造后的车床具有定 位、直线插补、圆弧插补、暂停等功能。
为实现机床所要求的传动效率，采用步 进电机经联轴器再传动丝杠； 为保证一定的传动精度和平稳性， 尽量减小摩擦力， 选用滚珠丝杠螺母副。
关键词：车床 数控改造 联轴器 滚珠丝杠AbstractThis design is about the common Lathe C6132 transformation of NC. Main tasks are: the transformation of the main transmission system, the transformation of the vertical feeding system, horizontal feed system reform. While I was mainly aim at the lateral feeding system mechanical transformation. The graduation project on the design of the basic skills training has improved the analysis and the ability to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.NC transformation is mainly a transformation of mechanical drive system. Because of the economy less precision CNC machining, it is order to simplify the structure and reduce costs. By controlling the cross-feed system, it ensures the modified lathe with positioning, linear interpolation, circular interpolation, and pause. Required for the realization of the transmission efficiency of machine tool, we should us a stepping motor drive and then screw through the coupling. To ensure a certain degree of driving accuracy and stability and minimize friction, a ball screw pair is needed.Keywords: lathe, NC Transformation , Coupling ,Ball Screw目录一、前言 (1)二、设计任务 (1)三．总体方案的确定 (1)四、机械传动方案的分析与计算 (1)（一）脉冲当量的确定 (1)（二）切削力的计算 (2)（三）纵传动系统的分析与计算（Z轴方向） (2)1.滚珠丝杠螺母副的计算与选型（纵向） (2)2、减速箱的设计（纵向） (4)3、步进电动机的计算与选型（纵向） (6)4、同步带传送功率的校核（纵向） (9)（四）纵向传动系统的分析与计算（X轴方向） (10)1、滚珠丝杠螺母副的计算与选型（横向） (10)2、减速箱的设计（横向） (12)3、步进电动机的计算与选型（横向） (12)第一章 前言数字控制机床（Numerical Control Machine Tools）简称数控机床，这是一种 将数字计算机技术应用于机床的控制技术。
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C6132普通车床数控化改造设计摘要机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。
本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。
结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。
关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51C6132 NC lathe design of ordinaryABSTRACTS tudy on machine tool numerical control transformation of important project is to improve the level of technical equipment in China, with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fasted effective way.C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine too l structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensityKEY WORDS：Lathe, numerical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51前言数控技术与数控机床数控技术，简称数控(Numerical Corltrol——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computer Numerical Control——CNC)。
采用了数控技术进行控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床。
它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础，它很好地解决了形状结构复杂、精度要求高及小批量零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。
机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的发展水平和方向。
与普通机床相比，数控机床能够自动换刀、自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线的加工，加工精度和生产效率都比较高，因而应用日益广泛。
机床数控化改造的意义目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床来替换根本不现实，而且替换下来的旧机床闲置起来又会造成浪费，要解决这些问题，应走普通机床的数控化改造之路。
从美国、日本等国家工业现代化进程看，机床的数控化改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。
因此，普通机床的数控化改造不但有存在的必要，而且大有可为，尤其对一些中小型企业更是如此。
利用现有闲置的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台高效、多功能的数控机床，投资少、见效快，是一种盘活存量资产的有效方法，也是低成本实现自动化的有效方法，也是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。
另外对普通机床进行数控化改造有许多积极的意义:1）节省资金。
机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。
2）性能稳定可靠。
因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
3）提高生产效率。
机床经数控改造后即可实现加工的自动化,效率可比传统机床提高3至5倍。
4）可实现多工序的集中,提高了相关的加工精度,同时减少了零件在机床间的频繁运转。
5）可缩短新产品试制周期和生产周期,对市场需求做出快速反应。
6）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自检功能，更好的调节了机床的加工状态。
本文所研究的主要内容1）根据数控化改造后车床所具备的功能，制订了车床总体改造方案2）为使改造后的车床主轴能够实现无级变速、正转、反转以及停止等功能，本次改造采用了变频器驱动主电机的方式，本文对主轴变频器的选用做了相应的说明；3）为使改造后的车床能够加工螺纹，改造时，拆除原来的挂轮架部分，在机床Ⅹ轴伸出端安装主轴脉冲编码器，本文对脉冲编码器的安装方法作了简要论述；4）在电气改造方面，设计了车床数控系统的硬件电路图，横向步进电机的计算和选型也作了详细阐述；5）在机械改造方面，对纵横向伺服进给机构，特别是滚珠丝杠螺母副作了详细设计研究，并对数控转位刀架的安装和选用作了介绍；6）在软件设计方面，对MCS-51单片机做了简要的介绍第1章车床总体改造方案设计设计任务在现有C6132车床的结构基础上，对机床横向进给系统进行数控改造，主传动系统保留。
横向脉冲当量：0.005mm/step、定位精度：±0.01mm、快移：3000mm/min 。
设计参数如下：最大加工直径：在床身上 320mm 在刀架上 175mm最大加工长度： 750mm快进速度：横向3000mm/min最大切削进给速度：横向 0.25m/min溜板及刀架重力：横向 500N脉冲分配方式逐点比较法空载启动时间 25ms输入方式增量值、绝对值通用最小指令值：横向 0.005mm/脉冲定位精度±0.01mm有自动升降速性能1.1 主传动系统的改造1.1.1 主轴无级变速的实现C6132车床的主轴变速为手动、有级变速。
考虑到数控车床在自动加工的过程中负载切削力随时会发生变化，为了保证工件表面加工质量的一致性、提高工件加工质量，主轴要能实现恒切削速度切削。
这就要求主轴能实现无级变速。
目前实现无级变速主要有两种方式，其一是采用变频器驱动电机的方式，同时保留原有的主传动系统和变速操纵机构，这样既保留了车床的原有功能，又减少了改造量；其二是用双速或者是四速电动机替代原有车床的主电动机。
由于多速电机的功率是随着转速的变化而变化的，所以要选择功率较大一些的电动机，随之电动机的尺寸也变大了，机床改造相对较麻烦，另外在这种改造方式下，主传动系统也要拆除并进行重新设计，这样可以得到加工精度和稳定性更高的车床，但是加大了改造成本。
考虑到改造的成本，我决定采用第一种方式，这样可以利用原车床的三相异步电动机。
即由数控系统控制变频器，变频器驱动异步电动机实现主轴无级变速。
交流异步电动机的转速与电源频率，电动机磁极对数nfp 以及转差率之间的关系式为：()s p f n -=160 对于C6132，电动机磁极对数和转差率是定值，因此利用变频器改变电源频率fn 即可改变电动机的转速。
目前，无反馈矢量控制方式的变频器已经能够做到在0．5Hz 时稳定运行。
所以，完全可以满足主运动系统的要求。
而且无反馈矢量控制方式能够克服U ／f 控制方式的缺点，因此可以说，是一种最佳选择。
数控车床连续运转时所需的变频器容量(kVA)计算式如下：MCN M M CN MCN kI I I kU P kP P ≥⨯≥≥-3103cos ϕη式中 PM ——负载所要求的电动机的轴输出功率；η——电动机的效率(通常约O ．85)；cosφ——电动机的功率因素(通常约O ．75)MU ——电动机的电压，380V ；MI ——电动机工频电源时的电流，为15．4A ；k ——电流波形的修正系数(PWM 方式时取1．05-1．10)；PCN——变频器的额定容量，kVA；ICN——变频器的额定电流，A；由以上公式可得：()()()AkIIkVA IkUPkVAkPPMCNMMCNMCN94.164.151.115.11104.153801.13103775.085.041.1cos33=⨯=≥≈⨯⨯⨯⨯=⨯≥≈⨯⨯=≥--ϕη选择变频器时应同时满足以上三个等式的关系。
综合以上分析计算，确定选用三菱FR-A540系列变频器，具体型号为FR-A540-7．5K-CH。
1.2 横向进给传动系统的改造1.2.1 横向传动系统的改造如图2-8所示是横向传动系统的改造布置图，步进电机和减速箱安装在远离操作者的床鞍一端，拆除床鞍上原来的手动操作装置，在原来支承丝杠的轴承位置，安装角接触球轴承进行支撑，同纵向一样，滚珠丝杠一端直接充当减速器的输出轴，滚珠丝杠两端同样有两对锁紧螺母对滚珠丝杠进行预拉伸，滚珠丝杠螺母副采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙。
螺母座和中拖板的连接可以利用原来的螺钉孔进行连接。
图 2-8 横向传动结构图车床进行横向进给时，由步进电机通过减速箱将动力传递给滚珠丝杠，再由滚珠丝杠带动螺母座，再通过螺母座带动中拖板做横向运动。