C6163纵向数控改造设计_毕业设计
CK6163型数控机床设计毕业设计论文
编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：CK6163型数控机床设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）CK6163型数控机床设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级：机械93学号：作者姓名：2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目CK6163型数控机床设计2、专题二、课题来源及选题依据受益于国家振兴装备制造业的大环境和强劲的市场需求拉动，国内机床工具行业出现了技术长足发展、投资热情高涨的局面。
数控机床的水平、品种和生产能力直接反映了国家的技术、经济综合国力。
数控机床作为国防军工的战略装备，是各种武器装备最重要的制造手段，是国防军工装备现代化的重要保证。
数控机床一般由输入介质、人机交互设备、计算机数控装置、进给伺服驱动系统、主轴伺服驱动系统、辅助控制装置、反馈装置和适应控制装置等部分组成。
随着振兴装备制造业关键领域的高水平新产品的发展，每个领域都对数控机床提出了更高的要求。
CK6163型数控机床也被广泛运用。
此次进行对CK6163型数控机床的床头箱、变速箱以及进给机构的设计。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、完成CK6163数控机床的床头箱设计；2、完成CK6163数控机床变速箱设计；3、完成CK6163数控机床进给机构设计；4、完成CK6163型数控机床滚珠丝杠的设计；5、完成CK6163型数控机床的零件设计；四、接受任务学生：机械93 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〕签名〔学科组组长研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要数控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术，机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。
CW6163卧式车床的数控化改造说明书11
毕业设计(论文)题目：CW6163型卧式车床的数控化改造总体设计及横向进给设计院（系）：专业：班级：学生姓名：导师姓名：职称：起止时间：摘要众所周知，制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，是推动国家技术进步的力量。
我国制造业较落后，想要改变此现状就必须提高制造业装备水平，特别是机床的数控化率。
数控机床是属于高新技术集成的机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视。
成为当今世界机械加工设备中最引人注目的产品，但其价格昂贵。
因此，普通车床的数控化改造成为热点。
本次设计是对普通车床CW6163的数控化改造。
在这个团队主要包括: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。
而我主要是针对横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AbstractAs we all know,manufacturing is the basic of economy industries and pillar industries,is the power to promote the progress of technological of the State.China's manufacturing industry has fallen behind，if we want to change this situation we must improve the level of equipment manufacturing industry,especially in CNC machine tools rate.High-tech CNC machine tools are integrated mechatronics mechanical processing equipment,the world's industrialized countries are highly valued of it.It has become the world's most remarkable mechanical processing equipment products,but the price is very expensive.Therefore,the lathe’s Transformation of NC has become a hot.This design is about the common Lathe CW6163transformation 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.Screw wKeywords:lathe,NC Transformation,Coupling,Ball Scre引言 (1)1.绪论 (2)1.1数控机床优势概述 (3)1.1.1数控车床改造的意义 (3)1.1.2普通车床数控化改造的优点 (3)1.1.3数控化改造的内容 (5)1.2车床数控改造的现状与国内背景 (7)1.3车床数控改造的必要性与可行性 (9)2.车床数控改造的总体构思与技术方案 (10)2.1设计任务 (10)2.2总体方案的论证 (10)2.3总体改造方案的确定 (10)2.4机械部分的改造 (11)2.5横向进给系统设计与计算 (11)2.5.1横向进给系统计算 (11)2.5.2切削力计算 (11)2.6滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型 (12)2.6.1滚珠丝杠螺母副设计 (12)2.6.2计算进给牵引力 (12)2.6.3计算最大动载荷 (13)2.6.4滚珠丝杠螺母副的选型 (14)2.6.5传动效率的计算 (16)2.6.6刚度验算 (16)2.6.7稳定性校核 (16)2.6.8滚珠丝杠副间隙的消除 (18)2.7定滚珠丝杠副支承所用轴承类型和规格 (19)2.7.1选择轴承类型 (19)2.7.2确定轴承内径 (19)2.7.3选择轴承的规格代号 (19)2.7.4轴承所承受的最大轴向载荷 (19)2.7.5轴承的寿命验算 (20)2.8联轴器的选择 (21)2.9电机的选择与计算 (23)2.9.1等效转动惯量的计算 (23)2.9.2电机所需的转动力矩计算 (24)2.9.3步进电动机的选择 (28)2.10横向滚动直线导轨 (29)2.10.1滑动导轨的特点 (29)2.10.2动导轨的设计 (30)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)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。
CK6163型数控机床毕业设计说明书
第1章总体方案1.1 CK6163的现状和发展数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围复盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术：(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术：(6)软件技术等。
计算机对传统机械制造产业的渗透，完全改变了制造业。
制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业具有广阔的发展天地。
数控技术的发展趋势：1、智能化； 2、网络化；3、集成化； 4、微机电控制系统；5、数字化。
我国数控产业发展的思考：1、注重系统配套；2、注重产品的可靠性；3、提倡创新，加强服务。
1.2 CK6163卧式车床及控制系统的总体方案由于该设计给出的已知条件是16级变速，对于主轴箱的设计采用双联齿轮、拨叉、电磁离合器实现主轴的变速、正转、反转。
进给部分用数控系统控制纵横两方向的步进电机，实现X、Y两方向的进给运动；刀架采用四方刀架；参考的普通机床拆除其中的丝杠、光杠进给箱、溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；在主轴后端加一主轴编码器，以便加工螺纹。
第2章机械部分设计计算说明2.1 主运动部分计算2.1.1 参数的确定1)了解车床的基本情况和特点---车床的规格系列和类型1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。
因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。
本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。
2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）最大的工件回转直径D是630mm；刀架上最大工件回转直径D1大于或等于315mm；主轴通孔直径d要大于或等于80mm；主轴头号（JB2521-79）是4.5；最大工件长度L是1500mm；主轴转速范围是：32～1000r/min；级数范围是：16；纵向进给量0.01～20.47mm；主电机功率是13kw。
毕业设计_ca6163车床的经济型数控化改造
摘要随着科学技术的飞速发展，数字控制（CNC）机床已成为当前机械制造业进行技术改造，技术革新的必有之路，是未来工厂自动化的基础。
因此，此次对普通床进给系统的数控化改造设计更显得重要。
目前中国大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大多数是普通机床，机床数控化率远低于美国、日本等国家。
如果大量添置全新的数控机床，不仅资金投入量大、成本高，而且又会造成原有设备的闲置浪费。
把普通机床改造成数控机床则不失为一条提高数控化率的有效途径。
第一部分是数控机床的概述，第二部分是进给系统的总体设计方案，第三部分是伺服进给机械部分设计计算，第四部分是控制部分的单片机原理设计。
基于步进电机的机械改装减少了人的工作量，把手动转变成为电动。
本次改造用了两个步进电机，分别控制机床的两个方向（纵向和横向）的进给，通过带轮带动滚珠丝杠的轴向运动。
基于单片机控制的电子部分设计提高了工作效率和测量的准确度、可信度。
该仪器采用了8031单片机。
关键词车床数控丝杠步进电机单片机AbstractAs the development of technology, the numerical control machine has becomes the trend of the reformation in the manufacturing industry and the foundation of factories in the future. Therefore, the project of automat the machine is important to the prospective study and work.At present the Chinese majority manufacture professions and enterprise's production, the process unit overwhelming majority is the ordinary engine bed, the engine bed numerical control rate is lower than countries far and so on US, Japan. If acquires the brand-new numerically-controlled machine tool massively, not only the fund inputs are big, cost, will create the original equipment's idle waste. Transforms the numerically-controlled machine tool the ordinary engine bed is enhances the numerical control rate efficient path.Introduction will be presented in Section 1. The overall designing scheme will be proposed in Section 2 .The calculating and data of mechanical part is in Section 3 and Section 4 is the part of control including the principle of SCM.The reformation to machine based the stepping motor decreases the workload by turning the hand operation to electric control. Two motors controlling two directions respectively move the ball screws by strap wheels.The design in electrical part based the SCM improves the product efficiency and the accuracy and stability in the aspect of measuring by using the 8031 SCM.Key words:Lathe computer numerical control ball screw stepping motor SCM目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)1.1数控机床的发展过程 (5)1.2数控机床的组成 (6)第2章数控化改造总体技术方案的确定 (8)2.1设计任务 (8)2.2总体方案设计的内容 (9)2.2.1伺服驱动 (9)2.2.2 总体方案框图 (9)第3章伺服系统机械部分设计计算 (10)3.1设计要求 (10)3.2确定系统脉冲当量 (11)3.3计算切削力 (11)3.4滚珠丝杠螺母副的计算和选择 (12)3.4.1纵向滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (12)3.4.2 横向滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (16)3.5进给伺服系统传动计算 (20)3.5.1 纵向进给伺服系统传动计算 (20)3.5.2 横向进给伺服系统传动计算 (23)3.6步进电机的计算和选型 (26)3.6.1 纵向步进电机的计算和选型 (26)3.6.2 横向步进电机的计算和选型 (30)3.7 自动转位刀架 (34)3.7.1 数控车床刀架的基本要求 (34)3.7.2 工作原理 (34)3.7.3 刀架的安装 (35)第4章控制系统硬件原理及其控制程序编制 (36)4.1主控制器 (36)4.1.1主控制器及其选择 (36)4.1.2 MCS-51系列单片机介绍 (36)4.2地址分配及接线方法 (38)4.2.1 地址的分配 (38)4.2.2 8031的连接方式 (38)4.3接口电路的设计 (39)4.4控制系统程序编译 (40)4.4.1数控的插补方法 (40)4.4.2 直线插补工作原理 (40)4.4.3 圆弧插补工作原理 (41)4.5自动换刀程序设计 (43)参考文献 (46)致谢 (47)第1章绪论1.1 数控机床的发展过程1946年诞生了世界上第一台电子计算机。
课程设计---C6163型车床的经济型数控改造设计
题 目
C6163型车床的经济型数控改造设计
学校：
学生姓名：
指导教师：
专业：机械设计制造及其自动化（机电一体化）
班级：04-01
完成时间：2008-3-15
摘 要
应用数控技术对C6163普通车床进行自动化和精密化改造，改造技术主要为：在车床上附加数控装置和执行元件，选择合适的机床伺服系统和计算机系统等。结果表明：经改造后的机床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。采用数控技术对企业原有机床进行改造，即发展经济型的数控机床是当前工矿企业机床技术改造的有效途径。
2.2可行性论证7
3 设计方案
3.1总体设计方案的确定8
3.2横向进给伺服系统机械部分的计算与校核10
3.2.1选择脉冲当量11
3.2.2计算切削11
3.2.3滚珠丝杆螺母副的计算与选型12
3.2.4齿轮传动比的计算16
3.2.5步进电机的计算,校核与选型17
4 数控系统硬件电路设计
4.1数控系统基本硬件组成22
关键词；C6163车床；数控改造；经济型
Abstract
After analyzing and studying the over all structure of ordinary C6163lathe, we use numerical control technology to re-equip ordinary C6163lathe for automation and precision. We attach the numerical control device and execution elements to the lathe and choose an appropriate machinery servo-system and computer system. The result shows that after the innovation,the machine can sufficiently execute automatic control on outside diameter,taper,screw,ends,etc..It improves the production rateof the machine and decreases the labor stress from the ing numerical control technology to improve existing machinery forenterprises.ie:developing economically-typed numerial control control machinay is an effective way to the engineering innovation for factories ,works and mine.
毕业设计cw6163说明书[管理资料]
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第1章绪论本次设计是为了提高CW6163主轴箱传动箱体的生产率，最重要的是我们的大学生活即将结束，为了使我们具备综合运用所学理论知识和实践技能的能力，初步解决本专用范围内的工程技术问题的能力，善于运用新工艺、新技术、新材料以及具备一定的创新思维;同时，应当具备使用各种工具手册，查阅科技文献资料的能力；最后，也能使我们深刻认识理论联系实际的重要性。
也为我们以后从事工作奠定坚实良好的理论基础。
纵观组合镗床的发展，卧式镗床是镗床中应用最广泛的一种。
它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7-9级。
主轴水平布置、主轴箱能沿前导轨移动。
使用卧式镗床加工时，刀具装在主轴上，通过主轴箱可获得需要的各种转速和进给量。
工件安装在工作台上，工作台可随滑座作纵横向移动，以适应各种加工情况。
近几年来，国内外卧式钻镗床和落地钻镗床的技术发展非常快,其特点是产品结构不断更新，新技术应用层出不穷，工艺性能复合化，速度、效率不断提高，突出精细化制造。
卧式钻镗床的主要关键部件是主轴箱，安装在移动工作台上，这种结构最大特点是刚性、平衡性、散热性能好，为主轴箱高速运行提供了可靠保证。
但是，这种结构不便于维护保养，是当今采用的厂家不多的原因。
主轴箱移动多通过电机驱动滚珠丝杆进行传动，是主轴驱动核心传动装置，多采用静压轴承支承，由伺服电机驱动滚珠丝杆进行驱动。
由于主轴转速越来越高，主轴升温快，现在，已有很多厂家将采用油雾冷却以替代油冷却，更有效地控制主轴升温，使其精度得到有效保证。
主轴系统主要有两种结构型式，一种是传统的刀杆伸缩式结构，具有钻深孔及大功率切削的特点；另一种是现代高速电主轴结构，具有转速高，运行速度快，高效、高精的优点。
综上所述，当代卧式钻镗床技术发展非常快，主要体现在设计理念的更新和机床运行速度及制造工艺水平有很大的提高，另一方面是机床结构变化大，新技术的应用层出不穷。
卧式钻镗床的结构向高速电主轴方向发展，这将是今后一个时期技术发展的新趋势。
cw6163系列普床改数控机床的plc编程毕业设计[管理资料]
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目录引言 (4)第一章概述 (4)数控系统的简介 (5)5（NC）阶段 (5)（CNC）阶段 (5)PLC简介 (6)PLC定义 (6)66PLC和NC的关系 (6)第二章CK6163数控机床的整体设计 (7)CK6163的总体结构介绍 (7)7第三章数控系统选用 (8)：8：8：9第四章数控机床强电控制 (10)。
10变频器、变频电机： (11)、润滑系统的控制 (13)131315、冷却电机控制 (15). 刀台电机 (15)第五章数控机床的逻辑控制 (16)启动时PLC程序设计： (16)、主轴的逻辑控制 (17)、主轴变速过程如下： (17)17、反转、停止功能 (17)1820212122润滑系统的PLC控制梯形图 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附件 (26)CW6163系列普床改数控机床的PLC编程摘要本文主要是将传统的CW6163车床的电气控制系统改造成为数字控制的开环控制系统。
改造后的系统是以单片机系统为控制模块，以步进电机为驱动执行元件。
实现X轴和Z轴的两坐标联动以及对刀具的自动选取。
同时能够进行直线和圆弧的插补；工件在一次安装后，完成多道工序的加工，通过编写不同的程序完成各种较为复杂零件的加工。
数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙、功率大、便于操作和维修，机床数控改造时应尽量达到上述要求。
不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。
通过对CW6163普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。
这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。
本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜以及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。
而且掌握了一些CAM、CAD 等制图软件的应用和论文的撰写格式，这篇论文对我四年的大学学习的一次全面总结。
CW6163普通车床数控化改造第三章
第三章车床数控改造的总体构思与技术方案本次改造的普通车床型号为CW6163。
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分辨率，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。
3.1 设计任务将CW6163普通车床改造成经济型数控车床在过程中满足以下几点要求：、1．横向进给脉冲当量为0.001mm/脉冲2．进给范围：3-1000mm/min快速进给：1000-3000mm/min3．横向进给系统有微机实现开环控制系统两轴联动3.2 总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。
控制系统运动方式的确定本设计中只对机械部分进行改造不对数控部分进行改造。
3.3 总体改造方案的确定CW6163车床主要用于对中型轴类、盘类及螺纹零件的加工，加工这些零件工艺上要求机床应完成的工作内容有：能够控制主轴正反转，实现不同切削速度的主轴变速；刀架能够实现横向的进给运动，并具有在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具的功能；加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个加工螺纹的螺距或导程。
这些内容就是数控化改造后数控系统需要控制的对象。
数控机床由机床、数控系统和外围技术三部分组成。
普通车床改造的目的是利用数控系统控制车床自动完成机械加工任务，提高车床的加工精度和生产效率。
在考虑经济型数控机床改造具体方案时，所遵循的原则是在满足需要的前提下，对原有车床尽可能减少改动，以降低改成本。
改造中需要解决的问题是：将机械传动的进给和电动动控制的转位刀架改造成数控装置控制的自动转位刀架和自动进给的数控加工车床。
根据CW6163车床的有关资料，确定总体方案为：利用数控系统对输入的加工程序进行运算处理，发出的进给指令通过I/O接口输出给X轴步进电机，经联轴器后，带动滚珠丝杠转动，由螺母带动刀架直线移动，从而实现横向的自动进给运动。
CK6163纵向进给系统设计设计说明书
关键词：数控机床；滚珠丝杠；步进电机；单片机
Abstract
Numerical control technique is the basic of automation, flexible, integrated, production in manufacturing, modern CAD/CAM, flexible manufacturing systems, computer integrated manufacturing systems are all built on the basic of numerical control technology. At the same time, numerical control technique is related to the strategic importance of a country and it is one of the important foundation industries to reflect the overall national strength of a country, the level of which is the core signs of measuring the modernization of a country’s manufacturing. The realization of the processing of CNC machine tools and production processes has become the development direction of the manufacturing. Popularizing and using numerical control technology is a strategic task in our mechanical manufacturing industry. NC machine tools, which can produce parts with high repeated precision and manufacture complex shape parts with reliability, need no more time to prepare, have more flexibility to alteration of parts, and clamping apparatuses of NC machine tools are very simple. Consequently, NC machine tools will play an important position in mechanical manufacturing at now and a period of time in the future. The topic is the design of CK6163 vertical feed system. First of all, the solution of transmission will be determined according to the typical technological data and combined with the formulation parameters. Design the main structure of the transmission system, including choice the ball screw and design the structure of the slowdown box, so as to complete the design of mechanical structure of the whole system. Then, choice the stepping motor by calculating, drive the ball screw, which led campaign table. In order to complete the design of feeding system, design the control system of stepping motor based on AT89C51, so that the motor to achieve positive or negative rotating, rapid positive or negative rotating, ensure the control of the transmission system. Key words: CNC machine tools；ball screw；stepping motor；single-chip
CW6163普通车床半闭环数控改造毕业设计任务书
毕业设计任务书一、设计题目: CW6163普通车床半闭环数控改造 二、设计参数:最小设定运动单位 脉冲当量δ纵＝0.01mm/step δ横＝0.005mm/step 最大进给速度 纵向max V ＝3m/min ； 横向max V =＝1.5m/min 滚珠丝杠导程 S 横＝4mm ； S 纵＝6mm 行程 L 横＝490mm ； L 纵＝1060mm 工作台重量 G 横＝197kg G 纵＝434kg 时间常数 T ＝10ms T 纵＝10ms 电机钮矩 P 纵＝20Nm P 横＝12 Nm 步距角＝0.6/1.2(0.75/1.5)工作速度V 横＝1m/min V 纵＝2m/min （二）改造目标1．要求采用半闭环改造方式，位置检测器安装在伺服电机的轴上，采用直流伺服电动机，用光电脉冲传感器既测量电动机的角位移，又通过计时而获得速度。
2．将横向滑动丝杠改造为滚珠丝杠。
3．定位精度达到±0.01mm 三、设计要求1.对滚珠丝杠的设计，是考虑在最大负荷作用下的使用寿命。
丝杠的长度，丝杠的转速，滚道的硬度计运转情况满足工作要求。
选出的丝杠型号，要计算其传动效率，并演算其刚度及稳定性。
2.所选电机要满足设计要求3.数控系统的设计定位在半闭环控制的数控系统，相关的硬件元件的设计和选择要满足设计要求。
4.数控系统控制软件的设计。
5.要有相应的设计CAD图纸。
6.论文不端行为检测重复率在30%以下，如果通不过要包修改直至通过。
7.要提供论文讲解服务，保证通过答辩。
四、设计内容（一）绪论1．分析国内外数控机床发展的历史和现状。
2.数控机床发展趋势和研究方向3．普通机床的数控化改造的必要性（二）半闭环控制系统设计结合设计任务拟定CW6163车床数控化改造的总体方案，并对总体方案进行分析比较和论证，最后确定总体方案。
数控系统总体方案设计内容：系统运动方式的确定，伺服系统的选择、执行机构的结构及传动方式的确定，微型计算机数控系统的选择、设计等（数控系统硬件电路设计）应根据毕业设计任务及要求提出系统总体方案，对方案进行分析和论证，最后确定总体方案。
C6163型车床的数控化改造设计
C6163型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C6163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。
关键字：普通车床；数控改造；步进电机；经济型数控系统；MCS-51。
C6163 NC lathe design of ordinaryAbstract: Study 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.C6163 lathe NC system to rebuild this article to be an independent study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the machine tool design, machine tool structure rebuilding scheme optima selection, choose a suitable machine tool servo system and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensity.Key words: lathe; numerical; control transformation; steeping motors; CNC system; MSC-51目录1 设计任务和总体方案的确定 (1)2 主传动系统设计 (5)2.1 主轴极限转速的确定 (5)2.2 主运动参数的确定 (6)2.3 主电动机的选择 (7)2.4变速结构的设计 (8)2.5 结构式和结构网的拟定 (8)2.6 计算转速的确定 (9)2.7确定各变速组变速副齿数 (11)2.8绘制变速系统图 (13)2.9 传动件的设计 (14)2.10主轴组件设计 (27)2.11 主轴组件的验算 (31)3进给系统设计 (36)3.1切削力的计算 (36)3.2 纵向进给系统传动部件的计算和选型 (38)3.3 横向进给传动部件的计算和选型 (44)3.4齿轮间隙的调整 (45)4 伺服系统的改造设计 (46)4.1控制系统的选择 (46)4.2纵向步进电机的计算和选择 (47)4.3横向步进电机的计算和选择 (49)4.4自动转位刀架选择及安装 (50)5控制系统设计 (53)5.1数控系统基本硬件组成 (53)5.2主控芯片选择 (54)5.3存储器系统的扩展设计 (54)5.4可编程并行I/O扩展接口 (55)5.5I/O口地址译码 (56)5.6键盘显示接口电路 (57)5.7其它辅助电路 (58)参考文献 (60)谢辞 (61)附录 (62)数控机床代表着机械制造业现代科学技术发展的方向和水平。
(精品)CK6163型数控车床主传动系统设计_毕业论文
2.7绘制传动系统图
第3章、传动零件的初步计算
3.1计算转速n
3.1.1主轴计算转速的确定
由于机床属于中型通用机床和用途较广的半自动机床，又为等公比传动，故计算转速：
n=nφ=nφ=nφ= nφ=32×1.26=100rmin ([6] P)
△=×100%=100%=0.79%
△=×100%=100%=1.25%
△=×100%=100%=1.3%
△=×100%=100%=1.36%
△=×100%=100%=1.00%
△=×100%=100%=1.35%
△=×100%=100%=1.36%
△=×100%=100%=0.54%
△=×100%=100%=1.025%
d=R·D=0.5×630=315mm ([2] P)
d=Rd·d=0.2×315=63mm ([2] P)
n==1010rmin([2] P)
1.2.1.2计算n
根据分析，用高速钢车刀粗车合金钢材料的梯形螺纹（丝杆），主轴转速最低。根据调查，Φ630mm数控车床加工丝杆的最大直径为70mm。根据经验，并参考切削用量资料，取V=7mmin，则：
b、低速组：变速组的降速比的14，故从轴G点向上4格。得轴F点；变速组的降速比取14，Ⅵ轴向上4格得Ⅴ轴E点（Ⅳ轴E点）。
b、高速组：（直线传动）：从E—E作一水平线与Ⅶ轴相交于G点
c、变速组（第三扩大组，新增）：P=2，Z=8，Ⅳ—Ⅵ<，从F点分别向下向4格得G、G点。
5）变速箱—主轴箱定比降速（1.5=φ）从轴E点向上两格到轴点。
主轴前定比传动：Ⅶ—Ⅷ一根轴总共九根传动轴
2.4.4绘制转速图
CW6163普通车床数控化改造第四章
代.GB5014木联轴聲适用于备神耐轴线的传动乘燎*利用尼龙棒構斷曲前切程度传遂转隼，州邈转库为丁朋斶应・二07加匸，訖榔荷鎮卜线楼右快，昇衍绘冲球求性齟和•尢的魅・側楼补農能力.辆词士0 - 5 — 3 til m 怪向0.15~0.25mm 划闊0”貲"丄：丨3LX型弹性柱销联轴器主要参数和尺寸(mm)尸号TnN. m H MH4 bl1 JIL11J铀礼d, dx技也L 1 A 4£ ttD・slr(LXJ25A ASfKi13-5437-55w16 2.S JLX3顶6XM M *J5M ■贮un a2$3UJ12 J(i41>D舛一呻IMI n 2.S1LX42SO)1H IM321I.XJ ilia5e-r75S<-|42220丨站3如LXA AiJAOi"20fr* 一站l«f LT114CI J3LX7IIW13^070^110107-J] J顶]70-4列I.XH LfiOftft13206□- 115132-2J2J60Itn5119LVi1JDQ* |49witt4] A欣|Utia沾晰two110 >-180IftT-iCl4843in6?22LAll5OO0V mw no-2io101 - Wi Ml A litLxi]wirinn112 - 1@Q Mj - w 】e7HLxn I1M»WHO j *0-3002H 1*470710105?L^]41MWKJ曲240 ' J4Q jjy MX)3«L95«LXI2, LX13, L KM ft用M翌fl时要核对沉孔堆否允评.根据电机和丝杠的参数，选择LX1型弹性柱销联轴器3.9电机的选择和计算3.9.1等效转动惯量的计算LX型弹性柱銷联轴器GB5014-2OT3传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量J qkg.cm2)可由下式计算J i (Ji Js)晋2式中：J M步进电机转子转动惯量；J I联轴器的转动惯量；J S滚珠丝杠转动惯量；G――工件及工作台重量；L o ――丝杠导程。
机床CK6163的数控化改造
1 机床数控化设计概述本毕业设计是机床CK6163的数控化改造，要求是：1）进给两坐标联动，采用单片机的半闭环控制；2）脉冲当量：纵向（X）0.01mm/步，横向（Y）0.005mm/步；3）系统能实现直线插补，圆弧插补；4）电动刀架转位数为4；5）其它要求：要能实现螺纹加工。
1．1 伺服系统的选择对于机床的数控化改造，有开环、闭环和半闭环三种。
开环控制是没有输出反馈的一类控制系统，开环控制系统的优点是简单、经济、容易维修。
缺点是精度低、对环境变化和外界干扰十分敏感。
闭环系统是在工业与国防领域，应用十分广泛。
闭环系统较开环系统，具有一系列的优点，例如精度高、动态性能好、对环境变化灵敏度低，以及抗干扰能力强等。
缺点是结构比较复杂，价格比较昂贵，不容易维修。
而闭环系统虽然可以获得十分良好的控制精度。
但是，受机械传动件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才采用闭环控制。
因为各种部影响定位精度的因素都可以得到补偿。
一般的，经济、实用型的数控机床则采用半闭环控制。
显然，半闭环控制比全闭环控制容易实现，可节省投资。
因此，本课题改造采用半闭环控制。
对于本系统改造，闭环与半闭环的区别在于位置反馈传感器的安装位置。
如安装在滚珠丝杠上为间接测量；安装在工作台上为直接测量。
位置控制环内仅包含丝杠的扭转刚度及部分间隙，所以稳定性不是问题。
因此半闭环控制系统可避免传动机构非线形（如齿隙、齿轮摩擦、非刚性等）引起系统产生极限环和爬行震荡。
但丝杠与螺母之间的滞后得不到补偿，所以定位精度比闭环低。
如图1.1：图 1.1 半闭环控制系统1．2 运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。
如果要求工作台或刀具沿各坐标轴的运动有确定的函数关系，即连续控制系统应具备控制刀具以给定速率沿加工路径运动的功能。
具备这种控制能力的数控机床可以加工各种外形轮廓复杂的零件。
因此，本机床的数控化改造后具有在点位控制系统中不具有连续控制系统中才具有的轨迹计算装置，而连续控制系统中却具有点位系统的功能。
CA6163普通车床数控化改造纵向进给机构设计
摘要本课题为CA6163普通车床数控化改造纵向进给机构设计,现代数控机床是未来工厂自动化的基础。
旧机床数控化改造范围大、潜力大、投资少、见效快，已经成为适合我国国情，促进制造业技术进步的重要手段。
因此，数控系统改造车床的研究具有重要意义。
机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分，是衡量一个国家科技水平的重要标志之一。
本文在叙述了数控技术的历史、现状和发展的基础上，通过对旧机床的分析，结合机床改造的总体思想，提出了数控化改造的技术方案和新数控系统的选型配置方案;针对旧机床的要求，进行了传动系统的重新设计，在设计的时候具体进行了详细的各部件的选型和计算。
比如：导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的选型与计算。
还进行了进给传动系统的刚度计算、进给传动系统的误差分析、驱动电机的选型计算、驱动电机与滚珠丝杠的联接、驱动电机与进给传动系统的动态特性分析等。
提高了传动的精度，重新设计机床的控制逻辑，通过对伺服系统的分析，完成了机床各主要参数的优化和匹配。
本机床改造后将会展示出强大的功能、稳定的性能，将完全符合机床的技术规格和精度标准，加工出合格的零件，大大提高了车床的性能，是一次有益的尝试。
关键词：CA6163;机床;改造;数控系统。
目录1绪论 (1)1.1数控机床的历史和现状.............................. 错误!未定义书签。
1.2数控机床的发展趋势和研究方向 (2)1.2.1高速度、高精度化 (3)1.2.2多功能化 (4)1.2.3智能化 (5)1.2.4数控系统小型化 (6)1.2.5数控编程自动化 (6)1.2.6更高的可靠性 (6)1.3床数控化改造的必要性 (6)2 机床改造的任务及总体思想 (8)2.1机床改造的总体任务 (8)2.2运动系统方案确定 (8)2.2.1纵向伺服进给系统设计的基本要求 (8)2.2.2传动方式的选择 (9)2.3数控系统软硬件总体设计 (10)2.4数控系统硬件结构 (10)2.5数控系统软件结构 (11)3 进给伺服系统传动计算 (8)3.1确定系统脉冲当量 (12)3.2切削力的确定(纵向) (12)3.3计算进给牵引力(纵向) (11)3.4计算最大动负载C(纵向) (12)3.5传动效率计算(纵向) (13)3.6刚度计算(纵向) (14)3.7进给伺服系统传动计算 (14)3.7.1确定传动比(纵向) (14)3.7.2齿轮参数的计算(纵向) (14)3.8步进电机的计算和选用 (15)3.8.1转动惯量的计算(纵向) (15)3.8.2电机力矩的计算(纵向) (16)3.9步进电机的选择 (18)结论 (209)参考文献: (20)致谢 (21)1 绪论1.1 数控机床的产生和发展随着科学的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件的生产设备---机床也相应的提出了高性能、高精度和高自动化的要求。
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摘要目前,在市场上购买一台数控车床的价格远大于改装一台普通车床所需花费，且在有技术条件下，对普通车床的数控化改造更可行。
所以，本课题着重对普通车床的数控化改造设计。
本设计是对普通车床C6163的数控化改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。
其中主要对伺服系统、数控系统等方面做了详细的计算和设计。
本文研究了数控伺服系统的工作原理，阐述了C6163机床的数控化改造方案，分析了数控化改造过程中数控系统的选型。
根据机械、动力学及电气设计原理，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。
主要设计过程如下：首先，明确设计任务，构思总体结构方案，确定主要构件位置和总体结构；其次，根据工作条件进行理论计算，分析性能要求，合理选择主要零部件；第三，对设计的产品进行经济性、环保性分析。
通过设计，可以得到以下结论：一是，机床数控化改造后，能够达到所要求的加工精度，有很大的经济价值；二是，设计理论不够成熟，本设计最大的缺陷是从生产技术来看，设计产品的实用与推广进一步研究。
我们要加强理论与实践的结合，使我们的设计越来越科学先进。
关键词：C6163车床;数控化;改造设计目录第一章概论1.1数控系统发展的简史 (2)1.2国内数控机床状况的分析 (2)1.3数控系统的发展趋势 (2)1.4机床数控化改造的必要性 (3)第二章普通车床数控改造的可行性论证2.1 车床的数控改造 (4)2.2可行性论证 (7)第三章设计方案3.1总体设计方案的确定 (8)3.2横向进给伺服系统机械部分的计算与校核 (10)3.2.1 选择脉冲当量 (11)3.2.2计算切削 (11)3.2.3滚珠丝杆螺母副的计算与选型 (12)3.2.4齿轮传动比的计算 (16)3.2.5步进电机的计算,校核与选型 (17)第四章数控系统硬件电路设计4.1数控系统基本硬件组成 (22)4.2单片机控制系统的设计 (24)4.2.1 硬件电路的组成 (24)4.2.2机械控制系统原理及电路设计总结 (26)4.3数控车床数控系统软件的设计 (29)参考文献 (34)1 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。
1.2国内数控机床状况分析1.2.1国内数控机床现状：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。
1.3 数控系统的发展趋势1.3.1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。
1.3.2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。
1.4机床数控化改造的必要性1.4.1微观看改造的必要性：从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
(1) 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
(2) 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。
由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。
数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了"柔性自动化"。
(3) 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"。
(4) 可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
(5) 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
(6) 由以上五条派生的好处。
1.4.2宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。
由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。
而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落20年。
如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。
这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。
2 普通车床数控改造的可行性论证对于普通车床的经济型数控改造，在考虑总体设计方案时，应遵循的原则是：在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能的少，以降低成本。
2.1 车床的数控改造2.1.1数控机床工作原理及组成(1) 数控机床工作原理：数控机床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，这是数控机床的工作指令。
将加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变化、起停，进给运动的方向、速度和位移量以及其它如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的开、关等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。
(2) 数控机床的组成：数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成，其组成框图如图2-1图2-1数控机床的组成图 2.1.2设计内容及任务普通车床（C6163）的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（包括纵向、横向进给系统的设计与计算）、主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计。
本设计任务是对C6163卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。
利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最数控装置控制介质测量装置伺服系统机 床小运动单位为0.01mm/脉冲，横向最小运动单位0.005mm/脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。
2.1.3 数控部分的设计改造(1) 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。
连续控制系统能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。
由于C6163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。
(2)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高的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰对加工精度的影响。
但他结构复杂、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。
开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路，因此开环系统的精度较差，但其结构简单，易于调整，所以常用于精度要求不高的场合。
经过上序比较，由于所改造的C6163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。
(3) 数控系统的硬件电路设计数控系统都是由硬件和软件两部分组成，硬件是控制系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。
数控装置的设计方案通常有：2.1.4机械改造部分的设计(1) 主传动部分的改造设计将原机床的主轴电动机换成变频调速电动机，无级调速部分由变频器控制。
将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。
改造后使其主运动和进给运动分离，主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。
(2) 进给机构的改造将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除。
纵向、横向进给以步进电动机作为驱动元件经一级齿轮减速后，由滚珠丝杠传动。
2.2 可行性论证根据《自动化制造系统》，可行性论证使用户建造自动化制造系统项目前所进行的技术和经济性分析报告，是上级主管部门审定和批准立项的基本依据。
同样，在进行普通车床的经济型数控改造之前进行合理的、科学的可行性论证是必要的。
根据传统的论证方法，普通车床的经济型数控改造的可行性论证应围绕以下几个方面进行，即企业生产经营现状及存在的问题分析，企业生产经营目标，改造的基础条件、目标、技术方案、投资概算、效益分析，改造后车床的实施计划，结论等。
由于本设计仅作为大学本科生的毕业设计，故在此，设计者仅对改造的投资概算作一简要的可行性论证。
本改造设计是对普通车床C6136进行经济型数控改造。
在改造设计中，采用自己设置的数控装置，加上两台伺服电机，两套滚珠丝杠副和相配的传动部分以及齿轮副，一台变频调速电动机，四个电磁离合器以及主传动部分的齿轮副。
这样设备改造费用和旧设备费用总计不会超过8万元。
因此，对普通车床作经济型数控改造适合我国国情，是国内企业提高车床的自动化能力和精密程度的有效选择。
它具有一定的典型性和实用性。
3 设计方案3.1总体方案的确定3.1.1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车床应具有定位、直线插补、顺圆和逆圆插补、暂停、循环加工公英螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。
考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构、降低成本，采用步进电机开环控制系统。