机械机床毕业设计17C6140数控改造说明书

合集下载

CA6140数控改造计算说明书

科学技术学院毕业设计论文题目：CA6140普通车床进给系统数控化改造学科部：理工学科部专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：姓名：指导教师：填表日期： 2016 年 4 月 8目录第1章摘要和要求1.1 摘要 (1)1.2 改造要求 (1)第2章机床进给伺服系统的设计和计算2.1 脉冲当量的确定 (1)2.2 切削力的计算 (1)2.2.1Z轴切削力的计算 (1)2.2.2 X轴切削力的计算 (2)2.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (2)2.3.1Z轴进给丝杠螺母副的选型 (2)2.3.2 X轴进给丝杠螺母副的选型 (5)2.4 齿轮传动比的计算 (8)2.4.1 Z轴进给齿轮箱传动比的计算 (8)2.4.2 X轴进给齿轮箱传动比的计算 (9)2.5 步进电机的计算和选型 (9)2.5.1 Z轴进给步进电机的选型 (9)2.5.2 X轴进给步进电机的选型 (14)2.6 电动刀架的选型 (17)第3章第1章任务和要求将一台CA6140普通车床改造成经济型微机数控车床，采用MCS-51系列单片机控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能。

其主要设计参数如下：加工最大直径：在床面上Φ400mm在床鞍上Φ210mm加工最大长度：500mm溜板及刀架重量：纵向1000N横向500N刀架快速移动速度：纵向2m/min横向1m/min最大进给速度：纵向 1.6m/min横向0.8m/min主电机功率：3kW机床定位精度：0.02第2章机床进给伺服系统的设计和计算2.1选择脉冲当量，根据车床精度要求为0.02，可选择脉冲单量为纵向：p δ =0.01mm/step横向：'p δ =0.005m/step2.2计算切削力一、Z 轴切削力的计算主切削力()Z F N 按电机功率计算如下：kw kw P Pc 55.285.03=⨯=⨯=η额N N v Pc Fz c 153010055.26000060000=⨯=⨯=其中 C P —切削功率（kw ）；P 额—机床主传动额定功率（kW ）；C v —切削速度：90～100m/min 取100m/min ；η—主传动系统总的机械效率，这里η=0.85。

CA6140车床改造说明书

目录第一章设计任务--------------------------------------------------- 1 第二章总体体方案的确定------------------------------------------- 1 第三章主传动系统的改造方案--------------------------------------- 2 3.1主传动系统的改造方案------------------------------------------ 2 3.2换装自动回转刀架---------------------------------------------- 2 3.3螺纹编码器的安装方案------------------------------------------ 3第四章进给传动部件的计算和选型----------------------------------- 4 4.1脉冲当量的确定------------------------------------------------ 4 4.2切削力的计算-------------------------------------------------- 4 4.3滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向）---------------------------- 4 4.4同步带减速箱的设计（纵向）------------------------------------ 6 4.5步进电动机的计算和选型（纵向）-------------------------------- 6 4.6同步带传递功率的校核----------------------------------------- 12 第五章控制系统硬件电路设计------------------------------------- 14 第六章步进电动机驱动电源的选用--------------------------------- 16 第七章控制系统的部分软件设计--------------------------------- 16 总结------------------------------------------------------------- 22 参考文献----------------------------------------------------------22第一章设计任务题目：C6140普通车床数控化改造设计任务：将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床，主要技术指标如下：1.床身最大加工直径400mm；2.最大加工长度1000mm；3.X（横向）方向定位精度±0.01mm，Z（纵向）方向±0.02mm；4.X方向最快移动速度vxmax =3m/min，Z方向为vzmax=6m/min；5.X方向最快工进速度vxmaxf =0.3m/min，Z方向为vzmaxf=0.6m/min；6.可以采用LED液晶数码管显示；7.冷却泵自动启动/停止；8.制动控制主轴正反转、停止；9.纵横向安装限位开关；10.选择51系列的单片机作为控制系统的CPU，扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A装换电路等。

6140说明书

前言毕业设计是学校对我们在大学中所学知识的一个检验，它几乎包含了我们学习的全部专业知识。

课程设计工作做的好坏，直接体现了个人现阶段实力的强弱，我们必须拿出百分之百的热情，用心搞好毕业设计。

随着科技的进步和生产的发展，机械产品和机械制造技术的内涵正在不断的发生变化。

在企业的生产第一线，从事机电产品设计、制造、质量、销售、服务、维修等技术和管理工作的人员，强调要有较宽的知识面和跨学科综合解决工程实际问题的能力。

因此，在高等教育的专业技术人才培养上，不仅要求他们学习和掌握计算机技术等多方面的新知识、新技术，而且对切削原理、切削机床和机械制造工艺等必备的理论和知识，要运用全新的观念，重新进行科学的优化组合，以形成新的课程体系与结构。

而随着机械技术、微电子技术的飞速发展与应用，机械技术与微电子技术的相互渗透，则标志着机电有机结合的机电一体化技术也在飞速发展。

机电有机结合的本质是从系统的观点出发，用机械技术与微机控制技术构造最佳的一体化系统，从而实现系统或产品的短小轻薄和智能化，达到节能省源，节省材料，多功能、高性能和高可靠性的目的。

机床技术是70年代发展起来的一种机床自动控制技术。

数控机床是典型的机电一体化产品，是高新技术的重要组成部分。

采用数空机床，提高机械工业的自动化生产水平和产品质量，是当前机械制造业技术改造的必由之路。

现代数控机床是柔性制造单元，柔性制造系统乃至计算机集成组成制造系统中不可缺少的基础设备。

目前被广泛应用的数控机床就是典型的机电结合。

数控，即数字控制（NumbericalＣontrol，NC），在机床领域是指用数字华信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。

如果采用存储程序的专用计算机来实现部分或全部基本数控功能，则称为计算几数控（Computeized Numerical Control，CNC）。

数控机床即是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。

数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。

毕业设计_CA6140车床数控改造设计说明书

CA6140车床数控改造设计说明书目录1 概论 (2)1.1 数控机床应用的局限性 (2)1.2机床数控化改造的优点 (2)2总体方案设计 (3)3 进给伺服系统机械部分设计计算与校核 (4)3.1机械结构改装设计 (5)3.1.1方案的确定 (5)3.2计算切削力 (5)3.2.1 纵车外圆 (5)3.2.2 横切端面 (5)3.3滚珠丝杠副的计算和选型 (6)3.3.1纵向进给丝杠 (6)3.3.2 横向进给丝杠 (8)3.3.3纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 (10)3.4齿轮传动比计算 (11)3.4.1纵向进给齿轮箱传动比计算 (11)3.4.2横向进给齿轮箱传动比计算 (11)3.5步进电机的计算和选型 (12)3.5.1纵向进给步进电机 (12)3.5.2横向进给步进电机 (15)4 进给伺服系统机械部分结构设计 (19)4.1进给伺服系统总图设计 (19)4.2进给伺服系统的装配图 (19)5微机控制系统硬件电路设计 (20)5.1硬件电路一般要求 (20)5.2控制系统的组成及功能 (21)5.2.1 CPU、存储器、I/O接口电路扩展 (21)5.2.2控制系统的功能 (22)5.3步进电机控制电路 (22)5.3.1步进电机半闭环驱动原理 (22)5.3.2脉冲分配 (23)5.3.3驱动电路 (23)5.3.4其他辅助电路 (24)6 微机控制系统的软件设计 (24)7 机床的加工程序编制 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录…………………………………………………………………………………………………331概论数控机床与通用机床相比，增加了功能，提高了性能，简化了结构，较好地解决形状复杂、精密、小批及形状多变零件的加工问题，能够获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控机床的应用也受到其他条件的限制。

1.1 数控机床应用的局限性（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，对中小企业常是心有余而力不足。

CA6140车床改造说明书

第一章: 微机数控系统总体设计方案的拟定第一节总体方案设计的内容数控系统总体方案的拟定应包括以下内容: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、计算机系统的选择等内容。

一、系统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、连续控制系统和点位/直线控制系统。

如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。

例如，数控钻床，在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，因此数控系统可采用点位控制方式。

对于点位控制系统的要求是快速定位，保证定位精度。

连续控制系统要求工作台和刀具沿各坐标轴的运动有确定的函数关系，能够控制刀具沿任意直线或曲线运动，控制每一个轴的位置和速度，使得各个轴同步协调到达目标点。

连续控制系统不仅控制目标点，而且控制刀具到达这些目标点的整个路径，使刀具始终接触工件并制造出希望的形状，所以具有连续控制系统的数控机床可以加工各种外形轮廓复杂的零件，故而连续控制系统又称为轮廓控制系统或仿型系统。

在点位控制系统中不具有连续控制系统中所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。

例如，数控铣床、数控车床等。

点位-直线系统，不但要求工作台运动的终点坐标，还要求工作台沿坐标轴运动过程中切削工作，进行简单的车削和铣削作业。

其控制方法与点位系统十分相似，故有时也将这两种系统统称为点位控制系统。

例如，数控镗铣床等。

二、伺服系统的选择伺服系统可以分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。

开环控制系统中，没有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向传送的。

指令发出后，不再反馈回来，故称为开环控制。

开环控制系统主要由步进电机驱动。

开环伺服系统结构简单，成本低廉，容易掌握，调试和维修都比较简单。

目前国内大力发展的经济型数控机床普遍采用开环伺服系统。

闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件，用来检测实际位移量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高。

闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机驱动。

CA6140普通车床横向进给机构的数控化改造设计说明

天津大学毕业设计（论文）任务书题目：CA6140普通车床横向进给机构的数控化改造完成期限：2010年8月23日至2010年12月24日学院_机械工程学院_ 指导教师_ _专业_机械工程及自动化_ 职称_ _学生系主任________接受任务日期_2010.8.23_ 批准日期 2010.8.23一、原始依据（资料）㈠CA6140卧式车床的技术数据：工件最大直径在床身上400mm 在刀架上210mm最大加工长度750、1000、1500、2000mm加工螺纹围公制螺纹 mm1~12 (20种) 英制螺纹 t/m2~24 (20种) 模数螺纹 mm0.25~3 (11种) 径节螺纹 t/m7~96 (24种)主轴最大通过直径48mm孔锥度莫氏6#正转转速级数24正转转速围10~1400r/min 反转转速级数12反转转速围14~1580r/min进给量纵向级数64纵向围0.028~6.33mm/r 横向级数64横向围0.014~3.16mm/r滑板行程横向320mm纵向650、900、1400、1900mm 刀架最大行程140mm最大回转角±90°刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面B×H25×25mm尾座顶尖套莫氏锥度5#横向最大移动量±10mm外形尺寸长×宽×高2418×1000×1267mm工作精度圆度0.01mm圆柱度200:0.02平面度0.02/φ300mm 表面粗糙度Ra 1.6~3.2μm电动机功率主电动机7.5kw总功率7.84kw ㈡横向进给机构改造的设计依据：最大加工直径在床面上400mm在床鞍上210mm快进速度横向 2.4m/min最大切削进给速度横向0.8m/min定位精度±0.015mm起动加速时间30ms脉冲当量0.01mm/脉冲溜板及刀架重力横向600N代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式绝对、增量控制坐标数2自动升降速性能有㈢主要参考资料：[1] 新义主编，经济型数控机床系统设计，:机械工业，1993[2] 高钟毓主编，机电一体化系统设计，：机械工业，2000，P17~25、P92~93[3] 虞洪述主編，机械制图，：交通大学，1997，P208~323[4] 松林、奇鹏主编，机电一体化机械系统设计，：机械工业，1996[5] 楼建勇主编，数控机床与编程，：大学，1998[6] 戴曙主编，金属切削机床，：机械工业，1999年[7] 可桢、程光蕴主编，机械设计基础，：高等教育，1989[8] 吴宗泽、罗圣国主编，机械设计课程设计手册，:高等教育，1998[9] 洪主编，实用机床设计手册，：科学技术，1999，P791~864[10] 斌主编，数控加工技术，：高等教育，2001，P1[11] 吴主编，金属切削机床，：机械工业，1995年，P23~25、P242[12] 秀珍、曲玉峰主编，机械设计基础，：机械工业，1999，P118[13] 金伴、马伟编，实用数控机床技术手册，：化学工业，2007，P129~152[14] 林其骏主编，数控技术与应用，：机械工业，1995，P1~3、P56~69、P146~160[15] 巧媛主编，单片机原理及应用，：电子工业，1997，P130～150[16] 陆剑中、家宁主编，金属切削原理与刀具（第2版），：机械工业，1997，P52[17] 郝忠军、雷晓玲主编，综合作业指导书，：机械部工程师进修大学电气学院，1995，P53~85[18] 胡旭兰，CA6140车床进给系统的数控改造，：机床与液压，2004，No.3，P167[19] 国浩、左玉营，CA6140普通车床的数控化改造，：机械，2005，No.3，P22[20] 中敏，旧机床数控化改造进给系统的设计及计算，：中国设备工程，2008，No9，P57~61[21] 朱晓春主编，先进制造技术，：机械工业，2004，P7[22] 毛必显，普通机床的数控改造（续），：设备管理与维修，1997，No5，P21[23] 中敏，机床数控改造探讨，：中国设备工程，2005，No10，P13~14[24] 王亚鹏，CA6140型普通车床的数控化改造，：科技创新导报，2009，No30，P60[25] 志彪，普通机床的数控改造初探，省：考试周刊，2010，No19，P156二、设计容和要求：㈠设计要求1、CA6140数控车床横向进给机构的装配图（A0图纸一）2、横向进给机构的部分零件图（A4图纸一）3、数控车床进给系统的控制电路图（A1图纸一）4、设计说明书（1.9万余字）一份5、答辩ppt文件一个6、光盘一㈡设计容主要容是CA6140型普通车床横向进给机构的数控化改造，包括绪论的编写，进行了国外有关资料的搜集，确定了系统的脉冲当量，进行了滚珠丝杠螺母副的选型与参数计算，齿轮传动比计算，进给传动系统的刚度校核，驱动电机的选型计算，滚珠丝杠轴承的选型与校核，等效转动惯量计算，电机力矩计算，计算了步进电机的空载起动频率和切削时的工作频率，步进电动机的选择，标准件的选择和控制电路的设计等。

C6140车床数控化改装刀架说明

目录引言 - 3 -1、总体结构设计 - 4 -1.1减速传动机构的设计 - 4 -1.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 - 4 -1.3刀架抬起机构的设计 - 4 -1.4自动回转刀架的工作原理 - 4 -2.主要传动部件的设计 - 6 -2.1蜗杆副的设计计算 - 6 -2.1.1蜗杆的选型 - 6 -2.1.2蜗杆副的材料 - 6 -2.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计 - 6 -2.1.4蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸 - 8 - 2.1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 - 9 -2.2螺杆的设计计算 - 10 -2.2.1螺距的确定 - 10 -2.2.2其它参数的确定 - 10 -2.2.3自锁性能校核 - 10 -3.电气控制部分的设计 - 11 -3.1硬件电路设计 - 11 -3.1.1收信电路 - 11 -3.1.2发信电路 - 11 -3.2控制软件设计 - 13 -4.总结 - 17 -参考文献 - 18 -引言数控系统由于功能适宜.价格便宜. 用它来改造车床，投资少、见效快、成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。

十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善. 并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性、更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。

由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。

对于原有老的经济型数控车床，特别是 80 年代末期改造的设备，由于种种原因闲的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题。

通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高了生产效率，创造更大的经济效益。

数控车床主要由主轴箱、床鞍、尾架、刀架、对刀仪、液压系统、润滑系统、气动系统及数控装置组成。

数控车床的出现对提高生产率改将产品质量以及改善劳动条件和提高效率上发挥了重要的作用。

CA6140数控化改造的机械设计说明书

计算机数字控制系统（Computer Numerical Control 简称为CNC 系统）。

一个完整的现代化数字控制机床由数控装置，可编程控制器，电源模块，伺服模块，伺服电机，反馈系统，机床控制面板，人机通讯单元，手持单元，液压系统，润滑系统，冷却系统，机床本体，滚珠丝杠，自动换刀系统，等等组成。

数控机床的生产率高，设备柔性好，使工人的劳动强度大为减轻，具有较高的经济效益，能加工普通机床所不能加工的复杂形面。

由于数控机床的优越性，在国际竞争日益激烈、产品品种变化频繁的形势下，各国都致力与开发生产各种数控机床，其中将普通机床改造为经济型数控机床，简单方便，易于实现，使系统的性能价格比大为提高。

本次的设计题目是将C6140普通车床改造成为MCS-51系列单片机控制的经济数控车床。

由于是初次设计，所以经验有限，在设计过程中难免会出现不足之处，还请各位老师，同学们多多指导，帮助。

设计项目设计过程及说明主要结果一、脉冲当量的选择脉冲当量由设计任务书可知：纵向：0.01mm/脉冲横向：0.005mm/脉冲纵向：0.01mm/脉冲横向：0.005mm/脉冲二、切削力计算1、设计任务书给出床面上最大加工直径为：D MAX=400mm2、用经验公式计算下图纵车外圆时的各切削分力：①主切削力：F Z =0.67* D MAX1.5=0.67*4001.5=5360N纵车外圆时的主切削力：F Z =5360N设计项目设计过程及说明主要结果二、切削力计算②再按以下比例可求出分离力F X和F YF X:F Y:F Z=1:0.25:0.4走刀方向的切削力:F X =0.25*F Z=0.25*5360=1340N垂直走刀方向的切削力:F Y =0.4*F Z=0.4*5360=2144N3、用经验公式计算如下所示横车端面时的各切削分力：①主切削力F`Z(N)可取纵切的一半如下：F`Z=F Z/2=5360/2=2680②继续用经验工式粗略计算：F`Z:F`Y:F`X=1:0.25:0.4走刀抗力为： F`Y=2680*0.25=670吃刀抗力为： F`X=2680*0.4=1072纵车外圆时的切削分力：F X = 1340NF Y =2144N横车端面时的切削分力：F`Y=670F`X=1072设计项目设计过程及说明主要结果一、纵向进给率引力计算。

CA6140车床改造说明书DOC

CA6140普通车床微机数控化改装设计(说明书)

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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。

本文的主要内容有：1．对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案；2．对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究；3．对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法；4．根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图；5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图；6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，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；7.绘出相应的零件图和装备图；8．给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。

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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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.The main contents is:1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked according to misty optimum’s synthesize adjudicate principle.2. The ball screw’s type, assembling, supporting, bearing type, and stepping motorof feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought upa choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. The complete electricity control diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140’s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-A’s NC system.5. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and draw out a techniquediagram.6. Disassembled the lathe, throw away the old feeding system, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe.7. Draw out parts diagrams and assemble diagram.8 .Methods of installing and testing of general purpose lathe’s numerically controlled reforming were put forward.Key words: General purpose lathe、 Numerical control(NC)、Reform目录┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言------------------------------------------------------- 6 1.1 问题的提出---------------------------------------------------- 61.1.1国内外数控系统发展概况------------------------------------- 61.1.2国内外数控技术发展趋势------------------------------------- 71.1.3智能化新一代PCNC数控系统---------------------------------- 7 1.2 普通机床数控改造的经济性评价---------------------------------- 81.2.1微观看改造的必要性----------------------------------------- 81.2.2宏观看改造的必要性----------------------------------------- 9 1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------------------- 91.3.1改造的市场------------------------------------------------- 91.3.2进口设备和生产线的数控化改造市场-------------------------- 10 第二章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求------------------ 102.1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---------------------------- 143.1 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----------------------------- 143.2.1确定系统的脉冲当量---------------------------------------- 153.2.2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------------------------ 193.3.1横向进给系统的设计计算------------------------------------ 193.3.2 滚珠丝杠设计计算----------------------------------------- 203.3.3 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----------------------------------- 253.6.1 采用减速箱的目的及注意事项------------------------------- 253.6.2 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------------------------------ 264.1 步进电机的工作方式------------------------------------------- 26 4.2 步进电机的选择----------------------------------------------- 264.2.1 步进电机选用的基本原则----------------------------------- 264.2.2 CA6140纵向进给系统步进电机的确定------------------------- 27┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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---------------------------------------- 285.1 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------------------------ 296.1 数控车床及数控系统概述--------------------------------------- 296.1.1 机床主机------------------------------------------------- 304.1.2 驱动装置------------------------------------------------- 304.1.3 辅助装置------------------------------------------------- 304.1.4 数控装置系统--------------------------------------------- 314.1.5 编程装置------------------------------------------------- 31 6.2 微机控制系统硬件电路设计------------------------------------- 316.2.1控制系统的功能要求---------------------------------------- 316.2.2硬件电路的组成-------------------------------------------- 31 6.3 单板控制系统的设计------------------------------------------- 326.3.1 硬件配置------------------------------------------------- 326.3.2 贮存器空间分配------------------------------------------- 326.3.3 I/O口地址分配-------------------------------------------- 326.3.4 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------------------------------------------- 346.5.1 程序存储器的扩展----------------------------------------- 346.5.2 数据存储器的扩展----------------------------------------- 34 6.6 译码电路设计------------------------------------------------- 38 6.7 其他辅助电路设计设计----------------------------------------- 386.7.1 8031的时钟电路单片机的时钟的产生方式--------------------- 386.7.2 复位电路------------------------------------------------- 406.7.3 越界报警电路--------------------------------------------- 406.7.4 掉电保护电路--------------------------------------------- 41第七章安装调整中应注意的问题----------------------------------- 427.1 滚珠丝杠螺母副的选择--------------------------------------- 427.2 滚珠丝杠螺母副的调整--------------------------------------- 427.3 联轴器的安装----------------------------------------------- 427.4 主轴脉冲发生器的安装--------------------------------------- 42┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第八章结束语---------------------------------------------------- 42 致谢------------------------------------------------------------- 43 参考文献----------------------------------------------------------44第一章前言1.1问题提出┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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普通车床数控化改造设计书

CA6140普通车床数控化改造设计书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。

数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造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，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。

但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。

如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。

因此，普通机床的数控化改造大有可为。

金属切削机床是加工机器零件的一个主要设备。

它担负的工作量，约占机器总制造量的40-60%。

机床的计术水平直接影响机械制造工业和劳动生产率。

金属切削机床是人类在改造自然的长起生产实践中，不断改进生产工具的基础上发展起来的。

近些年来我国机床工业已取得很大成就。

但和世界先进水平相比，还有较大的差距。

主要表现在大部分高精度和超密机床的性能还不能满足要求。

精度保持性也很差。

特别是高效自动化和数控机床的产量，技术水平和质量等方面都明显落后。

我国的技术人员素质还跟不上现代机床技术飞速发展的需要。

通过写这次毕业设计，学会了综合运用机械课程设计和其它课程地理论和实际知识，掌握了机械设计的一般能力，树立了正确的设计思想，培养了分析和解决问题的能力。

学会了从机械功能的要求出发，会合理选择传动机构类型，制定设计方案，正确计算的工作能力。

确定它的尺寸，形状，结构及材料，并考虑制造工艺，使用，维护，经济和安全等问题，培养机械设计能力，机床设计是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能，运用有关的科学技术知识，所进行的创造性的劳动。

随着生产的发展，使用部门对机床的要求也在不断地提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，又为制造部门创造了实现使用要求的条件，从而使机床的设计与制造获得了迅速的发展。

机床设计也是从低级到高级发展的。

在开始设计机床的最初阶段，主要考虑这样两点：首先，为了加工出一定形状的工件，必需保证刀具与工件之间具有一定的相对运动关系；其次是机件要有足够的强度。

C6140车床数控化改装刀架说明

由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。

通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高了生产效率，创造更大的经济效益。

数控车床主要由主轴箱、床鞍、尾架、刀架、对刀仪、液压系统、润滑系统、气动系统及数控装置组成。

数控车床的出现对提高生产率改将产品质量以及改善劳动条件和提高效率上发挥了重要的作用。

卧式车床CA6140数控化改造说明书1

沈阳理工大学机电一体化课程设计计算说明书题目：卧式车床数控化改造设计所属系部：机械运载学院专业：机电一体化班级：101313学号： 10131304学生姓名：指导教师：赵晋芳2012年 6月 13日目录摘要 (2)设计题目 (3)1. 设计任务 (4)2. 总体方案的确定 (5)3. 机械系统的改造设计方案 (5)4. 进给传动部件的计算和选型 (8)4.1 脉冲当量的确定 (8)4.2 切削力的计算 (8)4.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向） (9)4.4 同步带减速箱的设计（纵向） (10)4、5 步进电动机的计算与选型（纵向） (13)4.6 同步带传递功率的校核 (17)5. 绘制进给传动机构的装配图 (17)6. 控制系统硬件电路的设计 (18)7. 步进电动机驱动电源的选择 (19)8. 控制系统的部分软件设计 (20)8.1 存储器与I/O芯片地址分配 (20)8.2 控制系统的监控管理程序 (20)8.3 8255芯片初始化子程序 (21)8.4 8279芯片初始化子程序 (21)8.5 8279控制LED显示子程序 (22)8.6 8279管理键盘子程序 (24)8.7 D/A电路输出模拟电压程序 (25)8.8 步进电动机的运动控制程序 (25)8.9 电动刀架的转位控制程序 (25)8.10 主轴、卡盘与冷却泵的控制程序 (25)机电一体化课设的感受与收获 (27)结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (30)摘要整个人类社会的文明史，就是制造技术不断演变和发展的历史。

任何国家的制造业都是国民经济的基础产业，也是国民经济的主要来源。

没有发达的制造业，就不可能有国家真正的繁荣和强大。

制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动力。

而制造业中机床是其基础装备。

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。

C6140车床数控化改装刀架说明书

目录引言.................................................. - 3 -1、总体结构设计 ....................................... - 4 -1.1减速传动机构的设计.. (4)1.2上刀体锁紧与精定位机构的设计 (4)1.3刀架抬起机构的设计 (4)1.4自动回转刀架的工作原理 (5)2.主要传动部件的设计 .................................. - 6 -2.1蜗杆副的设计计算 (6)2.1.1蜗杆的选型..................................................................................... - 6 -2.1.2蜗杆副的材料................................................................................. - 6 -2.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计..................................................... - 7 -2.1.4蜗杆和蜗轮的主要参数与几何尺寸............................................. - 9 -2.1.5校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度....................................................... - 10 -2.2螺杆的设计计算 (11)2.2.1螺距的确定.................................................................................... - 11 -2.2.2其它参数的确定............................................................................ - 11 -2.2.3自锁性能校核................................................................................ - 11 -3.电气控制部分的设计 ................................. - 12 -3.1硬件电路设计 (12)3.1.1收信电路....................................................................................... - 12 -3.1.2发信电路....................................................................................... - 12 -3.2控制软件设计 (14)4.总结 ............................................... - 18 -参考文献 ............................................. - 19 -引言数控系统由于功能适宜.价格便宜. 用它来改造车床，投资少、见效快、成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。

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。

C6140数控改造说明书解读

目录1设计任务 (2)2设计要求 (2)2.1总体方案设计要求 (2)2.2设计参数 (3)2.3.其它要求 (5)3进给伺服系统机械部分设计与计算 (5)3.1进给系统机械结构改造设计 (5)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (5)3.2.1确定系统的脉冲当量 (5)3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (5)3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (9)4步进电动机的计算与选型 (13)4.1步进电动机选用的基本原则 (13)4.1.1步距角α (13)4.1.2精度 (13)4.1.3转矩 (13)4.1.4启动频率 (13)4.2步进电动机的选择 (13)4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (13)4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (14)5电动刀架的选择 (14)6控制系统硬件电路设计 (15)6.1控制系统的功能要求 (15)6.2硬件电路的组成： (15)6.3电路原理图 (15)6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。

7总结 .. (17)8参考文献 (17)1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。

主要技术指标如下：1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变速信号10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关12) 数控系统可与PC 机串行通讯13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码2设计要求2.1总体方案设计要求C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。