C6140普通车床的数控化改造

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C6140普通车床数控化改造设计方案

C6140普通车床数控化改造设计方案有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。

我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。

用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。

所以必须提高机床的数控化率。

对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。

数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。

其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，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，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。

改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。

改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。

另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。

数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。

由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。

第一节设计任务1.1题目：C6140普通车床数控化改造设计1.2 任务将一台C6140普通车床改造成经济型数控车床。

主要技术指标如下：（1）床身上最大加工直径mm 400;（2）最大加工长度mm 1000；（3）X 方向（横向）的脉冲当量脉冲/005.0mm x =δ，Z 方向（纵向）脉冲/01.0mm z =δ；（4）X 方向最快移动速度max 2500/min x v mm =，Z方向为m in /6000max mm v x =；（5）X 方向最快工进速度min /400max mm v f x =，Z 方向为max 700/min x f v mm =；（6）X 方向定位精度mm 01.0±，Z 方向mm 02.0±；（7）可以车削柱面、平面、锥面与球面等；（8）安装螺纹编码器，可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程mm 24；（9）安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀；（10）自动控制主轴的正转、反转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号；（11）自动控制冷却泵的启/停;（12）安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；（13）纵、横向安装限位开关；（14）数控系统可与PC机串行通信；（15）显示界面采用LED数码管，编程采用ISO数控代码。

CA6140车床的数控化改造解读

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。

物竞天择，适者生存。

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。

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。

用普通机床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。

本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。

关键字：机床、数控化、改造、意义目录第一章数控化改造的好处第二章数控化改造方案第三章介绍C6140普通车床第一节简单介绍 (4)第二节加工范围及特点 (6)第三节传动系统的介绍 (7)第四章设计进给系统第一节设计纵向进给系统 (9)第二节设计横向进给系统 (18)第五章改造车床主轴及控制系统第一节改进主轴电机 (26)第二节主轴脉冲编码器的运用 (26)第三节改进刀架 (28)第四节改进机床导轨 (29)第五节坐标系的建立X、Z轴的限位和参考返回电路 (30)第六节安装用键和变频器 (31)第七节机床的安装、调试、精度检验 (31)第一章数控化改造的好处一、有利于企业技术的提高，成本的节约数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，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；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。

C6140车床数控化改造

1、确定系统的脉冲当量脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。
2、纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择（1）滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠副是在丝杠和螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件。滚珠丝杠副
的结构原理示意图如图所示
四、进给传动部件的计算和选型
初选型号
其公称直径为40 mm，基本导程为6 mm，双螺母滚珠总圈数为3 × 2 = 6 圈，精度等级取4级，额定动载荷为 13200 N，满足要求。
六、控制系统硬件电路设计
控制系统的操作面板布置如图所示。面板设置了48个微动按键，三个船形开关，一只急停按钮，显示器包括1组数码显示管和7只发光二极管。
三、机械系统的改造设计方案
1．主传动系统的改造方案
保留原有的主传动机构和变速操纵机构
用2～４速的多速电动机代替原有的单速主电动机；用交流变频器来控制主轴电动机，以实现无级变速
采用有级变速时，可选用7.5kW变极多速三相异步电动机，实现2～４档变速；
2．安装电动卡盘
选用电动三爪自定心卡盘
3、横向滚珠丝杠螺母副的型号选择
经济型数控改造的横向进给的设计比较简单，一
般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动
。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机
床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高传动精度。
4滚珠丝杠螺母副的精度等级：数控机床根据定位精度的要求通常选用1---5级精度的滚珠丝杠，
一、C6140普通车床数控化改造设计
主要技术指标如下：
（1）床身上最大加工直径400 mm；（2）最大加工长度1000 mm；（3）X方向(横向)的脉冲当量δx = 0.005 mm/脉冲,

CA6140型普通车床的数控化改造

CA6140型普通车床的数控化改造王国明张国友（山东轻工业学院山东济南250353；寿光市技工学校山东潍坊262700）数控化改造的必要性和迫切性衡量一个国家机械制造业水平的一个重要指标是机床拥有量中的数控化机床的比重。

在这方面,我国与发达国家存在着极大的差距。

改革开放以来,国外先进的生产技术对我国的机械制造业产生了巨大的冲击，为了抓住机遇、迎接挑战,我们就必须提高我国的数控化水平。

但是,数控机床价格较贵,一次性投资大,不易被中小型企业所接受；各企业又都拥有大量的普通机床,用数控机床替换下来的旧机床又会造成浪费,而将普通机床进行数控化改造可以说是一条经济实用之路。

CA6140 车床，主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。

对该机床的数控化改造分为机械和数控两部分，具体方案如下：一、机械部分改造1.主传动系统为了降低改装费用，保持原机床精度，主传动系统基本不变，保留原机床的主轴手动变速，改造后使主运动和进给运动分离，数控系统只控制主轴的起、停和正、反转及冷却液开、关。

主传动系统仍采用原电机驱动，只是安装一个光电脉冲编码器，通过“主轴——编码器——数控系统——步进电机”的信息转换系统来实现“工件转一转，刀具进给一个导程”的运动关系，以便完成车削螺纹运动。

2.进给系统原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除，纵向进给系统以步进电机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，由滚珠丝杠传动。

滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承，与床身尾部步进电机相联接。

步进电机经减速后和滚珠丝杠用套筒联轴器连接。

横向进给系统中保留原手动机构，在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，步进电机及减速器安装在横向溜板后方。

3.刀架部分拆除原手动刀架和小拖板，安装由数控系统控制的四工位电动刀架，效率高，工艺性能可靠。

根据改造车床的型号及主轴中心高度，选用常州宏达机床数控设备厂生产的LD4—C6140型四工位电动刀架，利用系统内置固定式PLC控制刀架的运动。

C6140普通车床改造数控车床设计(实用)文档

C6140普通车床改造数控车床设计(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）C6140普通车床改造数控车床设计(有全套图纸）目录前言 (2)一、设计方案的确定 (3)1.1 总体设计方案的确定 (3)1.2 机械部分的改进设计与计算 (3)纵向进给系统的设计选型 (3)横向进给系统的设计与计算 (10)二、步进电动机的选择 (14)2.1 步进电动机选用原则…………………………………………142.2 步进电机的选型……………………………………………15C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15)C6140横向进给系统步进电机的确定 (15)110BF003型直流步进电动机主要技术参数 (16)110BF004型直流步进电动机主要技术参数 (16)三、经济型数控系统选型 (17)四、电动刀架的选型 (18)五、编制零件工序及数控程序实例 (19)5.1 机床改造参数的选择 (19)车床纵向运动由z向步进电动机控制 (19)车床横向运动由X向步进电动机控制 (19)5.2 程序设计 (19)数控机床参数及约定 (19)编程参数说明 (19)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)毕业设计是对机械设计制造及其自动化专业课程学习的一个总结。

针对学习的课程和实际工作，选择了蜗杆传动设计。

蜗杆传动减速机设计包含了轴类零件、齿轮类零件、箱体类零件等典型零件设计，能够比较全面地运用所学知识，巩固所学习的专业知识。

减速机是在原动机和工作机之间的闭式传动装置，蜗杆减速机是一种常用的减速机，用于交错轴间传动运动及动力，特点是传动比大，工作较平稳，噪声低结构紧凑，可以自锁。

在起重机械中常采用蜗杆传动，此减速机是根据引航员软梯卷车而设计的，通过联轴器联接，由气动马达驱动减速机，带动引水员卷车的卷盘转动，卷盘转动从而实现软梯的收放、升降。

引水员利用软梯上船，指导船到按正确航海道到达岸上。

毕业设计过程中，得到了机械系老师的精心指导，为我的设计提出了很多宝贵意见，对此表示感谢！设计者：丛日旭2007-7-7第一章设计方案的确定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。

CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文

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。

C6140普通车床数控化改造

ＮｕｅｉａｌｃｎｔｏｎｖｔｏｆＣ６４ｏｍｏａｈｍｒｃｏｒｌｉｎｏａｉｎｏ１０ｃｍｎｌｔｅ
Ｙａｈ —ｅｌＳｉｌｉ．ＨｅＰｉｊｎｌｅ— ｕ
（．Ｌｉｕｉｎａｄｓｅｇｏｐ，ｈｉｏｇＣ．ＬｄＬｉｕＳａｄｎ２１０Ｃｉ１ａｗｏｎｅｌｒｕＴａｄｎｏ，ｔ，ａｗｈｎｏｇ７１４，ｈｎｒｔａ；
车床，为了节约资金，降低成本，利用原来精度高、操作性能好的部分普通机床进行数控化改造，提高机械设备的数控化率以下阐述改造方案及实施措施。普通机床进行数控改造后，系统应能控制主轴转速并实现其正反转；控制工作台实现纵向、向和垂横直方向的进给运动（车床刀架能实现纵向和横向的进给运动并自动转位换刀；加工螺纹时应保证主轴转１，转刀架移动１个被加工螺纹的导程）通过键盘输；人加工程序；由显示器显示加工状态等。因此，普通机床的数控改造内容有以下两大部分。
２机械部分改造
２１主传动系统．
在原机床的主轴电机上加变频器，使其实现通过操作界面控制主轴转速，同时改造后使其主运动和进
给运动分离，主电机作用仅为带动主轴旋转。增加一
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
如加工螺纹或丝杠时，为保证主轴每转一转，刀具准确移动一个导程，须配置主轴脉冲发生器作为主轴位置信号的反馈元件。因此车床主要用于加工法兰，加工螺纹几乎不用，因此此车床改造未配置主轴脉冲发生器，在此简单带过不再赘述。

C6140普通车床的数控化改造

控系统设计。
Ｃ１０型普通车床的电气原理图如图１所示，图中电６４在气控制的特点是该机床主电路有３台控制电机。一是主电机
众所周知，在数控化的改造中，选择数控系统是点睛之笔。鉴于此，文本选择华中“ 世纪星” 数控系统，是因为该数控系统具有较高的集成度，内置高性能３２位嵌入式工业Ｐ能Ｃ，够集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式ＰＣ接Ｌ口于一体，同时也拥有较为人性化地人机界面，１后的工件为３加工带来方便。整体主轴控制系统主要采用半闭环控制方式Ｊ。半闭环控制系统具有系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低的优势，而且与开环系统相比具备检测与反馈环节，以随时与给定值进行比较，到消除偏差为止，以可直可获得更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。因此能够大大精确原数控系统主轴启停、转速、向、停和方急限位等功能；而且刀架能根据加工需要自动转位换刀；６４Ｃ１０
欢迎光临本刊网站ｈｔ：／ｗｅ．ｏｃｌｔ／ｗｗ．ｉｏｍ．ｒｐｃ
Ｍ１完成主轴主运动和刀具的纵横向进给运动的驱动。该电，
动机为不能调速的笼型感应电动机，主轴采用机械变速，反正向运动采用机械换向机构。二是冷却泵电动机Ｍ，２加工时提
供冷却液，以防止刀具和工件的温升过高。三是电动机Ｍ，３
为刀架快速移动电动机，可根据使用需要，随时手动控制启动

(完整word版)CA6140普通车床纵向进给系统的数控化改造(经济型)(20200807162232)

目录目录............................................................................ 1...一、设计任务书.................................................................. 2...二、设计要求.................................................................... 5...2.1 总体方案设计要求....................................................... 5..三、机械部分的改造设计和计算.................................................... 7..3.1 进给系统机械结构改造设计............................................... 7..3.2 纵向进给伺服系统机械部分的计算与选型................................... 7.3.2.1、传动计算....................................................... 8..3.2.2、切削力计算..................................................... 8..3.2.3、滚珠丝杠设计计算............................................... 8..3.2.4、交流伺服电机的选择............................................ 1..03.3 横向进给伺服系统机械部分的计算与选型.................................. 1. 23.3.1、传动计算....................................................................... 1..23.3.2、切削力计算....................................................................... 1..23.3.3、滚珠丝杠设计计算.............................................. 1..23.3.4、交流伺服电机的选择............................................ 1..4四、单片机型数控系统硬件电路设计............................................... 1..74.1 设计内容1..7.4.2 控制系统的功能要求1..74.3 硬件电路的组成：1..84.4 选择电气元件及电路设计................................................ 1..84.4.1 微机机型和扩展存储器的选择...................................... 1.84.4.2 确定I/O 接口2..04.4.3 键盘接口设计2..04.4.4 步进电机驱动电路设计........................................... 2..14.4.5 其它辅助电路设计............................................... 2..1五、系统控制软件的设计....................................................... 2..35.1 系统控制软件的主要内容............................................ 2.35.2 软件设计2..3.5.2.1 系统控制功能分析 ............................................... 2..35.2.2 系统管理程序控制............................................... 2..45.2.3 交流伺服电机控制子程序设计...................................... 2.45.2.4 编语言程序设计................................................. 2..6六、心得体会................................................................................ 3..0.七、参考文献................................................................................ 3..1 .亠、设计任务书1. 工作台重量：W = 800N （粗估）2. 滚珠丝杆导程：T= 6mm （供参考）3. 行程：S= 640mm4. 脉冲当量：=0.01mm5. 快速进给速度：V快=3m/min6. 快速进给速度：V进=1m / min7. 时间常数：t< 100ms学生应完成的工作：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2. 数控系统组成框图（或画在设计说明书里面）A2图纸1张。

C6140车床的经济型数控改造【毕业作品】

任务书设计题目：C6140车床的经济型数控改造1．设计的主要任务及目标主要任务：了解C6140普通车床的结构及工作原理，数控车床传动传动系统及结构。

完成C6140普通车床简易数控横向、纵向传动系统的结构设计。

目标：机床工业是机器制造业的重要部门，肩负着为农业、工业、科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。

设计机床的目标就是选用技术先进。

经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。

2．设计的基本要求和内容(1)查阅文献，收集资料，文献综述等；(2)论述简易数控化改造的依据。

(3)分析C6140车床改造成经济型数控车床的相关技术参数及精度分析；(4)完成机械结构设计，对主要零件进行验算；(5)运用AUTOCAD绘制机械结构装配图和主要部件图2张；3．主要参考文献[1] 张新义主编·经济型数控机床系统设计·北京：机械工业出版社，1995[2] 张柱银主编数·数控原理与数控机床·北京：化学工业出版社，2003[3] 李培江·普通机床的数控改造研究·机械管理开发·2002.2第1期·61-62[4] 唐宗军.机械制造基础［M］. 第2版. 北京：机械工业出版社，1988.[5] 周鹏翔、刘振魁主编.《工程制图》第二版高等教育出版社，2000年5月4．进度安排C6140车床数控化改造之机械系统改造摘要:利用数控系统改造车床是提高老设备利用率的一种重要手段。

改造后的机床除了能加工平面及孔等简单的零件外，还能加工形状复杂（如加工圆弧面、斜面及凸轮等）的零件，具有高精、高效及加工面广等特点，还可以减少人工的工作量，只要输入一定的加工程序就可以得到相应的加工结果。

本文介绍了一种C6140车床数控改造的机械系统部分改造的一种方案。

论文最后对系统的误差及精度进行分析，并提出改进的方法、建议。

普通车床数控化改造总体方案设计方案

普通车床数控化改造总体方案设计1.机械部分的改造设计ca6140车床的主轴以及进给系统都是由法兰式电动机拖动。

普通车床主轴传动系统部分改造难度大、成本高，且精度提高有限，所以在改造此类机床时，摇臂钻床要选那些主轴各方面性能能满足使用要求的。

改造时，保留原主轴系统，对进给传动系统及电气控制系统进行改造。

进给传动系统的传动精度及效率也是数控机床性能的重要组成部分。

原机床进给箱为交换齿轮箱，结构复杂、反向间隙大、传动精度差。

在改造过程中，采用步进电动机与滚珠丝杠，并装有减速机构的传动方式，通过减速机构可得到所需的减速比并增大驱动力矩。

普通车床原机床是用滑动丝杠，传动误差大，因此在数控化改造中将其更换为滚珠丝杠。

滚珠丝杠的传动效率高、无爬行、预紧后可消除反向间隙、精度高。

改造后ca6140车床的横向、纵向传动方式为：步进电动机一消隙齿轮一滚珠丝杠螺母副一工作台的传动方式。

ca6140车床垂直方向的传动方式为：步进电动机一圆锥齿轮一滚珠丝杠螺母副一工作台。

同时，垂直方向还应考虑滚珠丝杠的自锁，采用超越离合器的自动平衡装置实现自锁。

ca6140车床的导轨是采用铸铁-铸铁或铸铁—淬火钢滑动导轨，其静摩擦因数大，摇臂钻床动、静摩擦因数相差较大，低速时易出现爬行，力矩损失大，影响运动的平稳性和定位精度。

若是将导轨改造成滚动导轨或静压导轨，工艺复杂、费用大、周期长；所以在对ca 6140车床改造时采用在普通车床原导轨上粘接聚四氟乙烯软带的方法。

聚四氟乙烯软带是以聚四氟乙烯树脂为基材与耐磨填充料复合后，在常温下用模压法成型烧结、车削和活化处理制得。

其特点是摩擦因数低，抗磨损，静、动摩擦因数差值小，定位准确，防振消声运行平稳，低能耗，具有耐老化和足够的力学性能，对提高机械加工精度、延长导轨副使用寿命也有一定的作用。

这种方法比较方便，费用低，动、静摩擦因数相差小，耐磨性和抗咬伤力强，具有良好的自润滑和抗振性，进给运动无爬行，运动平稳。

CA6140型普通车床的数控改造

第1章绪论1.1 数控系统发展及趋势1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。

它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。

6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。

从此，传统机床产生了质的变化。

近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。

1.1.1数控（NC）阶段（1952～1970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。

人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。

随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代—电子管；1959年的第二代—晶体管；1965年的第三代—小规模集成电路。

1.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。

于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。

到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件—运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。

到1974年微处理器被应用于数控系统。

这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。

而且当时的小型机可靠性也不理想。

早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。

由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。

到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。

CA6140普通车床的数控化改造[0008]

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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。

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 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.Key Words: General purpose lathe, Numerical control(NC),Reform目录┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言--------------------------------------------- 5 §1.1 问题的提出---------------------------------------- 5 §1.1.1国内外数控系统发展概况------------------------- 5 §1.1.2国内外数控技术发展趋势------------------------- 6 §1.1.3智能化新一代PCNC数控系统---------------------- 6 §1.2 普通机床数控改造的经济性评价---------------------- 7 §1.2.1微观看改造的必要性----------------------------- 7 §1.2.2宏观看改造的必要性----------------------------- 8 §1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------- 8 §1.3.1改造的市场 ------------------------------------ 8 §1.3.2进口设备和生产线的数控化改造市场--------------- 9 第二章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求--------- 9 §2.1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------------------ 13§3.1 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----------------- 14 §3.2.1确定系统的脉冲当量---------------------------- 15 §3.2.2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 ----------- 18 §3.3.1横向进给系统的设计计算------------------------ 19 §3.3.2 滚珠丝杠设计计算----------------------------- 20 §3.3.3 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----------------------- 25 §3.6.1 采用减速箱的目的及注意事项------------------- 25┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊§3.6.2 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 ------------------- 25 §4.1 步进电机的工作方式------------------------------- 26 §4.2 步进电机的选择----------------------------------- 26 §4.2.1 步进电机选用的基本原则----------------------- 26 §4.2.2 CA6140纵向进给系统步进电机的确定------------- 27 §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------------------------------ 28 §5.1 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-------------- 29 §6.1 数控车床及数控系统概述--------------------------- 29 §6.1.1 机床主机------------------------------------- 30 §4.1.2 驱动装置------------------------------------- 30 §4.1.3 辅助装置------------------------------------- 30 §4.1.4 数控装置系统--------------------------------- 31 §4.1.5 编程装置------------------------------------- 31 §6.2 微机控制系统硬件电路设计------------------------- 31 §6.2.1控制系统的功能要求---------------------------- 31 §6.2.2硬件电路的组成------------------------------- 31 §6.3 单板控制系统的设计------------------------------- 32 §6.3.1 硬件配置------------------------------------- 32 §6.3.2 贮存器空间分配------------------------------- 32 §6.3.3 I/O口地址分配-------------------------------- 32 §6.3.4 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------------------------------- 34 §6.5.1 程序存储器的扩展----------------------------- 34 §6.5.2 数据存储器的扩展----------------------------- 34┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊§6.6 译码电路设计------------------------------------- 38 §6.7 其他辅助电路设计设计----------------------------- 38 §6.7.1 8031的时钟电路单片机的时钟的产生方式--------- 38 §6.7.2 复位电路------------------------------------- 40 §6.7.3 越界报警电路--------------------------------- 40 §6.7.4 掉电保护电路--------------------------------- 41第七章安装调整中应注意的问题------------------------- 42 §7.1 滚珠丝杠螺母副的选择--------------------------- 42 §7.2 滚珠丝杠螺母副的调整--------------------------- 42 §7.3 联轴器的安装----------------------------------- 42 §7.4 主轴脉冲发生器的安装--------------------------- 42 第八章结束语------------------------------------------ 42 参考文献----------------------------------------------- 43 致谢--------------------------------------------------- 44第一章前言┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1.1问题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。

CA6140型普通车床数控化改造

CA6140型普通车床数控化改造李　园,阮　健(浙江工业大学机电学院,杭州310014)摘要:以C A6140型普通车床为例,从机械和电气2方面详细阐述了数控化改造的方法。

改造后的车床投入使用后,运行稳定,加工精度明显提高,取得了极大的经济效益。

关键词:普通车床;数控化改造;SI NUMERIK 802S base line 中图分类号:TG 659　文献标志码:B 文章编号:100320794(2007)1220152203Numerical Control T ransform ation of CA6140Common LatheLI Yu an ,RUAN Jian(C ollege of Mechanical &E lectrical Engineering ,Zhejiang University of T echnology ,Hangzhou 310014,China )Abstract :T akes C A6140type comm on lathe as an exam ple ,has explained the NC trans formation method from machinery and electric tw o respects in detail.A fter trans forming ,the new lathe runs steadily ,the machining accuracy is obviously im proved ,has made the great technological economic benefits.Key w ords :comm on lathe ;NC trans formation ;SI NUMERIK 802S base line1　总体改造方案数控化改造设计时,在满足车床总体布局的前提下要尽可能利用原来的零部件,因此确定总体改造方案如下:(1)拆除原车床的纵向和横向丝杠光杠、溜板箱及挂轮箱中的齿轮,用滚珠丝杠替换原有普通滑动丝杠,将选取的纵向滚珠丝杠副通过托架安装在原溜板箱与床鞍连接的部位上,纵横向滚珠丝杠两端尽可能利用原固定和支承方式。

C6140C1普通车床的数控化改造设计

四、改造效果分析
四、改造效果分析
经过数控化改造后，C6140普通车床可以显著提升加工精度和效率。首先，数控系统的精确控制使得加工精度得到了大幅提高，有效避免了人为误差和经验误差。其次，数控化改造使得车床自动化程度提高，减少了人工干预和调整的时间，从而提高了生产效率。此外，改造后的车床可以适应多种复杂零件的加工需求，拓展了车床的应用范围。
二、数控化改造方案
针对普通车床的不足，我们可以采取以下数控化改造方案： 1、硬件方面：将车床主轴、进给系统、传动系统等进行升级，提高车床的刚性和稳定性。同时，安装数控系统所需的硬件设备，如数控装置、伺服电机等。
二、数控化改造方案
2、软件方ห้องสมุดไป่ตู้：采用先进的数控编程软件，如Mastercam、SolidWorks等，对加工零件进行精确的三维建模和编程。此外，操作界面改为数字化显示，方便工人进行参数调整和程序选择。
3、控制模块：基于数控系统和专用软件，实现对车床的精确运动控制以及加工过程的实时监控。
3、经济效益：经过数控化改造后，C6140C1普通车床在降低生产成本的同时，提高了加工效率和产品质量。改造后的车床为企业带来了显著的经济效益。
参考内容
内容摘要
随着科技的不断发展，制造业正在快速变革，向着更高精度、更高效率的目标迈进。在这个过程中，普通车床的数控化改造成为了制造业转型升级的重要手段。本次演示将介绍C6140普通车床数控化改造的背景和意义，分析普通车床的不足，提出数控化改造方案，并举例说明编程方式及改造效果。
C6140C1普通车床的数控化改造设计
01 引言
03 设计思路
目录
02 需求分析 04 参考内容
引言
引言

C6140普通车床改造

采用8107型推力球轴承，d1=35mmm滚动体直径dQ=6.35mm,滚动体数量z=18,
=0.0077mm
因施加预紧力，故
根据以上计算：
（6）、稳定性校核
滚珠丝杠两端采用推力轴承，不会产生失稳现象不需作稳定性校核。
2、横向进给丝杠
（1）、计算进给牵引力
横向导轨为燕尾型，计算如下：
（2）、计算最大动负载C
5）初选步进电机型号
根据估算出的最大静转矩Tjmax在表2-23中查出130BF001最大静转矩为931N.cm>Tjmax可以满足要求，但考虑到此经济型数控车床有可能使用较大的切削用量，选稍大转矩的步进电机，以留有一定的余量。另一方面，与国内同类型机床进行类比，决定选用150BF002步进电机。但从表中看出，150BF002步进电机最高空载起动频率为2800HZ不能满足fk(4000HZ)要求，此项指标可暂不考虑，可以采用软件升降速程序来解决。
2、横向进给步进电机
（1）初选步进电机
1）计算步进电机负载转矩
式中 —脉冲当量（mm/step）；
—进给牵引力(N);
—步距角，初选双拍为0.75°
—电机-丝杠的传动效率，为齿轮、轴承、丝杠效率之积，分别为0.98、0.99、0.99和0.94。
（2）校核步进电机转矩
1）等效惯量计算
计算简图，根据综合指导作业书表3-24，传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量（kg.cm2）可由下式计算：
式中 —步进电机转子转动惯量（kg.cm2）；
、 —齿轮Z1、Z2的转动惯量（kg.cm2）；
—滚珠丝杠转动惯量（kg.cm2）；
参考同类机床,初选反应式步进电机150BF002，其转子转惯量 =10kg.cm2

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。