车床的数控化改造
车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计
车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计1.摘要本论文针对车床CA6140主轴系统进行数控化改造及仿真设计，旨在提高车床的加工精度和生产效率。
首先，对车床的主轴系统进行了详细分析，并确定了改造的目标和需求。
然后，基于数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。
最后，通过仿真模拟对改造方案进行了验证，并使用实际加工试验进行了实验验证。
实验结果表明，通过数控化改造，主轴系统的加工精度和生产效率得到了显著提高。
2.引言车床是传统机械加工设备中常用的一种，但是由于其控制方式落后，存在加工精度低、生产效率不高等问题。
因此，对车床进行数控化改造是提高其加工精度和生产效率的重要手段。
主轴系统作为车床的核心部件之一，其控制精度对整个车床的加工效果起着重要作用。
本论文针对车床CA6140主轴系统进行了数控化改造及仿真设计，旨在提高其加工精度和生产效率。
3.车床CA6140主轴系统的分析与改造目标首先，对车床CA6140主轴系统的结构和工作原理进行了详细分析，发现其存在传动链路复杂、加工精度不稳定等问题。
基于此，确定了改造目标为提高主轴系统的加工精度和稳定性，并提高其生产效率。
4.数控控制系统的设计根据数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。
首先，选取了适合主轴系统控制的数控设备，并设计了相应的控制算法和程序。
然后，对数控编程进行了详细设计，并使用仿真软件进行了仿真验证。
5.改造方案的仿真与验证为了验证改造方案的有效性，使用仿真软件对其进行了仿真模拟。
首先，建立了CA6140主轴系统数学模型，并将其运行参数与改造后的数控控制系统进行了耦合。
然后，通过调整控制系统的参数，对加工过程进行了仿真模拟，并对加工结果进行了分析和评估。
最后，使用实际加工试验进行了实验验证，并与仿真结果进行了对比分析。
6.结论通过车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真设计，本论文有效提高了主轴系统的加工精度和生产效率。
普通车床数控化改造
4．螺纹编码器的安装方案
螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或 圆光栅。数控车床加工螺纹时，需 要配置主轴脉冲发生器，作为车床 主轴位置信号的反馈元件，它与车 床主轴同步转动。
1、同轴安装 同轴安装是指将编码器直接安装在主
轴后端，与主轴同轴，这种方式结构简单， 但它堵住了主轴的通孔。 2、异轴安装
异轴安装是指将编码器安装在床头箱
二、总体方案的确定
总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、 进给伺服系统的类型、数控系统的选择，以 及进给传动方式和执行机构的选择等。
（1）普通车床数控化改造后应具有单坐标 定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹 插补的功能。因此，数控系统应设计成连续 控制型。
（2）根据系统的功能要求，需要扩展 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转换电路、串 行接口电路等；还要选择电动机的驱动 电源以及主轴电动机的交流变频器等。 （3）为了达到技术指标中的速度和精 度要求，纵、横向的进给传动应选用摩 擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副； 为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠 丝杠的螺母应有预紧机构等。
（4）拆除四方刀架与上溜板总成，在横溜 板上方安装四工位立式电动刀架。 （5）拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副，将 滑动丝杆靠刻度盘一段锯断保留，拆掉刻度 盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴 承，换上滚珠丝杠副。 （6）将横向进给伺服电机通过法兰座安装 到横溜板后部的纵溜板上，并与滚珠丝杠的 轴头相联。 （7）拆去三杆（丝杆、光杆与操纵杆）， 更换丝杆的右支承。
2．安装电动卡盘
为了提高加工效率，工件的夹紧 与松开采用电动卡盘，选用呼和 浩特机床附件总厂生产的 KD11250型电动三爪自定心卡 盘。卡盘的夹紧与松开由数控系 统发信控制。
普通车床数控化改造设计
普通车床数控化改造设计
一、引言
二、设计方案
1.机床结构设计
机床结构设计是普通车床数控化改造的关键环节之一、首先需要对原有车床结构进行分析和评估，确定是否适合改造。
然后根据数控系统的要求进行设计改造，包括添加刀塔、伺服电机、控制系统等。
同时还要考虑加工精度、刚性和工作台移动等因素。
2.操作系统选择
操作系统是数控车床的核心，直接影响数控系统的性能和稳定性。
常见的操作系统有FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等，选择合适的操作系统需要考虑产品性能、技术支持和成本等因素。
3.传感器和执行器选型
传感器和执行器是实现数控车床动作控制的关键元件。
合理选择传感器和执行器可以提高系统的稳定性和精度。
常见的传感器有光栅尺、编码器等，执行器有伺服电机、步进电机等。
三、设备选型
设备选型是普通车床数控化改造的重要环节之一、根据设计方案选择合适的数控系统、传感器和执行器等设备。
1.数控系统选型
数控系统是普通车床数控化的核心设备之一、常见的数控系统有FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI等，根据操作系统的选择确定数控系统的型号和配置。
2.传感器和执行器选型
根据设计方案确定合适的传感器和执行器。
传感器需要具有高精度、高稳定性的特点，执行器需要具有高速度、高精度、高扭矩的特点。
五、总结。
CA6140车床数控化改造设计解析
CA6140车床数控化改造设计解析一、背景介绍：CA6140车床是一种常见的传统车床，它通过手动操作来控制工件加工过程，由于操作依赖于操作人员的经验和技能水平，加工效率低且容易受到人为因素的影响。
为了提高加工效率和加工精度，以及减少人为错误带来的质量问题，对CA6140车床进行数控化改造是一个重要的研究方向。
二、数控化改造的目标：1.提高加工效率：通过数字控制系统控制各个工作参数，实现工件的自动化加工，提高加工效率。
2.提高加工精度：通过数控系统的精确控制，保证工件加工的精度和一致性。
3.降低人为错误：将操作人员对机床的依赖度降低，减少人为错误对产品质量的影响。
4.增加功能灵活性：数控系统可以灵活地调整参数，以适应不同工件的加工需求。
三、设计方案：1.数控系统选型：选择一款适合CA6140车床的数控系统，该系统应具有稳定可靠的性能和完善的功能，能够满足车床加工的需求。
2.导轨和滑块改造：对原有的导轨和滑块进行改造或更换，以提高加工精度和稳定性。
3.主轴改造：对原有的主轴进行改造或更换，以提高转速控制的精度和可靠性。
4.伺服电机安装：在车床的各个轴向上安装伺服电机，由数控系统控制其运动，以实现自动化加工。
5.完善的自动化装置：设计并安装自动换刀装置、自动送料装置等，以提高加工效率和减少人为操作。
6.编程软件开发：根据数控系统的特点，开发适合CA6140车床的编程软件，以便操作人员能够方便地进行程序编写和调整。
7.操作界面设计：设计一个简洁明了的操作界面，方便操作人员进行监控和调整。
四、预期效果：1.加工效率提高：数控系统实现了工件的自动化加工，大大提高了加工效率，减少了人为操作的时间。
2.加工精度提高：通过对各个工作参数的精确控制，加工精度得到了显著的提高。
3.缩短交期：由于加工效率提高，交货期可以相应缩短，提高了客户的满意度。
4.减少人为错误：数控系统的自动化控制减少了人为错误的可能性，提高了产品的质量稳定性。
普通车床数控化改造装配工艺
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”。
2.自 80 年代初期起，我国兴起了以采用步进电机驱动为特征的经济型数控 系统的数控化改造，取得了巨大的经济效益，但是，这种改造方式受步进电机扭 矩小、速度低和开环控制精度低的限制，对企业的一些精度和效率均有较高要求 的机床，以及一些重点关键设备的改造无能为力。而以交/直流伺服电机驱动为 特征的普及型和高级型的数控化改造，正好在企业的上述装备上可以大有作为。 这对我们企业加工制造上水平具有重大的意义。
ca6140车床数控化改造设计开题报告
开题报告1、数控系统发展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。
2、国内外发展的动向（一）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。
（二）国内数控机床的特点1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。
2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。
2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。
金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。
3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。
3、数控系统的趋势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。
普通车床数控化改造
普通车床数控化改造普通车床数控化改造摘要：这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改造设计，设计改造后的经济型数控机床具有定位、直线插补、顺逆圆弧插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，且加工质量稳定可靠。
零件加工的适应性强，自动化程度高。
关键词：车床 ;数控 ;改造一、引言计算机技术与车床制造业的高速发展，特别是面向柔性制造技术的出现，使得数控车床得到了迅速普及。
这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改造设计，由于定位精度高，所以纵、横向导轨均采用贴塑导轨，传动系统采用滚珠丝杠，同时，为提高传动刚度和消除间隙，对丝杠进行预拉伸，传动齿轮采用双片错齿消隙齿轮，驱动元件采用步进电机。
为了保证加工螺纹时，主轴转一转，刀架移动一个被加工导程，主轴用脉冲发生器通过波纹管联接，并将纵向和横向进给系统用单片机控制，是其成为一个能独立运动的开环进给伺服系统。
数控系统采用MCS—51系列的8031单片机扩展系统。
控制系统由微机部分、键盘及显示器I/O 接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管，以显示加工数据及机床状态等信息。
为了达到机床要求的脉冲当量，传动系统采用步进电机齿轮减速后，带动丝杠。
二、数控改造的优点和意义数控机床是实现柔性制造、计算机系统、敏捷制造等先进制造技术的重要基础装备，它关系到一个国家发展的战略地位。
数控系统可分为开环、半闭环、闭环等几种形式。
开环具有稳定性好、环境是适应性强、造价底等特点;闭环定位精度和重复定位精度高，但造价高;而半闭环既有高档全闭环机床的加工精度，又有开环机床的稳定性和环境适应性，适合复杂零件的加工。
随着科学技术的迅速发展，数控技术的应用范围日益扩大，数控机床及其系统已成为机械制造业中不可缺少的组成部分。
我国在普及应用数控技术方面近几年来取得了很大的进展，从计算机数控(CNC)发展到直接数控(DNC)，并能独立设计和制造机械加工中心及柔性制造系统(FMS)。
卧式车床数控化改造设计
卧式车床数控化改造设计随着科技的不断进步，数控技术已成为现代机械制造业的主流，卧式车床数控化改造成为提高生产效率和机床精度的重要途径。
本文将介绍卧式车床数控化改造设计的目的、原则、流程和技术要点，以期为相关企业提供一些有益的参考。
一、设计目的卧式车床数控化改造是为了实现以下目的：1. 提高生产效率：数控化改造可以自动化加工过程，减少人工干预；2. 提高加工精度：数控机床可以保证加工工件的尺寸精度和表面质量；3. 提高生产柔性：数控机床可以适应多种零件的加工；4. 降低生产成本：数控机床可以节约人力、物力和时间成本。
二、设计原则卧式车床数控化改造设计的原则如下：1. 追求高效率、高精度和高质量；2. 统筹考虑加工对象的特性、工艺流程和生产环境；3. 确保改造过程中机床本身的基本结构、性能和使用寿命不受损害。
三、设计流程卧式车床数控化改造设计的流程如下：1. 分析原有机床性能和加工工艺，确定机床改造对象。
2. 确定机床改造的具体目标、规模和时间计划。
3. 设计机床改造方案，包括选型和选购数控系统、驱动器、电机、测量装置等设备。
4. 进行机床改造、调试和试运行，检验性能指标是否达到设计要求。
5. 编制使用和维护手册，进行人员培训和技术支持，确保改造效果持久稳定。
四、技术要点卧式车床数控化改造设计的技术要点如下：1. 选型和选购数控系统：要根据改造目标、工件加工要求、生产车间布局等综合因素选择适当的数控系统。
2. 液压系统改造：液压系统对机床的加工能力和运行稳定性有很大影响，在改造过程中要考虑更新加工液、更换液压缸、阀门和管路等。
3. 传动系统改造：要根据加工载荷和精度要求更新主轴、变速器、传动齿轮等部件，以适应数控加工需要。
4. 编程和系统调试：在数控化改造过程中，要针对加工工艺和装备参数编制数控程序，然后进行系统调试和精度验证。
5. 可维护性设计：要从维修保养的角度考虑，避免改造过程中对原有零件和装备的影响，同时尽可能地提高机床的可靠性和使用寿命。
普通车床的数控化改造
普通车床的数控化改造第一章绪论1.1 本文选题的背景及意义1.1.1 金属切削机床及其在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，他是制造机器的机器，所以又被称为“工作母机”或“工具机” 。
机床的母机属性决定了它在国民经济中的地位。
机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。
机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。
为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。
可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床则是机械制造工业的基础。
一个国际机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
1.1.2 数控机床的优越性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的产物,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。
它与普通机床相比, 其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度, 大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。
1.1.3 数控机床在我国的发展现状我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外机床产品充斥市场。
90 年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95 年已达77%。
严重影响我国数控机床自主发展的势头。
这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长, 从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。
车床的数控化改造方案(精简)
普通车床的数控化改造方案数控化加工是机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率发展的趋势。
结合我国实际国情，经济型数控车床是我国从普通车床向数控车床发展的及其重要的台阶。
利用现有的普通车床，对其进行数控化改造是一条低成本，高效益的途径。
一、总体方案：图1 数控系统的总体框架配置总体框架说明：1、PC机可采用工控PC机，可满足该控制系统的控制要求。
2、运动控制卡。
我们采用了由ADVANTECH公司生产的PCL运动控制卡。
该卡是一种高速三轴步进电机运动控制卡，它有16位的数字输入、输出口，可实现三轴联动。
因此，它可以满足车床X，Z轴联动，实现直线，圆弧插补。
3、光电耦合电路是自己设计的，它的作用是能够隔离外部干扰信号对运动控制卡的信号冲击，提高系统的稳定性。
4、机床本体是由C613改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等，保留原来的三爪卡盘等。
5、步进电机及其驱动器是采用南京四通公司的。
驱动器的输入电压式45V，考虑步进电机的步距角和丝杆的螺距，本系统X轴的脉冲当量是0.00125，Z 轴的脉冲当量是0.0025。
完全能够达到0.005mm的加工精度要求。
6、各种限位开关，减速开关，回零开关均安装在机床本体上，限位开关是起这硬件硬限位的作用，当车床加工工件超出加工范围时，车床自动停止加工。
减速开关的作用是当车床刀架回零并走到车床零点附近时，减速开关被开启并通知车床减速走到零位置。
二、进给系统的设计考虑到该数控系统是开环控制，没有位置反馈，故进给系统尽可能的要减少中间传动环节。
本车床的X，Z两轴进给系统去掉了原来的进给系统的中间传动环节，直接采用了步进电机＋刚性联轴器＋滚珠丝杆的传动方案。
拆除原来的丝杆，增加少量的机械附件，就可安装步进电机及滚珠丝杆螺母副。
根据计算，要求步进电机的扭距是5 Nm。
我们选用步进电机是南京四通公司的86BYG250C-SAFRBC-0302，步距角选用0.9/1.8，扭距是7.5Nm。
普通车床的数控化改造之主轴改造
主传动系统改造车床主轴带动工件以不同转速旋转是车削加工中的主运动，消耗机床大部分动力。
普通车床由主电动机经皮带传动，经主轴变速箱带动主轴旋转，主轴箱经手动或自动变速获得（9～24）级转速，通过电磁或液压离合器操纵主轴的变速和正反转；而数控车床主轴箱由电主轴或传统机械主轴单元加变频电机和变频器组成。
普通车床在数控化改造时大部分情况下保留原主轴箱，不做改动或少做改动。
如需改动则要注意以下几点：如原主轴含液压操纵主轴的变速、正反转和润滑功能，则需对其增装单独普通电机加以驱动，避免液压系统受到主电机正反转或转速变换而失灵。
如不需要原有机械变速换挡时，则需将主轴箱内齿轮组固定在一恒定的速度链上，摩擦片也应焊死以免因为误操作出现事故。
机床能否进行螺纹加工是主轴部分数控化改造的另一重要部分，传统车床加工螺纹时往往是通过挂轮组来完成，加工不同的螺纹则需不同的挂轮组，操作起来十分麻烦。
改造主轴编码器安装图时如图，我们通常在主轴末端或挂轮架处增装一光电编码器，其转速与主轴转速一致，主轴转一周，光电码盘转一转，通过反馈给系统控制进给轴与主轴的同步性，从而加工出理想螺距的螺纹。
根据其编码方式的不同，光电码盘可分为增量式光电码盘和绝对式光电码盘，目前国内常用的为增量式光电码盘。
根据光电码盘上刻线条数可分为1024线、2048线等，我们常用的为1024线即可满足要求。
卧式车床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样减少改造的工作量。
主轴的正转、反转和停止可由数控系统来控制。
提高车床的自动化程度，需要在加工中自动变换转速，可用2~4速的多速电机和单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求时，可用交流变频器来控制主轴实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频器时，若工作频率低于70Hz，原频率可以不更换，但所选变频器得功能应比电动机大）。
主轴部件直接带动工件或刀具参加切削运动,它除承受本身重量外,还需承接较大的切削载荷,主轴本身的刚性和旋转精度以及支撑的刚性都将直接影响零件的加工精度,因此主轴部分的数控改造,首先应保证本身的刚性以及修复和提高本身的旋转精度。
卧式车床数控化改造设计讲解材料
03
04
提高加工精度
通过数控化改造，实现高精度 、高效率的加工，满足产品精
度要求。
提升生产效率
优化加工流程，减少人工干预 ，提高加工效率，降低生产成
本。
增强设备柔性
改造后的数控车床应具备更高 的加工范围和适应性，满足多 品种、小批量的生产需求。
保障设备可靠性
确保改造后的设备稳定可靠， 降低故障率，提高设备使用寿
故障率与稳定性评估
统计改造后车床的故障率及运行稳定性，反映改造对车床可靠性 的影响。
改造效益分析
经济效益
分析改造后的车床在降低制造成本、提高生产效率方面带来的经 济效益。
技术效益
评估改造后车床在提高加工精度、优化产品质量方面的技术效益。
环境效益
评估改造后车床在节能减排、降低噪音和振动等方面的环境效益。
根据数控系统的要求，配置相应的硬 件设备，如控制柜、显示器、键盘、 鼠标等。
电机及驱动系统设计
电机类型选择
根据卧式车床的工艺要求和性能 参数，选择合适的电机类型，如
伺服电机、步进电机等。
驱动器选择
根据电机的类型和性能要求，选 择合适的驱动器，如交流伺服驱
动器、步进驱动器等。
电机安装与调试
按照电气原理图的要求，正确安 装电机和驱动器，并进行相应的 调试，确保电机能够按照要求进
数控系统配置清单
数控装置
用于生成控制指令，驱 动伺服系统进行加工。
伺服驱动系统
接收数控装置的控制指 令，驱动伺服电机进行
工作。
输入输出装置
其他辅助装置
用于接收操作人员的输 入指令，以及输出机床
的状态信息。
如冷却系统、排屑装置 等，用于辅助加工过程。
CA6140车床数控化改造设计
确保数控系统与车床电气系统的连接 稳定可靠，包括信号线、电源线等。
数控系统功能
根据车床加工需求，选择具有插补、 补偿、固定循环等功能的数控系统。
主轴系统改造
01
02
03
主轴电机更换
根据需要，更换更高功率 和转速的主轴电机，提高 加工效率。
主轴轴承调整
优化主轴轴承配置，提高 主轴刚性和回转精度。
主轴冷却系统改造
结构简单、操作方便、加工精度高、 适用范围广。
CA6140车床工作原理
操作流程
工件固定在机床工作台上，刀具旋转并沿轴线移动，通过刀具和工件的相对运动实现切削加工。
主要结构
由主轴箱、进给系统、工作台、润滑系统等部分组成。
Hale Waihona Puke CA6140车床现有问题加工精度不足
由于机械传动链误差和 热误差，导致加工精度
通过改进车床的附件配置，拓展其加 工范围，满足更多类型零件的加工需 求。
加强环保性能
优化车床的冷却和排屑系统，减少加 工过程中的噪音和粉尘排放，提高环 保性能。
对其他车床改造的启示
重视技术升级
对于其他车床改造，应重视数控技术的升级和应用，以提高加工 精度和生产效率。
强化自动化程度
在改造过程中，应尽可能提高设备的自动化程度，减轻工人的劳 动强度。
难以保证。
自动化程度低
手动操作和调整较多， 加工效率低下，工人劳
动强度大。
维护成本高
机械部件磨损较快，维 修保养成本较高。
生产安全性差
存在机械伤害的风险， 对工人安全构成威胁。
03
数控化改造方案
数控系统选择
数控系统类型
数控系统连接
选择适合ca6140车床的数控系统，如 FANUC、SIEMENS等知名品牌。
车床数控化改造
控制部分：对 车床的控制部 分进行改造， 实现数控化控
制
驱动部分：对 车床的驱动部 分进行改造， 实现精确驱动
传感器部分： 对车床的传感 器部分进行改 造，实现精确
测量和反馈
调试：对车床数控化 改造的各项功能进行 测试和调整，确保能 够正常工作。
试运行：在完成调试后， 进行一段时间的试运行， 以检验车床数控化改造 的性能和稳定性。
准备软件系统：根据改造计划，准备相应的软件系统，如数控编程软件、控制系统软件等 准备技术人才：为确保改造的顺利进行，需要准备相应的技术人才，如数控编程人员、控制 系统工程师等
选用合适的数控系统 设计新的传动链
确定改造后的主轴和进给系统 调整机床的结构和精度
电源部分：对 车床的电源进 行改造，确保 电源稳定可靠
维护便利性提升：数控化改造后，维护更加便捷，减少了人工操作和维修成本 升级扩展性增强：数控化改造后，车床的升级和扩展更加灵活，可以根据需求进行定制和升级 性能稳定性提高：数控化改造后，车床的性能更加稳定，减少了故障率和停机时间 操作安全性增强：数控化改造后，车床的操作更加安全，减少了人为因素对设备的影响
案例3：日本某 公司在车床上应 用智能制造技术， 实现自动化、智 能化生产
案例4：韩国某 企业将传统车床 改造为数控车床， 案例二：某企业车床数控化改造效果评估 比较分析：两个案例的异同点及优劣比较 案例总结：车床数控化改造的实践经验与启示
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
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03
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05
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传统车床的不足 数控车床的优势 改造的必要性 改造后的效益
提高生产效率
降低劳动成本
车床数控化改造说明书
车床数控化改造说明书1. 简介车床数控化改造是指将传统机械车床通过引入数控系统，实现自动化控制和精确加工的过程。
本说明书将介绍车床数控化改造的目的、基本原理、所需材料和步骤等内容，帮助操作者了解并顺利完成改造工作。
2. 目的通过车床数控化改造，可以提高加工精度、提高生产效率、节省人力资源、减少操作错误等。
此外，数控系统的智能化特性还可以实现多种加工方式的切换和程序化操作，提高了车床的灵活性和适应性。
3. 基本原理车床数控化改造的基本原理是通过数控系统对车床的运动轴进行控制，实现工件在各个坐标轴上的定位和移动。
数控系统接收用户输入的加工参数和工件图纸等信息，并根据预定的加工路径和加工步骤进行运算，最终控制车床执行加工动作。
4. 所需材料•数控系统：选择适合车床的数控系统，如Siemens 840D、Fanuc、Mitsubishi等。
根据车床型号和加工需求进行选择。
•伺服驱动器：确保伺服驱动器与数控系统兼容，并能满足车床的运动需求。
•编码器：用于测量车床各个运动轴上的位置，并反馈给数控系统。
•电气控制柜：提供电源和电气连接，确保数控系统和伺服驱动器正常工作。
5. 改造步骤5.1 检查车床在进行数控化改造之前，需要对车床进行全面的检查，确保其结构和功能良好。
检查项目包括车床床身、主轴、运动轴、变速箱等部分的磨损情况和工作状态。
5.2 卸除原有控制系统将车床原有的机械传动方式和操作控制系统卸除，包括手动操纵杆、传统点动按钮等。
5.3 安装数控系统和伺服驱动器将选定的数控系统和伺服驱动器安装到车床上，确保与车床结构相匹配。
在安装过程中，需要仔细调整各个运动轴的位置和角度，确保与数控系统的控制要求相符。
5.4 连接电气设备根据数控系统和伺服驱动器的参数要求，连接电气设备，包括电源、编码器、传感器等。
确保电气连接正确并牢固可靠。
5.5 参数设置和校准根据实际情况和加工需求，设置数控系统的参数，包括坐标系选择、加工速度、加工精度、回零位置等。
普通车床的数控化改造
普通车床的数控化改造一、概述数控改造一般是指对普通机床某些部件做一定的改造，配上数控装置，从而使机床具有数控加工的能力。
我国现有普通机床3百万台左右对这些设备的数控改造已成为国家的一项重要技术政策在生产中贯彻实施。
利用MCS-51系列8031单片机，对普通机床C620车床进行数控改造，利用微机对纵、横进给系统进行开环控制，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副。
其系统框图如。
二、机床改造前的修复和处理由于用微机改造的机床只能提高零件加工质量的一致性，零件的加工精度由机床本身的传动精度及步进电机步距精度来保证。
所以机床改装前必须对机床进行修复。
(1对实际役龄在5年以下的机床，各部件零件仍处于芫好精度尚未降低，导轨刮花在基本可见的状态，可以不进行大修。
对这类机床可同时具备微机控制与手动操作的双重功能，以保证个别单件小批量零件加工，在没有必要用数控切削时，仍可用手动操作，充分发挥机床的潜力，提高机床利用率。
(对役龄在5：10年的机床基本零件尚好，只需对部分易损件进行检修和更换，并按照车床大修的标准检查合格即可进行改造。
三、改装过程3.1、车床传动系统的改装对普通车床而言主传动系统及进给系统都是出自主轴电机，而改造后的数控车床，主传动系统与进给系统相互分离成为两个不相关的系统。
三相电机——皮带轮——主轴变速箱——主轴(进给系统纵、横分别以!"向表示)传动路线板箱刀架)改造后激控车床的传动示意图见。
3.2、步进电机与滚珠丝杠的连接步进电机与滚珠丝杠的.连接方式是机床改装的一个重要问题，要求连接可靠。
为了便于编程，保证加工精度，一般要求车床纵向!向脉冲当量为0.01mm 横向"向)脉冲当量为0.05mm这样，直径值为0.01mm.由于回转形工件图纸尺寸均以直径值表示，所以横向"经验交流'机丨电I工暇I技I术丨向)脉冲当量规定为0不仅直观，而且可以提高重复定位精度。
普通车床数控化系统改造方案
普通车床数控化系统改造方案一、项目背景随着科技的不断发展，传统的普通车床正在逐渐被数控车床所取代。
数控车床具有高精度、高效率、高稳定性等优势，可以满足现代制造业对产品质量和生产效率的要求。
因此，对现有的普通车床进行数控化改造，可以提高其加工精度和生产效率，降低人力成本，提高企业竞争力。
二、目标1.提高加工精度和稳定性：通过数控系统的精确控制，实现加工精度的提高和加工过程的稳定性。
2.提高生产效率：通过数控系统的自动化控制，实现加工过程的自动化和快速完成，提高生产效率。
3.降低人力成本：通过数控系统的自动化控制，减少人工操作和监控，降低人力成本。
三、改造方案1.数控系统选型：根据企业的需求和预算，选择适合的数控系统。
可以选择开放式数控系统，以便后续的扩展和升级。
2.硬件改造：将普通车床的机械结构进行改造，增加数控系统需要的传感器和执行器。
例如，增加伺服电机、编码器、控制阀等。
3.电气改造：将车床原有的电气系统替换为数控系统所需的电气设备。
包括电源、变频器、控制器等。
4.编程与调试：根据加工工艺要求，编写数控程序，并进行相关工艺参数的设置和调试。
确保数控系统能够准确地控制车床的运动。
5.操作与维护培训：对操作人员进行相关培训，使其熟悉数控系统的操作和维护方法。
确保数控系统的正常运行和维护。
四、预期效果1.加工精度提高：通过数控系统的精确控制，可以实现加工精度的提高，减少加工误差，提高产品质量。
2.生产效率提高：数控系统具有自动化控制功能，可以实现加工过程的自动化和快速完成，提高生产效率。
3.降低人力成本：数控系统的自动化控制减少了人工操作和监控，可以降低人力成本。
4.提高企业竞争力：数控化系统能够提高产品质量和生产效率，提高企业竞争力，获得更好的市场发展空间。
五、风险与挑战1.成本风险：数控化系统改造需要一定的投资，成本较高。
需要评估投资回报率和风险控制。
2.技术难题：数控化改造涉及机械、电气、编程等多个领域的知识，对技术人员的技能要求较高。
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
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机床数控改造的意义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。
一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。
即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。
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。
对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。
且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。
1普通车床的数控化改造设计机床的数控改造，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。
数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。
然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成(那些受资金等条件限制，而将传统机床改装成建议数控机床的另当别论)。
传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。
现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。
因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。
2数控车床的性能和精度的选择并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：第一，机床基础件必须有足够的刚性。
第二，改造的费用要合适，经济性好。
在改装车床前，要对机床的性能指标做出决定。
改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机功率等一般都不会改变。
加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。
主要有下述性能和精度的选择需要在改装前确定。
1)轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。
2)进给运动：进给速度：Z向(通常为8～400mm/min)；X向(通常为2～100 mm/min)。
快速移动：Z向(通常为1.2～4m/min)；X向(通常为1.2～3m/min)。
脉冲当量：在0.025～0.005mm内选取，通常Z向为X向的2倍。
加工螺距范围：包括能加工螺距类型(公制、英制、模数、径节和锥螺纹等)，一般螺距在10mm以内都不难达到。
3)进给运动驱动方式(一般都选用步进电机驱动)。
4)给运动传动是否需要改装成滚珠丝杠传动。
5)刀架是否需要配置自动转位刀架，若配置需要确定工位数。
6)其他性能指标选择：插补功能：车床加工需具备直线和圆弧插补功能。
刀具补偿和间隙补偿：为了保证一定的加工精度，一般需考虑设置刀补和间隙补偿功能。
显示：采用数码管还是液晶或者显示器显示，显示的位数多少等问题要根据车床加工功能实际需要确定，一般来说，显示越简单成本越低，也容易实现。
诊断功能：为防止操作者输入的程序有错和随之出现的错误动作，可在数控改造系统设计时加入必要的器件和软件，使其能指示出机床出现故障或者功能失效的部分等，实现有限的诊断功能。
以上是车床数控改造时需要考虑的一些通用性能指标，有的车床改造根据需要还会有些专门的要求，如车削大螺距螺纹、在恶劣的环境下工作的防尘干扰、车刀高精度对刀等，这个时候应有针对性的专门设计。
3车床数控改造方案选择当数控车床的性能和精度等内容基本选定后，可根据此来确定改造方案。
目前机床数控改造技术已经日趋成熟，专用化的机床数控改造系统所具备的性能和功能一般均能满足车床的常规加工要求。
因此，较典型的车床数控改造方案可选择为：配置专用车床数控改造系统，更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、采用步进电机驱动进给运动、配置脉冲发生器实现螺纹加工功能、配置自动转位刀架实现自动换刀功能。
目前较典型的经济型专用车床数控改造系统具有下列基本配置和功能：1)采用单片微机为主控CPU，具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具补偿和间隙补偿功能、数码管二坐标同时显示、自动转位刀架控制、螺纹加工等控制功能。
2)配有步进电机驱动系统，脉冲当量或控制精度一般为：Z为0.01mm，X向为0.005mm(要与相应导程的丝杠相配套)。
3)加工程序大多靠面板按键输入，代码编制，掉电自动保护存储器存储；可以对程序进行现场编辑修改和试运行操作。
4)具有单步或连续执行程序、循环执行程序、机械极限位置自动限位、超程报警，以及进给速度程序自动终止等各类数控基本功能。
4车床数控改造实例如图1-1所示为CA6140型普通车床数控化改造例，它采用了一种比较简单但是较为典型的改装方案，改造后的车床进给运动由步进电机A和B驱动，它们分别安装在床头箱内(或床身尾部)和拖板后方，通过减速齿轮和纵横向丝杠带动车床的纵横进给运动。
(插图1-1) 为使改造后的车床能充分发挥数控车床的效能，纵横向丝杠螺母副一般需要调换成滚珠丝杠螺母副。
当利用原丝杠螺母副时，为了减少改造工作量，纵向驱动电机及减速箱一般装在床身尾部，这时连接车床原传动系统(主轴系统)和纵向丝杠传动的离合器尚未拆除，工作时应使处于脱开位置。
同理，脱落蜗杆等原横向自动进给机构若未拆除，工作时也应使其处于空档(空挡)位置。
改造后的进给脉冲当量的量值靠步进电机步距角、减速齿轮比、丝杠导程三者协调确定。
三者之间换算关系可以以下式表示：(θ/360)×（ac/bd)×T=δ 式中θ——步进电机步聚角(度)；T——所驱动丝杠导程(mm); a,b,c,d——齿轮齿数，当单级减数时，令c、d等于1；δ——脉冲当量值(mm)。
步进电机的参数根据阻力矩及切屑用量的大小和机床型号来选择，普通车床(如C6140、C620等)的数控改造中多采用0.08——0.15(N·m)静力矩的步进电机，如选0.08(N·m)的作为横向进给电机；选0.15(N·m)的作为纵向进给电机。
若需要，可将原刀架换成自动转位刀架，则可以用程序数控转换刀具进行切屑加工。
当数控系统发出换刀信号时，首先继电器K1动作，换刀电动机正转驱动蜗轮蜗杆机构，使上刀体上升。
当上刀体上升到一定的高度时，离合转盘起作用，带动上刀体旋转进行选刀。
刀架上方的发信盘中对应每个刀位都安有一个传感器，当上刀体旋转到某个刀位时，该刀位的传感器向数控系统输出信号，数控系统将刀位信号与指令刀位信号进行比较，当两信号相同时，说明上刀体已旋转到所选刀位。
此时数控系统控制继电器K1释放，继电器K2吸合，换刀电动机反转，活动销在反靠盘上初定位。
在活动销反靠的作用下，螺杆带动上刀体下降，直到齿牙盘咬合，完成精定位，并通过蜗轮蜗杆锁紧螺母，使刀架紧固。
此时数控系统控制继电器K2释放，换刀电动机停转，完成换刀动作。
也可以保留原刀架仍采用手动转换刀具，但在换刀时必须设置程序暂停。
如果需要加工螺纹，则要在主轴外端或其他适当部位装上一个脉冲发生器C，用它发出脉冲使步进电机准确地配合主轴的旋转而产生相应的进给运动，即保证主轴每转一转，车刀移动一个导程。
上述改造方案中，不更换丝杠方法当数控系统出现故障时，仍可以加工，但滑动丝杠螺母副容易磨损故需要经常检修，而且功率和加工精度均不如滚珠丝杠螺母副驱动方式。
另外，拖板与床身的导轨不够平行或垂直，以及两者之间摩擦力过大，丝杠轴线与导轨间存在平行度误差等问题均会使驱动阻力增加。
为了减阻力以提高步进电机的力矩有效率和加工精度. 机床改造完毕后，还应该对其进行安装调试及验收。
一般来说，应特别注意安装的位置和基础，使机床处于良好稳定的工作环境。
其次是全面检查各器件、插件的连接情况以及各油路、电路的情况，再进行数控系统的连接。
当完成数控系统的调整，具备了机床联机通电试车的条件，可切断数控系统的电源，连接电动机的动力线，恢复报警设定，准备通电试车。
试车的目的是考核机床的安装是否稳固，各传动、操纵、控制、润滑、液压、气动等系统是否正常和灵敏可靠。
改造后的数控机床的验收是和安装调试工作同步进行的。
一台机床数控改造完好后的检测验收工作是一项复杂的工作，其试验检测手段及技术要求也很高，它需要使用各种高精度的仪器，对机床的机、电、液、气各部分及整机进行单项性能综合性能检测，包括运行刚度和热变形等一系列试验，其中应特别注意机床数控功能的检验，最后得出该机床的综合评价。
5结论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。
其改造涉及到机械、电气、计算机等领域，是一项理论深、实践强的系统工程。
在进行数控改造时，应该做好改造前的技术准备。
改造过程中，机械修理与电气改造相结合，先易后难、先局部后全局。
一、机床数控化改造的必要性。
数控技术是先进制造技术的核心技术，它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平和综合国力的强弱，具有超越其经济价值的战略物资地位。
目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。
由于我国企业大部分数控机床和数控系统依赖进口，企业承受不了巨额购置费，且易受国外的控制，另外数控机械设备维修力量薄弱，进口的备件维修成本高，设备完好率低，大部分进口机床数控系统已经崩溃，有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。
因此目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。
为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。
二、机床数控化改造的分类。
机床的数控化改造可以分为以下几种：1、其一是恢复原功能，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复；2、其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；3、其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；4、其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
三、机床数控化改造的内容下面按第三种改造方式以车床数控化改造为例，结合我公司在机床改造中的实际操作情况介绍一下其改造的主要内容和主要结构形式。
1、进给轴的改造普通车床的X轴和Z轴均由同一电机驱动，走刀运动经走刀箱传动丝杠及溜板箱，获得不同的工件螺距即Z轴运动；走刀运动经走刀箱传动光杆及溜板箱，获得不同的进刀量即X轴运动。