普通机床数控改造方法与设计
普通车床数控改造(c6132)
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机械设计制造及其自动化摘要本次设计是对普通车床C6132的数控化改造。
主要包括：主传动系统的改造、进给系统的改造、导轨和刀架的改造，以及控制系统改造。
结果表明，改造后的车床具有自动化程度高、精度高等优点，并且降低了成本，提高了原机床的使用价值。
关键词：车床数控改造滚珠丝杠数控系统一、总体方案拟定数控车床主要用于轴类、盘类零件的加工, 能自动完成外围柱面、内孔、锥面、圆弧面、螺纹等工序的粗细加工, 并能在圆柱面或端面上进行铣槽、钻孔、铰孔等工作, 可以实现回转体零件在预先加工好定位基面后, 一次装夹下完成从毛坯到成品的全部工序。
因此能够极大的提高生产率。
C6132车床主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。
数控车床的结构改造要求：在改造中应尽可能保留原机床结构。
主传动系统中保留主轴箱内滑移齿轮变速机构，取消原操作手柄，实现主轴的正反转及停止，改由数控系统直接控制主电机，当数控系统发出M03指令后，主电机正转，通过传动系统实现主轴正转。
纵、横进给系统均采用交流伺服电动机。
用滚珠丝杠螺母机构代替普通的滑动丝杠螺母机构,具有摩擦力小,运动灵敏, 无爬行现象, 也可以进行预紧, 以实现无间隙传动,传动刚度好,反向时无空程死区等特点。
可提高传动精度。
普通车床的数控化改造设计设计
课程设计说明书设计题目：普通车床的数控化改造设计指导老师：设计：班级：学号：时间：一、概述普通车床是金属切削加工中最常见的一类机床，当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向移动和横向移动，车床能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹面等。
借助成形刀具，车床还能加工各种成形回转表面。
普通车床刀架纵向、横向的进给运动由主轴的回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杆或丝杠带动溜板箱、纵溜板移动。
进给参数要靠手工预先调整好，如果改变参数，则要停车进行操作。
刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动。
对普通车床进行数控改造，主要是将纵向和横向进给系统改造为CNC装置控制的，能独立运动的进给伺服系统，将刀架改造成为能自动换刀的回转刀架，这样利用CNC装置，车床就可以按顺序进行切削加工。
由于切削参数、切削次序和刀具选择都可以由程序控制和调整，再加上纵向进给和横向进给联动的功能，数控化改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动切削，从而提高生产效率和加工精度，还能适应小批量、多品种负责零件的加工二、总体方案设计总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式、伺服系统的类型计算机以及传动方式的选择等。
1.数控系统的选择。
普通车床数控化改造后应具有定位、快速进给、直线查补、圆弧查补、暂停、循环加工和螺纹加工等功能，因此，普通车床数控化改造所选用的数控系统应为连续控制系统。
目前，市场上适用于普通车床数控化改造的数控系统较多，如西门子公司的SIEMENS802S型系统、华中数控公司的“世纪星”21/22型系统、广州数控公司的980T型系统等。
2.伺服系统的选择。
普通车床数控化改造后一般为经济型数控机床。
在保证具有一定加工精度的前提下，从改造的成本考虑，应简化结构，降低成本。
因此，进给伺服系统采用一步进电动机为驱动装置的开环系统为宜。
当然，也可以采用以伺服电动机为驱动装置的半闭环系统。
这主要取决于加工精度的要求。
普通车床的改造方法及设计方案图
个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途用华中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1 / 16个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途轴传动比为 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
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。
普通车床的数控化改造方案
普通车床的数控化改造方案摘要：为了提高我国机床的国际竞争力，满足生产和教学需要，将普通车床进行数控化改造并提高其使用的多功能性、安全性是大势所趋，在对普通车床进行改造的同时，设计出便于工人使用的机床附属元件也是很有意义的，所以本次设计改造主要包括对普通车床进行数控化改造、“车、铣、钻复合”车床改造及安全扳手的设计改造。
车床;改造;数控化;多功能性;安全性1.引言我国是世界上机床产量最多的国家，目前机床总量380余万台，但其中数控机床总数只有11.34万台，数控化率不到3%，在国际市场竞争中处于较低水平。
所以，投入较少的资金，将普通车床改造升级为数控车床，可以为企业创造可观的经济效益，可以使学校适应现代化生产和教学的要求，同时也可提高我国机床的数控化率。
并且，在普通车床改造升级为数控车床的基础上，还要更大程度的提高该数控车床的多功能性、安全性、加工精度和生产效率，因此提出了以下改造方案。
2.改造方案2.1数控化改造方案对普通车床进行数控化改造，可以提高加工效率、加工精度和自动化程度，数控改造分为硬件设计和软件设计两个部分。
硬件设计主要包括液压卡盘、液压尾座的总体布局设计，及其主要零件形状、尺寸、材料的设计，在制造前还要对其进行有限元分析^p ，从而优化设计;软件设计主要包括PLC 和CNC系统的设计，包括CNC系统的选择及电气控制线的连接、PLC系统的选择及与CNC机床联接方式的确定，并设计与其配套的附属元件。
2.2“车、铣、钻复合”车床改造方案车铣复合是实现工件完整加工的有效方法，减少了零件在加工中重复拆卸、安装、找正所耗费的时间。
动力刀塔的设计是车铣复合车床的重要部分，它的性能将直接影响零件的加工精度、表面质量和机床生产率。
基于以上考虑，将动力刀塔设计如下：动力刀塔由步进电机、伺服电动机、横溜板、燕尾槽动导轨、立柱、动力头、刀具等组成，其中动力头是主要组成部分。
动力头部分可以安装十二把刀具，分别为车刀、铣刀、钻头、螺纹刀等;动力头安装在立柱上，可做旋转运动，方便了更换刀具;立柱可以沿着燕尾槽动导轨上下滑动，同时与主轴的旋转运动相配合，可以实现刀具与工件之间X向、Y向的相对运动。
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。
普通机床的数控改造
普通机床的数控改造普通机床是一种非常重要的机械设备，在各种生产制造过程中都扮演着重要的角色。
虽然它能够满足大部分的加工需求，但是在某些特定的场景中，传统机床也存在一些弊端，这时候普通机床的数控改造就十分必要。
普通机床数控改造是指将传统的非数控机床进行改装，使其具备数控加工的能力，从而提高其加工精度和生产效率。
数控改造可以应用于多种类型的机床，例如铣床、车床和钻床等。
这种技术在实践中已经得到了广泛的应用，其优点在于改造后的数控机床能够实现高精度、高效率、高自动化程度的加工，并且在生产过程中能够减少人工干预，避免人为错误的发生。
为什么要进行数控改造呢？其主要原因在于普通机床不能完全满足现代生产的需要。
在传统机床加工过程中，往往需要通过人工来控制机械的加工过程，这样不仅提高了出错率，同时也极大地影响了加工效率。
而通过进行数控改造，可以通过计算机控制机床加工过程，实现高精度、高效、高稳定性、高自动化程度的加工效果。
数控改造的最大好处就是提高了加工的准确性和生产效率。
因为数控加工过程中所有的加工参数都可以在程序中进行预先设置，这样就可以大大降低加工误差和减少加工重复次数，从而提高了生产效率。
同时，数控加工具有高度的重复性，可以确保生产的每个产品都拥有相同的大小、形状和质量标准，提高了产品质量。
除此之外，数控改造还能够提高机床的使用寿命。
因为数控精度高，能够保证机床的使用寿命长。
同时，数控机床还能够实现多种加工模式的切换，适应不同的加工要求。
这种灵活性与多功能性，使得数控机床在很多领域都能够发挥出更好的性能。
当然，数控改造并不意味着完全抛弃传统机床。
纯数控加工设备通常价格昂贵，而数控改造可以在不大幅度增加成本的情况下，将现有的机床进行升级，使其具备较好的数控加工能力。
总之，普通机床数控改造是一个非常有实际意义的技术，它可以提高生产效率、产品的质量和机床的使用寿命，具有广泛的应用前景。
虽然改造的难度较大，但是在技术不断进步的背景下，这种技术越来越成熟，实现的难度也越来越低，预计会在未来得到更广泛的运用。
普通车床的数控改造及加工编程
普通车床的数控改造及加工编程作者：韩枫来源：《中小企业管理与科技》2009年第06期摘要：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。
要实现数控加工，编程是关键。
由于数控车床可以加工普通车床无法加工的复杂曲面，加工精度高，质量容易保证，发展前景十分广阔，因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要。
关键词：车床加工改造0 引言数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，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。
目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，因此有必要提高机床的数控化率。
1 车床数控改造的意义一是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。
二是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。
三是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。
2 普通车床的数控改造方法及设计2.1 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。
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)。
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。
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。
普通机床的数控化改造
图7-5 消隙联轴器 1—套筒 2、3—锥环 4—压盖 5—轴 6—螺钉
图7-5 消隙联轴器 1—套筒 2、3—锥环 4—压盖 5—轴 6—螺钉
图7 工作台加平衡 液压缸或配重
3)升降台式铣床工作台重，而且铣削力也较大，垂直丝杠要配备 功率较大的驱动电动机，且比较难选，因此可在工作台上加配重 或平衡液压缸来平衡(见图7)。
2.铣床的数控化改造
(1)工作台的进给运动 因为改造后的机床主要加工圆弧、凸轮一
类平面曲线轮廓，所以采用微机数控系统实现三坐标两轴联动控 制，工作台纵向(Ｘ轴)、横向(Ｙ轴)及垂直方向(Ｚ轴)的运动分别 由步进电动机经过一级齿轮减速后由滚珠丝杠副拖动。
(2)结构设计 1)应尽量消除齿轮副和丝杠副的间隙，齿轮采用双片薄齿轮错齿 法消除间隙。 2)若采用直流伺服电动机作驱动元件，伺服电动机的轴端为光轴， 齿轮与电动机轴、电动机轴与传动轴采用锥环无键连接较方便。
3)导轨副。 4)主轴脉冲发生器。 5)安装电动卡盘或液压卡盘。
(5)安装调整中应注意的问题 1)利用螺母的间隙调整装置调整丝杠副间隙时，应使调整后产生 的预紧力为丝杠副最大负载的 1／3 为宜。
2)传动丝杠轴线上各联轴套上的锥销孔应按十字分布方式进行配 作。 3)消除齿轮间隙的方法很多，调整中心距的方法是最简便的一种。 4)滚珠丝杠副的制造精度要求较高，加工工艺比较复杂，都是由 专业工厂按系列化进行生产。 5)主轴脉冲发生器的引出轴与车床主轴按1∶1无间隙柔性连接传 动，连接后应保证两者有很好的同步性。
1)纵向滚珠丝杠。
图2 车床纵向传动的支承结构 1、4—推力球轴承 2、10—径向滑动轴承 3—左端轴承座 5—左接杆 6、9—联轴套 7— 滚珠丝杠副 8—螺母座 11—丝杠托架 12—消隙变速箱 13—步进电动机
普通机床的数控化改造
6.1普通机床数控化改造的方法
? 3.设计计算及结构改装 ? 根据改造后机床的加工工艺范围，初步选定切削用量，刀具
运动路线等，计算切削力及切削功率，从而计算出进给系统 需要的功率和力矩等，以选择数控系统及驭动元件。大多数 的微机数控装置配用步进电机，也有一些性能要求较高的系 统采用直流伺服电机。机床的工作台 (或刀架)及其传动机构 是机床改造的重点，改造的好坏直接影响到伺服系统的品质， 可以说机床的微机改造是从机械部分改造的整体方案人手的， 设计时可借鉴数控机床的结构特点及设计要求。随着数控机 床的发展，许多数控机床的零配件也已经开始成批生产，形 成专门的配套供应，如滚珠丝杠螺母副、车床的自动换刀刀 架等目前都有现成产品供应，这给机床改造工作带来很大方 便。 ? 为防止出错，机械、液压气动回路、软件、接口电路和强电 逻辑回路需交叉设计，还应充分注意信号检测元件的安装、 连接设计。
经济指标。例如，有的是为了解决难加工的曲线曲面，有的 是为了提高劳动生产率，有的是为了提高零件加工的一致性 等，一般都应有明确的工艺目的，由此确定改造的对象和技 术要求，将具体的技术参数用文件形式固定下来，编写出设 计任务书，作为设计的原始依据。
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6.1普通机床数控化改造的方法
? 2.总体方案设计 ? 总体方案设计的内容包括: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。应根据设计任务和要求进行调研，查阅技术资料， 提出系统的总体方案，并对方案进行分析比较和论证，最后 确定总体方案。确定方案时，应仔细地考虑机床与控制部分 相互间的各种要求，做出合理的设计，不仅要考虑各种高效 能、自动化要求，也要考虑被改造机床的具体条件，使技术 的先进性与经济的合理性较好地统一起来。
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。
普通车床数控化改造设计
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。
CA6140普通机床的数控化改造设计
CA6140普通车床的数控化改造设计成绩评定表摘要针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。
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CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。
采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。
关键词CA6140普遍车床数控改装数控化改造进给运动目录第一章概述 (1)第二章总体方案的设计 (3)2.1设计任务 (3)2.2总体方案的论证 (3)2.3总体方案的确定 (4)第三章微机数控系统硬件电路设计 (5)3.1 微机数控系统硬件电路总体方案设计 (5)3.2 8255A可编程并行I/O口扩展芯片 (6)3.3 8255A端口的寻址 (7)3.4可编程键盘，显示器接口——Intel8279 (9)3.5 地址锁存器74LS373 (10)3.6 部分硬件接口电路及辅助电路设计 (11)4.1 本数控系统软件设计任务 (15)4.2进给伺服系统X轴与Z轴步进电机控制 (15)4.3 主轴电机的控制 (15)4.4 自动刀架的控制 (15)4.5 螺纹加工工作原理和加工程序 (16)第五章数控机床的机械部分设计 (22)5.1 数控机床的传动装置设计 (22)5.2 机械部分的设计与计算 (24)5.3 自动刀架的设计 (28)第六章数控改造方案的改进 (32)结论 (33)参考文献 (33)第一章概述机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。
计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。
随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。
机床数控改造机械系统设计
机床数控改造机械系统设计机床数控改造是将传统机床进行现代化改造，使其具备自动化、数字化、智能化的特点，从而提高生产效率和加工精度。
机械系统设计是数控改造中的核心环节，它涉及到数控系统、机床结构、传动系统、控制系统等多个方面，下面将详细介绍机床数控改造机械系统设计的相关内容。
首先，机床数控改造的第一步是确定数控系统的类型和配置。
数控系统是影响机床改造效果的关键因素之一、根据加工要求和预算限制，可以选择经济型、普通型或高性能型的数控系统。
在确定数控系统的配置时，需要考虑控制精度、加工速度、操作界面等多个因素，并与机床结构相匹配。
其次，机床结构设计是机床数控改造的另一个重要方面。
传统机床的结构通常需要进行改造，以适应数控系统的要求。
结构设计包括基座、滑台、主轴、进给系统等多个方面。
基座的刚性要足够高，以保证机床的稳定性；滑台和主轴的导轨、轴承等部件要选用高精度的产品，以确保加工精度；进给系统的传动方式要选择精度高、反应快的电机及传感器。
传动系统设计是机床数控改造中的关键环节之一、传动系统将数控系统的指令转化为机床的相应运动，直接影响机床的加工精度和速度。
通常情况下，传动系统采用伺服电机与滚珠丝杠、同步带等传动装置组合。
滚珠丝杠具有传动精度高、刚性好等特点，适用于要求较高的加工。
而同步带则适用于速度较快的加工。
对于重载加工，还可以采用液压操纵或齿轮传动等方式。
最后，控制系统设计是机床数控改造的关键环节之一、控制系统对于机床的精度、速度、功能等方面的要求越来越高。
控制系统通常包括数控主机、操作面板、程序控制器等。
数控主机是数控系统的核心部件，负责接收和解析机床控制程序，同时控制机床的各个部位的动作。
操作面板是供操作人员使用的界面，可以通过操作面板调整加工参数、选择工艺、输入指令等。
程序控制器负责计算机床的运动轨迹，并控制伺服系统和进给系统的工作。
在机床数控改造的过程中，机械系统设计起到了至关重要的作用。
它涉及到数控系统、机床结构、传动系统、控制系统等多个方面。
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2012年12月（中）工业技术科技创新与应用普通机床数控改造方法与设计探讨韩瑞宝（牡丹江温春药业有限责任公司，黑龙江牡丹江157041）1机床数控改造的必要性根据现在社会的生产，本着节约成本，提高生产效率的原则。
1.1可以节省资金。
普通机床的经过数控改造所需的费用比新机床可节省2/3的费用，特别是大型和特殊设备。
1.2性能比较稳定。
普通机床经过长期使用,精度特别差，经过改造后可以提高稳定性和精度。
1.3可降低工人劳动强度，实现自动化生产，提高生产效率。
把普通机床数控改造后，计算机可以记忆和存储输入的程序，机床可以按顺序自动工作，可以实现自动化加工。
可比传统机床提高效率3～5倍。
对越复杂零件提高效率越多。
且可以节省装料对刀的时间，为企业节约了费用、缩短了生产时间。
2普通车床改数控的方案图1数控系统的框图数控系统说明：2.1控制用的计算机可采用工控的PC机就能满足数控系统的控制要求；2.2三维运动控制采用MTC运动控制卡使用专用高性能高速运动控制芯片，基于PC总线开放式运动控制，提供完美函式库，简便的二次开发，实现圆弧插补和直线控制；2.3光电耦合电路采用的是4N25，起到耦合脉冲信号和隔离控制系统和外部干扰信号的作用，能使数控系统的稳定性得到提高；2.4机床的伺服电机和步进电机及其控制器是由常州宝来电器有限公司是研制开发和生产制造的（86BYG250C-SAFRBC-0302）步进电机和驱动器（SH20806），输入电压是45V。
X轴的脉冲当量是0.0025，Z轴的脉冲当量是0.00125。
完全能够满足达到加工精度要求的0.005mm。
2.5各种行程开关，回零开关都必须安装在原机床上，行程开关能限制丝杠行程，起到硬限位的作用，当车床加工工件超出设定的加工范围时，车床自动停止加工。
其它的要拆掉原来的变速箱，溜板箱，丝杆等，三爪卡盘等，换上气动或液压卡盘。
3主要系统的设计3.1伺服进给系统的设计图2数控机床进给系统伺服数控机床伺服系统的一般结构如图2所示：由于各种数控机床设计的工作任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不相同，但通常可概括为以下几方面：可逆的运转行能；可调速度的范围宽；具有很高的速度和稳定性传动刚度大；运行的速度快并稳定；运转高精度；在较低的速度时转矩大。
在改造过程中拆掉原来的丝杠，按上步进电机和轴连接及滚珠丝杠。
可以选用常州宝来电器有限公司研制的（86BYG250C-SAFRBC-0302）步进电机和驱动器（SH20806）就可以完成进给系统的安装。
在调试过程中要注意电机从最低速到最高速电机都能平稳运转，在较低的速度时仍运转平稳并无爬行现象。
3.2控制系统的软件部分该车床控制系统的软件部分选用华中世纪星HNC-21M。
图3华中世纪星HNC-21M软件界面数控系统屏幕的下方就是菜单命令条。
由于每个功能包括不同的操作，在主菜单条上选择一个功能项后，菜单条会显示该功能下的子菜单。
例如，按下主菜单条中的“自动加工”后，就进入自动加工下面的子菜单条（如下图）。
每个子菜单条的最后一项都是“返回”项，按该键就能返回上一级菜单。
华中世纪星HNC-21M最大的优点就是编程简单，能实现手动和自动控制。
4主轴系统的改造将原来的主轴和变速箱换成变频器和主轴加皮带和编码器构成新的主轴系统。
可以实现无极和有级调速两种调速方法。
本系统采用有级调速，速度可以从40rpm到1200rpm，可以设置变频器实现本工序。
本变频器是三菱产品，其中16档频率在P20~P36中设置，端口应该由端口控制器（P1）控制。
所有的速度均由G代码中的S命令来控制。
软件可以读取G代码，自动控制主轴电机转速。
5简易经济型数控刀架摘要：随着现代化生产的要求，过去的加工技术已经不能满足生产的需要。
高速发展的计算机技术，改变了传统的制造行业。
现今国家装备工业的主流控制技术方向是数控技术，而数控机床是计算机的综合应用，是自动化加工、检测的高科技技术的产物。
本文针对现有的普车进行进行改造研究，能为企业节省大量资金能，使其自动化程度大大提高。
关键词：数控机床；设计；改造；；；；；；；114--2012年12月（中）工业技术科技创新与应用大型汽轮发电机定子端部绕组典型故障及防范措施张学洋（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040）1概况大型汽轮发电机一变压器组保护共分三路出口(86-1、86-2及86-3)，其中第一、第二路为主要保护双重化配置，且感受元件接自于不同的回路(如不同的TA、不同的TV)，保护工作电源采用独立的直流电源，出口到500kV断路器的不同的跳闸线圈，以提高保护的可靠性，第三路保护作为机务方面引起的故障及电气非主要故障的出口。
厂总变保护分二路出口(86-4及86-4A)，86-4出口到发变组500kV断路器跳闸线圈，跳灭磁开关41F，停汽机，跳中压厂用母线工作电源开关，合中压厂用母线备用电源开关，停主变压器及厂总变压器冷却系统。
86-4A出口到发变组500kV断路器跳闸线圈，跳灭磁开关41F，停汽机，跳中压厂用母线工作电源开关，但闭锁中压母线备用电源快速切换。
发变组保护装置是由ABB公司提供的成套设备，为模件式集成电路和电磁型继电器组合的保护装置，所有模件都插入安装在规范化的支架上，并与端子底板相接，该保护装置可靠、动作速度快，抗干扰性能好。
发变组保护屏共有五块，安装在电子室内[1]。
2大型汽轮发电机定子端部绕组典型故障2.1发电机差动保护(87G)。
作为相间故障保护，其保护范围为发电机出口套管与中性点套管TA之间，保护装置RADSG是具有20％制动比率的高速差动继电器，能在1-3ms内检测出内部故障，并在10ms内动作出口。
2.2主变压器差动保护(87MT)。
保护范围为主变压器500kV断路器的套管TA与主变压器低压侧套管TA之间，保护装置RADSB制动特性强，灵敏度高。
2.3发电机-主变压器大差动保护(87GMT)。
保护范围从发电机中性点套管TA至厂总变压器高压侧套管TA及主变压器500kV断路器TA 之间。
2.4主变压器高压侧接地保护(50N-MT)。
接于主变压器高压侧中性点TA，经延时出口。
2.5变压器本体保护。
重瓦斯、压力释放装置、高低压线圈温度高均瞬时动作出口跳闸，轻瓦斯动作报警，变压器油温高报警[2]。
2.6过激磁保护(95H、95L1、95L2)。
该保护专门设计用于保护变压器及发电机定子铁芯，以防止因过励磁而引起的热损坏。
过励继电器RXLK2H/RALK采用V/F的原理，同时监视电压和频率，按V/Hz常数起动的过励继电器具有反时限特性，在V/F＝1.05情况下可连续运行，在V/F>1.05的情况下，根据保护反时限的特性曲线动作跳闸。
2.7发电机失磁保护(40L1、40L2、40S)。
当发电机失磁后，将过渡到异步运行，此时，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，机组从系统吸取大量无功，失磁保护继电器RAGPC根据上述工况进行动作。
该保护装置包含方向过流继电器，低电压继电器和过流继电器，当无功功率反方向，发电机机端电压低于85％额定电压或发电机定子电流大于110％额定电流时，保护经电压断相闭锁延时出口。
2.8发电机负序保护(46-l、46-2)。
该保护用于防御定子三相电流不平衡所引起的转子表层过热。
2.9发电机定子接地保护。
1)定子接地一次保护方式(27G3/37G/ 59G)，保护区为100％。
RAGEK型保护装置感受于发电机中性点接地变压器二次绕组的电压，其中定子绕组95％-100％的保护是由测量三次谐波分量的27G3实现，定子绕组95％的保护由测量50Hz分量的59G 来实现，37G感受于发电机定子电流，它作为发电机刚启动低负荷时或停机时，三次谐波分量未达到保护正常工作的预定值前闭锁27G3，以避免误报警。
定子接地95％的保护投跳闸，95％-100％的保护投信号。
2)定子接地二次保护方式(64G)，RXEG21型继电器感受于发电机出口TV 二次开口三角形电压，保护动作于跳闸。
2.10发电机转子接地保护(59F)。
当发生转子接地时，励磁绕组绝缘电阻降低，集控室GCB屏上安装了监视表计，可测是正接地还是负接地，转子接地保护继电器RXNB装置动作出口后，先跳汽机，再通过逆功率保护动作来解列发电机。
2.11发电机阻抗保护(21)。
阻抗保护采用RAKZB型继电器，该继电器为三相、高速、偏移方向式阻抗继电器，其主要作用是作为发电机出口至厂总变高压侧及主变压器低压侧封闭母线相间故障的后备保护，其次作为发电机定子绕组相间短路后备保护，经电压断相闭锁延时出口[3]。
3大型汽轮发电机定子端部绕组故障的防范措施3.1发电机厂用电源控制屏上共设有10只断路器的控制，2只500kV断路器，4只中压厂用母线工作电源开关，4只中压厂用母线备用电源开关，均需经同期合闸。
发电机500kV断路器同期设有手动同期和自动同期二种方法。
3.2当发电机进行自动准同期并列时，将同期开关打至“自动”位置。
发电机的速度调节由汽机的电液控制系统EHC执行，EHC中的速度匹配器(LSM)比较汽机转速与系统的频率，并将汽轮发电机的速度调节到符合并列的同步速度，电压的调节，由自动电压平衡继电器60 (TBV2D-NG5)检测发电机和系统的电压差值，其输出一路送至自动准同步继电器去作为电压差闭锁信号，当Al/大于整定值时，将其闭锁，另一路将电压调节信号送入AVR，调节发电机电压和系统电压趋于相等，然后由自动速度匹配继电器15(TBF2D-FG5)[4]。
3.3当发电机进行手动准同期并列时，将同期开关打至“手动”位置，手动控制GCB屏上的汽机调速按钮，调节发电机频率、相角，同时手动调节发电机的电压与系统电压一致，人工监视同步表，判断符合同期并列条件后，人为输出脉冲，并经手动同期检定继电器鉴定后，出口合闸。
3.4厂用电正常切换时，都采用同期切换，切换后自动跳开原供电开关，厂用电的快速切换，是当发电机主变压器和厂总变压器保护动作出口跳中压厂用母线工作电源开关的同时，也向中压母线备用电源开关发出合闸指令，迅速自动合上中压母线备用电源开关，若快速切换不成功，厂用电还设有慢速切换，保证了事故时厂用电的可靠供电。
参考文献[1]江建明,濮峻嵩,马辉,刘曦,曹军.150MW空冷汽轮发电机定子绕组端部磨损动态特性试验分析[J].大电机技术，2009(02)：142-145.[2]潘龙兴，张莉，房鑫炎.300MW火力机组发变组保护改造研究[J].华东电力，2005.12：24-25.[3]王益轩;朱继梅.大型汽轮发电机定子端部绕组的动态优化设计[J].机械科学与技术，2008.02：115-120.[4]王常宝.浅谈汽轮发电机定子端部绕组绝缘故障分析[J].科技创新与应用，2012.09：128-130.摘要：大型发电机组的安全运行在整个国民经济活动中有着举足轻重的地位，因而对其保护的可靠性、灵敏性、选择性、快速性提出了更高的要求。