普通车床数控化改造

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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。

普通车床数控化改造的主要内容

普通车床数控化改造的主要内容
1.数控系统的安装与调试：将数控系统安装在车床上，并进行相关调试，确保其正常运行。

2. 电机和传动系统的更新：将传统的电机和传动系统替换为具有更高性能的电机和传动系统，以确保数控系统的稳定性和精度。

3. 自动化控制系统的集成：将自动化控制系统集成到数控系统中，以实现对车床的自动化控制和监控。

4. 床身和导轨的改造：对床身和导轨进行优化改造，以提高车床的刚性和稳定性，从而提高加工精度和效率。

5. 刀架和刀具系统的升级：升级刀架和刀具系统，以适应数控系统的要求，提高加工精度和效率。

6. 系统的集成和测试：将各个部分集成起来，并进行测试和调试，以保证整个数控化改造系统的正常运行。

通过上述内容的改造，普通车床能够实现数控化加工，提高加工精度和效率，满足市场对加工品质和效率的要求。

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普通车床的数控化改造毕业论文

学号：湖南理工学院成教学院毕业论文作者函授站指导老师层次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，在机题目：普通车床的数控化改造年级专业职称完成时间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。

本文通过对CA6140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、电器控制柜及数控系统进行了改造。

关键词：数控；改造；车床。

摘要 (1)目录 (2)绪论 (4)L数控机床改造的背景和意义 (4)1.1数控机床在我国的发展现状 (4)1.1』车床数控化改造的意义 (5)1.1.2普通车床数控化改造的优点 (6)1.2数控化改造的内容 (7)1.3机床数控化改造的必要性 (10)2.车床数控改造的构思与方案 (11)2.1改造任务 (11)2.2改造方案的论证 (11)2.3改造方案的确定 (12)3.主要结构的数控改造方法 (13)3.1数控系统的改造 (13)3.1.1...................................................................................................................................... 数控系统的选择 . (13)3.1.2...................................................................................................................................... 电气控制原理 (14)3.2纵向（Z向）进给系统的改造 (16)3.2.1...................................................................................................................................... 改造思路 . (16)322实施步骤 (17)3.3横向（X向）进给系统的改造 (18)3.4刀架. (19)3.4.1...................................................................................................................................... 选用选用LD4-6132型电动刀架 (19)3.4.2...................................................................................................................................... 实施步骤 . (19)3.5主轴传动系统的改造 (19)3.5.1...................................................................................................................................... 改造思路 . (19)3.5.2...................................................................................................................................... 实施步骤 . (19)3.6滑动导轨副的改造 (19)4.安全防护 (19)4.1硬防护 (20)4.2软防护 (20)5.总结 (20)参考文献 (21)致谢 (22)随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高。

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。

普通车床数控化改造设计说明书

一、设计目的:通过本课程设计的训练,使学生在学完机床数控技术及相应的机床电器及PLC等课程之后,能够运用所学的知识独立完成数控车,数控铣和加工中心的进给系统的自动控制系统设计,从而使学生进一步加深和巩固对所学的知识的理解和掌握,并提高学生的实际操作能力。

⑴运用所学的理论知识,进行数控系统设计的初步训练,培养学生的综合设计能力；⑵掌握三相反应式步进电机进给驱动的原理和控制方法；⑶掌握PLC控制系统设计的基本技能,具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；⑷基本掌握编写技术的能力。

二、设计内容和要求：参考课程设计指导书[1]，对于普通车床数控化改造设计，纵向进给驱动由三相感应式步进电机实现，完成其选型计算，用4位拨动开关设定转动速度，并设计其启动停止、正反转、加减速和步数控制系统，数控系统的脉冲当量为0.01mm/脉冲。

三、设计工作任务及工作量的要求：⑴设计任务①.步进电机选型计算；②.PLC控制程序设计⑵设计工作量要求：①.电路接线图和电器件清单；②.控制程序T形图及其对应的程序清单；③.编写课程设计说明书一份。

（A4不少于10页）⑶三个同学分为一组，同学们之间可以互相讨论研究工作内容和设计方法，但每位同学的设计任务必须各有侧重独立完成，不能有雷同现象。

四、设计参数：设计参数包括车床的部分技术参数和车床拟实施数控化改造所需要的参数。

以CA6140型车床的改造,设计参数如下：最大加工直径：在床面上,400mm；在床鞍上, 210mm。

最大加工长度：1000mm。

行程：纵向,1000mm。

快速进给：纵向,2400mm／min最大切削进给速度：纵向,500mm／min溜板及刀架质量：纵向,81.63kg主电动机功率：7.5kw定位精度：0.04mm／全行程重复定位精度：0.016mm／全行程程序输入方式：增量值、绝对值通用控制坐标数：2脉冲当量：纵向,0.01mm／脉冲一、步进电机选型计算：（一）纵向进给传动链的设计计算 1、主切削力及其切削分力计算 ⑴ 计算主切削里z F已知机床主电动机的额定功率m P 为7.5KW,最大工件直径D=400mm,主轴计算转速n=85r ／min 。

普通车床数控化改造装配工艺

4.由于技术进步和我国机床功能部件专业化生产的发展，目前已有众多的社会资源来支持机械方面的改造。如可随意采购到各种尺寸的滚珠丝杠副，而且交货期很短；70 年代出现的贴塑导轨新技术，不仅可使传统的滑动导轨的摩擦系数降低 5～10 几倍来防止爬行，还使得刮研极为容易。而这种塑料导轨带和粘结剂，国内已有多家厂生产，可敝开供应。此外，国产数控系统还具有导轨精度自动补偿的功能，最终可以获得高于导轨实际具有的精度，这正是数控机床优于普通机床之处。又如，当采用其他方式恢复主轴回转精度有困难时，国内现已有多家专业工厂从事将主轴轴承改造为静压或动静压轴承的业务；现已有专业的润滑系统、冷却系统、防护件生产厂；北京机床研究所已专业化生产加工中心的刀库和机械手；洛阳轴承研究所为北京第一机床厂和南通机床厂配套电主轴部件，不仅将电机和主轴制成一体，而且主轴内还包含了自动夹紧和松开刀柄的机构，某些旧机床改造时，可以用电主轴部件来替代原来的主轴等等。在国内通过生产机床辅助装置、机床通用配件、机床夜宴气动、机床化工产品、机床电器、机床附件、机床工具系统、磨料、磨具等配套件的企业已达 300 多家。这些例子，说明机床数控化改造的背后有一大批社会资源可供利用。
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。

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。

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。

浅谈普通车床的数控化改造

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普通机床进行数控改造后，系统应能控制原机床的挂轮机构、给箱、板箱、动进溜滑主轴转速并实现其正反转；控制工作台实现纵丝杠，光杠等全部拆除，向进给系统以步进电纵向、横向和垂直方向的进给运动（车床刀架能实机作为驱动元件，经一级齿轮减速转矩增大后，现纵向和横向的进给运动并自动转位换刀；加由滚珠丝杠传动。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置，工螺纹时应保证主轴转１转，刀架移动１个被其螺母副通过托架安装在床鞍底部，滚珠丝杠加工螺纹的导程）控制冷却和润滑；；通过键盘两端加装接套、接杆及支承，与床身尾部步进电输入加工程序；由显示器显示加工状态等。因机相联接。步进电机经减速后和滚珠丝杠用套此，普通机床的数控改造内容有以下两大部分：简联轴器连接。横向进给系统中保留原手动机１．１数控部分。采用ＭＣ－５Ｓ１系列单片构，原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后，进在步机组成控制系统，由功率步进电机经一级齿轮电机及减速器安装在横向溜板后方。减速后驱动ｘ、ｚ三轴（Ｙ、亦可用联轴器将步３刀架部分３进电机与丝杠直接联结起来，以减小径向尺根据实际机床的加工切削需要和系统的Ｔ寸）。功能控制性能，拆除原刀架和小拖板，换上１．２机械部分。主传动系统不变，主轴加装Ｌ４６３四方位自动刀架。Ｄ — １２型陔刀架内带小容控制正转选刀。内置的４只霍光电编码器供加工螺纹用；进给传动系统采用量交流电动机，滚珠丝杠螺母副代替原有普通丝杠螺母副。尔元件检测刀位位置，电动机反转完成刀具定２数控部分改造位。机床中的主轴、、冷却润滑、刀架等均需系结束语统自动控制，为此需设计接口转换电路和强电Ｃ６４普通车床改造后，加工有效行程Ａ１０控制电路。电器元件可保留使用原机床中的变ＸＺ轴分别为３０１０ｍ；最大速度ＸＺ轴／９／４０ｍ／压器、自动断路器、触器等。除原电控箱，分别为１０／００ｍｍｍｉ；手动速度为４０接拆原２０３０／ｎ０位安装改制后的电控箱。ｍ／ｉ；手动快速为ＸＺ轴分别为１０／０ｍｍｎ／２０００３数控系统改造硬件原理连接如图ｌ所示。ｒｍｒｉ；纵向进给脉冲当量为００５ｍ／，ａ／ｎａ．０ｍｐ横

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。

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

CA6140普通车床的数控化改造毕业设计

┊┊┊┊┊┊┊CA6140普通车床的数控化改造┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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.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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章前言------------------------------------------------------- 6 1.1 问题的提出---------------------------------------------------- 6 1.1.1国内外数控系统发展概况 ------------------------------------ 6 1.1.2国内外数控技术发展趋势 ------------------------------------ 7 1.1.3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---------------------------------- 8 1.2.1微观看改造的必要性 ---------------------------------------- 8 1.2.2宏观看改造的必要性 ---------------------------------------- 9 1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------------------- 9 1.3.1改造的市场 ------------------------------------------------ 9 1.3.2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------------------ 10 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---------------------------- 14 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 ----------------------- 19 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 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 ----------------------------- 26 4.1 步进电机的工作方式------------------------------------------- 26┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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 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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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 致谢------------------------------------------------------------- 43 参考文献----------------------------------------------------------44┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言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。

普通车床数控化改造

目录1 前言............................................... 错误！未定义书签。

2.机床改造的内容及意义 (1)2. 1研究意义 (1)2.2主要研究内容及技术路线 (2)2.2.1数控化改造后机床的优越性 (2)2.3机床的经济型数控化改造主要解决的问题 (2)3 数控系统的选择..................................... 错误！未定义书签。

3.1开环数控系统 (4)3.2闭环数控系统 (4)3.3半闭环数控系统 (5)4. 步进电机的选择 (7)4.1步进电动机的选用原则 (8)4.1.1步距角α (8)4.1.2精度 (8)4.1.3转矩 (8)4.1.4启动频率 (9)4.2纵向步进电机的选择 (9)4.2.1 确定系统的脉冲当量 (9)4.2.2步距角的选择 (9)4.2.3矩频特性： (10)4.2.4据步进电机的矩频特性计算加减速时间校核的快速性 (13)4.3横向步进电机的选择 (14)4.3.1步距角的确定 (14)4.3.2距频特性 (15)5 主轴交流伺服电机 (6)5.1主轴的变速范围 (6)5.2初选主轴电机的型号 (7)5.3主轴电机的校核 (7)6 微机控制系统硬件电路设计 (17)61控制系统的功能要求 (17)6.2简介西门子802S数控系统......................... 错误！未定义书签。

6.3802S数控系统的组成 (3)6.4主轴系统的改造 (17)6.5机床控制系统改造 (18)6.6编写PLC用户程序 (20)6.7驱动器调试 (21)7.结论 (22)8.参考文献 (23)9.致谢 (24)C6140普通车床的数控化改造作者: 指导老师:【摘要】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机构复杂，精密，批量小，多变零件的加工问题，我国作为机床大国，拥有大量的普通机床。