普通车床的改造方法及设计方案图
机械机床毕业设计35CA6140普通车床进行数控改造设计
一、绪论1.1引言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，产品的更新换代也不断加速，因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换。
生产的需要促使了数控机床的产生，随着电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速的发展起来。
从第一台数控机床（1952年美国）问世至今，机床的数控化率在不断的提高。
世界各工业国家已普遍生产和应用，日本生产机床的数控化率在1988年就已达到70%。
我国从开放搞活以来，加快了数控机床技术的引进，促使我国的机床数控技术的普及和发展。
当前普遍应用的微型计算机数控机床，它综合了电子技术、计算机技术、自动化技术、测量技术和机械制造等方面的最新成果，是一种灵活高效的自动化机床，是机电一体化的典型产品之一。
各大企业不断设置数控机床扩大再生产和替换陈旧设备。
数控机床的普及率不断提高，这种情况下，普通机床的数控改造是否必要可从以下几点说明。
数控机床可以较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件的加工问题，能够稳定的加工质量和提高生产效率，但是应用数控机床还是受到其他条件的限制。
⑴数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，对中小企业常是力不从心。
⑵目前各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代的机床闲置起来又造成浪费。
⑶国内订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。
⑷通过数控机床对具体生产有多余功能。
要较好地解决上述问题，应走普通车床数控改造之路，从一些工业化国的经验者，机床的数控改造也必不可少，数控改造机床占有较大比例。
如：日本的大企业中有近30%的机床经过数控改造，中小企业则是70%以上。
在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供机床数控改造服务。
我国作为机床大国-为了提高机床的数控化率对普通机床进行数控改造不失为一种良策。
一些发达国家如德国、美国、日本等就非常重视对旧机床的改造，而且已形成了一个完善的产学研结合的改造体系。
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。
怎样把普通车床改造为数控车床
怎样把普通车床改造为数控车床
数控机床主要由传统的数控系统，加上伺服、位置反馈系统组成，普通机床改造的目的是利用数控系统控制机床自动完成机械加工任务，提高机床的生产效率和加工精度。
在改造中需要解决的问题是把机床的手动进给和机床的换刀，改造成由伺服驱动控制的进给和数控系统PLC控制的刀架自动换位。
本文以CA6140型普通机床为例，介绍普通机床的数控化改造步骤和方法。
改造的总体思路为通过数控系统对输入的零件加工程序进行运算处理，然后通过输入／输出接口控制步进驱动模块，由驱动模块发出步进脉冲驱动步进电机，经同步齿形传动带（简称同步带）使滚珠丝杠转动，从而带动刀架实现纵向和横向的进给。
螺纹的车削由编码器控制，电动刀架的换刀由数控系统内部的PLC控制。
改造步骤如下：
1.选择数控系统由于伺服电机驱动器及电机的价格比较高，故选用“广数”的DY3三相混合式步进电机驱动器及步进电机。
并且该系统的编程格式与FANUC系统很接近，GSK980TA系统还可以控制步进电机，所以是最合适的。
2.Z向进给系统（纵向进给）纵向进给由Z向进给电机经同步传动带使滚。
改造普通车床为镗孔专用车床
２ 车床 改造 方 法
调整臂外壳是汽车车桥上的零件 ， 零件如 图 ｌ 该 所 示 为 不 规 则 零 件 ，零 件 上 有 一 要 求 较 高 的 ４ ３５ Ｉ ｎ ） ． ｌ ６ ： ｌ ｒ 在 将 件 装 夹 在 镗 床 上 ， 件 不 动 ， 镗 床 镗 刀 杆 上装 １ Ｔ 在 上 镗 刀 ， 刀 旋 转并 轴 向进 给进 行 加 ：但 生 产 效 率 低 ， 镗 ，
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１ 问题 的提 出与分 析
部 分 进 行 简 单 改造 ，将 普 通 车床 改 为 镗 孔 专 用 车 床 ， 同 时 改 进 了调 整 臂 外 壳 加 ＿ 艺 ， 镗 床 镗孔 改 为 车床 镗 Ｔ工 将 孔 ， 好 解 决 了生 产 中 的 技 术 难 题 ， 且取 得 了 良好 的 较 并
解 决 方案
工艺 ， 工装 ， 馥目 ， 诌断 ， 旃潮 ， 维住 ， 改造 蜀翟强盘 霍墨
改造普通车床为镗孔专用车床
刘 劲 松 襄 樊职 业技 术 学 院 汽 车 工 程 学 院 ， 湖北 襄 樊 ４ １５ ４ ００
刁僚 彩
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普通车床单片机的改造
广东石油化工学院设计题目：普通车床单片机的改造专业：电气工程及其自动化班级：电气10-1班姓名：谢卓枢、赵林彬、黄天强、万顺才指导老师：张翼成设计日期：2013年12月23日至2013年12月29日普通车床单片机的改造团队分工：谢卓枢：3台电机启停及故障检测的程序设计，刀刃、工件温度的检测的设计，电机启停的接线赵林彬：控制电路部分的原理图绘制，AC/DC电路的设计及其参数的计算，电机启停的接线黄天强：主电路电路部分的原理图绘制，软件的仿真，电机启停的接线万顺才：接触器和热继电器的故障分析，报告撰写，电机启停的接线一、设备简介普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，它能车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可用钻头、铰刀、镗刀进行加工。
普通车床一般有三种运动形式：主轴带动工件旋转的主运动、溜板带着刀架直线移动的进给运动、使刀架快速直线移动的辅助运动。
普通车床主电机起动后，由操作手柄控制主轴的起动、停止、旋转方向，由变速箱控制主轴转速。
主电机拖动主轴旋转，并通过进给结构实现进给运动，冷却泵电机拖动冷却泵供给冷却液。
二、普通车床单片机控制设计方案单片机输出信号通过光电耦合或中间继电器驱动接触器控制主电动机工作：通过对接触器和热继电器的信号检测达到对这个电路工作状况的监控。
当接触器和热继电器工作于非正常状态时，单片机及时保护报警。
简单的控制单个电机的电气原理图如下图所示：思考问题:1接触器和热继电器有那些故障类型（或故障情况）？对应的现象是什么？接触器常见的故障分析：1、触头过热造成触头发热的原因主要有：触头接触压力不足，触头表面接触不亮、触头表面被电弧灼烧毛等。
上述因素都会造成触头闭合时，接触电阻增大，使触头过热。
2、触头磨损（1）电气磨损：触头见产生的电弧货电火花造成高温，使触头金属气化和蒸发，从而造成电气磨损。
（2）机械磨损：主要是触头闭合时的撞击一级触头表面的相对滑动摩擦造成。
3、线圈断电后触头不能复位线圈断电后触头不能复位的主要原因有：触头熔焊在一起、铁心剩磁太大、反作用弹簧弹力不足，机械活动部分被卡住。
C6150普通车床的数控化改造设计
C6150普通车床的数控化改造摘要：与普通车床相比较，数控机床作为机电液气一体化的典型产品，可以解决在机械加工中结构比较复杂多变的零件加工的问题，而且加工质量好，生产效率也高。
随着科学技术的快速发展，数控机床的占有率已经成为衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。
购买新的数控机床或者从国外进口是提高产品质量和效率的主要方法，但是费用高，许多工厂在较短时间内没有办法实现，这样就严重阻碍企业设备更新的脚步。
采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造，特别适合我国普通机床拥有量大，生产规模小的具体国情。
本次设计是对C6150普通车床的数控化改造设计计算，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。
其中主要对伺服系统、数控系统等方面做了详细的计算和设计。
设计时我先对数控机床系统进行了总体方案的设计，然后对进给系统、齿轮箱传动比及步进电机进行了设计、选型和计算，最后对微机数控系统硬件电路进行了设计。
关键词：数控改造步进电动机单片微机Reforming design of NC for C6150 general l-atheAuthor’s Name: Qi Yan-ting Tutor: XueXiao-lanABSTRACT: 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.Along with the science technical fast fierce development, numerical controlling tool machine has already become the important marking which measures a national machine manufacture industry level.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. Adopt the economic number controls system to carry on a number to control to turn a reformation to the common tool machine, particularly in keeping with our country the common tool machine own to have great capacity, the small concrete state of the nation of the production scale.This design is to control to turn a reformation to the number of C6150 common lather，mainly on the creative design of original structure of lathe to make lathe relative perfect. While in the process, we do detailed calculation and design of servo system, NC and so on. Design when I first CNC machine tool system, the overall design, and then calculated the feeding system, the gearbox ratio and the stepper motor, computer numerical control system hardware circuit design.KEYWORDS：Numerical transformation of Mechatronics Stepping motor Single chip microcomputer目录1 绪论 (4)2 机床改造总体设计方案的拟定 (5)2.1 设计任务 (5)2.2 总体方案设计内容 (5)2.3 总体方案确定 (6)3 机床伺服系统机械部分设计和计算 (7)3.1 确定系统的脉冲当量 (7)3.2 计算切削力 (7)3.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (9)3.4 齿轮箱的计算 (16)3.5 步进电动机的选型和计算 (17)3.6 绘制进给传动机构的装配图 (23)4微机数控系统硬件电路的设计 (24)4.1硬件电路的设计 (24)4.2 8031单片机的简介及其扩展 (26)4.3 步进电机驱动电路 (31)4.4 数控系统的软件设计 (34)5总结 (41)参考文献 (42)1 绪论一个企业要在当前竞争激烈的环境中存活就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。
C6140普通车床数控化改造设计
目录第一节设计任务 (3)1.1题目： (3)1.2 任务 (3)第二节总体方案的确定 (4)第三节机械系统的改造设计方案 (5)3.1主轴系统的改造方案 (5)3.2安装电动卡盘 (5)3.3换装自动回转刀架 (5)3.4螺纹编码器的安装方案 (6)3.5进给系统的改造与设计方案 (6)第四节进给传动部件的计算和选型 (7)4.1脉冲当量的确定 (7)4.2切削力的计算 (7)4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (8)4.4同步带减速箱的设计 (10)4.5步进电动机的计算与选型 (12)4.6同步带传递效率的校核 (16)第五节绘制进给传动机构的装配图 (16)第六节控制系统硬件电路设计 (17)第七节步进电动机驱动电源的选用 (19)第八节控制系统的部分软件设计 (19)参考文献 (26)前言我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有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、国内市场上缺乏竞争了，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。
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。
CA6140普通车床进行数控改造设计(全套图纸)
目录一、绪论1．1 引言.............................. (1)1．2机床数控改造的目的.......................... (2)1．3数控系统的产生和发展....................... .. (2)1．3．1数控系统的出现和发展 (2)1．3．2数控系统的发展趋势 (2)1．4CA6140的数控改造............... . (4)1．4．1数控系统的选择 (4)1．4．2CPU和存储器 (5)1．4．3I/O接口线路 (6)1．4．4其他部件的选择 (6)二、数据参数的选择及其计算2．1 纵向进给系统的设计计算............. (7)2．1．1选择脉冲当量 (7)2．1．2计算切削力 (7)2．1．3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (8)2．1．4齿轮及步进电机的有关计算 (10)2．2横向进给系统的设计计算 (12)2．2．1 切削力计算 (12)2．2．2滚珠丝杠设计计算 (12)2．2．3齿轮及步进电机的有关计算 (14)2．3 自动刀架的设计 (15)2．3．1刀架的回转和选位................... . (16)2．3．2减速机构的设计计算..................... (17)2．3．3蜗杆传动的设计计算..................... (20)2．3．4螺旋升降装置的设计计算 (23)三、数控系统硬件电路设计3．1概述............................ . . . (27)3．2单片机控制系统设计 (28)3．2．1主要技术特性及硬件配制 (28)3．2．2存储空间的分配 (28)3．2．3 I/O地址分配 (28)3．2．4单片机部分电路设计图如图纸所示 (29)3．2．5光电隔离电路 (29)3．2．6功率放大电路 (29)3．2．7其他辅助电路........................... (30)四、软件设计部分4．1概述................................. . . . . (30)4．2总体方案设计 (31)4．3插补方法的确定 (31)4．4进给控制字FCW的设置 (33)致谢 ............................... . (34)参考文献 (35)一、绪论1.1引言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，产品的更新换代也不断加速，因此对机床不仅要求具有较高的精度和生产率，而且应能迅速地适应产品零件的变换。
c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统轴设计
数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。
通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。
如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。
经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。
普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。
几十年来，国内外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养内容。
因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。
常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。
1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。
必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。
机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。
2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。
这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。
这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。
年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。
采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。
但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。
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。
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。
车床总体改造方案设计
车床总体改造方案设计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。
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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。
下面以我校数控改造的车床为例进行说明。
我们对X轴选用的步进电动机的步距角θ=0.9°。
，步进电动机与丝杠之间的传动比I=3/5，丝杠的螺距P=4mm，因此，电动机每转脉冲数可设置为360/0.9=400，则脉冲当量为Q=(θ/360>PI=3/500。
现设电子齿轮比为大，编程时要在X方向移动10mm的距离，以车床精度为0.01mm计算，则系统要在X轴方向发送10000个脉冲。
也就是说系统在x方向发1000个脉冲以后，X方向应移动10mm的距离，则有下面的计算式成立：10=1000QIi=1000×(3/500>Ii则Ii=5/3Z轴可以根据以上的方法进行类似的计算处理。
另外，如果主电动机采用双速电动机，则系统应设置支持S1、S2高低速转化的硬件。
这里华中Ⅰ型数控系统配有内置PLC，只要在原程序STEP.DAT文件中利用PLC编程语言增设相应的接点即可。
4 系统软件的安装华中数控系统软件可以在DOS或WINDOWS两种环境中运行。
值得注意的是：如果是在WINDOWS平台下工作，在启动数控系统应用程序CNC.EXE之前，应将WINDOWS中的屏幕保护程序设置为空状态，否则一旦运行屏幕保护程序数控系统将停止运行。
如果是在DOS平台下安装数控系统程序，则应满足以下条件：PC机应在386以上；彩色显示器；内存的配置应大于4MB；在CONGFIG.SYS文件中应设置Device=c:\dos\Himem.sys和Device=c:\dos\EMM386.EXE 8000语句。
我校利用华中Ⅰ型数控系统对一台江西第五机床厂生产的C6132型普通车床进行改造以后，经测试各项技术指标均已达到工业标准。
系统运行半年以来一切平稳，没有发生任何故障。
CA6140 型普通车床数控化改造摘要: 以CA6140 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。
SINUMERIK 802S base line中图分类号: TG659 文献标志码: B 文章编号:100320794 (2007> 1220182203Numerical Control Transformation of CA6140 Common Lathe LI Yuan , RUAN Jian (College of Mechanical & Electrical Engineering , Zhejiang University of Technology , Hangzhou 310014 ,China> Abstract :Takes CA6140 type common lathe as an example , has explained the NC transformation method from machinery and electric two respects in detail . After transforming ,the new lathe runs steadily , the machining accuracy is obviously improved , has made the great technological economic benefits. Key words :common lathe 。
NC transformation 。
SINUMERIK 802S base line 1 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。
为便于安装滚珠丝杠副,丝杠采用分体式,用套筒联轴器实现刚性联接。
(2> 横向驱动电机及齿轮减速器安装在床鞍的后部(相对操作者> ,纵向驱动电机及齿轮减速装置安装在机床的右端,靠近尾座的位置。
(3> 要实现自动换刀,需拆除原手动刀架,在小拖板上安装数控转位刀架。
(4> 为了使改造后的车床能够加工螺纹,需要加装主轴脉冲编码器,以实现对主轴转速的同步检测,编码器安装在挂轮箱内。
(5> 为使加工过程中不超程,纵横向要安装行程限位开关。
(6> 为实现回参考点的动作,必须在纵横向安装接近开关。
(7> 纵、横向齿轮箱和丝杠全部加防护罩,以防脏物、油污和切屑等进入,机床整体也要加装防护罩,以防止加工过程中的切屑飞溅伤人。
(8> 考虑到改造的成本,尽可能采用可靠性高的经济型数控系统。
图1为总体改造示意图。
图1 总体改造示意图1. 横向滚珠丝杠副 2. 横向电机 3. 横向减速器 4. 尾座5. 纵向减速器 6. 纵向电机7. 支架8. 纵向滚珠丝杠副9. 数控转位刀架10. 主轴脉冲编码器2 数控系统选用选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要在应用PLC 进行设计过程中,运用了2 个辅助继电器,用来简化程序的设计。
在编制程序的过程中,充分考虑了系统的安全性,运用了有互锁功能的设计,如分别串联上了Y002、Y004 常闭触点,用来完成对KM2、KM3 的保护控制,从而提高了整个机床控制系统运行的可靠性。
在程序设计中,将不同控制方式的程序分别编写,根据工作方式选择开关决定执行哪行程序,这样使程序结构清晰,编程方便。
4 结语利用三菱FX0N - 40MR 型PLC 对万能升降台铣床铣床控制电路进行改造,大大提高了系统的可靠性,减少了故障率,提高了设备的自动化水平,从而提高了产品的质量。
参考文献:[1 ]余雷声. 电气控制与PLC 应用[M] . 北京:机械工业出版社,2002.[2 ]张万忠. 可编程控制器应用技术[M] . 北京: 化学工业出版社,2002.作者介绍: 裘旭东(1972 - > ,浙江诸暨人,杭州职业技术学院机电工程系讲师,毕业于浙江工业大学机制专业,工学学士,主要研究方向:CADPCAM、机械制造工艺及设备,电子信箱:jd918@hzvtc. edu. cn , gala918 @qq. com. 收稿日期:2007208208—152 —第28 卷第12 期2007 年12 月煤矿机械Coal Mine MachineryVol128No112Dec. 2007 达到的各种精度、各种性能等选择性价比合适的系统,避免系统功能过剩,同时考虑到原车床的精度和改造成本、周期和难易程度等各方面因素,决定采用步进电机作为驱动元件、开环控制的经济型数控系统。
SINUMERIK 802S base line 是西门子公司专门为中国数控机床市场开发的经济型CNC 控制系统。
其结构紧凑,具有高度集成于一体的数控单元、机床操作面板和输入输出单元,机床调试配置数据少,容易改造成功。
最终决定采用西门子经济型数控系统SINUMERIK 802S base line。
3 机械部分改造(1> 纵向进给系统改造纵向进给传动系统的改造如图2 所示。
纵向步进电机1 通过一对减速齿轮2 把动力传递给纵向滚珠丝杠3 ,再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台4 做往复移动。
原车床的进给箱保留,滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构,支撑轴6 通过套筒联轴器5 与滚珠丝杠相连,这种联轴器用2 个互相垂直的锥销将支撑轴与丝杠联接起来,结构简单,径向尺寸小,可防止被连接轴的位移和偏斜带来的装配困难和附加应力。
如图3 所示,滚珠丝杠右端仍利用原有的滑动轴承支承座4 ,通过一对深沟球轴承1 实现径向支承,丝杠左端通过一对圆螺母(图中未画出> 实现滚珠丝杠的预拉伸和锁紧。
因此纵向滚珠丝杠的支承形式为一端固定,一端浮动,三点支承。
滚珠丝杠采用双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙,调整方便。
步进电机通过消隙齿轮2 减速,减速器输出轴用套筒联轴器6 与丝杠3 (见图2> 联接,固定销3 防止减速器转动。
图2 纵向进给系统图1. 纵向步进电机 2. 减速齿轮 3. 纵向滚珠丝杠 4. 工作台 5. 套筒联轴器 6. 支撑轴图3 纵向步进电机装配图1. 深沟球轴承 2. 消隙齿轮 3. 固定销 4. 滑动轴承支承座 5. 圆螺母 6. 套筒联轴器滚珠丝杠3 (见图2> 仍安装在原滑动丝杠的空间位置,其螺母副通过支架1 (见图4> 安装在床鞍的底部,如图4 所示。
支架做成可移动的形式方便装配,丝杠位置调整好后,由螺钉拧紧。