CM6132型精密车床主传动系统数控改造设计
C6132车床的数控改装与设计
C6132车床的数控改装与设计许吉庆刘文济南机械职工大学（250100）谭颖济南第一机床厂摘要本文以实例介绍了车床的改造部位和主要部件的设计步骤，说明了数控系统的设计方法及联接关系，阐述了机与电是如何结合在一起的。
关键词脉冲当量数控改装存储器步距角C1632车床主要由三箱两架一床身组成，三箱是主轴箱、进给箱和溜板箱，二架是刀架和尾架，其主要运动是：主轴的旋转运动称为主运动，刀架的左右运动称为纵向（Z向）进给运动，刀架的前后运动称为横向（X向）进给运动。
把C1632车床改造成数控机床，就是用数控机床的主运动进给运动及辅助运动。
主要改造部位是：主传运系统设有改造，只是在主电机端面加上一个电磁或离合器，以便用指令控制主轴停转；将原来的手动刀架改造成数控刀架；冷却泵的启停由原来的手动改造成用微机控制；在主轴后端加一编码器（又称脉冲发生器），以便加工螺纹。
本文主要介绍进给系统的发行及数控系统的硬件设计。
1．纵向（Z向）进给系统的设计纵向进给系统的改造：拆掉原机床的进给箱和溜板箱，利用原机床进给箱的安装孔和销钉孔安装内有步进电机和一对齿轮的箱体，将原来的普通丝杠改换成滚珠丝杠螺母副。
1.1 量的估算工作台总质量m=73.2（床鞍）+16.4（中滑板）+2（刀架）=110.6kg1.2 切销力计算切销功率P C=P·η·K （1）式中P ——主电机功率，4KWη——主传动系统总功率，取0.65K ——进给系统功率系数，取0.96根据（1）式可得P C=4×0.65×0.96=2.496KW又P C=F Z V 则F Z=P C/V （2）式中F Z——切销力，NV ——销线速度，取V=1.667m/s代入（1）、（2）式可得F Z=P C/V=2496/1.667=1497N通常F X=（0.1~0.6）F ZF Y=（0.15~0.7）F Z纵向切削分力：F X=0.5F Z=0.5×1497=748.5N横向切销分力：F Y=0.5F Z=0.5×1497=748.5N1.3 滚珠丝杠设计车床丝杠的纵向轴向力F轴=KF X+μ（F Z+W）（3）式中K——颠复力矩影响的实验系统，K=1.15F X——纵向切削分力μ——导轨上的磨擦系统，μ=0.17F Z——主切削力W——工作台作用在导轨上的重力W=m·g=110.6×9.8=1084N式中m——工作台的质量g——重力加速度代入（3）式得F轴=1.15×748.5+0.17×(1497+1084)≈1300N1.3.1 强度计算滚珠丝杠的转速n t=1000v·fπ·D·P(4)式中v——切削线速度，v=100m/minf——进给量，f=0.3mmD——工件直径，D=80mmP——滚珠丝杠螺距，P=6mm 代入（4）式得n t=1000×100×0.33.14×80×6=20r/min取寿命时间T =15000h寿命值A=60n t·T/106=60×20×15000÷106=18 取运转系数K W=1.2，硬度系数K H=1，则最大负载Q=3A ·K W·K H·F轴=318 ×1.2×1×1300=4088N，选取滚珠丝杠的公称直径为35mm，型号为ND3506-1×2/E 左，即双螺母垫片调隙式，内循环，一圈二列，滚珠直径为3.969 mm，螺距为6mm，其额定动负荷是12847N>Q=4088N，故强度够用。
c6132普通车床数控化改造设计
C6132普通车床数控化改造设计摘要机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。
本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。
结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。
关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51C6132 NC lathe design of ordinaryABSTRACTS tudy on machine tool numerical control transformation of important project is to improve the level of technical equipment in China, with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fastandeffective way.C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine too l structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensityKEY WORDS：Lathe, numerical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51目录前言 (V)第1章标题..................................... 错误！未定义书签。
C6132纵向进给运动系统数控改造设计
C6132纵向进给系统数控改造设计目录1 前言 (4)2 设计的内容及任务 (5)3 总体方案 (5)3.1 数控系统的选型 (5)3.2 伺服系统的改造设计 (6)3.3 机械结构的改造设计 (6)3.4 编码盘的选用和安装 (7)3.5 电气控制系统的改造设计 (7)3.6 液压系统的清洁和维护 (8)4 数控系统的选择 (8)5 机械本体部分的数控化改造与设计计算 (100)5.1 进给系统的传动方式及丝杆类型选择 (100)5.1.1 传动方式 (100)5.1.2 滚珠丝杆的选择 (111)5.2 滚珠丝杠副精度等级确定 (122)5.3 滚珠丝杠的润滑、防护、密封 (122)5.4 机械本体改造和设计计算 (122)5.4.1 纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算 (122)5.4.2 滚珠丝杠设计计算 (133)5.4.3 滚珠丝杠的选型 (14)5.4.4 滚珠丝杠的验算 (14)5.4.5 确定齿轮传动比 (16)5.4.6 齿轮间隙的调整环节 (16)5.5 滚珠丝杠的支撑与轴承选用 (17)5.5.1滚珠丝杠支撑形式的选择 (17)5.5.2 滚珠丝杠轴端的形式 (18)6 伺服系统的改造设计 (20)6.1 控制系统的选择 (20)6.2 纵向步进电机的计算与选择 (21)6.2.1负载转动惯量计算 (21)6.2.2 各种工况下转矩计算 (22)6.2.3 步进电机的选择 (23)6.3 驱动器的选择 (23)7 编码器的选用和安装 (25)7.1观点编码器的选用 (25)7.2 编码器的安装 (26)8 电气控制部分的改造设计 (26)8.1 电气控制系统概述 (26)8.2 C6132车床电气化控制系统的数控化改造设计 (27)9 液压系统的清洁与维护 (28)9.1清洁程度对液压系统的影响 (29)9.2液压系统清洁与维护措施 (29)10 改造小结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 前言目前我国机床主要是卧式车床，与发达国家相比，型号陈旧，技术水平落后，严重影响了生产的发展。
CM6132机械系统设计课程设计精密车床主轴箱与变速箱系统设计说明
目录绪论 (1)1．概述 (5)1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5)1.2设计任务和主要技术要求 (5)1.3操作性能要求 (6)2.技术参数确定与方案设计 (6)2.1原始数据 (6)2.2开展CM6132功能原理设计 (6)3．运动设计 (7)3.1确定转速极速 (7)3.1.1计算主轴最高转速 (9)3.1.2计算主轴最低转速 (10)3.1.3确定主轴标准转速数列 (11)3.2主电动机的选择 (12)3.3变速结构的设计 (14)3.3.1 主变速方案拟定 (14)3.3.2 拟定变速结构式 (14)3.3.3拟定变速结构网 (15)3.3.4 验算变速结构式 (16)3.4绘制转速图 (17)3.5 齿轮齿数的估算 (20)3.6 主轴转速误差 (23)4.动力设计 (26)4.1电机功率的确定 (26)4.2确定各轴计算转速 (26)4.3 带轮的设计 (27)4.4传动轴直径的估算 (30)4.5齿轮模数的确定 (33)4.6主轴轴颈的直径 (36)4.6.1主轴悬伸量a (36)4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36)4.6.3主轴组件刚度验算 (37)5. 结构设计 (38)5.1齿轮的轴向布置 (39)5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40)5.2.1 I 轴的设计 (42)5.2.2 II 轴的设计 (42)5.2.3 III 轴的设计 (42)5.2.4 带轮轴的设计 (42)5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43)5.2.6主轴的设计 (43)5.2.7 主轴组件设计 (43)5.3齿轮布置的注意问题 (44)5.4主轴与齿轮的连接 (44)5.5润滑与密封 (45)5.6其他问题 (45)6.总结 (46)7.致 (47)8.参考资料 (47)1．概述1.1机床主轴箱课程设计的目的机床课程设计，是在学习过课程《机械系统设计》之后进行的实践性教学环节。
其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
何传庆-C6132普通车床的数控改造设计
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摘要目前，国内各个机械加工企业数控加工设备的普及率已经很高，但仍然有很多中小企业在使用普通机床，虽然这些普通机床本身加工精度并没有降低，但在加工效率等方面已经不适合于现代化的加工要求。
而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，针对现有常规C6132普遍车床的缺点提出数控改装方案设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。
本次改造说明了普通车床的数控化改造的设计过程，本设计就取其为例，主要介绍其数控化改造的方案、以及改造部位的选型与设计计算。
关键词：车床数控改造滚珠丝杠数控系统设计一、总体方案拟定根据实际工况，C6132型车床的数控化改造方案如下：1 数控系统选用南京产J WK - 15T 型数控系统一般小型机床的数控化改造多半采用开环控制方式。
数控系统多数为以单板机为主控制单元的简易数控系统。
因为该控制方式投资少，安装调试方便。
这里我们选用南京产J WK -15T 型机床数控系统安装到C6132车床上。
经过改装后的数控机床工作原理框图如图1 所示。
图2-1 数控机床工作原理图本系统由数控单元双 8031机、步进驱动单元、专用控制程序、功率驱动、步进电机、步进电机减速装置或转位机构和丝杠等组成。
在加工零件时, 编制的数控程序数据输入 RAM(62256)中,专用控制程序 EPRAM (27256 .2764) 在中央处理单元的支持下,按照所输入的加工程序数据, 经过计算处理 , 发出一系列的组合脉冲,经过驱动功放,驱动步进电动机,拖动机械负载分别控制纵、横两个方向的运动方向、运动速度、位移长度,实现车床的微机控制。
CA6132车床的进给系统数控化改造(GSK系统)
目录目录 (1)摘要 (2)1 绪论 (3)2 CA6132数控改造总体方案 (5)2.1CA6132概述 (5)2.2拟定总体改造方案 (7)3 进给伺服系统机械改造 (11)3.1进给系统机械结构改造设计 (11)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (11)3.3步进电机的选择 (15)4 CA6132车床控制系统设计 (18)4.1CA6132控制要求分析 (18)4.2CA6132车床电气控制设计 (18)总结 (22)参考文献 (23)摘要装备制造业和数控技术是现代工业的基础，随着我国国民经济的的快速发展，国民经济的各个部门对所生产的产品的性能要求越来越高，采用数控机床是实现多品种小批量生产的主要途径。
然而，高速、高精度、高自动化的数控机床价格仍然较为昂贵，且订货周期较长，无法满足生产急需。
采用数控改造技术对原有普通机床进行改造是提高机床的加工范围、加工精度，提高自动化生产水平的重要途径。
数控机床伺服系统是影响数控机床系统加工性能的重要指标，围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。
针对把CA6132车床改造为经济型数控车床的目标，对车床的进给系统进行设计。
其设计的思路是根据执行件所受到的载荷，选择并校核其相关的零部件，包括滚珠丝杠螺母副、减速齿轮和电机，本文还对机构的重要零件作了比较详细地介绍。
最后，本文针对改造后的CA6132数控车床的电气控制系统提出了设计方案。
关键字：数控改造；装备制造；进给系统；1 绪论机械装备制造业是国民经济的支柱产业之一，直接影响着国民经济各部门的技术进步，同时反映了国家科学技术发展水平和国民经济的实力。
近年来，结合机电技术、液压技术、气动技术为一体的数控机床在机械装备制造业中广泛应用，已成为不可或缺的加工设备。
帮助人们解决了机械加工制造过程中的许多问题，使结构复杂、批量小、精度高、形状多变的零件的加工变得简单，提高了生产效率和机械自动化程度。
C6132普通车床数控化改造
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，且能有效提高产品的加工数量与生产质量，大幅度提高生产效率。
但从目前看来，数控机床价格昂贵，很多企业难以一次性投资大量购买，于是，普通机床的数控化改造成为了研究热点。
本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。
关键词: C6132普通车床; 数控化改造; 步进电机; 经济型数控系统ABSTRACTCNC machine tool as a typical mechatronic products, play an important role in the mechanical manufacturing industry, a good solution to the problem of machining complex structure of modern machinery manufacturing, precision, small batch, changeable parts, and can effectively improve the processing quantity and the quality of the products, the production efficiency is greatly improved. But from look at present, NC machine tools is expensive, many enterprises to buy large one-time investment, therefore, CNC transformation of general machine tools has become a research focus.This paper makes a deep research on the numerical control transformation of C6132 common lathe, including feasibility analysis, calculation, the key part of the machine parameters design, the machine structure of machine tool transformation scheme optimization selection, machine tool servo system and computer system for machine tools, and should pay attention to in the transformation of matters such as discussed in detail. Keyw ord s:Lathe C6132; Numerical control transformation; Stepping motors; CNC system目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1数控技术与数控机床 (1)1.2机床数控化改造的兴起及意义 (1)1.2.1 国外机床改造业的兴起 (1)1.2.2 我国机床数控化改造的意义 (2)1.3本文所研究的主要内容 (3)1.4本章小结 (4)2 车床总体改造方案设计 (5)2.1总体方案设计 (5)2.2主传动系统的改造 (5)2.2.1 主轴无级变速的实现 (5)2.2.2 主轴脉冲编码器的安装 (7)2.3横向进给传动系统的改造 (8)2.3.1 横向传动系统的改造 (8)2.3.2齿轮传动间隙的消除 (8)2.4导轨的改造 (9)2.5刀架部分的改造 (10)2.6数控系统的类型及选择 (13)2.6.1 数控系统的分类 (13)2.6.2 数控系统的选择 (15)2.7计算机系统的选择 (15)2.8本章小结 (16)3 C6132 车床数控化改造机械部分改造设计与计算 (17)3.1纵向进给系统的设计计算 (17)3.1.1切削力计算 (17)3.1.2 滚珠丝杠设计计算 (18)3.1.3 同步带减速箱设计 (20)3.1.4步进电动机的选择 (23)3.2横向进给系统的计算 (25)3.3车床改造的机械结构特点 (26)3.3.1纵向滚珠丝杠 (26)3.3.2横向滚珠丝杠 (26)3.3.3 滚珠丝杠螺母副的设计、计算和选型 (27)3.3.4导轨副 (27)3.3.5主轴脉冲发生器 (27)3.3.6 安装电动卡盘 (28)3.4安装 (28)3.5本章小结 (29)4 电气控制部分设计 (29)4.1硬件电路设计 (29)4.2单片机数控系统硬件电路设计内容 (30)4.3MCS--51系列单片机简介 (33)4.4存储器扩展电路设计 (34)4.4.1 地址锁存器选用 (34)4.4.2 外部程序存储器选择 (34)4.4.3 内部程序存储器选择 (34)4.4.4 外部I/O接口电路的扩展 (34)4.4.5 键盘接口电路的设计 (35)4.5译码电路设计 (36)4.6其他辅助电路设计 (37)4.7步进电机的控制 (37)4.7.1 步进电机的工作原理 (37)4.7.2 步进电机的控制 (38)4.7.3 步进电机接口及驱动电路 (39)4.8C6132普通车床微机数控化改装硬件设计说明 (40)4.9控制软件设计 (40)4.9.1 总体方案设计 (41)4.9.2 环形分配器软件设计 (41)4.9.3 逐点比较法的直线插补软件设计 (42)4.9.4 逐点比较法的圆弧插补软件设计 (43)4.9.5 步进电机自动升降速控制 (43)4.10本章小结 (48)结论 (49)致谢 (51)参考文献 (52)1 绪论1.1 数控技术与数控机床数控技术，简称数控(Num eri cal C orlt ro l——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
CM6132车床主传动系统设计
表 4 机床各轴允许扭转角[Ф] 本次设计，中间传动轴允许扭转角[Ф]均取 1.2°。 3.3.2 计算转速 Nj 的确定 计算转速 Nj 是指主轴或其他传动轴传递全部功率的最低转速，对于等比传动的中型通用机 床，主轴计算转速一般为： Nj=Nmin*φ^(Z/3 -1) 故本次设计，Nj=125rpm。根据转速图图 4，即可确定各轴的计算转速见下表。
图 3 CM6132 普通车床主传动系统图 如图 3 所示，CM6132 型普通车床采用分离式传动，即变速箱和主轴箱分离。III，IV 轴为皮 带传动。在主轴箱的传动中采用了背限传动比限制）的问题。 CM6132 型普通车床（12 级转速，公比 φ=1.41）采用了背轮机构后的转速图，如图 4 所示。 图中轴号的顺序对应传动系统图图 3.
对于 II 轴，III 轴，（Z1+Z2）min=46，AI II>=52.0mm，则 m>=2.26mm。 对于 III 轴，IV 轴，（Z1+Z2）min=76，AI II>=71.4mm，则 m>=1.87mm。 因而，对于变速箱内圆柱齿轮传动，统一取 m=2.5mm。由于主轴传递扭矩大，故对于主轴 箱内齿轮模数取 3mm。 3.5 各轴直径及各齿轮齿数的确定。 在生产实际中，轴上齿轮的传动主要靠周向键连接来实现的，花键连接以其对中性好，导向 性能好，应力集中小等优点获得广泛应用。因而本次设计中，所有的传动轴均采用花键轴， 通过各轴的当量直径来选取适当标准的花键轴径，再通过花键轴径来选取轴上各齿轮传动副 的齿数。具体各花键轴尺寸，齿轮齿数和的选取见下表。
c6132普通车床数控改造开题报告1
参考资料:
《机械设计手册》, 机械工业出版社。
《实用机床设计手册》, 辽宁科技出版社。
《机床设计图册》, 上海科技出版社。
《机床主轴变速箱设计指导书》, 机械工业出版社。
《机床数控系统设计指导书》, 中国科技出版社。
《数控机床系统设计》, 文怀兴编著, 化学工业出版社。
2.数控化改造项目
（1）控制系统的选定。选择前首先应对拟改造的车床自身功能有一个充分的了解, 可根据价格合理、技术先进、服务方面的原则选择微机系统式数控系统。
（2）机械部分的改造
1）滑动导轨副。对数控车床来说, 导轨除了应该具有卧式车床导轨的精度和工艺性外, 还要有良好的耐磨性, 并减少因摩擦力而致死区。同时还要有足够的刚度, 以减少导轨变形对加工精度的影响；合理的导轨防护和润滑。
2）丝杠传动副。一般数控车床或数控系统要求采用滚珠丝杠副传动, 目的是为了提高机床的进给精度, 减小传动副的摩擦阻力。
3）拖板系统。拖板的运动是数控系统直接控制的对象, 不论是点位控制还是连续控制, 被加工零件的最后坐标精度将受拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响, 尤其是对于用步进电动机作为拖板元件的开环系统。
《机电综合设计指导书》, 中国人民大学出版社。
《机电—一体化系统设计及实践》, 于金主编 化学工业出版社。
《机电—一体化系统设计课程指导书》, 尹志强编 机械工业出版社。
《机电—一体化系统设计课程指导书》， 尹志强编 机械工业出版社。
指导教师意见:
签 名: 年 月 日
1、根据总体设计方案, 绘制改造后CK6132数控车床总体外观一张（三维计算机图）。
2、、进行主运动的运动计算、强度计算和动力计算, 绘制主轴箱部件展开图一张（A0计算机图一张）。
设计答辩C6132车床横向进给系统的经济型数控化改造的设计
数控化改造的重点、难点
又如：滚珠丝杠轴向间隙的调整和预紧。滚珠丝杠副的轴向 间隙是指丝杠螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向 窜动。除了结构本身的游隙外，还包括负载时滚珠与滚道型面 接触的弹性变形引起的轴向位移。滚珠丝杠副的轴向间隙直接 影响其传动刚度和传动精度，尤其是反向传动精度。
本设计选的是单螺母变导程自预紧结构，它是在滚珠丝杠 螺母体内的两列循环滚珠链之间，使 内螺纹滚道在轴向产生 的导 程突变量，从而使两列滚珠在轴向 错位实现预紧。预紧力的大小取决 于 和单列滚珠的径向间隙。此 结构简单紧凑、运动平稳。
数控化改造的验收
验收工作由专业人士按照已制定的验收标准进行，改造后
的工作很重要，它有利于项目技术水平的提高和设备尽早投产。
验收工作包括：
（1）机床的力学性能验收。经过机械修理和改造以及全面保 养，机床各力学性能应达到要求，几何精度应在允许的范围内。
（2）电气控制功能和控制精度的验收，电气控制的各项功能必 须达到动作正常，灵敏性可靠。
c6132c6132车床横向进给系统的经济型数控化改造车床横向进给系统的经济型数控化改造索引索引数控化改造的现状与发展数控化改造的现状与发展数控化改造的意义数控化改造的意义c6132c6132横向进给数控化改造的方案设计横向进给数控化改造的方案设计c6132c6132横向进给数控化改造的实施横向进给数控化改造的实施数控化改造的重点难点数控化改造的重点难点数控化改造的验收数控化改造的验收结束语结束语数控化改造的现状与发展数控化改造的现状与发展国外机床的发展国外机床的发展自第一台数控机床问世以来世界主要工业国家的数控化自第一台数控机床问世以来世界主要工业国家的数控化率急速上升
我国机床的现状
目前我国机床总量为380余万台，而数控机床总数只有11.34 万台，即我国的数控化率不到3%。据不完全统计：我国的机床 役龄在10年以上的占60%，10年以下的机床中，自动化、半自 动化机床不到20%，FMC/FMS等自动化生产线更是屈指可数。 因此，国内传统旧有机床的数控化改造是一个潜力巨大的市场。
C6132车床数控改造案例分析
*
( 武汉交通职业学院 , 湖北
摘
要: 本文以普通车床 C6132 数控化改造为案例, 分析 数控技术在 普通车床 数控化改造 相关问题, 形成相 应的技
术方案及要点, 包括机械部分的改造、 数控化改造、 电控部分改造、 微机系统控制部 分的选用等。通过设备 改造前后各项 性能指标对比、 纵横向滚珠丝杠副及步进电机的计算结果显示, 改造后的机床大大提高了其工作的精度和效能。 关键词: 机床改造; 数控技术; 数控机床 中图分类号: TG519. 1 文献标识码: B 文章编号: 1672- 9846( 2010) 02- 0074- 04
2010- 04- 30 作者简介: 李 英 ( 1975- ), 女, 湖北赤壁人, 武汉交通职业学院机电工程系讲师, 主要从事机械设计与制造研究。 欧阳全会 ( 1960- ), 女, 湖北武汉人, 武汉交通职业学院机电工程系副教授, 主要从事机械设计与制造研究。
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李
英, 欧阳全会: C6132 车床数控改造案例分析
序号 1 2 3 4 5 6 7 比较项目 外圆直径公差 轴段长度公差 外圆面圆度 外圆表面跳动度 轴线的直线度 垂直度 平行度 数控改造后 平均 0 . 009 0. 06 0 . 003 0 . 008 0 . 006 0 . 017 0 . 016 改造前平均 0. 015 0. 18 0. 005 0. 022 0. 015 0. 025 0. 021 加工公差 ( mm ) 加工公差 ( mm )
第 12 卷第 2期 V o. l 12 N o . 2
武汉交通职业学院学报 Journa l o fW uhan T echn ica l Co llege o f Co mmun ications
C6132的数控化改造及横向进给系统
C6132的数控化改造及横向进给系统机械设计制造及其自动化张建 06010221 指导老师：谢黎明教授张玲助教摘要众所周知，制造业是国民经济的基础产业和支柱产业，是推动国家技术进步的力量。
我国制造业较落后，想要改变此现状就必须提高制造业装备水平，特别是机床的数控化率。
数控机床是属于高新技术集成的机电一体化机械加工设备，受到世界各工业发达国家的高度重视。
成为当今世界机械加工设备中最引人注目的产品，但其价格昂贵。
因此，普通车床的数控化改造成为热点。
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、导轨以及刀架的改造。
因其在加工过程中需保证准确的传动关系，需加装编码器。
改进后的车床具有数控车床的特点，提高了原机床的使用价值，降低了成本，具有良好的经济性。
关键词：车床数控改造滚珠丝杠数控系统AbstractAs is known to all, manufacturing is the foundation of the national economy and the pillar industry, promote technological progress of national strength.Our manufacturing is backward，we must improve the level of manufacturing equipment if we want to change.especially the numerical control machine.High-tech CNC belongs to the electromechanical integration of machinery processing equipment, and the developed countries in the world are Attention. In the world of mechanical processing equipment became the most compelling products.But its price is expensive.Therefore, the reform of CNC lathe ordinary become hot. This design is based on the numerical control reform of C6132. Including main transmission system、feeding system、guide rail and tool rest reform, as well as the control system improvement.It is showed that the lathe reformed have many merits such as high automation degree, high precision, and low cost, so the value of primary machine tool is improved.Keywords: lathe Numerical control reform Ball screws Numerical control system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。
CJK6132数控车床及其控制系统设计
摘要关键词：数控车床CJ6132 分离传动步进电机在本次设计中，我采用常规分离式主传动设计，机床主传动采用液压操纵机构，可实现十八级转速。
机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理，传动比稳定，运转噪音低。
机床主轴为二支撑结构，前支撑采用C级高精度轴承，润滑油润滑，提高了回转精度，使机床主轴具有良好的精度和刚性。
机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。
机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。
机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。
进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。
采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。
主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。
再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。
在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。
该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。
作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用。
机床采用机、电、液一体化结构，整体布局紧凑合理，便于维修和保养，外形符合人机工程学的原理，宜人性好，便于操作。
目录一、总体方案设计 (1)（一）、主传动的组成部分 (3)（二）、机床主要部件及其运动方式的选定 (4)（三）、机床的主要技术参数 (5)（四）、各组成部件的特性与所应达到的要求 (6)二、机床主传动设计 (8)（一）、主要技术参数的确定 (8)1．尺寸参数 (8)2．运动参数 (10)3、主轴转速的确定 (12)4、转速范围及公比 的确定 (12)5、结构式与结构网的确定 (13)6、转速图的拟定 (14)7、传动比参数的确定 (15)（二）、传动系统图的拟定 (16)（三）、电动机的选择 (18)（四）、齿轮传动的设计计算 (18)（五）、轴的设计计算 (22)三、进给系统的设计计算 (37)（一）、纵向进给系统的设计计算 (37)1、切削力计算 (37)2、滚珠丝杠设计计算 (38)（二）、横向进给系统的设计计算 (43)1、滚珠丝杠螺母副的选择计算 (43)3、步进电机的选择 (47)四、数控系统设计 (50)（一）、单片机系统控制设计的基本要求 (50)（二）、数字控制系统框图 (50)（三）、数控系统的硬件特点： (51)（四）、控制系统图及芯片的选择 (51)（五）、存储器及系统扩展设计。
CM6132机械系统设计课程设计精密车床主轴箱与变速箱系统设计说明
目录绪论 (1)1．概述 (5)1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5)1.2设计任务和主要技术要求 (5)1.3操作性能要求 (6)2.技术参数确定与方案设计 (6)2.1原始数据 (6)2.2开展CM6132功能原理设计 (6)3．运动设计 (7)3.1确定转速极速 (7)3.1.1计算主轴最高转速 (9)3.1.2计算主轴最低转速 (10)3.1.3确定主轴标准转速数列 (11)3.2主电动机的选择 (12)3.3变速结构的设计 (14)3.3.1 主变速方案拟定 (14)3.3.2 拟定变速结构式 (14)3.3.3拟定变速结构网 (15)3.3.4 验算变速结构式 (16)3.4绘制转速图 (17)3.5 齿轮齿数的估算 (20)3.6 主轴转速误差 (23)4.动力设计 (26)4.1电机功率的确定 (26)4.2确定各轴计算转速 (26)4.3 带轮的设计 (27)4.4传动轴直径的估算 (30)4.5齿轮模数的确定 (33)4.6主轴轴颈的直径 (36)4.6.1主轴悬伸量a (36)4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36)4.6.3主轴组件刚度验算 (37)5. 结构设计 (38)5.1齿轮的轴向布置 (39)5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40)5.2.1 I 轴的设计 (42)5.2.2 II 轴的设计 (42)5.2.3 III 轴的设计 (42)5.2.4 带轮轴的设计 (42)5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43)5.2.6主轴的设计 (43)5.2.7 主轴组件设计 (43)5.3齿轮布置的注意问题 (44)5.4主轴与齿轮的连接 (44)5.5润滑与密封 (45)5.6其他问题 (45)6.总结 (46)7.致 (47)8.参考资料 (47)1．概述1.1机床主轴箱课程设计的目的机床课程设计，是在学习过课程《机械系统设计》之后进行的实践性教学环节。
其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。
C6132旧机床数控化进给系统的改造说明书
毕业设计说明书C6132旧机床数控化进给系统的改造学生班级学号指导教师本次设计是对C6132旧机床数控化进给系统的改造的设计。
在这里主要包括:主传动系统的设计、纵向进给系统的设计、横向进给系统的设计。
而我主要是针对横向进给系统的设计纵向进给系统进行机械设计。
这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。
数控设计主要传动系统的机械设计。
由于对经济型机床数控化改造的加工精度要求不高，为简化结构、降低成本。
通过控制横进给系统，保证设计后的车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停等功能。
为实现机床所要求的传动效率，采用步进电机经联轴器再传动丝杠；为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。
关键词：车床，数控设计，联轴器，滚珠丝杠This design is about the common Lathe C6132 transformation of NC. Main tasks are: the transformation of the main transmission system, the transformation of the vertical feeding system, horizontal feed system reform. While I was mainly aim at the lateral feeding system mechanical transformation. The graduation project on the design of the basic skills training has improved the analysis and the ability to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.NC transformation is mainly a transformation of mechanical drive system. Because of the economy less precision CNC machining, it is order to simplify the structure and reduce costs. By controlling the cross-feed system, it ensures the modified lathe with positioning, linear interpolation, circular interpolation, and pause. Required for the realization of the transmission efficiency of machine tool, we should us a stepping motor drive and then screw through the coupling. To ensure a certain degree of driving accuracy and stability and minimize friction, a ball screw pair is needed.Keywords: lathe, NC Transformation , Coupling ,Ball Screw摘要....................................................................................................................................... I I Abstract .. (III)目录 (IV)第1章概述 (1)1.1机床数控化改造及其特点 (1)1.2 机床数控化改造的经济分析 (2)1.2 机床数控化改造的工艺范围及加工精度 (2)1.4 机床数控化改造的发展趋势 (3)第2章机床数控化改造总体方案的制订及比较 (5)2.1 总体方案比较与确定 (5)2.1主轴系统的方案确定 (5)2.2安装电动卡盘 (5)2.3换装自动回转刀架 (6)2.4螺纹编码器的安装方案 (6)2.5进给系统的与设计方案 (6)2.6 尾座与设计方案 (7)第3章纵向进给伺服进给结构设计 (8)3.1 确定脉冲当量 (8)3.2 切削力的计算 (8)3.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (9)3.3.1 精度的选择 (10)3.3.2丝杠导程的确定 (10)3.3.3 最大工作载荷的计算 (10)3.3.4 最大动载荷的计算 (11)3.3.5 滚珠丝杠螺母副的选型 (11)3.3.6 滚珠丝杠副的支承方式 (12)3.4.3 传动效率的计算 (12)3.3.8 刚度的验算 (12)3.3.9 稳定性校核 (13)3.3.10 临界转速的验证 (14)3.4 齿轮传动的计算 (15)3.5 步进电动机的选择 (15)3.6导轨的特点 (17)4.3 导轨的设计 (19)第4章横向进给伺服进给结构设计 (22)4.1切削力的计算 (22)4.2 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (22)4.2.1 最大工作载荷的计算 (22)4.2.2 最大动载荷的计算 (22)4.2.3滚珠丝杠螺母副的选型 (23)4.2.4 滚珠丝杠副的支承方式 (23)4.2.5 传动效率的计算 (23)4.2.6 刚度的验算 (24)4.2.7 稳定性校核 (24)4.2.8临界转速的验证 (25)4.3 进给伺服系统传动计算 (25)4.3.1确定传动比 (25)4.3.2齿轮参数的计算 (25)4.4.步进电机的计算和选用 (26)4.4.1转动惯量的计算 (26)4.4.2电机力矩的计算 (27)4.5步进电机的选择 (29)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (34)第1章概述1.1机床数控化改造及其特点数字控制机床（Numerical Control Machine Tools）简称机床数控化改造，这是一种将数字计算机技术应用于机床的控制技术。
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摘要对CM6132精密车床主传动系统进行数控化改造，主要对主传动系统进行改造。
改造包括机械和数控两部分。
机械部分：拆掉变速箱改用变频电动机实现无级调速。
数控部分：数控系统采用开环控制系统，系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号单方向传递。
开环系统主要由步进电机驱动，结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维修比较方便简单，已广泛应用于数控机床.数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品。
它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等技术都是建立在数控技术之上。
数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的核心标志，实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
关键词：数改造；数控车床；步进电机控AbstractAs to the NC transform of CM 6132 precise lathe, vertical and horizontal motion system are concerned including mechanism part and NC part. As for as the mechanism part is concerned, in order to decrease the friction and increase the motion precision, ball guide screw is adopted. As to the NC part, open loop control system is adopted in NC system. There is no feedback circuit and test and determining facilities with one-way instruction signal transmission.The open loop system is mainly droved by stepper motor, which is of simple structure, low cost, easy learning with simple preliminary test and maintenance. It is widely used in NC lathe.【Key words】Numerical control innovation NC lathe Stepper motor目录第1章绪论 (3)1.1 数控机床的发展 (3)1.2 普通机床数控改造的必要性 (3)1.3 数控机床的发展趋势 (4)第2章总体方案设计 (5)2.1 计算参数和技术要求 (5)2.2 总体方案的拟定 (5)2.2.1 机械部分改造 (5)2.3 基本参数的确定 (7)2.3.1 运动参数 (8)2.3.2 动力参数 (8)第3章主传动系统设计 (10)3.1 带轮及带的计算 (10)3.2 齿轮校核 (13)3.2.1 校核齿面接触疲劳强度 (13)3.2.2 校核齿根弯曲疲劳强度 (15)3.3 轴的校核 (17)3.4 键的校核 (20)第4章控制原理设计 (22)4.1 数控系统的基本硬件组成 (22)4.1.1 单CPU系统的组成 (22)4.1.2 数控系统的选用 (23)4.2 步进电机的控制 (23)4.2.1步进电机的工作原理 (23)4.3 键盘及显示器接口 (27)4.3.1 键盘接口电路 (27)4.3.2 液晶显示模块的工作原理 (27)第5章经济技术分析 (29)5.1 产品结构改造的合理化 (29)5.2 提高技术经济价值的方法 (29)5.3 产品成本核算 (30)5.4 产品年利润 (31)结论 (32)致谢...................................... 错误！未定义书签。
参考文献.. (33)附录1 (34)第1章绪论1.1 数控机床的发展随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。
以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。
但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。
数控机床自20世纪中期诞生以来，它们数控系统随着电子器件的更新换代也不断发展。
特别是超大规模集成电路技术和微处理器引入数控系统，以及直流和交流伺服驱动技术的成熟，大大地推动了数控机床的发展。
今天数控机床已发展为一种高度机电一体化的典型产品，成为现代生产系统得基本单元，成为支撑先进技术的基础核心设备。
20世纪后半期，数控机床不仅品种多，而且产量迅速发展，同期世界数控车床拥有达100万台，品种有1500种，数控机床的年产量近15万台。
美国在1983年的机床拥有量比1973年下降了23．1﹪，而同期数控机床拥有量增加了2．6倍，日本1983年生产数控机床占机床品种数的65﹪，数控机床的产量（台数）占车床总产量的28．3﹪，数控机床的产值为车床总产值的70．9﹪。
美国1989年机床拥有量为232678台，其中数控机床为2323566台；日本1987年机床拥有量为792975台，其中数控机床为70255台。
到1994年，日本机床拥有量的数控化率达20．9﹪，美国、意大利均达10﹪以上。
1995年我国机床拥有量达85．12万台，占22．2﹪。
机床拥有量的数控化率为1.9﹪，金属切削加工数控化率达2.15﹪，成型机床的数控化率为1.02﹪。
据了解，2001年中国机床产值已进入世界前10名的第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﹪。
1.2普通机床数控改造的必要性面对世界机床市场的强烈冲击，国产数控机床如何从容应对并占有一定的市场份额，有关人士提出，必须把发展国产数控机床放在突出位置，因为数控机床是衡量一个国家经济实力的重要标志；数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了形态复杂、精密、小批及多变零件的加工问题且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产率。
因此，国产数控机床市场需求大力培育，不能光靠一个展览会来推动，各级政府应重视数控机床开发研制及市场销售等一系列问题，为国产数控机床发展大开“绿灯”。
提高数控化率有两个途径：（1）投入巨资购买新的数控机床；因为我国现有老机床太多，再加上资金问题，我国购买的数控机床还是有限的。
（2）对现有普通机床进行数控改造，对拥有300多万台普通机床的我国来说，普通机床的数控化无疑是一条简单可行的途径“研究如何简便、实用地对普通机床进行数控改造是十分必要的。
”1.3 数控机床的发展趋势随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。
高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。
高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。
高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。
高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。
模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。
机床工业被称之为装备工业，装备工业又是技术密集、技术更新速度十分快的行业，面对入世和世界经济一体化的进程，必须在新一轮经济结构调整中找准自己的位置，加快发展、更新的频率，用“限普赠数”来加快集约化进程，促进装备工业的发展，参与世界经济竞争。
我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。
为了缩小与世界先进水平的差距。
现在国内的主要先进的数控机床都是靠进口的，即使自己做的车床中的精密部件例如精密丝杠都是靠进口的，没法靠自己的技术来制造，这样大大限制了我国机床的水平和与国际竞争的能力这样经济数控机床就显得尤为重要，不但可以节省资金而且技术水平不比大型数控机床简单，也能体现一个国家的机床水平，从简单向大型化，复杂化，集成化发展奠定一定的技术。
对现有老机床进行数控化改造费用低廉符合我国的国情，可以普遍提高我国的数控人员。
第2章总体方案设计2.1计算参数和技术要求（1）床身上最大加工直径320㎜（2）主传动系统保持主轴箱内背轮机构不变，取消变速箱，用变频调速电机实现无级调速。
（3）拆掉进给箱、溜板箱改用步进电机驱动纵、横进给，脉冲当量≦0.01总体方案的拟定数控机床主要用于轴类、盘类件的加工，能自动完成外圆柱面、内孔、锥面、圆弧面2.2 总体方案的拟定数控机床主要用于轴类、盘类零件的加工，能自动完成外圆柱面、内孔、锥面、圆弧面、螺纹等工序的粗细加工，并能在外圆柱面或端面上进行铣、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，能够极大地提高生产率。
本项研究的对象——CM6132车床，主要用于对小型轴类！盘类以及螺纹零件的加工。
2.2.1 机械部分改造（1）主轴伺服系统的改造拆去原床身的变速箱、进给箱、三相异步电动机，主轴箱继续保留使用，变频调速电动机、原进给机构输出端接脉冲发生器。
由于采用了先进的数控系统、变频调速系统电动机驱动主轴进给系统，主轴的变速特性变佳，实现了无级调速。
图２－１ 主轴伺服系统的组成（2）进给电机伺服系统的改造设计为满足尽可能减少改动量的要求，采用步进电机经常接口箱驱动丝杠，带动刀具纵向和横向移动。
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，无爬行现象的特点，也可以进行预紧，以实现无间隙传动，以使传动刚度好，反向时无空程死区。
纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座，配上滚珠丝杠及其相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及其和丝杠的链接部分在主轴箱之下并不占据丝杠空间。
由于采用滚珠丝杠可提高系统的精度和纵向进给的整体刚度；横向进给机构的改造：由于原横向进给的丝杠空间有限，所以拆除横向丝杠换上滚珠丝杠。
由于现在的步进电机的驱动能力很强，步距角也比原来小了很多，所以步进电机和丝杠之间用联轴器连接，1：1传动。