卧式车床CA6140数控化改造

目录

摘要 (2)

设计题目 (3)

1. 设计任务 (4)

2. 总体方案的确定 (5)

3. 机械系统的改造设计方案 (5)

4. 进给传动部件的计算和选型 (8)

4.1 脉冲当量的确定 (8)

4.2 切削力的计算 (8)

4.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向） (9)

4.4 同步带减速箱的设计（纵向） (10)

4、5 步进电动机的计算与选型（纵向） (13)

4.6 同步带传递功率的校核 (17)

5. 绘制进给传动机构的装配图 (17)

6. 控制系统硬件电路的设计 (18)

7. 步进电动机驱动电源的选择 (19)

8. 控制系统的部分软件设计 (20)

8.1 存储器与I/O芯片地址分配 (20)

8.2 控制系统的监控管理程序 (20)

8.3 8255芯片初始化子程序 (21)

8.4 8279芯片初始化子程序 (21)

8.5 8279控制LED显示子程序 (22)

8.6 8279管理键盘子程序 (24)

8.7 D/A电路输出模拟电压程序 (25)

8.8 步进电动机的运动控制程序 (25)

8.9 电动刀架的转位控制程序 (25)

8.10 主轴、卡盘与冷却泵的控制程序 (25)

机电一体化课设的感受与收获 (27)

结论 (28)

谢辞 (29)

参考文献 (30)

摘要

整个人类社会的文明史，就是制造技术不断演变和发展的历史。任何国家的制造业都是国民经济的基础产业，也是国民经济的主要来源。没有发达的制造业，就不可能有国家真正的繁荣和强大。制造技术是制造业的技术支柱，是一个国家科技水平、综合国力的重要体现，制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动力。而制造业中机床是其基础装备。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

（机电一体化系统设计课程设计指导书）

设计题目：——卧式车床数控化改造设计

普通车床（如C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630等）是金属切削加工最常用的一类机床。C6140普通车床的结构布局如图所示。当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向和横向移动，能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹面等，借助成型刀具，还能加工各种成形回转表面。

C6140普通车床的结构布局图

1-床脚2-挂轮3-进给箱4-主轴箱5-纵溜板6-溜板箱

7-横溜板8-刀架9-上溜板10-尾座11-丝杠12-光杠13-床身

机床实体图

普通车床刀架的纵向和横向进给运动，是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杆或丝杆带动溜板箱、纵溜板以及横溜板产生移动。进给参

数依靠手工调整，改变参数时需要停车。刀架的纵向进给和横向进给不能联动，切削次序需要人工控制。

对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数、切削次序和刀具都可按程序自动进行调节和更换，再加上纵、横向的联动进给功能，所以，改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序集中车削，从而提高生产效率和加工精度。

1. 设计任务

题目：C6140普通车床数控化改造设计

任务：将一台C6140普通车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下

（1）床身上最大加工直径400 mm ；

（2）最大加工长度1000 mm ；

（3）X 方向(横向)的脉冲当量x δ = 0.005 mm/脉冲,Z 方向(纵向)z δ = 0.01 mm/脉冲；

（4）X 方向最快移动速度max x v = 3000 mm/min ，Z 方向为max z v = 6000 mm/min ；

（5）X 方向最快工进速度F x v max = 400 mm/min ，Z 方向为zmxF v = 800 mm/min ；

（6）X 方向定位精度± 0.01 mm，Z 方向± 0.02 mm；

（7）可以车削柱面、平面、锥面与球面等；

（8）安装螺纹编码器，可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24

（9）安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀；

（10)自动控制主轴的正转、反转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号；

（11)自动控制冷却泵的启/停；

（12)安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；

（13)纵、横向安装限位开关；

（14)数控系统可与PC 机串行通信；

（15)显示界面采用LED 数码管，编程采用ISO 数控代码。