普通机床的数控化改造

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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

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。

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。

浅析普通车床的数控改造

浅析普通车床的数控改造摘要:企业要在当前市场需求多变,竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品,以最低价格、最好质量、最短时间去满足市场需求的不断变化。

而普通车床已不适应多品种、小批量生产要求,数控改造后的车床操作方便,降低了操作者劳动强度,提高了产品质量,为下一道工序生产创造了良好条件。

而改造所需费用仅是购买简易数控车床价格的一半。

关键词:车床数控改造普通车床是目前使用最广泛的机床之一,其技术参数范围广,加工范围较广,但结构复杂且自动化程度低,生产效率低,不适用于精密、形状复杂零件的加工。

数控化加工是机械加工行业朝高质量、高精度、高效率发展的必然趋势。

在现有的普通车床基础上对其进行数控化改造是一条低成本、高效益的途径。

对企业现有的车床进行了数控化改造后,既满足了生产需要,又节省了很多经费,创造了可观的经济效益。

普通车床经过多次大修后,其零部件相互连接尺寸变化较大,主要传动零件几经更换和调整,故障率仍然较高,采用传统的修理方案很难达到大修验收标准,而且费用较高。

因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。

数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠,以尽可能低的故障率运转。

普通车床应用微机控制系统进行改造,可以提高工艺水平和产品质量,减轻操作者的劳动强度。

现将应用微机控制系统对普通车床改造进行总结分析。

一、车床数控改造的目的意义改造后的车床生产效率高,是普通车床的3～5倍;减少工装,减少人为误差,提高加工精度,具有广泛的适用性和灵活性;缩短新产品的试制和生产周期,易于组织多品种生产,使企业能对场需求作出快速响应,能加工普通机床不能加工的大型复杂零件,能减轻劳动强度,改善劳动条件,节省人力,能降低劳动成本;熟悉了解设备、便于操作维修。

二、机床数控化改造的必要性我国目前机床总量400多万台,其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。

近10年来,我国数控机床年产量为0.68～0.8万台,年产值约为18亿元。

浅谈普通机床的数控化改造

浅谈普通机床的数控化改造摘要:本文重点介绍了普通机床数控化改造的必要性及数控化改造的内容及其优缺点,以及如何进行普通机床的数控化改造,包括数控系统的选择要素,并对数控改造中如何对主要机械部件进行改造进行了探讨,列举了普通机床数控改造的主要步骤。

最后说明了普通机床数控改造中经常遇到的问题及其解决方案。

关键词:机床数控改造集成性能调整1946年世界上第一台计算机诞生了,开创了机器部分代替“人脑”的先河,为当今信息社会的产生及数控技术的应用奠定了基础。

随着1952年计算机技术在机床上的应用,人类历史上诞生了第一台数控机床。

在数控技术发展过程中,数控技术在机加工领域的应用经历了两个阶段。

第一阶段为数控(NC)阶段—此阶段为数控技术应用的初期阶段,起源于1952年。

当时,人们仅采用数字逻辑电路搭成机床专用计算机作为数控系统,简称为数控(NC)。

第二阶段为计算机数控(CNC)阶段—此阶段起源于1970年,随着小型计算机的诞生,人们开始将其移植到机床的数控系统作为数控的核心部件。

1 普通机床的数控化过程随着计算机技术的发展和应用,数控技术在机加工领域的应用也在不断的提高和创新。

在进入20世纪70年代年以后,随着集成化电路的应用,使计算机的硬件实现了集成化和小型化。

20世纪90年代以后,随着小型计算机的发展,使得小型个人计算机(PC)作为前端机来处理人机界面、编程、联网通信等变的更加方便。

随着智能化技术的应用,数控系统的智能化水平也在不断提高。

例如,人们应用自适应控制技术来检测数控过程中的一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,达到改进系统运行状态的目的;将加工的一般规律和特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为平台,建立具有人工智能的操作系统等等。

数控系统在机加工领域的应用,大大提高了机床的性能。

如何提高和改善普通机床性能,成为机床行业的一个新课题。

图1描绘了普通机床的数控化改造过程。

2 普通机床数控改造的必要性数控机床有许多优于普通机床的特性,这些特性主要来自数控系统的控制能力和计算能力。

毕业设计CAK6150普通车床的数控化改造(PLC系统的改造)说明书

目录1绪论 (2)1．1 数控机床与数控技术 (2)1.1.1数控机床的发展趋势及国内发展现状 (2)1.1.2数控机床的发展趋势 (2)1.2数控改造的必要性 (4)1.2.1机床数控化改造的必要性 (4)1.2.2数控化改造的特点 (5)1.2.3、数控系统的选择 (6)1.2.4数控改造中主要机械部件改装探讨 (6)2 数控车床总体改造方案及机械部分设计 (7)2.1设计要求 (7)2.1.1 设计基本思路 (7)2.1.2总体方案设计 (8)2.1.3初始故障诊断原理 (8)2.2改造方案的确定 (9)2.3改造的实施 (11)2.4验收及后期工作 (12)3车床的PLC数控系统控制原理设计 (13)3.1 车床的操作要求 (13)3.2 PLC数控系统需解决的问题 (13)3.3 数控系统的控制原理 (14)3.4 总程序结构设计 (14)3.5手动程序梯形图设计 (16)4结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)1绪论1．1 数控机床与数控技术1.1.1数控机床的发展趋势及国内发展现状从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。

数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。

数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。

数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。

机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。

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

(完整版)CA6140 普通车床的数控改造毕业设计论文

河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute 毕业设计（论文）题目： CA6140普通车床的数控改造班级：机电设备维修与管理0902 班*名：***指导教师：**CA6140车床数控化改造摘要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。

针对现有常规CA6140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各个改造部分的设计。

通过对CA6140普通车床的数控改造，实现了加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，大大提高了工作效率，稳定了零件的加工质量，并保留了原机床的基本结构和部分工作性能，能节约资金，缩短生产周期，是工厂进行机械设备技术化改造的趋势。

关键词：车床，数控，改造，精度，进给系统目录一绪论 (1)1.1数控机床的发展史 (1)1.2机床数控化改造的意义 (1)1.3数控化改造后机床的优越性 (2)1.4机床数控化改造的内容 (2)二设计要求及系统的选型 (4)2.1总体方案设计要求 (4)2.2设计参数 (4)2.3其他要求 (5)2.4系统的确定 (5)2.5系统的特点 (6)2.6GSK980TA的参数 (6)三车床丝杠的改造与伺服系统的改造设计 (9)3.1滚珠丝杠的优点 (9)3.2换用滚珠丝杠的设计 (9)3.3纵向滚珠丝杠选型与设计 (10)3.4横向滚珠丝杠的选用与设计 (16)3.5滚珠丝杠的支撑与轴承的选用 (20)3.6步进电机的选用原则 (21)3.7步进电机的选用 (23)3.8驱动器的选择 (31)四 CA6140其他部分的改造特点 (33)4.1电气控制系统的改造设计 (33)4.2主轴脉冲发生器的选用与安装 (36)4.3导轨副的改装 (37)4.4联轴器的安装 (37)五总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (33)一绪论1.1数控机床的发展史1946年诞生了世界上第一台电子计算机。

普通机床的数控化改造

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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。

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。