车床数控改造设计
普通车床数控改造(c6132)
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机械设计制造及其自动化摘要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、导轨和刀架的改造，以及控制系统改造。
结果表明，改造后的车床具有自动化程度高、精度高等优点，并且降低了成本，提高了原机床的使用价值。
关键词：车床数控改造滚珠丝杠数控系统一、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。
因此能够极大的提高生产率。
C6132车床主要用于对小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。
数控车床的结构改造要求：在改造中应尽可能保留原机床结构。
主传动系统中保留主轴箱内滑移齿轮变速机构，取消原操作手柄，实现主轴的正反转及停止，改由数控系统直接控制主电机，当数控系统发出M03指令后，主电机正转，通过传动系统实现主轴正转。
纵、横进给系统均采用交流伺服电动机。
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, 也可以进行预紧, 以实现无间隙传动,传动刚度好,反向时无空程死区等特点。
可提高传动精度。
数控车床系统结构改造设计书
数控车床系统结构改造设计书数控车床系统结构改造设计书1. 设计目标本次数控车床系统结构改造的设计目标为：提高数控车床加工精度和稳定性，增加数控系统的功能和扩展性，提升生产效率和生产质量。
2. 现有车床结构分析数控车床的结构包括机身、进给系统、主轴系统、控制系统和刀具系统。
其中，机身的刚性决定着数控车床的加工精度和稳定性，而进给系统和主轴系统的精度和稳定性则是数控车床能否实现全自动加工的关键。
控制系统则决定了数控车床的加工精度和工作范围，刀具系统则决定了数控车床的工作效率和加工质量。
现有数控车床的结构不够合理，机身的刚性不够强，容易发生振动和位移，影响加工精度和稳定性。
进给系统和主轴系统的精度和稳定性也不够理想，容易产生误差和变形，导致加工品质下降。
控制系统的功能不能满足当前的加工需求，需要扩展出更多的加工功能。
刀具系统的切割效率不理想，加工速度不够快，切割质量不如人意。
3. 改造方案3.1 机身结构改造考虑到机身的刚性对加工精度的影响，本次改造将对现有机身结构进行增强和加固，利用更高强度的材料重新设计机身结构，并采用加强支撑和支撑背板的方式，使数控车床的结构更加稳定和牢固。
3.2 进给系统和主轴系统改造进给系统和主轴系统的精度和稳定性对数控车床的全自动加工有着至关重要的影响，因此，本次改造将针对进给系统和主轴系统的问题进行改进。
首先，更新进给系统的控制部分和传动设备，采用更加精密的减速器和伺服电机实现进给速度更加稳定和精确。
其次，针对主轴系统的问题，采用更加精密的轴承和主轴，实现主轴的转速稳定和运转平稳。
3.3 控制系统扩展控制系统的扩展将是本次改造的关键所在。
针对现有控制系统的不足，本次改造将引入更加先进的数控系统和相应的控制软件，实现更加灵活和多样化的加工需求，并提供更加人性化的操作界面，方便操作和管理。
3.4 刀具系统改进刀具系统的改进将提升数控车床的工作效率和加工质量。
本次改造将增加多条刀架，增强切割效率，并更新切割软件，实现更加高效和精准的切割操作。
CA6140车床数控化改造设计
计算切削力
纵向切削力计算 查阅相关资料计算得： 车削时最大工作载荷 Fm KFL f ( Fv G) =1.15×1340+0.04×(5360+90×9.8) =1790.68(N) 最大动载荷 C L f F 3 = 83.5 ×1.5×1790.68=11740（N）
3 m m
•
步进电机选择原则纵向驱动电源自选择横向电机选择五、数控系统的选择
• 现在国内数控设备使用的数控系统也是有不少的
品牌和种类，大体分为国产系统和进口系统，现 在国内厂家主流系统有：广州数控，北京KND， 华兴数控，华中数控，蓝天系统等，台湾系统有： 新代系统，宝元系统等，进口系统有：三菱系统， 西门子系统，发那科系统。 但是进口系统在某些性能上的确有其过人之处， 但是价格比较昂贵。从数控化改造的经济性和系 统的稳定性及综合性能上考虑我们选用广数的 GSK 980TDb系统，作为数控改造的系统，用来控 制机床的运行。
总体方案设计图
三、机械系统的改造设计方案 1．主传动系统的改造方案 对普通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，这样可减少机械 改造的工作量。
2．换装自动回转刀架
为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道 工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转 刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限公 司生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动 刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路， 由数控系统完成。
CA6140普通车床改造成经济型数控车床。 主要参数如下： （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δx = 0.005 mm/ 脉冲，Z方向(纵向)δz = 0.01 mm/脉冲； （4）X方向最快移动速度Vxmax = 3000 mm/min，Z方向为Vzmax = 6000 mm/min； （5）X方向最快工进速度Vxmaxf = 400 mm/min，Z方向为Vzmaxf = 800 mm/min；
CM6132型精密车床主传动系统数控改造设计
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。
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 。
C6140车床数控化改造课程设计
把 普 通 车 床 C6140 改 造 成 经 济 型 数 控 车 床 。主 要 的 任 务 要 求 如 下所列：
（1）床身上最大加工直径 400mm; （2） 最大加工长度 1000mm；
（ 3 ） X 方 向（ 横 向 ）的 脉 冲 当 量 0.005mm /脉冲，Z 方 向（ 纵 向 ）
3.2 安装电动卡盘
数控化改装的要求就是提高加工效率，同时使车床的操作简单 方 便 ，因 此 工 件 的 定 位 选 用 电 动 卡 盘 ，而 KD11250 型 电 动 三 爪 自 定 心卡盘就可以很好的实现这个要求。卡盘的控制由数控系统完成。
3.3 换装自动回转刀架
考虑到车床的加工精度和自动化程度，如果安装自动回转刀架 可以完成一次装夹多道工序，则会满足以上的要求。因此将原有的 刀 架 换成 自 动 回 转 刀 架 ，刀 架 选 用 LD4B-CK6140 型 四 工 位 立式 电 动刀架。刀架的自动换刀由相应的数控系统完成。
第四节 进给传动部件的计算和选型
纵 、横 向 进 给 传 动 部 件 的 计 算 和 选 型 主 要 包 括 ：确 定 脉 冲 当 量 、 计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、设计减速箱、选择步进电动机 等。
4.1 脉冲当量的确定
步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的轨型元
件 。对 于 每 一 个 电 脉 冲 ，步 进 电 机 都 将 产 生 一 个 恒 定 的 步 进 角 位 移 ，
长 期 以 来 ，我 国 的 数 控 系 统 为 传 统 的 封 闭 式 体 系 结 构 ，C N C只 能 作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数 形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过 CAD/CAM 及 自 动 编 程 系 统 进 行 编 制 。CAD/CAM和 C N C之 间 没 有 反 馈 控 制 环 节 ， 整 个 制 造 过 程 中 C N C只 是 一 个 封 闭 式 的 开 环 执 行 机 构 。 在 复 杂 环 境 以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、 进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无 法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通 过 反 馈 控 制 环 节 随 机 修 正 CAD/CAM中 的 设 定 量 ， 因 而 影 响 CN C的 工 作 效 率 和 产 品 加 工 质 量 。 由 此 可 见 ， 传 统 CNC系 统 的 这 种 固 定 程 序 控 制 模 式 和 封 闭 式 体 系 结 构 ，限 制 了 C N C向 多 变 量 智 能 化 控 制 发 展 ， 已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必 行。
CA6140车床数控化改造设计解析
CA6140车床数控化改造设计解析一、背景介绍：CA6140车床是一种常见的传统车床，它通过手动操作来控制工件加工过程，由于操作依赖于操作人员的经验和技能水平，加工效率低且容易受到人为因素的影响。
为了提高加工效率和加工精度，以及减少人为错误带来的质量问题，对CA6140车床进行数控化改造是一个重要的研究方向。
二、数控化改造的目标：1.提高加工效率：通过数字控制系统控制各个工作参数，实现工件的自动化加工，提高加工效率。
2.提高加工精度：通过数控系统的精确控制，保证工件加工的精度和一致性。
3.降低人为错误：将操作人员对机床的依赖度降低，减少人为错误对产品质量的影响。
4.增加功能灵活性：数控系统可以灵活地调整参数，以适应不同工件的加工需求。
三、设计方案：1.数控系统选型：选择一款适合CA6140车床的数控系统，该系统应具有稳定可靠的性能和完善的功能，能够满足车床加工的需求。
2.导轨和滑块改造：对原有的导轨和滑块进行改造或更换，以提高加工精度和稳定性。
3.主轴改造：对原有的主轴进行改造或更换，以提高转速控制的精度和可靠性。
4.伺服电机安装：在车床的各个轴向上安装伺服电机，由数控系统控制其运动，以实现自动化加工。
5.完善的自动化装置：设计并安装自动换刀装置、自动送料装置等，以提高加工效率和减少人为操作。
6.编程软件开发：根据数控系统的特点，开发适合CA6140车床的编程软件，以便操作人员能够方便地进行程序编写和调整。
7.操作界面设计：设计一个简洁明了的操作界面，方便操作人员进行监控和调整。
四、预期效果：1.加工效率提高：数控系统实现了工件的自动化加工，大大提高了加工效率，减少了人为操作的时间。
2.加工精度提高：通过对各个工作参数的精确控制，加工精度得到了显著的提高。
3.缩短交期：由于加工效率提高，交货期可以相应缩短，提高了客户的满意度。
4.减少人为错误：数控系统的自动化控制减少了人为错误的可能性，提高了产品的质量稳定性。
普通车床的数控化改造设计-课程设计
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。
3.功能部件的选择。
这主要是滚珠丝杆及其支承方式的选择、电动回转刀架的选择等等。
C620型普通车床数控化改造设计
目录引言 (5)1 概述 (6)1.1 毕业设计的目的 (6)1.2 设计任务 (7)1.3 设计的必要性 (7)1.3.1 数控改造目的 (7)1.3.2 数控改造的优点 (7)2总体方案设计 (7)2.1 系统的运动方式与伺服系统的选择 (7)2.2 计算机系统 (8)2.3 机械传动方式 (8)2.3.1纵向滚珠丝杠 (8)2.3.2横向滚珠丝杠 (8)2.3.3总体方案 (9)3进给伺服系统设计 (9)3.1纵向进给伺服系统 (10)3.1.1 计算进给牵引力F(N) (10)m3.1.2 计算最大动载荷C (11)3.1.3 滚珠丝杠螺母副的传动效率计算 (11)3.1.4 刚度验算 (12)3.1.5 稳定性校核 (13)3.2横向进给伺服系统 (13)F (13)3.2.1 计算进给牵引力m3.2.2 计算最大动负载C (13)3.2.3选择滚动丝杠螺母副 (14)3.2.4传动效率计算 (14)3.2.5 刚度验算 (14)3.2.6稳定性校核 (16)3.3齿轮传动比计算 (18)3.3.1 纵向进给齿轮箱传动比计算 (18)3.3.2横向进给齿轮箱传动比计算 (19)3.4步进电机的选型 (19)3.4.1纵向进给步进电机 (19)3.4.2横向步进电机 (23)3.4.3 计算步进电机空载启动频率和工作时的频率 (25)4 数控系统硬件电路设置 (26)4.1 数控系统基本硬件组成 (26)4.2 选择 CPU 的类型 (27)4.3 74LS138 CPU 和存储器 (27)4.4 I/O接口电路 (28)4.5 软件环行分配器 (28)4.6 控制系统 (28)4.7 其它辅助电路 (29)参考书目 (30)致谢 (31)图纸简介 .......................................... 错误！未定义书签。
摘要这次毕业设计主要是将一台C620型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。
C618车床数控改造设计
目录前言 (2)毕业设计任务书1 要求 (3)2 设计参数 (3)3 工作量 (4)4 设计依据 (4)第一章设计方案1 系统运动方式的确定 (5)2 伺服系统的选择 (5)3 执行机构传动方式的确定 (5)4 计算机的选择 (5)第二章经济型数控机床进给伺服系统机械部分计算与校核实例1 切削力的计算 (6)2 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 (6)3 齿轮传动比的计算 (6)4 步进进电机的计算和选型 (11)第三章进给伺服系统机械部分结构设计 (18)第四章经济型数控车床机械部分结构设计 (20)第五章机床的加工程序编 (23)设计体会 (25)参考文献 (26)前言经济型数控是我国80年代科技发展的产物。
这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少、见效快，成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。
十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。
由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。
对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。
毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个教学环节，也是学生完成工程师基本训练的重要环节。
其目的培养学生综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题能力，树立正确的设计思想和工作作风。
毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风本书在编写过程中，得到了指导老师刘吉兆教授和各位老师及同学的大力支持和热心帮助，在此表示谢意。
CA6140车床数控化改造设计
确保数控系统与车床电气系统的连接 稳定可靠，包括信号线、电源线等。
数控系统功能
根据车床加工需求，选择具有插补、 补偿、固定循环等功能的数控系统。
主轴系统改造
01
02
03
主轴电机更换
根据需要，更换更高功率 和转速的主轴电机，提高 加工效率。
主轴轴承调整
优化主轴轴承配置，提高 主轴刚性和回转精度。
主轴冷却系统改造
结构简单、操作方便、加工精度高、 适用范围广。
CA6140车床工作原理
操作流程
工件固定在机床工作台上，刀具旋转并沿轴线移动，通过刀具和工件的相对运动实现切削加工。
主要结构
由主轴箱、进给系统、工作台、润滑系统等部分组成。
Hale Waihona Puke CA6140车床现有问题加工精度不足
由于机械传动链误差和 热误差，导致加工精度
通过改进车床的附件配置，拓展其加 工范围，满足更多类型零件的加工需 求。
加强环保性能
优化车床的冷却和排屑系统，减少加 工过程中的噪音和粉尘排放，提高环 保性能。
对其他车床改造的启示
重视技术升级
对于其他车床改造，应重视数控技术的升级和应用，以提高加工 精度和生产效率。
强化自动化程度
在改造过程中，应尽可能提高设备的自动化程度，减轻工人的劳 动强度。
难以保证。
自动化程度低
手动操作和调整较多， 加工效率低下，工人劳
动强度大。
维护成本高
机械部件磨损较快，维 修保养成本较高。
生产安全性差
存在机械伤害的风险， 对工人安全构成威胁。
03
数控化改造方案
数控系统选择
数控系统类型
数控系统连接
选择适合ca6140车床的数控系统，如 FANUC、SIEMENS等知名品牌。
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。
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。
车床数控化改造设计
三、机械系统的改造设计方案
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。
Ff ＝935.69 N，背向力 Fp =1069.36 N。
四、进给传动部件的计算和选型
3．滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向）
（1）工作载荷Fm的计算 已知移动部件总重量G=1300 N； 车削力 Fc =2673.4 N， Fp =1069.36 N， Ff =935.69 N。
四、进给传动部件的计算和选型
三、机械系统的改造设计方案
螺纹编码器通常有两种安装形式：同轴安装和异 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。
异轴安装是指将编码器安装在床头箱的后端，一 般尽量装在与主轴同步旋转的输出轴，如果找不到同 步轴，可将编码器通过一对传动比为1：1的同步齿形 带与主轴联接起来。
四、进给传动部件的计算和选型
2．设切工削件力材的料计为算碳—素—结纵构向钢车，削σb力＝的65计0 M算pa； 选用刀具材料为硬质合金YT15； 刀具几何参数为：主偏角kr＝60°，前角γ0＝
10°，刃倾角λs＝－5°； 切削用量为：背吃刀量ap＝3 mm，进给量f =0.6
mm/r，切削速度vc＝105 m/min。
三、机械系统的改造设计方案
1．主传动系统的改造方案
对普通车床进行 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，这样可减 少机械改造的工作 量。主轴的正转、 反转和停止可由数 控系统来控制。
CW6163卧式车床数控化改造及横向进给设计
CW6163卧式车床数控化改造及横向进给设计第一章绪论1.1数控机床的发展现状数控机床正在向高精度、高速、无机、智能、环保的方向发展。
高精度和高速加工对传动及其掌控明确提出了更高的动态特性和控制精度，更高的切削速度和加速度，更高的振动噪声和更大的磨损。
问题的症结在传统的传动链从做为动力源的电动机至工作部件必须通过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环节，在这些环节中产生了很大的转动惯量、弹性变形、逆向间隙、运动落后、摩擦、振动、噪声及磨损。
虽然在这些方面通过不断的改良并使传动性能有所提高，但问题很难从根本上化解，于是发生了“轻易传动”的概念，即为中止从电动机至工作部件之间的各种中间环节。
随着电机及其驱动控制技术的发展，电主轴、直线电机、力矩电机的发生和技术的日益明朗，并使主轴、直线和转动座标运动的“轻易传动”概念变成现实，并日益表明其非常大的优越性。
直线电机及其驱动控制技术在机床切削驱动上的应用领域，并使机床的传动结构发生了关键性变化，并使机床性能存有了代莱脱胎换骨。
目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。
为适应这种情况，数控机床正朝着以下几个方面发展。
1.高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。
目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。
同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度。
并采用直线电机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。
在直线电机刚开始开发时，因其能实现高速加工而备受瞩目。
但近年来，使用直线电机的目的已逐渐转向高精度化。
也就是说，在直线电机的诸多优良特性中，很高的定位精度和圆弧插补精度尤其令人刮目相看。
其原因不为接触式的驱动系统没传统伺服电机转动失速用的齿轮副、滚珠丝杠、耦合件等各种机械因素引发的误差，以及直线电机必然使用闭路掌控。
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摘要数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提，也是设计一款数控车床的基本。
基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点，对于系统部件也作了介绍。
关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统AbstractNumerical-controlled Lathe is a electromechanical integration product,which is multinomial technology for one-piece. Numerical--controlled Lathe is multituded by mechanism、 electric 、hydraulic、pressure,pneumatic、 electrino、information and so on. It is main working machine and possesses high precision、 high efficiency、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlled Lathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlled Lathe is one of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop.Therefore study the structure and working principle is the premise of operate、maintain、improve Numerical-controlled Lathe, also it is the basic of designing Numerical-controlled Lathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicsesof Principal axis system 、Servo system and Tools system of Numerical-controlled Lathe according to this text, also made a introduction for the system parts.Keywords: NCLathe Principal axis systemServo system Tools system目录第一章概述 (1)一数控机床的产生与发展 (1)二数控机床的组成与适用范围 (1)三数控机床的特点与分类 (3)四数控技术的发展趋势 (4)第二章设计基本思想和主要参数 (5)一课题要求 (5)二设计思想 (5)第三章主轴系统设计与结构 (7)一主传动系统概述 (7)二主轴驱动装置、工作特性及速度控制 (8)三主轴部件 (9)四主传动系统设计与结构说明 (13)第四章进给系统设计与结构 (15)一进给传动系统概述 (15)二交流伺服驱动装置及调速 (17)三位置检测装置 (18)四进给传动机构 (20)五进给传动系统结构说明 (22)总结 (26)参考文献 (27)第一章概述一数控机床的产生及发展科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。
它不仅提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。
大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位多面同时加工，以达到高效率和高自动化。
但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。
而从某种程度上说，数控机床的出现正是很地满足了这一要求。
1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的试验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上。
当时用的电子元件是电子管，这就是第一代世界上的第一台数控机床。
我国是从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发时期。
当时，一些高等院校、科研单位研制出试验样机，开发也是从电子管开始的。
1965年国内开始研制晶体管数控系统。
从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。
在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。
80年代，我国从日本发那科公司引进了5、7、3等系列的数控系统和交流伺服电机、交流主轴电机技术，以及从美国、德国引进一些新技术。
这使我国的数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。
1985年，我国数控机床品种有了新的发展。
90年代以及接下来主要是向高档数控机床发展。
二数控机床的组成与适用范围（一）数控机床的组成如图所示，数控机床由以下几个不分组成。
1第页第 页21、程序介质根据零件的几何和工艺要求，确定零件加工的工艺过程和工艺参数，然后按规定的代码和格式编制数控加工程序。
编制程序的工作可由人工完成，也可以用计算机自动编程系统来完成。
比较先进的数控机床，可以在它的数控装置上直接编程。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储介质上，称为程序介质，可以是穿孔纸带、磁带、磁盘等。
2、输入输出装置输入输出装置主要用于零件数控程序的编制、存储、打印和显示等。
简单的输入输出装置只包括键盘和发光二极管显示器。
一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT 外，还包括纸带、磁带和磁盘输入机、穿孔机等。
高级的数控系统还使用自动编程机或CAD/CAM 系统。
3、数控装置数控装置是数控机床的核心。
它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令。
4、伺服驱动系统、位置检测装置及辅助控制装置伺服驱动系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并于机床的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它根据数控装置发出来的速度和位移指令，控制执行部件的进给速度、方向和位移。
每个进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动系统。
伺服驱动系统由开环、半闭环和闭环之分。
在半闭环和闭环伺服驱动系统中，还得使用位置检测装置，间接或直接测量执行部件的实际进给位移，与指令位移进行比较，按闭环原理，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动。
5、机床的机械部件数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件如工作台、拖板及其传动部件和床身立柱等支承部件，还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。
对于加工中心车床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。
(二) 数控机床的使用范围数控机床适用于加工：（1）生产批量小的零件（100件以下）；（2）加工精度高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、曲面类的零件；（3）需要进行多次改型设计的零件；（4）需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件；（5）价格昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工中因出现错而报废，将产生巨大的经济损失。
三数控机床的特点与分类（一）数控机床的特点数控机床是一种高效能自动化加工机床。
与普通机床相比，数控机床具有如下特点。
1、适应性强数控机床是按照被加工零件数控程序来进行自动加工的，当改变加工零件时,只要改变数控程序软件，而不需要改变机械部分和控制部分的硬件，就能适应加工。
因此，生产准备周期短，有利于机械产品的更新换代。
2、精度高，质量稳定数控机床本身的精度较高，还可以利用软件进行精度校正和补偿，加工零件按数控程序自动进行，可以避免人为的误差。
因此，数控机床可以获得比普通机床更高的加工精度。
尤其提高了同批零件生产的一致性，产品质量稳定。
3、生产率高数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机加工时。
还有自动换刀转速、自动换刀和其它辅助操作自动化等功能，而且无需工序间的检验与测量，故使辅助时间大为减缩。
4、能完成复杂型面的加工许多复杂曲线和曲面的加工，普通机床无法实现，而数控机床完全可以完成。
5、减轻劳动轻度，改善劳动条件。
由于数控机床是自动完成对零件的加工的，许多动作不需要操作者进行，因此劳动条件和劳动强度大为改善。
6、有利于生产管理采用数控机床，有利于向计算机控制和管理生产方向发展，为实现制造和生产管理自动化创造了条件。
(二) 数控机床的分类1、按工艺用途分类：（1）普通数控机床（2）数控加工中心（带有刀库和自动换刀装置的数控机床）2、按控制运动的方式分类：（1）点位控制数控机床3第页（2）点位直线控制数控机床（3）轮廓控制数控机床3、按伺服系统的控制方式分类：（1）开环数控机床（2）半闭环控制数控机床（3）闭环控制数控机床4、按所用数控系统的档次分类（1）低档数控机床(主要用于车床、线切割机床及旧机床改造)（2) 中档数控机床(伺服进给采用半闭环及直、交流伺服控制,三至四轴联动制）（3) 高档数控机床(伺服进给采用闭环及直、交流伺服控制，五轴或以上联动制）以上中、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。