数控机床改造(机械类毕业设计)

CA6140卧式车床经济型数控化改造

摘要

由于目前国内的数控机床数量需求量大，达到300万台之巨，要进行全部翻新在时间，物质上尚不具有足够的条件，为了达到的条件，为达到较高精度，实现较好的经济性，对普通车床实行数控开环改造。

本次设计着重对CA6140普通车床的纵横向进给系统改造，并对纵横向进给伺服系统齿轮箱进行改造。本次设计作了下面的一些工作：

1机械部分采用了一级齿轮传动，以BF型步进电动机作为驱动源，以CBM/CDM 滚珠丝杠作为重要元件，以便更好的实行软件控制；

2数控部分采用MCS-51中的8031作为主控芯片建立一套单片机应用系统。扩展I/O 接口用8155芯片及外存储器，采用地址锁存和译码器。

3 SolidWorks造型，包括软件的应用和对车床的实体建摸。

关键词：数控机床改造、单片机, 滚珠丝杠BF型步进电机SolidWorks

ABSTRAC

Because of the great number of machine tools in our country ,the number is3,000,000.It is impossible to renew them all without enough time and materialTo reform part of old ones with Numerrical Control(nc) Open-Loop control System to get high precision and high economy is a good way.

The design emphases on the reform of lengthwise and axial feed systems, the fear box of the axial system, too.some work has been in the paper:

(1) Based on the one-level driving , the style BFstepper Motor which acts the Soure of power, the CDM/CBM screw ball which is the important transmission element, the part of machinery realizes the software control.

(2) The numerical control partially uses in MCS-51 8031 to do primarily controls the chip to establish a set of monolithic integrated circuits application system。Expands the I/Oconnection with 8155 chips and the external memory, uses the address lock to save with the decoder (3) SolidWorks Modelling Constructs including the software application and to the lathe entitytraces

Keywords: Numerical control machine tool ,Single-chip Microcomputer ，Ball screw, the style BF stepper Motor, SolidWorks。

目录

1．绪论 (1)

2. 总体方案确定 (3)

2.1车床改造方案的选择 (3)

2.2车床改造方案的确定 (4)

3 .机械计算部分 (5)

3.1选择脉冲当量 (5)

3.2计算切削力 (5)

3.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (6)

3.3.1纵向进给丝杠 (6)

3.3.2横向进给丝杠 (9)

3.4齿轮传动比的计算 (10)

3.4.1纵向齿轮传动比计算 (10)

3.4.2横向齿轮传动比计算 (11)

3.5步进电机的计算和选型 (11)

3.5.1纵向步进电机的计算 (11)

3.5.2横向进给步进电机的计算和选型 (14)

4.微机控制部分 (17)

4.1总体设计 (17)

4.2主控制器 (17)

4.2.1主控器的选择 (17)

4.2.28031对片外存储器的选择 (18)

4.2.3 8031并行I/O口扩展 (18)

5.电路原理图设计 (19)

5.1关于各线路元件之间线路连接 (19)

5.2. 关于电路原理图的一些说明 (20)

专题部分 (24)

6.SolidWorks造型 (24)

6.1 SolidWorks软件介绍 (24)

6.2 绘制草图 (25)

6.3 装配体设计 (27)

结论 (31)

致谢 (31)

参考文献 (32)

附录 (33)

1．绪论

数控机床改造在国外以发展成一个新兴的工业部门。早在60年代已经开始迅速发展，并有专门企业经营这门业务，其发展的原因是多方面的。

首先是技术的原因，过去20年里，金属切削的基本原理变化不大，但社会的生产力的巨大发展，要求制造技术向自动化和精密化前进。而刀具材料和电子技术却有很的大的进步，特别是微电子技术，电子计算机的技术进步，反应出控制系统，它能帮助机床自动化又能提高加工精度，技术进步和高生产率的要求，精密加工的增多等，突出了旧机床技术改造技术的必要性和急迫性。

其次是经济上的原因。许多发达国家多做过系统的分析，如果旧机床设备以新设备更新，要付出很大的代价的，若利用“改造技术”，则节省大半资金，这种事半功倍的技术，不仅不浪费资金而切还为小企业技术改造开创了新路，而且对实力雄厚的大企业也有很大的经济吸引力。

再次是市场因素，目前许多国家设备所需的数控机床数量，按机床工业现状是无力及时提供的。机床“改造”就成为机床市场需要的补足手段。

最后是生产力的因素，在工业生产中，品种多小批量生产是现代化机械制造业的基本特征，只有相当大比重完成生产任务，不外乎选择通用机床、专业机床和数控机床，柔性制造系统，就工业复杂程度和一批工件所需要生产总成本比较中看出，数控机床最能适应这一需要。

我国是拥有300万机床国家。而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度不高，要想在近几年内大量用自动、半自动和精密机床更新现有设备，不论资金还是我国机床的能力是办不到的。因此应尽快将我国现有一部分普通机床实现自动化和精密化改装，是我国现有设备改造自动化要求解决的课题。用这控制技术正是适应这一要求。它是建立在微电子现代技术和传统技术相结合的基础上。在机床改造中引入了微机的应用，不但技术具有先进性，同时在应用此自动化改造方案，有较大的应用性和可调性，而且投资改造的费用低，一套经济型数控装置的价格仅是全功能型数控装置的1/3到1/5拥护承担的起。从若干单位应用的实例可论证，投入使用后，成倍的提高了生产效率，取得了显著的经济效益。因此，我国提出从大力推广经济型数控这一中间技