普通车床C616的数控改造毕业设计论文

摘要

本文主要是将传统的C616车床的电气控制系统改造成为数字控制的开环控制系统。随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，对机械加工设备的加工精密程度也要求越来越高。而在中国的机械加工设备的车床中，普通车床占了很大比例。这已经越来越制约着当今工业的发展。而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。所以对普通机床进行数控改造具有很大的意义。

本人在搜索、查阅和研究大量有关资料的基础上，对机床的数控改造技术进行了研究和分析，并描述了机床控制系统的设计。整个改造过程主要对车床纵、横向进给系统进行了改造，选用自动转位刀架，由脉冲发生器来加工所需要的螺纹。整个控制系统以8031型号的单片机为中心，通过编程对机床的驱动设备进行控制以达到所需要的加工程度。

关键词：C616车床数控改造8031单片机步进电机

目录

摘要 (1)

ABSTRACT ....................................................... 错误!未定义书签。第1章绪论. (1)

1.1普通机床数控化改造概述 (1)

1.2机床数控化改造的意义 (1)

1.2.1 微观看改造的必要性 (1)

1.2.2 宏观看改造的必要性 (2)

1.3国内外机床改造业的发展概况 (2)

1.3.1 国外机床改造业的发展 (2)

1.3.2 国内机床改造业的发展 (3)

1.4数控机床未来的发展方向 (4)

第2章 C616普通车床数控改造总体方案的设计 (5)

2.1本毕业设计的选题及主要任务 (5)

2.2总体方案设计 (5)

第3章机械部分改造 (7)

3.1纵向（Z向）进给系统的设计 (7)

3.2横向（X）向进给系统的计算与设计 (13)

3.3机床导轨改造 (17)

3.4自动刀架的选择 (18)

3.5主轴脉冲发生器 (18)

第4章电气系统控制部分改造 (20)

4.1步进电机的选择 (20)

4.1.1 步进电机选用的基本原则 (20)

4.1.2 C616纵向进给系统步进电机的确定 (21)

4.1.3 C616横向进给系统步进电机的确定 (21)

4.2数控装置硬件设计 (21)

4.2.1 数控系统硬件组成 (21)

4.2.2 单片机的选择 (22)

4.2.3 存储器的选择 (23)

4.2.4 I/O接口电路 (23)

4.2.5步进电机驱动电路 (24)

4.3数控系统软件设计 (25)

总结 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

第1章绪论

1.1 普通机床数控化改造概述

随着机电一体化技术的迅猛发展，数控机床的应用已日趋普及，机械制造业正在越来越多地采用数控技术来改善其生产加工方式，用以解决现代机械制造中结构复杂、紧密、批量小、多变零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，但是数控机床的应用也受到其他条件的限制。首先，数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小企业常是心有余而力不足；目前，各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且被替代下的机床闲置起来又会造成浪费；在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需；通用数控机床对具体生产存在冗余功能。要较好的解决上述问题，应走普通机床数控改造之路。低成本普通车床数控化改造是一项适合我国实际情况的先进适用技术，也是一项提升我国机床数控化率的有效途径。

机床的数控改造，就是在普通机床上增加计算机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。

数控化改造的优点

（1）减少投资额、交货期短。

（2）机械性能稳定可靠，结构受限。

（3）熟悉了解设备、便于操作维修。

（4）可充分利用现有的条件。可以充分利用现有地基，不必重新构筑地基。

（5）可以采用最新的控制技术。

1.2 机床数控化改造的意义

1.2.1 微观看改造的必要性

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。

（1）可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。

（2）可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。

（3）加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。

（4）可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。

（5）拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。

由以上五条派生的好处。比如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求做出快速反应等等。这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。

1.2.2 宏观看改造的必要性

宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70 年代末、80 年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS 外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS 等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军用、民用机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20 年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995 年只有1.9％，而日本在1994 年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。

此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

1.3 国内外机床改造业的发展概况

1.3.1 国外机床改造业的发展

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。

在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche 工程公司、ayton 机床