C6140卧式车床数控化改造设计
C6140卧式车床数控化改造设计
目录1设计任务 (2)2设计要求 (2)2.1总体方案设计要求 (3)2.2设计参数 (3)2.3.其它要求 (5)3进给伺服系统机械部分设计与计算 (5)3.1进给系统机械结构改造设计 (5)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6)3.2.1确定系统的脉冲当量 (6)3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6)3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10)4步进电动机的计算与选型 (13)4.1步进电动机选用的基本原则 (13)4.1.1步距角α (13)4.1.2精度 (14)4.1.3转矩 (14)4.1.4启动频率 (14)4.2步进电动机的选择 (14)4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (14)4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (14)5电动刀架的选择 (15)6控制系统硬件电路设计 (15)6.1控制系统的功能要求 (16)6.2硬件电路的组成： (16)6.3电路原理图 (16)6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。
7总结 .. (18)8参考文献 (18)1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。
主要技术指标如下：1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变速信号10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关12) 数控系统可与PC 机串行通讯13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码01.0=x δ02.0=zδ2设计要求2.1总体方案设计要求C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。
机电一体化课程C6140数控车床纵向进给传动机构..
C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计设计说明书一、绪论31.机床数控改造的意义32.数控改造的主要内容33.车床数控改造的必要性与可行性4二、课题任务及要求41.题目:C6140卧式车床纵向进给系统数控化改造设计4 2．主要技术要求4三、进给系统的改造与设计方案5四、纵向进给系统的设计计算51.脉冲当量的确定52.切削力的计算53.滚珠丝杆螺母副的计算和选型64.同步带减速箱的设计75.步进电机的计算与选型96.同步带传递功率的校核13五、绘制进给系统的装配图13六、控制系统的硬件电路设计14七、步进电机驱动电源选用17八、总结19一、绪论1.机床数控改造的意义普通卧式车床应用广泛，约占车床类总数的65%。
卧式车床主轴转速和进给量的调整范围大，工艺范围广，能进行多种表面的加工。
但其结构也有不足之处，如刚度低，抗震性差，传动件间存在间隙，精度不足，且受操作人员技能的限制较大。
而数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业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、尺寸多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。
但从目前企业面临的情况看，因数控机床价格较贵，一次性投资较大而使中小型企业心有余而力不足。
而机床的数控化改造由于其投资少、周期短，改造后能满足企业生产的需要，并且能有效地利用机床的剩余价值，成为中小型企业的首选。
a.节省资金机床的数控改造同购置新机床费相比，一般可节省40% ～ 60% 的费用，大型及特殊设备尤为明显。
一般机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60% 的费用，并可以利用车间现有的基础。
b.性能稳定可靠因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
c.提高生产效率机床经数控改造后,即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3～7 倍。
对复杂零件而言，难度越高，功效提高得越多。
C6140车床数控化改造课程设计心得
C6140车床数控化改造课程设计心得作为一名机械设计与制造专业的学生，我们在大学期间会接触到各种机床的使用和操作，然而在传统的车床操作中，由于对零件尺寸精度和工件表面质量的要求越来越高，故需要引入数控技术，从而提高工作效率和加工精度。
本学期我们进行了一次针对C6140车床的数控化改造课程设计，以此为机会，我将我的心得体会分享给大家。
一、前期准备工作在进行CNC数控化改造之前，我们需要对C6140车床的结构、原理及工作方式、CNC系统的基本原理、车刀的刀具系统以及加工过程等内容进行全面学习和了解，并作出详细的设计方案，以确保改造的顺利进行。
二、具体实施工作1. 设计方案的制定我们的团队利用CAD绘制了数控化改造方案。
通过模拟车工加工的过程，确定各轴的行程及速度软限位。
设定各加工参数，如清算、快走、空行程、加工后跳跃、切削补偿等。
同时，我们还需要对车床进行重要部件的具体更换，如主轴箱、主轴电机、尾座、刀架、抱杆等。
2. 数控系统的安装和调试我们采用了FANUC数控系统，需要将各轴控制卡、驱动器及主机放置在机箱内，然后按照所制定的参数进行初步调试。
通过安装完成数控系统并根据预定的程序进行参数、功能调试，确保数控系统能够正常工作，各个轴之间的协调性良好。
3. 技术员的培训我们团队还需要对操作人员进行专门的数控车床操作培训，让他们熟练掌握数控操作界面及相关功能，能够精准制定执行数控程序，并成功完成零件加工任务。
三、数控化改造的效果经过数控化改造后，C6140车床加工效率极大提升，特别是小批量、多品种的单件和中小批量的生产更加方便，同时大货量的生产也可以轻松应对。
随着技术的不断进步，CNC技术不仅仅是加工精度高，而且生产效率急剧增加，其广泛的应用范围也在不断扩大，使得机械加工的发展呈现更为广阔而广阔的前景。
总之，本次C6140车床数控化改造课程设计，让我更加深入地了解了数控化改造的整个流程和每个环节的具体操作方式。
c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统(X)轴设计说明
数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。
通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。
如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。
经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。
普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。
几十年来，国外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养容。
因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。
常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国外专家多采用以下三种解决方案。
1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。
必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。
机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。
2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。
这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。
这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。
3.80年代中期，随着电子技术的进步与发展，国外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。
采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。
但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。
卧式车床C6140数控化改造设计_毕业设计论文 精品
卧式车床C6140数控化改造设计目录摘要 (1)第1章绪论 (1)1.1数控系统发展简史 (1)1.2数控机床现状 (2)1.3数控系统的发展趋势 (3)1.4机床数控化改造的必要性 (4)1.5主要技术指标 (4)第2章华中HNC-21数控车削系统介绍 (4)第3章普通车床的数控改造可行性论证 (11)3.1技术可行性 (11)3.2机床本身 (11)3.3加工对象分析 (12)3.4市场可供性 (12)第4章总体方案的确定 (12)4.1总体方案设计要求 (12)4.2设计参数 (13)第5章进给传动部件的计算和选型 (16)5.1 脉冲当量的确定 (16)5.2 切削力的计算 (17)5.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型（纵向） (17)的计算 (17)5.3.1 工作载荷Fm5.3.2 最大动载荷F的计算 (17)Q5.3.3 初选型号 (17)5.3.4传动效率η的计算 (18)5.3.5 刚度的验算 (18)5.3.6 压杆稳定性校核 (18)5.4 步进电动机的计算与选型(纵向) (18) (18)5.4.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Je q (19)5.4.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Te q5.4.3步进电动机最大静转矩的选定 (21)5.4.4步进电动机的性能校核 (21)5.5 主轴交流伺服电机的计算与选型 (22)5.5.1主轴的变速范围 (22)5.5.2初选主轴电机的型号 (22)5.5.3主轴电机的校核 (22)第6章绘制进给伺服系统的机械装配图 (22)第7章元件的选择 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)卧式车床C6140数控化改造设计摘要中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满足加工的要求。
针对目前制造业的技术装备现状，对传统机械制造业装备进行改造，解决机械制造业中的一些技术问题，用现代先进技术对旧的设备进行改造和提升，是我国制造业的发展方向。
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。
c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统(X)轴设计
数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。
通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。
如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。
经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。
普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。
几十年来，国内外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养内容。
因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。
常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。
1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。
必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。
机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。
2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。
这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。
这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。
3.80年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。
采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。
但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。
机电一体化课程设计-C6140卧式车床数控化改造设计讲解
机电一体化课程设计说明书设计题目：C6140卧式车床数控化改造设计班级：班设计者：学号：指导教师：目录1设计任务 (3)2设计要求 (3)2.1总体方案设计要求 (3)2.2设计参数 (4)2.3.其它要求 (6)3进给伺服系统机械部分设计与计算 (6)3.1进给系统机械结构改造设计 (6)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6)3.2.1确定系统的脉冲当量 (6)3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6)3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (11)4步进电动机的计算与选型 (14)4.1步进电动机选用的基本原则 (14)4.1.1步距角α (14)4.1.2精度 (14)4.1.3转矩 (14)4.1.4启动频率 (15)4.2步进电动机的选择 (15)4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15)4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (15)5电动刀架的选择 (15)6控制系统硬件电路设计 (16)6.1控制系统的功能要求 (16)6.2硬件电路的组成： (16)6.3电路原理图 (17)6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。
7总结 .. (19)8参考文献 (19)1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。
主要技术指标如下：1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变速信号10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关12) 数控系统可与PC 机串行通讯13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码2设计要求2.1总体方案设计要求C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。
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C6140卧式车床数控化改造设计 主要技术指标如下：
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x δ=0.005mm/脉冲， Z 方向（纵向）的脉冲当量z δ=0.01mm/脉冲；
4）X 方向最快移动速度max x v =3000mm/min,Z 方向为max x v =6000mm/min ； 5）X 方向最快共进速度max x f v f=400mm/min ，Z 方向为max x f v =800mm/min ；
6）X 方向定位精度0.01mm ±，Z 方向±0.02mm ；
7）可以车削柱面，平面，锥面与球面等；
8）安装螺纹编码器，可以车削米/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm ；
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，翻转与停止，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。
目
录
一：总体方案的确定
二：机械系统的改造设计方案三：进给传动部件的计算和选型四：绘制进给传动的机构的装配图
五：控制系统硬件电路设计
·
六：步进电动机驱动电源的选用一：总体方案的确定
二：机械系统的改造设计方案
0.01mm脉冲三：进给传动部件的计算和选型
四：绘制进给传动机构的装配图
五：控制系统硬件电路设计
图（1）
（图二）
交流变频
主轴电动机
隔离放大 X 向步进电动机
隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 隔离放大 Z 向步进电动机
刀架电动机
主轴电动机
卡盘电动机
切削液泵电动机
刀架刀位信号
限位开关信号
SRAM 芯片 6264
复位电路
晶振电路
EPROM 芯片 W27C512
CPU A T89S52 单片机
键盘与显示接口芯片8279
串行接口芯片 MAX233
并行接口芯片 8255
D/A 转换芯
片DAC0832
螺纹光栅信号
操作面板开关/按钮信号
六：步进电动机驱动电源的选用
X向步进电动机的型号为110BYG5802,Z向步进电动机的型号为30BYG5501，生产厂家为常州宝马集团公司。
两种电动机除了外形尺寸、步距角和输出转矩不同外，电气参数基本相同，均为5相混合式，5线输出，电动机供电电压120，电流5安。
这样，两台电动机的驱动电源可用同一型号。
在此，~
V
DC310
选择合肥科林数控科技有限责任公司生产的五相混合式调频调压型步进驱动器，型号为BD5A。