C6140卧式车床数控化改造毕业设计论文
毕业设计论文-CA6140车床经济型数控改装的设计 精品推荐
1 绪论1 绪论1.1课题背景1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。
它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。
6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。
我国目前机床总量380余万台，而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约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。
机床的年产量数控化率为6％。
我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。
可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。
所以必须大力提高机床的数控化率。
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。
我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。
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机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。
美国得宝公司已在中国开办公司。
在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。
从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田1西安工业大学毕业设计（论文）工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
CA6140普通车床的数控化改造论文
CA6140普通车床的数控化改造论文摘要目前大多数企业还有数量众多，而且还是有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低，不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。
而把普通机床改装成数控机床不失为一条投资少，提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为世界制造中心及制造强国的进程中占有一席之地。
本设计共包含以下主要容，即改造总体方案，机械部分改造、辅助装置、数控部分、机床的安装与调试。
普通车床数控化改造可以带来以下好处：一是有利于普通车床的再次利用；二是有利于企业技术的提高和成本的节约；三是有利于企业经济开支的节约，四是有利于数控化市场的扩大。
机床数控化改造的意义有三：一是节约了企业资金，二是提升了机床性能，三是提高了生产效率。
关键词：车床数控化改造目录第1章前言 (1)1.1 问题提出 (3)1.2 普通车床数控化改造的好处 (4)1.3 机床数控化改造的意义 (4)第2章改造总体方案 (5)2.1 CA6140车床介绍 (5)2.1.1 CA6140车床组成图 (5)2.1.2 CA6140改造参数 (6)2.2 数控化改造要求和容 (6)第3章机械部分改造 (9)3.1 主传动系统 (9)3.1.1主传动系统的介绍 (9)3.1.2 主轴脉冲发生器 (9)3.2 进给传动系统 (10)3.2.1 纵向进给的改造与计算 (10)3.2.2 横向进给的改造与计算 (14)3.2.3 导轨 (17)第4章辅助装置 (18)4.1 刀架的改造与安装 .................................................. 错误!未定义书签。
第5章数控部分 (20)5.1 数控系统的选择 (21)5.2 数控系统的介绍 (21)5.2.1 操作面板 (21)5.2.2 软件操作界面 (22)5.2.3 系统参数 (23)5.3 伺服驱动 (24)5.4 伺服电机 (26)第6章机床的安装与调试 (27)6.1 数控系统的调试 (27)6.1.1 参数设置 (27)6.1.2 外部状态检查 (30)6.1.3 伺服电机安装调试 (31)6.1.4 接通伺服电源 (32)6.1.5 连接机床调试 (32)6.1.6 参数的设置与系统的调试 (35)6.1.7 其他参数设置及传动链注意事项 (35)6.2 电气PLC的调试 (35)6.3 安装调试的注意事项 (36)元器件清单 (37)结论............................................................................. 错误!未定义书签。
车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计
车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真毕业设计1.摘要本论文针对车床CA6140主轴系统进行数控化改造及仿真设计，旨在提高车床的加工精度和生产效率。
首先，对车床的主轴系统进行了详细分析，并确定了改造的目标和需求。
然后，基于数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。
最后，通过仿真模拟对改造方案进行了验证，并使用实际加工试验进行了实验验证。
实验结果表明，通过数控化改造，主轴系统的加工精度和生产效率得到了显著提高。
2.引言车床是传统机械加工设备中常用的一种，但是由于其控制方式落后，存在加工精度低、生产效率不高等问题。
因此，对车床进行数控化改造是提高其加工精度和生产效率的重要手段。
主轴系统作为车床的核心部件之一，其控制精度对整个车床的加工效果起着重要作用。
本论文针对车床CA6140主轴系统进行了数控化改造及仿真设计，旨在提高其加工精度和生产效率。
3.车床CA6140主轴系统的分析与改造目标首先，对车床CA6140主轴系统的结构和工作原理进行了详细分析，发现其存在传动链路复杂、加工精度不稳定等问题。
基于此，确定了改造目标为提高主轴系统的加工精度和稳定性，并提高其生产效率。
4.数控控制系统的设计根据数控系统的工作原理和数控编程的方法，设计了适用于CA6140主轴系统的数控控制系统。
首先，选取了适合主轴系统控制的数控设备，并设计了相应的控制算法和程序。
然后，对数控编程进行了详细设计，并使用仿真软件进行了仿真验证。
5.改造方案的仿真与验证为了验证改造方案的有效性，使用仿真软件对其进行了仿真模拟。
首先，建立了CA6140主轴系统数学模型，并将其运行参数与改造后的数控控制系统进行了耦合。
然后，通过调整控制系统的参数，对加工过程进行了仿真模拟，并对加工结果进行了分析和评估。
最后，使用实际加工试验进行了实验验证，并与仿真结果进行了对比分析。
6.结论通过车床CA6140主轴系统的数控化改造及仿真设计，本论文有效提高了主轴系统的加工精度和生产效率。
〔大学论文〕CA6140普通车床的数控技术改造〔含word文档〕
1.4.1 微观看改造的必要性 从微观上看，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。
由 于 计 算 机 有 高 超 的 运 算 能 力 ，可 以 瞬 时 准 确 地 计 算 出 每 个 坐 标 轴 瞬 时 应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 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。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储 下 来 ，然 后 按 程 序 规 定 的 顺 序 自 动 去 执 行 ，从 而 实 现 自 动 化 。数 控 机 床 只 要 更 换 一 个 程 序 ，就 可 实 现 另 一 工 件 加 工 的 自 动 化 ，从 而 使 单 件 和 小 批 生 产 得 以自动化，故被称为实现了"柔性自动化"。 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。
山东理工大学
第一章 概论
1.1 数控系统发展简史
1946 年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和 部 分 代 替 脑 力 劳 动 的 工 具 。它 与 人 类 在 农 业 、工 业 社 会 中 创 造 的 那 些 只 是 增 强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。 6 年后，即在 1952 年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台 数 控 机 床 。从 此 ，传 统 机 床 产 生 了 质 的 变 化 。近 半 个 世 纪 以 来 ，数 控 系 统 经 历了两个阶段和六代的发展。
CA6140普通车床数控化改造毕业设计论文
设计目的通过本课程设计的训练，使学生在学完《数控机床结构及维修》和《数控原理与系统》课程之后，能够运用所学的知识独立完成数控车床进给传动系统的自动控制系统设计，从而使我们更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。
（1）运用所学的理论知识,进行车床数控化改造的初步训练,培养我的设计能力；（2）了解普通车床的机械部分的数控化改造与电气部分的数控化改造方法（3）掌握查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；（4）掌握编写技术说明书的能力。
摘要数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化。
普通机床的缺点：普通机床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。
由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。
普通机床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。
适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。
它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工资水平高。
在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。
因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。
也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。
物竞天择，适者生存。
一些不适应社会发展在机床必将被淘汰，所以实施机床的数控化改造是机械行业在必然趋势。
通过搜集资料、实践研究等方法对机床就行改造即是用较少的成本去创造更高的价值。
而这也将极大的推动中国机械行业的发展。
经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。
所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。
事实证明：机床的数控化改造可以为企业带来可观的经济效益。
关键词：CA6140普通车床；数控化改造；数控车床目录第一节普通车床数控化改造绪论1.1 概述 (1)1.2 数控机床在我国的发展概况 (1)1.3 数控机床的发展趋势 (2)第二节机械设计部分 (3)2.1C A6140普通车床的数控化改造设计方案的拟定 (3)2.2总体方案确定 (3)2.3设计参数 (4)2.4 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 (5)2.5步进电机拖动的开环系统 (15)第三节 PLC程序设计部分 (16)3.1系统配置 (16)3.2程序设计 (16)3.3程序设计及调试运行程序 (17)第四节体会收获 (21)第五节参考文献 (22)第一节普通车床数控化改造绪论1.1 概述1．机床数控化改造的目的：用数控装置、伺服系统、滚珠丝杠副及其他辅助装置等对普通机床进行数控化改造，将其有机结合，使普通机床基本具备同类数控机床的性能的数控机床。
CA6140普通车床数控改装设计
XX大学毕业设计(论文)CA6140普通车床数控改装设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要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.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；5.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；6.绘出相应的零件图和装备图；7．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AbstractAs 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 motor of feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought up a choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. 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 technique diagram.5. 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.6. Draw out parts diagrams and assemble diagram.7 .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目录摘要 (II)Abstract (III)目录 ...................................................................................................................................... I V 第1章绪论 . (7)1.1 课题研究的意义 (7)1.2 数控机床的发展趋势和研究方向 (7)1.2.1 高速度、高精度化 (8)1.2.2多功能化 (9)1.2.3智能化 (10)1.2.4数控系统小型化 (11)1.2.5数控编程自动化 (11)1.2.6更高的可靠性 (11)1.3 本课题研究的参数要求 (12)第2章总体设计方案 (13)2.1数控车床的总体任务 (13)2.2运动系统方案确定 (13)2.2.1伺服系统的选择 (13)2.2.2传动方式的选择 (13)2.3数控系统电路原理图设计 (14)2.4数控系统硬件结构 (14)2.5数控系统软件结构 (15)第3章纵向进给伺服进给结构设计 (16)3.1 确定脉冲当量 (16)3.2 切削力的计算 (16)3.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (17)3.3.1 精度的选择 (17)3.3.2丝杠导程的确定 (17)3.3.3 最大工作载荷的计算 (18)3.3.4 最大动载荷的计算 (18)3.3.5 滚珠丝杠螺母副的选型 (19)3.3.6 滚珠丝杠副的支承方式 (19)3.4.3 传动效率的计算 (19)3.3.8 刚度的验算 (20)3.3.9 稳定性校核 (21)3.3.10 临界转速的验证 (21)3.4 齿轮传动的计算 (22)3.5 步进电动机的选择 (22)3.6导轨的特点 (25)4.3 导轨的设计 (26)第4章横向进给伺服进给结构设计 (29)4.1切削力的计算 (29)4.2 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (29)4.2.1 最大工作载荷的计算 (29)4.2.2 最大动载荷的计算 (29)4.2.3滚珠丝杠螺母副的选型 (30)4.2.4 滚珠丝杠副的支承方式 (30)4.2.5 传动效率的计算 (30)4.2.6 刚度的验算 (30)4.2.7 稳定性校核 (31)4.2.8临界转速的验证 (31)4.3 进给伺服系统传动计算 (32)4.3.1确定传动比 (32)4.3.2齿轮参数的计算 (32)4.4.步进电机的计算和选用 (32)4.4.1转动惯量的计算 (32)4.4.2电机力矩的计算 (34)4.5步进电机的选择 (36)第5章单片机控制应用系统电路设计 (37)5.1硬件电路设计 (37)5.1.1 数控系统的硬件结构 (37)5.1.2 数控系统硬件电路的功能 (37)5.2关于各线路元件之间线路连接 (38)5.3.关于电路原理图的一些说明 (39)参考文献 (43)致谢 (44)第1章绪论1.1 课题研究的意义机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石。
(完整版)CA6140车床主轴的加工工艺最新论文毕业设计论文
题目：CA6140车床主轴加工工艺以及夹具设计学晓班级：09级机械设计制造及其自动化学号：姓指导老师目录摘要........................................................................................ (1)目录 (2)前言……………………………………………………………………………….. ..5第一章概论 (6)1.1车床的历史及发展…………………………………………… (6)1.1.1车床的历史…………………………………… (6)1.1.2车床的诞生及发展…………………………………… (6)1.2普通车床及CA6140卧式车床的简介 (7)1.2.1普通车床的基本知识 (7)1.2.2 CA6140车床简介 (9)1.3 CA6140卧式车床主轴的作用 (11)1.3.1 主轴的结构特点 (11)1.3.2 主轴的作用……………………………………………………11第二章CA6140卧式车床主轴的选材 (12)2.1 车床主轴的工作条件与技术要求 (12)2.1.1 主轴的基本要求 (12)2.2 主轴的选材与原因 (13)2.3 材料的热处理…………………………………………………… (13)第三章CA6140卧式车床主轴的加工工艺3.1 机床主轴的机械加工工艺分析……………………………………..3.1.1 机床主轴的基本加工路线………………………………….3.2 主轴加工工艺过程……………………………………………………..3.2.1 主轴的基本要求………………………………………………….3.2.2 主轴的加工工艺…………………………………………………第四章CA6140卧式车床主轴的加工精度及误差分析 (14)4.1 加工精度及误差 (14)4.1.1 加工精度与加工误差 (14)4.1.2 原始误差…………………………………………………… (14)4.1.3 研究机械加工精度的方法……………………………………. .144.2 工艺系统集合误差………………………………………………… (14)4.2.1 机床的几何误差 (14)4.2.2 主轴回转误差 (15)4.2.3导轨误差…………………………………………………… (15)4.2.4 传动链误差………………………………………………… (16)4.2.5刀具的几何误差 (16)4.3 定位误差………………………………………………… (16)4.3.1 基准不重合误差…………………………………………………..164.3.2 定位副制造不准确误差 (16)4.4 工艺系统受力变形引起的误差 (17)4.4.1工件刚度………………………………………………… (17)4.4.2 刀具刚度………………………………………………… (17)4.4.3 机床部件刚度……………………………………………………..174.4.5 工艺系统受热变形引起的误差 (17)4.5 结论：提高加工精度的途径……………………………………………CA6140卧式车床主轴的加工工艺………………………………………第五章主轴的精度检验及调整………………………………………………5.1 主轴精度检验及还原…………………………………………………..5.1.1主轴及主要精度的检验………………………………………….5.1.2 检验后的精度还原…………………………………………….5.2 主轴的主要精度检验……………………………………………..5.3 主轴与其部件的装配精度………………………………………….5.3.1 主轴上传动件合理布置……………………………………….5.3.2 主轴与滚动轴承的装配……………………………………………5.3.3 主轴与齿轮的装配……………………………………………第六章车床主轴的维修与保养及废旧主轴的再利用…………………………….6.1 主轴的维护………………………………………………………………6.1.1 维修护理方式…………………………………………………..6.1.2 维修保养内容……………………………………………………6.2主轴的拆卸与清洗……………………………………………………….6.2.1与其部件的拆卸……………………………………………………..6.2.2主轴与其部件的清洗内容…………………………………………..6.3 废旧主轴精度回升方案………………………………………………6.3.1 废旧主轴的类型……………………………………………………….6.3.2 主轴精度回升的方法………………………………………….6.4 主轴的再制造工程………………………………………………………6.4.1 再制造工程及其影响…………………………………………………6.4.2 主轴的再制造工程……………………………………………….前言伴随着世界的不断进步，科技的不断发展，数字化机械设备风靡全球，不断占领市场，尤其是金属切削中的数控机床已经成为时代的先驱，引领潮流。
CA6140数控机床毕业设计论文
目录摘要 .............................................................................................................. 错误！未定义书签。
Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 工程背景与意义 (3)1.2 国内外的应用现状及发展趋势 (3)1.3 本课题研究内容 (4)1.3.1 CA6140普通卧式车床知识简介 (4)1.3.2 设计重点 (6)第2章传动方案设计 (7)2.1 确定结构方案 (7)2.2 确定基本参数 (7)2.3 主运动链转速图的拟定 (8)2.3.1 传动组和传动副数目得确定 (8)2.3.2 结构网各种方案的选择 (8)2.3.3 绘制转速图 (9)2.4 齿轮齿数的确定 (11)2.5 绘制传动系统图 (12)2.6 确定各轴转速 (12)2.6.1 确定主轴计算转速 (12)2.6.2 各传动轴的计算转速 (13)2.6.3 各齿轮的计算转速 (13)2.7 验算主轴转速误差 (13)第3章传动原件设计 (14)3.1 带传动设计 (14)3.2 齿轮设计 (15)3.2.1 齿轮材料选择 (15)3.2.2 模数计算 (16)3.2.3 齿轮的几何尺寸 (17)3.2.4 齿轮的结构设计和布局 (18)3.3 各轴径的设计 (19)3.3.1 选材 (19)3.3.2 轴上零件的定位 (19)3.3.3 各轴最小直径 (19)3.3.4 各轴几何尺寸的确定 (20)3.4 键的设计 (20)3.5 其他零部件的选取 (21)第4章结构设计 (22)第5章传动件的校核 (23)5.1 齿轮的校核 (23)5.2 轴承的校核 (25)5.3 键的校核 (25)5.4 轴的校核 (26)5.4.1 传动轴的校核 (26)5.4.2 主轴的校核 (26)第6章结论 (28)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)摘要作为主要的车削加工机床，CA6140机床广泛应用于机械加工行业中，适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。
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目录1设计任务 (2)2设计要求 (3)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=z δ2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。
经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。
一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。
总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及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定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。
（2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。
（3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。
在8位微机中，MCS—51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选MCS—51系列单片机扩展系统。
（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。
（5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。
（7）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
（8）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。
2.2设计参数设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。
由《机械加工工艺手册》表8.1-1可列出C6140卧式车床的技术数据如下：名称技术参数在床身上400mm工件最大直径在刀架上210mm顶尖间最大距离650;900;1400;1900mm宋制螺纹mm 1---192加工螺纹范围英制螺纹t/m 2---24模数螺纹mm 0.25---48径节螺纹t/m 1---96最大通过直径48mm孔锥度莫氏6号主轴正转转速级数24正转转速范围10—1400r/min反转转速级数12反转转速范围14---1580r/min纵向级数64进给量纵向范围0.08---1.59mm/r横向级数64横向范围0.04---0.79mm/r滑板行程横向320mm纵向650;900;1400;1900mm最大行程140mm刀架最大回转角±90°刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面B×H 25×25mm顶尖套莫氏锥度5号尾座横向最大移动量±10mm外形尺寸长×宽×高2418×1000×1267mm 圆度0.01mm 工作精度圆柱度200:0.02平面度0.02/φ300mm表面粗糙度Ra 1.6---3.2μm主电动机7.5kw电动机功率总功率7.84kw改造设计参数如下:最大加工直径在床面上460mm在床鞍上210mm 最大加工长度1150mm快进速度纵向6000mm/min横向3100mm/min最大切削进给速度纵向730mm/min横向370mm/min溜板及刀架重力纵向800N横向600N 脉冲当量纵向0.02mm/脉冲横向0.01mm/脉冲定位精度纵向±0.02mm横向±0.01mm2.3.其它要求（1）原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本缩短改造周期。
（2）机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。
3进给伺服系统机械部分设计与计算3.1进给系统机械结构改造设计进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板刀架等。
改造的方案如下：挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。
进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成。
丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。
溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操作按钮。
横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。
刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量、计算切削力 滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。
3.2.1确定系统的脉冲当量纵向： 0.02mm/脉冲 由设计要求可知：脉冲当量横向： 0.01mm/脉冲3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 （1）切削力的计算由《机床设计手册》得 Nc=N d ηk 其中 Nc — 为传动件的额定功率N d —主电机的额定功率， N d =7.5 kwη—主传动系统总功率，一般为0.6~0.7，取η=0.65 k —进给系统功率系数，取k=0.95则：Nc=7.5×0.65×0.95＝4.63kw又因为：Nc=31060⨯⨯VsFz ×9.8 ≈6120Vs Fz ⨯式中Vs ——切削速度，取Vs=100m/min 主切削力Fz=100612063.4⨯ =283.356（kgf ）=2833.56N由《机电一体化系统设计课程设计指导书》可知主切削力Fz=C Fz a p xFz×f yFz×K Fz 对于一般切削情况：xfz=1，y Fz =0.75 ，K F z=1，C F z=188kg/㎜2=1880Mpa F2的计算结果如下：为便于计算,所以取Fz=2833.56N,以切削深度ap=4㎜，走刀量f=0.3㎜，为以下计算以此为依据。
由《机床设计手册》得，在一般外圆车削时，Fx ≈（0.1～0.6）FZ Fy ≈(0.15～0.7)Fz取Fx=0.5 Fz Fy=0.6Fz ∴Fx=0.5×2833.56=1416.78(N) Fy=0.6×2833.56=1700.14(N) （2）滚珠丝杠的设计计算 由《经济型数控机床总设计》，综合车床导轨丝杠的轴向力得P=KFx+f ′（Fz+W ） 其中K=1.15 , f ′=0.15～0.18 取f ′=0.16 P=1.15×1416.78+0.16×(2833.56+800)=2210.67(N) ○1强度计算 寿命值L i =61060niTini=1000L D vfπ 由《机床设计手册》得T i =15000h, 0L =12mm ， D=80㎜ni=14.312803.01001000⨯⨯⨯⨯≈10(r/min)Li=610150001060⨯⨯=9 最大动负 Q=3Li Pf w f H 其中 运载系数fw=1.2硬度系数Fh=1Q=39×1.2×2210.67×1=5518.05(N)根据最大动力负载荷Q 的值，查表选择滚珠丝杠的型号为FFZ5012—4，查表得ap(㎜)333444f(㎜) 0.20.30.40.20.30.4Fz(N )1614.982188.942716.062153.32918.593621.41数控车床的纵向精度为E 级，即型号为FFZ5012—4—E —1800×640，其额定载荷是44400N ○2效率计算 根据《机械原理》得，丝杠螺母副传动效率为 η=)(ϕ+r tg tgr由《机械原理》得ϕ一般为8′～12′取ϕ=10′ 即：摩擦角ϕ=10′，螺旋升角（中径处）r=3O 25′则η= )01523(52300'+''tg tg =0.953○3 刚度验算 滚珠丝杠受工作负载P 引起的导程变化量△L 1=±EFPLo其中 L O =12㎜=1.2㎝E=20.6×106N/㎝2滚珠丝杠横截面积F=(2d )π=（248）2×3.14=18.09(㎝2)（d 为滚珠丝杠外径）则△L 1=09.18106.202.167.22106⨯⨯⨯±=7.12×10-6≈7.12um 查《机床设计手册》，E 级精度丝杠允许的螺距误差（1800㎜螺丝长度）为15um/m ，因此，丝杠的刚度符合要求。