CA6140数控改造进给控制系统设计
机电一体化课程设计-CA6140横向进给系统的数控化改造
各专业全套优秀毕业设计图纸西安工业大学机电一体化课程设计CA6140横向进给系统的数控化改造学生：学号：110209专业：机械设计制造及其自动化日期：2014.7.1摘要目前大多数企业还有数量众多，而且还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，在我国成为机械制造强国的进程中占有一席之地。
数控机床的优点：具有高度柔性，加工精度高，产品质量稳定、可靠，生产效率高，可加工形状复杂的零件，改善劳动条件，有利于生产管理和机械加工自动化的发展。
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。
目前机床数控化改造的市场在我国有很大发展空间，用普通机床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。
本文以车床的数控改造为例，介绍了机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，性能以及最后改造方案的确定。
关键字：机床，数控化，改造一、总体改造方案的确定1.CA6140普通车床简介车床基本组成如下图所示：2.改造内容及要求本课程设计要求在熟悉CA6140进给机构的基础上，对其进行数控化改造，使机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，由此不但可以提高加工精度和生产率，而且成本低、周期短。
具体要求如下：（1）在综合考虑资金投入、车窗性能的基础上，将普通车床的横向进给轴进行数控化改造，确定系统改造方案；（2）按照系统改造方案，应用提供的设计参数，选择、校核驱动电机、滚珠丝杠和传动齿轮，并对其他相关机械结构进行设计，设计完成时要求绘制出横向轴的装配图，并撰写设计说明书。
ca6140数控改造课程设计
ca6140数控改造课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握CA6140数控改造的基本原理和方法，培养学生具备一定的数控设备维修和改造能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解CA6140数控车床的结构及工作原理；（2）掌握数控系统的硬件组成和软件功能；（3）熟悉数控改造的基本流程和方法。
2.技能目标：（1）能够分析数控设备的工作故障；（2）掌握数控系统的调试和维护方法；（3）具备一定的数控改造项目实施能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对数控技术行业的兴趣和热情；（2）增强学生的创新意识和团队协作精神；（3）树立学生严谨治学、精益求精的职业态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.CA6140数控车床的结构及工作原理；2.数控系统的硬件组成和软件功能；3.数控改造的基本流程和方法；4.数控设备维修和改造实例分析。
教学大纲安排如下：第1-2课时：CA6140数控车床的结构及工作原理；第3-4课时：数控系统的硬件组成和软件功能；第5-6课时：数控改造的基本流程和方法；第7-8课时：数控设备维修和改造实例分析。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解数控改造的基本原理和方法，使学生掌握相关知识；2.案例分析法：分析实际数控设备维修和改造案例，提高学生的实践能力；3.实验法：学生进行数控设备维修和改造实验，培养学生的动手能力；4.讨论法：分组讨论问题，培养学生的团队协作和沟通能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《数控技术基础》；《CA6140数控车床维修与改造》；2.参考书：国内外相关论文和专著；3.多媒体资料：数控设备维修和改造视频教程；4.实验设备：CA6140数控车床一台，相关数控系统及配件。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：占课程总评的30%，主要评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等；2.作业：占课程总评的30%，主要评估学生的作业完成质量、创新性和解决问题的能力；3.考试：占课程总评的40%，包括期中和期末考试，主要评估学生对知识的掌握和运用能力。
CA6140车床X轴进给系统机电一体化改造
机电一体化课程CA6140车床X轴进给系统数控改造学院：机械与车辆学院专业：机械工程及自动化班级： 03311101*名：***学号：**********指导教师：***CA6140车床X轴进给系统机电一体化改造课程设计任务书1．题目CA6140车床X轴进给系统机电一体化改造2．设计要求A．分析采应用的机电一体化改造总体方案，确定机械部分改造方案和微机控制系统方案；B．根据机械部分给定参数，进行机械系统的设计计算，绘制所改造部分的机械系统装配图（A0或A1号）；绘制3～5个所改造部分的关键零件图，要求机械结构设计合理，制图符合国家标准，图面整洁；C．根据微机控制系统给定参数，进行控制系统的设计，绘制微机控制系统工作原理图（A1或A2号），绘制微机控制程序（软环分或升降速）框图，并编写部分源程序。
具体要求：微机部分采用51系列单片机，扩展16kX8位程序存储器，16kX8位数据存储器；人机交互部分的输入接口采用4行8列的行列式键盘，输出接口采用8位8段共阴极LED数码管；电机控制部分完成两个轴的控制，其中电机控制部分至少包含一路光电隔离和功率放大的完整电路；微机控制系统功能完备，原理正确，制图符合国家标准，图面整洁。
D．撰写设计说明书一份，说明书正文主要包括总体方案比较分析，机械改造部分计算、设计与分析，微机控制部分计算、设计与分析等。
3．机械部分给定参数A．横向运动部件的总质量：120kg；B．进给速度：快进2300mm/min，C．工进30 mm/min；D．主切削力Fz：1850N；E．步进电动机的步进脉冲当量：0.01mm/脉冲；F．工作台导轨采用导轨，滑动摩擦系数查手册。
4．微机控制系统给定参数A．RAM全译码地址范围：0000H～1FFFH；B．ROM全译码地址范围：2000H～3FFFH；C．控制步进电机的脉冲分配方式：硬环分；D．驱动步进电机的功率放大方式：高低压；E．键盘显示器接口方式：8155扩展；第一章总体方案设计总体方案的设计应考虑车床数控系统的运动方式，进给伺服系统的类型，数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。
车床数控改造设计
毕业设计车床数控改造系统设计学生姓名年级学号指导教师专业学院摘要主要介绍了CA6140型普通车床进给系统数控化改造的方案，详细分析了机械、电气部分改造的方法和原理。
通过机床数控改造使普通机床不仅具有好的加工精度，而且还具有数控机床的功能，有利于提高机床的柔性和自动化程度本文为企业进行数控化改造提供了一种途径。
CA6140普通车床进给系统数控改造设计包括机械和数控部分。
机械部分采用滚珠丝杠副，控制信号经过功率放大器驱动步进电机，从而实现纵向、横向的进给，数控部分的硬件采用MCS 51系列8031单片机。
关键词车床；数控改造；单片机；步进电机The design of NC improvement on CA6140 lathe was introduced, the improvement method and principle of mechanism and electric parts was analyzed. After improving, the new lathe runs reliably and makes great benefit. It provides the path of technical improvement on traditional lathe to numerical control lathe in factories. The accuracy of machine tool of many enterprises is not up to standard and with high rate of breakdown. The reform of digital control machine tool can bring not only a good processing accuracy but also the function of digital control machine tool to common machine tool.C618K common machine numerical control design consist of mechanical part and numerical control part. In the mechanical part design, I use ball bearing quid screw assistant, micro-computer sent out control signal across power amplifier, then derive step-motor, thus carry out vertical or landscape orientation go along, I put to use 8031 single chip of MCS-51 in the hardware design.KeywordsLathe; numerical control; microcomputer; step-motor目录摘要 (I)Abstract.................................................................................................................................. I I1 绪论 (1)2 总体方案设计 (5)2.1 计参数和技术要求 (5)2.2 总体方案的拟定 (5)2.2.1 机械部分改造 (5)2.2.2 主传动的数控化改造 (7)2.3 基本参数的确定 (7)3 传动设计 (9)3.1 设计参数 (9)3.2 减速齿轮设计及校核 (10)3.3 轴的初步确定 (13)3.4 轴的校核 (14)3.5 键的校核 (16)4 进给系统设计 (17)4.1 纵向进给丝杠设计 (17)4.2 横向进给丝杠设计 (19)4.3 传动齿轮的校核 (19)5 控制原理设计 (24)5.1 数控系统的基本硬件组成 (23)5.2 步进电机的控制 (23)5.2.1 步进电机的工作原理 (23)5.2.2 步进电机的控制 (24)5.2.3 译码法寻址 (25)5.2.4 键盘显示器接口 (25)6 经济技术分析 (27)总结 (30)参考文献 (31)附录1 (32)附录2 (33)附录3 (40)1 绪论1.1 数控系统发展简史及趋势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。
CA6140数控改造有程序
毕业设计任务书目录一.普通车床简易数控化改造设计的任务及设计要求（一）设计任务（二）设计要求二.总体方案（一）设计方案的确定（二）总体方案的确定1.系统的运动方式与伺服系统的选择2.计算机系统3.机械传动方式三.机床进给伺服系统机械部分的设计和计算(一)进给伺服系统机械部分的结构改造设计方案1.纵向进给机械结构改造方案2.横向进给机械结构改造方案(二)进给伺服机构机械部分的设计计算1.选择脉冲当量2.计算切削力1)纵车外圆2)横切端面3.珠丝杆螺母副的计算和选型3.1纵向进给丝杆3.1.1计算进给牵引力Fm（N）3.1.2计算最大动负荷C3.1.3滚珠丝杆螺母副的选型3.1.4传动效率计算3.1.5刚度验算A.丝杠的拉伸或压缩变形量δ1B.珠与螺纹滚道间接触变形δqC.滚珠丝杆轴承的轴向接触变形δ33.1.6稳定性校核。
3.2横向进给丝杆3.2.1 计算进给牵引力Fm（N）3.2.2计算最大动负荷C3.2.3滚珠丝杆螺母副的选型3.2.4传动效率计算3.2.5刚度验算A.丝杠的拉伸或压缩变形量δ1B.珠与螺纹滚道间接触变形δqB.支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形3.2.6稳定性校核4.传动比计算4.1纵向进给齿轮箱传动比计算4.2横向进给齿轮箱传动比计算5.步进电机的计算和选型5.1纵向进给步进步电机计算5.1.1等效传动惯量计算5.1.2计算最大动负荷A.快速空载启动力矩M起B.快速移动时所需力矩M快C.快速切削负载时所需力矩 M切5.1.3计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率5.2纵向进给步进电机计算5.2.1等效传动惯量计算5.2.2电机力矩计算A.快速空载起动力B.快速切削负载时所需力矩 M切C.快速移动时所需力矩M快。
5.2.3计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率2)横向进给步进电机计算和选型①等效转动惯量计算②电机力矩计算A．快速空载起动力矩MB．快速移动时所需力矩M快。
C.最大切削福载时所需力矩M切③计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率四.数控系统硬件电路设计(一) 硬件电路的基本组成(二)控制系统的功能(三)CPU和存储器(四)I/O接口电路(五)隔离电路和功率放大电路(六) 辅助电路(七)地址分配及编码五.软件设计（一）主程序（二）自动升降控程序CA6140型普通车床数控化改造设计一. 普通车床简易数控化改造设计的任务及设计要求（一）设计任务本次设计任务是将CA6140型普通车床进行简易数控化改造与设计。
CA6140车床数控化改造纵向伺服进给单元设计新版说明书
第一章微机数控系统总体设计方案确定第一节总体方案设计内容机床数控系统总体方案确定应包含以下内容: 系统运动方法确定、伺服系统选择、实施机构结构及传动方法确定、计算机系统选择等内容。
具体包含:一、数控系统总体设计方案确定（1）系统运动方法确定。
（2）伺服系统选择。
（3）实施机构传动方法确定。
（4）计算机选择。
应依据设计任务和要求, 参考现有同类型数控机床, 进行综合分析、比较和论证, 确定以上内容。
二、进给伺服系统机械部分设计计算（1）进给伺服系统机械部分设计方案确定。
（2）确定脉冲当量。
（3）滚珠丝杠螺母副计算和选型。
（4）导轨计算和选型。
（5）进给伺服系统传动计算。
（6）步进电动机计算和选择。
（7）设计绘制进给伺服系统一个坐标轴机械装配图。
三、微机控制系统设计（1）控制系统方案确定及框图绘制。
（2）MCS-51系列单片机及扩展芯片选择。
（3）I/O接口电路及译码电路设计。
（4）设计绘制一台数控机床微机控制系统电路原理图。
四、数控加工程序编制（1）零件工艺分析及确定工艺路线。
（2）选择数控机床设备。
（3）确定工件装夹方法及对刀点。
（4）选择刀具。
（5）确定切削用量。
（6）编制零件加工程序。
第二节总体设计方案确定一、系统运动方法确定数控系统按运动方法可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。
假如工件相对于刀具移动过程中不进行切削, 可选择点位控制系统。
比如数控钻床, 在工作台移动过程中不进行钻孔加工, 所以可选择点位控制系统。
对点位控制系统要求是快速定位, 确保定位精度。
若要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定函数关系, 则为连续控制系统, 应含有控制刀具以给定速率沿加工路径运动功效。
含有这种控制能力数控机床能够加工多种外形轮廓复杂零件, 所以连续控制系统又称为轮廓控制系统。
比如数控铣床、数控车床等均属于此种运动方法。
还有部分采取点位控制数控机床, 比如数控镗铣床等, 不仅要求工作台运动终点坐标, 还要求工作台沿坐标轴运动过程中切削工件。
CA6140伺服进给系统数控化改造设计与分析
摘要机床本体通过伺服进给系统和数控装置的连接，把数控装置发出的运动指令信号，转换为实际的运动状态，数控机床无法脱离伺服进给系统而独立存在，可以说伺服系统是数控机床最重要的组成部分，数控机床精度的高低取决于伺服进给系统的性能。
为了满足制造类企业降低成本的需要，以及实现我国大力倡导的，转变生产制造方式，以及满足传统加工设备数控改造转型的需要，本论文从实际出发，以沈阳中科自动机床设备有限公司通过改造普通车床CA6140从而生产的CK6140数控车床为研究对象。
本文主要内容有：(1)通过对伺服进给系统进行数学建模，建立闭环数学模型和阶跃响应函数，研究数控机床伺服进给系统的工作原理和特性。
(2)根据机械设计以及电气设计原理，结合动力学，从而对改造中的丝杠螺母进行设计选型，确定伺服电机的种类，建立真实数学模型，并对系统中的结构误差进行分析，最后给出合理的改造方案。
(3)在MATLAB Simulink环境下，对系统真实的闭环数学模型进行仿真，利用频率分析法对设计改造后系统的精度，稳定性及鲁棒性，快速响应性进行分析，分析并给出伺服进给系统重要部件的改造方案(4)对CA6140电气控制部分进行设计改造，设计并给出主轴转速及启停控制，自动旋转刀架控制的梯形图和文本语言(步进梯形指令)，设计整体机床电气线路的改造方案。
(5)利用ForceControl力控组态软件，建立和PLC的实时通讯，对PLC进行远程监控和远程读写操作。
本文的研究成果，对企业管理和工程技术人员提供了科学改造传统CA6140 车床的方案和方法，对企业改造传统设备和自动集成化生产也有借鉴和参考价值。
关键词：数控改造，伺服进给系统，0A6140车床，PLC，组态软件，IIATL州ALYSlS州D NUMERlCAL∞NT的L REF0跚DESIGN 0N队61 40 FEED l NG SE融帕SYSTE_AbstractThe servo system of NC lathe is bond between NC devices and lathe，there is noNC Lathe without servo system，servo system is the most important components of NC lathe，it effects the performance of lathe directly which include dynamicand accuracy of CNC lathe．charateristics，static charateristicsNot only to meet the needs of reducing production costs of manufacturing enterprises，but also transfering manufacturing mode which greatly promoted in Ourcountry，and to meet the needs of NC reform to traditional manufacturing equipments，this paper based on reality，bY taking CK6140NC lathe，the CA6140 NC reformed，made by Shenyang Zhongke Automatic Lathe and Equipment Co．，Ltd under the study object．All the main contents in this paper are as follows：(1)Analyze and study operational principle and characteristic of servo feeding system，by establishing the closed—loop mathmatics model and step response function．(2)According to the principles of mechanical and eletrical design，by the help of dynamics，SO then determin the type of the SCreW nut and the servo motors，establishing the real mathematic model，and analysis structure error in system，offer the reasonable reform scheme in the end．(3)Under the enviroment of MATLAB Simulink，the real closed-loop mathematic model of the system would be simulated，by using the method ofand rapidity of the system are 行equency analysis，the accuracy,stability，robustnessanalyzed after reforming。
CA6140普通车床数控改造及其电气控制系统设计(可编辑)
摘要数控机床在机械制造业中发挥着巨大的作用,但数控机床一次性投资较大,对机床进行数控化改造不失为一良策。
本设计利用数控装置对CA6140普通车床进行控制,主传动系统部分采用交流调频主轴电动机经带轮及分级齿轮变速箱驱动主轴,通过变频器和齿轮变速箱实现分段无级变速;进给系统采用步进电机通过减速后驱动滚珠丝杠运动,在纵向进给系统中通过一级齿轮减速后驱动滚珠丝杠,在横向进给系统中通过二级齿轮减速驱动滚珠丝杠;刀架改为自动转位刀架四工位从而实现自动换刀;通过MCS-51系列8051单片机对数据进行计算处理,由I/O接口输出步进脉冲信号控制进给速度和行程;为了保持切削螺纹的功能,要在主轴外端或其它适当部位装上脉冲发生器;将车床的手动尾座改造成为可控电动尾座。
本次设计的数控改造为经济适用型,改造简单易行,可降低劳动强度,提高生产效率。
主要介绍了经济型数控机床进给伺服系统设计计算。
阐述了CA6140普通数控车床的主轴系统的改进及机床纵向、横向进给系统的改造设计及计算。
关键词: CA6140车床;数控改造;滚珠丝杠;步进电动机ABSTRACTThe NC machine plays a very great role in mechanical engineering.Although the investment needs a great deal of money,it is a good way to try digital modification for ordinary lathe.The spindle speed of CA6140 remains the manual function of shifting gears.The alterationis easy and it can reduce labor intensity and improve productive efficiency. but the NC Machine larger one-time investment, NC machine tools for the transformation of a good after all. The design of the device using NC Lathe CA6140 control, part of the main transmission system using AC spindle motor and graded by the pulley driven spindle gearbox, through the inverter and gearbox to achieve sub; Feed System used by stepper motor driven ball screw slowdown after campaign vertical feed system through a gear after the ball screw drive, in the horizontal feed system through two gear-driven ball screw; Tool to automatically transfer tool carrier 4-position, thus achieving automatic tool change; by MCS-51 series 8051 data to be dealt with. from the I / O interface stepper pulse output signal to control the feed rate and itineraries; In order to maintain the function of cutting thread, to the outer end of spindle or other appropriate location loaded pulse generator; Lathe will be transformed into Tailstock manually controlled electric Tailstock. The design of the NC transformation of the economy - the application, transforming simple, can reduce labor intensity, improve production efficiency. Introduced a major economic NC machine tool servo system design. Expounded the CA6140 ordinary NC lathe spindle system improvements and vertical machine, horizontal feed system of the design and calculationKeywords:CA6140 lathe;digital modification;ball screw;stepping motor目录第一章概述 11.O 引言 11.1 经济型数控改造的实际意义 11.1.1 技术分析 11.1.2 经济分析 11.1.3 市场分析 21.1.4 生产分析 21.1.5 综合分析 21.2 数控机床的基本结构及工作原理 21.3数控机床的分类 41.3.1 按加工工艺方法分类 41.3.2 按控制运动的方式分类 41.3.3 按驱动装置的特点分类 41.4 数控机床的特点及应用范围 61.4.1 数控机床的加工特点 61.4.2数控机床的应用范围7第二章经济型车床数控改造总体方案的确定8 2.1设计任务82.2总体数控改造方案设计8第三章主传动系统设计103.1概述103.1.1数控机床主传动系统的特点103.2主传动系统的配置方式113.2.1 主传动系统的主轴电动机的选型113.2.2交流主轴电机的调速123.2.3分级变速齿轮箱的传动系统设计 133.2.4主传动系统组件的结构形式17第四章伺服进给系统的结构设计与计算194.1伺服进给传动系统概述194.2步进电动机及开环进给控制204.2.1步进电动机的驱动控制204.2.2、步进电机的驱动放大电路234.2.3步进电动机参数说明264.3纵向进给系统的设计计算274.3.1 设计参数274.3.2纵向进给切削力的确定284.3.3 纵向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型28 4.3.4纵向进给减速齿轮的设计与校核 314.3.5纵向进给步进电动机的计算和选型324.4横向进给系统的设计计算354.4.1横向进给切削力的确定354.4.2横向进给切削力的确定354.4.3 横向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型354.4.4横向进给减速齿轮的设计与校核 374.4.5横向进给步进电动机的计算和选型40 4.5 滚珠丝杠的安装424.5.1滚珠丝杠的安装形式424.5.2滚珠丝杠轴承的校核434.5.3消除齿轮间隙的措施: 46第五章自动回转刀架的设计485.1自动回转刀架主要类型及特点485.2自动回转刀架的设计计算485.2.1自动回转刀架步进电动机的选用 495.2.2自动回转刀架的蜗轮蜗杆设计计算49 第六章电动尾座的设计536.1设计方案536.2电动尾座改造部分设计计算536.2.1电动尾座驱动电动机的选择536.2.2电动尾座用的齿轮设计53第七章主轴编码器的设计567.1编码器工作原理567.2主轴编码器的安装 57第八章数控车床数控系统设计588.1概述588.2 计算机数控(CNC)系统的简介598.2.1概述598.2.2微处理器数控(MNC)系统的组成60 8.3 CNC系统的硬件结构628.3.1 单微处理机与多微处理机结构62 8.3.2大板式结构与功能模块式结构63 8.4 CNC系统的软件648.4.1 CNC系统软件的组成与功能648.4.2 CNC系统软件的特点和结构678.4.3C系统软件结构的分类698.5CNC系统的工作过程708.5.1 CNC系统的数据段历程 708.5.2 CNC系统自动工作时的总体流程 70 8.6 运动轨迹的插补原理718.6.1 运动轨迹插补的概念718.6.2 运动轨迹插补的方法728.6.3 逐点比较法 72结论79参考文献80致谢81第一章概述1.O 引言由于现代工业的飞速发展,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。
CA6140车床进给系统的设计改造
CA6140车床进给系统的设计改造车床是一种广泛应用于机械加工领域的设备，是实施切削加工的关键工具。
车床的进给系统是车床能够进行自动加工的重要组成部分。
为了提高车床的加工效率和精度，对车床的进给系统进行设计改造是必要的。
设计改造车床的进给系统，需要从以下几个方面考虑：1.选用合适的进给方式：车床的进给方式有手动进给、机械进给和数控进给三种。
手动进给需要操作员手动推动进给手柄，适用于小批量生产。
机械进给通过机械传动实现自动进给，适用于中等批量生产。
数控进给通过计算机控制实现精确的进给运动，适用于大批量生产和复杂工件加工。
在设计改造车床的进给系统时，需要根据加工要求、生产批量和预算等因素，选择适合的进给方式。
2.优化进给速度和精度：进给速度和精度是影响车床加工效率和加工质量的重要因素。
通过对进给系统的设计改造，可以提高进给速度和精度。
其中，提高进给速度可以通过改善进给传动系统、减少传动损失、增加进给动力等方式实现；提高进给精度可以通过改善进给传动装置和控制系统、采用精密进给装置、提高控制精度等方式实现。
3.引入自动化控制技术：车床的进给系统可以通过引入自动化控制技术，实现自动化加工、调整和监控。
可以采用数控系统，通过预先编程，实现自动化的加工过程。
可以采用自动调整系统，根据加工要求自动调整进给速度和精度。
可以采用监控系统，实时监测进给系统的工作状态，提前发现故障并采取相应措施。
4.加强安全保护设计：车床的进给系统需要注意安全保护。
可以设计安全限位装置，当进给运动超过设定的范围时，及时停止运动，避免碰撞和损坏。
可以设计安全检测装置，监测进给系统的工作状态和负载情况，及时发现异常情况并停机保护。
可以采用安全控制系统，实现对进给系统的安全控制和故障保护。
综上所述，对车床的进给系统进行设计改造，可以通过选用合适的进给方式、优化进给速度和精度、引入自动化控制技术和加强安全保护设计等途径，提高车床的加工效率和精度，满足生产需求。
CA6140车床数控化改装控制系统设计
专科毕业设计论文CA6140车床数控化改装控制系统设计作者姓名指导教师所在院系专业班级提交日期2010年8月CA6140车床数控化改装控制系统设计摘要本文介绍了普通车床的数控改造条件, 同时介绍了对CA6140车床进给传动系统等进行的数控化改造的控制系统设计的过程。
改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。
如今科学技术发展迅速，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。
实践已经证明普通车床的经济型数控改造具有重大的实际价值。
本文来源于生产实践，将CA6140 型普通车床改造成经济型数控车床，实现CA6140 车床原有功能，在机床的精度、性能等方面除保持原来状况外还有所提高。
关键词：普通车床，数控系统，数控改造，生产实践目录第1章. 绪论 (1)1.1 数控系统的发展趋势 (1)1.2 数控机床的组成和工作原理 (2)1.3 数控机床改造的必要性 (6)第2章. 机床数控化改造总体方案设计 (8)2.1 数控系统运动方式的确定 (8)2.1.1 机械部分改造介绍 (8)2.1.2 数控系统部分总体设计 (9)2.1.3 进给传动系统 (11)2.2 伺服进给系统的选择要求 (12)第3章. 步进电机的计算和选用 (14)3.1 计算转矩 (14)3.2 初选步进电机型号 (14)3.3 校核步进电机转矩 (15)3.4 步进电动机的控制与驱动 (17)第4章. 微机控制系统电路设计 (19)4.1 机床硬件电路组成 (19)4.2 选择中央处理器的类型 (20)4.3 存储器扩展电路设计 (24)4.3.1 扩展对外总线 (24)4.3.2 外部程序存储器的扩展 (25)4.3.3 外部数据存储器的扩展 (27)4.4 外部I/O口的扩展 (28)4.5 键盘与LED显示管理 (30)4.5.1 选择管理芯片 (30)4.5.2 键盘管理 (33)4.5.3 LED显示控制 (37)第5章. 总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)第1章绪论1.1 数控系统的发展趋势随着微电子技术、计算机技术、紧密制造技术及检测技术的发展，数控机床性能日益完善，数控系统应用领域日益扩大。
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CA6140数控改造进给控制系统设计摘要：数控技术是先进制造技术的核心技术，目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。
目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。
为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。
本论文介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造的过程，使改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度有明显的提高。
【关键词】CA6140普通车床、数控化改造、GSK980TD系统、CA6140 NC feed control system designAbstract: the numerical control technology is the core technology of advanced manufacturing technology, at present our country enterprise manufacturing overall level and developed country photograph comparing still has very big difference. At present our country enterprise NC ratio is extremely low, less than 5%, the enterprise uses for the vast majority of the traditional machine tools, it is difficult to meet the enterprise high technology products of the production requirements and production efficiency. To save costs, further play old fashioned machine efficacy and potential value, will be a large number of traditional old machine tool CNC machine is a kind of necessity and trend. This paper introduces the general transformation of CNC lathes conditions, at the same time introduced to the CA6140 lathe main transmission system and the feeding system for the NC transformation process, so that the improved CNC lathe processing capacity, the level of automation and the processing precision is improved obviously。
【Key words】CA6140 general machine tools、NC transformation、GSK980TD system目录摘要： (1)【关键词】 (1)1. 机床数控化改造的概述 (4)1.1机床数控化的目的 (4)1.2机床数控化的意义 (4)1.3机床数控化改造的经济性 (4)2. 改造方案 (4)2.1总体的改造方案 (4)2.2本课题的改造方案 (9)3.伺服系统设计计算 (12)3.1 切削力的计算 (12)3.2 滚珠丝杠计算与选择 (13)3.2.1初选方案及轴向力的计算 (13)3.2.2最大动载荷的计算C (14)3.2.3传动效率计算 (14)3.3 联轴器的选择 (16)3.4 Z轴伺服电机的计算与选择 (19)3.4.1 机械系统的确定 (19)3.4.2 电机的负载转矩及零速转矩的计算 (19)3.4.3 电机轴换算负载惯量的计算 (20)3.4.4 快速空载起动时所需转矩T (21)3.4.5快速移动所需的转矩和最大切削负载所需的转矩 (22)3.4.6伺服电动机的验算 (24)3.5 伺服驱动器的选择 (24)4.机床电器的选型计算 (27)4.1隔离变压器 (27)4.2 转换开关的选型 (27)4.3 自动空气开关的选型 (28)4.4 接触器的选型 (29)4.5 熔断器的选型 (29)4.6继电器的选型 (30)4.7 阻容吸收器的选型 (30)4.8 二极管的选型 (31)4.9 导线的选型 (31)4.10 接线端子的选型 (32)5. 接线布局及设备预算 (33)5.1 接线及布局 (33)5.1.1 接线工艺 (33)5.1.2系统接线图 (34)5.1.3 机床电器布局 (35)5.2 新增设备与预算说明 (35)6.改造总结 (37)参考文献 (38)致谢 (38)附图： (39)1. 机床数控化改造的概述1.1机床数控化的目的通过改造，使CA6140普通机床具有数控机床功能或与同类新数控性能相近的数控机床。
以生产提高效率、自动化程度和精度。
并且减少企业投资额，可以在短期内交货。
随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。
在国内工厂的技术改造中，机床的数控化改造已成为重要方面。
许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。
我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床又有很多，用比较经济的数控系统去改造普通机床，在减少投资的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，完全符合我国的国情。
1.2机床数控化的意义数控机床改造是提高制造业技术水平的重要途径之一,大量的生产实践证明数控机床改造具有很强的实用性、经济性和可靠性。
在工厂中有很多旧机床和数控设备,由于使用时间长,无法满足技术的进步和产品革新的要求,购置数控机床或对旧机床进行数控化改造是解决这类问题的主要途径之一。
但购买新型数控机床价格昂贵,闲置通用机床又会造成浪费。
对旧机床进行数控改造,企业十分的重视,对这类人才需求更是强烈。
所以选择数控系统对一些利用率低的通用机床进行改造势在必行。
1.3机床数控化改造的经济性机床数控改造分为两部分进行:一方面是电气部分，舍弃原有的电气控制原件和一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代；另一方面是机械部分，更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置,提高机床的精度和性能。
改造总费用主要由机械维修和增加的数控系统两部分组成。
若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时,该机床数控改造在经济上还是十分的适宜的。
2. 改造方案2.1总体的改造方案一个完整的数控机床由数控系统、机床、外围设备三大部分组成。
在改造CA6140普通车床的途中我们遵循改造原则：在满足需要的前提下，对原有的车床尽可能减少改动量，以降低改造的成本。
对于纵、横向的进给系统我们选择了半闭环控制，驱动元件采用伺服电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动四工位旋转刀架。
并且保留原有的三相异步电机，在主轴驱动系统中使用变频调速技术，增加了爱默生EV200变频器，并且安装主轴编码器。
如图2-0所示。
图2-0 主轴编码器的安装位置数控系统按运动方式可分为点位控制系统、直线控制系统、轮廓控制系统。
由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，加工精度可达IT7级，所以本数控系统采用两轴联动轮廓控制系统，以满足数控化改造后机床的定位、插补、循环加工和螺纹加工等功能。
在数控系统的选型上，采用广州数控设备厂GSK980TD的全套数控、伺服控制、驱动系统作为改造后数控机床的主控系统，其为两轴联动，功能比较齐全，价格便宜且性能稳定。
选用同一厂家的设备，有利于管理、维修和购买。
以下表2-0是CA6140普车床的技术参数。
表2-0 CA6140普通车床技术参数GSK980TD是广州数控设备公司的新一代普及型数控系统它有以下特点:a. 采用32位高性能和超大规模可编程器件FP2GA,运用实时多任务控制技术和硬件插补技术,实现μm级精度运动控制和PLC逻辑控制;b. LCD中文全屏幕编辑界面,操作方便;c.μm级插补精度,高速16 m /min (可选配32 m /min) ;d. 具有攻丝功能、多头螺纹和变螺距加工功能;e. 支持CNC与PLC、CNC与CNC之间双向通讯,系统软件和PLC程序可通讯升级;f. 具有S型、指数型加减速功能适合高速、高精加工。
以下表2-1是GSK980TD的详细技术参数。
通过表2-0与表2-1的技术参数对比，GSK980TD数控系统完全可以满足对CA6140车床的控制要求，而且系统具有稳定性强、性价比高的优点。
所以选用GSK980TD数控系统。
2.2本课题的改造方案本课题主要是针对CA6140车床Z轴进给系统的改造，纵向采用伺服电机一联轴器一滚珠丝杠螺母副一床鞍的传动方式，机械传动示意图如图3-1所示。
因为系统具有电子齿轮功能，可以直接采用电机轴通过联轴器与滚珠丝杠直联的方式，扭矩不够也可以改变传动比。
图2-1 纵向传动机构示意图1-支承装置 2-床鞍 3-联轴器 4-Z轴交流伺服电机数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。
在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。
改装时先把原机床进给箱、溜板箱、光杠和丝杠拆除，然后在原丝杠部位换上滚珠丝杠，考虑到热胀冷缩对精度的影响，在滚珠丝杠的两端一端固定另一端可以自由伸缩。
溜板箱拆除后，滚动丝杠副的螺母固定到溜板箱上，转动丝杠时，带动溜板箱移动。
滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。
预紧的方法是采用双螺母垫片式结构（图2-2）。
通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。
图2-2 双螺母垫片式预计结构图因为伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分，半闭环伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。
因此在本课题的设计选择了半闭环控制系统。
图2-3 所示为半闭环控制系统框图。
图2-3 半闭环控制系统图在电气控制系统的改造中，CA6140遵循：在满足控制要求的前提下，力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标，使用与维修方便。