C6140-普通车床数控化升级改造技术协议
CA6140普通车床的数控技术改造
抚州职业技术学机电系2011届机电一体化及数控技术专业毕业论文CA6140普通车床的数控技术改造（机械部分）姓名：邱顺军学号：08321414专业：数控技术班级：08级（083214）指导老师：王良生2011年5月1.3.1 主要研究内容1.机械部分改造2.电气部分改造3.软件设计（编程）2 机械部分改造2.1 设计方案的确定利用数控装置对纵横进给系统进行开环控制，以步进电机为驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，对CA6140普通车床进行技术改造就可以组成一个经济型数控车床，实现微机控制下的自动加工。
改造后的车床把车床的主运动和进给运动分离开来。
主电机的作用仅仅是带动工件旋转，而刀架的进给运动则是由步进电机直接带动车床的纵横丝杠来实现。
其改造后结构原理示意图如图2-1所示。
图2-1 CA6140型车床的数控化改造结构原理图操作时，根据零件的加工工艺，按数控系统的规定的方式编制零件的加工程序，通过数控装置上的键盘输入微机，微机对加工程序处理后发出一系列脉冲信号，经过功率放大器放大后驱动2台步进电机，按规定的方向、速度和位移量，完成刀架纵横两个方向的进给，使车刀实现直线或圆弧的切削。
在加工螺纹时，通过主轴脉冲发生器发生进给运动，从而加工出各种标准螺纹。
换刀时，微机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构，将上刀体上升至一定位置，带动刀体旋转到所选刀位，然后定位，完成换刀动作。
[20]2.2机械部分改造[4]2.2.1纵向进给系统的计算与设计1. 纵向进给系统的设计经济型数控车床的改造一般是步进电机经减速驱动丝杠，螺母固定在溜板箱上，带动刀架左右移动。
步进电机的布置，可放在丝杠的任意一端。
对车床改造来说，外观不必像产品设计要求的那么高，而从改造方便，实用方面来考虑。
一般都把步进电机放在纵向丝杠的右端，如图2-2所示。
图2-2 数控改造的总体方案示意图2. 纵向进给系统的设计计算已知条件：工作台重量： W=750N 时间常数： T=28ms 滚珠丝杠基本导程： 0L =8mm 行程： S =700mm 脉冲当量: δp=0.02mm/step 步距角： α=0.75º/step 快速进给速度：maxV =2.5m/min(1) 切削力计算 由《机床设计手册》可知，切削功率K N N c η= （2-1）式中 N ——电机功率，查机床说明书，N=4kW ；η——主传动系统总效率，一般为0.6～0.7取65.0=ηK ——进给系统功率系数，取为K=0.96。
C6140车床数控化改造
1、确定系统的脉冲当量 脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机 床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。
2、纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择 （1）滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠副是在丝杠和螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件。滚珠丝杠副
的结构原理示意图如图所示
四、进给传动部件的计算和选型
初选型号
其公称直径为40 mm，基本导程为6 mm，双螺母滚珠总圈数为3 × 2 = 6 圈，精度等级取4级，额定动载荷为 13200 N，满足要求。
六、控制系统硬件电路设计
控制系统的操作面板布置如图所示。面板设置了48个微动按键， 三个船形开关，一只急停按钮，显示器包括1组数码显示管和7只发 光二极管。
三、机械系统的改造设计方案
1．主传动系统的改造方案
保留原有的主传 动机构和变速操纵 机构
用2～４速的多速电动机代替原有的单速主电动机； 用交流变频器来控制主轴电动机，以实现无级变速
采用有级变速时，可选用7.5kW变极多速 三相异步电动机，实现2～４档变速；
2．安装电动卡盘
选用电动三爪自定心卡盘
3、横向滚珠丝杠螺母副的型号选择
经济型数控改造的横向进给的设计比较简单，一
般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠，使刀架横向运动
。步进电机安装在大拖板上，用法兰盘将步进电机和机
床大拖板连接起来，以保证其同轴度，提高传动精度。
4滚珠丝杠螺母副的精度等级： 数控机床根据定位精度的要求通常选用1---5级精度的滚珠丝杠，
一、C6140普通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400 mm； （2）最大加工长度1000 mm； （3）X方向(横向)的脉冲当量δx = 0.005 mm/脉冲,
CA6140普通车床的数控化改造设计
CA6140普通车床的数控化改造设计把普通机床改造成经济型数控机床，既可以整合原有资源，使原有普通机床得到充分利用，减少投资费用，又能利用改造后的机床提高质量和效率。
事实证明，普通机床的数控改造能够给企业带来新的前景。
本文根据企业大量存在的CA6140普通机床，从机械部分和电气部分分析和设计入手，把普通车床改造成经济适用性的数控机床。
1机床数控化改造的意义一般说来，数控机床比传统机床有以下突出的优越性：（1）可以加工出传统机床不易加工的曲线、曲面等复杂的零件；（2）可以实现机加工自动化，而且是柔性自动化，所以效率可比传统型机床提高3～7倍；（3）加工的零件精度高，尺寸分散度小，使装配更容易；（4）可完成多工序的集中加工，减少零件搬运次数；（5）拥有自动监控、自动报警、自动补偿等自律功能，因而可实现一定时间无人看管的加工。
2总体设计方案（1）拆掉原车床的横向和纵向溜板箱、丝杠光杠及挂轮箱中的齿轮，用滚珠丝杠替换滑动丝杠；（2）纵向齿轮减速装置和驱动电机安装在机床的右端，横向齿轮减速器和驱动电机安装在床鞍的后部（相对操作者）；（3）拆除手动刀架，在小拖板上安装数控转位刀架，实现自动换刀；（4）增加数控装置系统，使机床数控化；（5）在挂轮箱内安装主轴脉冲编码器，以实现对主轴转速的同步检测和加工螺纹功能。
3縱向进给系统的设计改造纵向进给传动系统的改造如图3-1所示。
纵向步进电机1通过一对减速齿轮2把动力传递给纵向滚珠丝杠3，再由滚珠丝杠螺母副拖动工作台4做往复移动。
原车床的进给箱保留，滚珠丝杠左端仍然采用原固定支承结构，支撑轴6通过套筒联轴器5与滚珠丝杠3相连。
4横向进给系统的设计改造横向滚珠丝杠也采用一端固定，一端浮动，三点支承的形式，也通过双螺母螺纹预紧方式消除丝杠和螺母间的间隙，如图3-2所示。
横向步进电机1及减速器2安装在床鞍的后部。
靠近操作者一端，布置一根支撑短轴11，通过套筒联轴器10与滚珠丝杠7连接起来。
C6140型普通车床改造数控机床正文
二
机械部分的改造设计与计算
将普通车床改造成数控机床，除了增加控制系统外，机械部分也应 进行相应的改造，其中包括：纵向和横向进给系统的设计选型，以及自 动转位刀架的选型。 （一）纵向进给系统的设计选型 1、经济数控车床的改造，采用步进电动驱动纵向进给，有两种方 案：一种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上；第二种是纵丝杠固 定、电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的改造而言，采用 第一种方案显然简单易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的任意一 端。从改装方便，实用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。 2、纵向进给系统的设计计算，已知条件： 工作台重量：W=80kgf=800N 时间常量： T=25ms 行 程： s=640mm 步 驱 角： 2=0.75o/step 快速进给速度：Vmax=2m/ms
C6140普通车床数控化改造
Ｎｕ ｅ ｉａｌｃ ｎｔ ｏ ｎ ｖ ｔｏ ｆ Ｃ６ ４ ｏ ｍｏ ａ ｈ ｍ ｒｃ ｏ ｒ ｌｉ ｎｏ ａ ｉ ｎ ｏ １ ０ ｃ ｍ ｎ ｌｔ ｅ
Ｙａ ｈ —ｅ ｌ Ｓ ｉ ｌｉ．Ｈｅ Ｐ ｉｊ ｎ ｌ ｅ— ｕ
（ ．Ｌ ｉｕ ｉ ｎａ ｄｓ ｅ ｇ ｏｐ， ｈ ｉｏｇ Ｃ ． Ｌｄ Ｌ ｉ ｕＳ ａ ｄ ｎ ２ １ ０ Ｃ ｉ １ ａｗ ｏ ｎ ｅｌ ｒｕ Ｔ ａｄ ｎ ｏ ， ｔ ， ａｗ ｈ ｎ ｏ ｇ ７ １４， ｈｎ ｒ ｔ ａ；
车床 ， 为了节约资金 ， 降低成本 ， 利用原来精度高、 操 作性能好 的部分普通机床进行数控化改造 ， 提高机械 设备的数控化率以下阐述改造方案及实施措施。 普 通机 床进行 数控 改造后 ， 系统应 能控制 主轴转 速并 实 现其 正反转 ； 控制 工 作 台实 现 纵 向 、 向和垂 横 直方向的进给运动 （ 车床刀架能实现纵 向和横 向的 进给运动并 自动转位换刀 ； 加工螺纹时应保证 主轴转 １ ， 转 刀架移动 １ 个被加工螺纹的导程） 通过键盘输 ； 人加工程序 ； 由显示器显示加工状态等 。因此 ， 普通 机 床 的数控 改造 内容 有 以下 两大部 分 。
２ 机械部分改造
２ １ 主传 动 系统 ．
在原机床的主轴电机上加变频器， 使其实现通过 操作界面控制主轴转速， 同时改造后使其主运动和进
给运动分离 ， 主电机作用仅为带动主轴旋转。增加一
珠丝杠两端加装接套、 接杆及支承 ， 与床身尾部步进 电机相联接。步进电机经减速后 和滚珠丝杠用套筒
如加工螺纹或丝杠 时， 为保证主轴每转一转 ， 刀 具准确移动一个导程， 须配置主轴脉冲发生器作 为主 轴位置信号的反馈元件 。因此车床主要用于加工法 兰， 加工螺纹几乎不用 ， 因此此车床改造未配置主轴 脉冲发生器 ， 在此简单带过不再赘述。
(完整word版)CA6140普通车床纵向进给系统的数控化改造(经济型)(20200807162232)
目录目录............................................................................ 1...一、设计任务书.................................................................. 2...二、设计要求.................................................................... 5...2.1 总体方案设计要求....................................................... 5..三、机械部分的改造设计和计算.................................................... 7..3.1 进给系统机械结构改造设计............................................... 7..3.2 纵向进给伺服系统机械部分的计算与选型................................... 7.3.2.1、传动计算....................................................... 8..3.2.2、切削力计算..................................................... 8..3.2.3、滚珠丝杠设计计算............................................... 8..3.2.4、交流伺服电机的选择............................................ 1..03.3 横向进给伺服系统机械部分的计算与选型.................................. 1. 23.3.1、传动计算....................................................................... 1..23.3.2、切削力计算....................................................................... 1..23.3.3、滚珠丝杠设计计算.............................................. 1..23.3.4、交流伺服电机的选择............................................ 1..4四、单片机型数控系统硬件电路设计............................................... 1..74.1 设计内容1..7.4.2 控制系统的功能要求1..74.3 硬件电路的组成：1..84.4 选择电气元件及电路设计................................................ 1..84.4.1 微机机型和扩展存储器的选择...................................... 1.84.4.2 确定I/O 接口2..04.4.3 键盘接口设计2..04.4.4 步进电机驱动电路设计........................................... 2..14.4.5 其它辅助电路设计............................................... 2..1五、系统控制软件的设计....................................................... 2..35.1 系统控制软件的主要内容............................................ 2.35.2 软件设计2..3.5.2.1 系统控制功能分析 ............................................... 2..35.2.2 系统管理程序控制............................................... 2..45.2.3 交流伺服电机控制子程序设计...................................... 2.45.2.4 编语言程序设计................................................. 2..6六、心得体会................................................................................ 3..0.七、参考文献................................................................................ 3..1 .亠、设计任务书1. 工作台重量：W = 800N （粗估）2. 滚珠丝杆导程：T= 6mm （供参考）3. 行程：S= 640mm4. 脉冲当量：=0.01mm5. 快速进给速度：V快=3m/min6. 快速进给速度：V进=1m / min7. 时间常数：t< 100ms学生应完成的工作：1. 机械结构装配图A1图纸2张，要求视图基本完整、符合标准2. 数控系统组成框图（或画在设计说明书里面）A2图纸1张。
CA6140普通车床微机数控化改装设计(说明书)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。
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．根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图；5.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；6.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；7.绘出相应的零件图和装备图；8．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ABSTRACTMost enterprises still have large amounts general-purpose machine tools which have longevity of service, low precision, can not adapt to mass production, low automatization and adaptability, but can not be washed out because of its low cost and continuity of enterprise’s production.As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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 motorof feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought upa choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. The complete electricity control diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140’s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-A’s NC system.5. 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 techniquediagram.6. 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.7. Draw out parts diagrams and assemble diagram.8 .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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章前言------------------------------------------------------- 6 1.1 问题的提出---------------------------------------------------- 61.1.1国内外数控系统发展概况------------------------------------- 61.1.2国内外数控技术发展趋势------------------------------------- 71.1.3智能化新一代PCNC数控系统---------------------------------- 7 1.2 普通机床数控改造的经济性评价---------------------------------- 81.2.1微观看改造的必要性----------------------------------------- 81.2.2宏观看改造的必要性----------------------------------------- 9 1.3 普通机床数控化改造市场---------------------------------------- 91.3.1改造的市场------------------------------------------------- 91.3.2进口设备和生产线的数控化改造市场-------------------------- 10 第二章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求------------------ 102.1设计要求------------------------------------------------------ 10 2.2主传动系统和进给系统的改造------------------------------------ 11 2.3主轴脉冲发生器------------------------------------------------ 12 第三章进给伺服系统机械部分设计与计算---------------------------- 143.1 进给系统机械结构改造设计------------------------------------- 14 3.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型----------------------------- 143.2.1确定系统的脉冲当量---------------------------------------- 153.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择与校核步骤---------------- 15 3.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤------------------------ 193.3.1横向进给系统的设计计算------------------------------------ 193.3.2 滚珠丝杠设计计算----------------------------------------- 203.3.3 齿轮及转矩有关计算--------------------------------------- 22 3.4滚珠丝杠螺母副的精度等级-------------------------------------- 23 3.5滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧-------------------------------- 23 3.6 进给系统传动齿轮间隙的消除----------------------------------- 253.6.1 采用减速箱的目的及注意事项------------------------------- 253.6.2 减少或消除空程的必要性和方法----------------------------- 25 第四章 CA6140数控改造步进电机的设计------------------------------ 264.1 步进电机的工作方式------------------------------------------- 26 4.2 步进电机的选择----------------------------------------------- 264.2.1 步进电机选用的基本原则----------------------------------- 264.2.2 CA6140纵向进给系统步进电机的确定------------------------- 27┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.2.3 CA6140横向进给系统步进电机的确定------------------------- 28 第五章自动回转刀架的选型---------------------------------------- 285.1 数控车床刀架的基本要求--------------------------------------- 28 5.2 自动回转刀架的工作原理--------------------------------------- 29 第六章CA6140普通车床数控化改造的数控系统------------------------ 296.1 数控车床及数控系统概述--------------------------------------- 296.1.1 机床主机------------------------------------------------- 304.1.2 驱动装置------------------------------------------------- 304.1.3 辅助装置------------------------------------------------- 304.1.4 数控装置系统--------------------------------------------- 314.1.5 编程装置------------------------------------------------- 31 6.2 微机控制系统硬件电路设计------------------------------------- 316.2.1控制系统的功能要求---------------------------------------- 316.2.2硬件电路的组成-------------------------------------------- 31 6.3 单板控制系统的设计------------------------------------------- 326.3.1 硬件配置------------------------------------------------- 326.3.2 贮存器空间分配------------------------------------------- 326.3.3 I/O口地址分配-------------------------------------------- 326.3.4 光电隔离电路--------------------------------------------- 33 6.4 8031单片机简介----------------------------------------------- 33 6.5 存储器扩展电路设计------------------------------------------- 346.5.1 程序存储器的扩展----------------------------------------- 346.5.2 数据存储器的扩展----------------------------------------- 34 6.6 译码电路设计------------------------------------------------- 38 6.7 其他辅助电路设计设计----------------------------------------- 386.7.1 8031的时钟电路单片机的时钟的产生方式--------------------- 386.7.2 复位电路------------------------------------------------- 406.7.3 越界报警电路--------------------------------------------- 406.7.4 掉电保护电路--------------------------------------------- 41第七章安装调整中应注意的问题----------------------------------- 427.1 滚珠丝杠螺母副的选择--------------------------------------- 427.2 滚珠丝杠螺母副的调整--------------------------------------- 427.3 联轴器的安装----------------------------------------------- 427.4 主轴脉冲发生器的安装--------------------------------------- 42┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第八章结束语---------------------------------------------------- 42 致谢------------------------------------------------------------- 43 参考文献----------------------------------------------------------44第一章前言1.1问题提出┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。
CA6140型普通车床的数控化改造设计精讲
CA6140型普通车床的数控化改造设计系别：机电工程系年级：10机电一体化2班专业：机电一体化姓名：学号：指导教师：评阅人：2013年 5 月15 日摘要随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。
这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。
它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。
关键字：数控机床，伺服驱动，机床控制目录第一章 CA6140车床数控系统总体设计方案 (5)§1—1总体方案的确定 (5)§1—1—1系统的运动方式与伺服系统的选择 (5)§1—1—2计算机系统 (5)§1—1—3机械传动方式 (5)§1—2 设计X-Y数控工作台及其控制系统 (6)第二章 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计 (7)§2—1系统脉冲当量的选择 (7)§2—2 滚珠丝杠螺母副的选型 (7)§2—3 纵向及横向滚珠丝杠副几何参数 (8)§2—4 齿轮传动比计算 (9)§2—4—1.纵向进给齿轮箱传动比计算 (9)第三章 CA6140车床数控系统硬件电路设计 (12)§3-1单片机数控系统的设计内容 (12)§3—1—1硬件电路设计内容 (121)§3—1—2机床数控系统软件设计 (12)3-2 MCS-80C51单片机及其扩展 (13)§3—2—1 80C51单片机的简介 (13)§3—3 存储器扩展电路设计 (15)§3—3—1 单片机的系统扩展概述 (15)§3—3—2 存储器扩展 (17)§3—4 I/O接口电路及辅助电路设计 (18)§3—4—1 I/O口的扩展 (18)§3—4—2 步进电机驱动电路 (18)§3—4—3液晶显示控制器 (18)§3—4—4控制面板 (23)§3—5典型零件加工程序设计 (24)参考文献 (26)第一章CA6140车床数控系统总体设计方案1．1总体方案的确定1.1.1系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控铣床应具有定位、直线插补、顺、逆圆插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工等功能，由于在铣削加工中，要求工作台或刀具沿各坐标轴运动有确定的函数关系，即刀具以给定的速率相对于工件沿加工路径运动，所以不能选用点位系统，因为点位控制系统要求工件相对于刀具移动过程中不进行切削。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C6140A普通车床数控化升级改造技术协议一、概述：贵公司现有C61140普通车床，为了提高生产效率，提高产品的一致性和加工复杂零件。
贵公司提出对C61140普通车床进行数控化升级改造。
根据贵公司提出的技术要求，结合我公司在数控机床改造方面积累的经验。
特制定如下C61140普通车床数控化升级改造技术协议。
二、机械改造部分：根据《GJB5481-2005国家军用标准》{机床数控化改造通用技术要求}改造前，应按GB/T 17421.1-1998规定的方法对机床几何精度进行检测，并符合下列要求:对于改造后需加工的零件（顶头）精度在8级或8级以上的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅱ类机床的要求。
对于改造后需加工的零件精度在8级以下的机床，其几何精度应不低于（设备修理精度检验技术手册）Ⅲ类机床的要求。
(说明：由于该车床为全新设备。
在改造前由双方共同确认机床几何精度，如果几何精完全符合国家标准及出厂精度将不进行几何精度修复工作。
) ▲改造部分(1)进给系统改造：用数控系统控制纵横两方向的伺服电机，实现X、Z两方向的进给。
①保留Z轴梯形丝杆，只增加伺服电机及行星减速机，获得Z向进给运动。
②将刀架滑动丝杠螺母副改为滚珠丝杠副。
通过连接装置与伺服电机连接，得到X向进给运动。
(2)刀架保留原手动刀架，如需电动刀架，费用另计(3)保留主轴的驱动方式，增加主轴编码器，编码器采用同步带传动方式。
▲普通卧式车床数控改造后示意图：①在改造时取消其原有的走刀箱及溜板箱。
②将原机床上床身梯形丝杆、中拖板梯形丝杆更换为滚珠丝杆。
③因为为了节约费用，保留了Z轴梯形丝杆，但轴反向间隙可能较大（数控只能补偿1MM间隙），加工时尽量向同一个方向移动，反向移动时，需在程序上补偿反向间隙，同时T型丝杠精度不高，长距离时可能误差较大（根据丝杠磨损情况而定）。
④重新设计、加工伺服电机安装座。
⑤伺服电机与滚珠丝杆的联接采用梅花辨式联轴器。
⑥滚珠丝杆副的润滑采用集中润滑站系统定时定量润滑。
▲改造件的机械设计要求1 机床改造件的安全防护设计应符合GB15760的规定。
2 加工件应符合图样、技术文件和有关标准的规定。
3 加工尺寸的未注公差，应符合GB/T 1804－2000的m级。
4 加工件在热处理后不再进行加工的表面应清洁，表面处理后的光泽应均匀一致。
5 重要铸件粗加工后应进行时效处理。
6 铸件上不影响使用和外观的缺陷，允许按有关规定进行修补。
7 加工件的已加工表面不应有磕碰、划伤和锈蚀等缺陷，螺纹表面不应有压痕。
搬运和存放时，应防止加工件损伤和变形。
▲主要改造件加工的基本要求1 箱体上滚动轴承孔的形状公差应符合GB/T 275-1993的规定。
2 箱体上孔端面对孔轴线的垂直度，一般应按所选轴承的型号和精度等级的安装精度要求确定。
3 系统中高速、重载和滑移齿轮的齿部应进行淬火、渗碳和表面氮化的处理，并应符合有关标准的规定。
圆锥齿轮的精度应符合GB/T 11365-1989的规定。
4 滚珠丝杠副应符合GB/T 17587.3-1998的规定。
机床传动链末端滚珠丝杠副精度等级的选择应保证各类型机床精度的要求。
▲数控改造装配技术要求1）装配环境应清洁。
精度要求高的部件，装配环境应符合有关规定。
2 ）装配时的零、部件应清理清洁。
在装配过程中，零部件不应磕碰、划伤和锈蚀。
零部件的配合面及外露表面不应有修挫和打磨等痕迹。
3）机床应按产品图样和装配工艺规程进行装配。
装配到机床上的零、部件（包括外购件）均应达到图样及技术文件规定的质量要求。
4）装配后的螺栓、螺钉头部和螺母的端面应与被紧固的零件平面均匀接触，不应倾斜和留有间隙。
装配在同一部位的螺钉，其长度一般应一致。
紧固的螺钉、螺栓和螺母不应有松动现象，影响精度的螺钉紧固力应一致。
5 ）在螺母紧固后，各种止动垫圈应满足止动要求，需要时可采用在螺纹部分涂低强度或中强度防松胶代替止动垫圈。
6 ）移动、转动部件装配后，运行应平稳、灵活、轻便、无阻滞现象。
三、C61140普通车床数控系统升级改造部份：（一）数控系统构成(1) 广州数控928TEA。
电源：提供ECU 24V DC；控制部件：用于控制最多3个模拟坐标轴；NC控制面板：带图形液晶显示和键盘；机床操作控制面板；DI/O接口：16点二进制I/0；电子手轮：在JOC方式下，以增量方式可手动操作X/Z向运动。
(2) 系统的I/O接口分配：①输入的控制信号：丝杠位置检测信号，包括X向和Z向正负硬限位、X/Z参考点开关信号；伺服过载和急停信号及伺服就绪信号；四工位刀架信号。
②输出的控制信号：刀架正反转信号及油泵润滑信号；伺服使能信号。
(3) 参数设置及优化调试PLC机床参数包括I/O口高低电平有效定义、刀架控制、润滑有效、倍率开关、急停、X/Z硬限位、驱动优化有效、机床驱动器类型、刀架位数、换刀监控时间、MCP面板按键定义等。
对伺服系统进行自动速度控制器优化处理。
（二）系统概述1、数控系统：数控系统选用世界知名品牌广州数控公司的928TEA· X、Z、Y、4th、5th五轴控制，Y、4th、5th轴的轴名、轴型可定义·2ms插补周期，控制精度1μm、0.1μm可选·最高速度60m/min（0.1μm时最高速度24m/min）·适配伺服主轴可实现主轴连续定位、刚性攻丝、刚性螺纹加工·内置多PLC程序，当前运行的PLC程序可选择·G71指令支持凹槽外形轮廓的循环切削·支持语句式宏指令编程，支持带参数的宏程序调用·支持公制/英制编程，具有自动对刀、自动倒角、刀具寿命管理功能·支持中文、英文、西班牙文、俄文显示，由参数选择·具备USB接口，支持U盘文件操作、系统配置和软件升级·2路0V～10V模拟电压输出，支持双主轴控制·1路电子手轮输入，支持手持式电子手轮·40点通用输入/32点通用输出·外形安装尺寸、指令系统与GSK980TDa完全兼容2 、电子手轮（FANUC）：急停和使能按钮5个伺服轴的旋转选择开关3.5m长的伸缩电缆手轮盒体积紧凑、重量轻，便于手持手轮盒背后带有磁性材料，便于放置3 、驱动器（广州数控）·采用数字信号处理器（DSP）和超大规模可编程门阵列(CPLD)，集成度高，可靠性好·采用优化PID控制算法控制电机运转，提高了位置与速度控制的准确性和快速性·采用三菱公司智能功率模块（IPM），具备完善的保护功能，显示报警代码，输出报警信号·全数字式控制，用户可对控制参数进行设置，以适用不同的应用需求·独特新颖的外观设计，并获国家专利。
专利号：200530157950.74、驱动电机系统：·采用全封闭式结构，外形美观、结构紧凑。
·采用优化的电磁设计，电磁噪声低、运行平稳、效率高。
·采用高性能稀土永磁材料，低速特性好、过载能力强。
·采用高速、高精度光电编码器，与高性能驱动单元配合可作高精度速度和位置控制。
·采用IP65防护等级，确保电动机在-15℃～40℃环境温度及粉尘油雾环境下可靠使用。
·采用进口高精度轴承和转子高精度动平衡工艺，确保电动机运行在最高转速范围内稳定可靠、振动小、噪声低。
·具有高转矩惯量比，快速响应能力强。
·部分电动机采用F级绝缘结构，寿命长，性能价格比高。
具体参数如下：CA6140/50轴名额定功率额定/最高转速（rpm）额定扭矩/最大扭矩（Nm）X(130STJ-M075D) 1.88KW 2000/3000 7.5N.MX(130STJ-M150B) 2.3KW 1500/2000 15N.MZ(175STJ-M300B) 4.7KW 1500/2000 30N.MZ轴增加1:3行星减速机5、刀台：（不做改动，保留现有方式）LD4型系列电动刀架工作原理及特点LD4系列立式电动刀架采用蜗杆副传动，上下齿盘啮合定位，螺杆锁紧无触点霍尔元件发信的工作原理。
具有转位快，定位精度高，刚性好的优点。
是普遍采用的经济型产品6、主轴保留现有的控制方式及驱动系统。
7 、其它：根据技术新、质量品质好、价格低、配件容易购买、品牌国内知名、市场占有率大、性价比好的原则，来确定改造产品技术选型：更换机床低压电器，从新设计机床控制电路，从新选型继电器、接触器、指示灯、开关、按钮等，所有低压电器用国内知名品牌的产品。
（三）控制功能：轴控制功能：·控制轴数：5轴（X、Y、Z）·连动轴数：5轴·公/英制转换EIA/ISO自动识别·存储型螺距误差补偿操作功能·手轮进给（选配件）·手轮进给倍率：×1，×10，×100，×1000（可设定）·程序中断再启动进给功能·每转进给·自动加减速·JOG倍率·自动拐角减速·系统分辨率：0.001mm刀具偏置补偿功能·刀具补偿存储器30个·刀具偏置编辑操作功能·后台编辑·程序检索程序输入功能·极坐标指令·工件坐标系G54-G57·工件坐标系测量值直接输入·算术和三角函数功能·绝对值/增量值编程·轮廓编程（人机对话式编程）·倒角，倒圆指令·程序数据输入·用户子程序嵌套最大4级·各种加工循环辅助/主轴功能·主轴倍率选择·主轴准停，定向（需配伺服主轴和主轴编码器）设定及显示功能·坐标显示切换·动态参数显示·中文显示界面其他·用RS232接口实现于计算机双向通讯和DNC功能·断点返回加工·电子齿轮比·反向间隙补（四）数控改造参数设定：1)．速度设定：进给速度（G01、G02、G03等）：2mm/min~~1000mm/min快进速度（G00等）：2000mm/min~~4000mm/min2)．精度设定：理论控制精度（脉冲当量）：X、Z向0.001mm显示精度：X、Z向0.001mm重复定位精度：X≤±0.008mm，Z向≤±0.01mm定位精度：≤±0.015/300mm3)．控制设定：X，Z进给可以自动/手动控制，速度可以直接调节。
主轴起停，可以自动/手动控制。
冷却自动/手动控制。
定时自动润滑导轨（五）数控系统框图（仅限参考）四、双方责任：1．甲方责任·按合同规定按期提供改造工作所需费用。