CA6140车床数控化改造设计解析
CA6140车床数控化改造
CA6140车床数控化改造内容摘要车床数控化改造研究是提高我国技术装备水平的重要项目。
我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新。
由于资金受限，相比于添置新的数控车床，对车床进行数控化改造是一条节约资金、快速上马的有效途径。
车床的数控化改造具有针对性强、大大节约原材料和资金以及扩大机床应用范围等优点，主要内容包括总体设计方案的确定、对车床导轨进行改造设计和自动回转刀架的选型与安装等。
关键词: 车床改造数控化节约AbstractCNC lathe transformation research is to improve the level of technical equipment of our important projects. Extended active duty in our country now has a large number of obsolete machines and technology that need to be updated. Because of limited funds, compared to procure new CNC lathe, the CNC lathe for transformation is a savings, Express launched an effective way. CNC lathe has targeted transformation, substantial savings in raw materials and capital and to expand the scope of application advantages such as machine tools, including the main contents of the program to determine the overall design of the lathe guide the design and automatically transform the rotary tool holder of the Selection and Installation and so on.Keywords:CNC Lathe saving目录第一章绪论 (5)1.1 数控机床的发展史 (5)1.2 机床数控化改造的意义 (5)1.3 数控化改造后机床的优越性 (5)1.4 机床数控化改造的内容 (6)第二章设计要求 (8)2.1总体方案设计要求 (8)2.2 设计参数 (8)2.3 其他要求 (9)第三章车床改造的结构特点 (10)3.1 滚珠丝杆 (10)3.2 导轨副 (10)3.3 安装电动卡盘 (10)3.4 脉冲发生器 (10)第四章设计进给系统第一节设计纵向进给系统 (9)第二节设计横向进给系统 (3)五．主轴交流伺服电机 (14)5.1 机床主运动电机的确定 (14)5.2 主轴的变速范围 (14)5.3 初选主轴电机的型号 (14)5.4 主轴电机的校核 (15)六.微机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 设计说明 (16)七.安装调整中应注意的问题 (19)7.1滚珠丝杠副的特点 (19)7.2 滚珠丝杠螺母副的选择 (19)7.3 滚珠丝杠螺母副的调整 (19)7.4 联轴器的安装 (19)7.5 主轴脉冲发生器的安装 (19)致谢 (21)参考文献 (22)一．绪论1.1数控机床的发展史1946年诞生了世界上第一台电子计算机。
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。
CA6140车床的数控化改造解读
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。
目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。
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，性能与精度的选择以及最后改造方案的确定。
关键字：机床、数控化、改造、意义目录第一章数控化改造的好处第二章数控化改造方案第三章介绍C6140普通车床第一节简单介绍 (4)第二节加工范围及特点 (6)第三节传动系统的介绍 (7)第四章设计进给系统第一节设计纵向进给系统 (9)第二节设计横向进给系统 (18)第五章改造车床主轴及控制系统第一节改进主轴电机 (26)第二节主轴脉冲编码器的运用 (26)第三节改进刀架 (28)第四节改进机床导轨 (29)第五节坐标系的建立X、Z轴的限位和参考返回电路 (30)第六节安装用键和变频器 (31)第七节机床的安装、调试、精度检验 (31)第一章数控化改造的好处一、有利于企业技术的提高，成本的节约数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，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；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。
CA6140型普通车床的数控化改造设计解析
绪论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。
一、问题的提出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。
企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。
购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具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，生产自适应性差，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。
而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，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业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。
二、数控车床改造的意义数控车床改造在国外已发展成一个新兴的工业部门，早在60年代已经开始迅速发展，其发展的原因是多方面的，主要有技术、经济、市场和生产上的原因。
我国是拥有300多万台机床的国家。
而这些机床又大多是多年累积生产的通用机床，不论资金和我国机床制造厂的能力都是办不到的。
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。
机械机床毕业设计15CA6140型车床的经济型数控改造设计正文
机械机床毕业设计15CA6140型车床的经济型数控改造设计正文一、引言数控技术在机械制造行业的应用越来越广泛，数控机床相比传统机床具有高精度、高效率和稳定性好等优点。
为了提高15CA6140型车床的加工精度和生产效率，本文设计了一种经济型数控改造方案。
二、数控改造方案1.系统结构2.数控系统选型数控控制器选用市场上常见的高性价比控制器，如FANUC、SIMENS等。
驱动器选用与数控控制器兼容的驱动器。
运动系统选用与机床匹配的直线导轨和滚珠丝杠。
3.前置设备安装为了实现数控操作，需要在车床上安装前置设备，包括电机、编码器和传感器等。
电机用于驱动车床主轴和各个运动轴，编码器用于测量位置信息，传感器用于检测工件和刀具的状态。
4.软件开发本方案采用开发软件对数控系统进行编程和操作。
根据机床的运动特性和加工要求，编写数控程序，实现各轴的运动控制和工件加工。
三、经济性分析数控改造的经济性分析是评估改造方案是否可行的重要环节。
首先，对改造前后的成本进行对比。
改造前需要购买数控系统设备和前置设备，改造后需要进行编程和人工操作。
然后，对改造后的效益进行估算。
改造后的车床可以实现高精度加工和连续生产，一台数控车床可以替代多台传统车床，减少设备投资和人力成本。
最后，通过经济指标分析，如投资回收期、财务内部收益率等，评估改造方案的经济效益。
四、实施建议根据经济性分析结果，结合实际情况，提出以下实施建议：1.在购买数控系统设备时，选择性价比较高的设备，确保性能和价格的平衡。
2.在编写数控程序时，根据实际加工要求，合理设置加工参数，提高加工效率和加工精度。
3.在改造过程中，加强人员培训，提高操作人员的技术水平，充分发挥数控系统的性能。
结论本文设计了一种经济型数控改造方案，以提高15CA6140型车床的加工精度和生产效率。
经过经济性分析和实施建议，证明了该方案具有可行性和经济性。
数控改造能够使机械机床适应现代制造的需求，是提高机械制造水平的重要手段和途径。
CA6140车床经济型数控改装的设计概述(doc 39页)
CA6140车床经济型数控改装的设计概述(doc 39页)重庆大学网络教育学院毕业论文重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）题目CA6140车床刀架机构经济型数控改造学生所在校外学习中心重庆学习中心批次层次专业201302本科、机械设计制造及自动化学号W12106713学生那春林指导教师宋鹍起止日期2013.7.8-2013.9.17重庆大学网络教育学院毕业论文重庆大学网络教育学院毕业论文中文摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：（1）车床的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零件的耐磨性，尤其是机床导轨。
（2）托板的改造，托板时数控系统直线控制的对象，所以对其改造尤显重要。
这中间最突出的一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。
（3）变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入输出轴及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。
（4刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度凹，安全可靠。
通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。
关键字：普通车床数控改造步进电机经济型重庆大学网络教育学院毕业论文目录1 绪论 (7)1.1课题背景 (7)1.2机床改造的内容及意义 (9)1.2.1研究意义 (9)1.2.2主要研究内容及技术路线 (9)1.3 机床的经济型数控化改造主要解决的问题 (10)2自动回转刀架设计 (11)2.1 数控车床自动回转刀架的概述 (11)2.2 设计研究内容 (12)2.3 研究实际社会意义及应用效果 (12)2.4 小结 (12)3 总体结构设计 (14)3.1 电动机的选择 (14)3.2 减速传动机构的设计 (14)3.3 上刀体锁紧与精定位机构的设计 (14)3.4 刀架抬起机构的设计 (14)4 自动回转刀架的工作原理 (16)5 主要传动部件的设计计算 (20)5.1 蜗杆副的设计计算 (20)5.1.1 蜗杆的选型 (20)5.1.2 选择材料和确定许用应力 (20)5.1.3按接触强度确定主要参数 (21)5.1.4蜗杆和蜗轮主要几何尺寸计算 (22)5.2 蜗杆轴的设计 (23)8重庆大学网络教育学院毕业论文5.2.1 蜗杆轴的材料选择，确定许用应力 (23)5.2.2 按扭转强度初步估算轴的最小直径 (23)5.2.3 确定各轴段的直径和长度 (24)5.2.4蜗杆轴的校核 (25)5.2.5 键的选取与校核 (29)5.3 蜗轮轴的设计 (30)5.3.1 蜗轮轴材料的选择，确定需用应力 (30)5.3.2 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 (30)5.3.3 确定各轴段的直径和长度 (30)5.4中心轴的设计 (31)5.4.1 中轴的材料选择,确定许用应力 (31)5.4.2 确定各轴段的直径和长度 (31)5.4.3 轴的校核 (32)5.6 刀架体设计 (34)6 电气控制部分设计 (35)6.1硬件电路设计 (35)6.1.1 收信电路 (35)6 结论 (40)参考文献 (42)致谢 (43)8重庆大学网络教育学院毕业论文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。
CA6140车床数控化改造设计解析
CA6140车床数控化改造设计解析一、背景介绍：CA6140车床是一种常见的传统车床，它通过手动操作来控制工件加工过程，由于操作依赖于操作人员的经验和技能水平，加工效率低且容易受到人为因素的影响。
为了提高加工效率和加工精度，以及减少人为错误带来的质量问题，对CA6140车床进行数控化改造是一个重要的研究方向。
二、数控化改造的目标：1.提高加工效率：通过数字控制系统控制各个工作参数，实现工件的自动化加工，提高加工效率。
2.提高加工精度：通过数控系统的精确控制，保证工件加工的精度和一致性。
3.降低人为错误：将操作人员对机床的依赖度降低，减少人为错误对产品质量的影响。
4.增加功能灵活性：数控系统可以灵活地调整参数，以适应不同工件的加工需求。
三、设计方案：1.数控系统选型：选择一款适合CA6140车床的数控系统，该系统应具有稳定可靠的性能和完善的功能，能够满足车床加工的需求。
2.导轨和滑块改造：对原有的导轨和滑块进行改造或更换，以提高加工精度和稳定性。
3.主轴改造：对原有的主轴进行改造或更换，以提高转速控制的精度和可靠性。
4.伺服电机安装：在车床的各个轴向上安装伺服电机，由数控系统控制其运动，以实现自动化加工。
5.完善的自动化装置：设计并安装自动换刀装置、自动送料装置等，以提高加工效率和减少人为操作。
6.编程软件开发：根据数控系统的特点，开发适合CA6140车床的编程软件，以便操作人员能够方便地进行程序编写和调整。
7.操作界面设计：设计一个简洁明了的操作界面，方便操作人员进行监控和调整。
四、预期效果：1.加工效率提高：数控系统实现了工件的自动化加工，大大提高了加工效率，减少了人为操作的时间。
2.加工精度提高：通过对各个工作参数的精确控制，加工精度得到了显著的提高。
3.缩短交期：由于加工效率提高，交货期可以相应缩短，提高了客户的满意度。
4.减少人为错误：数控系统的自动化控制减少了人为错误的可能性，提高了产品的质量稳定性。
CA6140数控化改造(完美版)解析
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车床数控化改造解析
摘要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，很好的解决了现代机械制造中的结构复杂.精密.批量小.多变零件的加工问题。
且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。
但数控机床价格昂贵，一次性投入对企业来说负担很大。
另一方面，在国内还有大量的普通机床,只需对其进行一些相关的技术性改造就可以形成一定生产能力的经济型数控机床。
不仅能节省很大一部分资金，还能提升其市场竞争力。
具有极大的经济潜力。
对于职业院校的数控实训教学而言，通过闲置的普通车床进行数控化改造，可盘活资产，实现资产优化配置，同时对教师和学生而言也是一次很好的学习、锻炼和提高的机会。
对推动教学改革、专业转型和课程开发都有积极的意义。
我院现有闲置的普通车床为云南机床厂生产的CAY6140-1000，通过对该机床的结构特点进行分析，对机械和电气进行数控化改造，改造后的数控车床主要用于中小型轴类零件、盘类零件及螺纹的加工。
第一章数控机床的结构和工作原理1.1数控车床工作原理及加工特点以数字形式进行信息控制的机床称为数字控制机床，简称为数控机床。
数字控制系统是相对于模拟系统而言：数字控制系统中的信息是数字量，而模拟控制系统中的信息是模拟量。
随着计算机技术的发展，硬件数控系统已被逐渐淘汰，取而代之的是计算机数控（CNC）系统。
图1-1 数控车床1．数控车床的工作原理数控车床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。
将数控程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如择刀、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其辅助装置严格地按照程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。
2．数控车床的加工特点（1）高难度零件加工：“口小肚大”的内成型面零件，有仅在普通车床上难以加工，还难以测量。
（2）高精度零件加工：高精度零件均可在高精度的特种数控车床上加工完成。
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CA6140普通车床改造成经济型数控车床。 主要参数如下： （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，Z方向(纵向)δz = 0.01 mm/脉冲； （4）X方向最快移动速度Vxmax = 3000 mm/min，Z方向为Vzmax = 6000 mm/min； （5）X方向最快工进速度Vxmaxf = 400 mm/min，Z方向为Vzmaxf = 800 mm/min；
选择纵向滚珠丝杠螺母副
故滚珠丝杠副的尺寸规格，相应的额定动载 荷Ca不得小于最大载荷C;因此有 Ca＞C=11740N 因此初选外循环滚珠丝杠的型号为型 CD63×8-3.5-E型 经过传动效率计算、刚度验算、压杆稳定性 验算等一系列验证此型号滚珠丝杠符合纵 向传动要求。
选择横向滚珠丝杠螺母副
• 根据最大负载Q值，可选择滚珠案 1．主传动系统的改造方案 对普通车床进行数控化改造时， 一般可保留原有的主传动机构和 变速操纵机构，这样可减少机械 改造的工作量。
2．换装自动回转刀架
为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道 工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转 刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限公 司生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动 刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路， 由数控系统完成。
3．螺纹编码器的安装方案
螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。 数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发 生器，作为车床主轴位置信号的反馈元件， 它与车床主轴同步转动；通常直接安装在主 轴后端，与主轴同轴比较方便
4．进给系统的改造与设计方案
首先拆去进给箱、溜板箱、光杠；还要 对车床的床鞍进行部分的改造，拆去纵向小 拖板、 横向拖板，将丝杠换成滚珠丝杠，并 且由一端驱动的步进电机来控制。
外循环插管埋入式双螺母预紧式的滚珠丝 杠，型号为2004—2.5—3左，其中额定动 载荷为14200N，所以强度够用 • 经过效率计算 、刚度验算 、稳定性等一系 列计算验证得此横向滚珠丝杠满足横向传 动要求。
减速箱设计
选择步进电机
• 为了保证步进电机的启动性能，要特别考虑负载
二、总体方案的确定
总体方案设计应考虑机床数控系 统的类型，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单 坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补 以及螺纹插补的功能。因此，数控系统 应设计成连续控制型。
（2）普通车床经数控化改造后属 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，进给伺服系统常采 用步进电动机的开环控制系统。 （3）根据普通车床改造，应在降 低成本的同时缩短改造的周期，应 选用市场上生产成熟的数控系统， 广州数控系统、华中数控系统等。
横向切削力计算
• 横向进给量为纵向的 1
约为纵向的 2 ：
Z
1 1 ~ 2 3
，取 ，则切削力
1 2
1909.44 954.72 N ； • F 1 2 F 0.5F • 在切断工件时：
y
Z
0.5 954.72 477.36N
最大动载荷 Q
3
Li PfW f H 3 405 919.248 1 1.2 8161.42N
进给系统改造简图
四、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： 1、确定脉冲当量 2、计算切削力 3、选择滚珠丝杠螺母副 4、设计减速箱 5、选择步进电动机
确定脉冲当量
• 对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当
量为0.01mm/step和0.005mm/step,在 CA6140的技术参数中，要求纵向脉冲当量 为0.01mm/step。横向脉冲当量为 =0.005mm/step。
CA6140数控化改造方案
组员： -------------------------------------------
CA6140车床
CA6140车床结构
CA6140传动系统简图
一：数控化改造概述
CA6140型普通车床的主传动系统和进给系统 都由主轴电机控制，而改造后的车床则把主传动 系统和进给系统的运动分离开。分别由各自的步 进电机来控制，但是为保证车床在车螺纹时主传 动运动与进给运动之间的联系，所以在拆掉进给 系统的同时，必须在主轴上安装一个脉冲发生器， 来实现主轴传动和进给运动之间的联系。同时， 为了提高机床的精度和效率，用滚珠丝杠来代替 原机床的光杠，并且采用单独的步进电机来控制。 这样不仅提高了机床的性能和精度，还提高了机 床的使用性能。
计算切削力
纵向切削力计算 查阅相关资料计算得： 车削时最大工作载荷 Fm KFL f ( Fv G) =1.15×1340+0.04×(5360+90×9.8) =1790.68(N) 最大动载荷 C L f F 3 = 83.5 ×1.5×1790.68=11740（N）
3 m m
（6）X向定位精度± 0.01 mm，Z向± 0.02 mm； （7）可以车削柱面、平面、锥面与球面等； （8）安装编码器，可以车削公/英制的直螺纹与 锥螺纹，最大导程为24 mm； （9）安装四工位立式电动刀架，系统自动选刀； （10）纵、横向安装限位开关； （11）数控系统可选用国产数控系统；
（4）根据系统的功能要求，需要光电 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。 （9）选择四工位自动回转刀架， 选择螺纹编码器等。