CA6140普通车床数控改造及其电气控制系统设计(可编辑)
CA6140型车床电气控制电路分析.
CA6140型车床电气控制电路分析一、普通车床的主要结构和运动形式车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、端面、成型回转面等），还可用于车削螺纹，并可用钻头。
铰刀等进行加工。
车床主要是由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠和尾架等部分组成。
图1所示为CA6140型普通车床的结构示意图。
1-主轴箱；2-刀架；3-尾座；4-床身；5、9-床腿；6-光杠；7-丝杠；8-溜板箱；10-进给箱；11-挂轮图1 CA6140型车床结构示意图CA6140普通车床型号的含义为：普通车床主要是由三个运动部分组成，一是卡盘带着工件的旋转运动，也就是车床主轴的运动。
车床根据工件的材料性质、车刀材料及几何形式、工件直径、加工方式及冷却的条件不同，要求主轴由不同的切削速度。
主轴运动是由主轴电动机经传输带传递到主轴变速箱来带动主轴旋转，而主轴变速箱则用于调节主轴的转速。
二是溜板箱带着刀架的直线运动，称为进给运动。
溜板箱把丝杠或光杆的运动传递给刀架部分，变换溜板箱外置的手柄位置，经刀架部分使车刀做纵向或横向进给。
三是刀架的快速移动和工件的夹紧和放松，称为车床的辅助运动。
尾座的移动和工件的装卸都是由人力操作，车床工作时大部分功率消耗在主轴运动上。
二、车床的电力拖动形式及控制要求车床的主轴一般只需要单向运转，只有在加工螺纹时要退刀，需要主轴反转。
根据加工工艺的要求，主轴应能够在相当宽的范围内进行调速，CA6140型车床的主轴正转速度有24种（10~1 400r/min），反转速度有12种（14~1 580r/min）。
CA6140型普通车床对电力拖动及其控制有以下要求：1主轴电动机从经济性、可靠性考虑，一般选用三相笼型异步电动机，不进行电气调速。
2主轴电动机的起动、停止采用按钮操作，一般普通车床上的三相异步电动机均采用直接起动。
停止采用机械制动。
3刀架移动和主轴转动有固定的比例关系，以满足对螺纹的加工需要。
CA6140车床的电气控制及用PLC进行改造
X1
Y1 KA1冷却 答：……
X2
Y2 KA2快移
X3
【提醒】实操训练时
X4
(1)请用 K3、K4、K5
X5
替代 QS2、FR1、FR2；
(2)请用 灯1、灯2
替代 冷却电机、快移电机。
●故障1图解 ·第7章链接
本例-I/O分配图
近
上 6下
项目7.1
Plc应用案例 CA6140车床
●原况分析 ●工序分析 ●新原理图 ·梯形图程序 ·问题讨论 ●实操步骤 ·关键点提醒 ●实操任务单 ·实况点评
近
上 7下
项目7.1
Plc应用案例 CA6140车床
●原况分析 ●工序分析 ●新原理图 ·梯形图程序 ·问题讨论 ●实操步骤 ·关键点提醒 ●实操任务单 ·实况点评
㈥关键点提醒
(1)技术解决方案：本例从工序及控制要求出发， 采用“老改新”转换编程法//或经验编程法，确定任务的I/0分配图、 控制程序的梯形图等；改造时要尽量利用原有的硬件资源； (2)硬模拟调试重点：本例应依据“工序要求”所安排的顺序， 重点查主轴电机与冷却电机之间的“顺序联锁”功能。
●故障1图解 ·第7章链接
■第7章项目链接
●项目7.1 CA6140车床的电气控制及用PLC进行改造 …… ●项目7.2 液压组合机床的PLC控制…… ●项目7.3 交流双速电梯的PLC控制……
近
上 12 下
●故障1图解 ·第7章链接
㈣拟定 PLC控制程序的形图
车床程序-梯形图 X1 X0 X4
主轴
Y0
X5 (Y0)
冷却
点动 快移
Y0 X3 X2
X4 X5 (Y1)
X4 X5 (Y2)
CA6140车床数控化改造设计
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
•
步进电机选择原则纵向驱动电源自选择横向电机选择五、数控系统的选择
• 现在国内数控设备使用的数控系统也是有不少的
品牌和种类，大体分为国产系统和进口系统，现 在国内厂家主流系统有：广州数控，北京KND， 华兴数控，华中数控，蓝天系统等，台湾系统有： 新代系统，宝元系统等，进口系统有：三菱系统， 西门子系统，发那科系统。 但是进口系统在某些性能上的确有其过人之处， 但是价格比较昂贵。从数控化改造的经济性和系 统的稳定性及综合性能上考虑我们选用广数的 GSK 980TDb系统，作为数控改造的系统，用来控 制机床的运行。
总体方案设计图
三、机械系统的改造设计方案 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。
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；
2024-项目1CA6140型普通车床电气控制电路
〔三〕HH系列封闭式负荷开关〔铁壳开关〕 作用：手动通断电路及短路保护。
特点：铸铁或铸钢制成的全封闭外壳，防护能力较好。 速动弹簧能快速熄灭电弧。
二、接触器
接触器是一种在电磁力的作用下，能够 自动地接通或断开带有负载的主电路 〔如电动机〕的自动控制电器。
1、工作原理：当按钮揿下时，线圈通电， 静铁心被磁化并把动铁心〔衔铁〕吸上， 带动转轴使触头闭合，从而接通电路。 当放开按钮时，过程与上述相反，使电 路断开。
作，并具有储能〔弹簧〕复位的一种控制开关。 按钮的触点允许通过的电流较小，一般不超过5A， 因此一般情况下不直接控制主电路，而是在控制 电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等 电器，再由它们去控制主电路的通断、功能转换 或电气联锁等。
2、按钮符号及结构
按钮结构示意图 1-按钮帽 2-复位弹簧 3-常闭静触头 4-动
〔一〕主要结构及运动特点
普通车床主要由床身、主轴变速箱、进给 箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杠和光杠等 部件组成。以下图中是CA6140型普通车床 外观结构图1-1所示
〔二〕电气控制要求
1．主拖动电动机一般选用三相鼠笼式异步电动机，并采用机械变速。 2．为车削螺纹，主轴要求正、反转，小型车床由电动机正、反转来实现，CA6140型车床那么靠摩
常用的刀开关
〔一〕 HD〔单投〕 、HS〔双投〕刀开关
HD〔单投〕 、HS〔双投〕刀开关结构示意图
HD、HS系列刀 开关，主要用于交流 380V、50Hz电力网中 作电源隔离或电流转 换之用，常用于各种 低压配电柜、配电箱 、照明箱中。
作用：不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源用。 结构图和符号 ：
与否；而当主轴电动机停止时，冷却泵电动机立即停止。 6．为实现溜板箱的快速移动，由单独的快速移动电动机拖动，且采用点动控制。 7．电路应有必要的保护环节、安稳可靠的照明电路和信号电路
第七章 CA6140数控车床的电气系统设计及PLC控制
第七章CA6140数控车床的电气系统设计及PLC控制7.1 改造背景CA6140卧式车床能车削外圆、端面内圆、螺纹和螺杆，还能够车削一些定型的表面，而且可以用铰刀或者钻头等刀具进行钻不同的孔、镗孔、倒角、割槽及切断等加工工作。
传统的CA6140车床采用继电器接触器电路实现电气控制，它们的控制方式采用硬接线逻辑，利用电气元件触点的串联或者并联组合成逻辑电路进行控制，不仅接线多，而且非常复杂，体积大，功耗大，如果一旦系统构成以后，想要再改变或者增加其他功能都是非常困难的。
还有，继电器触点数目有限，所以其灵活性和扩展性比较差。
PLC是为工业的快速发展而制成的装置，它自从被开发出来之后，一直被广泛应用，主要原因是它的出现能够克服继电器的很多缺点，使工业环境大大改善，使性能提高很多。
因此，我们将CA6140卧式车床电气控制的方案改成用可编程控制器PLC来控制，可以提高整个电气系统的工作性能，从而可以减少维护和维修的工作量。
7.2 CA6140卧式车床的运动分析CA6140卧式车床的主运动主要是指卡盘或者顶尖带动工件的旋转运动，进给运动是指溜板箱带动刀架的纵向或者横向直线运动。
它的辅助运动是指刀架的快速进给和快速退回，车床的调速采用变速箱调速的方式。
CA6140卧式车床的电力拖动运动形式包括主轴的旋转运动、刀架的进给运动。
刀架的快速移动等等。
1. 主轴的旋转运动CA6140卧式车床的主运动是工件的旋转运动，由主电机拖动，其功率为30kw。
主电机由接触器控制实现正反转，为提高工作效率，主电机采用反接制动。
2. 刀架的进给运动溜板箱带着刀架的直线运动称为进给运动。
刀架的进给运动由主轴电动机带动，并且使用走刀箱调节加工时的纵向和横向走刀量。
3. 刀架的快速移动为了提高工作效率，车床刀架的快速移动由一台单独的快速移动电动机拖动，其功率为2.2KW，并且采用点动控制。
4. 冷却系统车床内装有一台不调速、单向旋转的三箱异步电动机拖动冷却泵，供给刀具切削时使用的冷却液。
CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文
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) 床身的改造，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，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。
(2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。
这中间最突出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，所以要对输入和输出轴以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，重复定位精度高，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数控系统数控刀架一绪论我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。
由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，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。
如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。
如今科学技术发展很快，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，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。
机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。
CA6140车床的电气控制及用PLC进行改造
PLC与CA6140车床的接口设计
输入接口设计
安全保护措施
根据CA6140车床的各个控制信号， 设计相应的输入接口电路，将车床的 各个控制信号接入PLC的输入端子。
为确保改造过程的安全性，设计必要 的安全保护措施，如急停按钮、安全 门等。
输出接口设计
根据CA6140车床的各个控制信号， 设计相应的输出接口电路，将PLC的 控制信号输出到车床的各个执行机构。
输出处理
当程序执行完成后，PLC将输出映 像寄存器中的状态通过输出模块 输出到外部设备，控制相应的机 械或生产过程。
PLC的优点
高可靠性
PLC采用大规模集成电路技 术，具有很高的可靠性，能 在恶劣的工业环境中稳定运 行。
灵活性强
PLC可通过编程实现各种控 制逻辑，适应不同的生产工 艺和流程，且其模块化结构 使得扩展和维护更加方便。
PLC控制系统能够实现多台设 备的联动控制，提高了设备的 协同作业能力。
降低维护成本
PLC控制系统的模块化设计使得 维护成本降低，减少了维修时间
和费用。
PLC控制系统的智能化监控和管 理功能能够及时发现潜在的故障，
减少了预防性维护的成本。
PLC控制系统的使用寿命长，减 少了更换元件和维修的频率，降
主轴箱
装有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轴，用于安装刀具，并 传递主运动。
溜板箱
将主轴的运动传递给刀架，实 现刀具的横向和纵向进给。
床身
作为车床的基础，用于支撑和 固定其他部件。
进给箱
控制刀具的进给运动，实现切 削速度和进给量的调节。
刀架
安装刀具，实现工件的切削加 工。
CA6140车床的电气控制系统
控制电路
用于控制机床的各种动作，如主轴的启动和停止、冷却液的开关等。
CA6140普通车床数控化改造设计
CA6140普通车床数控化改造设计摘要数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。
数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造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、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。
但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。
如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。
因此，普通机床的数控化改造大有可为。
针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。
本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。
采用以8031为CPU的控制系统对信号进行处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。
通过对CA6140A普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。
这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。
本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。
而且掌握了一些CAM、CAD等制图软件的应用和论文的撰写格式，这篇论文对我两年半的大学学习的一次全面总结。
关键词：车床数控改造进给系统主轴传动系统目录引言.................................................... 错误！未定义书签。
1.绪论................................................ 错误！未定义书签。
1.1数控机床优势概述.............................................. - 2 -1.2车床数控改造的现状与国内背景.................................. - 6 -1.3车床数控改造的必要性与可行性.................................. - 8 -2车床数控改造的总体构思与技术方案.................................. - 9 -2.1设计任务...................................................... - 9 -2.2总体方案的论证................................................ - 9 -2.3总体改造方案的确定........................................... - 10 -2.6机械部分的改造............................................... - 10 -2.7数控部分的改造............................................... - 11 -3普通车床主要结构的数控改造....................................... - 11 -3.1数控系统..................................................... - 11 -3.2纵向（Z向）进给系统的改造 ................................... - 13 -3.3横向（X向）进给系统的改造 ................................... - 17 -3.4刀架......................................................... - 18 -3.5主轴传动系统与滑动导轨副的改造............................... - 18 -3.6编码器....................................................... - 19 -4光栅尺安装与调试................................................. - 20 -4.1光栅尺的安装................................................. - 20 -4.2光栅尺的校正................................................. - 20 -5参考点的建立..................................................... - 20 -6如何提高数控机床精度?精度不够如何改进? ........................... - 21 -7结论............................................................. - 23 -引言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结构复杂，精密，批量小，多变零件的加工问题，且能稳定产品的和、加工质量。
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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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。
如果设备全部更新换代,不仅资金投入太大,成本太高,而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。
所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造,这样既可以提高生产率,改善加工工艺,还可以减少资金投入,采用此方法对中、小型企业来说是十分理想的选择。
1.1 经济型数控改造的实际意义目前,各企业一般都有不少普通车床,完全用数控车床加以替换根本不可能。
解决这个问题,必须走普通车床数控改造之路。
日本大企业中有26%的机床经过数控化改造,而中小企业则占74%;美国有许多数控专业化公司为用户提供数控改造服务。
我国拥有300万台机床,其中大量的是通用车床。
因此,普通车床的数控改造,大有可为。
数控改造一般是指对普通车床某些部位作一定的改造,配上数控装置,从而使车床具有数控加工能力。
1.1.1 技术分析在过去的几十年里,金属切削机床的基本动作原理变化不大。
如今科学技术发展很快,特别是微电子技术、计算机技术的发展更快。
应用到机床控制系统上,它既能提高机床的自动化程度,又能提高加工的精度,有些企业已在这方面做了有益的尝试。
实践证明,改造后的机床满足了技术发展的需要,提高了生产率和产品精度,增大了设备适应能力和型面加工范围。
1.1.2 经济分析由于新型机床价格昂贵,一次性投资巨大,如果把旧机床设备全部以新型机床替换,要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成浪费,若采用数控技术对旧机床加以改造,和购买新机床相比,则可以节省50% 以上的资金。
一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到l/5,一般用户都能够承担得起,这为资金紧张的中小型企业的技术改造开创了新路,也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。
1.1.3 市场分析据国内资料统计,订购新的数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足用户需要。
因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。