CA6140普通车床的数控化改造
ca6140普通车床数控改造
CA6140普通车床数控改造CA6140普通车床数控改造【摘要】普通车床经济性的数控改造，实质上是机械工程技术与微电子技术的巧妙结合，中小企业提高车床的自动化能力和精密程度的有效选择。
【关键词】CA6140；普通车床；数控改造数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中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。
但目前大力发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多职业类学校和中小型企业难以承受。
再者普通车床经过多次大修后，故障率仍然较高，且维修费用成本较高。
因此普通车床进行数控改造势在必行。
一、改造方案本文结合我校教学实际，针对CA6140车床机床进行数控改造。
对于普通车床的经济型数控改造，总体改造方案应遵循的原则是：数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠，合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。
并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：首先，机床基础件必须有足够的刚性。
其次，改造的费用要合适，经济性好。
加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。
为实现主轴自动无级变速，在主轴上增加交流异步电动机变频调速系统、主轴脉冲发生器，从而不需进行机械换档。
（1）数控部分的改造。
第一，数控系统运动方式的确定。
数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。
点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。
由于CA6140车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。
第二，伺服进给系统的设计改造。
数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。
闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。
但它结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。
半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。
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。
CA6140型普通车床数控化改造
CA6140型普通车床数控化改造［摘要］以C6140型普通车床为例，从机械和电气方面详细阐述了数控化改造的方法。
改造后的车床投入使用后运行稳定，加工精度明显提高，取得了极大的经济效益。
［关键词］普通车床；数控化改造；SINUMERIK802S base I ineNumerical Control Transformation of C6140 CommonLatheAbstract ：Takes CA6140 type common lathe as an example ,has explained the NC transformation method from machinery and electric two respects in detail. After transforming, the new lathe runs steadily, the machining accuracy is obviously improved, has made the great technological economic benefits.Key words： common lathe; NC transformation; SINUMERIK802S base line目录引言 (1)第一章概述 (2)第二章总体方案的设计 (4)2.1设计任务 (4)3.2总体方案的论证 (4)4.3总体方案的确定 (4)2.4数控系统的选择 (5)第三章机械部分改造 (6)5.1机械传动方式 (6)3.2数控机床进给伺服系统的设计计算 (6)3.2. 1 选择脉冲当量: (6)3. 2.2算切削力： (6)3. 3滚珠丝杠螺母副的计算和选型横向进给丝杠： (7)3.3.1计算进给牵引力Fm (N) (7)3. 3.2计算最大动负载C： (7)3. 3.3选择滚珠丝杠螺母副： (7)3. 3.4传动效率计算： (7)3. 3. 5刚度验算 (8)3. 3. 6校核93.4齿轮传动比计算： (14)3. 5步进电机的计算和选型： (14)3. 5.1等效转动惯量计算： (14)3. 5.2电机力矩的计算机： (15)3. 5.3步进电机空载启动频率和切削时的工作频率： (17)3.6纵向进给系统 (17)3. 6. 1 设计参数 (18)3. 6.2 齿轮传动比计算 (18)3. 6.3滚珠丝杠的计算及选择 (18)3. 6.4 校核 (20)3.7机械部分改造 (23)4.8主轴脉冲编码器的安装 (25)第四章数控系统选择 (26)4.1西门子数控系统的优点 (26)4.2数控连线图 (27)5.3步进电动机的控制 (27)1.1.1 (3). 1步进电动机的开环控制 (28)1.1.2步进电动机传动控制 (29)1.1.3步进电动机的PLC传动控制 (31)4.4PLC数控系统需解决的问题 (33)4.5PLC输入、输出(I/O)点数确定 (35)4.6驱动程序(梯形图)设计 (35)4.6.2手动程序梯形图设计 (36)4. 7电气部分改造 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。
ca6140型车床数控化改造论文(包括相关的图纸电路图)大学毕设论文
目录前言························································第一章概述·············································一、数控机床的生产与发展·······························二、数控机床的结构及优点······························三、数控机床的分类······································四、数控系统的基本功能··································五、数控机床的发展趋势··································六、数控机床改造的必要性以及优点·······················第二章 CA6140车床的横向数控化改造················一、数控机床改造的设计步骤·····························二、设计方案的确定·····································三、机械部分改造设计与计算·····························四、步进电机的选择······································第三章数控系统的硬件电路设计······················一、控制系统的功能要求··································二、硬件电路的组成······································三、设计说明·············································总结························································致谢·························································参考资料··················································附录·························································附录表 1 滚珠丝杠的支承方式系数表 2 步进电机相数、拍数、启动力矩表表3 机床参数表独立式按键电路8031INT0＋５ＶI /O8031图 8-1-1 独立式按键电路（ａ）（ｂ）查询方式I /O中断方式+5VINT1PB PB PB PB PB PB PB PB 01234567PA PA PA PA PA PA PA PA 01234567ab c d e f dp 1A A A A A A A A26345781A A A A A A A A26345786134578Y YY Y Y Y Y Y 26134578Y YY Y Y Y Y Y 2g +5V+5VRESETCE IO/M WR RD ALEP ALERD WR P P BIC 8718 5.1K 4+5V+5V100 8+5VV CC V CC G GND G 815502.72.0~20μF1K80311BIC 87188023PC PC PC PC D D 7Ω×012345678910111213141516171819202122232425262728293031Ω×8155扩展I/O 口的键盘/显示器接口电路内容摘要利用微机改造现有的普通车床，主要应该解决的问题是如何将机械传动进给和手工控制的刀架转位，进给改造成由计算机控制的刀架自动转位以及自动进给的自动加工车床，即经济型数控车床。
CA6140普通车床的数控化改造(机械部分)[文献综述]2012-01-12
![CA6140普通车床的数控化改造(机械部分)[文献综述]2012-01-12](https://img.taocdn.com/s3/m/843013d65022aaea998f0f8f.png)
东海科学技术学院毕业设计（论文）文献综述课题名称：普通车床的数控化改造学院：机电系专业：机械设计制造及其自动化年级： C08机械（1）指导教师：顾平灿学生姓名：吴海滨学号：_____ _081309106 起迄日期： _2011.11.10—2011.12.15___2011年12月15日普通车床的数控化改造一、前言随着机电一体化技术的迅猛发展，数控机床的应用已日趋普及，机械制造业正在越来越多地采用数控技术来改善其生产加工方式，用以解决现代机械制造中结构复杂、紧密、批量小、多变零件的加工问题。
然而，从目前企业面临的情况看，因数控机床价格昂贵，一次性投资较大，使有些企业难以承担。
因此，对普通机床的数控化改造就显得非常必要，这种必要性主要体现在：l、数控机床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；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；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；5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
二、主题部分2．1数控机床发展现状从总体来看，我国机床工业与世界先进水平相比，普通车床差距仍然十分明显：(1)国产高档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内的发展需求，加工中心高档数控机床目前仍然要大量依赖进口。
(2)数控机床功能部件和数控系统发展滞后，成为我国数控机床产业发展的瓶颈。
(3)机床制造企业技术装备水平不高，制造能力、综合管理和服务能力等方面不能满足市场快节奏发展的要求。
(4)大型国有企业的旧有设备比例大，设备更新所需资金缺口大。
2．2数控机床的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
CA6140车床数控化改造
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。
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。
普通车床CA6140的数控化改造探讨
普通车床CA6140的数控化改造探讨摘要：普通车床在机械生产中难以满足当前的要求，这对车床提出了更多的要求，为了满足生产的需求，应对车床进行有效的改造，通过数控化改造可使车床发挥出更好的作用，提升生产的精确性，为零件加工带来保障。
通过对车床进给系统及硬件部分的改进内容进行分析，明确机电联调注意内容，使车床数控化改造顺利实现。
关键词：普通车床；CA6140；数控化改造引言在市场经济的快速发展下企业的竞争也变得更加激烈，普通车床难以满足当前的产品生产需求，需要通过改造技术来提升生产的效率及质量。
数控车床运用了多种先进的技术，例如微电子技术及自动检测技术等，适合进行小批量、精度高以及周期短的零件，使用这类车床只需要更换加工程序，不需要对车床进行调整，使产品变化的加工要求得到满足。
因此，机械制造企业应对普通车床进行数控化改造，使数控化带来更好的效果。
1车床进给系统及硬件部分的改进CA6140普通车床在生产中加工转体类零件，例如轴类、盘类以及螺纹零件等，在对车床进行改造之后可使其具备原本普通车床的特点，还能够用于加工曲面、圆弧等零件。
为了改善车床的使用效果，可对其进行改造。
1.1伺服驱动的选择伺服系统能够精确地跟随或者复现某过程，是一种反馈控制系统，在应用中需要根据控制命令的要求，对功率进行放大及变换等处理，还可使驱动装置输出的力矩、速度、位置控制变得更加灵活。
根据控制方式来划分，其中包括了开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统等，在选择中，可使用半闭环控制系统，将惯性大的工作台安排在闭环之中，可获得稳定的反馈。
该系统在维修中比较便捷，有着较大的优势，保证了使用的效果，同时有着闭环控制系统与开环控制系统在反馈控制中的有点。
因此，可使用半闭环控制系统来进行数控化车床改造，使改造顺利完成。
1.2主轴传动装置的改进对主轴的传动系统进行改造的时候，应考虑到加工的精度要求，还应结合成本及技术要求等进行分析。
在对装置进行改善的过程中，需要判断原有的传动系统的情况，如果能够符合要求可继续使用。
浅谈CA6140普通车床的数控化改造
文章 编 号 ：１ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）０ ５ — １ ３ ８ — ０ ２
浅谈 Ｃ Ａ ６ １ ４ ０普通 车床 的数控化 改造
李 省 委
（ 闽 南 理 工学 院 ，福 建 石 狮 ３ ６ ２ ７ ０ ０ ）
摘
要 ：在如今 ，普 通 车床 无论在 加 工精 度 ，还是 在 自动 化程 度上 都 不能 满足 企 业的 需求 。 由于数控 机床 比
品 是 不 现 实 的 。 为 了 减 少 投 资 ， 降 低 陈 本 ，提 高 原 有 普
状 复 杂 的零 件 ；加工 零 件 改变 时 ，一 般 只要 更 改程 序 ．
可 节省 准 备时 间 ；机 床 自动化 程度 高 ，可 以降低 工 人 的
劳 动强 度 ．节 省 劳动力 等 。 机 床数 控化 改 造后 ，其 基本 功能 接 近或 等 同原数 控 机 床 。在 满足 这样 条件 的前 提 下 ，尽 可 能 的较少 、降低 成 本 。方案 如 图 １ 所示 。
ｒ一 Байду номын сангаас ｒ一
功 盎 Ｘ一
Ｙ—
Ｚ —
光 电
８
放 大
隔 离
变 频 调 速 器
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ａ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｅ ｎｔ ｅ ｐｒ ｒ ｉ ｓ ｅ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏｎ ｔ ｈｅ ｎ ｕｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｌ ａ ｔ ｈｅ； ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ ｎｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｔ ｒ ａ ｎｓ ｆ ｏ ｒ ｍ
CA6140普通车床数控改造
MQ
=
Mf
+
M0
+
Mt
=
Mf
+
M0
+
FxL 0
2πηi
= 375
Ncm
从上面计算可以看出 , Mq , Mk , MQ3 种工况下 ,
以快速空载起动所需力矩最大 。以此项作为初选步
进电机的依据 。查表 ,当步进电机为五相十拍时λ
= M Π q Mjmax = 01951 。 最 大 静 力 矩 Mjmax =
( KAF) ,使接触器 KM1 和 KM2 动作 ,完成主轴的正 反转切换 ,为减小主轴电动机的启动电流 ,使用了 KM3 、KM4 、KM5 3 个接触器来完成电动机的 Y - △ 切换 。为适应加工的要求 ,主轴上安装了编码器 ,通 过端口 X472 输入驱动器 611VE 反馈到 PCV 单元 。 热继电器 ( FR) 的一组常开触点接入 XIII 输入点 1017 ,当电机过热时 ,热继电器 ( FR) 动作 ,使 1017 有 效 ,PCV 单元产生报警 ,并切断主轴电动机的电源 。
G = 800 N ,得
JΣ = 361355 kg1cm2
考虑步进电机与传动系统惯量匹配的问题
JMΠJΣ = 01275 基本满足惯量匹配的要求 。
图 1 纵向进给系统计算简图
Fig. 1 Calculation diagram of vertical servo system
(2) 电机力矩计算
图 2 主轴电动机电气控制线路 Fig. 2 Electrical control circuit of spindle motor
3 对机床控制系统的改造 (1) 主轴编码器 在螺纹加工中必须知道主轴转速 ,根据主轴转