第3章车床改
CM6132型精密车床主传动系统数控改造设计
摘要对CM6132精密车床主传动系统进行数控化改造，主要对主传动系统进行改造。
改造包括机械和数控两部分。
机械部分：拆掉变速箱改用变频电动机实现无级调速。
数控部分：数控系统采用开环控制系统，系统中没有反馈电路，不带检测装置，指令信号单方向传递。
开环系统主要由步进电机驱动，结构简单，成本低廉、易掌握，调试和维修比较方便简单，已广泛应用于数控机床.数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品。
它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等技术都是建立在数控技术之上。
数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的核心标志，实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。
关键词：数改造；数控车床；步进电机控AbstractAs to the NC transform of CM 6132 precise lathe, vertical and horizontal motion system are concerned including mechanism part and NC part. As for as the mechanism part is concerned, in order to decrease the friction and increase the motion precision, ball guide screw is adopted. As to the NC part, open loop control system is adopted in NC system. There is no feedback circuit and test and determining facilities with one-way instruction signal transmission.The open loop system is mainly droved by stepper motor, which is of simple structure, low cost, easy learning with simple preliminary test and maintenance. It is widely used in NC lathe.【Key words】Numerical control innovation NC lathe Stepper motor目录第1章绪论 (3)1.1 数控机床的发展 (3)1.2 普通机床数控改造的必要性 (3)1.3 数控机床的发展趋势 (4)第2章总体方案设计 (5)2.1 计算参数和技术要求 (5)2.2 总体方案的拟定 (5)2.2.1 机械部分改造 (5)2.3 基本参数的确定 (7)2.3.1 运动参数 (8)2.3.2 动力参数 (8)第3章主传动系统设计 (10)3.1 带轮及带的计算 (10)3.2 齿轮校核 (13)3.2.1 校核齿面接触疲劳强度 (13)3.2.2 校核齿根弯曲疲劳强度 (15)3.3 轴的校核 (17)3.4 键的校核 (20)第4章控制原理设计 (22)4.1 数控系统的基本硬件组成 (22)4.1.1 单CPU系统的组成 (22)4.1.2 数控系统的选用 (23)4.2 步进电机的控制 (23)4.2.1步进电机的工作原理 (23)4.3 键盘及显示器接口 (27)4.3.1 键盘接口电路 (27)4.3.2 液晶显示模块的工作原理 (27)第5章经济技术分析 (29)5.1 产品结构改造的合理化 (29)5.2 提高技术经济价值的方法 (29)5.3 产品成本核算 (30)5.4 产品年利润 (31)结论 (32)致谢...................................... 错误！未定义书签。
C6150车床数控改造主传动系统设计
摘要：随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。
而在中国的机械加工设备的车床中普通车床占了很大比例。
这已经越来越制约着当今工业的发展。
而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。
所以对机床进行自动化改造很是必要。
本文论述了C6150车床主传动系统机电一体化改造设计的过程。
内容包括：车床改造的整体方案和要求；主传动系统及其转速图；主轴组件的设计；变频调速的基本原理和主轴的驱动及控制。
关键词：主轴传动；变频器；数控装置ABSTRACTWith the development of industry equipment, the precision required of industry equipment is more and more high. The more and more precision of equipment which machined the industry equipment is required. But in China the common lathe have a very great comparison in the machined equipment, this already restrict the development of industrial nowadays. But the CN lathe is more expensive, and needed workers with higher technically. So it is a necessity very much to modify the common lathe to lathes automatic.This paper instruct the mechanical and electrical integration transformation design process of C6150 lathe main drive system. Including overall plan of lathe transformation and requirements; main drive system and its speed chart; the design of main components ; basic principles of frequency Control and the drive and control of spindleKey words:Master drive organization；Inverter；CNC目录摘要： (Ⅰ)Abstract: (ⅠⅠ)第1章绪论 (1)第2章车床总体改造方案 (3)2.1车床改造的基本思路 (7)2.2 车床改造方案和要求 (7)第3章主轴部分的改造设计 (4)3.1 传动部分设计 (4)3.1.1 计算转速的确定 (4)3.1.2 主传动系统设计 (5)3.1.3 主运动链转速图的拟定 (5)3.2 主轴组件的设计 (7)3.2.1 概述 (7)3.2.2 主轴轴承的选择 (8)3.2.3 主轴组件的传动 (8)3.2.4 主轴直径选择 (8)3.2.5 主轴悬伸量的确定 (8)3.2.6 主轴的跨距的选择 (8)3.2.7 主轴组件的验算 (11)3.2.８润滑与密封 (14)第4章主轴驱动及控制 (15)4.1主轴变频控制 (15)4.1.1 主轴变频调速系统 (15)4.1．2 变频器原理 (15)4.2 数控装置系统简介 (16)4.2．1 数控装置的特点 (16)4.2．2 数控装置的结构介绍 (17)4.2．3 输入开关量接口注释 (18)4.2．4 输出开关量接口注释 (20)4.3 c6150数控改造控制系统 (21)4.3.1 系统简介 (21)4.3.2 总体框图 (22)4.3.3 主电路系统 (23)4.3.4 继电器与输入、输出开关量系统 (24)4.3.5 主轴单元控制系统 (26)4.3.6 伺服驱动X轴、Z轴系统 (26)4.3.7 变频器接线端子注释 (27)4.3.8 变频器参数设置 (27)4.4 控制设计所需实现的最终结果 (27)结论 (28)致谢 (28)参考文献 (29)第一章绪论随着产品更新换代的加快和人们需求的多样化，产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化为适应这一变化，数控(NC)设备在企业中的作用愈来愈大。
第三章数控车床的编程与加工.
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3.2 数控车削加工工艺分析
• 削加工，先近后远还有利于保持坯件或半成品件的刚性，改善其切削 条件。 • ③先内后外。对既有内表面(内型、腔)，又有外表面的零件，在制定 其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外形表面。这 是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖 (刃)的耐用度易受切削热而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。 • ④刀具集中。即用一把刀加工完相应各部位，再换另一把刀，加工相 应的其他部位，以减少空行程和换刀时间。 • (2)确定走刀路线 • 确定走刀路线的重点在于确定粗加工及空行程的走刀路线。走刀路线 包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。 • ①刀具引入、切出。在数控车床上进行加工时，要安排好刀具的引入、 切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向引入、切出。尤其是车螺纹
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3.1 数控车床简介
• 圆弧蜗杆)以及端面螺旋零件等。 • 4.淬硬工件的加工 • 在大型模具加工中，有不少尺寸大且形状复杂的零件，这些零件热处 理后的变形量较大，磨削加工困难，因此可用陶瓷车刀在数控机床上 对淬火后的零件进行车削加工、以车代磨，提高加工效率。 • 5.异形轴的加工 • 零件呈轴对称回转体形状，方便在车床上装夹的工件加工。这些零件 一般称为异形轴，如十字轴、曲轴等。
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3.1 数控车床简介
• • • • • • ②立式数控车床:机床主轴轴线为垂直布置。 具有两根主轴的车床，称为双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。 3.按数控系统联动的轴数分类 根据数控系统控制的轴数，可以分为 ①两轴数控车床:机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。 ②四轴控制数控车床:机床上有两个独立的回转刀架，可以实现四轴 控制。
数控车床编程与操作
(4)软爪。软爪是一种具有切削性能的夹爪。软爪是在使用 前配合被加工工件特别制造的(如图3-13所示) ， 如加工成 圆弧面、 圆锥面或螺纹等形式， 可获得理想的夹持精度。
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3.2 数控车削工艺
2 ．精加工进给路线的确定 (1)完工轮廓的进给路线。 (2)换刀加工时的进给路线。 (3)切入、 切出及接刀点位置的选择。 (4)各部位精度要求不一致的精加工进给路线。
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3.2 数控车削工艺
3 ．最短空行程进给路线的确定 (1)巧用起刀点。 (2)合理安排“ 回参” 路线。
1．准备功能 准备功能又称G代码或G指令， 是由地址字G和后面的两位
数字来表示的，用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、 工件 坐标系、 坐标平面、 刀具补偿、 坐标偏置等多种加工操作， 见表3-5。
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3.3 数控车床指令及编程
2 ．辅助功能 辅助功能也称 Ｍ代码或 Ｍ 指令， 它由地址字 Ｍ 及其后面
用一个命令作为代表， 执行时只需写出这个代表命令， 就 可以执行该功能。这一组命令称为用户宏主体（ 或用户宏程 序） ， 简称用户宏 指令； 这个代表命令称为用户宏命令， 也称为宏调用命令。
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3.3 数控车床指令及编程
（ 1）变量。用一个可赋值的代号代替具体的数值， 这个代 号就称为变量。
3.1.2 数控车床加工对象
1．表面形状复杂的回转体零件 2 ．精度要求高的回转体零件 3 ．表面粗糙度要求高的回转体零件 4 ．带特殊螺纹的回转体零件 5 ．超精密、 超低表面粗糙度值的零件
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
金属切削机床第三章 CA6140型卧式车床
8—溜板箱 9—左床腿 10—进给箱 11—交换齿轮变速机构
CA6140型卧式车床的主轴中心线在床身导轨面上的高度(中心高) 约为200mm,所以加工盘类零件的最大工件回转直径为400mm。 当加工轴类零件时,由于工件在滑板上通过,而横向滑板的上平面 位于床身导轨之上,因而刀架滑板上的最大车削直径受到限制,只 有210mm,如图3-3所示。
式中 × × ≈
。
表3-3 CA6140型卧式车床车削模数制螺纹模数表m(mm)
表3-3 CA6140型卧式车床车削模数制螺纹模数表m(mm)
Pha=kPa=k
式中有特殊因子“25.4”,而且英制螺纹的导程参数分母为分段的 等差数列(即每英寸牙数a在分母上),因此在CA6140型卧式车床上 车削英制螺纹时应在传动链中设置抵消特殊因子“25.4”的传动
图3-3 卧式车床的中心高与最大车削直径
CA6140型卧式车床为普通精度级机床,根据卧式车床的精度检验 标准,新机床应达到的工作精度为:
精车外圆的圆度 0.01 mm 0.06mm/300 mm
精车表面的粗糙度 Ra1.6 μm
第一节 机床的传动系统
机床的传动系统由主运动传动链、车削螺纹运 动传动链、纵向和横向进给运动传动链、快速 空程运动传动链组成。
一、主运动传动链
车床的主运动是主轴带动工件的 旋转运动。
u1=×=; u2=×=
u3=×≈; u4=×≈1
其中,u3 ≈u2,所以在中、低转速传动路线中,主轴获得的实际转速 只有2×3(2×2-1)=18级正转转速,即通过两条传动路线主轴可获得 正转转速24级,反转转速12级。
车床简易抛光改装方案
车床简易抛光改装方案一、引言车床简易抛光改装方案是针对车床进行改装，以实现金属表面的抛光工作。
通过该方案，可以提高产品的表面光洁度，改善产品的外观质量，满足用户对产品外观的要求。
本文档将介绍车床简易抛光改装方案的具体操作步骤和所需材料，帮助用户快速了解和实施该方案。
二、操作步骤1. 准备工作首先，确保车床处于关闭状态并断开电源，确保安全操作。
然后，准备以下材料和工具：•抛光刷头：用于处理金属表面的抛光工作。
•砂纸：用于磨削金属表面，提供更好的抛光效果。
•抛光膏：用于增强抛光效果，提高光洁度。
•抛光布：用于擦拭金属表面，使其更加光亮。
•安全手套和护目镜：保护操作人员的安全。
2. 分解和清洁将车床进行分解，取下需要进行抛光的金属零件。
使用清洁剂和刷子清洁金属表面，去除污垢和油渍。
彻底干燥金属表面，确保表面完全清洁。
3. 砂纸处理使用适当颗粒度的砂纸对金属表面进行处理。
将砂纸固定在平坦的面板上，将金属零件轻轻推动在砂纸上，确保金属表面均匀受力。
根据需要，逐渐提高砂纸的颗粒度，实现更好的抛光效果。
4. 抛光刷头安装将合适的抛光刷头安装在车床上，确保刷头牢固固定。
根据需要，调整刷头的转速和运动轨迹，以实现不同的抛光效果。
在使用抛光刷头时，严格遵守操作安全规范，确保人身和设备的安全。
5. 抛光处理将需要抛光的金属零件放置在车床上，启动设备。
根据刷头的转速和运动轨迹，将抛光刷头轻轻接触金属表面，逐渐推动零件进行抛光处理。
同时，将适量的抛光膏涂抹在金属表面，增强抛光效果。
6. 检查和调整在进行抛光处理时，定期检查金属表面的光洁度。
根据需要，对抛光角度、力度和涂抹抛光膏的数量进行调整，以实现更好的抛光效果。
根据抛光后的效果，及时调整抛光参数，确保整个抛光过程的质量。
7. 清洁和保养完成抛光处理后，将金属零件从车床上取下，使用抛光布擦拭金属表面，去除残留的抛光膏和污垢。
注意保持金属表面的干燥，避免再次出现污垢和水渍。
3.1.1PLC改造C6140车床的设计[共5页]
3.1.1PLC改造C6140车床的设计[共5页]第3章 PLC改造机床控制电路的设计95║由于PLC具有可靠性高和应用简便等特点，因此许多复杂设备的电气控制柜正在被PLC 代替。
PLC已经从替代继电器的局部范围进入到过程控制、位置控制、通信程序设计等领域。
本章将通过实例介绍S7-300/400 PLC在机床电气控制线路中的改造应用。
3.1 PLC改造车床的设计车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，约占机床总数的20%～35%。
在各种车床中，普通车床的应用最多。
普通车床主要用来车削外圆、内圆、端面、螺纹、螺杆和定型表面，还可通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。
3.1.1 PLC改造C6140车床的设计C6140是我国自行设计制造的普通车床，具有性能优越、结构先进、操作方便和外形美观等优点。
C6140普通车床主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杠和光杠等部分组成。
主轴变速箱用来支承主轴和传动其旋转，包含主轴及其轴承、传动机构、启停及换向装置、制动装置、操纵机构和润滑装置。
进给箱用来变换被加工螺纹和导程，以及获得所需的各种进给量，它包含变换螺纹导程和进给量的变速机构、变换螺纹种类的移换机构、丝杠和光杠转换机构及操作机构等部件。
溜板箱用来将丝杠或光杠传来的旋转运动变换为直线运动并带动刀架进给，控制刀架运动的接通、断开和换向等操作。
刀架用来安装车刀并带动车刀作纵向、横向和斜向运动。
车床的切削运动包括卡盘或顶尖带动工件的旋转主运动和溜板带动刀架的直线进给运动。
中小型普通车床的主运动和进给运动一般采用一台异步电动机进行驱动。
根据被加工零件的材料性质、几何形状、工作直径、加工方式及冷切条件的不同，要求车床有不同的切削速度，因此车床主轴需要在相当大的范围内改变速度，普通车床的调速范围在 70以上。
中小型普通车床多采用齿轮变速箱调速。
车床主轴在一般情况下是单方向旋转的，但在车削螺纹时，要求主轴能正反转。
车床设备改装方案
车床设备改装方案一、引言车床是一种用于加工金属和其他材料的机械设备，广泛应用于制造业。
随着技术的不断发展和市场的需求变化，对车床设备的性能和功能提出了更高要求。
为了满足这些需求，对现有车床进行改装是一个经济有效的选择。
本文将介绍一种车床设备改装方案，旨在提升车床的加工能力和精度。
二、改装方案1. 安全性改进首先，改装方案应考虑车床的安全性。
可以在车床上安装安全护栏和急停装置，以提供更安全的工作环境。
此外，还可以加装防护罩和紧急停机装置，以预防意外伤害。
2. 控制系统升级现代车床的加工精度和效率很大程度上依赖于其控制系统。
因此，改装方案应包括控制系统的升级。
可以考虑采用更先进的数控系统和编程软件，以提供更精确的控制和更高的生产效率。
3. 主轴改良主轴是车床的重要组成部分，对加工效果和精度有着直接影响。
为了提升车床的加工能力，可以考虑对主轴进行改良。
例如，可以增加主轴的转速范围，扩大车床的加工范围。
此外，还可以改善主轴的刚性，提高车床的工作稳定性和精度。
4. 附件升级车床的附件也需要进行升级。
比如，可以更换更高效的刀具和夹具，以提高加工效率和质量。
此外，还可以加装自动换刀系统和自动测量装置，以减少操作人员的工作量，并提高加工精度。
5. 冷却系统改进车床的冷却系统对加工过程和结果有着重要的影响。
为了提高车床的加工效果，可以考虑对冷却系统进行改进。
可以增加冷却系统的冷却能力，以提高加工速度和质量。
此外，还可以改善冷却系统的稳定性和可靠性，以降低故障率。
6. 维护和保养计划改装方案还应包括一份维护和保养计划。
定期检查和维护车床设备是确保其正常运行和延长使用寿命的关键。
维护和保养计划应包括机械部件的润滑、清洁和检查，以及控制系统的校准和调试。
三、实施计划实施改装方案应制定详细的计划，包括以下步骤：1.评估现状：对车床设备进行全面评估，确定需要改装的具体方面。
2.设计改装方案：根据评估结果，设计具体的改装方案，包括改装的内容、材料、工艺等。
车床改造方案
车床改造方案在制造行业中，车床是一种常见且重要的设备，广泛应用于各个领域。
然而，随着技术的不断进步，以及市场需求的变化，传统的车床可能无法完全满足现代制造的要求。
因此，对车床进行改造和升级已成为一种必要的选择。
车床改造方案是指通过改变车床的结构、功能或性能，以适应不同的加工要求和生产方式。
车床改造的目的是提高生产效率、精度和灵活性，降低成本、减少能源消耗，并满足市场的多样化需求。
一、自动化改造在现代工业生产中，自动化已成为一个重要的趋势。
通过将车床进行自动化改造，可以实现自动上料、自动送料、自动取料和自动卸料等动作，大大提高生产效率。
自动化改造通常包括以下几个方面：1. 安装数控系统：数控系统能够实现工件的自动加工，减少人为操作的错误和工艺变化对生产的影响。
同时，数控系统能够实现加工参数的自动调节，提高加工的精度和稳定性。
2. 车床自动上下料系统：通过安装自动上下料系统，可以实现工件的自动入料和出料。
这样不仅提高了生产效率，还减少了人工操作的时间和劳动强度，降低了操作错误的风险。
3. 机器人操作系统：机器人操作系统可以完成复杂的操作任务，包括夹取工件、翻转工件、更换加工刀具等。
通过安装机器人操作系统，可以实现车床加工过程中的多个环节的自动化。
二、设备升级车床的性能升级是指通过更换关键部件或改进设计来提高车床的性能。
车床的性能升级可以包括以下几个方面：1. 安装高速主轴：高速主轴可以提高车床的加工速度和精度。
通过安装高速主轴，可以实现更高的加工效率和更好的加工质量。
2. 加装刀库系统：刀库系统能够实现自动换刀，并根据加工工艺的要求选择合适的刀具。
通过加装刀库系统，可以减少换刀时间，提高生产效率。
3. 引进新的控制系统：现代化的控制系统可以提供更多的功能和更好的用户体验，如图形化操作界面、远程监控和故障诊断等。
通过引进新的控制系统，可以提高车床的操作便捷性和生产效率。
三、节能环保改造在当前环保意识日益提高的情况下，节能环保已成为企业发展的重要方向。