C6140车床数控化改造

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1、成都纺织高等专科学校机械工程学院C6140车床数控化改造设计班级：机设112班姓名：蒲显东、李纯伟、杨伟林、杨启东、杜卿玮一、C6140普通车床数控化改造设计二、总体方案的确定三、机械系统的改造设计方案1．主传动系统的改造方案2．安装电动卡盘3．换装自动回转刀架4．螺纹编码器的安装方案5．进给系统的改造与设计方案四、进给传动部件的选型1．脉冲当量的确定2．滚珠丝杠螺母副的选型（纵向）3.同步带减速箱的设计（纵向）五、步进电动机驱动电源的选用六、进给伺服系统机械部分设计引言普通车床（如C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630等）是金属切削加工最常用的一

2、类机床。当工件随主轴回转时，通过刀架的纵向和横向移动，能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹面等，借助成型刀具，还能加工各种成形回转表面。图C6140普通车床的结构布局1-床脚2-挂轮3-进给箱4-主轴箱5-纵溜板6-溜板箱7-横溜板8-刀架9-上溜板10-尾座11-丝杠12-光杠13-床身车床数控化改造，顾名思义就是在车床上增加微型计算机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺要求。CNC系统伺服系统变频器主轴控制机床本体CNC变频器驱动器伺服电机普通车床刀架的纵向和横向进给运动，是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杆或丝杆带动溜板箱、纵溜板以及横

3、溜板产生移动。进给参数依靠手工调整，改变参数时需要停车。刀架的纵向进给和横向进给不能联动，切削次序需要人工控制。对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。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400mm；（2）最大加工长度1000mm；（3）X方向(横向)的脉冲当量δx=0.005mm/脉冲,Z方向(纵向)δz=0.01mm/脉冲；（4）X方向最快移动速度vxmax=3000mm/min，Z方向为vzmax=6000mm/min；（5）X方向最快工进

4、速度vxmaxf=400mm/min，Z方向为vzmaxf=800mm/min；（6）X方向定位精度±0.01mm，Z方向±0.02mm（7）可以车削柱面、平面、锥面与球面等；（8）安装螺纹编码器，可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm；（9）安装四工位立式电动刀架，系统控制自动选刀；（10)自动控制主轴的正转、反转与停止，并可输出主轴有级变速与无级变速信号；（11)自动控制冷却泵的启/停；（12)安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；（13)纵、横向安装限位开关；（14)数控系统可与PC机串行通信；（15)显示界面采用LED数码管，编程采用ISO数

5、控代码。总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。二、总体方案的确定数控系统应设计成连续控制型。进给伺服系统常采用步进电动机的开环控制系统。8位单片机作为数控系统的CPU。（5）用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副（6）计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速轮副，且应有消间隙机构。（7）选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。1．主传动系统的改造方案三、机械系统的改造设计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，

6、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；选用电动三爪自定心卡盘2．安装电动卡盘3．换装自动回转刀架选用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。4．螺纹编码器的安装方案它与车床主轴同步转动。5．进给系统的改造与设计方案（1）拆除挂轮架所有齿轮，在此寻找主轴的同步轴，安装螺纹编码器。（2）拆除进给箱总成，在此位置安装纵向进给步进电动机与同步带减速箱总成。（3）拆除溜板箱总成与快走刀的齿轮齿条，在纵溜板的下面安装纵向滚珠丝杠的螺母座与螺母座托架。（4）拆除四方刀架与上溜板总成，在横溜板上方安装四工位立式电动刀

7、架。（5）拆除横溜板下的滑动丝杆螺母副，将滑动丝杆靠刻度盘一段（长216mm）锯断保留，拆掉刻度盘上的手柄，保留刻度盘附近的两个推力轴承，换上滚珠丝杠副。（6）将横向进给步进电动机通过法兰座安装到横溜板后部的纵溜板上，并与滚珠丝杠的轴头相联。（7）拆去三杆（丝杆、光杆与操纵杆），更换丝杆的右支承。其公称直径为40mm，基本导程为6mm，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13200N，满足要求。初选型号四、进给传动部件的计算和选