ca6140型普通车床数控化改造设计

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1、毕业设计任务书考生姓名：准考证号：专业：机电一体化工程（本科）题目：CA6140型普通车床数控化改造设计指导者：职称：副教授；评阅者：职称：南京理工大学年月南京37目录一.普通车床简易数控化改造设计的任务及设计要求（一）设计任务（二）设计要求二.总体方案（一）设计方案的确定（二）总体方案的确定1.系统的运动方式与伺服系统的选择2.计算机系统3.机械传动方式三.机床进给伺服系统机械部分的设计和计算(一)进给伺服系统机械部分的结构改造设计方案1.纵向进给机械结构改造方案2.横向进给机械结构改造方案(二)进给伺服机构机械部分的设计计算1.选择脉冲当量2.计算切

2、削力1)纵车外圆2)横切端面3.珠丝杆螺母副的计算和选型373.1纵向进给丝杆3.1.1计算进给牵引力Fm（N）3.1.2计算最大动负荷C3.1.3滚珠丝杆螺母副的选型3.1.4传动效率计算3.1.5刚度验算A.丝杠的拉伸或压缩变形量δ1B.珠与螺纹滚道间接触变形δqC.滚珠丝杆轴承的轴向接触变形δ33.1.6稳定性校核。3.2横向进给丝杆3.2.1计算进给牵引力Fm（N）3.2.2计算最大动负荷C3.2.3滚珠丝杆螺母副的选型3.2.4传动效率计算3.2.5刚度验算A.丝杠的拉伸或压缩变形量δ1B.珠与螺纹滚道间接触变形δqB.支承滚珠丝杠轴承的轴向接

3、触变形3.2.6稳定性校核4.传动比计算4.1纵向进给齿轮箱传动比计算374.2横向进给齿轮箱传动比计算5.步进电机的计算和选型5.1纵向进给步进步电机计算5.1.1等效传动惯量计算5.1.2计算最大动负荷A.快速空载启动力矩M起B.快速移动时所需力矩M快C.快速切削负载时所需力矩M切5.1.3计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率5.2纵向进给步进电机计算5.2.1等效传动惯量计算5.2.2电机力矩计算A.快速空载起动力B.快速切削负载时所需力矩M切C.快速移动时所需力矩M快。5.2.3计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率2)横向进给步进电机

4、计算和选型①等效转动惯量计算②电机力矩计算A．快速空载起动力矩MB．快速移动时所需力矩M快。C.最大切削福载时所需力矩M切37③计算步进电机空载起动频率和切削时的工作频率四.数控系统硬件电路设计(一)硬件电路的基本组成(二)控制系统的功能(三)CPU和存储器(四)I/O接口电路(五)隔离电路和功率放大电路(六)辅助电路(七)地址分配及编码五.软件设计（一）主程序（二）自动升降控程序CA6140型普通车床数控化改造设计一.普通车床简易数控化改造设计的任务及设计要求37（一）设计任务本次设计任务是将CA6140型普通车床进行简易数控化改造与设计。利用微机对纵

5、、横向进给系统进行开环控制。根据工作量及时间要求完成以下内容：1.确定总体方案2.完成纵、横向进给伺服系统机械部分的设计、计算。绘制纵、横向坐标轴机械传动装配图；3.完成单片微机数控系统的硬件电路设计，绘制数控系统硬件电气原理图；4.用汇编语言编制三个子程序；5.绘制系统结构框图及程序流程图各一张；6.编制备10000字左右的设计说明书一份；（二）设计要求本次设计要求是将一台CA6140型普通数控车床改造成微机数控车床。采用8031单片微机控制系统，步进电机驱动，开环控制。要求改造后的车床及数控系统具有以下功能：1.纵、横向直线，圆弧插补；2.螺纹切削；

6、3.刀架自动回转换刀；4.件环分，软件自动变速驱动步进电机5.盘现场输入、修改程序数据。树码实时显示6.编辑、空运行、自动、手动、回零工作方式选择377.回零、连续、暂停运行方式设置8.掉电保护、越位报警、急停、复位等辅助功能二总体方案（一）设计方案的确定根据CA6140型普通车床的原始数据及数控改造设计要求，确定主要设计参数如下：最大加工直径：车床身上：400mm车床鞍上：210mm最大加工长度：1000mm快进速度：纵向2.4m/min横向1.2m/min最大切削进给速度：纵向0.6m/min横向0.3m/min脉冲当量：纵向0.01mm/step横

7、向0.005mm/step脉冲分配方式：逐点比较法控制坐标数：237机床定位精度：±0.015溜板及刀架重力：纵向：800N横向：600N自动生降速性能：有起动加速时间：30ms主电机功率：7.5Kw（二）总体方案的确定由于被改装的机床本身的机械结构不是按数控机床的要求设计的，其精度和刚度等性能指标往往不能满足数控机床的要求，因此将普通机床改造为全功能的数控机床，一味追求先进指标则会得不偿失，所以确定总体方案的原则应当是在满足生产需要的前提下，对原机床尽可能减少机械部分的改动量，选择简单易用的数控系统，达到合理的性价比。本次改造设计要求就是根据这一原则提

8、出的。根据设计要求、依据设计参数及机床数控改造的理解，总体方案确定如下：1.系统