ca6140车床的数控改造_本科论文.doc

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1、济南大学毕业设计1前言1.1数控技术与数控机床数控技术简称数控(NumericalControl——NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（ComputerNumericalControl——CNC)[1]。采用数控技术控制的机床，或者说装备了数控系统的机床即可被称为数控机床。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术等技术的典型的机电一体化产品。它是现代制造技术的基础，不但可以很好地解决了形状结构复杂、高精度、小批量、多变形状零件的加工问题，而且还能稳定产品的

2、加工质量和提高生产效率。与普通机床相比，数控机床具有自动换刀、自动变更切削参数的功能，还可以完成平面、回旋面、平面曲线的加工，且加工精度和生产效率都较高等优点，因而数控机床在出现的短期内就得到了广泛的应用。1.2机床数控改造的历史背景（1）国际背景：在美国、日本和德国等发达国家，他们的机床改造业作为新的经济增长行业，已经发展成熟。由于机床以及数控技术的不断发展进步，机床改造成了一个“永恒"的课题。（2）国内背景：在中国，目前机床数控化改造的市场有非常大的发展空间，现在我国机床数控化率（数控机床数目占机床总数量的比例）还不到百分之三。因此，我国的数控化改造在国际，甚至在国内市场上都缺

3、乏竞争力。这些直接影响一个我国数控改造也的发展，甚至影响一些企业的生存和发展。本文以CA6140车床的数控改造为例，简单介绍一些机床数控改造的方法，也包括一些结构的改造设计，机床零部件的选用以及确定改造的具体方案。1.3我国机床数控改造的必要性利用现有闲置废弃的旧机床，通过数控化改造，使其成为一台高效的、多功能的数控机床。因此，机床数控化改造是一种废弃机床合理利用的最佳方式，也是低成本实现自动化的最有效的方法，而且还是在短期内提高我国机床的数控化率的一条有效途径。另外，普通机床进行数控化改造的优点还有:（1）可节省资金；-24-济南大学毕业设计（2）可提高机床性能稳定性；（3）可提

4、高生产效率；（4）可实现多工序的集中；（5）可缩短新产品试制周期和生产周期；（6）可实现自动报警、自动监控、自动补偿等多种智能作用[1]。1.4本文所研究的主要内容（1）对普通车床数控化改造方案详细论证，应用模糊优化设计中的综合评判原理来评价本设计的改造方案；（2）选择进给系统的滚珠丝杠型号、自动刀架型号、支承方式、与轴承型号、以及步进电机的型号等；（3）根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图，设计普通车床数控化改造的完整的电气控制图；（4）设计机床的传动结构，并绘出相应的零件图和装备图；-24-济南大学毕业设计2普通车床数控化改造总体方案的确定CA6140车床，主要用于对小

5、型轴类、盘类以及螺纹零件的加工。这些零件的加工工艺要求机床具有的功能：可控制主轴的正反转和实现主轴的无级调速；刀架要能实现纵向和横向的进给运动，并还应具有自动换刀功能；自动控制冷却液和润滑液的启停；在加工螺纹时，应保证主轴每转一转，刀架就移动一个被加工螺纹的螺距或者导程。这些就是数控化改造的数控系统控制的对象。本设计通过查阅CA6140车床及相关的资料，并且借鉴一些车床数控化改造的经验，才确定总体的改造方案。2.1主传动系统的设计与改造本设计保留了原有的主传动系统和变速机构，这样可以更多的减少改造量，节省改造费用。但是，车床数控化改造的主要目的是提高车床的数控化程度，便于在机械加工

6、过程中实现自动控制。在本设计中，主轴部分的编码器选用的是长春禹衡光学有限公司生产的增量式实心轴编码器ZGD-44-3000BM-G05L-10m，用于解决螺纹加工起点定位和分度等问题；简化机床原有的传动系统，达到多当调速范围的确定。2.2数控系统的设计数控系统是机床数控化改造的中心环节，它通过对加工程序处理，发出控制信号，实现对教工过程的自动化控制。数控系统采用闭环控制方式，核心采用C8051F020单片机作为主控芯片，进行数控系统的设计。2.3自动转位刀架的选择数控机床的刀架是机床的主要组成部分，它的结构和性能将直接影响到机床数控化改造质量，甚至决定了改造的成败。本设计CA614

7、0车床的数控化改造中，将机床原来带有的手动转位刀架换成了自动转位刀架，刀架选用的是常州武进数控设备厂生产的LDB4-6140四工位螺旋转位刀架。2.4驱动系统改造设计由于改造设计的是经济型的CA6140车床，所以考虑具体方案时，在满足工作使用性能要求的前提下，对车床的改动应尽可能的小，从而降低成本。2.4.1控制方式类型的选择数控车床的伺服进给系统控制方式有开环控制、闭环控制和半闭环控制三种。-24-济南大学毕业设计开环控制系统：没有反馈的控制系统。优点：结构简单、造