机电一体化系统设计

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1、《机电一体化系统设计》课程设计题目：CA6140车床经济型数控改装设计院别:工程机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：XXXC6140普通车床改造u摘要：本文系统阐述了对C6140普通车床改造成经济数控车床设计的主要内容，包括项目改造的意义，改造内容，改造技术参数，机床进给伺服系统机械部分设计计算，数控系统硬件电路设计，电气原理设计等。其改造成本低廉，具有自动加工，换刀的功能，操作维修方便，符合我国国情。u设计内容与要求将CA6140普通车床改造成经济型数控车床。要求该车床具有切削螺纹的功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨率纵向：0.01mm，

2、横向：0.005mm。u总体设计方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济性数控改造的总体方案示意图如图3.2.1所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，既手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由MCS-51系列单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、软件环形分配器（硬件环分器）与放大器控制功率步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电动机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步

3、齿形带使脉冲发生器同步旋转。发出两路信号；每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。切削螺纹功能需安装主轴位置发生器实现。图3.2.1总体方案示意图目录一、C6140车床技术参数·············································二、机床进给伺服系统机械部分设计计算··························（一）、确定系统脉冲当量···················································(二）、计算切削力····················

4、···································（三）、滚珠丝杠螺母副的设计，计算和选型······························（四）、导轨的计算和选型·················································（五）、进给伺服系统传动计算············································（六）、步进电机的计算和选用············································（七）、进给伺服系统机械部分的结构设计··

5、·······························三、自动转位刀架的设计机构····································四、微机数控系统硬件电路设计·································总结······································································参考文献·································································一、C6140车床技术参数将一

6、台CA6140普通车床改造成经济型微机数控车床，采用连续控制系统，步进电机开环控制，具有直线和圆弧插补功能，设计参数如下：最大加工直径：在床面上φ400mm在床鞍上φ210mm加工最大长度：1000mm溜板及刀架重量：纵向1400N横向800N刀架快移速度：纵向2.4m/min横向1.2m/min最大进给速度：纵向0.5m/min横向0.25m/min主电机功率：7.5kw起动加速时间：30ms最小指令值：纵向0.01mm/脉冲横向0.005mm/脉冲控制坐标数：2刀具补偿量：0～99.99mm代码制：ISO脉冲分配方式：逐点比较法输入方式：增量值、绝对值通用

7、进给传动链间隙补偿量：纵向0.15mm横向0.075mm自动升降速性能：有机床定位精度：±0.015mm二、机床进给伺服系统机械部分设计计算（一）确定系统脉冲当量脉冲当量选取：纵向0.01mm横向0.005mm（二）按照机床主电机功率计算切削力=6KW式中——切削功率，（KW）——机床主传动功率平P=7.5KW，（KW）——主传动系统总的机械效率，可近似地取=0.8；=42.76N·m式中——主轴传递的扭矩，（N·m）；——主轴计算转速（r/min），是主轴传递全部功率时的最低转速=1340r/min;=407.25N式中——主切削力，（N）；×××××××—

8、—工件直径可采用在床鞍上加工的最大直径