【精品】c6140车床数控化改造课程设计

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1、第一节设计任务21.1题目：212任务2第二节总体方案的确定2第三节机械系统的改造设计方案33.1主轴系统的改造方案33.2安装电动卡盘33.3换装自动回转刀架33.4螺纹编码器的安装方案43.5进给系统的改造与设计方案4第四节进给传动部件的计算和选型54.1脉冲当量的确定54.2切削力的计算54.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型64.4同步带减速箱的设计84.5步进电动机的计算与选型104.6同步带传递效率的校核13第五节绘制进给传动机构的装配图14第六节控制系统硬件电路设计15第七节步进电动机驱动电源的选用16第八节控制系统的部

2、分软件设计16参考文献20第一节设计任务1.1题目:C6140普通车床数控化改造设计1.2任务将一台C6140普通车床改造成经济型数控车床。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1000“〃”；（3）X方向（横向）的脉冲当量①=0.005加加/脉冲，Z方向（纵向）5二=O.Olm/7?/脉冲；（4）X方向最快移动速度匕=3000mm/min,Z方向为\曲=6000mm/min；（5）X方向最快工进速度vxmax/=400/7?m/min,Z方向为%ax/=800/7277?/min；（6）X方

3、向定位精度士0.01加加，Z方向±0.02加加；（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，并可输岀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数控代码。第二节总体方案的确定总体方案应考虑车床数控系

4、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。1.普通车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。2.普通车床经数控化改造后展于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。3.根据技术指标中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPUoMCS-51系列8位机具有功能多、速度快、抗干

5、扰能力强、性/价比高等优点。4.根据系统的功能耍求，需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等，还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。5.为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵、横向的进给传动应选用摩擦力小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠的螺母应有预紧机构等。6.计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间隙机构。7.选择四工位自动冋转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。第三节机械系统的改造设计方案3

6、.1主轴系统的改造方案对普通机床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样可以减少机械改造的工作量。主轴的正转、反转和停止可由数控系统来控制。若要提高车床的自动化程度，需要在加工中自动变换转速，可用2~4速的多速电动机代替原有的单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求时，可用交流变频器来控制主轴电动机，以实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频器时,若工作频率低于70Hz,原来的电动机可以不更换，但所选变频器的功率应比电动机大）。改造C6140车床时，若采用有级变速，可选用浙江超力有限公司生产的YD系列1.

7、5kW变级多速三相界步电动机，实现2〜4档变速；若采用无级变速，应加装交流变频器，推荐型号为：F100-G0075T3B,适配7.5£W电动机，生产厂家为烟台惠丰电子有限公司。3.2安装电动卡盘为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，选用呼和浩特附件总厂生产的KDH250型电动三爪自定心卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系。3.3换装自动回转刀架为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限公司生产的LD4B-CK6140型四工位立式电动刀架。实现自动换刀需要配

8、置相应的电路，由数控系统完成。3.4螺纹编码器的安装方案螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发生器，作为车床主轴信号的反馈元件，它与车床主轴同步。改造后的车床能够加工的最大螺纹导程是24mm,Z向的进给脉冲当量是0.01mm