基于ca6140普通车床微机数控改造设计任务书

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1、广西大学成人高等教育毕业设计（论文）题目CA6140普通车床微机数控改造设计学院：机械工程学院专业：机电一体化技术班级：学号：学生姓名：指导老师：2014年5月20日4摘要普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括：(1)床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。(2)拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代

2、替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。(3)变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。(4)刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架4目录第一章总体方案设计1.1总体方案设计………………………………………………………1.2CA6140车床

3、改造的总体方案……………………………………第二章车床进给伺服系统机械部分改造设计与计算2.1车床进给伺服系统机械部分改造设计……………………………2.2横向进给系统改造设计…………………………………………2.3纵向进给系统改造设计……………………………………………2.4主轴系统的设计……………………………………………………2.5数控车床的传动装置设计…………………………………………2.6绘制进给伺服系统的机械装配图………………………………第三章数控部分的改造3.1总体方案设计………………………………………………………3.

4、2设计说明…………………………………………………………3.3CA6140普通车床的微机数控系统……………………………3.4步进电动机的微机控制…………………………………………4第一章总体方案设计1.1总体方案设计要求本课题来源于生产实践。将CA6140型普通车床改造成经济型数控车床，应能实现CA6140车床原有功能，在机床的精度、性能等方面除保持原来状况外还有所提高。在整个设计过程中满足以下几点要求：X轴（横向）、Z轴（纵向）改为微机控制，采用步进电机或直流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动。X轴（横向）脉冲当量：0.005mm

5、/脉冲Z轴（纵向）脉冲当量：0.010mm/脉冲实现功能：车削外圆、端面、圆弧、圆锥及螺纹加工操作要求：起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止。1.2CA6140车床改造的总体方案由于是经济性数控改造,所以在考虑具体方案时,基本原则是在满足使用要求前提下,对机床改动尽可能少,以降低成本。根据CA6140车床有关资料以及数控机床的改造经验,确定总体方案为：采用以8031单片机为核心的数控装置控制加工过程。微机通过I/O接口发出步进脉冲，经过光电隔离进入步进电机的驱动控制线路，驱动控制线路接受来自数控车床控制系统的进给脉

6、冲信号，并将该信号转换为控制步进电机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步进电机运转。步进电机的转子带动滚珠丝杠转动，从而使工作台产生移动，实现纵向、横向的进给运动。为加工螺纹,在主轴上加装主轴脉冲编码器。由于步进电机需要的驱动电压较高，电流较大，如果将I/O输出信号直接与功率放大器相连，将会引起强电干扰，轻则影响单片机程序运行，重则导致单片机接口电路的损坏，所以在接口电路与功率放大器之间加上隔离电路，实现电气隔离。其总体改造方案结构示意图见图1-1所示。进给伺服系统总体方案框图如图1-2所示：4图1-1数控车床的总体改造

7、方案结构示意图图1-2进给伺服系统总体方案框图4总体框架说明：微机：可采用8031单片机，可满足该系统的控制要求。光电隔离：作用是能够隔离外部干扰信号对微机的信号冲击，提高系统的稳定性。主轴脉冲编码器：作用是实现螺纹加工。横（纵）向工作台：是由CA6140改造而来，拆除原来的丝杆，溜板箱，变速箱等。步进电机及其驱动器要能够达到0.005mm的加工精度要求。4第二章车床进给伺服系统机械部分改造设计与计算2.1车床进给伺服系统机械部分改造设计进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板刀架等。改造的方案不

8、是唯一的，以下是其中的一种方案：(1)主传动系统保留原机床的主轴手动变速。改造后使其主运动和进给运动分离，主电机的作用仅为带动主轴旋。增加一只电磁离合器，用以接收数控系统的停机制动信号以控制原制动装置制动停车。加工螺纹或丝杠时，为保证主轴每转一转，刀具准确移动一个导程，需拆除挂轮架系统，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲编