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ca6140車床數控化改造設計大學畢業論文(已修改)

2026-06-26 08:42 本頁面

　

【正文】 CA6140車床數控化改造設計鄭州大學本科畢業論文　　　專　　業　　數控專業　　　　　　　　姓　　名　　　　陳易　　　　　　　　　準考證號　　 1201112002200　　　　　　　　　　　　　2012年10月10日論文評語：論文建議成績：評審教師簽名：年月日論文綜合成績：答辯組長簽名：院系蓋章：年月日學校自考辦意見：目錄第一章設計任務 5： 5 任務 5第二章總體方案的確定 6第三章機械系統的改造設計方案 7 7 7 8 8 9第四章進給傳動部件的計算和選型 10 10 10 11 12 12 18第五章繪制進給傳動機構的裝配圖 19第六章控制系統硬件電路設計 21第七章步進電動機驅動電源的選用 22第八章內容總結 29參考文獻 30摘要我國目前機床總量為380萬余臺，這說明我國機床數控化率不到3%。我們大多數制造業和企業的生產、加工設備大多數是傳統機床，而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種機床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、成本高等缺點，因此這些產品在國際、國內市場上缺乏競爭了，這直接影響了企業的生存和發展。所以必須提高機床的數控化率。對于我國的實際情況，大批量的購置數控機床是不現實也是不經濟的，只有對現有的機床進行數控改造。數控改造相對于購置數控機床來說，能充分發揮設備的潛力，改造后的機床比傳統機床有很多突出優點，由于數控機床的計算機有很高的運算能力，可以準確的計算出每個坐標軸的運動量，加工出較復雜的曲線和曲面。其計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記憶和存儲下來，然后按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可以實現另一工件的加工，從而實現“柔性自動化”。改造后的機床不象購買新機那樣，要重新了解機床操作和維修，也不了解能否滿足加工要求。改造可以精確計算出機床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者對機床的特性早已了解，操作和維修方面培訓時間短，見效快。另外，數控改造可以充分利用現有地基，不必像購入新機那樣需要重新構筑地基，還可以根據技術革新的發展速度，及時地提高生產設備的自動化水平和檔次，將機床改造成當今水平的機床。數控技術改造機床是以微電子技術和傳統技術相結合為基礎，不但技術上具有先進性，同時在應用上比其他傳統的自動化改造方案有較大的通用性和可用性，且投入費用低，用戶承擔得起。由于自投入使用以來取得了顯著的技術經濟效益，已成為我國設備技術改造中主要方向之一，也為我國傳統機械制造技術朝機電一體化技術方向過渡的主要內容之一。第一章設計任務：CA6140普通車床數控化改造設計任務將一臺CA6140普通車床改造成經濟型數控車床。主要技術指標如下：（1）床身上最大加工直徑。（2）最大加工長度；（3） X方向（橫向）的脈沖當量，Z方向（縱向）；（4） X方向最快移動速度，Z方向為；（5） X方向最快工進速度，Z方向為；（6） X方向定位精度，Z方向；（7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等；（8）安裝螺紋編碼器，可以車削公/英制的直螺紋與錐螺紋，最大導程；（9）安裝四工位立式電動刀架，系統控制自動選刀；（10）自動控制主軸的正轉、反轉與停止，并可輸出主軸有級變速與無級變速信號；（11）自動控制冷卻泵的啟/停。（12）安裝電動卡盤，系統控制工件的夾緊與松開；（13）縱、橫向安裝限位開關；（14）數控系統可與PC機串行通信；（15）顯示界面采用LED數碼管，編程采用ISO數控代碼。第二章總體方案的確定總體方案應考慮車床數控系統的運動方式、進給伺服系統的類型、數控系統CPU的選擇，以及進給傳動方式和執行機構的選擇等。1．普通車床數控化改造后應具有單坐標定位，兩坐標直線插補、圓弧插補以及螺紋插補的功能。因此，數控系統應設計成連續控制型。2．普通車床經數控化改造后屬于經濟型數控機床，在保證一定加工精度的前提下，應結構簡化，降低成本。因此，進給伺服系統采用步進電動機的開環控制系統。3．根據技術指標中的最大加工尺寸、最高控制速度，以及數控系統的經濟性要求，決定選用MCS51系列的8位單片機作為數控系統的CPU。MCS51系列8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性/價比高等優點。4．根據系統的功能要求，需要擴展程序存儲器、數據存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉換電路、串行接口電路等，還要選擇步進電動機的驅動電源以及主軸電動機的交流變頻器等。5．為了達到技術指標中的速度和精度要求，縱、橫向的進給傳動應選用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副；為了消除傳動間隙提高傳動剛度，滾珠絲杠的螺母應有預緊機構等。6．計算選擇步進電動機，為了圓整脈沖當量，可能需要減速齒輪副，且應有消間隙機構。7．選擇四工位自動回轉刀架與電動卡盤，選擇螺紋編碼器等。第3節機械系統的改造設計方案對普通機床進行數控化改造時，一般可保留原有的主傳動機構和變速操縱機構，這樣可以減少機械改造的工作量。主軸的正轉、反轉和停止可由數控系統來控制。若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動變換轉速，可用2~4速的多速電動機代替原有的單速主電動機；當多速電動機仍不能滿足要求時，可用交流變頻器來控制主軸電動機，以實現無級變速（工廠使用情況表明，使用變頻器時，若工作頻率低于，原來的電動機可以不更換，但所選

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