CA6140普通车床数控化改造

目录

绪论---------------------------------3

第1章数控机床改造的目的---------------3 1数控系统发展简史及趋势--------------3 2数控改造的必要性------------------------5第2章数控机床改造的方法及原理----------------7 1机床数控系统总体方案的设计-----------------7

第3章机床伺服系统机械部分设计计算------------9第4章、单片机微机数控系统硬件电路设计内容--------21

体会与感受-----------------------------25参考资料-------------------------------26

绪论

近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。

2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。

近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。

数控机床是机械、电子、自动化及电机拖动于一体化的装备。它是有计算机作为控制核心，来控制异步电机，从而控制机床的换刀、走刀、停顿的。随着数控机床的发展，使机械制造进入一个崭新的阶段，是机械制造业中的一次技术革命。数控机床作为期间的产品价格也十分昂贵，对大对数企业来说，更换设备所需资金太大，老的设备得不到利用。结合我国的实际国情，所以把普通机床改造成为经济型数控机床就有十分重大的意义。也是我国发展数控产品的主要渠道之一。

第一章、数控机床改造的目的

1．1数控机床的概述

数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称数控。

数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。其实程序控制系统就是所说的数控系统。数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字植，并将其译码，从而使机床动作和加工零件。数控系统包括：数控装置，可编程序控制器，主轴驱动及进给驱动装置等部分。所以数控机床是一种高度机电一体化的产品，也是集多种新技术于一体的机电一体化装备。数控机床作为机电一体化产品的典型代表，在先进制造技术领域里起着至关重要的作用。

1．2数控机床的发展

数控机床是一种高效的自动化机床，它较好地满足了机械行业零部件加工的高性能，高精度与高动化的要求。在机械产品中，是机械制造业中的一次技术革

命。

1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院合作试制了世界上第一台三坐标数控立式铣床。54年美国Bendix-Cooperation公司生产了第一台工业用数控机床。先是由电子管控制，随后经历了晶体管控制，集成电路控制（NC）,计算机控制（CNC）,直到现在的微处理器控制（MNC）。

我国从1958年开始研制数控机床，70年代初得到广泛发展，数控技术在车床，铣床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床。电加工机床等得到应用，并指出加工中心。

目前我国能够生产多种类型的数控机床，生产几千台，并有向国外出口。但我国生产的数控机床在精度，速度，数控系统的功能及传感元件等方面比先进国家都有一定差距，近几年我国机床业受到世界市场的冲击，迫使我国的机床质量有很大的提高，面向21世纪，我国数控机床的生产一定能达到国际先进水平。数控机床也向（1）具有先进的自检能力。（2）向高速，高精度发展（3）更高的生产率和利用率。（4）单元模块化。（5）有更强的通讯功能，图像编程和显示功能的方向发展。

机床作为工作母机和维修工具，早已成为各个工业领域不可或缺的必要装备。数控机床的产生与发展，更是制造高质量、高效率、高一致性产品的有力保障。随着人类社会的飞速发展与进步，各种新材料、新技术、新工艺、新结构、新配件不断涌现，各个领域不断提出新的要求，这一切都使得机床的结构、性能千变万化。计算机技术的高速发展又使得机床数控系统正在以更短的周期更新。面对如此的形势，机床制造者在不断努力跟踪时代的步伐，机床的使用者、维修者也要努力跟上。为使读者及时了解数控机床的技术与知识，加深数控机床使用与维修理念上的认识。

1．3 21世纪初切削加工技术发展的主要趋势

21世纪，我们正处于制造技术快速发展的时期。随着制造技术的发展，也进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。其主要趋势有四个方面：

(1)高速切削将成为切削加工的新工艺

当前，以高速切削为代表的干切削、硬切削等新型切削工艺已经显示出很多的优点和强大的生命力，这是制造技术为提高加工效率和质量、降低成本、缩短开发周期对切削加工提出的要求。因此，发展高速切削等新型切削工艺，促进制造技术的发展是现代切削技术发展最显著的特点。当代高速切削不只是切削速度的提

高，而是需要制造技术全面进步和进一步创新达到切削速度和进给速度的成倍提高，并带动传统切削工艺的变革和创新，使制造业整体切削加工效率有显著的提高。

(2)实现难加工材料加工技术的重大突破

长期以来，难加工材料如奥氏体不锈钢、高猛钢、淬硬钢、复合材料、耐磨铸铁等一直是切削加工中的难题，不仅切削效率低，而且刀具寿命短。随着制造业的发展，21世纪这些材料的用量将迅速增加，加工矛盾将更加突出。与此同时，产品的材料构成将不断优化，新的工程材料也不断问世，而每一种新型材料的采用都对切削加工提出了新的要求。

(3)满足制造业对切削加工新技术和新产品需求

进入21世纪以后，产品多样化和个性化的趋势将进一步加剧，制造业的产品更新速度也势必大大加快。每一种新产品的开发都意味着零件功能、结构、材料的重大变更，也是对切削加工提出新的开发任务。制造业对切削加工新技术、新产品的需求在21世纪初将达到空前的高度。

(4)环境保护对切削加工行业提出挑战

随着社会的发展，人们在环境保护、生态平衡等方面获得了高度共识，并成为全球的共同行动纲领。以降耗、节能、节材、减废、有利于环境保护和人身健康、实行清洁安全生产的“绿色工程”已在工业发达国家兴起。实行“绿色工程”，开发“绿色制造技术”是新世纪切削加工发展的重要课题。

1．4数控机床改造的意义

数控机床改造在国外已发展成一个新心的工业部门。早在60年代已经开始迅速发展，并有专门企业经营这门业务。其发展的原因是多方面的。

首先是技术的原因。在过去的20年里，金属切削的基本原理变化不大，但社会生产力的巨大发展，要求制造技术向自动化及精密化前进。而刀具材料和电子技术却有很大进步，特别是微电子技术，电子计算机进步，反映到控制系统中来，它既能帮助机床自动化又能提高加工准确度。这些技术进步和高生产率的要求，精密加工和型面加工的增多等，突出了旧机床技术改造的必要性及迫切性。

其次是经济上的原因。旧机床设备更新，支付很多费用。若采用“改造”技术（主要是数控技术）加以现代化，则可以节约50%还多的资金。这种事半功倍的技术，不仅为资金不充沛的小型企业技术改造开创了新路，而且对实力雄厚的大型企业也有极大的经济吸引力。

第三是市场的原因。目前许多国家设备更新所需的数控机床数量，按机床工业现状是无力及时提供的。因此，机床“改造”就成为满足机床市场需求的主要补足手段。

第四是生产上的原因。在工业生产中，多品种，中批量及小批量生产是现代

机械制造业的基本特征，占有相当大的比重。完成这些生产任务，不外乎选择通用机床专用机床或数控机床，根据几者的相比较，得知数控机床最能适应这一需要。

1．5数控机床的优越特性和发展前景

数控机床之所以在国民经济发展和国防尖端工业建设中

占有重要的地位和作用，而且受到各国的重视，主要是数控机床

具有如下的优越性和发展前景：

(1)能加工具有复杂形状曲线或曲面的零件

数控机床可以加工传统机床所不能加工的具有复杂形状曲线或曲面的零件。如变螺距螺纹、锥面上的螺旋线、非圆齿轮、抛物面、双曲面等。特别是那些由一定的数字理论方程式所描述的并要求有足够精度的曲线和曲面，如螺旋桨、叶片、高速飞行

不可的。

(2)提高加工精度并保证加工重复精度的一致性

数控机床是按预先编制好的加工程序进行工作的，I旺过程中无需人的参与或调整，因此不受操作工人的技术水平和情绪的影响，故加工精度稳定。另外，数控机床可以通过采用在线自动补偿(实时补偿)技术来消除或减少热变形、力变形、重量变形和刀具磨损的影响，使加工精度的一致性得到保证。这在传统机床上则是无法做到的。

(3)称为柔性自动化加工装备

数控机床被称为柔性自动化加工装备。是因为用数控}几床加工零件时不需要制作专用的模具或模板，加工对象(零件)的改变，也不用改变机床结构装置和进行复杂的调整，一般只要变换加工程序软件即可，而程序软件可以由编程人员在机外预先编好。因此，大大减少了加工前的生产准备和调整时间；另外，部分现代的数控机床，具有更为优异的柔性加工功能，如柔性加工单元具有自动上、下料，更换刀具和变速乃至检测等功能。因比可以进行混流加工(即在一台机床上连续交替加工不同的零件)，又如数控铣镗加工中心、车削加工中心等能够在工件一次装夹后．完成全部或大部分多种工序(如钻、铣、镗、扩孔和攻丝等)的加

工，从而使加工周期缩短，生产效率提高，机床利用率也大大提高，最终导致加工成本的降低。数控机床的柔性具备了传统辅镗床的万能性和刚性自动化机床的高效率性，两种特性兼备优点。数控机床除单台机床的柔性外，还可以组成柔性制造单元(FMC)、柔性制造生产线(FMS)，并以此为基础发展成计算机集成制造系统(C『MS)。

(4)可以实现全自动化和较长时间的“无人看管加工”

数控机床是由电脑控制的设备，在配有适当的刀库、工件毛坯库、上下料装置和多种传感器的条件下，不仅具有全自动∞加工功能，而且具有对加工过程进行自动监控、检测、报警及修正误差等功能。因此，可以实现白班有人看管和做好各种准备工作后，二、三、班则可以在“无人看管”的条件下(国外称为“熄灯生产”)进行24小时乃至72小时的连续加工。这不仅改善了镕动条件，解决了晚上和节假日(含周六、周日)连续工作的问题，也大大提高了劳动生产率，设备利用率，缩短生产周期和增加企业的经济效益。

(5)适应信息化的发展

数控机床通过因特网(Intemet)、内联网(¨ranef)、外联目(Extranet)现在已可实现远程故障诊断、维修，已初步具备远程控制和调度，进行异地分散网络化生产的可能。从而为今后进一步实现制造过程网络化、智能化提供必备的基础条件。

第二章、数控机床改造的方法及原理

一总体方案的设计内容

2．1系统运动方案的确定

数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位/直线系统和连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。例如数控钻床，在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，因此数控系统可采用点为控制方式。对点位控制系统的要求是快速定位，保证定位精度。

如果要求工作台或刀具沿各坐标轴的运动有确定的函数关系，即连续控制系统应具备控制刀具以给定速率沿加工路径运动的功能。具备这种控制能力的数控机床可以加工各种外形轮廓复杂的零件，所以连续控制系统又称为轮廓控制系统。例如数控铣床，数控车床等均属于此种运动方式。在点位控制系统中不具有连续控制系统中才具有的轨迹计算装置，而连续控制系统中却具有点位系统的功能。

还有一些采用点位控制的数控机床，例如数控镗床等，不但要求工作台运动的终点坐标，还要求工作台沿坐标轴运动过程中切削工作。这种系统叫点位/直线系统。其控制方法与点位系统十分相似，故有时也将这两种系统统称为点位控制系统

2．2伺服系统的选择

伺服系统可分为开环控制系统，半闭环控制系统和闭环控制系统。

开环控制系统中，设有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向传送的。指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。开环伺服系统主要由步进电机驱动。开环伺服系统结构简单，成本低廉，容易掌握，调试和维修都比较简单。目前国内大力发展的经济型数控机床普遍采用开环伺服系统。

闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件来检测实际位移

量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高。闭环系统多采用直流伺服电机驱动或交流伺服电机驱动，闭环系统造价高，结构和调试较复杂，多用于精度要求高的场合。

半闭环控制系统与闭环系统不同，不直接检测工作台的位移量，而是用检测元件测出驱动轴的转角，再间接推算出工作台实际的位移量，也有反馈回路，其性能介于开环系统和闭环系统之间。

2．3执行机构传动方式的确定

为确保控制系统的传动精度和工作平稳，在设计机械传动装置时，通常提出低摩擦，低惯量，高刚度，无间隙，高谐振以及有适宜阻尼比的要求。在设计中应考虑以下几点：

（1）尽量采用低摩擦的转动和导向元件。如采用滚珠丝杠螺母传动副，

滚动导轨，塑导轨等。

（2）尽量消除传动间隙。例如采用消除齿轮等。

（3）提高系统刚度。缩短传动链可以提高系统的传动刚减小传动链误差。可采用预紧的方法提高系统刚度。例如采用预加负载的滚动导轨和滚珠丝杠副等。

2．4计算机的选择

微机数控系统由CPU，存储器扩展电路I/O接口电路，伺服电机驱动，检测电路等几部分组成。

微机市数控系统的核心，其他装置均是在指挥下进行的。系统的功能和系统中所用微机直接相关。数控系统对微机的要求是多方面的，但主要指标是字长和速度。字长不仅影响系统的最大加工尺寸，而且影响加工的精度和运算的精度。字长较长的计算机，价格显著上升，而字长较短的计算机，要进行双字长或三字长的运算，就会影响速度。目前一些高档的CNC系统，已普遍使用32位微机，主机频率由5MHz提高到20-30MHz，有的采用多CPU系统，减轻主CPU的负担，进一步提高控制速度。标准型的CNC系统多使用16位微机，经济型CNC系统则

普遍采用8位机。可采用MCS-51系列单片微机或Z-80单板机组成的应用系统。2．5总体方案框图

2--1

数控机床系统运动框图

第三章、机床进给伺服系统机械部分设计、计算

伺服系统机械部分设计计算内容包括：

确定系统的负载，确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力矩计算。确定伺服电机，传动及导向元件的设计，计算及选用，绘制机械部分装配图及零件工作图等。

将普通车床CA6140改造成MCS-51系列单片机控制的经济型数控车床，采用步进电机开环控制，纵向和横向均具有直线和圆狐插补功能，也具有升降功能。其主要设计参数如下：

加工最大直径：在床面上Ф 400mm

在床鞍上Ф 210mm

加工最大长度：1000mm

溜板及刀架重量：

横向600N 刀架快速速度：

横向 1.2m/min 最大进给速度：

横向 0.3m/min

主电机功率： 7.5kw 起动加速时间： 30ms

机床定位精度： +0.015mm;-0.015mm 此机床进给伺服系统运动及动力计算如下： 3．1脉冲当量

根据机床精度要求确定脉冲当量，横向：0.005mm/步（半径) 3．2滚珠丝杠螺母副的计算和选型

（一）横向进给丝杠 1计算进给牵引力F m （N ），

横向导轨为燕尾形导轨

Z 1,J 1

F m = kF y ′+f ′（F z +

G ′+2F ′X ）

= 1.15*670+0.04*（2680+600+2*1072） = 1155 N

式中K----考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨取K=1.4

f ，---滑动导轨摩檫系数0.03~0.05

G----溜板及刀架重力：G=600N 2计算最大负载C ：

C =

m m F f L 3

L=6

1060nT

n=

1000L V s

式中L 0---滚珠丝杠导程。初始L 0=5mm

V s ----最大切削力下的进给速度，可提高进给速度（1/2----1/3）此处V S =0.6m/min

T----使用寿命，按15000h ；

f w —运转系数，按一般运转取f w =1.2-1.5； L---寿命，以106转为1单位。

L=

61060nT = 271015000

*30*606

= n=

1000L V s = 3055

.0*3.0*1000=

C =

m m F f L 3

=1155*2.1*273=4158N

3滚珠丝杠螺母的原型

查阅附录A 表示可采用W 1L2005外循环螺母纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈。其额定动负载为8800N ，精度等级按表4—15选为3级. 4传动效率计算

)

tan(tan ?λλ

η+=

式子中r —螺旋升角，W 1L2005=4033’ φ---摩擦角取10’

滚动摩擦系数0.003~0.004

)tan(tan ?λλη+==)

10334tan(334tan ''..+=0.965

5刚度验算：

（1） 丝杠的拉伸或压缩变形量δ1： △L=±F m ×L0／E ×F=1.4×10-4

δ=

20

10*26.1*-=L L l

δ

（2）珠滚与罗纹滚道间接触变形δ2 。

查图4-7，W 系列1列2.5圈滚珠和螺纹滚道接触变形量δQ ；因此进行预紧，

δ2=1/2δq =3μm

（3）支撑滚珠丝杠轴承的轴向接触变形δ3， δ3=2μm

综合以上变形量之和：计算如下 δ2=δ1′+δ2+δ3′=0.00815mm （定位精度）

从上面计算可以看出，设计过程要反复修改参数，反复计算，才能达到满足的要求。

6稳定性较核：

滚珠丝杠两端采用了专用的滚珠丝杠轴承，不会产生失稳现象，不需要稳定性较核。

（二）横向滚珠丝杠副几何参数 表4-25 W 1L2005滚珠丝杠几何参数

表3--1

3．4 齿轮传动比计算

一、横向进给齿轮箱传动比计算：

以确定纵向进给脉冲当量δp =0.005，滚珠丝杠导程L 0=50mm ； 初选步进电机步距角为0.750。可计算出传动比i ； i=(360 ×δp )/(θb ×L 0) =(360×0.01) ÷(0.75×5) =0.48

考虑结构问题，不当使大齿轮直径过大，以免影响横向溜板有效行程，故用两级齿轮将速：

可选齿轮齿数为

i= 25

20*4024*4321 Z Z Z Z

Z 1 =24 Z 2=40 Z 3 =20 Z 4=25

因进给运动齿轮受力不大，模数m 取2。有关参数请参照表4-26 表4-26传动齿轮几何参数

表3--2

3．5 步进电机的计算和选型

横向进给步进电机计算

1．等效传动惯量计算：

计算简图见图4-20，传动系统折算到电机轴上的总的传动惯量J

ε(㎏·cm2)可由下式计算：

J

ε=J

M

+J

1

+( Z

1

/Z

2

)2{（J

2

+J

s

）+[(G/g) ×(L

/2∏)2]}

式中J

M

---步进电机转子传动惯量(㎏·cm2)；

J

1，J

2

---齿轮Z

1

，Z

2

的转动惯量(㎏·cm2)；

J

s

---滚珠丝杠转动惯量(㎏·cm2)；

参考同类型机床，初选反应式步进电机150BF，其转子转惯量J

M

=10㎏·cm2；

J

1=0.78×10-3×d

1

4×L

1

=0.78×10-3×6.44×2 =2062㎏·cm2

J

2=0.78×10-3×d

2

4×L

2

=0.78×10-3×84×2

=6.39㎏·cm2

J

s

=0.78×10-3×44×150 =29.952㎏·cm2

G=1000N

代如上式：

J

ε=J

M

+J

1

+( Z

1

/Z

2

)2{（J

2

+J

s

）+[(G/g) ×(L

/2∏)2]}

=10+2.62+（32/40）2{（6.39+29.952）+[（1000/9.8）×（0.5/2∏）2]} =36.478㎏·cm2

考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题

J

M / J

ε

=10/36.478

=0.274

基本满足匹配的要求。

2．电机力矩计算

机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按各阶段计算：

在快速空载起动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下：

M 起=M amax +M f +M 0 M amax = J ε×ε

= J ε×{n max ÷[(60/2∏) ×t a ]×10-2}

= J ε×[(2∏n max ×10-2)/(60×t a )]

n max =(v max /δp )×(θb /3600) 将前面数据代入，式中各符号意义同前。 n max =(v max /δp )×(θb /3600) =（2400/0.01）×（0.75/360） =500r/min 起动加速时间t a =30ms ；

M amax = J ε×[(2∏n max ×10-2)/(60×t a )] =636.3N ·cm

折算到电机轴上的摩擦力矩M f ：

M f =(F 0×L 0)/( 2∏ηi)

=[f ′(F z +G) ×L 0]/[ 2∏η( Z 1/Z 2)]

=[0.16(5360+1000) ×0.6]/( 2∏×0.8 ×1.25) =97 N ·cm 附加摩擦力矩M 0

M 0 =(F p0×L 0)/ (2∏ηi)

={(1/3×F m ×L 0)/ [ 2∏η( Z 1/Z 2)]}(1-η02)

=[(1/3×2560×0.6) ÷(2∏×0.8×1.25)] ×(1-0.92) =15.5N ·cm

上述三项合计：

M 起=M amax +M f +M 0 =634+97+15.5 =747 N ·cm

M

快 = M

f

+M

=97+15.5

=112.5 N·cm (3)最大切削负载时所需力矩M

切

M

切= M

f

+M

+M

t

= M

f

+M

+(F

x

×L

)/( 2∏ηi)

=97+15.5+(1340×0.6)/ (2∏×0.8×1.25) =240.5 N·cm

从上面计算可以看出：

M

起， M

快

和M

切

三种工况下，以快速空载起动力矩最大，以此项作为初选

步进电机的依据。

从表4-23查出，当步进电机为五相十拍时，

λ=M

q /M

jmax

=0.951

最大静力矩M

jmax

=747/0.951

=785 N·cm

按此最大静转矩从表4-23查出，150BF002型最大转矩为13.72N·m，大于所需最大静转矩，可作为初选型号，但还必须进一步考核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。

3．计算步进电机空载起动频率和切削时的工作效率

f

k =(1000× v

max

)/(60×δ

p

)

=(1000×2.4) ÷(60×0.001) =4000H

z

f

e =(1000× v

s

)/(60×δ

p

)

=(1000×0.6) ÷(60×0.01)

=1000 H

z

从表4-23查出，150BF002型步进电机允许的最高空载起动频率为2800 H

z

，

运行频率为8000 H

z

，再从图4-18中查出150BF002步进电机起动矩频特性和运

行矩频特性曲线如图4-22所示。 从图（4-22a ）看出， 当步进电机起动时， f 起=2500 H z 时， M=100 N·cm ，运行不能满足此机床所要求得空载起动力矩（747 N·cm）直接使用则会产生失步现象，所以必须采取升降速控制（用软件实现），将起动频率降到1000 H z 时，起动力矩可增高到588.4 N·cm，然后在电路上在采用低压驱动带内陆，还可以将步进电机输出力矩扩大一倍左右。

图3--1

图3--2

图（4-22b ） 150BF002型步进电机矩频特性

当快速运动和切削进给时，150BF002型步进电机运行矩频特性图（4-22b ）完全可以满足要求。

第四章、单片机微机数控系统硬件电路设计内容

一：绘制系统电气控制的结构框图 机床硬件电路由以下五部分组成：

（1）主控制器：即中央处理单元CPU 。

（2）总线，包括数据总线、地址总线和数据总线。 （3）存储器，包括程序存储器和数据存储器。 （4）接口：即I/O 输入/输出接口电路。

（5）外围设备，如键盘、显示器及光电输入机等。见下图

图4--1

40根引脚按其功能可以分为四类： 1．电源线：2根 V cc V ss

V cc ：编程和正常操作时的电源电压，接+5伏。 V ss ：地电平2. 晶振： 2根 XTAL 1 XTAL 2

振荡器的反相放大器输入。使用外部振荡器时必须接地。

振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。

3. I/O口共有P

0、P

1

、P

2

、P

3

四个8位口，32根I/O线。其功能如下：（1） P

.

～

P 0.

7

(AD

～AD

7

)是I/O端口0的引脚。

（2）P

1.

～P

1

.

7

是端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O通道，

专供用户使用。（3）P

2.

～P

2

.

7

(A

8

～A

15

)是端口2的引脚。

（4）P

3.

～P

3

.

7

是端口3的引脚

4．控制线

（1）PSEN：程序存储器的使用引脚，是外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。从外部程序存储器取数时，在每个机器周期内二次有效。

（2）EA/V

PP

: EA为高电平时，CPU执行内部程序存储器。

（3）ALE/PAOG: ALE是地址所存储能信号。

（4）RST/V

PP

:是复位/备用电源端。

由于单片机8031芯片的P0口是分时传送低8位地址线和数据线，故8031扩展系统中一定要有地址锁存器。常用的地址锁存器芯片是74L373。74L373是带三态缓冲输出的8D触发器。

8031单片机允许扩展64K程序存储器和64K数据存储器（包括I/O口芯片），这样就需要扩展多个外围芯片，因而需要把外部地址空间分配给这些芯片，并且使程序存储器各芯片之间，数据存储器各芯片之间（包括I/O口芯片）地址互相不重叠，以使单片机访问外部存储器时，避免发生冲突。当8031数据总线分时地与各个外围新品进行数据传送时，首先要进行偏选（指选中某一个芯片）。而当片内有多字节单元时，还要进行片内地址选择。

8031单片机共有四个6位并行I/O口，但可供用产使用的只有P

1

口和部分

P

3

口,因此。在大部分应用系统中都需要扩展I/O口芯片。

本设计采用8155：可编程的RAM/IO扩展接口电路（有256个RAM单元、2个8位口、1个6位口、1个14位的定时/计数器）。

8031单片机允许扩展64K程序存储器和64K数据存储器（包括I/O口芯片），这样就需要扩展多个外围芯片，因而需要把外部地址空间分配给这些芯片，并且使程序存储器各芯片之间，数据存储器各芯片之间（包括I/O口芯片）地址互相不重叠，以使单片机访问外部存储器时，避免发生冲突。当8031数据总线分时地与各个外围新品进行数据传送时，首先要进行偏选（指选中某一个芯

片）。而当片内有多字节单元时，还要进行片内地址选择。

六、典型零件的加工程序设计

图中Φ86mm处不加工。编制加工程序步骤如下：

（1）数控机床的选择被加工零件为回转体零件，需进行倒角，螺纹，锥度，圆弧加工，选书空车床可满足要求/

（2）加工程序划分经分析确定工艺路线如下：

1）从右到左切削外轮廓没秒年，其路线为：倒角—车螺纹M48mm×1.5mm 的外圆—车锥度部分——车Φ62mm外圆——车Φ80mm外圆——切R70

圆弧——车Φ80mm外圆。

2）切3mm×Φ45mm槽。

3）车M48mm×1.5mm螺纹。

（3）选择刀具、确定换刀点根据加工要求选用三把刀具，1号刀车外圆，1 号刀切槽，3 号刀车螺纹。绘制刀具布置图（如下图所示），要注意正确选用换刀点，以避免刀具与车床、工件、夹具在换到时发生碰撞现象，本例换刀点选A（200，350）

（4）正确切削用量根据数控加工的特点，本例切削用量确定如下：车外圆时，主轴转速取630r/min（S630），进给量取0.15mm/r。切槽时，主轴转速取315r/min （S315）。进给量取0.16mm/r。车螺纹时，主轴转速取200r/min（S200），进给量为1.5mm/r，螺距F1.5），切削深度为精加工余量。

N010 X78

N011 X80 Z154

N012 Z135

N013 G03 Z75 I63.25K-30 N014 G01 Z65

N015 X90

N016 G00 Z350 H00 M09

CA6140普通车床数控化改造设计

目录 第一章设计任务 (5) 1.1题目： (5) 1.2 任务 (5) 第二章总体方案的确定 (6) 第三章机械系统的改造设计方案 (7) 3.1主轴系统的改造方案 (7) 3.2安装电动卡盘 (7) 3.3换装自动回转刀架 (8) 3.4螺纹编码器的安装方案 (8) 3.5进给系统的改造与设计方案 (9) 第四章进给传动部件的计算和选型 (10) 4.1脉冲当量的确定 (10) 4.2切削力的计算 (10) 4.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (11) 4.4同步带减速箱的设计 (12) 4.5步进电动机的计算与选型 (13) 4.6同步带传递效率的校核 (16) 第五章绘制进给传动机构的装配图 (18) 第六章控制系统硬件电路设计 (21) 第七章步进电动机驱动电源的选用 (22) 第八章容总结 (29) 参考文献 (30) 摘要

我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术改造中主要方向之一，也为我国传统机械制造技术朝机电一体化技术方向过渡的主要容之一。

车床数控化机械部分的改造设计

车床数控化机械部分的改造设计 发表时间：2018-12-26T12:35:56.377Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：王德顺 [导读] 车床是机械加工业中必不可少的加工工具。随着我国经济的迅速发展，机械加工业也在快速发展。 济宁市技师学院山东省济宁市 272000 摘要：近几年，我国生产制造行业得到了迅速的发展。在生产制造业发展过程中数控机床的市场需求也不断增加，对于普通机床的改造成为时代发展的主要趋势。在实际普通车床数控化改造过程中，电极参数选择不精确、数控系统功能不合理等问题频繁发生，影响了普通车床数控化改造的精确度。因此为了保证改造后数控机床的应用效率，对具体改造过程进行进一步分析非常必要。 关键词：普通车床；机械结构；数控化改造 车床是机械加工业中必不可少的加工工具。随着我国经济的迅速发展，机械加工业也在快速发展，数控车床逐渐取代了原本的普通车床，但是，普通车床仍然在使用。因为数控车床的价格比较高，很多企业无法负担，所以，需要对普通车床的机械结构进行数控化改造，以增强普通车床的自动加工能力，提高加工精度。通过对某型号普通车床机械结构进行数控化改造，提高普通车床的加工精度。 一、车床数控化改造的必要性 相比较于传统机床，通过数控机床，能够对繁琐复杂的零件开展加工工作；能够显著提高机床工作效率，确保机床加工自动化月柔性自动化的实现；数控机床所加工的零件具有非常高的精准度，尺寸计算能力更强，有利于安装与配置工作的开展，不需要开展有关修配工作；能够集中起多个工序，降低零件的搬运频率；能够自主开展有关报警监控与补偿等工作等等；使工人劳动强度得到显著降低，有效缩减新产品试制与生产周期。与此同时，在企业信息化改造过程中，机床数控化发挥着重要的基础作用，数控技术既是制造业自动化的核心技术，更是其重要的基础技术。 二、车床数控化改造的特点 1、车床改造方案的制定，是通过车床中存在的问题来进行的。在改造车床的过程中，具有较强的针对性，确保符合有关生产的要求与规定。在改造旧车床数控化过程中，大多数基础件与很多传动部分无需进行更换，应当将这些零部件予以高效利用，在减少原材料与资金费用开支的同时，能够有效缩短改造时间，确保生产工作的迅速开展。 2、通常情况下，车床大型构件的制造运用的是铸铁，相比较于新铸件其稳定性更加突出，只需对中小型部件开展修复或更换工作即可。应当满足多品种、小批量零件生产的需要，扩大车床应用范围。通过车床数控化改造，能够实现生产设备自动化水平与能力的提升，强化设备质量。此过程中，更加需要注入科学技术的力量，让科学技术的应用促进车床数控化的改造，以促进改造目的的实现。 三、机床精度、质量检测与调试 1、精度调试。普通车床机械部分数控化改造后，必须进行精度调试。数控车床精度主要体现在：主轴跳动、刀塔精度、丝杠精度三方面可以用主轴千分表测量主轴精度、刀塔两项精度；跳动、圆度精度不合格的通过主轴卡头重新装配或车卡头来实现精度调整； X、Z 轴丝杠精度可通过调节伺服电机的齿轮比及精修丝杠和调节反向间隙及刀塔装配位置调整，反向间隙调试时要选用千百分表；进行几何精度调试时，可选择用角尺，平尺，千分表；当进行定位误差调试时，必须用激光干涉仪对定位精度进行测量，然后，根据情况进行适当的补偿，可以大大提高机床的定位精度和加工精度。重复定位精度不合格，要通过调整丝杠和丝杠母间隙或更换丝杠和轴承。精度调试是一个比较复杂的过程，一般是机械和电气部分都改造好后再调试。不同的机型调试也有差异，要根据机型特点进行调试，一般都要反复调几次，直到调好为止。 2、质量检测与调试 （1）质量检测。质量检验指机床性能和功能的检验，普通车床数控化改造后，机床性能检验项目主要有主轴性能、进给性能、机床噪声、润滑等。主轴性能有手动操作、手动数据输入方式（MDA）；进给性能有手动操作、手动数据输入方式（MDA）、软硬限位、回原点；数控功能检验项目有准备功能、辅助功能、操作功能、显示功能等方面。 （2）检测与调试。质量检测与调试包括空运转检测调试、动作检测调试、功能检测调试及试切削检测调试等。空运转检测调试：让机床主运动由低、中、高运转，观察主轴轴承温度是否稳定，再输入程序做连续运动，如果正常可连续运转不少于48h。动作检测调试：按数控系统安装手册进行主轴变挡指令调试，检测各轴正负两个方向的超程。功能检测调试：用指令对机床的功能进行调试，检查动作的灵活性和功能的可靠性。然后做进给坐标超程、手动数据输入、位置显示、程序暂停、程序删除、回基准点，程序序号显示和检索、直线插补、直线切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等调试。试切削检测调试：把事先准备好的零件程序输入系统，进行试切削加工，检测机床数控化改造后的加工性能和精度的稳定性。 四、车床数控化改造 1、普通车床床身导轨的改造。我国大部分普通车床的床身材料为铸铁，在进行数控化改造时，为了提高床身导轨的精度，可以在铸铁导轨上粘贴塑料软带。塑料软带能够提高车床导轨的润滑性，使导轨上的主刀行进得更加流畅，从而保证车床的加工精度。在改造过程中，也可以将传统的铸铁导轨改造为滚动导轨，滚动导轨的摩擦系数比较小，不会影响机械加工的几何精度。 2、滚珠丝杠的改造。滚珠丝杠主要是由滚珠、丝杠、回珠管等构成的，它可以将车床机械部件的回转运动转化为直线运动。普通车床中的滚珠丝杠可以提高车床的传动效率，使车床刀轴的行进过程更加平稳。因为滚珠丝杠在运行过程中不会产生较大的振动，所以，不会产生过大的摩擦阻力。对滚珠丝杠进行数控化改造时，需要测量滚珠丝杠的齿差缝隙、丝杠转速和滚珠直径等，以保证改造完成后车床不会出现直线行进失稳的情况。 3、主轴传动系统的数控化改造。普通车床的主轴是由电动机带动皮带使主轴旋转。在数控化改造时，尽量不要破坏原本的主轴箱，主要改造电机的变速系统。因此，可以用双速或者四速电动机代替原本的电动机，以增强主轴传动系统的传动能力。在改造过程中，可以在主轴传动系统中增加脉冲编码器，标记主轴运行的初始位置，为主轴传动编码，让主轴每转动一圈编码器自动调整一次主轴刀具的位置。一般情况下，脉冲编码器安装在主轴箱中，并与电动机的传动齿轮1∶1 连接，从而实现主轴与编码器的同步运行。 4、车床进给系统的数控化改造。在改造进给系统时，需要加装步进电机，并在进给系统的步进电机上安装减速器。减速器通过连接装

小区智能化改造实施方案

小区智能化改造方案

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皇都花园监控系统 改 造 方 案 上海同日自动化科技有限公司 二零一一年七月

皇都花园监控系统改造方案 目录 第 1 章综合说明 (3) 1.1项目简介 (3) 1.2项目特点 (3) 1.3设计理念 (3) 1.4设计范围 (4) 1.5设计原则 (4) 1.6依据及标准 (5) 第 2 章小区监控系统改造方案 (7) 2.1系统改造目标 (7) 2.2设计原则 (9) 2.3系统构成 (10) 2.4系统介绍 (20) 2.5系统安装实施方案 (24) 第 3 章技术支持和服务及人员培训 (30) 3.1一、技术支持和服务 (30) 3.2二、人员培训 (31)

第 1 章综合说明 1.1 项目简介 皇都花园在上海市闵行内，紧临热带风暴旅游区，位于新镇路79号，皇都花园是个高档小区。内有高层电梯20部。整个园区设有监控系统、出入口控制系统等安防系统，确保业主有个安全的生活保障。 本次方案承担的内容：原有一期监控系统机房内设备迁移到二期机房，同时改造前端摄象机的工程。结合我们多年来建筑智能化的设计、施工经验进行智能化系统的设计，之后可根据工程实际情况、及需求再进行完善而深入和细化。我们的方案力求把握主体功能、风格和设计符合小区运营管理需求。 1.2 项目特点 1.2.1 系统用途： 小区内实时监控。 1.3 设计理念 为了使我们设计的系统具有极高的可靠性和可持续发展的能力，同时也最大限度地降低系统的建设成本、运行成本费用。我们首先确立了以下几个设计的总体思路： 一、系统的先进性和开放性 为保证小区监管系统既能保持在一定时期内不落后，并保证该系统互连的方便性，我们在该系统的设计时，要充分考虑到系统的先进性和开放系性，尽可能采取先进开放的技术和产品。 随着人们生活水平的不断提高，消费观念已经从传统的“量的满足”转变到了“质的满足”，转向以追求环境与服务为重点，对于旅行居住环境，更是以安全、舒适、便捷、高效作为衡量道路监控设施智能化、设计人性化程度的重要标志，以小区监控管理的水平与服务的质量作为衡量入住愿望的重要标准。同时，小区监控智能化已不仅仅是现代化建

CA6140普通车床的数控化改造毕业设计论文

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

一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，

数控机床改造方案及实施

数控机床改造方案及实施 一、具体步骤 机械修理与电气改造相结合 一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。 先易后难、先局部后全局 确定改造步骤时，应把整个电气部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，使人的注意力能集中到关键地方。 根据使用条件选择系统 针对某台或某几台机床，确定它的环境、温度、湿度、灰尘、电源、光线，甚至有否鼠害等外界使用条件，这对选择电气系统的防护性能、抗干扰性能、自冷却性能、空气过滤性能等可提供正确的依据，使改造后的电气系统有了可行的使用保证。当然，电气系统的选择必须考虑成熟产品，性能合理、实用，有备件及维修支持，功能满足当前和今后若干年内的发展要求等。 落实参与改造人员和责任 改造是一个系统工程，人员配备十分重要。除了人员的素质条件外，根据项目的大小，合理地确定人数与分工是关键。人员太少不利于开展工作，人员太多也容易引起混乱。根据各个划分开的子系统，确定人员职责，有主有次，便于组织与协调。如果项目采用对外合作形式，更需在目标明确的前提下，界定分工，确定技术协调人。 改造范围与周期的确定 有时数控机床电气系统改造，并不一定包含该机床全部电气系统，应根据科学的测定和分析决定其改造范围。停机改造的周期，根据各企业的实际情况确定，考虑因素有生产紧张程度、人员技术水平、准备工作充分程度、新系统大小与复杂程度，甚至还包括天气情况等。切忌好大喜功，急于求成，匆忙上阵，但也要合理安排，防止拖拖拉拉。 二、改造的技术准备 改造前的技术准备充分与否，很大程度上决定着改造能否取得成功。技术准备包括： 机械部分准备

CA6140车床数控化改造解析

摘要 数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好的解决了现代机械制造中的结构复杂.精密.批量小.多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。但数控机床价格昂贵，一次性投入对企业来说负担很大。另一方面，在国内还有大量的普通机床,只需对其进行一些相关的技术性改造就可以形成一定生产能力的经济型数控机床。不仅能节省很大一部分资金，还能提升其市场竞争力。具有极大的经济潜力。 对于职业院校的数控实训教学而言，通过闲置的普通车床进行数控化改造，可盘活资产，实现资产优化配置，同时对教师和学生而言也是一次很好的学习、锻炼和提高的机会。对推动教学改革、专业转型和课程开发都有积极的意义。 我院现有闲置的普通车床为云南机床厂生产的CAY6140-1000，通过对该机床的结构特点进行分析，对机械和电气进行数控化改造，改造后的数控车床主要用于中小型轴类零件、盘类零件及螺纹的加工。

第一章数控机床的结构和工作原理 1.1数控车床工作原理及加工特点 以数字形式进行信息控制的机床称为数字控制机床，简称为数控机床。 数字控制系统是相对于模拟系统而言：数字控制系统中的信息是数字量，而模拟控制系统中的信息是模拟量。随着计算机技术的发展，硬件数控系统已被逐渐淘汰，取而代之的是计算机数控（CNC）系统。 图1-1 数控车床 1．数控车床的工作原理 数控车床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如择刀、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其辅助装置严格地按照程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 2．数控车床的加工特点 （1）高难度零件加工：“口小肚大”的内成型面零件，有仅在普通车床上难以加工，还难以测量。 （2）高精度零件加工：高精度零件均可在高精度的特种数控车床上加工完成。 （3）高效率完成加工：为了提高车削加工的效率，通过增加车床的控制坐标轴，就能在一台数控车床上同时加工出两个多工序的相同或不同的零件，也便于实现一批工序特别复杂零件车削全过程的自动化。 1.2 数控车床的组成 数控车床一般由输入/输出装置、CNC装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器及电器控制装置、辅助装置、机床本体和测量装置组成。图3-1是数控车床的组成框图。其中除机床本体之外的部分统称为CNC系统

C6140普通车床数控化改造设计方案

C6140普通车床数控化改造设计方 案 有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。我们大多数制造业和企业的生产、加工设备大多数是传统机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、成本高等缺点，因此这些产品在国际、国市场上缺乏竞争了，这直接影响了企业的生存和发展。所以必须提高机床的数控化率。 对于我国的实际情况，大批量的购置数控机床是不现实也是不经济的，只有对现有的机床进行数控改造。数控改造相对于购置数控机床来说，能充分发挥设备的潜力，改造后的机床比传统机床有很多突出优点，由于数控机床的计算机有很高的运算能力，可以准确的计算出每个坐标轴的运动量，加工出较复杂的曲线和曲面。其计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记忆和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可以实现另一工件的加工，从而实现“柔性自动化”。改造后的机床不象购买新机那样，要重新了解机床操作和维修，也不了解能否满足加工要求。改造可以精确计算出机床的加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，操作和维修方面培训时间短，见效快。另外，数控改造可以充分利用现有地基，不必像购入新机那样需要重新构筑地基，还可以根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和档次，将机床改造成当今水平的机床。 数控技术改造机床是以微电子技术和传统技术相结合为基础，不但技术上具有先进性，同时在应用上比其他传统的自动化改造方案有较大的通用性和可用性，且投入费用低，用户承担得起。由于自投入使用以来取得了显著的技术经济效益，已成为我国设备技术

C6132普通车床数控化改造设计

C6132普通车床数控化改造设计 摘要 机床数控化改造的研究是提高我国技术装备水平的重要项目，在我国目前拥有大量超期服役和技术陈旧的机床急待更新的情况下，由于数控机床的加工能力和资金受限，对机床进行数控化改造是一条节约资金、快速有效的途径。 本文对C6132普通车床数控化改造进行了深入研究，包括对机床改造进行可行性分析、对机床关键部件参数的计算、对机床结构的设计、对机床改造方案优化选择、选择合适的机床伺服系统和计算机系统，以及在改造中应注意的事项等进行了详细的论述。结果表明:经改造后的机床已达到预期的功能和精度，完全能实现加工外圆、锥度、螺纹、端面等的自动控制，提高了原机床的生产效率，降低了劳动强度。 关键词:普通车床，数控改造，步进电机，经济型数控系统，MCS-51

C6132 NC lathe design of ordinary ABSTRACT S tudy on machine tool numerical control transformation of important project is to improve the level of technical equipment in China, with large extended serviceand technology in China urgently needs to be updated of the old machine tool case, because the NC machine tool processing capacity and funding is limited, of machine tool numerical control transformation is a saves money, fasted effective way. C6132 lathe NC system to rebuild this article to be an in-depth study, including machine tools retrofitting feasibility analysis, calculation of parameters of the key parts of machine tool design, machine tool, machine too l structure rebuilding scheme optimal selection, choose a suitable machine tools servo system and computer system, and matters for attention in the reform are discussed in detail. Results: after the transformation has reached the expected functionality and accuracy of machine tool, fully able to realize process of cylindrical, conical, thread, automatic control at the end, improve the efficiency of the original production of machine tools, lower labor intensity KEY WORDS：Lathe, numerical control transformation, stepping motors, CNC system, MCS-51

推进工业智能化改造攻坚方案

推进工业智能化改造攻坚方案 推进企业技术改造攻坚方案 根据《X省推进企业技术改造攻坚方案》精神，按照市委、市政府《关于打好转型发展攻坚战的实施方案》总体部署，为实施我市新一轮大规模技术改造，进一步转变经济发展方式，促进产业优化升级，特制定本方案。 一、总体要求 紧紧围绕经济结构调整和产业转型升级主线，坚持创新发展核心地位，以提质增效为中心，以新产品开发为重点，以“三对标四提高”为抓手，科学引导企业增资扩产，充分运用先进适用技术，采用新材料、新工艺、新设备，通过改技术、改工艺、改设备、改产品、改管理等方式，抢占产业价值链的中高端环节，推动企业实行全方位的新一轮大规模技术改造，培育一批制造业创新中心，开发一批标志性新产品，加快实现产业提档升级。 二、发展目标 力争用4年左右时间，推动全市工业企业实施新一轮技术改造，实现从产品型向品牌型发展、从粗放型向生态型发展、从制造型向智能型发展、从生产型制造向服务型制造发展。 到X年，引导215家规模以上工业企业实施技术改造，工业技改投资占工业投资比重力争达到15%以上；力争培育1家省级制造业创新中心。

到X年，引导全市规模以上工业企业全面实施新一轮技术改造，工业技改投资占工业投资比重力争达到30%；力争培育1-2家省级制造业创新中心；重点企业技术装备总体达到国内先进水平；制造业数字化、网络化、智能化取得明显进展。 三、重点任务 （一）积极推动新一轮技术改造 在全市范围内开展以“对照行业标准、国家标准和国际标准，推动产品提质、企业提效、产业提升、结构提优”为主体的“三对标四提高”活动，推动先进产能提质增效。鼓励优势企业扩大生产规模，采用多种方式引进和购置国内外先进适用装备，淘汰老旧设备，树立技改成效标杆，发挥示范带动作用，提升行业整体装备水平。支持企业开发制约产业发展瓶颈的行业共性、关键技术，加速科技成果转化应用。X年，实施一批重点技术改造项目，完成技术改造投资力争达到140亿元以上；到X年，工业技改投资占工业投资比重力争达到30%以上。 责任单位：市工信委、发改委、质监局、科技局，各县（市）、区政府 （二）大力推进企业技术进步 以企业为主体，产学研用相结合，加强技术创新体系和机制建设，大力推进企业技术进步。充分发挥市场主体的创造性和积极性，培育和建设一批省级制造业创新中心。鼓励和支持企业技术中心、工程实验室、科技重大基础设施等创新载体的改造提升，培育一批研发基础

CA6140普通车床微机数控化改装设计

摘要 针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。 数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。 购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高，许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。本文的主要内容有： 1．对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案； 2．对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究； 3．对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法； 4．根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图； 5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图； 6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量； 7.绘出相应的零件图和装备图； 8．给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。 关键词：普通车床、数控、改造

ABSTRACT Most enterprises still have large amounts general-purpose machine tools which have longevity of service, low precision, can not adapt to mass production, low automatization and adaptability, but can not be washed out because of its low cost and continuity of enterprise’s production. As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and pneumatic integration, numerically controlled machines have a stabilization quality and high efficiency, and can solve problems such as complex structure, high precision, mass production, part variety in machining. Purchasing new numerically controlled machines is an important way to improve production precision and efficiency, but it may not come true to many enterprises because it cost much. Enterprises’equipment updating step are counteracted severly. So General lathe's numerically controlled reforming is a quick way that costs less, improve production precision and efficiency, and it can improve enterprises’competitive power. So it can takes its place in our way to a powerful manufacturing country.The main contents is: 1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked according to misty optimum’s synthesize adjudicate principle. 2. The ball screw’s type, assembling, supporting, bearing type, and stepping motorof feeding system is designed. 3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought up a choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming. 4. The complete electricity control diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140’s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-A’s NC system. 5. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and draw out a techniquediagram. 6. Disassembled the lathe, throw away the old feeding system, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe. 7. Draw out parts diagrams and assemble diagram. 8 .Methods of installing and testing of general purpose lathe’s numerically controlled reforming were put forward.

(完整版)普通机床数控化改造实例及分析

普通机床数控化改造实例及分析 来源：数控产品网添加：2010-05-22 阅读:649次 [ 内容简介] 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。 现在很多企业为了生存和发展，不断地提高机床的数控化率是必要的。需要进行数控改造的设备一般包括传统机床及近期从国外引进，因存在问题而不能投产的机床设备和生产线。我们芜湖高新重型机床有限公司，在机床数字化控制和改造方面有独特的心得和实际经验。在普通机床恢复精度改造成高效的数控机床方面做了大量的工作。现为了更好的服务客户，我们总结了有关机床数控改造的知识供大家参考。 一、数控改造的内容 机床与生产线的数控改造主要内容有：(1)恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复； (2) NC化，在普通机床上加数显装置或加数控系统；(3)翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不能满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；(4)技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。 二、数控系统发展的趋势 l．向开放式、基于PC的第六代方向发展 基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控任务PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。在远程通信、远程诊断和维修的应用将更加普遍。 2．向高速化和高精度化发展 3．向智能化方向发展 (1)应用自适应控制技术。数控系统能检测过程中的重要信息，并自动调整系统参数，改进系统运行状态。 (2)引入专家系统指导加工。将熟练工人和专家经验、加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 (3)引入故障诊断专家系统 (4)智能化数字伺服驱动装置。可以通过自动识别负载和自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状态。 三、数控系统的选择 1．开环系统 该系统的伺服驱动装置是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。这种系统不需要位置和速度反馈，位移精度主要决定于步进电机的角位移精度和齿轮丝杠等传动元件的精度，所以位移精度低。但系统结构简单、调试维修方便、工作可靠、成本低、易改装成功。 2．闭环系统 该系统由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置信号反馈给计算机，与给定值进行比较，将两者的差值放大并变换，驱动执行机构，以消除偏差。此系统复杂、成本高、对环境温度要求严。但系统精度高、速度快、功率大。可根据产品技术要求，决定是否采用。

CA6140普通车床数控化改造

目录 摘要 (ⅰ) Abstract (ⅱ) 绪论 (1) 第一章 CA6140车床微机数控系统总体设计方案的拟订 (3) 1-1 总体方案确定 (3) 1-2 设计X—Y数控工作台及其控制系统 (4) 第二章 CA6140车床进给伺服系统机械部分设计计算 (5) 2-1 脉冲当量的选择 (5) 2-2 切削力的计算 (5) 2-3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (6) 2-4 齿轮传动比的计算 (14) 2-5 步进电机的计算与选型 (15) 2-6 设计绘制进给伺服系统机械装配图 (19) 第三章 CA6140 车床微机数控系统硬件电路的设计 (20) 3-1 单片机微机数控系统电路设计内容 (20) 3-2 MCS-51 系列单片机简介 (21) 3-3 存储器扩展电路的设计 (28) 3-4 I/O 接口电路及辅助电路设计 (37) 3-5 典型零件加工程序设计 (46) 总结 (49) 参考文献 (50) 致谢 (51) 外文资料及中文翻译 (52)

绪论 随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需频繁改型，普通机床已不能适应这些要求，数控机床应运而生。这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后机床控制的发展方向。 一、数控机床的产生 数控机床最早是从美国开始研制的。1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升机桨叶轮廓用检查样板的加工机床任务时，提出了研制数控机床的初始设想。1949年，帕森斯公司与麻省理工学院伺服机构实验室合作，开始从事数控机床的研制工作。并于1952年试制成功世界上第一台数控机床实验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床。经过三年改进和自动编程研究，于1955年进入实用阶段。一直到20世纪50年代末，由于价格和技术原因，品种多为连续控制系统。到了60年代，由于晶体管的应用，数控系统提高了可靠性且价格开始下降，一些民用工业开始发展数控机床，其中多数是钻床、冲床等点位控制的机床。数控技术不仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到焊接机、火焰切割机等，使数控技术不断的扩展应用范围。 二、数控机床的发展 自1952年，美国研制成功第一台数控机床以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量等相关技术的发展，数控机床也在迅速地发展和不断地更新换代，先后经历了五个发展阶段。 第一代数控：1952-1959年采用电子管元件构成的专用数控装置。 第二代数控：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。 第三代数控：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。 第四代数控：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统。 第五代数控：从1974年开始采用微型电子计算机控制的系统。 目前，第五代微机数控系统基本上取代了以往的普通数控系统，形成了现代数控系统。它采用微型处理器及大规模或超大规模集成电路，具有很强的程序存储能力和控制功能。这些控制功能是由一系列控制程序来实现的。这些数控系统的通用性很强，几乎只需改变软件，就可以适应不同类型机床的控制要求，具有很大的柔性。随着集成电路规模的日益扩大，光缆通信技术应用于数控装置中，使其体积日益缩小，价格逐年下降，可靠性显著提高，功能也更加完善。 近年来，微电子和计算机技术的日益成熟，它的成果正在不断渗透到机械制造的各个领域中，先后出现了计算机直接数控系统，柔性制造系统和计算机集成制造系统。所有这些高级的自动化生产系统均是以数控机床为基础，它们代表着数控机床今后的发展趋势。 三、我国数控机床的发展概况 我国从1958年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床，并试制成功第一台电子管数控机床。从1965年开始，研制晶体管数控系统，直到60年代末和70年代初，研制的劈锥数控铣床、非圆锥插齿机等获得成功。与此同时，还开展了数控加工

车床数控改造的设计

摘要 数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提，也是设计一款数控车床的基本。基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点，对于系统部件也作了介绍。 关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统 Abstract Numerical-controlled Lathe is a electromechanical integration product,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism、 electric 、hydraulic、 pressure,pneumatic、 electrino、information and so on. It is main working machine and possesses high precision、 high efficiency、high automation and

high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlled Lathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlled Lathe is one of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop. Therefore study the structure and working principle is the premise of operate、maintain、improve Numerical-controlled Lathe, also it is the basic of designing Numerical-controlled Lathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicses of Principal axis system 、Servo system and Tools system of Numerical-controlled Lathe according to this text, also made a introduction for the system parts. Keywords: NCLathe Principal axis system Servo system Tools system