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CA6140普通车床数控改造设计说明书.doc

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CA6140普通车床数控改造设计说明书.doc

第1页1目录第一章概述11O引言611经济型数控改造的实际意义6111技术分析6112经济分析6113市场分析7114生产分析7115综合分析712数控机床的基本结构及工作原理713数控机床的分类9131按加工工艺方法分类9132按控制运动的方式分类9133按驱动装置的特点分类914数控机床的特点及应用范围11141数控机床的加工特点11142数控机床的应用范围12第二章经济型车床数控改造总体方案的确定1321设计任务1322总体数控改造方案设计13第三章主传动系统设计1531概述15311数控机床主传动系统的特点1532主传动系统的配置方式16321主传动系统的主轴电动机的选型16322交流主轴电机的调速17323分级变速齿轮箱的传动系统设计18324主传动系统组件的结构形式22第四章伺服进给系统的结构设计与计算2441伺服进给传动系统概述2442步进电动机及开环进给控制25421步进电动机的驱动控制25422、步进电机的驱动放大电路28423步进电动机参数说明3143纵向进给系统的设计计算32第2页2431设计参数32432纵向进给切削力的确定33433纵向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型33434纵向进给减速齿轮的设计与校核36435纵向进给步进电动机的计算和选型3744横向进给系统的设计计算40441横向进给切削力的确定40442横向进给切削力的确定40443横向进给滚珠丝杠螺母副的计算和选型40444横向进给减速齿轮的设计与校核42445横向进给步进电动机的计算和选型4545滚珠丝杠的安装47451滚珠丝杠的安装形式47452滚珠丝杠轴承的校核48453消除齿轮间隙的措施51第五章自动回转刀架的设计5351自动回转刀架主要类型及特点5352自动回转刀架的设计计算53521自动回转刀架步进电动机的选用54522自动回转刀架的蜗轮蜗杆设计计算54第六章电动尾座的设计5861设计方案5862电动尾座改造部分设计计算58621电动尾座驱动电动机的选择58622电动尾座用的齿轮设计58第七章主轴编码器的设计617.1编码器工作原理617.2主轴编码器的安装62第八章数控车床数控系统设计6381概述6382计算机数控(CNC)系统的简介64821概述64822微处理器数控(MNC)系统的组成6583CNC系统的硬件结构67831单微处理机与多微处理机结构67832大板式结构与功能模块式结构6884CNC系统的软件69841CNC系统软件的组成与功能69842CNC系统软件的特点和结构72第3页3843CNC系统软件结构的分类7485CNC系统的工作过程75851CNC系统的数据段历程75852CNC系统自动工作时的总体流程7586运动轨迹的插补原理76861运动轨迹插补的概念76862运动轨迹插补的方法77863逐点比较法77结论84参考文献85致谢86摘要数控机床在机械制造业中发挥着巨大的作用,但数控机床一次性投资较大,对机床进行数控化改造不失为一良策。本设计利用数控装置对CA6140普通车床进行控制,主传动系统部分采用交流调频主轴电动机经带轮及分级齿轮变速箱驱动主轴,通过变频器和齿轮变速箱实现分段无级变速;进给系统采用步进电机通过减速后驱动滚珠丝杠运动,在纵向进给系统中通过一级齿轮减速后驱动滚珠丝杠,在横向进给系统中通过二级齿轮减速驱动滚珠丝杠;刀架改为自动转位刀架四工位从而实现自动换刀;通过MCS51系列8051单片机对数据进行计算处理,由I/O接口输出步进脉冲信号控制进给速度和行程;为了保持切削螺纹的功能,要在主轴外端或其它适当部位装上脉冲发生器;将车床的手动尾座改造成为可控电动尾座。本次设计的数控改造为经济适用型,改造简单易行,可降低劳动强度,提高生产效率。主要介绍了经济型数控机床进给伺服系统设计计算。阐述了CA6140普通数控车床的主轴系统的改进及机床纵向、横向进给系统的改造设计及计算。第4页4关键词CA6140车床;数控改造;滚珠丝杠;步进电动机ABSTRACTTHENCMACHINEPLAYSAVERYGREATROLEINMECHANICALENGINEERING.ALTHOUGHTHEINVESTMENTNEEDSAGREATDEALOFMONEY,ITISAGOODWAYTOTRYDIGITALMODIFICATIONFORORDINARYLATHETHESPINDLESPEEDOFCA6140REMAINSTHEMANUALFUNCTIONOFSHIFTINGGEARS.THEALTERATIONISEASYANDITCANREDUCELABORINTENSITYANDIMPROVEPRODUCTIVEEFFICIENCY.BUTTHENCMACHINELARGERONETIMEINVESTMENT,NCMACHINETOOLSFORTHETRANSFORMATIONOFAGOODAFTERALLTHEDESIGNOFTHEDEVICEUSINGNCLATHECA6140CONTROL,PARTOFTHEMAIN

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