CA6150普通机床数控改造
摘 要： 与普通车床相比较，数控机床作为机电液气一体化的典型产品，可以解决在机械加工中结构比较复杂多变的零件加工的问题，而且加工质量好，生产效率也高。随着科学技术的快速发展，数控机床的占有率已经成为衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。
购买新的数控机床或者从国外进口是提高产品质量和效率的主要方法，但是费用高，许多工厂在较短时间内没有办法实现，这样就严重阻碍企业设备更新的脚步。采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造，特别适合我国普通机床拥有量大，生产规模小的具体国情。
本次设计是对C6150普通车床的数控化改造设计计算，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。其中主要对伺服系统、数控系统等方面做了详细的计算和设计。设计时我先对数控机床系统进行了总体方案的设计，然后对进给系统、齿轮箱传动比及步进电机进行了设计、选型和计算，最后对微机数控系统硬件电路进行了设计。
关键词：数控改造 步进电动机 单片微机
摘 要： 与普通车床相比较，数控机床作为机电液气一体化的典型产品，可以解决在机械加工中结构比较复杂多变的零件加工的问题，而且加工质量好，生产效率也高。随着科学技术的快速发展，数控机床的占有率已经成为衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。
购买新的数控机床或者从国外进口是提高产品质量和效率的主要方法，但是费用高，许多工厂在较短时间内没有办法实现，这样就严重阻碍企业设备更新的脚步。采用经济型数控系统对普通机床进行数控化改造，特别适合我国普通机床拥有量大，生产规模小的具体国情。
本次设计是对C6150普通车床的数控化改造设计计算，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。其中主要对伺服系统、数控系统等方面做了详细的计算和设计。设计时我先对数控机床系统进行了总体方案的设计，然后对进给系统、齿轮箱传动比及步进电机进行了设计、选型和计算，最后对微机数控系统硬件电路进行了设计。
关键词：数控改造 步进电动机 单片微机
目 录
1 设计任务的选定 1
1.1数控改造的必要性 1
1.1.1机床与生产线数控化改造的市场 1
1.1.2机床数控化改造的必要性 2
1.2数控化改造的内容 3
1.2.1数控化改造的内容 3
1.2.2数控改造中主要机械部件改装探讨 3
1.3本文的主要研究内容 4
2 数控车床总体改造方案及机械部分设计 5
2.1 确定系统的脉冲当量及机床总体方案的拟定 5
2.1.1 设计任务 5
2.1.2 总体方案设计内容 6
2.1.3 总体方案确定 6
控制系统的选择 6
计算机系统 6
机械传动方式 6
2.2 计算切削力 7
2.2.1.纵车外圆 8
2.2.2.横切端面 8
2.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 9
2.3.1 纵向滚珠丝杠螺母副的设计计算 9
2.3.2 横向滚珠丝杠螺母副的设计计算 12
2.4 齿轮箱的计算 17
2.4.1 纵向进给齿轮箱的计算 17
2.4.2 横向进给齿轮箱的计算 17
2.5 步进电动机的选型和计算 18
2.5.1 纵向进给步进电机计算 18
2.5.2 横向进给步进电机计算 22
2.6电动刀架选择与介绍 25
3 主轴脉冲发生器介绍与选型 28
3.1光电编码器原理 28
3.2主轴脉冲发生器的安装 29
3.3主轴脉冲发生器的选择 30
4 普通车床自动化改造的单片机控制 33
4.1系统设计 33
4.2用单片机控制系统电路? 35
4.2.1存储器扩张电路 35
4.2.2面板操作键和功能选择开关 38
4.2.3功能选择开关 39
4.2.4键盘、显示器接口电路 40
4.2.5步进电动机驱动电路设计 41
4.2.6 M.S.T接口 44
4.2.7辅助电路设计 45
5 数控软件的设计 47
5．1总体设计方案设计 47
5．2系统初始化软件 47
5．3插补程序设计 48
5.3.1直线插补 48
5.3.2圆弧插补 50
5.3.3螺纹加工插补算法 53
5.3.4 程序设计 55
6 数控机床的安装调试及验收 56
6.1机床的地基和对环境的要求 56
6.2各控制单元间的电缆连接 56
6.3通电试车前的检查 56
6.3.1输入电源电压和频率的确认 56
6.3.2检查直流电源输出端是否正常 56
6.3.3检查各熔断器 56
6.3.4短接棒的设定 57
6.3.5检查油和气 57
6.3.6确认各部件机器位置 57
6.4通电试车 57
6.4.1确认电源电压相序 57
6.4.2接通强电柜交流电源 57
6.4.3接通直流电源 57
6.4.4线数控装置供电 58
6.4.5数控系统参数核对 58
6.4.6手动操作 58
6.4.7主轴与辅助装置通电 58
6.4.8空运行及有关性能试验 58
参考文献 59
附录：外文资料 60
致谢 69
Reforming?design?of?NC?for?C6150?general?l-athe
Author’s Name: Qi Yan-ting Tutor: Xue Xiao-lan
Abstract: 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.Along with the science technical fast fierce development, numerical controlling tool machine has already become the important marking which measures a national machine manufacture industry level.
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. Adopt the economic number controls system to carry on a number to control to turn a reformation to the common tool machine, particularly in keeping with our country the common tool machine own to have great capacity, the small concrete state of the nation of the production scale.
This design is to control to turn a reformation to the number of C6150 common lather，mainly on the creative design of original structure of lathe to make lathe relative perfect. While in the process, we do detailed calculation and design of servo system, NC and so on. Design when I first CNC machine tool system, the overall design, and then calculated the feeding system, the gearbox ratio and the stepper motor, computer numerical control system hardware circuit design.
Keywords：Numerical transformation of Mechatronics Stepping motor Single chip microcomputer
目 录
1 设计任务的选定 1
1.1数控改造的必要性 1
1.1.1机床与生产线数控化改造的市场 1
1.1.2机床数控化改造的必要性 2
1.2数控化改造的内容 3
1.2.1数控化改造的内容 3
1.2.2数控改造中主要机械部件改装探讨 3
1.3本文的主要研究内容 4
2 数控车床总体改造方案及机械部分设计 5
2.1 确定系统的脉冲当量及机床总体方案的拟定 5
2.1.1 设计任务 5
2.1.2 总体方案设计内容 6
2.1.3 总体方案确定 6
控制系统的选择 6
计算机系统 6
机械传动方式 6
2.2 计算切削力 7
2.2.1.纵车外圆 8
2.2.2.横切端面 8
2.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 9
2.3.1 纵向滚珠丝杠螺母副的设计计算 9
2.3.2 横向滚珠丝杠螺母副的设计计算 12
2.4 齿轮箱的计算 17
2.4.1 纵向进给齿轮箱的计算 17
2.4.2 横向进给齿轮箱的计算 17
2.5 步进电动机的选型和计算 18
2.5.1 纵向进给步进电机计算 18
2.5.2 横向进给步进电机计算 22
2.6电动刀架选择与介绍 25
3 主轴脉冲发生器介绍与选型 28
3.1光电编码器原理 28
3.2主轴脉冲发生器的安装 29
3.3主轴脉冲发生器的选择 30
4 普通车床自动化改造的单片机控制 33
4.1系统设计 33
4.2用单片机控制系统电路? 35
4.2.1存储器扩张电路 35
4.2.2面板操作键和功能选择开关 38
4.2.3功能选择开关 39
4.2.4键盘、显示器接口电路 40
4.2.5步进电动机驱动电路设计 41
4.2.6 M.S.T接口 44
4.2.7辅助电路设计 45
5 数控软件的设计 47
5．1总体设计方案设计 47
5．2系统初始化软件 47
5．3插补程序设计 48
5.3.1直线插补 48
5.3.2圆弧插补 50
5.3.3螺纹加工插补算法 53
5.3.4 程序设计 55
6 数控机床的安装调试及验收 56
6.1机床的地基和对环境的要求 56
6.2各控制单元间的电缆连接 56
6.3通电试车前的检查 56
6.3.1输入电源电压和频率的确认 56
6.3.2检查直流电源输出端是否正常 56
6.3.3检查各熔断器 56
6.3.4短接棒的设定 57
6.3.5检查油和气 57
6.3.6确认各部件机器位置 57
6.4通电试车 57
6.4.1确认电源电压相序 57
6.4.2接通强电柜交流电源 57
6.4.3接通直流电源 57
6.4.4线数控装置供电 58
6.4.5数控系统参数核对 58
6.4.6手动操作 58
6.4.7主轴与辅助装置通电 58
6.4.8空运行及有关性能试验 58
参考文献 59
附录：外文资料 60
致谢 69
Abstract: 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.Along with the science technical fast fierce development, numerical controlling tool machine has already become the important marking which measures a national machine manufacture industry level.
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. Adopt the economic number controls system to carry on a number to control to turn a reformation to the common tool machine, particularly in keeping with our country the common tool machine own to have great capacity, the small concrete state of the nation of the production scale.
This design is to control to turn a reformation to the number of C6150 common lather，mainly on the creative design of original structure of lathe to make lathe relative perfect. While in the process, we do detailed calculation and design of servo system, NC and so on. Design when I first CNC machine tool system, the overall design, and then calculated the feeding system, the gearbox ratio and the stepper motor, computer numerical control system hardware circuit design.
Keywords：Numerical transformation of Mechatronics Stepping motor Single chip microcomputer
参考文献
[1]李洪 实用机床设计手册 北京： 机械工业出版社 1997
[2]杜君文 邓广敏 数控技术 天津：天津大学出版社 2002年
[3]成大先 机械设计图册 北京：化学工业出版社 2003
[4]王炳实 机床电气控制 北京：机械工业出版社 2005
[5]李福生 实用数控机床技术手册 北京：北京出版社 1993
[6]上海纺织工学院等 机床设计图册 上海：上海科学技术出版社 1979
[7]张勇 朱朝宽 车床数控改造设计与实例 北京：机械工业出版社
[8]陈绍廉 数控机床改造技术 北京：航空工业出版社 1988
[9] 于淘 C6132普通机床的数控改造 . 北华大学学报
[10]谷风金 C6140车床的数控改造与设计 . 煤矿机械
[11]赵美林 CA6140车床的改造 . 机床与液压
[12]陈继振 CA6140车床数控改造的安装及调试 . 设备与维护
[13]白文庆 普通车床的数控改造 . 机械产品与科技
[14]张丽芳 普通车床的数控改造设计 . 船电技术
[15]贾传圣 普通机床的数控改造与应用 . 改装与维修
[16]李朝阳 单片机原理及接口技术 北京：北京航天航空大学 2005
[17]林平勇 高嵩 电工电子技术 北京：高等教育出版社2000
[18]张建明 机电一体化系统设计 北京：高等教育出版社2001
[19]张树森 机械制造工程学 沈阳：东北大学出版社 2005
[20]顾维邦 金属切削机床概论 北京：机械工业出版社2005
[21]周开勤 唐蓉城等 机械设计师实用手册 天津：天津科学技术出版1992
[22]唐仲文 实用数控机床技术手册 北京：北京出版社 1993
[23]牛大年 机械原理 北京：高等教育出版社1994
[24]吴道全 金属切削原理及刀具 重庆：重庆大学出版社 2003
[25]L.Meivovitch,“Elements of Vibration analysis”，MCGRAW—HILL，1995
[26]INTERNATIONAL STANDARD ISO0286—1 ISO0286—2 1988
[27]Yoram Koren，McGram Hill Book Co.1983
川公网安备: 51019002004831号