CA6140型车床的经济型数控改造设计（横向）【7张CAD图纸和说明书】

目   录

1 前言……………………………………………………………………………………………1

2 总体方案设计……………………………………………………………………………………2

2.1机械部分改造成直接经济损失述…………………………………………………………2

2.2 数控系统部分设计………………………………………………………………………3

3 机械部分改选设计…………………………………………………………………………4

3.1 横向进给系统的设计与计算……………………………………………………………4

3.2 数控车床的传动装置设计…………………………………………………………………7

3.3 自动转位刀架的设计………………………………………………………………11

4  微机数控系统设计……………………………………………………………………………13

4.1 概述…………………………………………………………………………………………13

4.2 数控系统的硬件电路设计……………………………………………………………13

4.3 软件设计………………………………………………………………………………………18

5  结论………………………………………………………………………………………………33

参考文献………………………………………………………………………………………34

1 前言

国外利用数字计算机进行控制加工是从40年代开始的。1952年美国麻省理工学院在一台立式铣床上装了一套试验性的数控系统，成功地实现同时控制三轴的运动，它成了世界上第一台数控机床。此后，从60年代开始，其他一些工业国家如德国、日本等陆续地开发生产及使用数控机床。1974年微处理机直接用于数控机床，进一步促进了数控机床的普及应用和大力发展。随着数控机床的功能越来越完善，可靠性和性能越来越高，它在制造业中逐渐担当了越来越重要的角色。

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。这样既可以提高加工生产率，改善加工工艺，还可以减少资金投入，减轻工人的劳动强度，缩短订购新的数控机床的交货周期时间。实践已经证明普通车床的经济型数控改造具有重大的实际价值，为此，在旧有车床上进行数控改造有着较好的市场前景。

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：

a．横向（X向） 进给脉冲当量为0.005mm /脉冲；

b．进给速度范围：向 3 ～ 1000mm/min （无级调速）

快进速度：X向 1000 ～ 3000mm/min内任意设定；

c.原车床的主传动系统予以保留，横向进给系统由微机实现开环控制，两轴联动；

d.刀架采用自动转位刀架，具有切削螺纹的功能；

e.改造方便，成本低。

该设计的总体思路是采用以8031单片机为核心的数控装置控制加工过程。微机通过I/O接口发出驱动脉冲，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。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。

2 总体方案设计

由于该设计是经济型数控改造，在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。

2.1 机械部分改造

横向进给机构的改造：拆掉原手动刀架和小拖板，安装上数控刀架；拆掉普通丝杆、光杆进给箱和溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副；保留原手动机构，用于调整操作，原有的支撑结构也保留，采用一级齿轮减速，步进电机、齿轮箱体安装在中拖板的后侧。