车床改装指南.docx

目录

第一章设计任务 1

第二章总体体方案确实定 1

第三章主传动系统的改造方案 2

3.1主传动系统的改造方案 2

3.2换装自动回转刀架 2

3.3螺纹编码器的安装方案 3

第四章进给传动部件的计算和选型 4

4.1脉冲当量确实定 4

4.2切削力的计算 4

4.3滚珠丝杆螺母副的计算和选型(纵向) 4

4.4同步带减速箱的设计(纵向) 6

4.5步进电动机的计算和选型(纵向) 6

4.6同步带传递功率的校核 12

第五章控制系统硬件电路设计 14

第六章步进电动机驱动电源的选用 16

第七章控制系统的部分软件设计 16

总结 22

参照文献 22

第一章设计任务

题目：C6140一般车床数控化改造设计

任务：将一台C6140卧式车床改导致经济型数控车床，重要技术指标如下：

1.床身最大加工直径400mm;2.最大加工长度1000mm;

3.X(横向)方向定位精度±0.01mm,Z(纵向)方向±0.02mm;4.X方向最快移动速度Vxmx=3m/min,Z方向为V2mx=6m/min;

5.X方向最快工进速度Vxmx=0.3m/min,Z方向为Vzmax=0.6m/min;6.可以采用LED液晶数码管显示；

7.冷却泵自动启动/停止；

8.制动控制主轴正反转、停止；9.纵横向安装限位开关；

10.选择51系列的单片机作为控制系统的CPU,扩展程序存储器、数据存储器、

键盘与显示电路、I/0接口电路、D/A装换电路等。

第二章总体体方案确实定

总体方案应考虑车床数控系统的运行方式，进给伺服系统的类型，数控系CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。

(1)一般数控车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补，圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成持续控制型。

(2)一般数控车床数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化构造，减少成本。因此，进给伺服系统常采用步进电动机的开环系统。

(3)根据技术指标中的最大加工尺寸，最高控制速度，以及数控系统的经济性规定，决定选用MCS-51系列的8位单片机作为数控系统的CPU。MCS-51系列8位机具有功能多，速度快，抗干扰能力强，性/价比高等长处

(4)根据系统的功能规定，需要扩展程序存储器，数据存储器，键盘与显示电路，I/0接口电路，D/A转换电路，串行接口电路等；还要选择步进电动机的驱动电动以及主轴电动机的交流变频器。

(5)为了到达技术指标中的速度和精度规定，纵，横向进给传动应选择摩擦力小，传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠螺母应有预紧机构等。

(6)计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，也许需要减速齿轮副，且应

有消间隙机构。

(7)选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。

第三章主传动系统的改造方案3.1主传动系统的改造方案

对一般车床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样可减少机械改造的工作量。主轴的正转.反转和停止可由数控系统来控制。

若要提高车床的自动化程度，需要在加工中自变换转速，可用2-4档的多速电动机替代原有的单速主电动机；当多速电动机仍不能满足规定时，可用交流变频器来控制主轴电动机以实现无级变速(工厂使用状况表明，使用变频时，若工作频率低于70Hz,本来的电动机可以不更换，但所选变频器的功率要比电动机大)。

本例中，当采用有级变速时，可选用浙江超力电机有限企业生产的YD系列7.5KW变极多速三相异步电动机，实现24档变速；当采用无级变速时，应加装交流变频器，推荐型号为：F1000-G0075T3H,适配7.5KW电动机，生产厂家为烟台惠丰电子有限企业。

3.2.安装电动卡盘

为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，选用呼和浩特机床附件总厂生产的KD11250型电动三爪卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系统发信控制。

3.3换装自动回转刀架

为了提高加工精度，实现一次装夹完毕多道工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架，选用常州市宏达机床数控设备有限企业生产的LD4B-CK6140型四位立式电动刀架。实现自动换刀需要配置对应的电路，由数控系统完毕。

3.4螺纹编码器的安装方案

螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时，需要配置主轴脉冲发生器，作为车床主轴位置信号的反馈元件，它与车床主轴同步转动。

本例中，改造后的车床可以加工的最大螺纹导程24mm,Z向的进给脉冲当量是0.01/脉冲因此