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卧式车床数控化改造设计范本.docx
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卧式车床数控化改造设计范本.docx
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沈 阳 理 工 大 学
机电一体化
课程设计计算说明书
题 目: 卧式车床数控化改造设计
所属系部: 机械运载学院
专 业: 机械设计制造及其自动化
班 级:
学 号:
学生姓名:
指导教师:
2011 年 6 月 13 日

目 录
摘 要 ............................................................2
设计题目 ............................................................3
1. 设计任务 .........................................................4
2. 总体方案的确定 ...................................................5
3. 机械系统的改造设计方案 ...........................................5
4. 进给传动部件的计算和选型 .........................................8
4.1 脉冲当量的确定 ..................................................8
4.2 切削力的计算 ....................................................8
4.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型(纵向) ..............................9
4.4 同步带减速箱的设计(纵向) .....................................10
4、5 步进电动机的计算与选型(纵向) ................................13
4.6 同步带传递功率的校核 ...........................................17
5. 绘制进给传动机构的装配图 ........................................17
6. 控制系统硬件电路的设计 ..........................................18
7. 步进电动机驱动电源的选择 ........................................19
8. 控制系统的部分软件设计 ..........................................20
8.1 存储器与 I/O 芯片地址分配 .......................................20
8.2 控制系统的监控管理程序 .........................................20
8.3 8255 芯片初始化子程序 ..........................................21
8.4 8279 芯片初始化子程序 ..........................................21
8.5 8279 控制 LED 显示子程序 ........................................22
8.6 8279 管理键盘子程序 ............................................24
8.7 D/A 电路输出模拟电压程序........................................25
8.8 步进电动机的运动控制程序 .......................................25
8.9 电动刀架的转位控制程序 .........................................25
8.10 主轴、卡盘与冷却泵的控制程序 ..................................25
机电一体化课设的感受与收获 ........................................27
结论 ...............................................................28

谢辞 ..............................................................29
参考文献 ..........................................................30
摘 要
整个人类社会的文明史,就是制造技术不断演变和发展的历史。任何国家的
制造业都是国民经济的基础产业,也是国民经济的主要来源。没有发达的制造业,
就不可能有国家真正的繁荣和强大。制造技术是制造业的技术支柱,是一个国家
科技水平、综合国力的重要体现,制造技术的发展是一个国家经济增长的根本动
力。而制造业中机床是其基础装备。我国是一个机床大国,有三百多万台普通机
床。但机床的素质差,性能落后,单台机床的平均产值只有先进工业国家的 1/10
左右,差距太大,急待改造。旧机床的数控化改造,顾名思义就是在普通机床上
增加微机控制装置,使其具有一定的自动化能力,以实现预定的加工工艺目标。
随着数控机床越来越多的普及应用,数控机床的技术经济效益为大家所理解。在
国内工厂的技术改造中,机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面
购置数控机床一面利用数控、数显、PC 技术改造普通机床,并取得了良好的经
济效益。我国经济资源有限,国家大,机床需要量大,因此不可能拿出相当大的
资金去购买新型的数控机床,而我国的旧机床很多,用经济型数控系统改造普通
机床,在投资少的情况下,使其既能满足加工的需要,又能提高机床的自动化程
度,比较符合我国的国情。1984 年,我国开始生产经济型数控系统,并用于改
造旧机床。到目前为止,已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料,今后机
床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

(机电一体化系统设计课程设计指导书)
设计题目:——卧式车床数控化改造设计
普通车床(如 C616/C6132、C618/C6136、C620/C6140、C630 等)是金属切
削加工最常用的一类机床。C6140 普通车床的结构布局如图所示。当工件随主轴
回转时,通过刀架的纵向和横向移动,能加工出内外圆柱面、圆锥面、端面、螺
纹面等,借助成型刀具,还能加工各种成形回转表面。
C6140 普通车床的结构布局图
1-床脚 2-挂轮 3-进给箱 4-主轴箱 5-纵溜板 6-溜板箱
7-横溜板 8-刀架 9-上溜板 10-尾座 11-丝杠 12-光杠 13-床身
机床实体图
普通车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,由光杆或丝杆带动溜板箱、纵溜板以及横溜板产生移动。进给参

数依靠手工调整,改变参数时需要停车。刀架的纵向进给和横向进给不能联动,
切削次序需要人工控制。
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成用微机控制
的、能独立运动的进给伺服系统;将手动刀架换成能自动换刀的电动刀架。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、切削次序和刀具都可按程序自动进行调节和更换,再加上纵、横
向的联动进给功能,所以,改造后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件,
并能实现多工序集中车削,从而提高生产效率和加工精度。
1. 设计任务
题目:C6140 普通车床数控化改造设计
任务:将一台 C6140 普通车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下
(1)床身上最大加工直径 400 mm;
(2)最大加工长度 1000 mm;
(3)X 方向(横向)的脉冲当量
x
�
= 0.005 mm/脉冲,Z 方向(纵向)
z
�
= 0.01
mm/脉冲;
( 4 ) X 方 向 最 快 移 动 速 度
maxx
v
= 3000 mm/min , Z 方 向 为
maxz
v
= 6000
mm/min;
(5)X 方向最快工进速度
Fx
v
max
= 400 mm/min,Z 方向为
zmxF
v
= 800 mm/min;
(6)X 方向定位精度± 0.01 mm,Z 方向± 0.02 mm;
(7)可以车削柱面、平面、锥面与球面等;
(8)安装螺纹编码器,可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹,最大导程为 24
(9)安装四工位立式电动刀架,系统控制自动选刀;
(10)自动控制主轴的正转、反转与停止,并可输出主轴有级变速与无级变速信
号;
(11)自动控制冷却泵的启/停;
(12)安装电动卡盘,系统控制工件的夹紧与松开;
(13)纵、横向安装限位开关;
(14)数控系统可与 PC 机串行通信;
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南抖北快东卫
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