设计简介
C6140普通机床数控改造及横纵向进给系统设计
摘要
中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满足加工的要求。针对目前制造业的技术装备现状，用现代先进技术对大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题，是我国制造业的发展方向。本课题是针对CA6140普通废旧车床进行数控化改造，其现实意义在于如何寻找一种可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术装备进行技术提升，以解决目前设备老化所带来的问题。本课题研究过程中，首先对目前工厂所使用的常规数控机床进行了全面的调查和分析。在结合原C6140车床本身的结构和运动特性，对其主传动部分进行重新计算设计，设计出符合改造要求的主传动系统，在满足正常加工的条件下，选择合适的动力与控制系统，使整个主传动系统能在控制系统下完成设计所要求动力运转。
关键词: 滚珠丝杠；滚珠丝杠螺母副；单片机；步进电机。
Transformation of ordinary C6140 CNC vertical and horizontal feed system design
Abstract:
China is a traditional machine manufacture great nation, however, its equipment level falls behind, In particular, in some Engineering works, and most of the machine is quite old, far from enough to meet the requirements of processing. In view of present manufacturing industry's technical equip present situation, makes the transformation, the promotion particularly with the modern vanguard technology to a large quantities of breakdown engine bed large quantities of idles ordinary engine bed, enables this batch of equipment by the small investment to display the potency, the creation benefit as soon as possible in the economic development, indeed is a many enterprise's noticeable topic, is our country manufacturing industry development direction .This topic is aims at CA6140 the ordinary worn out lathe to make the numerical control transformation, how does its practical significance lie in seeks for one kind feasible, to have the promoted value equipment to transform the method, carries on the technical promotion to the traditional machine manufacture profession's technical equip, solves the problem which the present equipment gets older brings. In this topic research process, the first convention numerically-controlled machine tool which used for the present factory has carried on the comprehensive investigation and the analysis. In unifies the original C6140 lathe's structure and the state of motion, carries on the recompilation design to its master drive part, designs conforms to the modification requirement master drive system, in satisfies the normal processing under the condition, chooses the appropriate power and the control system, enables the entire master drive system to complete the design under the control system to request the power revolution.
Keywords: Ball screw;Ball the screw nut is auxiliary;Monolithic machine; Step-by-step electric motor.
目 录
1 绪论 1
1.1 机床数控技术简介 1
1.2 数控机床的产生和发展 1
1.3 普通机床数控改造意义 2
1.3.1 普通机床数控改造的好处： 3
1.3.2 机床数控化改造的市场 4
1.3.3 数控改造基本步骤 4
2 总体方案设计 6
2.1 设计任务 6
2.2 确定总体方案 7
2.2.1 伺服系统方案的确定 7
2.2.2 执行机构传动方式的确定 7
2.2.3 单片微机控制方案确定 8
3 机床进给伺服系统设计计算 9
3.1 运动参数计算 9
3.2 系统脉冲当量选择及切削力确定 9
3.2.1 脉冲当量选择 9
3.2.2 纵车外圆 10
3.2.2 横切端面 10
3.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 10
3.3.1 滚珠丝杠的选型 10
3.3.2 纵向进给丝杠的计算 10
3.3.3 横向进给丝杠 14
3.4 齿轮传动比计算 18
3.4.1 纵向进给齿轮箱传动比计算 18
3.4.2 横向同步齿形带传动比计算 18
4 步进电机的选型和计算 20
4.1 步进电机的特点与种类 20
4.2 步进电动机的选用原则 21
4.3 纵向步进电机的计算 22
4.3.1 等效转动惯量计算 22
4.3.2 电机力矩计算 23
4.3.3 计算步进电机空载启动频率和切削时的工作频率： 25
4.4 横向进给步进电机计算和选型 26
4.4.1 等效转动惯量计算 26
4.4.2 电机力矩计算 27
4.4.3 计算步进电机空载启动频率和切削时的工作频率： 30
5 控制系统的方案设计 31
5.1 单片微机控制方案确定 31
5.2 控制系统的作用及要求 32
5.2.1 控制系统作用. 32
5.2.2 基本要求 32
5.3 控制系统硬件电路的设计 32
5.4 控制电路部分软件的设计 34
5.4.1 存储器与I/O芯片地址分配 34
5.4.2 控制系统的监控管理程序 34
5.4.3 8255芯片初始化程序 35
5.4.4 8289芯片初始化程序 36
5.5 步进电机的控制与驱动 36
5.5.1 开环步进电机控制 36
5.5.2 软件环形分配 36
5.5.3 步进电动机的运动控制程序 37
6 经济技术分析及环保 40
6.1 机床改造技术分析 40
6.2 机床改造的环保问题 41
结束语 42
致谢 43
参考文献： 44
摘要
中国是一个传统的机械制造大国，但其装备水平落后，特别是一些老的机械制造厂大多还是比较旧的机床，远远不能满足加工的要求。针对目前制造业的技术装备现状，用现代先进技术对大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题，是我国制造业的发展方向。本课题是针对CA6140普通废旧车床进行数控化改造，其现实意义在于如何寻找一种可行的、有推广价值的设备改造方法，对传统机械制造行业的技术装备进行技术提升，以解决目前设备老化所带来的问题。本课题研究过程中，首先对目前工厂所使用的常规数控机床进行了全面的调查和分析。在结合原C6140车床本身的结构和运动特性，对其主传动部分进行重新计算设计，设计出符合改造要求的主传动系统，在满足正常加工的条件下，选择合适的动力与控制系统，使整个主传动系统能在控制系统下完成设计所要求动力运转。
关键词: 滚珠丝杠；滚珠丝杠螺母副；单片机；步进电机。
Transformation of ordinary C6140 CNC vertical and horizontal feed system design
Abstract:
China is a traditional machine manufacture great nation, however, its equipment level falls behind, In particular, in some Engineering works, and most of the machine is quite old, far from enough to meet the requirements of processing. In view of present manufacturing industry's technical equip present situation, makes the transformation, the promotion particularly with the modern vanguard technology to a large quantities of breakdown engine bed large quantities of idles ordinary engine bed, enables this batch of equipment by the small investment to display the potency, the creation benefit as soon as possible in the economic development, indeed is a many enterprise's noticeable topic, is our country manufacturing industry development direction .This topic is aims at CA6140 the ordinary worn out lathe to make the numerical control transformation, how does its practical significance lie in seeks for one kind feasible, to have the promoted value equipment to transform the method, carries on the technical promotion to the traditional machine manufacture profession's technical equip, solves the problem which the present equipment gets older brings. In this topic research process, the first convention numerically-controlled machine tool which used for the present factory has carried on the comprehensive investigation and the analysis. In unifies the original C6140 lathe's structure and the state of motion, carries on the recompilation design to its master drive part, designs conforms to the modification requirement master drive system, in satisfies the normal processing under the condition, chooses the appropriate power and the control system, enables the entire master drive system to complete the design under the control system to request the power revolution.
Keywords: Ball screw;Ball the screw nut is auxiliary;Monolithic machine; Step-by-step electric motor.
目 录
1 绪论 1
1.1 机床数控技术简介 1
1.2 数控机床的产生和发展 1
1.3 普通机床数控改造意义 2
1.3.1 普通机床数控改造的好处： 3
1.3.2 机床数控化改造的市场 4
1.3.3 数控改造基本步骤 4
2 总体方案设计 6
2.1 设计任务 6
2.2 确定总体方案 7
2.2.1 伺服系统方案的确定 7
2.2.2 执行机构传动方式的确定 7
2.2.3 单片微机控制方案确定 8
3 机床进给伺服系统设计计算 9
3.1 运动参数计算 9
3.2 系统脉冲当量选择及切削力确定 9
3.2.1 脉冲当量选择 9
3.2.2 纵车外圆 10
3.2.2 横切端面 10
3.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 10
3.3.1 滚珠丝杠的选型 10
3.3.2 纵向进给丝杠的计算 10
3.3.3 横向进给丝杠 14
3.4 齿轮传动比计算 18
3.4.1 纵向进给齿轮箱传动比计算 18
3.4.2 横向同步齿形带传动比计算 18
4 步进电机的选型和计算 20
4.1 步进电机的特点与种类 20
4.2 步进电动机的选用原则 21
4.3 纵向步进电机的计算 22
4.3.1 等效转动惯量计算 22
4.3.2 电机力矩计算 23
4.3.3 计算步进电机空载启动频率和切削时的工作频率： 25
4.4 横向进给步进电机计算和选型 26
4.4.1 等效转动惯量计算 26
4.4.2 电机力矩计算 27
4.4.3 计算步进电机空载启动频率和切削时的工作频率： 30
5 控制系统的方案设计 31
5.1 单片微机控制方案确定 31
5.2 控制系统的作用及要求 32
5.2.1 控制系统作用. 32
5.2.2 基本要求 32
5.3 控制系统硬件电路的设计 32
5.4 控制电路部分软件的设计 34
5.4.1 存储器与I/O芯片地址分配 34
5.4.2 控制系统的监控管理程序 34
5.4.3 8255芯片初始化程序 35
5.4.4 8289芯片初始化程序 36
5.5 步进电机的控制与驱动 36
5.5.1 开环步进电机控制 36
5.5.2 软件环形分配 36
5.5.3 步进电动机的运动控制程序 37
6 经济技术分析及环保 40
6.1 机床改造技术分析 40
6.2 机床改造的环保问题 41
结束语 42
致谢 43
参考文献： 44
