CA6140普通车床的数控化改造ntr.docx

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1、装订线毕业设计（论文）报告纸摘 要针对大多多数企业业,具有有数量众众多和较较长使用用寿命的的普通机机床，其其加工精精度较低低、不能能批量生生产，自自动化程程度不高高，自适适应性差差，但考考虑投资资成本，产产业的连连续性，又又不能马马上被淘淘汰。数控机床床作为机机电液气气一体化化的典型型产品，能能解决机机械制造造中结构构复杂、精精密、批批量、零零件多变变的问题题，加工工质量稳稳定，生生产效率率较高。购买新的的数控机机床是提提高产品品质量和和效率的的重要途途径,但但是成本本高，许许多企业业在短时时间内无无法实现现，这严严重阻碍碍企业设设备更新新的步伐伐。为此此把普通通机床数数控化改改造，不不失为一

2、一条投资资少、提提升产品品质量及及生产效效率的捷捷径，提提升企业业竞争力力，在我我国成为为制造强强国的进进程中，占占有一席席之地。本本文的主主要内容容有：1对普普通车床床数控化化改造经经济性评评价详细细论证，确确定普通通车床数数控化改改造方案案；2对进进给系统统的滚珠珠丝杠型型号选择择与装配配设计，支支承方式式的设计计与轴承承型号选选择，步步进电机机选择等等进行了了详细研研究；3对常常用进口口数控装装置系统统和国产产数控装装置系统统进行仔仔细比较较，根据据所改造造的性能能和精度度指标来来选配数数控装置置系统和和自动刀刀架型号号，提出出选择方方法；4根据据普通车车床CAA61440电气气控制系系

3、统和原原理图与与普通车车床数控控化改造造CJKK61440-AA的数控控系统对对比分析析，形成成普通车车床数控控化改造造完整的的电气控控制技术术图；5.为保保持切削削螺纹的的功能，仔仔细研究究了在主主轴上安安装脉冲冲发生器器的选型型，脉冲冲发生器器直接与与主轴间间连接方方法，并并形成了了相应的的技术图图；6.拆卸卸普通机机床，甩甩掉原有有进给箱箱等，对对主传动动系统的的进行大大修，滑滑板贴塑塑与铲刮刮调试，对对机床相相关部件件和参数数进行测测绘、测测量；7.绘出出相应的的零件图图和装备备图；8给出出普通车车床数控控化改造造的安装装、调试试方法。关键词：普通车车床、数数控、改改造ABSTTRAC

4、CTMostt ennterrpriisess sttilll haave larrge amoountts ggeneerall-puurpoose macchinne ttoolls wwhicchhaave lonngevvityy off seerviice,loww prreciisioon,ccan nott addaptt too maass prooducctioon,llowaautoomattizaatioonannd aadapptabbiliity,butt caan nnot be wasshedd ouut bbecaausee off itts llow coss

5、t aandcconttinuuityy off ennterrpriises pprodducttionn.As aa reepreesenntattivee prroduuctiion of mecchannicaal,eelecctroonicc,hyydraauliic aand pneeumaaticcinttegrratiion,nummeriicallly conntroolleed mmachhinees hhavee a staabillizaatioon qquallityy annd hhighheffficiienccy,aand cann soolvee prrobl

6、lemss suuch as commpleex sstruuctuure,higgh ppreccisiion,masssprroduuctiion,parrt vvariietyy inn maachiininng.Purcchassingg neew nnumeericcallly cconttrollledd maachiiness iss ann immporrtannt wway to impprovveprroduuctiion preecissionn annd eeffiicieencyy,buut iit mmay nott coome truue tto mmanyy e

7、nnterrpriisessbeccausse iit ccostt muuch.Entterpprissesequuipmmentt uppdattingg sttep aree coountteraacteed sseveerlyy.SooGenneraal llathhess nuumerricaallyy coontrrollled refformmingg iss a quiick wayy thhat cossts lesss,iimprroveeprooducctioon ppreccisiion andd effficcienncy,andd itt caan iimprrov

8、ee ennterrpriisesscoompeetittivee poowerr.Soo itt caan ttakees iits plaace in ourr waay tto aa poowerrfull maanuffactturiing couuntrry.TThe maiin cconttentts iis:1.Thhe eeconnomiicall effficcienncy of thee reeforrm iis eevalluatted in dettaill annd tthe refformminggschhemee iss maakedd acccorrdinng

9、tto mmistty ooptiimumms synntheesizze aadjuudiccatee prrincciplle.2.Thhe bballl sccrewws typpe,aasseembllingg,suuppoortiing,beaarinng ttypee,annd sstepppinng mmotooroff feeediing sysstemm iss deesiggnedd.3.Thhe iimpoort andd doomessticc NCC syysteems werre ccomppareed ccareefullly,brooughht uup aach

10、ooosee meethood aand sellectted thee NCC syysteem aand auttomaaticc toool resst aaccoordiing to theefunnctiion andd acccurracyy inndexx off reeforrminng.4.Thhe ccompplette eelecctriicitty cconttroll diiagrram wass drrawnn ouut aaccoordiing to thee reesulltoff coompaarinng CCA61140s eelecctriicitty c

11、conttroll syysteem aand priinciiplee wiith thee reeforrminngCJJK61140-Ass NCC syysteem.5.Inn orrderr too prroteect thee fuuncttionn off cuuttiing a sscreew,wwe ccareefullly stuudieed ttheiimpuulsee reegullatoor aand itss coonneectiion witth tthe priinciipall axxis,andd drraw outt a tecchniiqueediaag

12、raam.6.Diisasssemmbleed tthe latthe,thrrow awaay tthe oldd feeediing sysstemm,reepaiiredd thhe mmainndriivinng ssysttem,covvereed pplassticcs oon ssliddingg suurfaace,shoovellingg orr sccrappingg annd ttesttingg,coountted or meaasurred thee paartss off thhe llathhe.7. DDraww ouut ppartts ddiaggramms

13、 aandaasseemblle ddiaggramm.8.Meethoods of insstalllinng aand tesstinng oof ggeneerall puurpoose latthes nnumeericcalllycoontrrollled refformmingg weere putt foorwaard.Key worrds:Genneraal ppurpposee laathee、 Nuumerricaal cconttroll(NCC)、Refformm目 录录第一章 前言61.1问问题的提提出61.1.1国内内外数控控系统发发展概况况61.1.2国内内外数控

14、控技术发发展趋势势71.1.3智能能化新一一代PCCNC数数控系统统71.2 普通机机床数控控改造的的经济性性评价881.2.1微观观看改造造的必要要性81.2.2宏观观看改造造的必要要性91.3 普通机机床数控控化改造造市场991.3.1改造造的市场场91.3.2进口口设备和和生产线线的数控控化改造造市场110第二章CCA61140普普通车床床数控改改造总体体方案的的设计要要求1002.1设设计要求求102.2主主传动系系统和进进给系统统的改造造112.3主主轴脉冲冲发生器器12第三章 进给伺伺服系统统机械部部分设计计与计算算143.1进进给系统统机械结结构改造造设计1143.2 进给伺伺服

15、系统统机械部部分的计计算与选选型1443.2.1确定定系统的的脉冲当当量1553.2.2纵向向滚珠丝丝杠螺母母副的副副的型号号选择与与校核步步骤1553.3横横向滚珠珠丝杠螺螺母副的的型号选选择与校校核步骤骤193.3.1横向向进给系系统的设设计计算算193.3.2 滚滚珠丝杠杠设计计计算2003.3.3 齿齿轮及转转矩有关关计算2223.4滚滚珠丝杠杠螺母副副的精度度等级2233.5滚滚珠丝杠杠副轴向向间隙的的调整和和预紧2233.6 进给系系统传动动齿轮间间隙的消消除2553.6.1 采采用减速速箱的目目的及注注意事项项253.6.2 减减少或消消除空程程的必要要性和方方法255第四章 C

16、A61140数数控改造造步进电电机的设设计2664.1 步进电电机的工工作方式式264.2 步进电电机的选选择2664.2.1 步步进电机机选用的的基本原原则2664.2.2 CCA61440纵向向进给系系统步进进电机的的确定2274.2.3 CCA61440横向向进给系系统步进进电机的的确定228第五章自自动回转转刀架的的选型2285.1数数控车床床刀架的的基本要要求2885.2 自动回回转刀架架的工作作原理229第六章CCA61440普通通车床数数控化改改造的数数控系统统296.1 数控车车床及数数控系统统概述2296.1.1 机机床主机机304.1.2 驱驱动装置置304.1.3 辅辅助

17、装置置304.1.4 数数控装置置系统3314.1.5 编编程装置置316.2 微机控控制系统统硬件电电路设计计316.2.1控制制系统的的功能要要求3116.2.2硬件件电路的的组成3316.3 单板控控制系统统的设计计326.3.1 硬硬件配置置326.3.2 贮贮存器空空间分配配326.3.3 II/O口口地址分分配3226.3.4 光光电隔离离电路3336.4 80331单片片机简介介336.5 存储器器扩展电电路设计计346.5.1 程程序存储储器的扩扩展3446.5.2 数数据存储储器的扩扩展3446.6 译码电电路设计计386.7 其他辅辅助电路路设计设设计3886.7.1 88

18、0311的时钟钟电路单单片机的的时钟的的产生方方式3886.7.2 复复位电路路406.7.3 越越界报警警电路4406.7.4 掉掉电保护护电路441第七章 安装装调整中中应注意意的问题题427.1 滚珠丝丝杠螺母母副的选选择4227.2 滚珠丝丝杠螺母母副的调调整4227.3 联轴器器的安装装427.4 主轴脉脉冲发生生器的安安装422第八章 结束语语42致谢433参考文献献-444第一章 前言言1.1问问题提出出数控车床床作为机机电液气气一体化化的典型型产品，是是现代机机械制造造业中不不可缺少少的加工工设备，在在机械制制造业中中发挥着着重要的的作用，能能解决机机械制造造中结构构复杂、精精

19、密、批批量小、零零件多变变的加工工问题，且且产品加加工质量量稳定，生生产效率率较高。企业要在在激烈的的市场竞竞争中获获得生存存、求得得发展,就必须须在最短短的时间间内以优优异的质质量、低低廉的成成本,制制造出合合乎市场场需要的的、性能能合适的的产品,而产品品质量的的优劣,制造周周期的快快慢,生生产成本本的高低低,又往往往受工工厂现有有加工设设备的直直接影响响。购买新的的数控机机床是提提高数控控化率的的主要途途径,但但是成本本太高，很很多工厂厂在短时时间内都都无法有有那么多多的资金金，这严严重阻碍碍企业的的设备更更新和设设备改造造的步伐伐；同时时目前大大多数企企业还有有数量众众多，而而且还具具有

20、较长长使用寿寿命的普普通机床床，由于于普通机机床加工工精度相相对较低低、不能能批量生生产，生生产的自自动化程程度不高高，生产产自适应应性差，但但考虑投投资成本本，产业业的连续续性和转转型周期期，又不不能马上上淘汰。而而改造现现有旧机机床、配配备与之之相适应应的数控控系统，把把普通机机床改装装成数控控机床，是是当前许许多企业业对现有有设备改改造换代代的首选选办法，也也是提高高机床数数控化率率的一条条有效途途径，不不失为一一条投资资少、提提升产品品加工精精度及质质量，提提高生产产效率的的捷径，使使企业提提升竞争争力，在在我国成成为世界界制造业业中心及及制造强强国的进进程中，占占有一席席之地。1.1

21、.1国内内外数控控系统发发展概况况机机床作为为机械制制造业的的重要基基础装备备，它的的发展一一直引起起人们的的关注，由由于计算算机技术术的兴起起，促使使机床的的控制信信息出现现了质的的突破，导导致了应应用数字字化技术术进行柔柔性自动动化控制制的新一一代机床床数控控机床的的诞生和和发展。随着计算算机技术术的高速速发展，传传统的制制造业开开始了根根本性变变革，各各工业发发达国家家投入巨巨资，对对现代制制造技术术进行研研究开发发，提出出了全新新的制造造模式。在在现代制制造系统统中，数数控技术术是关键键技术，它它集微电电子、计计算机、信信息处理理、自动动检测、自自动控制制等高新新技术于于一体，具具有高

22、精精度、高高效率、柔柔性自动动化等特特点，对对制造业业实现柔柔性自动动化、集集成化、智智能化起起着举足足轻重的的作用。目目前，数数控技术术正在发发生根本本性变革革，由专专用型封封闭式开开环控制制模式向向通用型型开放式式实时动动态全闭闭环控制制模式发发展。在在集成化化基础上上，数控控系统实实现了超超薄型、超超小型化化；在智智能化基基础上，综综合了计计算机、多多媒体、模模糊控制制、神经经网络等等多学科科技术，数数控系统统实现了了高速、高高精、高高效控制制，加工工过程中中可以自自动修正正、调节节与补偿偿各项参参数，实实现了在在线诊断断和智能能化故障障处理；在网络络化基础础上，CCAD/CAMM与数控

23、控系统集集成为一一体，机机床联网网，实现现了中央央集中控控制的群群控加工工。长期以来来，我国国的数控控系统为为传统的的封闭式式体系结结构，CCNC只只能作为为非智能能的机床床运动控控制器。加加工过程程变量根根据经验验以固定定参数形形式事先先设定，加加工程序序在实际际加工前前用手工工方式或或通过CCAD/CAMM及自动动编程系系统进行行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实

24、时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。1.1.2数控控技术发发展趋势势1 性能能发展方方向 (11) 高高速高精精高效化化速度度、精度度和效率率是机械械制造技技术的关关键性能能指标。由由于采用用了高速速CPUU芯片、RRISCC芯片、多多CPUU控制系系统以及及带高分分辨率绝绝对式检检测元件件的交流流数字伺伺服系统统，同时时采取了了改善机机床动态态、静态态特性等等有

25、效措措施，机机床的高高速高精精高效化化已大大大提高。(22) 柔柔性化包含含两方面面：数控控系统本本身的柔柔性，数数控系统统采用模模块化设设计，功功能覆盖盖面大，可可裁剪性性强，便便于满足足不同用用户的需需求；群群控系统统的柔性性，同一一群控系系统能依依据不同同生产流流程的要要求，使使物料流流和信息息流自动动进行动动态调整整，从而而最大限限度地发发挥群控控系统的的效能。(3) 工艺艺复合性性和多轴轴化以减减少工序序、辅助助时间为为主要目目的的复复合加工工，正朝朝着多轴轴、多系系列控制制功能方方向发展展。数控控机床的的工艺复复合化是是指工件件在一台台机床上上一次装装夹后，通通过自动动换刀、旋旋转

26、主轴轴头或转转台等各各种措施施，完成成多工序序、多表表面的复复合加工工。数控控技术轴轴，西门门子8880系统统控制轴轴数可达达24轴。(44) 实实时智能能化早期期的实时时系统通通常针对对相对简简单的理理想环境境，其作作用是如如何调度度任务，以以确保任任务在规规定期限限内完成成。而人人工智能能则试图图用计算算模型实实现人类类的各种种智能行行为。科科学技术术发展到到今天，实实时系统统和人工工智能相相互结合合，人工工智能正正向着具具有实时时响应的的、更现现实的领领域发展展，而实实时系统统也朝着着具有智智能行为为的、更更加复杂杂的应用用发展，由由此产生生了实时时智能控控制这一一新的领领域。在在数控技

27、技术领域域，实时时智能控控制的研研究和应应用正沿沿着几个个主要分分支发展展：自适适应控制制、模糊糊控制、神神经网络络控制、专专家控制制、学习习控制、前前馈控制制等。例例如在数数控系统统中配备备编程专专家系统统、故障障诊断专专家系统统、参数数自动设设定和刀刀具自动动管理及及补偿等等自适应应调节系系统，在在高速加加工时的的综合运运动控制制中引入入提前预预测和预预算功能能、动态态前馈功功能，在在压力、温温度、位位置、速速度控制制等方面面采用模模糊控制制，使数数控系统统的控制制性能大大大提高高，从而而达到最最佳控制制的目的的。1.1.3智能能化新一一代PCCNC数数控系统统 当前开开发研究究适应于于复

28、杂制制造过程程的、具具有闭环环控制体体系结构构的、智智能化新新一代PPCNCC数控系系统已成成为可能能。 智能化化新一代代PCNNC数控控系统将将计算机机智能技技术、网网络技术术、CAAD/CCAM、伺伺服控制制、自适适应控制制、动态态数据管管理及动动态刀具具补偿、动动态仿真真等高新新技术融融于一体体，形成成严密的的制造过过程闭环环控制体体系。1.2普普通机床床数控化化改造经经济性评评价根据对市市场的调调研，目目前新的的经济数数控车床床，8.5万/台，普普通新车车床CAA61440，售售价3.8万/台，使使用寿命命8-110年，而而已使用用了6-8年的的旧车床床CA661400，估价价0.55

29、万/台台，通过过改造还还可使用用4-66年。普普通车床床CA661400每台数数控化改改造所需需价格大大约3万万，数控控加工的的生产率率可提高高20-30%。因此此需要对对普通车车床的数数控化改改造进行行经济性性评价。设备现代代化改造造是指应应用现代代技术成成就和先先进经验验，适应应生产的的需要，改改变现有有设备的的结构（包包括更换换新部件件、新装装置、新新附件等等），改改善现有有设备的的技术性性能，使使之全部部或局部部达到新新设备的的性能。1.2.1微观观看改造造的必要要性从微观上上看，数数控机床床比传统统机床有有以下突突出的优优越性，而而且这些些优越性性均来自自数控系系统所包包含的计计算机

30、的的威力。(1) 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 (2) 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了柔性自动化。 (3) 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要修配。 (4 ) 可实现多工序的集中，减少零件在机

31、床间的频繁搬运。 (5) 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。由以上五五条派生生的优点点：(11)降低低了工人人的劳动动强度；(2)节省了了劳动力力（一个个人可以以看管多多台机床床）；(3)减减少了工工装；缩缩短了新新产品试试制周期期和生产产周期；(4)可对市市场需求求作出快快速反应应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。1.2.2宏观观看改造造的必要要性

32、从宏观上上看，工工业发达达国家的的军、民民机械工工业，在在70年代代末、880年代代初已开开始大规规模应用用数控机机床。其其本质是是，采用用信息技技术对传传统产业业（包括括军、民民机械工工业）进进行技术术改造。除除在制造造过程中中采用数数控机床床、FMMC、FMSS外，还还包括在在产品开开发中推推行CAAD、CAEE、CAMM、虚拟拟制造以以及在生生产管理理中推行行MISS（管理理信息系系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在

33、信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9，而日本在1994年已达20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。1.3 普通机机床数控控化改造造市场1.3.1改造造的市场场我国目前前机床总总量3880余万万台，而而其中数数控机床床总数只只有111.344万台，即即我国机机床数控控化率不不到3。近近10年来来，我国国数控机机床年产产量约为为0.660.88万台，年年产值约约为188亿元。机机床的年年产量数数控化率率为6。我我国机床床役龄110年以以上的占占60以以上；110年以以下的机

34、机床中，自自动/半自动动机床不不到200，FMMC/FFMS等等自动化化生产线线更屈指指可数（美美国和日日本自动动和半自自动机床床占600以上上）。可可见我们们的大多多数制造造行业和和企业的的生产、加加工装备备绝大数数是传统统的机床床，而且且半数以以上是役役龄在110年以以上的旧旧机床。用用这种装装备加工工出来的的产品普普遍存在在质量差差、品种种少、档档次低、成成本高、供供货期长长，从而而在国际际、国内内市场上上缺乏竞竞争力，直直接影响响一个企企业的产产品、市市场、效效益。所所以必须须大力提提高机床床的数控控化率。1.3.2进口口设备和和生产线线的数控控化改造造市场我国自改改革开放放以来，很很

35、多企业业从国外外引进技技术、设设备和生生产线进进行技术术改造。据据不完全全统计，从从1977919888年10年间间，全国国引进技技术改造造项目就就有1884466项，大大约1665.88亿美元元。这些些项目中中，大部部分项目目为我国国的经济济建设发发挥了应应有的作作用。但但是有的的引进项项目由于于种种原原因，设设备或生生产线不不能正常常运转，甚甚至瘫痪痪，使企企业的效效益受到到影响，严严重的使使企业陷陷入困境境。一些些设备、生生产线从从国外引引进以后后，有的的消化吸吸收不好好，备件件不全，维维护不当当，结果果运转不不良；有有的引进进时只注注意引进进设备、仪仪器、生生产线，忽忽视软件件、工艺艺

36、、管理理等，造造成项目目不完整整，设备备潜力不不能发挥挥；有的的甚至不不能启动动运行，没没有发挥挥应有的的作用；有的生生产线的的产品销销路很好好，但是是因为设设备故障障不能达达产达标标；有的的因为能能耗高、产产品合格格率低而而造成亏亏损；有有的已引引进较长长时间，需需要进行行技术更更新。种种种原因因使有的的设备不不仅没有有创造财财富，反反而消耗耗着财富富。这些不不能使用用的设备备、生产产线是个个包袱，也也是一批批很大的的存量资资产，修修好了就就是财富富。只要要找出主主要的技技术难点点，解决决关键技技术问题题，就可可以最小小的投资资盘活最最大的存存量资产产，争取取到最大大的经济济效益和和社会效效

37、益。这这也是一一个极大大的改造造市场。第二章 CAA61440普通通车床数数控改造造总体方方案的设设计要求求2.1总总体方案案总体方案案设计应应考虑机机床数控控系统的的类型，计计算机的的选择，以以及传动动方式和和执行机机构的选选择等。（1）普普通车床床数控化化改造后后应具有有定位、纵纵向和横横向的直直线插补补、圆弧弧插补功功能，还还要求能能暂停，进进行循环环加工和和螺纹加加工等，因因此，数数控系统统选连续续控制系系统。 （22）车床床数控化化改装后后属于经经济型数数控机床床，在保保证一定定加工精精度的前前提下应应简化结结构、降降低成本本，因此此，进给给伺服系系统采用用步进电电机开环环控制系系统

38、。 （33）根据据普通车车床最大大的加工工尺寸、加加工精度度、控制制速度以以及经济济性要求求，经济济型数控控机床一一般采用用8位微微机。在在8位微微机中，MMCS51系系列单片片机具有有集成度度高、可可靠性好好、功能能强、速速度快、抗抗干扰能能力强、具具有很高高的性价价比，因因此，可可选 MMCS51系系列单片片机扩展展系统。 （44）根据据系统的的功能要要求，微微机数控控系统中中除了CCPU外外，还包包括扩展展程序存存储器，扩扩展数据据存储器器、I/O接口口电路；包括能能输入加加工程序序和控制制命令的的键盘，能能显示加加工数据据和机床床状态信信息的显显示器，包包括光电电隔离电电路和步步进电机

39、机驱动电电路，此此外，系系统中还还应包括括螺纹加加工中用用的光电电脉冲发发生器和和其他辅辅助电路路。 （55）设计计自动回回转刀架架及其控控制电路路。 （66）纵向向和横向向进给是是两套独独立的传传动链，它它们由步步进电机机、齿轮轮副、丝丝杠螺母母副组成成，其传传动比应应满足机机床所要要求的分分辨率。 （77）为了了保证进进给伺服服系统的的传动精精度和平平稳性，选选用摩擦擦小、传传动效率率高的滚滚珠丝杠杠螺母副副，并应应有预紧紧机构，以以提高传传动刚度度和消除除间隙，齿齿轮副也也应有消消除齿侧侧间隙的的机构。 （88）采用用贴塑导导轨，以以减小导导轨的摩摩擦力。 （99） 原原机床的的主要结结

40、构布局局基本不不变，尽尽量减少少改动量量 ，以以降低成成本缩短短改造周周期。 （110）机机械结构构改装部部分应注注意装配配的工艺艺性，考考虑正确确的装配配顺序，保保正安装装、调试试、拆卸卸方便，需需经常调调整的部部位调整整应方便便。总体方案案设计图图如2.1图所所示2.2设设计要求求将CA661400普通车车床改造造成经济济型数控控车床。要要求该车车床具有有切削螺螺纹的功功能，纵纵向和横横向具有有直线和和圆弧插插补功能能。系统统分辨率率纵向：0.001mmm，横向向：0.0055mm。设计参数数如下：最大加工工直径：在床面上上4000mm在床鞍上上2100mm最大加工工长度：10000mmm

41、快进速度度纵向2.4m/minn横行1.2m/minn最大切削削进给速速度纵向0.5m/minn横行0.25mm/miin代码制IISO脉冲分配配方式逐逐点比较较法输入方式式增量值值、绝对对值通用用控制坐标标数2最小指令令值纵向0.01mmm/ppulsse横行0.0055mm/pullse刀具补偿偿量099.99mmm进给传动动链间隙隙补偿量量纵向0.15mmm横行0.0755mm自动升降降速性能能有2.3主主传动系系统和进进给系统统的改造造CA61140型型普通车车床的主主传动系系统和进进给系统统都由主主轴电机机控制，而而改造后后的车床床则把主主传动系系统和进进给系统统的运动动分离开开。分

42、别别由各自自的步进进电机来来控制，但但是为保保证车床床在车螺螺纹时主主传动运运动与进进给运动动之间的的联系，所所以在拆拆掉进给给系统的的同时，必必须在主主轴上安安装一个个脉冲发发生器，来来实现主主轴传动动和进给给运动之之间的联联系。同同时，为为了提高高机床的的精度和和效率，用用滚珠丝丝杠来代代替原机机床的光光杠，并并且采用用单独的的步进电电机来控控制。这这样不仅仅提高了了机床的的性能和和精度，还还提高了了机床的的使用性性能。1. 机机械部分分的改造造首先拆去去进给箱箱、溜板板箱；还还要对车车床的床床鞍进行行部分的的改造，拆拆去纵向向小拖板板、 横横向拖板板，将丝丝杠换成成滚珠丝丝杠，并并且由一

43、一端驱动动的步进进电机来来控制。2. 刀刀架的改改造CA61140普普通车床床的刀架架不能满满足数改改后的车车床的性性能和精精度的要要求。所所以，必必须要换换成数控控自动刀刀架。2.4主主轴脉冲冲发生器器为保持切切削螺纹纹的功能能，必须须在主轴轴上安装装脉冲发发生器，采采用脉冲冲发生器器直接与与主轴由由无间隙隙传动联联轴器连连接，达达到传动动系统结结构简化化，传动动链短，传传动刚度度提高。主主轴与脉脉冲发生生器同步步旋转，发发出两路路信号：每转发发出的脉脉冲个数数和一个个同步信信号，经经隔离电电路以及及I/OO接口送送给数控控装置（CCNC），脉脉冲发生生器及光光栅编码码器安装装位置如如图光栅

44、编码码器安装装位置主轴脉冲冲发生器器的结构构及原理理:脉冲发生生器的组组成部分分包括白白炽灯、聚聚光镜、光光栅盘、光光阑板、光光敏管及及其光电电整形放放大电路路组成。光光栅盘和和光阑板板都是玻玻璃材料料制成，玻玻璃表面面经过研研磨抛光光后用镀镀膜法镀镀上一层层不透光光的铬层层，透光光条及用用照相腐腐蚀法制制成。在在光栅盘盘上刻有有明暗条条纹，有有单条和和10224个条条两组。当当平行光光束经过过光栅盘盘时，在在光栅盘盘的另一一面就产产生明暗暗光带，这这光带通通过一个个光阑狭狭缝，照照在对应应的光敏敏管上，从从而产生生光电脉脉冲信号号，经斯斯密特电电路整形形后输出出。单条条纹的一一组产生生同步脉

45、脉冲，每每转发一一个脉冲冲；10024条条纹的一一组通过过光栏上上两个相相位差/4间间距的狭狭缝，产产生两组组每转110244个脉冲冲组相差差为/4的的脉冲序序列，供供给微机机处理，借借以判断断主轴正正、反转转，且可可以从110244个脉冲冲中均匀匀地取出出F个脉脉冲，作作为中断断信号控控制插补补速度，实实现F进进给控制制的目的的。脉冲发生生器的结结构原理理图第三章 进给给伺服系系统机械械部分设设计与计计算3.1进进给系统统机械结结构改造造设计进给系统统改造设设计需要要改动的的主要部部分有挂挂轮架、进进给箱、溜溜板箱、溜溜板刀架架等改造造的方案案不是唯唯一的。以以下是其其中的一一种方案案：挂轮

46、架系系统：全全部拆除除，在原原挂轮主主动轴处处安装光光电脉冲冲发生器器。进给箱部部分：全全部拆除除，在该该处安装装纵向进进给步进进电机与与齿轮减减速箱总总成丝杠杠、光杠杠和操作作杠拆去去，齿轮轮箱连接接滚珠丝丝杠，滚滚珠丝杠杠的另一一端支承承座安装装在车床床尾座端端原来装装轴承座座的部分分。溜板箱部部分：全全部拆除除，在原原来安装装滚珠丝丝杠中间间支撑架架和螺母母以及部部分操作作按钮。横溜板箱箱部分：将原横横溜板的的丝杠的的、螺母母拆除，改改装横向向进给滚滚珠丝杠杠螺母副副、横向向进给步步进电机机与齿轮轮减速箱箱总成安安装在横横溜板后后部并与与滚珠丝丝杠相连连。刀架：拆拆除原刀刀架，改改装自动动回转四四方刀架架总成。3.2进进给伺服服系统机机械部分分的计算算与选型型进给伺服服系统机机械部分分的计算算与选型型内容包包括：确确定脉冲冲当量、计计算切削削力滚珠丝杠杠螺母副副的设计计、计算算与选型型、齿轮轮传动计计算、步步进电机机的计算算和选型型等。计计算简图图如下图图所示：图2.11纵向进进给图2.22进给系系统计算算简图3.2.1确定定系统的的脉冲当当量脉冲当量量是指一一个进给给脉冲使使