ca6140普通车床经济型数控改造大学论文.doc

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1、甘 肃 广 播 电 视 大 学毕 业 设 计2012级 秋季机械设计制造及其自动化专业本科论文题目: CA6140普通车床经济型数控改造学 生 姓 名: XXX 学 号: 1162001258009 电 大 分 校: 酒泉电大 学生所在单位: 甘肃酒泉风力发电设备公司 指 导 教 师: XXX 甘肃电大开放教育2014届机械制造与自动化专业（本科）毕业设计成绩评定表分校：酒泉 班级代号：116201201012076 学生姓名:XXX学号： 1162001258009 指导教师评语及评分 文章选题切合本专业，观点鲜明，内容较充实，论述较完整，结构合理，层次清楚。但文章有些语句表述不够准确，欠妥

2、。评分：70分 签字（盖章）： XXX2014年5月20日答辩小组评价意见及评分同意评为70分答辩主持人签字（盖章）李玉军2014年5月25日答辩小组成员签（盖章）李建春2014年5月25日分校集中实践环节指导小组意见 签字（盖章）年 月 日省电大集中实践环节指导委员会审核意见签字（盖章） 年 月 日说明：1. 答辩小组应填写评价意见，小组成员均应签名并盖章。答辨小组不应少于3人。2. 此表附于封面之后。目 录第1章 绪 论11.1 设计的意义和目的11.2 设计项目的发展情况2第2章 设计任务书32.1设计的任务3第3章 总体方案的确定43.1系统的运动方式和伺服系统的选择43.2 计算机系

3、统43.3 机械传动方式43.4 改造后的数控车床具有的功能4第4章 机械部分的改造设计74.1 机床数控化改造的两个先决条件74.2 改造的思路和方法74.3 数控机床进给伺服系统的设计、计算84.4 齿轮传动比计算124.5 纵、横步进电机的计算和选取134.6 横向电机力矩的计算144.7 步进电机空载启动频率和切削时的工作频率15第5章 机械改造部分安装175.1 纵、横向进给系统的改造安装175.2 机床轨道改造修复185.3 主传动系统改造安装185.4 刀架部分的改造安装19第6章 数控系统的设计206.1 硬件系统的设计206.2 软件系统设计21第7章 原机床强电设计与改造2

4、77.1 CA6140数据改造电源控制电气原理277.2 CA6140主轴异步电动机控制改造电气原理26设 计 结 论29参考文献31 内容摘要以CA6140型普通车床的数控化为例，阐述CA6140车床改造成为MUC-51单片机控制的经济型数控机床的设计方案、工作原理。说明如何改造现有的普通车床，分析机械传动改造思路，确定数控系统的微机控制方法。指出设计、改造的关键核心问题，采取的对策及设计步骤。并作必要的计算、校核。为普通设备的挖潜改造提供参考，为机械制造业进行数控化改造提供一种有效的的途径。关键词：MUC-51系列单片机；步进电机；数控改造；数控机床。第一章 绪 论1.1设计的目的和意义目

5、前用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。由于数控技术的不断发展，作为机械制造的工作母机，数控机床的结构和性能与传统机床相比发生了巨大变化，系统功能不断完善，加工复杂零件的能力也不断提高，特别是采用了闭环控制，误差补偿系统，以及不断发展的智能控制系统，加工精度比通用机床有很大提高，且不断向更高精度方向发展。它是应用各学科高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是全新的自动化设备。由于广泛地应用数控技术，使其它数控机械产品的品种数量也迅速增

6、加并逐渐取代传统机械产品。具有了向着综合应用新技术的结构方向发展的工艺设备条件，以它为基础的相关产业是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。其技术的高低、已成为衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。 目前，数控技术已成为制造业的基础，该技术已被世界各国列为优先发展的关键技术，成为当代国际科技竞争的重点。随着我国的经济快速发展，机械制造业对生产的自动化、柔性化提出日益迫切的要求。但鉴于我国的具体情况，不可能丢弃大量正在使用的普通机床，转而采用中、高档数控机床。利用数控技术对普通机床进行改造是设备翻新、提高企业数控化的有效途径，对提高经济效益起着重要的作用。经济型计算机数控系统

7、就是根据我国国情发展起来的一项机床数控技术。既可以节省大量资金，又可以大大提高了机床的精密度和稳定性，避免了人为因素对精密的影响，也降低了对工人技术的要求。机床数控改造在实际工作中具有以下的意义：1.节省资金。 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。 2.性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 3. 提高生产效率。 机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。

8、对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。 1.2设计项目发展情况目前，机械制造企业普遍处在大量的普通车床兼少量的高精度数控机床的局面，面对日益增长的加工精度要求，完全用数控车床加以替换根本不可能。解决这个间题必筑走普通车床数控改造之路。日本大企业中有26 % 通用机床经过数控化改造，而中小企业则占12；美国有许多数控专业化公司为用户提供数控改造服务。我国拥有300 万台机床，其中大量的是通用车床，机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3。因此，普通车床的数控改造，大有可为。数控改造实质是指对普通车床某些

9、部位作一定的改造，配上数控装置，从而使车床具有数控加工能力。目前以数控系统而言，主要采用两种方式：经济型数控系统和高性能经济型数控系统。现在的机械制造业改造的要求不尽相同，设计指导思路有所差异，但大多数采用经济型数控系统。就是把单板机或单片机与步进电机组成功能较为简单、价格较低的系统。其主要特点是价格便宜，精度中等，功能针对性强。将经济型数控系统用于普通机床的改造和升级换代是符合我国目前国情的一条有效途径。从一些单位的成功应用实例来看，投入使用后确实提高了生产效率，减少了加工废品率，取得了显著的技术经济效益。正因为如此，经济型数控机床在得到了日益广泛的应用，潜在的市场很大。第二章 设计任务书2

10、.1 设计的任务将以CA6140 普通车床改造成用MCS -51系列单片机控制的经济型数控机床，采用步进电机开环控制，纵向和横向均具有直线和圆弧插补功能。要求该车床具有自动回转刀架，具有切削螺纹的功能。系统分辨率：横向：0.005mm。 2.1.1原机床参数： 产品型号CA6140床身回转直径400mm刀架上回转直径210mm马鞍内回转直径有效长度最大工件长度 / 最大车削长度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm主轴中心至床身平面导轨距离205mm主轴孔径 / 主轴孔前端锥度 52 mm /1:20主轴转速级数24/12.主轴转速范围50Hz

11、: 11-1600r/min60Hz: 13.2-1920r/min50Hz: 14-1580r/min60Hz: 20.4-1896r/min纵向进给量范围（ 64 种）标准进给 : 0.08-1.59mm/r小进给 : 0.028-0.054mm/r加大进给 : 1.71-6.33mm/r横向进给量范围（ 64 种）标准进给 : 0.04-0.79mm/r小进给 : 0.014-0.027mm/r加大进给 : 0.86-3.16mm/r刀架纵 / 横向的快移速度纵向 : 4m/min横向 : 2m/min加工螺纹范围公制螺纹 44 种 : 1-192mm;英制螺纹 21 种 : 2-24

12、牙 / 寸径节螺纹 37 种 : 1-96 ；上 / 下刀架最大行程140mm/320mm刀架转盘回转角度 90 o主轴中心线至刀具支承距离26mm刀杆截面尺寸25mm25mm尾座主轴直径行程及主轴孔锥度75mm150mm;莫氏圆锥 5 号丝杠螺距12 mm主电机功率7.5KW主机净重 kg （约）750 mm20001000 mm20801500mm22302000mm2580主机轮廓尺寸（长宽高） mm750mm2418100012671000mm2668100012671500mm3168100012672000mm3668100012672.1.2设计目标参数如下： 1、 最大加工直径

13、：在床面上400 mm ;在床鞍210mm；最大加工长度：1000mm ；2、 溜板及刀架重力 （横向）: 600N ；3、 刀架快移速度（横向）: 1.2 mmin ；最大进给速度（横向）: 0.3 mmin ；4、 定位精度: 0.015mm;5、 电机主功：7.5KW；6、 启动加速时间： 30ms。2.1.3设计达到主要技术指标和功能要求：（l）采用150 标准语言，绝对增量方式混合编程。（2）连续方式控制X , Z 向二轴。（3）脉冲当量：X 向，0.005mm脉冲；Z 向，0.01mm 脉冲。（4）快速定位速度：X 轴为lm/min , Z 轴为3m/min。（5）最大编程尺寸：士

14、9999.99mm , 8 位数码管。（6）选择功能包括：编辑、空运行、手动、自动运行共六种工作方式，可由用户在面板上选择。（7）最大加工速度：直线为1.5m/min ，圆弧为0.6m/min 。（8）螺纹加工：公制0.2512mm ，英制33.5-3 牙时。（9）数控系统程序存储器和数据存储器各SKB 。第三章 总体方案的确定较典型的车床数控改造方案可选择为：配置专用车床数控改造系统，更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、采用步进电机驱动进给运动、配置脉冲发生器实现螺纹加工功能、配置自动转位刀架实现自动换刀功能。 3.1系统的运动方式和饲服系统的选择由于改造后的经济型数控机床应具有定位、

15、直线插补、圆弧插补、暂停、循环加工、公英制螺纹加工的功能，故选择连续控制系统。根据设计要求，采用步进电机开环控制系统。3.2 计算机系统根据机床要求，采用8 位微机。由于MCS -51 单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速环度快、抗干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点，故采用MCS -51 系列的8031 单片机扩展系功能。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I / O 接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用两排数码管显示加工数据及机床状态等信息。3.3 机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为

16、保证一定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负荷的结构。齿轮传动也采用消除齿侧间隙结构。3.4经过经济型专用车床数控改造系统具有下列基本配置和功能： 1、采用单片微机为主控CPU，具有直线和圆弧插补、代码编程、刀具补偿和间隙补偿功能、数码管二坐标同时显示、自动转位刀架控制、螺纹加工等控制功能。 2、配有步进电机驱动系统，脉冲当量或控制精度一般为：Z为0.01mm，X向为0.005mm（要与相应导程的丝杠相配套）。 3、加工程序大多靠面板按键输入，代码编制，掉电自动保护存储器存储；可以对程序进行现场编辑修改和试运行操作。4、具有单步或

17、连续执行程序、循环执行程序、机械极限位置自动限位、超程报警，以及进给速度程序自动终止等各类数控基本功能。系统总体方案见如下框图：系统改造工艺流程图第四章 机械部分的改造设计4.1 机床数控化改造的条件4 .1.1 机床基础件有足够的刚性数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移动的位置精度要求很高,必须在0001001mm之间,高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好,机床基础件刚性满足要求。4.1.2 机床数控改装的总费用合适,经济性好机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增

18、加新的功能装置,提高机床的精度和性能,另一方面是舍弃原有的一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% 60%时,该机床数控改造在经济上适宜。4.2改造的思路和方法4.2.1总体思路：本设计属于经济型数控化改造，基本原则是在满足使用要求的前提下、对车床的改动尽可能少。而CA6140型普通车床是车床中使用最为广泛的一种，该车床的主要组成部件有：主轴箱、刀架部件、尾座、进给箱和溜板箱、床身等。本着经济、实用、提高精度、系统快速反应的特点，对车床的组成作必要的改造。数控机床要求进给部分移动元件灵敏

19、度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。4.2.2改造方法和措施纵向进给机构的改造：由于用步进电机作驱动元件，所以要拆除原车床上的进给箱、溜板箱、刀架光杆、操作杆等，用滚珠丝杠螺母副代替原梯形螺纹丝杠螺母副。滚珠丝杠仍安装在原梯形丝杠的位置上，两端采用滚动轴承固定，减速机端的固定仍采用原方式。由于滚珠丝杠的摩擦因数小于原丝杠，使纵向进给整体刚度增加。齿轮箱固定在尾座端床身上。横向进给机构保留手动机构，用于微进给及手动操作，原来支承结构亦

20、保留，步进电机及减速箱体安装在车床后侧。为了便于安装滚珠丝杠副，丝杠轴不是整体的，而是分移式的，用套筒刚性联接。在拖板上，将原四方刀架改为四工位可编程自动转位刀架。溜板箱上安装了纵、横向快速进给按钮和急停按钮，以适应机床调整时的操作需要和意外情况时紧急停车。纵横向进给机构都采用一级齿轮减速，用错齿法消除间隙。主轴系统保留原车床主轴部件，但在主轴上另外安装主轴脉冲发生器，以便实现螺纹加工。43数控机床进给饲服系统的设计、计算4.3.1选择脉冲当量根据机床精度要求选择脉冲当量：纵向：0.01mm/步，横向：0.005mm/步。4.3.2 计算切削力 （1) 切削力的估算机床切削力的大小取决于刀具的

21、材料、被加工工件的材料、切削用量等因素。而机床设计首先是由是切削力的大小来估算电机的功率。本系统为对现有CA6140 型普通车床的改造，所以可以由该机床的电动机功率和主轴上传动的功率反推出工作台进给时的切削力。按经验公式估算： 纵车外圆时主切削力Fz（N） =0.67D1.5MAX 即：Fz = 0.67X 40015 = 5360N 按机械加工技术手册切削力各分力比例：Fz : Fy : Fx = l :0.25 :0.4 即：Fx = 2680X 0.4 = 2144N ; Fy = 2680X0.25= 1340N 横切端面时主切削力Fz（N）可取纵向主切削力的1/2 即：Fz = 0.

22、5Fz = 2680N 按切削力各分力比例：Fz : Fy : Fx = l :0.25 :0.4 即：Fx = 2680X 0.4 = 1072N ; Fy = 2680X0.25= 670N 4.3.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型横、纵向进给丝杠。 4.3.3.1 计算横、纵向进给牵引力（工作负载）Fm（N）横向牵引力， 计算公式：Fm = 1.4 X Fy+FX（Fz+2Fx + G ) 其中：F 为滑动导轨摩擦系数：0.15-0.2 横向取0.16 ； G 为溜板及刀架重力：G= 600NFm = 1.4 X 670 + 0.16X ( 2680 + 2 X 1072 + 600 ）=

23、1806（N）纵向牵引力， 计算公式：Fm = 1.15 X Fy+FX（Fz+2Fx + G ) 其中：F 为滑动导轨摩擦系数： 纵向取0 .15； G 为溜板及刀架重力：G= 600N Fm = 1.15 X 1340 + 0.15 X ( 5360 + 2 X 2144 + 600 ）=3385（N）4.3.3.2 计算横、纵向最大动负载C 纵（横）向最大动负载C 计算公式：C=3 其中： 而 以上式中：初选；为最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的1/2-1/3 取1/2 ；为运转系数，按一般运转取 =1.2-1.5 取1.3 为寿命，以106为1单位 ，使用寿命T：1000020

24、000，取15000 根据以上公式、取值计算得出： =30 把得数带入下列公式 =27 在把以上两个得数带入下列公式 横向：C=3 =7043（N ）； 同理纵向：C=3 =13200（N）4.3.4 选择滚珠丝杠螺母副根据 机械设计手册化学工业出版社出版发行第三版第3 卷，横向选择CDM2005 -2.5 外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型滚珠丝杠副的额定动载荷为8451（N） 可满足要求，选定精度为3 级，纵向选择CDM2005 -2.5 外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型滚珠丝杠副的额定动载荷为8451（N） 可满足要求。4.3.4.1传动效率计算： 传动效率：计算公式：= =0.963 4

25、.3.4.2 刚度验算 我们对所选择得丝杠螺母副进行校验，选其中横向丝杠螺母副。 横向进给丝杠进行支承方式如横向进给系统计算简图所示： 最大牵引力为2425N ，支承间距L=450mm , 因丝杠长度较短，不需预紧，螺母及轴承预紧。计算如下： 丝杠的拉伸或压缩变形量1 根据Fm=1806N , D0 = 20mm，查资料得知: = 4x10-5 因此，1 =*=4X10-5X450mm = l.80xl0-2 ( mm ) 滚珠与螺纹滚道间接触变形2 查资料：Q =8.5。 因进行了预紧2 1/2*Q 1/2*8.5=4.25 。 支承滚珠丝杠的轴承的轴向接触变形3 采用8102 单向推力球轴

26、承（GB301 一84 ) dQ = 4.763, Z = 12 , d = 15mm Q=0.00243=0.00243=0.0094mm 考虑到进行预紧，所以：3=1/2*Q=0.0047mm 综合以上几项变形量之和：=1+2 +3=0.018+0.00425+0.0047=0.02695mm显然，此变形量已大于定位精度的要求，应该采取相应的措施修改设计，因横向溜板空间限制，不宜再加大滚珠丝杠直径，故采用贴塑导轨减小摩擦力，从而减小最大牵引力。F 取0 .04；重新计算如下： Fm = 1.4 X Fy-FX（Fz-2Fx + G )= l.4X 6700.04（2680 + 2 X 10

27、72 + 600 ) = 1155（N） 从资料中查出，当Fm = 1155N 时，D0 = 20mm，查资料得知: = 2.4x10-5 因此，1 =*=2.4X10-5X450mm = l.08xl0-2 ( mm ), 2和3 不变， 所以综合几项变形量之和：=1+2 +3=0.0108+0.00425+0.0047=0.01975mm此变形量仍不能满足要求，如果将滚珠丝杠再经过预拉伸，刚度还可以提高四倍， 则：=1/4*1+2 +3 = 1/4*0.0108+0.00425+0.0047=0.01165mm。此变形量可以满足设计要求。4.3.4.3 稳定性校核： 计算临界负载荷Fk （

28、N） 计算公式：Fk= 其中：E 为材料弹性模量，钢材E =20.6*106N/cm2；I 为截面惯性（cm2）， 丝杠：I= 其中为丝杠的内径， I=*1.67884=0.3899 cm2 L 为丝杠两支承端距离（mm ) ；为丝杠支承方式系数查资料=2.00Fk=78214（N） NK =67.7nk nk 查表为57.96所以，滚珠丝杠不会失稳。 4.3.4.4步距角的选取与计算根据公式 横向t=5mm; 纵向t=6mm。：纵向：0.01mm/步，横向：0.005mm/步。 计算结果：横向步距角 0.36 取0.35 ；纵向步距角 0.6 取0.75 齿轮传动比计算 计算传动比： 根据计

29、算公式： 将以上数据代入计算结果：横向传动比1 ；纵向传动比0.8 4.4 横、纵向步进电机的计算和选型4.5.1 横向等效转动惯量计算：传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式计算： 其中：为步进电机转子的转动惯量（kgcmz )；为齿轮;Z1的转动惯量（kgcmz ) ; J2 为齿轮Z2的转动惯量（kgcmz ); 为滚珠丝杠的转动惯量（kgcmz )。参考同类型机床，初选反应式步进电机150BF 。 其转子的转动惯量为10kg cmZ ;G=600N 。 以上数值代入（11）式： 考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题，翻/ = 10 / 36.127 = 0.277 ，基本满足惯量匹

30、配的要求。4.5 横向电机力矩的计算机床在不同的工况下，其所需转距不同，下面分别按各阶段计算： 快速空载启动力矩M 在快速空载启动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下：则：；带入上式 折算到电机轴上的摩擦力矩 ;计算公式如下； 附加摩擦力距；计算公式如下； 从上述三项合计： 快速移动时所需力矩快；计算公式如下； 快41.8+5.847.6 最大切削负载时所需力矩；计算公式如下： 41.8+5.8+85.3132.9。 从上面计算可以看出，、快、三种工况下，以快速空载启动力矩最大，所以，以此项作为初选步进电机的依据。查资料，当步进电机为五项十拍时，入； 横向最大静力矩， 根据资料 纵向最

31、大静力矩是横向的35倍， 所以纵向 4.7 步进电机空载启动频率和切削时的工作频率;按此最大静力矩推算，根据 机电一体化机械系统设计（机械工业出版社）,选择30BF001 型反应式步进电动机，其最大静转矩为 。大于所需最大静力矩，可以作为横、纵向步进电动机。第五章 机械改造部分安装5.1纵、横向进给系统的改造安装，纵、横向进给系统安装结构如图所示原机床挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除,纵/横向以步进电机作为驱动元件,经一级齿轮减速转矩增大后,由滚珠丝杠传动。纵向进给机构：纵向步进电机为130BF001,步距角0.750。滚珠丝杠仍利用原丝杠位置,其螺母副通过托架安装在床鞍底部

32、,滚珠丝杠两端加装接套、接杆及支承,与床身尾部步进电机相联接。步进电机经减速后,减速器输出轴用套筒联轴器与丝杠直接联接,这种联轴器用两个互相垂直的锥销将输出轴与丝杠联接起来,结构简单,径向尺寸小,可防止被联接轴的位移和偏斜所带来装配困难和附加应力。横向进给机构：横向步进电机为110BF001,步距角0.350。进给保留原手动机构,在原支承部位安装滚珠丝杠螺母副后,步进电机及减速器安装在横向溜板后方。 5.2机床导轨改造修复由于导轨表面有明显的划痕，摩擦系数变大，容易产生进给运动的失动。为了恢复机床导轨的精度，增加耐磨性，提高机床的稳定性，提高机床的防爬行和吸振功能，降低成本，对机床导轨选用聚四

33、氟乙烯基软带改造机床导轨。5.3主传动系统改造安装为了降低改装费用，保持原机床精度，主传动系统基本不变，保留原机床的主轴传动变速，改造后使主运动和进给运动分离，数控系统只控制主轴的起、停和正、反转及冷却液开、关。主传动系统仍采用原电机驱动。加工螺纹或丝杠时,为保证主轴每转一转,刀具准确移动一个导程,须配置主轴脉冲发生器作为主轴位置信号的反馈元件，主轴脉冲发生器的安装方式很重要，改装时，主轴传动必须经过原有CA6140主轴箱中5555和3333两级齿轮（实现1：1）传递到原有CA6140车床的挂轮轴X，拆除挂轮留出空间。脉冲发生器采用同轴安装,橡胶管柔性联接,意在实现角位移信号传递的同时,又能吸

34、收车床主轴的部分振动,从而使主轴脉冲发生器转动平稳, 图示主轴脉冲发生器联接图。通过主轴-编码器-数控系统-步进电机的信息转换系统来实现工件转一转，刀具进给一个导程的运动关系，以便完成车削螺纹运动。根据纵、横向滚珠丝杠导程及主轴最高转速，选择增量式脉冲光电编码器PIE3-1200-C05F。 主轴脉冲编码器安装时注意事项：小心轻放，不能有较大的冲击和振动，以防损坏玻璃光栅盘，造成报废；车床主轴的转速必须小于主轴脉冲发生器的最高允许转速，以免损坏脉冲编码器。5.4刀架部分的改造安装拆除原手动刀架和小拖板,安装由微机控制的四工位电动刀架。根据车床的型号及主轴中心高度,选用LD4-I型四工位电动刀架

35、。安装时,去掉车床小拖板,置刀架于中拖板上,卸掉电机风罩,逆时针方向转动电机,或转动轴承盖处之内六角螺孔,使刀架转动到450左右时,装上螺钉,然后固定刀架即可。电动刀架的安装较为方便,安装时须注意以下两点:电动刀架的两侧面与原车床纵、横向的进给方向平行。电动刀架与系统的连线在安装时应合理,以免加工时切屑、冷却液及其它杂物磕碰电动刀架连线。下图所示CA6140车床数控改造整体示意图：第六章 数控系统的设计数控系统通过系统控制软件配合系统硬件、合理组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。 6.1硬件系统设计6.1.1 控制方

36、案 该数控系统以8031 作为中央处理器，通过监控程序和系统软件控制各部件动作，实现各种零件的加工。由键盘输入加工零件的段号或零件号及终点坐标，并由按键给出分段加工或连续加工的信号。输出信号由8255 的PB 口通过驱动电路驱动两台步进电机。PB 口的PB0-PB ：驱动横向三相步进电机，PB3 -PB5 ，驱动纵向三相步进电机。PC 口上半口定义为输出用于发信，下半口定义为输人作为收信，两口配合控制刀架自动旋转，其中PC用于暂停开关。6.1.2 硬件系统结构主控信号由光电隔离器由8031 的PL 口送人8031 中央处理器，经过8031 控制由8255 输出信号驱动步时电机实现加工过程。硬件系统联接图 6.1.3主要元件MCS-51系列的8031芯片作为系统的主机，由它