1、摘 要 针对现有常规CA6136普遍车床的缺点提出数控改装方案和单片机系统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6136机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。关键词: 数控机床; 单片机数控系统; 机电传动; 电子技术 ; Abstract To remedy the defects of ordinary lather CA6136, a design of data processing system and its extend the single chip microcomputer system prog
2、ram is put forward to raise the processing precision and machines usage, and to improve production rate。This paper presents the process of designing numerical control reform，and explicitly introduces the design of mechanical and numerical control system reforms。Keyword : numerical control machine to
3、ol, single chip microcomputer system， mechanical and electrical transmission, electronic technology 目录前 言1摘 要1第一章 概 述1第一节 设计目的1第二节 设计任务1第二章 数控机床发展概况2第一节 国内数控机床的特点3第二节 国外数控机床状况分析3第三节 数控机床的发展预测4第四节 对我国数控技术和产业化发展的战略思考5第三章 数控设备与技术现状6第一节 数控设备6第二节 数控技术6第三节 数控机床的原理7第四章 数控车床总体改造方案及机械部分设计10第一节 传动系统改装设计与计算10一
4、.横向进给系统的设计计算及校核10二纵向进给系统的设计计算及校核17第五章 CA6136车床数控化改造的数控系统24第一节 数控系统选型26第二节 步进电动机的驱动器选型28一驱动器选型28二分配器30三放大器30四.系统连接30第三节驱动器信号输入输出32一信号输入输出34二面板开关说明34第六章CA6136电气系统数控改造设计36第一节概述36第二节电气系统数控改造设计37第三节 强电柜的安装与连接37第七章 数控机床的安装、调试、精度验收38第一节 机床的安装、调试与精度验收38一机床总体安装.40二伺服系统的调试40第二节. 数控机床加工程序编制42总结43参考文献44致 谢46iv
5、前 言 毕业设计是高校教学中最后一个环节，它是在学生学习了一系列专业基础课程和专业课程，并且在实习、实践基础上，利用自己所学知识，结合生产实际，在老师指导、帮助下，自行设计与解决实际问题的过程。它是学生四年大学课程的一次全面总结和综合利用，通过毕业设计不仅可以巩固所学的专业知识，而且可接触实际，发现不足，开拓视野，在实践中检验和丰富所学知识，增强分析和解决问题能力，因此它是非常重要的一个环节。这次毕业设计中，我的设计题目是：CA6136数控车床改造。由于设计的需要，我仔细研究了总装图、零件图，但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多实际问题。所以我积极与设计指导老师沟通，在各位老师的全力帮助
6、、指导下问题得到了全面解决，同时受到各位老师优良工作品质的影响，培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风，并树立了明确的生产观、经济观和全局观，为今后从事工作打下了良好的基础通过毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性，并培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了数控设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本技能。还有，它提高了我设计计算、绘图、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，更培养了我
7、勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。随着社会主义建设与改革开放的深入，与在当前市场经济条件下激烈的竞争，一切企业必须进行深刻改革与创新，更对我们工程技术人员提出了严峻要求，我们不仅要有专业技术方面的能力，更要有经济头脑，我们所设计与提供的产品，将是更为轻巧、灵便、美观、经济的，所以我们在设计中要大胆革新，换新见解、新方案，紧密联系所学知识，向最优秀化靠近。由于设计者水平、时间、资料有限，设计中错误在所难免，恳请各位老师指导。1第一章 概 述第一节 设计目的通过毕业设计，对C6316数控车床有了进一步的了解，对数控车床的结构有了新的认识，学习了系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本
8、领，巩固和加深时所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充了知识，使认识提高到一个新的水平，通过毕业设计的实践，培养了调查研究的习惯和工作能力，练习查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择设计计算公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果，通过毕业设计，不但提高了解决具体问题的独立工作能力，具体动脑动手能力，而且建立了正确的设计和科研思想，加强了科学性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。第二节 设计任务一要求：将C6136车床改造成用MCS51系列单片机控制的经济型数控车床。要求该车床有自动回转刀架，具有切削螺纹的功能。在纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。系统分辨
9、率纵向：0.01mm. 横向：0.005mm二设计参数：最大加工直径：在床面上： 360mm在床鞍上： 200mm最大加工长度：1000mm快进速度：纵向：2.0m/min横向：1.0m/min最大进给速度：纵向： 0.5m/min横向： 0.25m/min代码制：ISO脉冲分配方式：逐点比较法输入方式：增量值，绝对值通用。控制坐标数：2最小指令值：纵向： 0.01mm/step横向： 0.005mm/step刀具补偿量：099.99mm进给传动链间隙补偿量：纵向： 0.15mm横向： 0.075mm自动升降速性能： 有三工作量： 机床改造总图； 进给伺服系统一个坐标轴（纵向或横向）的机械装配
10、图： 单片机控制系统电路原理图；设计计算说明书。 控制系统总体方案的分析论证的及控制标准图 机械部分设计计算及结构设计说明 硬件电路部分设计说明 加工程序控制及说明第二章 数控机床发展概况1949年，美国帕森公司与美国空军合作，研制了一种计算装置，用于满足日益复杂的飞机叶片的自动加工，于是，帕森公司首先提出了机床数字控制的概念。在半个世纪里，数控技术经历了电子管数控系统、晶体管数控系统、集成电路数控系统到微型计算机数控系统（CNC）四个阶段。现代数控技术是20世纪70年代发展起来的机床控制新技术，它综合了微电子技术、计算机技术、现代控制技术、传感器检测技术、信息处理技术和机械制造技术，是先进制
11、造技术的核心。而采用数控技术的典型产品数控机床是机电工业的重要基础装备，是汽车、石化、电子等支柱产业现代化的重要手段。从20世纪80年代开始，我国的数控机床在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，到1995年底，我国数控机床的可供品种已超过300种，其中数控车床占40%以上。第一节 国内数控机床的特点一.新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位 例如：全长33公里的上海磁悬浮快速列车线，是“十五”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的2550根轨道梁是整个工程的最关键部分，对加工轨道梁的精度提出了相当高的要求。前年年初，沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期6个月
12、、标的6200万元在磁悬浮轨道专用数控机床项目公开招标中折挂，并于8月低将一次性验收合格的8台数控镗铣床组成的轨道梁生产线一次试车成功，目前这套铣镗加工中心已加工出轨道梁1100根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好了基础。二. 数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。三. 数控机床发展的关键配套产品有了突破今年来通过政府的支持，数控机床配套生产得到了快速发展，如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控
13、系统平台；烟台第二机床附件厂开发了为数控龙门镗铣床、数控落地镗铣床及数控锻压设备等30多个系列100多个品种的数控配套产品。第二节 国外数控机床状况分析一.国际机床市场的消费主流是数控机床1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70%，我国为60%。目前世界数控机床消费额趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。二.国外数控机床的网络化随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的ERP即工厂信息化对于制造业
14、来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂、车间的最底层加工设备数控机床不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的ERP就比较“虚”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例；第二就是所拥有的数控机床必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。以FANUC和SIEMENS为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统，在这些
15、系统中，除了传统的RS232接口外，还备有以太网，为数控机床联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监控、远程诊断。第三节 数控机床的发展预测一. 数控机床推广应用逐步由经济型为主普及型为主转变据预测分析，到2006年我国机床的数控化率为9.5%10.36%，到2010年将达到16.5%19.27%。经济型所占比重继续减少，普及型所占比重继续增长，高级型的需求缓慢增长。二. 数控金切机床的构成比逐渐趋于合理数控机床工序集中的加工特点，将使具有复合功能的高效数控机床的需求增长，这将导致数控机床拥有量和市场消费量中各类数控机床的构成比不同于传统的机床构成比。三. 数控机床的应用由单机向单元（系统）方向发展目前欧、美、日等国应用DNC已很普遍，柔性制造单元已占数控机床销售量的30%以上。而我国FMC、FMS和FM
