1、 目目 目目录录 1 一、绪论. 3 1 1.1 选题目的及意义 . 3 1 1.2 设计任务及总体方案的确定 . 3 1 二、机械系统的改造设计 . 6 1 2.1 主传动系统的改造 . 6 2 22 主轴脉冲发生器的安装 . 6 2 2.3 进给系统的改造 . 6 2 2.4 安装防护. 6 2 三、进给传动部件的计算与选型 . 7 2 3.1 切削力的计算 . 7 2 3.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 8 C6163C6163车床纵向进给机构数控化改造车床纵向进给机构数控化改造 第 1 页 共 40 页 2 3.3 同步带减速机构设计 .13 2 四、电动机的计算与选型 17 2 4.
2、1 纵向直流电动机的计算与选型 18 2 4.2 同步带传动功率的校核 .22 2 五、电动机驱动电路设计 .22 3 51 光电隔离电路 22 3 5.2 单极性可逆 PWM 电路设计 .23 3 六、数控系统设计 .23 3 6.1 硬件电路设计 .24 3 七、数控系统软件设计 .37 3 总结 38 3 致谢 39 3 参考文献 40 C6163C6163车床纵向进给机构数控化改造车床纵向进给机构数控化改造 第 2 页 共 40 页 一一 绪论绪论 1 11 1 选题目的选题目的及意义及意义 车床是金属切削加工最常用的一类机床， 当工件随主轴回转时，通过到家的 纵向和横向移动，能够加工
3、内外圆柱面、圆锥面、端面、螺纹等，借助成型刀具， 还能加工各种成形回转表面。 卧式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，由光杠或丝杠带动溜板箱、床鞍以及中滑板产生移动。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，致其效率低下并且无法加工复杂的回转零件。 对普通车床的数控化改造， 主要是将纵向和横向进给系统改成用微机控制的 并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、切削顺序和刀
4、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，可以加工出普通车床加工不了的曲线、曲面等复杂零 件。加工精度高，尺寸分散度小，易于装配。可以实现多工序集中加工，提高了 相关加工精度， 同时减少被加工零件在机床间的频繁搬运。 拥有自动补偿等功能， 简化了传统机床加工工艺中的工序，机床利用率大幅度提高。由于采用自动化加 工技术，可大大降低操作者的劳动强度，减少废品的产生，提高工作效率。 1 12 2 设计任务设计任务与总体方案的确定与总体方案的确定 将 C6163 普通车床（如图 1-1 所示）改造成采用 16 位单片机半闭环控制的 经济型数控车床， 要求该车床进给两坐标联动
5、并且能够实现直线插补和圆弧插补 并增配自动回转刀架和主轴脉冲发生器，能车削螺纹。 C6163C6163车床纵向进给机构数控化改造车床纵向进给机构数控化改造 第 3 页 共 40 页 图 1-1 普通车床 C6163 1.2.1 已知参数及设计参数 最大加工直径：630mm； 床鞍上最大加工直径：350mm； 最大加工长度：1500mm； 纵向导轨长度：2000mm； 主电动机功率：11kW； 冷却泵电机功率：0.12kW； 主轴通孔直径：105mm； 主轴转速：14 级 12.51120min/r； 托板和刀架的总重力 G：1500N； 最大进给速度 maxj V：纵向：min/8.0m， 横
6、向：0.4min/m； 最大刀架快移速度 max V：纵向：6min/m， 横向：4min/m； 脉冲当量 p ：纵向：0.01mm/脉冲， 横向：0.005mm/脉冲； 定位精度：纵向：0.01mm， C6163C6163车床纵向进给机构数控化改造车床纵向进给机构数控化改造 第 4 页 共 40 页 横向：0.005mm； 启动加速时间 0 t：纵向：200ms； 横向：100ms； 电动刀架转位数：4 122 系统总体方案设计 数控系统总体方案设计应考虑车床数控系统的运动方式、 进给伺服系统的类 型、数控系统 CPU 的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。 （1）系统的运动方式：该车床改造后应具有单坐标定位，两坐标直线/圆弧 插补的功能。所以数控系统应设计成连续控制型。 （2）进给伺服系统的类型：按任务要求采用步进电机的开环控制系统。这 样改造后的车床属于经济型数控车床，在保证一定加工精度的前提下，简化了结 构，降低了成本。 （3）数控系统处理器的选择：依据技术指标中最大加工尺寸、最高控制速 度，以及数控系统的经济性要求，决定选用 M
