（数控加工）数控机床改造毕业设计湖南铁道职业技术学院HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE毕业设计题 目: CA6140普通车床的数控化改造系 别: 机电工程系 学生姓名: 郭 柳 专业班级: 数控维修091班 指导老师: 孙贵清老师 完成时间： 2011年12月 湖南铁道职业技术学院毕业设计评阅书1. 指导教师评语： 签名: 年 月 日2 . 答辩委员会综合评语:经毕业设计(论文)答辩委员会综合评定成绩为: 答辩委员会主任(签字):毕业设计评分标准考核项目及总分具 体 内 容分值评分标准得分差及中良优设计过程20查阅资料及手册能力50233.54.55工作态度及纪律情况50233.54.55独立工作能力50233.54.55基本概念、基本理论及专业知识掌握情况50233.54.55设计结果40规定任务的完成情况100578910说明书质量1005 78910图纸及技术文档的质量150810121315设计有无独到和创新之处50233.54.55答辩情况40对设计的阐述（自述）150810121315基本理论和方法问题150810121315有关设计问题100278910班级数控维修091学号2009020501111姓名郭 柳总分指 导 老 师签 名考 核 小 组 专 家 签 名毕业设计任务书机电工程系一、设计课题名称：CA6140车床的数控化改造二、指导教师：孙贵清三、设计要求：采用数控装置和伺服装置，对CA6140车床进行数控化改造。要求能进行车削数控加工，达到或超过原车削加工性能。数控装置、伺服装置选择合理，控制系统设计简单可靠，保护措施完备。四、设计依据：CA6140车床控制要求、电气原理图及相关参数；数控装置型号规格参数；伺服装置型号规格参数；常用低压控制电器型号规格参数。五、参考资料：熊光华主编数控机床北京：机械工业出版社；2002廖兆荣主编机床电气自动控制北京：化学工业出版社；2003王爱玲主编现代数控机床结构与设计北京：兵器工业出版社；1999余良英编著机床数控改造设计与实例北京：机械工业出版社；1998白恩远主编现代数控机床伺服及检测技术北京：国防工业出版社；2002袁任光编著交流变频调速器选用手册广州：广东科技出版社，2002曾毅等编著变频调速控制系统的设计与维护济南：山东科学技术出版社，2002编写组编机床设计手册第5卷上、下册北京：机械工业出版社，1979李荣生主编电气传动控制系统设计指导北京：机械工业出版社，2004姜德希编机床电气线路图册北京：中国农业出版社，编写组编著工厂常用电气设备手册上、下册北京：中国电力出版社，1997六、设计内容进度及工作量(一)设计内容和进度要求序号进度要求设计内容11周了解车床传动、控制、加工性能，分析国内外数控车床的结构、控制和加工要求。经过分析、比较、计算，确定改造总体方案。205周对进给、主轴传动系统进行分析计算，选择拖动电动机并确定传动系统改造方案。1周完成进给、主轴传动系统改造图。305周选择伺服装置05周完成伺服系统控制设计，并完成伺服系统控制原理图。405周选择数控装置。51周完成电气原理图草图和电气安装接线图草图。05周完成电气原理图和电气安装接线图。605周伺服系统调试设计。05周数控装置调试设计。05周机床安装及调试设计。72周编写设计说明书。81周毕业设计答辩准备及答辩。(二)工作量设计说明书：数控化改造总体方案设计；机械部分改造设计；伺服装置选型；伺服系统控制设计；数控装置选型；电气控制系统设计；机床安装与调试设计。图纸：机械改造图；伺服系统控制原理图；电气安装接线图；电气原理图；元器件清单；七、说明书的格式和装订要求（一）毕业设计封面（全系统一格式）（二）毕业设计评阅书（全系统一格式）（三）评分标准（全系统一格式）（四）毕业设计任务书（指导教师下发）（五）毕业设计明细表（全系统一格式）（六）目录（七）毕业设计正文（八）设计图纸（九）毕业设计总结（十）参考资料注:说明书用A4开纸打印或书写，毕业设计正文字数不少于1.5万（含空格）八、毕业设计课题审批表审批具体意见审查部门负责人意见 专业负责人时 间 年 月 日 学术负责人时 间 年 月 日目 录第1章 前言11.1 问题提出11.2 普通车床数控化改造的好处11.3 机床数控化改造的意义2第2章 改造总体方案32.1 CA6140车床介绍32.1.1 CA6140车床组成图32.1.2 CA6140改造参数42.2 数控化改造要求和内容4第3章 机械部分改造73.1 主传动系统73.1.1主传动系统的介绍73.1.2 主轴脉冲发生器73.2 进给传动系统73.2.1 纵向进给的改造与计算73.2.2 横向进给的改造与计算113.2.3 导轨15第4章 辅助装置164.1 刀架的改造与安装16第5章 数控部分195.1 数控系统的选择195.2 数控系统的介绍195.2.1 操作面板195.2.2 软件操作界面215.2.3 系统参数215.3 伺服驱动225.4 伺服电机24第6章 机床的安装与调试256.1 数控系统的调试256.1.1 参数设置256.1.2 外部状态检查286.1.3 伺服电机安装调试306.1.4 接通伺服电源316.1.5 连接机床调试316.1.6 参数的设置与系统的调试346.1.7 其他参数设置及传动链注意事项346.2 电气PLC的调试346.3 安装调试的注意事项35元器件清单36毕业设计图纸38致谢42参考文献43第1章 前言1.1 问题提出数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，不失为一条投资少、提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。所以，针对普通车床6140存在以下几个问题：1）车床整体太破旧，机床磨损严重，加工精度达不到要求。2)车床电气元件老化，连接线不稳固。3)普通车床加工存在局限性，不能实现现代多种零件的加工。4)随着机床的发展，机床也变成了数控化、人性化、效益化。而，普通车床实现一人操作多台机床，不能自动化控制。故，据上述问题普通车床即将面临淘汰，因此，普通车床的改造势在必行。1.2 普通车床数控化改造的好处（1）有利于普通车床的再次利用经改造后的车床能够再次利用，能够达到生产要求，实现数控化、人性化、效益化。（2）有利于企业技术的提高，成本的节约数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工人工资水平高。这样会大大的加大企业的支出，对企业的收入也是有所影响的。（3）有利于企业经济开支的节约数控化改造一般用户都能承担的起,这为资金紧张的中小型企业的技术改造开辟了新路,也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。由于新型机床价格昂贵,一次性投资巨大,如果把旧机床设备全部用新型机床替换。要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成巨大浪费,若采用数控技术对旧机床加以改造和购买机床相比,则可省50%以上的资金,一套经济型数控装置的价格仅为全功能装置的1/3到1/5。（4）有利于数控化市场的扩大订购新的数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足用户的需要,而改造的数控机床能够适应市场对产品多样化和高精度的要求。因此得到了用户广泛的应用,机床的数控化改造已成为满足市场需求的主要补充手段,对中、小型企业来说是十分理想的选择。1.3 机床数控化改造的意义(1)节省资金。机床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置新机床60%的费用，并可以利用现有地基。(2)性能稳定可靠。因为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。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。并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。第2章 改造总体方案2.1 CA614