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1、毕业设计说明书 题目：CA6136普通车床的数控化改造 整设计图纸请联系本人，参见豆丁备注。 毕业毕业生姓名生姓名 ： ： 专业专业 ： ： 数控技数控技术术 学号学号 ： ： 指指导导教教师师 ： ： 所属系（部）所属系（部） ： ： 机械机械电电子工程系子工程系 二二一三年五月一三年五月 前前 言言 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，
2、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、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
3、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、
4、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。 摘摘 要要 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 ; AbstractAbstract To remedy the defects of ordinary la
5、ther CA6136, a design of data processing system and its extend the single chip microcomputer system program 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 introdu
6、ces the design of mechanical and numerical control system reforms。 Keyword : numerical control machine tool, single chip microcomputer system， mechanical and electrical transmission, electronic technology 目录目录 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
7、 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.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
8、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.46 第一章第一章 概概 述述 第一节第一节 设计目的设计目的 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
9、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。 第二节第二节 设计任务设计任务 一要求：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。系统分辨率
10、纵向：0.01mm. 横向：0.005mm 二设计参数二设计参数： 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 三工作量三工作量：
11、 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 第二章第二章 数控机床发展概况数控机床发展概况 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
12、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。 第一节第一节 国内数控机床的特点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
13、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、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
14、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。 第二节第二节 国外数控机床状况分析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
15、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
16、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。 第三节第三节 数控机床的发展预测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
