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1、机电一体化课程设计合肥工业大学1课程设计说明书 C6140普通车床数控化改造设计专业：专业： 机电一体化工程（本）机电一体化工程（本） 姓名：姓名： 准考证号：准考证号： 课程名：课程名： C6140C6140普通车床数控化改造设计普通车床数控化改造设计指导教师：指导教师： 日期：日期： 2011 年七月十一日年七月十一日八月一日八月一日 机电一体化课程设计合肥工业大学2第一节第一节 设计任务设计任务.2 1.11.1 设计任务设计任务.2 第三节第三节 总体体方案的确定总体体方案的确定.3 2.12.1 总体体方案的确定总体体方案的确定.3 第三节第三节 主传动系统的改造方案主传动系统的改造
2、方案.4 3.13.1 主传动系统的改造方案主传动系统的改造方案.4 3.23.2 换装自动回转刀架换装自动回转刀架.5 3.33.3 螺纹编码器的安装方案螺纹编码器的安装方案.5 第四节第四节 进给传动部件的计算和选型进给传动部件的计算和选型.6 4.14.1 脉冲当量的确定脉冲当量的确定.6 4.24.2 切削力的计算切削力的计算.6 4.34.3 滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向）滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向）.7 4.44.4 同步带减速箱的设计（纵向）同步带减速箱的设计（纵向）.8 4.54.5 步进电动机的计算和选型（纵向）步进电动机的计算和选型（纵向）.10 4.64.6 同
3、步带传递功率的校核同步带传递功率的校核.16 第五节第五节 绘制进给传动机构的装配图绘制进给传动机构的装配图.16 5.15.1 绘制进给传动机构的装配图绘制进给传动机构的装配图.17 第六节第六节 控制系统硬件电路设计控制系统硬件电路设计.17 6.16.1 控制系统硬件电路设计控制系统硬件电路设计.18 第七节第七节 步进电动机驱动电源的选用步进电动机驱动电源的选用.18 7.17.1 步进电动机驱动电源的选用步进电动机驱动电源的选用.19 第八节第八节 控制系统的部分软件设计控制系统的部分软件设计.19 8.18.1 控制系统的部分软件设计控制系统的部分软件设计.19机电一体化课程设计合
4、肥工业大学3第一节第一节 设计任务设计任务1.11.1 设计任务设计任务题目C6140 普通车床数控化改造设计任务将一台 C614 普通车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下：（1）床身上最大加工直径 400mm；（2）最大加工长度 1000mm；（3）X 方向（横行）的脉冲当量 0.005/脉冲,Z 方向（纵向）的脉冲当量 0.01/脉冲；（4）X 方向最快移动速度 vmax3000mmmin，Z 方向为 vmax6000mmmin；（5）X 方向最快工进速度 vmax400mmmin，Z 方向为 vmax800mmmin；（6）X 方向定位精度0.01mm，Z 方向定位精度0.02mm
5、；（7）可以车削柱面，平面，锥面与球面等；（8）安装螺纹编码器，可以车削公/英制的直螺纹与锥螺纹，最大导程为24mm；（9）主动控制主轴的正转，反转与停止，并可输出主轴有级变速与无极变速信号；（10）安装四工位立式电动刀架，系统自动控制选刀；（11）自动控制冷却泵的起与停；（12）安装电动卡盘，系统控制工件的夹紧与松开；（13）纵，横安装限位开关；（14）数控系统可与 PC 机串行通信；（15）显示界面采用 LED 数码管，编程采用 ISO 数控代码。机电一体化课程设计合肥工业大学4第三节第三节 总体体方案的确定总体体方案的确定2.12.1 总体体方案的确定总体体方案的确定总体方案应考虑车床数
6、控系统的运行方式，进给伺服系统的类型，数控系CPU 的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。 （1）普通数控车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补，圆弧 插 补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。（2）普通数控车床数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。因此，进给伺服系统常采用步进电动机的开环系统。（3）根据技术指标中的最大加工尺寸，最高控制速度，以及数控系统的经济性要求，决定选用 MCS-51 系列的 8 位单片机作为数控系统的 CPU。MCS-51 系列 8 位机具有功能多，速度快，抗干扰能力强，性/价比高等优点（4
7、）根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器，数据存储器，键盘与显示电路，IO 接口电路，DA 转换电路，串行接口电路等；还要选择步进电动机的驱动电动以及主轴电动机的交流变频器。（5）为了达到技术指标中的速度和精度要求，纵，横向进给传动应选择摩擦力小，传动效率高的滚珠丝杠螺母副；为了消除传动间隙提高传动刚度，滚珠丝杠螺母应有预紧机构等。（6）计算选择步进电动机，为了圆整脉冲当量，可能需要减速齿轮副，且应有消间隙机构。（7）选择四工位自动回转刀架与电动卡盘，选择螺纹编码器等。机电一体化课程设计合肥工业大学5第三节第三节 主传动系统的改造方案主传动系统的改造方案 3.13.1 主传动系统的改造方案主传
8、动系统的改造方案对普通车床进行数控化改造时，一般可保留原有的主传动机构和变速操纵机构，这样可减少机械改造的工作量。主轴的正转.反转和停止可由数控系统来控制。若要提高车床的自动化程度，需要在加工中自变换转速，可用 2-4 档的多速电动机代替原有的单速主电动机；当多速电动机仍不能满足要求时，可用交流变频器来控制主轴电动机以实现无级变速（工厂使用情况表明，使用变频时，若工作频率低于 70Hz，原来的电动机可以不更换，但所选变频器的功率要比电动机大） 。本例中，当采用有级变速时，可选用浙江超力电机有限公司生产的 YD 系列 7.5KW 变极多速三相异步电动机，实现 24 档变速；当采用无级变速时，应加装交流变频器，推荐型号为：F1000-G0075T3H，适配 7.5KW 电动机，生产厂家为烟台惠丰电子有限公司。2.安装电动卡盘为了提高加工效率，工件的夹紧与松开采用电动卡盘，选用呼和浩特机床附件总厂生产的 KD11250 型电动三爪卡盘。卡盘的夹紧与松开由数控系统发信控制。3.23.2 换装自动回转刀架换装自动回转刀架为了提高加工精度，实现一次装夹完成多道工序，将车床原有的手动刀架换成自动回转刀架，选用常
