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1、 三门峡职业技术学院题目：CA6140车床进给系统的数控化改造学生姓名： 李 银 铃 学 号： 100101120245 系 部： 机电工程系 专业名称： 数控技术 班级名称: 数控二班 指导教师： 雷楠楠 赵丽娟 金俞宏 2012 年 5 月 20 日摘 要针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成本高，
2、许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。本文的主要内容有：1对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案；2对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究；3对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法；4根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A的数控
3、系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图；5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图；6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量；7.绘出相应的零件图和装备图；8给出普通车床数控化改造的安装、调试方法。关键词：普通车床、数控、改造 一、CA6140车床工作原理、用途、机械床传动系统分析 主电路图如图： 主轴电动机M1控制电路 原理分析：2.1 主电路分析 机床电源采用三相 380v 交流电路，由电源开关 QS（低压断路器）引入，总电
4、源 短路保护为 FU。主轴电动机 M1 的短路保护由低压断路器 QS 的电磁扣器来实现，而 冷却泵电机 M2、刀架快速移动电动机 M3 的短路保护由 FU1 来实现，M1 和 M2 的过 载保护是由各自的热继电器 FR1 和 FR2 来实现的，三台电动机分别采用接触器控制。 2.2 控制电路分析 控制电路由控制变压器 TC 供电，控制电源电压为 110V，熔断器 FU2 作短路保护。 （1）M1 起动：合上 QS主轴电动机 M1 准备起动，指示灯 HL 亮按下 SB2 KM1 线圈得电KM1 自锁触头闭合、且 KM1 主触头闭合、且 KM1 辅助常开触头闭合 主轴电动机 M1 起动运转，冷却泵
5、准备起动。 （2）M1 停止：按下 SB1KM1 线圈失电KM1 触头复位M1 失电停转。 冷却泵电动机 M2 与主轴电动机 M1 是联锁控制的， 只有当 M1 起动并闭合开关 SA 2后，M2 才能起动，M1 停止后，M2 也立即停止，以满足车削加工工艺要求。 从安全考虑，快速进给电动机采用点动控制，按下 SB3，就可以快速进给。当电动 机 M1 或 M2 过载时，热继电器 FR1 或 FR2 动作，其常闭触头断开控制电源，接触器 KM1 或 KM2 断电释放，电动机 M1 或 M2 断电停转，从而起到过载保护作用。 主轴的正反转是采用多片离合器实现的。 2.3 照明、指示电路分析 当车床主
6、电源接通后，由控制变压器 24V 绕阻供电的指示灯 HL 亮，表示车床已接通 电源，可以开始工作。若闭合开关 QS，由控制变压器 6.3V 绕组供电的车床照明工作灯 EL 点亮。用途分析；车床能承担各种车削工作，如车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面。车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，还能进行钻孔、铰孔以及拉油槽等工作。本系列机床可加工钢、铸铁及有色金属等材料。在本系列机床上加工的零件尺寸精度可达到IT7级，并可获得较小的表面粗糙度数值。马鞍车床，除能完成上述车削工作外，还特别适用于扁平零件和奇型零件的加工。本机床具有手动刹车功能，或具有脚踏刹车功能。操作方便，刹车灵敏、可靠。传动系统原理分析
7、：一、主运动传动链（电动机-主轴） 1. 传动路线主运动由电动机带轮M1（使主轴正转、反转或停止） M1 左离合 56/38 或 51/43（两种转速） M1 右离合 50/34齿轮30（一种转速） M1 中， 运动不能传至。主要技术参数：床身上最大工件回转直径：D=400mm 最大工件长度：750mm、1000mm、1500mm、2000mm。 最大车削长度：650mm、900mm、1400mm、1900mm。 刀架上最大回转直径：D1210mm。 主轴中心至床身平面导轨距(中心高)：H=205mm。 主轴内孔直径48mm。 主轴孔前端锥度：莫氏6号。 主轴转速：正转24级，101400r/
8、min; 反转12级，141580r/min。 进给量：纵向及横向各64级，纵向进给时f纵0.028 6.33mm/r，横向进给时f横0.0143.16mm/r。 床鞍纵向快移速度4m/min。 中滑板横向快移速度2m/min。 车削螺纹范围：米制螺纹44种，1192mm; 英制螺纹20种，224牙/in; 模数螺纹39种，0.2548mm; 径节螺纹37种，196牙/in。 主电机功率：7.5kW，1450r/min。 溜板快移电动机功率：0.25kW，2800r/min主传动链传动系统表达式 2. 主轴转速级数和转数 1）主轴正转时，应得23=6种高转速和2322=24种低转速。轴-之间的
9、4条传动路线的传动比为： 因为 i2和 i3 基本相同，所以经低速传动路线，主轴实际上只得到23（22-1）=18级转速。加上6级高转速，主轴共可获得231+（22-1）=24级转速。2）主轴反转时，同理，有31+（22-1）=12级转速。 3）主轴各级转速的计算 可根据各滑移齿轮的啮合状态求得。 主轴的转速为：同理，可计算出主轴正转时的24级转速：101400r/min；反转时的12级转速：141580r/min。注意: 主轴反转通常是用于车削螺纹时，使车刀沿螺旋线退回，所以转速较高，以节约辅助时间。二、电气控制原理图、安装线路图 CA6140电气控制原理图 CA6140安装接线图 CA61
10、40型车床电器元件明细表代号元件名称型号规格件数M1主轴电动机Y2-157.5KW1M2冷却泵电动机AOB-2590W1M3快速移动电动机AOS5634250W1KM交流接触器CJ0-20380V1KM1交流接触器CJ10-20B110V1KM2交流接触器JZ7-44110V1FR1热继电器JR16-20/3D15.1A1FR2热继电器JR16-20/3D0.32A1QS三相转换开关HZ2-10/2380V 10A1FU熔断器RM3-254A3FU1熔断器RM3-254A3FU2螺旋式熔断器RL1-156A1FU3螺旋式熔断器RL1-152A1FU4螺旋式熔断器RL1-154A1SA1/SA2
11、控制开关YC15A1SB1/SB2/SB3控制按钮LA4-22K5A1TC照明变压器BK-50380V/36V1HL信号灯JC6-1100W 36V 1EL照明灯JC6-140W 36V 1 电气控制原理分析 2.1主电路QS电源开关M1主电机，KMl控制，不设短路保护；M2冷却电机，KM2控制M3快移电机，KM3控制FU1M2和M3短路保护FRI、FR2和FR3过载保护2.2 控制电路 控制电路由控制变压器TC将380V交流电压降为110V控制电压供电，并由熔断器FU5作短路保护。合上QS后控制电路经TC供电，主电机M1由接触器KM1控制。主电机起停控制：QS起动准备 （10）SB2KM1
12、KM1 （3）M1起动 KM1 （12）M3 起动准备SB1KM1KM1（3）M1停冷却泵控制：SA1”开” KM2KM2 （4）M2起动SA1”关” KM2 KM2 （4） M2停 快移电机控制： SB3 KM3 KM3（5）M3点动KM1（12）2.3 照明和信号电路照明灯EL TC次级24V供电，SA2控制；指示灯HL TC次级6V供电，QS HL亮。2.4 电气控制线路的保护 短路保护：FU过载保护：FR零压欠压保护：自锁电路实现。目录第一章CA6140普通车床数控改造总体方案的设计要求1.1总体方案41.2设计要求51.3主传动系统和进给系统的改造61.4主轴脉冲发生器6第二章 进给伺服系统机械部分设计与计算2.1 进给系统机械结构改造设计82.2 进给伺服系统机械部分的计算与选型82.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤14第三章 CA6140数控改造步进电机的设计3.1 步进电机的工作方式173.2 步进电机的选择18第四章CA6140普通车床数控化改造的数控系统4.1 数控车床及数控系统概述204.2 微机控制系统硬件电路设计224.3单板机数控系统控制234.4 存储器扩展电路设计244.5 译码电路设计264.6 其他辅助电路设计设计27第五章 结束语致谢31参考文献-
