普通机床(C6150车床)的自动化改造设计(含CAD图)

普通机床(C6150车床)的自动化改造设计(含CAD图)(设计说明书30000字,外文翻译,CAD图纸5张)
摘  要
随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。而在中国的机械加工设备的车床中普通车床占了很大比例。这已经越来越制约着当今工业的发展。而数控机床由于价格昂贵，且需要较高技术的加工工人。所以对机床进行自动化改造很是必要。本篇论文是在对普通卧式车床C6150的基础上对其进行自动化改造。
作者在搜索、查阅研究大量有关资料的基础上，对机床自动化改造技术进行了深入的研究和分析，并描述了机床控制系统的设计。整个改造过程主要对车床纵、横向进给系统进行改造，选用自动转位刀架，由脉冲发生器来加工所需要的螺纹。整个控制系统以8031型号的单片机为中心，通过编程对机床的驱动设备进行控制以达到所需要的加工程度。
关键词：机床改造； 自动化机床； 控制系统

设计基本思路
    改造C6150车床的基本思路是把原来的机床进行大修，只保留机床导轨、主轴、溜板、尾座等部件，其余的全部撤除。带之以滚珠丝杠和步进电机，用单片机系统来驱动各轴的运动。经过严密的计算和论证，选择丝杠和驱动电机，根据使用要求，选择系统配置和设计控制电路。 [来源：http://www.think58.com]
2.1.2改造方案的确定
C6150车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工，这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有:控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速;刀架能实现纵向和横向的进给运动，并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具;冷却泵、润滑泵的启停:加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。这些工作内容，就是数控化改造数控系统控制的对象。察看C6150车床及有关资料，并且参照数控车床的改造经验，确定总体改造方案为:①对机床的改造部位是:拆掉手动刀架和小拖板装上数控刀架;拆掉普通丝杆、光杆进给箱、溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副;主轴后端加一光电编码器用波纹管连接，供加工螺纹使用由于改造设计的是简易型经济数控，所以在考虑具体方一案时，基本原则是在满足需要的前提下，对于机床尽可能减小改动量，以降低成本。总体改造如下图所示。
对该机床进行机械修理以便恢复机械精度要求，修理的主要目的是恢复机床导轨、主轴、拖板的精度，撤除机床主轴箱和溜板箱内的传动部件以及传动丝杠，只保留导轨、主轴、溜板、尾座。修理后已恢复其主要部件的精度。

2.1.3设计目的
利用数控系统对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量为0.005mm/脉冲，横向脉冲为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电动机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，主轴采用变频器控制。

2.1.4总体方案设计
由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。根据C616车床有关资料，总体方案的确定如图22所示:采用单片机8031控制系统对数据进行计算处理。步进电动机经同步带轮传动或直接传动后，带动滚珠丝杠转动
，从而实现纵向、横向进给运动。主轴变速采用变频器调速控制。

该方案是普通机床的自动化改造设计，C6150车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工，这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有:控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速;刀架能实现纵向和横向的进给运动，并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具;冷却泵、润滑泵的启停:加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。这些工作内容，就是数控化改造数控系统控制的对象。察看C6150车床及有关资料，并且参照数控车床的改造经验，确定总体改造方案为:①对机床的改造部位是:拆掉手动刀架和小拖板装上数控刀架;拆掉普通丝杆、光杆进给箱、溜板箱，换上滚珠丝杠螺母副;主轴后端加一光电编码器用波纹管连接，供加工螺纹使用由于改造设计的是简易型经济数控，所以在考虑具体方一案时，基本原则是在满足需要的前提下，对于机床尽可能减小改动量，以降低成本。对该机床进行机械修理以便恢复机械精度要求，修理的主要目的是恢复机床导轨、主轴、拖板的精度，撤除机床主轴箱和溜板箱内的传动部件以及传动丝杠，只保留导轨、主轴、溜板、尾座。修理后已恢复其主要部件的精度。 [资料来源：THINK58.com]
由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。根据C616车床有关资料，总体方案的确定:采用单片机8031控制系统对数据进行计算处理。步进电动机经同步带轮传动或直接传动后，带动滚珠丝杠转动，从而实现纵向、横向进给运动。主轴变速采用变频器调速控制。

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目    录
第1章  绪论    1
1.1数控机床与数控技术    1
1.1.1数控机床与发展趋势    1
1.1.2数控技术    2
1.1.3数控技术发展趋势    4
1.1.4数控机床目前在工业中的地位    6
1.2数控改造的必要性    6
1.2.1机床与生产线数控化改造的市场    7
1.2.2机床数控化改造的必要性    7
1.3数控化改造的内容及优缺    8
1.4对我国数控技术和产业化发展的战略见解    10
1.4.1形势考虑    10
1.4.2发展策略    10
1.5本文的选题及主要研究内容    11
1.5.1本文的选题    11
1.5.2主要研究内容    11
第2章 数控车床总体改造方案及机械部分设计    13
2.1设计要求    13
2.1.1设计基本思路    13
2.1.2改造方案的确定    13

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2.1.3设计目的    13
2.1.4总体方案设计    15
2.2滚珠丝杠的设计计算与选用    15
2.2.1滚珠丝杠    15
2.2.2纵向滚珠丝杠的设计与计算    16
2.2.3横向滚珠丝杠的设计与计算    24
2.2.4滚珠丝杠的安装与使用    32
2.3电机与滚珠丝杠连接用一级减速齿轮的设计与校核    34
2.3.1齿轮传动    34
2.3.2纵向减速齿轮的设计与校核    35
2.3.3横向减速齿轮的设计与校核    39
2.4进给系统的步进电动机的计算与选择    42
2.4.1步进电动机    42
2.4.2纵向电机的计算与选择    44
2.4.3横向电机的计算与选择    47
2.5电动刀架选择与介绍    50
第3章 主轴脉冲发生器介绍与选型    52
3.1光电编码器原理    52
3.2主轴脉冲发生器的安装    53
3.3主轴脉冲发生器的选择    53 [资料来源：www.THINK58.com]
第4章 普通车床自动化改造的单片机控制    56
4.1系统设计    56
4.2用单片机控制系统电路    58
4.2.1存储器扩张电路    58
4.2.2面板操作键和功能选择开关    61
4.2.3功能选择开关    62
4.2.4键盘、显示器接口电路    63
4.2.5步进电动机驱动电路设计    64
4.2.6 M.S.T接口    67
4.2.7辅助电路设计    67
第5章 小结    69
参考文献    70
英文原文    71
中文译文    76
致  谢    81

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