机电一体化
课程设计
说明书
设计题目：C6140卧式车床数控化改造设计
班级：班
设计者：
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指导教师：
目录
1设计任务 (2)
2设计要求 (3)
2.1总体方案设计要求 (3)
2.2设计参数 (4)
2.3.其它要求 (5)
3进给伺服系统机械部分设计与计算 (6)
3.1进给系统机械结构改造设计 (6)
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6)
3.2.1确定系统的脉冲当量 (6)
3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6)
3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10)
4步进电动机的计算与选型 (14)
4.1步进电动机选用的基本原则 (14)
4.1.1步距角α (14)
4.1.2精度 (14)
4.1.3转矩 (14)
4.1.4启动频率 (14)
4.2步进电动机的选择 (15)
4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15)
4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (15)
5电动刀架的选择 (15)
6控制系统硬件电路设计 (16)
6.1控制系统的功能要求 (16)
6.2硬件电路的组成： (16)
6.3电路原理图 (17)
6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。7总结 .. (19)
8参考文献 (19)
1设计任务
设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下：
1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm
3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲
当量 mm/脉冲
4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm
9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变
速信号
10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关
12) 数控系统可与PC 机串行通讯
13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码
2设计要求
2.1总体方案设计要求
C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。
（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。 （2）车床数控化改装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，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。 （3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS —51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS —51系列单片机扩展系统。
（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU 外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O 接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。 （5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺
01.0=x δ02.0=z δ
母副组成，其传动比应满足机床所要求的分辨率。
（7）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。
（8）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。
2.2设计参数
设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。由《机械加工工艺手册》表8.1-1可列出C6140卧式车床的技术数据如下：
名称技术参数
在床身上400mm
工件最大直径
在刀架上210mm
顶尖间最大距离650;900;1400;1900mm
宋制螺纹mm 1---192
加工螺纹范围英制螺纹t/m 2---24
模数螺纹mm 0.25---48
径节螺纹t/m 1---96
最大通过直径48mm
孔锥度莫氏6号
主轴正转转速级数24
正转转速范围10—1400r/min
反转转速级数12
反转转速范围14---1580r/min
纵向级数64
进给量纵向范围0.08---1.59mm/r
横向级数64
横向范围0.04---0.79mm/r
滑板行程横向320mm
纵向650;900;1400;1900mm
最大行程140mm
刀架最大回转角±90°
刀杠支承面至中心的距离26mm
刀杠截面B×H 25×25mm
顶尖套莫氏锥度5号
尾座
横向最大移动量±10mm
外形尺寸长×宽×高2418×1000×1267mm 圆度0.01mm 工作精度圆柱度200:0.02
平面度0.02/φ300mm
表面粗糙度Ra 1.6---3.2μm
主电动机7.5kw
电动机功率
总功率7.84kw
改造设计参数如下:
最大加工直径在床面上460mm
在床鞍上210mm 最大加工长度1150mm
快进速度纵向6000mm/min
横向3100mm/min
最大切削进给速度纵向730mm/min
横向370mm/min
溜板及刀架重力纵向800N
横向600N 脉冲当量纵向0.02mm/脉冲
横向0.01mm/脉冲
定位精度纵向±0.02mm
横向±0.01mm
2.3.其它要求
（1）原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本
缩短改造周期。
（2）机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。
3进给伺服系统机械部分设计与计算
3.1进给系统机械结构改造设计
进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板
刀架等。改造的方案如下：
挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。
进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进电机与齿轮减速箱总成。丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。
溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操作按钮。
横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。
刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架总成。
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型
进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量、计算切削力滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。
3.2.1确定系统的脉冲当量
纵向：0.02mm/脉冲
由设计要求可知：脉冲当量
横向：0.01mm/脉冲
3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核
（1）切削力的计算
由《机床设计手册》得 Nc=N dηk
其中 Nc—为传动件的额定功率
N d—主电机的额定功率， N d=7.5 kw
η—主传动系统总功率，一般为0.6~0.7，取η=0.65
k—进给系统功率系数，取k=0.95
则：Nc=7.5×0.65×0.95＝4.63kw
又因为：Nc=3
1060??Vs
Fz ×9.8 ≈6120Vs Fz ?
式中Vs ——切削速度，取Vs=100m/min 主切削力Fz=
100
6120
63.4? =283.356（kgf ）=2833.56N
由《机电一体化系统设计课程设计指导书》可知主切削力
Fz=C Fz a p xFz
×f yFz
×K Fz 对于一般切削情况：
xfz=1，y Fz =0.75 ，K F z=1，C F z=188kg/㎜2=1880Mpa F2的计算结果如下：
为便于计算,所以取Fz=2833.56N,以切削深度ap=4㎜，走刀量f=0.3㎜，为以下计算以此为依据。
由《机床设计手册》得，在一般外圆车削时，Fx ≈（0.1～0.6）FZ Fy ≈(0.15～0.7)Fz
取Fx=0.5 Fz Fy=0.6Fz ∴Fx=0.5×2833.56=1416.78(N) Fy=0.6×2833.56=1700.14(N) （2）滚珠丝杠的设计计算 由《经济型数控机床总设计》，综合车床导轨丝杠的轴向力得
P=KFx+f ′（Fz+W ） 其中K=1.15 , f ′=0.15～0.18 取f ′=0.16 P=1.15×1416.78+0.16×(2833.56+800)=2210.67(N) ○1强度计算 寿命值L i =
6
1060niTi
ap
(㎜)
3
3
3
4
4
4
f(
㎜) 0.2
0.3
0.4
0.2
0.3
0.4
Fz(N )
1614.98
2188.94
2716.06
2153.3
2918.59
3621.41
ni=
1000L D vf
π 由《机床设计手册》得T i =15000h, 0L =12mm ， D=80㎜
ni=
14.312803
.01001000????≈10(r/min)
Li=6
10150001060??=9
最大动负 Q=3Li Pf w f H 其中 运载系数fw=1.2
硬度系数Fh=1
Q=39×1.2×2210.67×1=5518.05(N)
根据最大动力负载荷Q 的值，查表选择滚珠丝杠的型号为FFZ5012—4，查表得数控车床的纵向精度为E 级，即型号为FFZ5012—4—E —1800×640，其额定载荷是44400N ○
2效率计算 根据《机械原理》得，丝杠螺母副传动效率为 η=)
(?+r tg tgr
由《机械原理》得?一般为8′～12′取?=10′ 即：摩擦角?=10′，螺旋升角（中径处）r=3O 25′
则η= )01523(5230
0'+''
tg tg =0.953
○
3 刚度验算 滚珠丝杠受工作负载P 引起的导程变化量
△L 1=±EF
PLo
其中 L O =12㎜=1.2㎝
E=20.6×106N/㎝2
滚珠丝杠横截面积
F=(2
d )π=（248）2
×3.14=18.09(㎝2)（d 为滚珠丝杠外径）
则△L 1=09
.18106.202.167.22106???±=7.12×10-6
≈7.12um
查《机床设计手册》，E 级精度丝杠允许的螺距误差（1800㎜螺丝长度）为15um/m ，因此，丝杠的刚度符合要求。即刚度足够。
④稳定性验算
由于原机床杠径为Φ30㎜，现选用的滚珠丝杠为Φ50㎜，支承方式不变。所以，稳定性不成问题，无需验算。 （3）齿轮及转矩的相关计算 1）有关齿轮的计算
传动比i=z
O
L
δ?360
其中?表示步驱角，z δ表示脉冲当量
i=
02
.036012
75.0??=1.25
取齿数Z 1=32, Z 2=40
模数m=2mm 啮合角为200 齿轮齿宽b=20㎜
d 1=mz 1=2×32=64mm d 2=mz 2=2×40=80mm
da 1 =2×(32+2)=68mm da 2=2×(40+2)=84mm
a =
2
21d d +=280
64+=72
2）转动惯量的选择
工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 J 1=(
π?
δz
?180)2W=(
75
.014.302.0180??)2
×80= 1.859kg.㎝2=18.69N.cm 2
丝杠的转动惯量
Js=7.8×10-4D 4L=7.8×-4×54×180=87.75kg.㎝2=877.5N.cm 2 齿轮的转动惯量
J Z1=7.8×10-4×(6.4)4×2=2.617kg.㎝2=26.17N.cm 2 J Z2=7.8×10-4×84×2=6.39kg.㎝2=63.9N.cm 2 由于电机的转动惯量很小，一般可忽略不记 所以总的转动惯量为
J 总=21
i
×(Js+ J Z2)+ J Z1+ J 1
=
()
2
25.11
×(87.75+6.39)+2.617+1.869=64.7356kg.㎝2=647.356N.㎝2
3）所需转动力矩的计算
快速空载启动时所需力矩 M=Mamax+M f +M O
最大切削负载时所需力矩 M=Mat+M f +M O +Mt 快速进给时所需力矩 M=M f +M O 式中Mamax —— 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩。 M f —— 折算到电机轴上的摩擦力矩。
M O —— 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩。 Mat —— 切削时折算到电机轴上的加速度力矩。
Mt —— 折算到电机轴上的切削负载力矩。 Ma=T
Jn ?6.9×10-4（N.m ）其中T=0.025
当n=n max 时，Mamax=Ma
n max =lo i V max =1225.1730?=76.0(r/min)
Mamax=025.06.976
7356.64??×10-4=2.05N.m=20.5kgf.cm
n t =lo
fi
D V
π1000=128014.325.13.01000????=12.44r/min Mat=025.06.97356.6444.12??×10-4=0.3355N.cm=3.355kgf.cm
M f =
i
FoLo πη2=i WLo
f πη2' 当?=0.8，f ′=0.16时， M f =25.18.014.322.18016.0?????=2.446kgf.cm=24.46N.cm
M O =
i
PoLo
πη6(1-?o 2) 当?=0.9时，预加荷P O =3
1
Fx
M O =πηιηο2)1(312-FxLo =25.18.014.32)9.01(2.1678.141312???-???=1.715kgf.cm=17.15N.cm
Mt=i FxLo πη231=25
.18.014.322.1678.14131?????=9.024kgf.cm=90.24N.cm 所以，快速空载启动所需力矩
M 快空=Mamax+M f +M O =20.5+2.446+1.715=24.661kgf.cm=246.61N.cm 切削时所需力矩
M 切= Mat+M f +M O +Mt=3.355+2.446+9.024+1.715=16.54kgf.cm=165.4N.cm 快速进给时所需力矩
M 快速=M f +M O =2.446+1.715=4.161kgf.cm=41.61N.cm 由以上计算可得
所需最大力矩Mamax 发生快速启动时 Mamax=M 快空=246.61N.cm
3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核
（1）切削力的计算 横向进给量约为纵向的21～31,取横向切削力约为纵向切削力的2
1 ∴Fz=
21F 纵z=21
×2833.56=1416.78N 在切断工件时
Fy=0.6 F 纵z=0.6×1416.78=850.068N （2）滚珠丝杠的设计计算
○
1强度计算 对于燕尾型导轨 P=KFy+f ′（Fz+W ） 其中K=1.4 , f ′=0.2
P=1.4×850.068+0.2×(1416.78+300)=1533.45N
n= 14
.310803.01001000????=12r/min
寿命值Li=61060nTi =6
1015000
1260??=10.8 最大动负载Q=3Li Pf w f h 其中 fw=1.2 f h =1
Q=38.10×1.2×1×1533.45=4067.48N
根据最大动负载荷的值,可选择滚珠丝杠的型号,其公称直径为40㎜,型号为
FFB4010-2-E ，额定动负载荷为21100W ，所以强度够用。 ○2效率计算
根据《机械原理》得，丝杠螺母副传动效率为 η=)
(?+r tg tgr
由《机械原理》得?一般为8′～12′取?=10′ 即：摩擦角?=10′，螺旋升角（中径处）r=3O 38′
则η= )01383(383'
0'
'+tg tg =0.956
○3刚度验算
滚珠丝杠受工作负载，P 引起的导程变化量
△L 1=EF
pL O ±=F ???±6
106.20145.1533 F=（
2
d ）2π =（25.39）2
×3.14=12.25 2cm （其中d 为滚珠丝杠的外径）
△ L 1 = 25
.12106.20145.15336???±
=±6.08×10-6
㎝=6.08um
因为滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量△L 2很小可忽略不计，即△L=△L 1，
即导程变化总误差为△=Lo 100△L=1
100
×6.08×10. -6=6.08um/m
查表知E 级精度丝杠允许的螺矩误差为15um/n ，所以刚度足够。
○4稳定性验算
由于原机床杠径为Φ30㎜，现选用的滚珠丝杠为Φ40㎜，支承方式不变。所以，稳定性不成问题，无需验算。 （3）齿轮及转矩的相关计算 1）有关齿轮的计算
传动比i=x
O
L
δ?360
其中?表示步驱角，x δ表示脉冲当量
i=
01
.036010
75.0??=2.1
取齿数Z 1=30, Z 2=63
模数m=2mm 啮合角为200 齿轮齿宽b=20㎜
d 1=mz 1=2×30=60mm d 2=mz 2=2×63=126mm
da 1 =2×(30+2)=64mm da 2=2×(65+2)=130mm
a =
2
21d d +=2126
64+=93
2）转动惯量的选择
工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 J 1=(
π?
δx
?180)2W=(
75
.014.302.0180??)2
×30= 0.1753kg.㎝2=1.753N.cm 2
丝杠的转动惯量
Js=7.8×10-4D 4L=7.8×-4×44×64=12.78kg.㎝2 齿轮的转动惯量
J Z1=7.8×10-4×64×2=2.02kg.㎝2
J Z2=7.8×10-4×（12.6）4×2=39.32kg.㎝2
由于电机的转动惯量很小，一般可忽略不记，所以总的转动惯量为
J 总=21
i
×(Js+ J Z2)+ J Z1+ J 1
=
()2
1.21
×(12.78+39.32)+2.02+0.1753=14.01kg.㎝2
3）所需转动力矩的计算
快速空载启动时所需力矩 M=Mamax+M f +M O
最大切削负载时所需力矩 M=Mat+M f +M O +Mt 快速进给时所需力矩 M=M f +M O 式中Mamax —— 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩。 M f —— 折算到电机轴上的摩擦力矩。
M O —— 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩。 Mat —— 切削时折算到电机轴上的加速度力矩。
Mt —— 折算到电机轴上的切削负载力矩。 Ma=T
Jn ?6.9×10-4（N.m ）其中T=0.025
当n=n max 时，Mamax=Ma
n max =lo i V max =101.2370?=77.7(r/min)
Mamax=025.06.97
.7701.14??×10-4=0.4536N.m=4.536kgf.cm
n t =lo
fi
D V
π1000=108014.31.23.01000????=25.08r/min Mat=025.06.901.1408.25??×10-4=0.1464N.m=1.464kgf.cm
M f =
i
FoLo πη2=i WLo
f πη2' 当?=0.8，f ′=0.2时， M f =1.28.014.321
802.0?????=0.5687kgf.cm=0.05687N.m
M O =
i
PoLo
πη6(1-?o 2) 当?=0.9时，预加荷P O =3
1
Fy
M O =πηιηο2)1(312-FyLo =1.28.014.32)9.01(10068.85312???-???=0.17kgf.cm=0.017N. m
Mt=i FyLo πη231=1
.28.014.3210068.8531?????=2.686kgf.cm=0.269N.m
所以，快速空载启动所需力矩
M 快空=Mamax+M f +M O =0.4536+0.05687+0.017=0.52747N.m=5.2747kgf.cm 切削时所需力矩
M 切= Mat+M f +M O +Mt=0.1464+0.05687+0.017+0.269=0.48927N.m=4.8927kgf.cm
快速进给时所需力矩
M 快速=M f +M O =0.05687+0.017=0.07387N.m=0.7387kgf.cm 由以上计算可得，所需最大力矩Mamax 发生快速启动时 Mamax=M 快空=0.52747N.m
4步进电动机的计算与选型
4.1步进电动机选用的基本原则
合理选用步进电动机是比较复杂的问题，需要根据电动机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确选择。现仅就选用步进电机最基本的原则介绍如下：
4.1.1步距角α 步距角应满足 α ≤i
a min
式中 i —传动比
α
min —系统对步进电动机所驱动部件要求的最小转角
4.1.2精度
步进电动机的精度可以用步距误差或累积误差衡量，累积误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用累积误差衡量精度比较实用，所选用的步进电动机应满足：
△θm ≤i [△θs ] 式中， △θm ---步进电动机的累积误差。 [△θs]---系统对步进电动机驱动部分允许的角度误差。
4.1.3转矩
为了使步进电动机正常运转（不失步，不越步）正常启动并满足对转速的要求，必须考虑以下条件
①启动力矩，一般启动力矩选取为 Mq ≥
5
.0~3.00
l M
式中 Mq ——电机启动力矩
M L0——电机静负载力矩 ②在要求在运行频率范围内，电机运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机的转动惯量（包含负载的转动惯量）引起的惯性矩之和。 4.1.4启动频率
由于步进电动机的启动频率随着负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此，
相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足： ft ≥[f op ]m 式中 f t ---极限启动频率，
[f op ]m---要求步进电动机最高启动频率。
4.2步进电动机的选择
4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 M q =
4
.00l M =4.061
.246=616.525 N.cm 为满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：M q /M jm =0.866 所以步进电动机最大静转矩M jm 为：M jm =
866.0q
M =
866
.0525
.616=711.92N.cm=7.12 N. m
步进电动机最高工作频率：f max =
z V δ60max =02
.060730
?=608.3HZ 综合考虑，查表选用90BF002型直流电动机，能满足使用要求。 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 M q =
4
.00l M =4.052747
.0=1.3187 N.m
为满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知：M q /M jm =0.866 所以步进电动机最大静转矩M jm 为：M jm =
866.0q
M =
866
.03187
.1=1.5227N. m
步进电动机最高工作频率：f max =
x V δ60max =01
.060370
?=616.7HZ 综合考虑，查表选用90BF002型直流电动机，能满足使用要求。
5电动刀架的选择
自动转位刀架的设计是普通机床数控化改造的关键。它要求刀架要具有抬起、回转、下降、定位和压紧这一系功能。尽管其结构复杂，各方面要求高，但它保持了原本床工件最大回转直径的条件下，提供选用的多把刀的可能性。
电动刀架的安装较方便，只要将原车床上的刀架拆下将电动刀架装即可，但要注意两点：
1) 电动刀台的两侧面应与车床的横向进给方向平行。
2) 电动刀台与系统的连线建议如下安装：沿横向工作台右侧面先走线到车床后
面，再沿车床后导轨下方拉出的铁丝滑线，走线到系统。其好处在于：避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑、冷却液以及其它杂物磕碰电动刀架系统。 综合各方面因素，选用常州武进机床数控设备厂生产的LD4-I 型系列四工位自动刀架。
机床型号 C6140 刀位数 4 电机功率（W ） 7500
电机转速1400r/min
夹紧力 1
切体尺寸152×152
下刀体尺161×171
LD4-I型刀架技术指标
配车床型号C6140
重复定位精度≤0.005mm
工作可靠性>30000次
换刀时间90° 2.9（秒）
180° 3.4（秒）
270° 3.9（秒）
6控制系统硬件电路设计
6.1控制系统的功能要求
1)接收操作面板的开关与按钮信号
2)接收车床限位开关信号
3)接收螺纹编码器信号、电动卡盘加紧信号、电动刀架刀位信号
4)控制X（90BF002）、Z（90BF002）向步进电动机的驱动器
5)控制主轴的正反转与停止信号
6)控制切削液泵起动和停止
7)控制电动卡盘的加紧与松开
8)与PC的串行通信（可选）
6.2硬件电路的组成：
后面所画大图采用系列单片机组成的控制系统硬件电路原理图。电路的组成如下：
（1）光电编码器
（2）三菱编程器FX2N—64MR—001 （主机32入/32出继电器输出）
（3）X轴、Y轴与刀架台步进电机驱动器CH250
（4）X轴、Y轴与刀架台驱动步进电机90BF002
（5）CE2109串口光电隔离器
（6）主轴电机
（7）液压泵电机
（8）数控面板
（9）LED显示器
6.3电路原理图
刀架转向刀架脉冲
轴转向
轴脉冲轴转向轴脉冲 主轴正转 反转
冷却泵刀架台
轴轴
7总结
机电一体化课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。
本次设计，让我们对三年的知识有了总体的综合运用，提高了我们综合能力和灵活运用所学的基础理论的能力，各科之间的联系有了清晰的认识。在做设计的过程中，不但复习了所学过的知识点，还学到了新的知识，同时将所学到的知识充分的运用起来，做到了学以致用，还学会了查资料，除此之外，我还懂得了团结合作的重要性，知道了集体的力量！
当然，在此过程中也有许多不足之处，例如：知识的不全面，所学的还没有全部掌握，思维的狭隘等，让我在毕业前上了生动形象的一课。
通过这次课程设计，让我们知道自己还有很多的不足，只有通过不断的学习、改进，更好的提高自己的综合能力才能在社会上立足。同时我也坚信只要努力、坚持，我们就能走好人生的每一步。
8参考文献
1、《数控技术课程设计》范超毅、赵天婵、吴斌方主编
华中科技大学出版社 2007年5月
2、《机械设计手册单行本》（机械传动）成大先主编
化工工业出版社 2004年1月
3、《机械原理》（第七版）西北工业大学机械原理及机械零件教研室主编
高等教育出版社 2006年5月
4、《机械设计》（第八版）西北工业大学机械原理及机械零件教研室主编
高等教育出版社 2006年5月
5、《机电一体化机械系统设计》赵松年、张奇鹏主编机械工业出版社 1996年
6、《机床设计手册》《机床设计手册》编委会主编机械工业出版社 1979年
7、《机床电气自动控制》陈远龄主编
重唐大学出版社 2007年7月
8、《机电一体化设计基础》刘武发、刘德平主编
化工工业出版社 2007年5月
9、《计算机工程制图》陈锦昌、刘就女、刘林编著华南理工大学出版社 2001年8月
10、《机械制造工艺设计简明手册》李益民
哈尔滨工业大学 1994年
项目5 型腔加工训练一 训练目的 ●根据工艺要求掌握内型腔和封闭凹槽加工方案。 ●合理选用刀具及合理的切削用量。 ●运用环切法切削内型腔。 ●掌握内型腔的加工刀具、走刀路线、去除余量的方法和编程技巧。任务1 工艺分析及理 1.零件图样的分析 零件图 图1-5-1
毛坯图 图1-5-2 如图1-5-1所示，零件材料为硬铝，切削性能较好，加工部分由内型腔和岛内型腔构成，图中主要尺寸注明公差要考虑精度问题。零件毛坯100mm×120mm ×20mm的方料，已完成上下平面及周边侧面的加工,如图1-5-2所示。 2.选择加工机床 用立式三坐标数控铣床或加工中心较为合适。机床型号：XK6325（FANUC-oi MC系统）或VMA600。这里选用VMA600加工中心。 3.加工工艺分析 本零件在加工中心上一次装夹即可完成所有加工内容，故确定一道工序，四个工步完成零件加工。 工步一用φ16的高速钢键槽铣刀环切法粗铣十字形凹槽。侧面留单边余量0.1mm。深度留0.1mm精加工余量。 工步二用φ16的高速钢立铣刀环切法精加工十字形凹槽到图纸尺寸要求。 工步三用φ8的高速钢键槽铣刀粗铣方形凹槽，侧面留单边余量0.1mm。深度方向留0.1mm精加工余量。 工步四用φ8的高速钢立铣刀精铣方形凹槽到图纸尺寸要求。 4.走刀路线 工步一环切法粗铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3。从A（-10，0）点下
至切削深度，按A→C→D→E→F→H→I→J→K→M→N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H→B→O的路线进给，从O（0，0）点抬刀。 图1-5-3 粗铣十字形凹槽走刀路线 工步二环切法精铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3所示。从A（-10，0）点下至切削深度，A→C建立左刀补，C→E直线切入，按E→F→H→I→J→K→M →N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H的路线进给，H→B直线切出，从B →O取消刀补，O点抬刀。 工步三粗铣封闭方型凹槽，方型凹槽内轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→A（0，-40）建立左刀补，A点下刀至切削深度，按A→B→C→D→E→F→H→I→J→A的路线进给，A点抬刀，A→O点取消刀补。 方型凹槽外轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→K（0，-40）建立右刀补，K点下刀至切削深度，按K→M→N→U→V→W→Q→P →S→K的路线进给，K点抬刀，K→O点取消刀补。
Y C K-6032/6036数控车床使用维修说明书
目录 前言 .......................................... 错误!未定义书签。第一章机床特点及性能参数. (2) 1.1机床特点 (2) 4.1 准备工作 4.2 上电试运行 (8) 第五章主轴系统 (9) 5.1 简介 (9) 5.2 主轴系统的机构及调整 (10)
5.2.1 皮带张紧 (10) 5.2.2 主轴调整 (11) 5.3 动力卡盘 (11) 第六章刀架系统 (11) 第十一章机床电气系统 (14) 11.1主要设备简要 (15) 11.2 操作过程： (15) 11.3 安全保护装置： (15)
11.4 维修： (15) 第十二章维护、保养及故障排除 (18)
前言 欢迎您购买我厂产品，成为我厂的用户。 本说明所描述的是您选用的我厂YCK-6032/6036标准型全功能数控车床。该车床结构紧凑，自动化程度高，是一种经济型自动化加工设备，主要用于批量加工各种轴类、套类及盘类零件的外圆、内孔、切槽，尤其适用轴承行业轴承套圈等多工序零件加工。
第一章机床特点及性能参数 1.1机床特点 YCK-6032/6036全功能数控车床是顺应市场要求向用户推荐的优秀产品，该机性能优异，各项指标均达国际水平，具有较高的性价比，可替代同类进口产品。 YCK-6032/6036整机布局紧凑合理，其高转速、高精度和高刚性，为用户在使用中提 本机标准配置为排刀架，刚性好，可靠性高，故障率低，重复定位精度为 0.007mm，相邻刀位移动时间为0.3秒，车、镗、钻、扩、铰等工具可同时安装使用。 另外，本机可选配八工位、十工位、十二工位液压转盘刀塔。 本机进给系统全部由伺服电机（可选配步进电机）直连驱动，刚性、动态特性好，系统的最小设定单位为0.001mm，快速移动速度为X轴15m/min，Z轴15m/min，
《综合性实验》任务书 一、设计题目：零件的CAD/CAM综合设计 二、设计目的 综合性实验是开设《三维CAD》、《机械CAD/CAM》、《机械制造学》、《数控机床》课程之后进行的一个综合性、实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法以及机床数控技术的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的： 1.掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。 2.掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。 3.通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的综合运用能力。 三、设计任务 本设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务： 1．三维CAD造型：熟悉并掌握机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块进行三维CAD造型。 2．拟定工艺路线：根据三维几何模型，拟定该零件的数控加工工艺路线（需选择毛坯、机床、刀具、切削用量、夹具辅具量具等）； 3. 数控加工程序设计：在Pro/Engineer软件平台下，设计数控加工程序，包括描述选择确定数控加工的部位、加工方法、加工机床、刀具、切削用量等，根据数控机床的具体情况选定数控系统的种类与型号，生成数控加工程序； 4. 数控加工仿真：在Pro/Engineer软件平台下，根据前面得到的数控加工程序进行数控加工仿真，考虑工件由毛坯成为零件过程中形状、尺寸的变化，检查刀具与被切工件轮廓的干涉情况和检查刀具、夹具、机床、工件之间的运动碰撞等，完成几何模型的计算机仿真加工； 5. 数控程序与程序传输：根据数控机床的具体情况选定数控系统的种类与型号，生成通过了计算机仿真的合格零件的数控加工程序，并将数控加工程序传输给加工中心机床；6．编写设计说明书。 四、设计要求 1、要求设计过程在计算机上完成。 2、设计说明书用计算机打印（A4纸，1万字左右）。 正文：宋体五号，单倍行距； 页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“综合性实验课程设计说明书”字样； 页脚：右下脚页码。 3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设 计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容） 4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。 五、设计内容及时间分配 1．准备工作：布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料。（1天） 2．熟悉PRO/ENGINEER，并进行零件的三维造型。（4天） 3．进行零件的数控加工。（3天） 4．编写课程设计说明书。（1天）
摘要 普通机床的经济型数控改造主要是在合理选择数控系统的前提下，然后再对普通车床进行适当的机械改造，改造的内容主要包括： (1) 床身的改造，为使改造后的机床有较好的精度保持性，除尽可能地减少电器和机械故障的同时，应充分考虑机床零部件的耐磨性，尤其是机床导轨。 (2) 拖板的改造，拖板是数控系统直接控制的对象，所以对其改造尤显重要。这中间最突出一点就是选用滚珠丝杠代替滚动丝杠，提高了传动的灵敏性和降低功率步进电机力矩损失。 (3) 变速箱体的改造，由于采用数控系统控制，所以要对输入和输出轴以及减速齿轮进行设计，从而再对箱体进行改造。 (4) 刀架的改造，采用数控刀架，这样可以用数控系统直接控制，而且刀架体积小，重复定位精度高，安全可靠。 通过对机床的改造并根据要求选用步进电机作为驱动元件，这样改造后的机床就能基本满足现代化的加工要求。 关键字：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架
一绪论 我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。 由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。 机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。因此，我们必须走数控改造之路。 普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。 对普通车床进行数控化改造，主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统；刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样，利用数控装置，车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，
组合机床毕业设计开题报告 毕业设计(论文)开题报告 理工类 题目: 载重汽车主传动轴万向节叉端面钻孔组合 机床设计学院: 机械工程学院 专业班级: 机械设计制造及其自动化机械000 学生姓名: 000 学号: 0000 指导教师: 000,教授, 2012年 04 月 1日 淮海工学院毕业设计,论文,开题报告 1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 随着社会的不断进步～机械加工技术的不断发展～传统的机床已不能完全适应新形势的要求。传统的机床只能对一种零件进行单刀～单工位～单轴～单面加工～生产效率低且加工精度不稳定～为了克服传统机床的弊端～工程技术人员相应地设计出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工艺要求专门设计制造的～且它的组成部件均是专门设计制造的～因此相对于传统机床而言～专用机床的造价过于昂贵～设计制造周期长。为了解决传统机床与专用机床之间的矛盾组合机床便应运而生了～组合机床兼有低成本和高效率的优点～在大批、大量生产中得到广泛应用～在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削、磨削等工序～生产效率高～加工精度稳定～引起了越来越多工程人员的关注。本课题针对载重汽车主传动轴万向节叉端面钻孔组合机床设计～有利于提高大批量生产的生产效率～提高加工精度稳定性～节约各方面的资源。
最早的组合机床于1911年在美国制成～用于加工汽车零件之后便广泛应用于大批量生产的机械工业中～并且随着机械工业的发展而逐步完善。我国的组合机床的发展已有28年的历史～其科研和生产都具有相当的基础～应用也深入到很多行业～它是提高生产效率和实现高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用～因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制～它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件,近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额,～完成钻孔、扩孔、铰孔～加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台～在孔内镗各种形状槽～以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步～一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐～它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动 淮海工学院毕业设计,论文,开题报告更换～配以可编程序控制器,PLC,、数字控制,NC,等～能任意改变工作循环控制和驱动系统～并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外～近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机,清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线,等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后～国内所需的一些高水平组合机床几乎都从国外进口。第21届日本国际机床博览会上来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进的机床设备中～超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。该届博览会上展出的加工中心中～主轴转速10000-20000r/min～最高进给速度可达20-60m/min,复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时～加工的形状却日益复杂。在工程机械快速发
毕业设计 标题︰轴类零件工艺设计学生姓名︰ 系部︰机械工程系专业︰数控技术 班级︰ 指导老师︰ 校外指导老师︰
目录 摘要 (4) 1．绪论 (5) 1.1数控技术的现状与发展趋势 (5) 2. 零件工艺分析 (6) 2.1零件的用途 (6) 2.2零件图工艺分析 (6) 2.3零件毛坯及材料的选择 (7) 3.加工设备及辅助工具的选择 (9) 3.1机床的选择 (9) 3.2刀具的选择 (9) 3.3量具的选择 (10) 3.4夹具的选择 (10) 4.拟定工艺方案 (11) 4.1加工工序的划分 (11) 4.2加工顺序的确定 (11) 4.3加工路线的确定 (12) 4.4零件定位基准的确定 (14) 4.5装夹方式的确定 (15) 4.6工作坐标原点与换刀点的确定 (16) 5.切削用量选择 (17) 5.1背吃刀量的确定 (17) 5.2主轴转速的确定 (17) 5.3进给速度的确定 (19) 6.切削液的选择 (20)
7.工艺文件的制定及程序编制 (21) 7.1数控加工工艺卡 (21) 7.2刀具卡 (22) 7.3程序编制 (23) 8．机械加工精度及零件表面质量 (31) 8.1机械加工精度 (31) 8.2零件表面质量 (31) 结论 (33) 参考文献 (34) 附录 (35) 后记 (36)
摘要 数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。因此本文主要是对轴类零件的数控加工工艺进行分析，详细地阐述了轴类零件的加工工艺分析及制定加工方案的整个设计过程。该轴类零件的结构特点是由圆柱、圆弧、椭圆弧、螺纹、槽等组成内外表面的回转体。零件的加工过程是首先用粗基准定位，加工出精基准表面；然后采用精基准定位，加工零件的其他表面。工艺路线的拟订是制订工艺规程的关健，它与定位基准的选择有密切关系。其次在机床、刀具、夹具切削用量的选择中，着重考虑到其对零件的加工的因素，为工艺设计节省了大量的时间。提高了设计效率。本文内容大致介绍了数控技术的发展趋势、对零件加工工艺步骤分析以及数控编程等。利用计算机辅助设计-AuToCAD绘制椭圆轴的二维图，用G代码指令进行手工编程并制定了相关的工艺文件，最后对机械加工精度及零件表面质量进行分析。 关键词：数控技术、轴类零件、工艺设计、程序编制
数控车床设计方案 一、选定题目——数控车床 数控机床的特点 1. 适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件在数控机床上加工不同形状的工件，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件的加工。 2. 加工精度高，生产质量稳定数控机床的脉冲当量普遍可达 0.001mm/p，传动系统和机床机构都具有很高的刚度和热稳定性，进给系统采用间隙措施，并对反向间隙与丝缸螺距误差等由数控系统实现自动补偿，所以加工精度高。 3. 生产率高工件加工所需时间包括机动时间和辅助时间。数控机床能有效的减少这两部分时间。数控机床主轴转速和进给量的调速都比普通机床的范围大，机床刚性好，快速移动和停止采用了加速、减速措施，数控机床更换工件时，不需要调整机床。同一批工件加工质量稳定，无需停机检验，故辅助时间大大减少。 4. 减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床加工是自动进行的工件过程不需要人的干预，加工完毕自动停车，这就使工人的劳动条件大为改善。 5. 良好的经济效益机床价格昂贵，分摊到每个工件的设备费用较大，但是机床可节省许多其他的费用。例如，工件加工前不用划分工序，工件的安装、调整、加工和检验所花费的时间少，特别不用设计制造专用工装夹具，加工精度稳定，减少废品率。 6. 有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别在数控机床上使用计算机控制。
二、主要技术指标 1. 用途:指数控车床的工艺范围，包括加工对象的材料、质量、形状及尺寸等。 2. 生产率：包括加工对象的种类、批量及其所要求生产率。 3. 性能指标：包括加工对象所要求的精度或数控车床的精度、刚度、热变形、噪声等。 4. 主要参数：即确定数控车床的加工空间和主要参数。 5. 驱动方式：数控车床驱动方式分为步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响传动方式的确定。 6. 成本及生产周期：无论是订货还是工厂规划的产品，都将确定成本及生产周期方面的指标。 三、系统方案设计 (一) 数控车床基本组成 1) 数控机床是一种利用数控技术，按照事先编好的程序实现动作的机床，它由程序载体、输入装置、数控装置、伺服系统、位置反馈和机床机械部件组 成。 2) 数控车床结构由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分组成。 3) 数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。详见下图：
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
目录 第一章绪论 (2) 第二章零件图纸分析 (5) 2.1 零件的特征 (5) 2.2 数值计算 (5) 第三章工件的定位与装夹 (7) 3.1加工精度要求 (7) 3.2定位基准的选择 (7) 3.3装夹方式 (7) 3.4工艺过程制定 (7) 第四章车削工艺分析 (9) 4.1 选择夹具 (9) 4.2 工步设计 (9) 4.3 刀具选择 (9) 4.4 设计走刀路线 (11) 第五章切削用量 (15) 5.1 切削用量 (15) 5.2 主轴转速的确定 (15) 第六章数控车床的对刀 (16) 6.1 刀位点 (16) 6.2 待加工毛坯的对刀 (16) 6.3 刀偏值的测定 (16) 第七章编程 (17) 第八章结论 (20) 参考文献 (21) 后记 (22)
数控车削加工工艺及编程 第一章绪论 关键词：数控车床车削加工工艺工艺分析 摘要：数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处，但也有许多不同之处。为此，分析了数控车削的加工工艺。 数控机床产生20世纪40年代，随着科学技术和社会生产的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量要求越来越高，零件的形状越来越复杂，传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。 数控车床又称为CNC（computer numerical control）车床，即用计算机数字控制的车床，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。 一、数控车削加工工艺的内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面： （一）选择并确定零件的数控车削加工内容； （二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； （三）工具、夹具的选择和调整设计； （四）工序、工步的设计； （五）加工轨迹的计算和优化； （六）数控车削加工程序的编写、校验与修改； （七）首件试加工与现场问题的处理； （八）编制数控加工工艺技术文件；
1前言 在机械制造中，对单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的要求，故机床结构一般比较复杂。不仅如此，在实际加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产率低，工件的加工质量也不稳定。 针对以上的问题，组合机床便出现并逐步发展起来。组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成一种高效组合机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，有刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现各种加工。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：第一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍也是最实用的做法。第二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计成通用部件，这种机床称为“专用组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批量生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具和刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。 该课题是数控气缸盖导管孔组合机床的主轴箱设计。该课题来源于高精公司。这次设计任务是组合机床主轴箱部分的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。首先，在同组同学完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统。这里应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；第四步，计算并校核主轴是否符强度要求，其中包括对主轴配套轴承的校核；第五步，设计计算同步带传动装置；最后，绘制出相应的主轴箱图和同步带图以及它们的一些零件图。 整个毕业设计，需要查阅大量的资料作为参考，在设计过程中必须考虑各个方面的问题，要从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性以及被加工零件的具体要求出发，确立合理的设计方案。要不断地检查目标的完成情况，这样才能发现自己存在的不足，遇到的问题也要及时请教指导老师，研究坚决的方法，得到进步。最终在老师的耐心和认真负责的指导下，顺利完成了这个毕业设计。
题目数控机床的组成加工原理与工艺 系部：机电工程系 专业：机电一体化 指导老师： 班级： 学生：
目录 绪论 (1) 第一章数控车床的基本组成和工作原理 (4) 1.1 任务准备 (4) 1.1.1 机床结构 (4) 1.2 工作原理 (6) 1.3 数控车床的分类 (6) 1.4 数控车床的性能指标 (7) 1.5 数控车床的特点 (8) 第二章数控车床编程与操作....... . (10) 2.1 数控车床概述 (10) 2.1.1数控车床的组 (10) 2.1.2数控车床的机械构成 (11) 2.1.3数控系统 (11) 2.1.4数控车床的特点 (12) 2.1.5数控车床的分类 (13) 2.1.6数控车床（CJK6153）的主要技术 (13) 2.1.7数控车床（CJK6153）的润滑 (13) 2.2 数控车床的编程方法 (13) 2.2.1设定数控车床的机床坐标系 (13) 2.2.2设定数控车床的工件坐标系 (14) 第三章数控车床加工工艺分析 (20) 3.1 零件图样分析......................................... (20) 3.2 工艺分析 (21) 3.3 车孔的关键技术 (21)
3.4 解决排屑问题 (21) 3.5 加工方法 (22) 第四章当前数控机床技术发展趋势 (24) 4.1 是精密加工技术有所突破 (24) 4.2 是技术集成和技术复合趋势明显 (24) 结束语 (25) 参考文献 (26)
绪论 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯 机并加工零件。 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：●加工精度高，具有稳定的加工质量； ●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；●加工零件改变时，一 般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；数控折弯机 ●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床一般由下列几个部分组成：●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 ●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件 和软件方面，都有飞速发展。
GSK980TA/D编程教材 《一》编程的基本概念 《二》常用G代码介绍 《三》单一固定循环 《四》复合型固定循环 《五》用户宏程序 《六》螺纹加工 《七》T代码及刀补 《八》F代码及G98、G99 《九》S代码及G96、G97 （注意：本教材仅供学习参考，实际操作编程时应以广数GSK980T车床数控系统使用手册为准） 2007年9月 《一》编程的基本概念: 一个完整的车床加工程序一般用于在一次装夹中按工艺要求完成对工件的加工，数控程序包括程序号、程序段。 （一）程序号：相当于程序名称，系统通过程序号可从存储器中多个程序中识别所要处理的程序，程序号由字母O及4位数字组成。 （二）程序段：相当于一句程序语句，由若干个字段组成，最后是一个分号（；）录入时在键入EOB键后自动加上。整个程序由若干个程序段构成，一个程序段用来完成刀具的一个或一组动作，或实现机床的一些功能。（三）字段（或称为字）：由称为“地址”的单个英语字母加若干位数字组成。根据其功能可分成以下几种类型的字段： ▲程序段号：由字母N及数字组成，位于程序段最前面，主要作用是使程序便于阅读，可以省略，但某些特殊程序段（如表示跳转指令的目标程序段）必须标明程序段号。 为了便于修改程序时插入新程序段，各句程序段号一般可间隔一些数字（如 N0010、N0020、N0030）。 ▲ 准备功能：即G代码，由字母G及二位数字组成，大多数G代码用以指示刀具的运动。（如G00、G01、G02） ▲ 表示尺寸（坐标值）的字段：一般用在G代码字段的后面，为表示运动的G代码提供坐标数据，由一个字母与坐标值（整数或小数）组成。字母包括： 表示绝对坐标：X、Y、Z 表示相对坐标：U、V、W 表示园心坐标：I、J、K (车床实际使用的坐标只有X、Z，所以Y、V、J都用不着) ▼表示进给量的字段：用字母F加进给量值组成，一般用在插补指令的程序段中，规定了插补运动的速度。 ▼S代码：表示主轴速度的字段。用字母S加主轴每分钟转速（或主轴线速度：米/分）组成。
目录 1、前言 (2) 2、控制系统硬件的基本组成 (2) 2.1系统扩展 (2) 2.1.1 8031芯片引脚 (3) 2.1.2 数据存储器的扩展 (6) 2.1.3 数据存储器的扩展 (7) 3、控制系统软件的组成及结构 (9) 3.1 监控程序 (10) 3.1.1 系统初始化 (10) 3.1.2 命令处理循环 (10) 3.1.3 零件加工程序（或作业程序）的输入和编辑 (10) 3.1.4 指令分析执行 (10) 3.1.5 系统自检 (11) 3.2 数控机床控制系统软件的结构 (11) 3.2.1 子程序结构 (12) 3.2.2 主程序加中断程序结构 (12) 3.2.3 中断程序结构 (12) 4 、心会得体 (13) 5 、参考文献 (14)
1 、前言 数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。数控机床控制系统的作用是使数控机床机械系统在程序的控制下自动完成预定的工作，是数控机床的主要组成部分。 2、控制系统硬件的基本组成 数控机床控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。控制系统在使用中的控制对象各不相同，但其硬件的基本组成是一致的。控制系统的硬件基本组成框图如图1所示。 图1 控制系统硬件基本组成框图 在图1中，如果控制系统是开环控制系统，则没有反馈回路，不带检测装置。 以单片机为核心的控制系统大多采用MCS-51系列单片机中的8031芯片单片机，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。 2.1系统扩展 以8031单片机为核心的控制系统必须扩展程序存储器，用以存放程序。同时，单片机内部的数据存储器容量较小，不能满足实际需要，还要扩展数据存储
数控车床毕业设计
南京工程学院继续教育学院毕业论文典型轴类零件数控车削加工设计姓名：钱春花 学号：07323 专业：机电一体化 学历：大专 指导教师: 姜爱国
函授站：无锡交通高等职业技术学校 中国·南京 2012年5月 目录 前言（引言） 1．课题选择及说明 1．1 选题目标 1．2 课题说明 1．3图纸
2．加工内容和加工要求分析 2．1 加工结构及分布 2．2 加工要求分析 2．3 加工重点和难点分析 2．4加工内容和要求分析表 3．1加工方案设计初步考虑 3．1 加工过程设计 3．2 加工设计其它方案及优化4．加工设备选用 4．1机床选用： 4．2刀具选择 4．3夹具选用： 4．4量具 4．4工具清单 5．加工程序 6．操作加工要点 6．1加工准备 6．2工件加工 6．3对工件加工操作的改进 7．课题设计小结 7．1设计内容总结 7．2设计效果论证 7．4设计不足分析和可能的优化展望 7．3设计体会 参考文献资料
1．课题选择及说明 1．1 选题目标 通过典型轴零件数控车床加工设计，进一步提高工艺分析、工艺设计及工艺技术文件的编写、程序编写，提高综合数控加工技能。 是专业各门课程综合应用，提高专业能力。 设计与工作实际相结合，提高工作适应能力。 目的： 1、通过零件加工工艺设计进一步掌握零件加工的过程和每一步的加工要求，在设计过程中，充分利用在校所学内容，使之融会贯通，加深对所学内容的理解和掌握。 2、设计过程中必须认真考虑加工三要素的设定，它们是加工中最重要的三个参数。合理设置可以提高加工精度，缩短加工时间，节约生产成本。通过设计可以更深一点地理解并掌握三要素的设定方法。 3、设计中涉及了车断面、车外圆、车椭圆、镗孔、车内外螺纹等加工方式。通过对如上常用加工方式的工艺设计，熟悉了这些加工方式的加工特点，工艺设计的方法。 4、在此次设计过程中，肯定会遇到各种各样的困难，这也能提高我遇到问题解决问题的能力。对今后的工作以及生活都大有益处。 意义： 1、随着全国产业机械化的提高，相应的机械零件的加工精度要求也随之愈加严格，对零件加工工艺进行合理设计能更好的在现有的加工条件下使加工精度得以最大化。 2、在制造业要求“成本最低化，利益最大化”的大前提下，零件加工工艺也有充分的必要性。它可以缩短加工时间，提高生产效率，降低原材料的报废率，从另一方面讲，也有效的降低了工人们的劳动强度。
江西城市职业学院2011届毕业设计 题目：数控机床自动润滑系统设计 分院：机电工程学院 班级：数控08—1班 学号： 080744080104 学生姓名： XXXX 起讫日期： 指导教师：职称： 教研室主任： 审核日期：
数控机床自动润滑系统 摘要 机床润滑系统的设计、调试和维修保养，对于提高机床加工精度、延长机床使用寿命等都有着十分重要的作用。但是在润滑系统的电气控制方面，仍存在以下问题:一是润滑系统工作状态的监控。数控机床控制系统中一般仅设邮箱釉面监控，以防供油不足，而对润滑系统易出现的漏油、油路堵塞等现象，不能及时做出反应。二是设置的润滑循环和给油时间单一，容易造成浪费。数控机床在不同的工作状态下，需要的润滑剂量是不一样的，如在机床暂停阶段就比加工阶段所需要的润滑油量要少。针对上述情况，在数控机床电气控制系统中，对润滑控制部分进行了改进设计，时刻监控润滑系统的工作状况，以保证机床机械部件得到良好的润滑，并且还可以根据机床的工作状态，自动调整供油、循环时间，以节约润滑油。 数控机床中润滑系统为间歇供油工作方式。因此，润滑系统中的压力采用定期检查方式，即在润滑泵每次工作以后检查。如果出现故障，如漏油、油泵失效、油路堵塞，润滑系统内的压力就会突然下降或升高，此时应立即强制机床停止运行，进行检查，以免事态扩大。油面过低以往习惯的处理方法是将“油面过低”信号与“压力异常”报警信号归为一类，作为紧急停止信号。一旦PMC系统接收到上述信号，机床立即进入紧急停止状态，同时让伺服系统断电。但是，与润滑系统因油路堵塞或漏油现象而造成“压力异常”的情况不同，如果润滑泵油箱内油不够，短时间不至于影响机床的性能，无需立即使机床停止工作。但是，出现此现象后，控制系统应及时显示相应的信息，提醒操作人员及时添加润滑油。如果操作人员没有在规定时间内予以补充，系统就会控制机床立即进入暂停状态。只有及时补给润滑油后，才允许操作人员运行机床，继续中断的工作。针对“油面过低”信号，这样的处理方法可以避免发生不必要的停机，减少辅助加工时间，特别是在加工大型模具的时候。在设计时，我们将“油面过低”信号归为电气控制系统“进给暂停”类信号，采用“提醒——警告——暂停，禁止自动运行”的报警。一旦油箱内油过少，不仅在操作面板上有红色指示灯提示，在屏幕上也同时显示警告信息，提醒操作人员。如果该信号在规定的时间内没有消失，则让机床迅速进入进给暂停状态，此时暂停机床进行任何自动操作。操作人员往油箱内添加足够的润滑油后，只需要按“循环启动”按钮，就可以解除此状态，让机床继续暂停前的加工操作。 该系统采用PLC进行控制。正常情况下，按下启动按钮，润滑电动机M立即运行，20S
广州数控980TD编程操作说明书 第一篇编程说明 第一章：编程基础 1.1GSK980TD简介 广州数控研制的新一代普及型车床CNC GSK980TD是GSK980TA的升级产品，采用了32位高性能CPU和超大规模可编程器件FPGA，运用实时多任务控制技术和硬件插补技术，实现μm级精度运动控制和PLC逻辑控制。 技术规格一览表 运动控 制控制轴：2轴（X、Z）；同时控制轴（插补轴）：2轴（X、Z） 插补功能：X、Z二轴直线、圆弧插补 位置指令范围：-9999.999～9999.999mm；最小指令单位：0.001mm 电子齿轮：指令倍乘系数1～255，指令分频系数1～255 快速移动速度：最高16000mm/分钟（可选配30000mm/分钟） 快速倍率：F0、25%、50%、100%四级实时调节 切削进给速度：最高8000mm/分钟（可选配15000mm/分钟）或500mm/转（每转进给） 进给倍率：0～150%十六级实时调节 手动进给速度：0～1260mm/分钟十六级实时调节 手轮进给：0.001、0.01、0.1mm三档 加减速：快速移动采用S型加减速，切削进给采用指数型加减速 Ｇ指令28种G指令：G00、G01、G02、G03、G04、G28、G32、G33、G34、G40、G41、G42、G50、G65、G70、G71、G72、G73、G74、G75、G76、G90、G92、G94、G96、G97、G98、G99，宏指令G65可完成27种算术、逻辑运
1.2 机床数控系统和数控机床 数控机床是由机床数控系统（Numerical Control Systems of machine tools）、机械、电气控制、液压、气动、润滑、冷却等子系统（部件）构成的机电一体化产品，机床数控系统是数控机床的控制核心。机控系统由控制装置（Computer Numerical Controler简称CNC）、伺服（或步进）电机驱动单元、伺服（或步进）电机等构成。 数控机床的工作原理：根据加工工艺要求编写加工程序（以下简称程序）并输入CNC，CNC加工程序向伺服（或步进）电机驱动单元发出运动控制指令，伺服（或步进）电机通过机械传动构完成机床的进给运程序中的主轴起停、刀具选择、冷却、润滑等逻辑控制指令由CNC传送给机床电气控制系统，由机床电气控制系统
一、前言 制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。21世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。 本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算。 下面就是本文的主题，关于数控车床的编程与实例。
二、数控机床（主要介绍数控车床） 2.1数控车床简介 数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。 数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。 2.2数控技术的发展趋势