毕业设计任务书机电工程系一、设计课题名称：CA6140车床的数控化改造二、指导教师：三、设计要求：采用数控装置和伺服装置，对CA6140车床进行数控化改造。
要求能进行车削数控加工，达到或超过原车削加工性能。
数控装置、伺服装置选择合理，控制系统设计简单可靠，保护措施完备。
四、设计依据：CA6140车床控制要求、电气原理图及相关参数；数控装置型号规格参数；伺服装置型号规格参数；常用低压控制电器型号规格参数。
五、参考资料：熊光华主编²数控机床²北京：机械工业出版社；2002廖兆荣主编²机床电气自动控制²北京：化学工业出版社；2003王爱玲主编²现代数控机床结构与设计²北京：兵器工业出版社；1999余良英编著²机床数控改造设计与实例²北京：机械工业出版社；1998白恩远主编²现代数控机床伺服及检测技术²北京：国防工业出版社；2002袁任光编著²交流变频调速器选用手册²广州：广东科技出版社，2002曾毅等编著²变频调速控制系统的设计与维护²济南：山东科学技术出版社，2002编写组编²机床设计手册第5卷上、下册²北京：机械工业出版社，1979李荣生主编²电气传动控制系统设计指导²北京：机械工业出版社，2004姜德希编²机床电气线路图册²北京：中国农业出版社，编写组编著²工厂常用电气设备手册上、下册²北京：中国电力出版社，1997六、设计内容进度及工作量(一)设计内容和进度要求序号进度要求设计内容1 1周了解车床传动、控制、加工性能，分析国内外数控车床的结构、控制和加工要求。
经过分析、比较、计算，确定改造总体方案。
2 0．5周对进给、主轴传动系统进行分析计算，选择拖动电动机并确定传动系统改造方案。
1周完成进给、主轴传动系统改造图。
30．5周选择伺服装置0．5周完成伺服系统控制设计，并完成伺服系统控制原理图。
4 0．5周选择数控装置。
51周完成电气原理图草图和电气安装接线图草图。
0．5周完成电气原理图和电气安装接线图。
6 0．5周伺服系统调试设计。
0．5周数控装置调试设计。
0．5周机床安装及调试设计。
7 2周编写设计说明书。
8 1周毕业设计答辩准备及答辩。
(二)工作量设计说明书：数控化改造总体方案设计；机械部分改造设计；伺服装置选型；伺服系统控制设计；数控装置选型；电气控制系统设计；机床安装与调试设计。
图纸：机械改造图；伺服系统控制原理图；电气安装接线图；电气原理图；元器件清单；七、说明书的格式和装订要求（一）毕业设计封面（全系统一格式）（二）毕业设计评阅书（全系统一格式）（三）评分标准（全系统一格式）（四）毕业设计任务书（指导教师下发）（五）毕业设计明细表（全系统一格式）（六）目录（七）毕业设计正文（八）设计图纸（九）毕业设计总结（十）参考资料注:说明书用A4开纸打印或书写，毕业设计正文字数不少于1.5万（含空格）八、毕业设计课题审批表审批具体意见审查部门负责人意见专业负责人时间年月日学术负责人时间年月日目录第1章前言 (1)1.1 问题提出 (1)1.2 普通车床数控化改造的好处 (1)1.3 机床数控化改造的意义 (2)第2章改造总体方案 (3)2.1 CA6140车床介绍 (3)2.1.1 CA6140车床组成图 (3)2.1.2 CA6140改造参数 (3)2.2 数控化改造要求和内容 (4)第3章机械部分改造 (7)3.1 主传动系统 (7)3.1.1主传动系统的介绍 (7)3.1.2 主轴脉冲发生器 (7)3.2 进给传动系统 (7)3.2.1 纵向进给的改造与计算 (7)3.2.2 横向进给的改造与计算 (11)3.2.3 导轨 (15)第4章辅助装置 (16)4.1 刀架的改造与安装................................... 错误！未定义书签。
第5章数控部分 (19)5.1 数控系统的选择 (19)5.2 数控系统的介绍 (20)5.2.1 操作面板 (20)5.2.2 软件操作界面 (20)5.2.3 系统参数 (21)5.3 伺服驱动 (22)5.4 伺服电机 (24)第6章机床的安装与调试 (25)6.1 数控系统的调试 (25)6.1.1 参数设置 (25)6.1.2 外部状态检查 (27)6.1.3 伺服电机安装调试 (29)6.1.4 接通伺服电源 (30)6.1.5 连接机床调试 (30)6.1.6 参数的设置与系统的调试 (33)6.1.7 其他参数设置及传动链注意事项 (33)6.2 电气PLC的调试 (33)6.3 安装调试的注意事项 (34)元器件清单 (35)毕业设计图纸 ........................................... 错误！未定义书签。
致谢. (36)参考文献 (37)第1章前言1.1 问题提出数控车床作为机电液气一体化的典型产品，是现代机械制造业中不可缺少的加工设备，在机械制造业中发挥着重要的作用，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、零件多变的加工问题，且产品加工质量稳定，生产效率较高。
企业要在激烈的市场竞争中获得生存、求得发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。
购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,但是成本太高，很多工厂在短时间内都无法有那么多的资金，这严重阻碍企业的设备更新和设备改造的步伐；同时目前大多数企业还有数量众多，而且还具有较长使用寿命的普通机床，由于普通机床加工精度相对较低、不能批量生产，生产的自动化程度不高，生产自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性和转型周期，又不能马上淘汰。
而改造现有旧机床、配备与之相适应的数控系统，把普通机床改装成数控机床，是当前许多企业对现有设备改造换代的首选办法，也是提高机床数控化率的一条有效途径，不失为一条投资少、提升产品加工精度及质量，提高生产效率的捷径，使企业提升竞争力，在我国成为世界制造业中心及制造强国的进程中，占有一席之地。
所以，针对普通车床6140存在以下几个问题：1）车床整体太破旧，机床磨损严重，加工精度达不到要求。
2)车床电气元件老化，连接线不稳固。
3)普通车床加工存在局限性，不能实现现代多种零件的加工。
4)随着机床的发展，机床也变成了数控化、人性化、效益化。
而，普通车床实现一人操作多台机床，不能自动化控制。
故，据上述问题普通车床即将面临淘汰，因此，普通车床的改造势在必行。
1.2 普通车床数控化改造的好处（1）有利于普通车床的再次利用经改造后的车床能够再次利用，能够达到生产要求，实现数控化、人性化、效益化。
（2）有利于企业技术的提高，成本的节约数控机床与普通机床相比，有很大的优势，数控机床具有高度柔性，加工精度高，加工质量稳定、可靠，生产率高，改善劳动条件，利于生产管理现代化；而普通机床精度低，效率低，适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。
它投资较数控低，但对工人的操作技能要求较高，因此工人工资水平高。
这样会大大的加大企业的支出，对企业的收入也是有所影响的。
（3）有利于企业经济开支的节约数控化改造一般用户都能承担的起,这为资金紧张的中小型企业的技术改造开辟了新路,也对实力雄厚的大型企业产生了较大的吸引力。
由于新型机床价格昂贵,一次性投资巨大,如果把旧机床设备全部用新型机床替换。
要花费大量的资金,而替换下的机床又会闲置起来造成巨大浪费,若采用数控技术对旧机床加以改造和购买机床相比,则可省50%以上的资金,一套经济型数控装置的价格仅为全功能装置的1/3到1/5。
（4）有利于数控化市场的扩大订购新的数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足用户的需要,而改造的数控机床能够适应市场对产品多样化和高精度的要求。
因此得到了用户广泛的应用,机床的数控化改造已成为满足市场需求的主要补充手段,对中、小型企业来说是十分理想的选择。
1.3 机床数控化改造的意义(1)节省资金。
机床数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。
一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。
即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购置新机床60%的费用，并可以利用现有地基。
(2)性能稳定可靠。
因为机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
(3)提高生产效率。
机床数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高3至5倍。
对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。
并且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。
第2章 改造总体方案2.1 CA6140车床介绍2.1.1 CA6140车床组成图1、CA6140车床的基本组成如图2-1所示：2、车床的参数普通CA6140车床的主要参数如表2-1所示：表2-1床身上最大工件回转直径（mm ）400 刀架上最大工件回转直径（mm ）220 最大工件长度（mm ）750/1000/1500 主轴内孔（通孔）直径（mm ）52 主轴孔前端锥度莫氏6号 刀架纵向的快速移动速度（mm ）≥4.5m/min 刀架横向的快速移动速度（mm ）≥1.9m/min 床身导轨长度（mm ）340 主轴转速的范围（r/min ）9～1600 电动机功率（kw ）7.52.1.2 CA6140改造参数CA6140数控化改造后应达到的参数如表2-2图2-1 CA6140车床外形图 1-主轴箱 2-刀架 3-尾座 4-床身 5-右床腿 6-溜板箱 7-左床腿 8-进给箱最大加工直径：在床面上400mm 在横刀架以上210mm最大加工长度：1000mm快进速度：纵向2.4m/min 横向1.2m/min最大切削进给速度：纵向0.5m/min 横向0.25m/min溜板及刀架重力：纵向800N 横向600N主电机功率：7.5KW控制坐标数： 2最小指令值（脉冲当量）纵向0.01mm/脉冲横向0.005mm/脉冲进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm 横向0.075mm2.2 数控化改造要求和内容1、改造要求车床6140主要用于对中小型轴类、盘类及螺纹零件的加工，加工这些零件工艺上要求机床应该满足以下要求：(1)能够控制主轴正反转，实现不同切削速度的主轴变速；(2)刀架能够实现纵向和横向的进给运动，并具有在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具的功能；(3)加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个加工螺纹的螺距或导程。