文档介绍：目录
第一章 设计任务 1
第二章 总体体方案的确定 1
第三章 主传动系统的改造方案 2
主传动系统的改造方案 2
换装自动回转刀架 2
螺纹编码器的安装方案 3
第四章 进给传动部件的计算和选型 4
脉冲当量的确定 4
切削力的计算 4
滚珠丝杆螺母副的计算和选型（纵向） 4
同步带减速箱的设计（纵向） 6
步进电动机的计算和选型（纵向） 6
同步带传递功率的校核 12
第五章 控制系统硬件电路设计 14
第六章 步进电动机驱动电源的选用 16
第七章 控制系统的部分软件设计 16
总结 22
参考文献 22
第一章 设计任务
题目：C6140普通车床数控化改造设计
任务：将一台 C6 1 40卧式车床改造成经济型数控车床，主要技术指标如下：
床身最大加工直径 400mm；
最大加工长度 1000mm；
X (横向)方向定位精度土 Z (纵向)方向土
X方向最快移动速度Vxmax=3m/min, Z方向为Vzmax=6m/min；
X 方向最快工进速度 Vxmaxf=，Z 方向为 Vzmaxf= ；
可以采用LED液晶数码管显示；
冷却泵自动启动 /停止；
制动控制主轴正反转、停止；
纵横向安装限位开关；
选择51系列的单片机作为控制系统的 CPU扩展程序存储器、数据存储器、 键盘与显示电路、 I/O 接口电路、 D/A 装换电路等。
第二章 总体体方案的确定
总体方案应考虑车床数控系统的运行方式，进给伺服系统的类型，数控系 CPL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-5係列 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)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，I / O接口电路，D/ A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。
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。
第三章 主传动系统的改造方案
主传动系统的改造方案
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 ，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-，生产厂家为烟 台惠丰电子有限公司。
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。
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， 选用常州市宏达机床数控设备有限公司生产的 LD4B-CK6140 型四位立式电动刀架。实现自动换刀需要配置相应的电路，由数控系统完成。
螺纹编码器的安装方案
螺纹编码器又称主轴脉冲发生器或圆光栅。数控车床加工螺纹时，需要配
置主轴脉冲发生器，作为车床主轴位置信号的反馈元件， 它与车床主轴同步转动。
本例中，改造后的车床能够加工的最大螺纹导程 24mm，Z 向的进