普通车床的数控改造(电气部分)

普通车床的数控改造（电气部分）摘要：文章针对现有常规普通车床的缺点提出了数控改造方案和微机数控系统设计提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，简单介绍了机械部分的改造，包括机械传动系统中主传动系统、主轴编码器和进给传动系统的改造。较详尽地阐述了西门子802S数控系统的组成，介绍了通过利用西门子802S系统对微机数控部分进行设计改造，主要包括数控系统的选择、机床纵、横向进给传动系统设计计算、步进电机的选择以及电气控制部分设计等，结果表明，改造后的机床拥有较完备的数控功能和较好的加工性能，抗干扰能力强，可靠性提高，能适应更广泛的加工要求，满足了中小企业对形状复杂，精度要求较高零件的加工需要，大大提升了企业的竞争力，此项改造给企业每年带来直接经济效益近五十万，取得了很好的社会效益。关键词：普通车床数控改造步进电机经济型数控系统数控刀架CA6140ordinarylatheofnumericalcontroltechnologytransformation(electrical)Abstract：AimingattheexistingshortcomingsofconventionalCA6140ordinarylathecontrolschemeproposedandcomputernumericalcontrolsystemdesign,theimprovementofthemachiningaccuracyandexpandthescopeofuseofmachinetools,andtoincreaseproductivity.ThispaperillustratesthegeneralreformofCNClathe,simpledesignprocessisintroduced,includingmechanicalpartofmechanicaltransmissionsysteminmaintransmissionsystem,andtodriveshaftencodersystemtransformation.ItexpoundedSiemens802Snumerical-controlledsystem,introducesthecompositionofSiemens802Ssystembyusingthemicrocomputercontrolpartsdesign,includingthechoiceofsystem,NCmachinetoolsinverticalandhorizontaltransmissionsystemdesign,selectionofsteppingmotorandelectricalcontrolpartdesign,theresultsshowthatthemachinehasacompleteNCmachiningfunctionandgoodperformance,stronganti-jammingcapability,reliability,canadaptthebroaderprocessingrequirementsofsmallandmedium-sizedenterprises,andtomeetthecomplexshape,highprecisionmachiningneeds,greatlyimprovedthecompetitivenessofenterprises,themodificationtoenterpriseyearbringsdirecteconomicbenefits,nearlyhalfthegoodsocialbenefits.Keywords：OrdinarylatheCNCtransformationSteppingmotorEconomicalCNCsystemCNCturret目录第1页目录1绪论...............................................................11.1课题背景.........................................................11.2机床改造的内容及意义.............................................11.2.1研究意义.....................................................11.2.2主要研究内容及技术路线.......................................21.2.3数控化改造后机床的优越性.....................................21.3机床的经济型数控化改造主要解决的问题.............................22数控系统的选择......................................................42.1开环数控系统.....................................................82.2闭环数控系统.....................................................82.3半闭环数控系统...................................................83机械部分的改造.....................................................94步进电机的选择....................................................134.1步进电动机的选用原则............................................134.1.1步距角α....................................................134.1.2精度........................................................144.1.3转矩........................................................144.1.4启动频率....................................................144.2纵向步进电机的选择..............................................154.2.1确定系统的脉冲当量..........................................154.2.2步距角的选择................................................154.2.3矩频特性：..................................................164.2.4据步进电机的矩频特性计算加减速时间校核的快速性..............194.3横向步进电机的选择..............................................194.3.1步距角的确定................................................194.3.2距频特性....................................................205主轴交流伺服电机..................................................115.1主轴的变速范围..................................................115.2初选主轴电机的型号..............................................11目录第2页5.3主轴电机的校核..................................................126微机控制系统硬件电路设计...........................................236.1控制系统的功能要求..............................................236.2简介西门子802S数控系统..........................................46.3802S数控系统的组成..............................................66.4主轴系统的改造..................................................236.5机床控制系统改造................................................246.6编写PLC用户程序................................................256.7驱动器调试......................................................26结论...............................................................28参考文献.............................................................29致谢...............................................................31附录...............................................................32附录1：说明书中各符号一览表.......................................32附录2：外文资料翻译...............................................33西安文理学院本科毕业设计（论文）第1页1绪论1.1课题背景1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6％。我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在