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 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 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 第2章数控车床总体改造方案及机械部分设计 2.1设计要求 2.1.1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。 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。