【正文】 再一次對所有給予過我關心和幫助的老師、同學、和朋友們致以深深的謝意!我相信，我將會以更大的熱情和信心投入到今后的學習中去，為了所有曾經幫助過我的人們，我將永遠努力，不斷進??！。我堅信，這一切一切必將對我以后的學習、工作和生活產生深遠的影響。而且，老師以他淵博的學識和前瞻的眼光，為學生開闊了研究視野，豐富了專業(yè)知識。在課題的研究期間和論文的撰寫過程中，老師傾注了大量的心血，才使得我能夠順利地完成各項工作，從最初論文的選題到最終斟字酌句的審閱，論文進行過程中的每一個環(huán)節(jié)，都傾注著老師辛勞的汗水，凝結著老師智慧的結晶。本論文是在老師的悉心指導下完成的，從老師那里，我不僅學到了許多書本上的知識，同時也學會了許多做人的道理。在本篇論文完成之際，回想過去的點點滴滴，我深深的感到畢業(yè)設計不僅僅是增長了我們的學識，提高我們的能力，更多的是對我們從事學習研究的一種責任心的培養(yǎng)，是對我們細心和耐心的考驗。在設計過程中，我們也學到了很多東西，我們通過查閱大量的資料，把所學的知識應用到設計中，這樣既溫故了我們在大學期間所學的專業(yè)知識，又培養(yǎng)了我們一種獨立思考問題、解決問題的能力，對今后的工作必將產生深遠的影響。目前機床數控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現在我國機床數控化率不到3％。我們的設計和改造任務主要包括主運動和進給運動的改造設計，通過改造使其具有數控機床的一般特性。五．總結進過十五天的努力終于完成了對CA6140普車的數控化改造的設計。 軟防護為了避免刀架縱向或橫向沖出工作臺需對其進行超程保護控制，其控制原理為： 1. 當向X軸正向移動時刀架撞到+MSQX1限位開關電路切斷電源，使其斷電停車；當向X軸負向移動時刀架撞到+MSQX2限位開關電路切斷電源，使其斷電停車； 2. 當向Z軸正向移動時刀架撞到+MSQZ1限位開關電路切斷電源，使其斷電停車；當向Z軸正向移動時刀架撞到+MSQZ2限位開關電路切斷電源，使其斷電停車。滾珠絲杠副是精密元件，工作時要嚴防灰塵特別是切削及硬粒進入滾道。四．安全防護 硬防護改造效果必須以安全為前提。 普通車床導軌大多采用的是滑動導軌，其動、靜摩擦系數大，在使用一段時間后都會有不同程度的磨損，對機床傳動精度和其保持性帶來很大的影響。 滑動導軌副的改造 對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。 主軸傳動系統(tǒng)的改造 為提高機床自動化程度，實現在加工過程中自動變速，對原CA6140主軸傳動系統(tǒng)進行一定的改裝。該刀架可以夾持4把刀，采用鼠牙盤為分度定位，利用步進電機實現自動轉位。1. 橫向步進電機　2. 減速器　3. 減速器輸出軸　4. 聯軸套　5. 圓螺母　6. 連接短軸　7. 橫向滾珠絲杠　8. 中拖板　9. 螺母座　10. 套筒聯軸器　11. 支撐短軸　12. 推力球軸承 刀架 選用選用LD46132型電動刀架因為設計要求刀架的最大回轉直徑為400mm，而最小的三角刀架的設計高度大大超過60mm，故選用LD46132刀架型號，因刀架為外購件，其尺寸已成定值，故選用四方刀架。左端則將原車床的懸空結構改為支承結構，用一個聯軸套4 和一根連接短軸6 把滾珠絲杠7 與減速器輸出軸3 連接起來，并通過一對圓螺母5 實現對整個絲杠的預拉伸和鎖緊，以提高其軸向剛度。靠近操作者一端，布置一根支撐短軸11 ，通過套筒聯軸器10 與滾珠絲杠7 連接起來。 橫向（X向）進給系統(tǒng)的改造 橫向滾珠絲杠也采用一端固定，一端浮動，三點支承的形式，也通過雙螺母螺紋預緊方式消除絲杠和螺母間的間隙。滾珠絲杠選用單圓弧滾道截面，外循環(huán)方式精度選6級。支架做成可移動的形式方便裝配，絲杠位置調整好后，由螺釘擰緊。步進電機通過消隙齒輪2 減速，減速器輸出軸用套筒聯軸器6 與絲杠3 （，固定銷3 防止減速器轉動。因此縱向滾珠絲杠的支承形式為一端固定，一端浮動，三點支承。原車床的進給箱保留，滾珠絲杠左端仍然采用原固定支承結構，支撐軸6 通過套筒聯軸器5與滾珠絲杠相連，這種聯軸器用2 個互相垂直的錐銷將支撐軸與絲杠聯接起來，結構簡單，徑向尺寸小，可防止被連接軸的位移和偏斜帶來的裝配困難和附加應力。 縱向（Z向）進給系統(tǒng)的改造 改造思路 所示。 Z軸X軸進給伺服控制系統(tǒng)刀架控制電路： 刀架電機采用三相異步電機驅動由繼電器模塊控制（如圖33），刀架電機控制刀架的換刀（正反轉）及轉動角度指令由數控系統(tǒng)發(fā)出，若出現故障，則由PLC發(fā)出信號輸入到數控系統(tǒng)，經系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。 X軸進給伺服控制系統(tǒng)：X軸電機采用雷賽步進電機驅動（如圖32），由雷賽伺服模塊控制，其動力由+V1電源經伺服模塊提供，步進電機控制刀架的X（橫向）進給與后退（正反轉）及進給速度與進給量指令由數控系統(tǒng)發(fā)出，它與數控系統(tǒng)的接口為XS30，若出現故障，則由伺服模塊發(fā)出信號經PLC輸入到數控系統(tǒng)，經系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。主軸控制系統(tǒng)： 主軸采用三相異步電機驅動由西門子440變頻器US控制，其動力由U、V、W三相電源經變頻器US提供，主軸電機的正反轉由指令控制經PLC輸出再經變頻器US控制主軸電機的正反轉，主軸電機轉速由數控系統(tǒng)經XS9口直接連到變頻器US控制電機轉速，若出現故障，則由變頻器US發(fā)出信號經PLC輸入到數控系統(tǒng)，經系統(tǒng)判斷故障類型在顯示器上報警顯示報警號。(5)數字式進給伺服和數字式主軸驅動：數字控制、數據的串行傳輸大大提高了運行的可靠性。所以產品的一致性好，增加了可靠性。(2)大規(guī)模及超大規(guī)模的專用集成電路芯片：GSK980TD系統(tǒng)采用了許多由富士通公司制造的高度集成的專用功能芯片。其工作場地的室溫為045℃，相對濕度75%短時可達95%, ，電網電壓波動為10%15%,經對使用中系統(tǒng)的實際統(tǒng)計，比較好地滿足了我國市場的要求。為保證機床長期可靠地運行，數控系統(tǒng)必須有抵抗惡劣環(huán)境的高可靠運行特性。在對多家數控系統(tǒng)進行比較后!我們選擇了GSK980TD型數控系統(tǒng)。 數控系統(tǒng)的選擇 機床數控系統(tǒng)(CNC系統(tǒng))是數控機床的控制核心，隨著機床數控技術的不斷發(fā)展與進步，提高了數控機床的整體性能，尤其是它的加工精度和生產效率提高得更為顯著，現在，數控機床已在機械工業(yè)生產中得到廣泛應用。三．主要結構的數控改造方法 數控系統(tǒng)的改造 數控系統(tǒng)是數控機床的靈魂，其性能的穩(wěn)定性直接影響零件的加工的尺寸精度、位置精度及操作工人的人身安全。 利用數控系統(tǒng)對輸入的加工程序進行運算處理，發(fā)出的進給指令通過I/O接口輸出給X軸和Z軸步進電機，經齒輪減速后，帶動滾珠絲杠轉動，由螺母帶動刀架直線移動，從而實現縱向和橫向的自動進給運動。在考慮經濟型數控機床改造具體方案時，所遵循的原則是在滿足需要的前提下，對原有車床盡可能減少改動，以降低改成本。 數控機床由機床、數控系統(tǒng)和外圍技術三部分組成。 改造方案的確定 CA6140A車床主要用于對中小型軸類、盤類及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機床應完成的工作內容有：能夠控制主軸正反轉，實現不同切削速度的主軸變速；刀架能夠實現縱向和橫向的進給運動，并具有在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具的功能；加工螺紋時，應保證主軸轉一轉，刀架移動一個加工螺紋的螺距或導程。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。在我國，普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。有了硬件，軟件才能有效地運行。 ③數控系統(tǒng)的硬件電路設計 任何一個數控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。因為開環(huán)控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統(tǒng)采用兩軸聯動連續(xù)控制系統(tǒng)。 改造方案的論證 對于普通機床的經濟型數控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。 改造任務 本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。通過控制縱、橫進給系統(tǒng)，保證改造后的車床具有定位、直線插補、圓弧插補、暫停等功能。數控改造主要包括傳動系統(tǒng)的機械改造和數控裝置的設計。事實證明：用較少的資金，將普通機床改造升級為數控機床，可以為企業(yè)帶來可觀的經濟效益。 經過大量實踐證明普通機床數控化改造具有一定經濟性、實用性和穩(wěn)定性。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，FMC/FMS等自動化生產線更屈指可數（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）。近10年來，～，年產值約為18億元。實際操作起來以前兩種最多，也最易操作。半防護是在局部防護的基礎上增加切削的保護，即增加擋屑裝置。 機床防護 　　機床改造后整個防護分局部防護、半防護和全防護三種。 在對這些機床改造時一般都要對其潤滑部分進行相應的改動，采用稀油集中定量、定時供油潤滑的方式，可分為手控潤滑和編程自動潤化兩種，在機床