目 录
第一章
前言……………………………………………………………………1
概论……………………………………………………………………2
摘要……………………………………………………………………7
第二章 设计要求
2.1总体方案设计要求………………………………………………8
2.2设计参数…………………………………………………………9
2.3.其它要求…………………………………………………………12
第三章 进给伺服系统机械部分设计与计算
3.1进给系统机械结构改造设计……………………………………13
3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型…………………………13
第四章 步进电动机的计算与选型
4.1步进电动机选用的基本原则……………………………………24
4.2步进电动机的选择………………………………………………25
第五章 主轴交流伺服电机
5.1主轴的变速范围…………………………………………………26
5.2初选主轴电机的型号……………………………………………26
5.3主轴电机的校核…………………………………………………26
第六章 微机控制系统硬件电路设计
6.1控制系统的功能要求……………………………………………27
6.2硬件电路的组成…………………………………………………27
6.3设计说明…………………………………………………………27
第七章 车床改造的结构特点…………………………………………30
第八章 安装调整中应注意的问题……………………………………31
参考文献………………………………………………………………32
总结……………………………………………………………………33
第一章 前 言
大学三年的学习生活即将结束，大学学习生活中的最后一个环节也是最重要一个环节———毕业设计，是对所学知识和技能的综合运用和检验。
本人的毕业设计课题是对普通车床（CA6140）进行经济型数控改造，其内容包括：总体方案的确定、机械改造部分的设计计算（伺服进给机构设计、主轴交流伺服电机的选择、微机控制系统硬件电路设计）等。对普通车床进行经济型数控改造符合我国国情，即适合我国目前的经济水平、教育水平和生产水平，又是国内许多企业提高生产设备自动化水平和精密程度的主要途径，在我国有着广阔的市场。从另一个角度来说，该设计既有机床结构方面内容，又有机加工方面内容，还有数控技术方面的内容，有利于将大学所学的知识进行综合运用。虽然设计者未曾系统的学习过机床设计的课程，但通过该设计拓宽了知识面，增强了实践能力，对普通机床和数控机床都有了进一步的了解。
毕业设计作为我们在大学校园里的最后一堂课、最后一项测试，它既是一次锻炼，也是一次检验，在整个设计过程中，我获益匪浅。在此，我要衷心感谢梁洁萍老师对我的关心和细致指导。
由于毕业设计是我的第一次综合性设计，无论是设计本人的纰漏还是经验上的缺乏都难免导致设计的一些失误和不足，在此，恳请老师和同学们给以指正。
概 论一、数控系统发展简史 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。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
二、国内数控机床状况分析（一）国内数控机床现状
近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主。
（二）国内数控机床的特点
1、新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。
2、数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。
2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。
3、数控机床发展的关键配套产品有了突破。
三、数控系统的发展趋势1. 继续向开放式、基于PC的第六代方向发展
基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
2. 向高速化和高精度化发展
这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
3. 向智能化方向发展
随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
（1）应用自适应控制技术
数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
（2）引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
（3）引入故障诊断专家系统
（4）智能化数字伺服驱动装置
可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。
四、机床数控化改造的必要性（一）微观看改造的必要性
从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
1 、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
2 、可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程
