摘要:数控车床是机电一体化的典型产品，它在机械制造业中发挥着巨大的作用，可以很好地解决机械制造中的加工难题，尤其是那些结构比较复杂且多变的零件的加工问题，而且能提高产品的加工质量和加工效率。但以目前的市场情况来看，数控机床的售价还是比较贵的，一次性进行大量资金的投入可能使许多企业有心而无力。在我国存在大量的普通车床，将普通机床进行数控化改造不失为一种良策。

根据普通机床改造的意义，针对CA6140普通车床机电一体化改造的目的，根据单片机应用技术、数控技术、自动控制及测试传感技术，提出一个总体的改造方案。改造车床的伺服进给系统，设计了基于AT89C51单片机的数控系统，实现车床的数控化。

关键词 数控机床；单片机；数控化改造

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题背景及意义-1

1.2 数控改造可行性分析-1

1.2.1 理论技术可行性-1

1.2.2 实际操作可行性-2

1.3 本设计的主要工作-2

2 总体方案的拟定-3

2.1车床的运动方式及伺服系统的选择-3

2.2机床数控系统的设计-3

2.3机械传动方式-3

2.4总体方案的确定-3

3 CA6140车床机械部分改造-5

3.1主传动部分的改造与设计-5

3.1.1数控机床对主传动的要求-5

3.1.2主轴无级变速的实现-5

3.1.3主轴脉冲编码器的选择与安装-7

3.2自动回转刀架的选型-7

3.2.1数控车床对刀架的基本要求-7

3.2.3 CA6140车床刀架的选择-8

3.3车床导轨的改造-8

3.4 车床床身其它部分机械改造-9

4 进给伺服系统改造设计-10

4.1滚珠丝杠螺母副的选型-10

4.1.1纵向滚珠丝杠副的选型-10

4.1.2横向滚珠丝杠副的选型-13

4.2齿轮箱传动比计算-13

4.2.1纵向进给齿轮箱传动比计算-13

4.2.2横向进给齿轮箱传动比计算-14

4.3步进电机的选型-14

4.3.1纵向进给系统步进电机选型-14

4.3.2横向进给系统步进电机选型-16

5数控系统设计-17

5.1控制系统的功能要求-17

5.2数控系统的选择-17

5.3 AT89C51单片机扩展系统设计-18

5.3.1 地址锁存器-18

5.3.2 地址译码器-19

5.3.3 AT89C51外部程序存储器的扩展-20

5.3.4 AT89C51外部数据存储器的扩展-20

5.3.5 并行I/O接口的扩展-21

5.3.6其他辅助电路设计-23

5.4机床控制电路设计-27

5.4.1主轴电机调速控制电路设计-27

5.4.2数控刀架控制电路设计-27

5.4.3 步进电机控制电路设计-28

5.4.4 数控面板操作开关电路设计-29

5.5数控系统部分程序设计-30

5.5.1步进电机控制程序设计-30

5.5.2自动换刀程序设计-30

5.5.3键盘及显示扫描程序设计-31

结论-33

致谢-34

参考文献-35

附录-36