发布时间 : 星期日 文章CA6140车床数控化改造更新完毕开始阅读
传动精度。
纵、横向进给机构都采用了一级齿轮减速，并用双片薄齿轮错齿法消除调隙，双片齿轮间没有家弹簧自动消除间隙，因为弹簧的弹力很难适应负载的变化情况。当负载较大时，弹簧弹力显很小，起不到自动消除间隙的作用；当负载较小时，弹簧弹力又明显很大，则更容易加速齿轮的磨损。为此采用人工定期调整螺钉紧固的办法来消除间隙。
3.4.2 CA6140横向进给系统步进电机的确定
Mq= =63.3 N·cm
电动机仍选用三相六拍工作方式，查表知： Mq/Mjm=0.866 所以步进电动机最大静转矩Mjm为： Mjm= =73.09 N·cm 步进电动机最高工作频率： fmax= =3333.3 HZ
为了便于设计和采购，仍选用90BF002型直流电动机，能满足使用要求。
3.5 刀架
刀架部分是机床的重要功能部件，对其进行改装主要是为了实现多刀夹持、自动换刀。
电动刀架能实现自动换刀功能，降低辅助时间，提高生产效率，根据生产的实际需要，选择常州亚兴机床数控设备厂生产的四方刀架，它可以完成粗、精车，螺纹车削和切槽、切断等加工的换刀工作，结构简单使用。刀架的转位由三相异步电动机来驱动完成。
3.6 主轴传动系统与滑动导轨副的改造
3.6.1 改造思路
为提高机床自动化程度，实现在加工过程中自动变速，对原CA6140A主轴传动系统进行一定的改装。 3.6.2 滑动导轨副
对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减
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少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。
普通车床导轨大多采用的是滑动导轨，其动、静摩擦系数大，在使用一段时间后都会有不同程度的磨损，对机床传动精度和其保持性带来很大的影响。因此在对其进行 数控化改造的同时必须针对机床导轨状况进行必要的检修处理，对于磨损较严重的更要进行大修，即进行磨削、淬火、贴塑、配刮等处理，同时采用合理的润滑，充分保证其精度。
3.7 编码器
车螺纹时，主轴转一圈，车刀移动一个螺距（单头），主轴与丝杠应同步动作，为保证每次吃刀都不乱扣，必须安装一个光电编码器。
按要求编码器与主轴的传动比应为1：1，由两个齿数均为50的塑料齿轮来实现，但由于车床结构不符合安装要求，只能通过自制挂轮间接实现1：1的传动比要求。
4 CA6140 车床微机数控系统硬件
4.1 单片微机数控系统硬件电路设计内容
当前，在经济型数控机床控制系统中广泛采用美国Intel 公司的MCS-51系列单片计算机，因此本章着重介绍用MCS-51系列单片微机构成的控制系统的设计内容，方法及步骤。
单片微机数控系统硬件电路设计包括以下几部分内容： 4.1.1绘制系统电气控制的结构框图
根据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制系统电气控制的结构框图。
数控系统是由硬件和软件两部分组成。硬件是组成系统的基础，有了硬件，软件才能有效地运行。硬件电路的可靠性直接影响到数控系统性能指标。
车床硬件电路由以下五部分组成。 1.主控制器，即中央处理单元CPU
2.总线，包括数据总线，地址总线和控制总线。 3.存储器，包括程序存储器和数据存储器。 4.接口，即I/O输入/输出接口电路。
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5.外围设备，如键盘，显示器及光电输入机等。见图3-1
RAM ROM I/O 光电 功 率 步进 CPU 接口 隔离 放大电机 器 外 设 键盘，显示器及其他 图5-1-1 CA6140车数控车床数控系统硬件框图（开环系统）
4.1.2选择中央处理单元CPU的类型
在微机应用系统中，CPU的选型应考虑以下因素： 1.时钟频率和字长，这个指标将控制数据处理的速度。 2.可扩展存储器（包括ROM和RAM）的容量。 3.指令系统功能，影响编程的灵活性。 4.I/O扩展的能力，即对外设控制的能力。 5.开发手段，包括支持开发的软件和硬件电路。
此外还要考虑到系统的应用场合、控制对象对各种参数的要求，以及经济价格比等经济性的要求。
目前在经济型数控机床中，推荐使用MCS-51系列单片微机作为主控制器。
4.2 MCS-51系列单片机简介
MCS-51系列单片微机是美国Intel公司在MCS-48系列单片微机基础上推出的产品，于1980年问世，它的集成度很高，是集片内存储器、片内输入/输出部件和CPU于一体的优良的单片机系统，在我国已广泛地应用于经济型数控机床。
MCS-51系列单片机主要有三种型号的产品：8031、8051和8751。三种型号的引脚完全相同，仅在内部结构上有少数差异。8751具有片内EPROM,但价格是8051的10～15倍，所以适合于开发样机，小批量生产和需要在现场进一步完善
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的场合。8051的EPROM程序是Intel公司制作芯片时为用户置备的，因此在国内很难采用8051型芯片。而8031片内无ROM，适用于需扩展ROM，可在现场修改和更新程序存储器的应用场合，其价格低，使用灵活，非常适合在我国使用。因此选用8031芯片
4.2.1 8031单片机的基本特征
8031单片机具有以下特点：
1．具有功能很强的8位中央处理单元（CPU）。
2．片内有时钟发生器（6或12MHz）、每执行一条指令时间为2或1?s。 3．片内具有128字节RAM。 4．具有21个特殊寄存器。
5．可扩展64K字节的外部数据存储器和64K字节的外部程序存储器。 6．具有4个I/O口，32根I/O线。 7．具有2个16位定时器/计数器。 8．具有5个中断源，配备2个中断优先级。 9．具有一个全双工串行接口。 10．具有位寻址能力，适用逻辑运算。
从上述特性可以看出，一块8031的功能几乎相当于一块Z80CPU、一块RAM，一块Z80CTC、两块Z80PIO和一块Z80SIO所组成的微机系统。可以看出这种芯片集成度高，功能强，只需增加少量外围器件就可以构成一个完整的微机系统。 4.2.2 8031芯片引脚及其功能
8031芯片具有40根引脚，其引脚图如图5-2所示。 40根引脚按其功能可分为四类： 1. 电源线2根
Vcc：编程和正常操作时的电源电压，接+5V。 Vss：地电平。
2. 晶振：2根
XTAL1：振荡器的反相放大器输入。使用外部震荡器是必须接地。
XTAL2：振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。
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