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第1章 机床数控化改造概述1

1.1数控机床简介1

1.1.1数控原理概述1

1.1.2数控系统简介1

1.1.3控制系统简介4

1.2数控改造的必要性5

1.2.1机床数控化改造的现状5

1.2.2数控化改造市场的现状6

1.3数控化改造的任务及优缺点7

1.4机床数控化改造的基本原则8

1.4.1改造方案的确定8

1.4.2改造前的技术准备9

1.4.3改造的实施10

1.4.4验收及后期工作11

1.5机床改造中的常见问题11

1.6本章小结12

第2章 车床数控化改造总体方案13

2.1机械部分的改造方案分析13

2.1.1进给伺服系统机械部分总体改造方案13

2.1.2刀架的自动化改造方案15

2.1.3其他部件的改造方案19

2.2控制部分的改造方案分析20

2.2.1直接选用适合数控系统的改造方案20

2.2.2基于单片机系统的控制方案21

2.2.3基于PLC的控制方案24

2.2.4基于DSP的控制方案26

2.3主轴电气控制改造方案27

2.3.1主轴驱动系统的要求27

2.3.2电气控制系统改造方案27

2.4其他部分控制方案29

2.5本章小结29

第3章 车床机械部分改造设计30

3.1系统脉冲当量确定30

3.2切削力计算31

3.2.1切削力的基本概念31

3.2.2按经验公式计算32

3.2.3按切削用量计算33

3.2.4按主电动机功率计算38

3.3滚珠丝杠螺母副的计算与选型38

3.3.1滚珠丝杠螺母副的功能及其结构特点38

3.3.2计算步骤40

3.3.3选型45

3.4导轨的结构、计算与选型51

3.4.1直线导轨副的结构与预紧方式选择52

3.4.2直线滚动导轨副的参数计算56

3.4.3塑料导轨的应用57

3.5齿轮传动的计算58

3.6电动机的计算与选择59

3.6.1步进电动机的类型60

3.6.2参数计算与选型62

3.7结构设计与安装调整措施72

3.7.1传动结构设计72

3.7.2安装调整措施74

3.8本章小结80

第4章 车床数控系统改造设计81

4.1单片机系统硬件电路设计任务81

4.2单片机的种类和选型83

4.2.1单片机的种类简介83

4.2.2单片机的选型84

4.3 8031单片机的功能及结构特点89

4.4存储器扩展电路设计91

4.4.1程序存储器的扩展91

4.4.2数据存储器的扩展92

4.4.3译码电路的设计93

4.5 I/O扩展电路及辅助电路设计95

4.5.1 I/O口扩展概述95

4.5.2 I/O接口芯片简介以及I/O扩展电路设计96

4.5.3辅助电路设计98

4.5.4其他电气电路设计102

4.6主轴变频调速电路103

4.7基于PLC的数控改造设计104

4.7.1 PLC数控系统设计104

4.7.2 PLC电气控制系统设计105

4.7.3 PLC与定位模块联合控制系统设计106

4.7.4 PLC改造车床电气系统107

4.8基于DSP的数控改造设计107

4.8.1 DSP芯片的结构与性能108

4.8.2系统硬件设计109

4.9选配数控系统的车床改造设计112

4.9.1经济型车床数控改造112

4.9.2闭环数控系统的改造114

4.10本章小结118

第5章C616车床数控化改造实例119

5.1总体设计方案的拟订119

5.2进给传动系统120

5.2.1纵向进给传动系统的设计计算120

5.2.2横向进给系统的设计计算125

5.3其他部件的安装与改造129

5.3.1主轴编码器的安装129

5.3.2刀架的设计和选择130

5.3.3齿轮间隙调整132

5.3.4车床导轨和床鞍配合滑动面的改造132

5.3.5丝杠及导轨的自动润滑133

5.4单片机数控系统设计133

5.4.1控制系统的设计方案134

5.4.2 CPU和存储器选择134

5.4.3 I/O接口电路135

5.4.4步进电动机驱动电路136

5.4.5其他电路136

5.5电气控制系统的PLC改造设计136

5.5.1电气控制分析136

5.5.2 PLC改造电气控制系统137

5.6数控软件设计148

5.6.1控制程序结构148

5.6.2控制参考程序155

5.7安装及调试中应注意的问题163

5.7.1机械结构安装调整中应注意的问题163

5.7.2机床数控化改造的联调165

5.8本章小结167

第6章 车床其他数控化改造实例168

6.1 CA6140数控化改造实例168

6.1.1主轴控制系统的改造设计168

6.1.2采用半闭环控制系统的数控改造173

6.2基于PLC的车床数控化改造实例178

6.2.1 PLC数控方案确定178

6.2.2 PLC数控系统设计179

6.3基于DSP的车床数控化改造实例183

6.3.1 DSP数控改造设计183

6.3.2 DSP与单片机联控改造实例186

6.4 C5116A立式车床数控化改造实例188

6.4.1立式车床的数控化改造设计188

6.4.2实例分析192

6.5车床专用化数控改造实例200

6.5.1一些专用化改造设计200

6.5.2 C620车床专用镗孔改造实例206

6.6 C523车床PLC电气改造实例225

6.6.1 C523电气控制解析226

6.6.2 C523电气控制PLC改造231

6.7本章小结242

参考文献243