的数控车床总体设计及液压尾座设计摘要高档数控系统技术已经突破。

如华中型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速进给速度在.以上，具有较强的通信管理功能。

普及型数控系统技术已经成熟。

如北京机床研究所的系统，这些系统般配有显示器，可配置直流和交流司服驱动，轴联动。

经济型数控系统仍有广阔的市场前景。

由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。

比较典型的有南京大方的系列。

我国是机床生产大国，又是使用大国。

数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。

但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不可能花费大量的资金添置许多全新的数控机床，但是大量的通用机床不可能全部淘汰。

因此，把机床设计为数控机床则不失为是条提高数控化率的有效途径，机床设计花费少，设计针对性强，时间短，设计后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。

.本章小结本章节首先介绍了数控技术的背景发展历程，进而分析了数控技术的国内外现状及未来趋势，最后介绍了研究的主要内容和意义。

第章总体方案的制定与比较.总体方案设计要求总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。

数控车床是机电体化的典型代表，其机械结构同的机床有相似之处。

然而，现代的数控机床不是简单将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以进而成。

传统机床存在着些弱点，如刚性不足，抗震性差，热变形大，滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度，表面质量，生产率以及使用寿命等要求。

现代机床的部件结构，整体布局，外部造型都已经形成了数控机床独特的机械部件。

因此，我们在对数控机床进行数控设计的过程中，应在考虑各种情况下，使机床的各项性能指标尽可能的与数控机床相接近。

将台车床设计数控车床要求结构简单经济实用易于推广普及。

因此采用步进电机为饲服元件，用来驱动纵横向工作台的进给运动。

机床上纵横向丝杠螺母元件，步进电机和减速齿轮驱动的滚珠丝杠螺母副。

并选择合适的数控系统，使其扩大加工范围，适用于现阶段我国的中小型机械加工企业。

机械部分数控化设计需涉及电机的选择工作台进给结构传动比分配与计算等方面的内容。

伺服驱动元件进给电机选用混合式步进电机，其不仅步距角小运行频率高且功耗低低频噪音小等优点。

广泛用于开环控制系统，不需要反馈装置，结构简单可靠，寿命长。

横纵向进给电机均选用同型号以便于设计和日后维修。

脉冲当量.脉冲，选用步距角.。

对原机床的主传动系统均维持不变，以节约资金及缩短装时间。

机床导轨的选择由于原机床采用滑动导轨，在低速时容易发生“爬行”现象，直接影响运动部件的定位精度。

较经济的处理方法是采用贴塑滑动导轨。

进给传动系统数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高精度高反应快低速时无爬行。

因此本设计中采用滚珠丝杠可以满足要求。

滚珠丝杠螺母副由丝杠螺母滚珠反向器组成。

其工作原理为当丝杠和螺母相对运动时，在螺母上设有滚珠循环返回装置，使得滚珠沿滚道面运动后能通过这个装置自动的返回其入口处，继续参加工作。

滚珠丝杠螺母副安装时需要预紧，通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，提高传动刚度。

本设计中的预紧方法是采用双螺母垫片预紧式结构。

即通过变两个螺母的轴向相对位置，使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现预紧。

其特点是预紧结构简单，轴向刚度好，预紧可靠，轴向尺寸适中，工艺性好如图。

为消除传动系统中的反向间隙，提高重复定位精度，传动元件连接采用无键锥环连接。

图滚珠丝杆的结构.总体方案拟定数控车床的结构设计要求主传动系统中保留主轴箱内滑移齿轮变速机构，取消原操作手柄，实现主轴的正反转及停止，由数控系统直接控制主电机，当数控系统发出指令后，主电机正转，通过传动系统实现主轴正转。

纵横进给系统均采用交流伺服电动机。

用滚珠丝杠螺母机构代替的滑动丝杠螺母机构，具有摩擦力小，运动灵敏，无爬行现象，也可以进行预紧，以实现无间隙传动，传动刚度好，反向时无空程死区等特点。

可提高传动精度。

导轨需沿用原机床的导轨，但因起精度较低，不适合数控机床。

因而在原导轨上粘接四氟乙烯软带，使其有良好的耐摩性和较小的摩擦阻力，能预防爬行并具有自润滑性。

将原刀架和小托板拆除，将车床刀架换为四工位电动刀架，将刀架调整好高度安装在中拖板上，由数控系统直接控制，减少辅助时间，提高效率。

为保证加工螺纹时纵向进给运动与主轴的回转运动有严格的运动关系，需要在主轴尾部安装主轴脉冲发生器。

主轴脉冲发生器与主轴同步旋转，同时发出与主轴转角相对应的脉冲信号，使数控系统控制刀架的纵向移动量。

.主要设计内容伺服控制系统的选择因要求设计后的车床为经济型数控车床。

所以在保证具有定加工精度的前提下，从设计成本考虑。

应简化结构，降低成本。

可采以步进电动机为驱动装置的开环系统，但是考虑到加工精度的要求，应采用以伺服电动机为驱动的半闭环伺服系统。

半闭环系统的环路短，刚性好，较容易获得较高的精度和速度，目前大多数数控机床都采用半闭环系统，而随着机电体化技术的发展，伺服电动机生产厂家在生产中就把电机和检测元件直接安装在起，形成成套的产品，极大的方便了用户，省去了安装调整误差。

半闭环控制系统如下图所示机械部分设计.床头箱部分保留主轴箱内的滑移齿轮，取消操作手柄。

将原床身的挂轮进给箱及内部传动齿轮系统去除，其余部分保持不变。

在该处安装纵向伺服电动机与齿轮减速箱总成。

丝杠光杠和操作杆“三杆”拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠。

滚珠丝杠的另端支承座安装在车床尾座原来装轴承座的部分。

并在主轴箱后端安装光电编码器。

编码器的安装方式有两种，种是安装，另种是异轴安装。

因为原机床主动挂轮与主轴传动比为，所以可将编码器安装于原机床主动挂轮处。

这种安装方式较简单，易安装。

.进给系统横向的设计将车床溜板箱拆除，在原处安装滚珠丝杠螺母座，丝杠螺母固定在其上。

将横溜板中的丝杠螺母拆除，在该处安装横向进给滚珠丝杠螺母副，伺服电机与丝杠间采用级减速器联接，以缩小传动链，提高系统刚度，并减少传动链误差。

横向伺服电动机与齿轮减速器总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠通过膜片联轴器相连。

膜片联轴器的特点是易平衡，不需润滑。

结构简单，有定的补偿性能和缓冲性能。

因其尺寸较大，故可将其放在减速箱内。

横向滚珠丝杠选择南京工艺装备公司生产的型内循环垫片预紧螺母式滚

（图纸） Φ630mm的数控车床总体设计尺寸联系图.dwg

（图纸） Φ630mm的数控车床总体设计传动系统图.dwg

（其他） Φ630mm的数控车床总体设计及液压尾座设计.doc

（图纸） Φ630mm的液压尾座图.dwg