加工，这些车床都具有和通用车床完全不同的结构。由此可见，超精密车床的结构有其鲜明的个性，需要特殊的设计考虑和设计手段。为保证超精密车床有足够的定位精度和跟踪精度，数控系统必须采用全闭环结构，高精度运动检测是进行全闭环控制的必要条件。双频激光干涉仪具有高分辨率如分辨率为与高稳定性，测量范围大，适合作车床运动线位移传感器使用。但是双频激光干涉仪对环境要求过于苛刻，使用和调整非常困难，使用不当会大大降低精度。根据我们的使用经验，德国公司生产的光栅尺更适合超精密车床运动检测，如该公司,材料长度，分辨率为，采用材料制成几乎达到零膨胀系数，动静尺间隙为，对环境要求低，安装和使用方便，如和超精密车床都使用了光栅尺。在数控软件方面，开放性是个发展方向。国外有关开放性数控系统的研究有欧共体的美国的和日本的。我国国防科技大学在此基础上提出了构件化多自由度运动控制软件，可根据车床成形系统的布局任意组装软件，符合车床模块化发展的方向。序言课题简介本课题是围绕将普通机床设计成经济型数控机床展开设计的，经济型数控机床是指价格低廉操作使用方便，适合我国国情的装有简易数控系统的高效自动化机床。中小型企业为了发展生产，常希望对原有旧机床进行设计，实现数控化自动化。经济型数控机床系统就是结合现实的的生产实际，结合我国国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格。价格便宜性能价格比适中是其最主要的特点，特别适合在设备中占有较大比重的普通车床设计，适合在生产第线大面积推广。企业应用经济型数控型系统对设备进行设计后，将提高产品加工精度和批量生产的能力，同时又能保持万能加工和专用高效这两种属性，提高设备自身对产品更新换代的应变能力，增强企业的竞争能力。利用微机设计现有的普遍车床，主要应该解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位，进给设计成由计算机控制的刀架自动转位以及自动进给加工车床，即经济型数控车床。进行数控机床的设计是非常有必要的。数控机床可以很好地解决形状复杂精密小批量及多变零件的加工问题。能够稳定加工质量和提高生产效率，但是数控机床的运用也受到其他条件的限制。如数控机床价格昂贵，次性投资巨大等，因此，普通车床的数控设计，大有可为。它适合我国的经济水平教育水平和生产水平，已成为我国设备技术设计主要方向之。第章设计方案的确定总体设计方案的确定由于是对车床进行数控设计，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用前提下，对同床的改动尽可能少，以降低成本。根据这原则，决定数控系统采用开环控制传动系统采用滚珠丝杠螺母传动驱动元件采用步进电动机数控系统采用型系统刀架采用自动转位刀架。这样车床既保留原有功能，又减少了设计数量。二机械部分的设计设计与计算将普通车床设计成数控机床，除了增加控制系统外，机械部分也应进行相应的设计，其中包括纵向和横向进给系统的设计选型，以及自动转位刀架的选型。纵向进给系统的设计选型经济数控车床的设计，采用步进电动驱动纵向进给，有两种方案种是步进电机驱动丝杠螺母固定在溜板箱上第二种是纵丝杠固定电机安装在溜板箱上，驱动螺母传动。对于车床的设计而言，采用第种方案显然简单易行。所以步进电机的布置，可放在丝杠的任意端。从改装方便，实用等方面考虑，所以将步进电机放在丝杠的左端。纵向进给系统的设计计算，已知条件工作台重量时间常量行程步驱角快速进给速度脉冲当量切削力的计算由机床设计手册得公式η公式其中为传动件的额定功率主电机的额定功率，见使用说明书得η从电机到所计算的传动轴的传动效率不含轴承的效率从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以η由机床设计手册得所以η取ηη即又因为主传动系统效率般为之间，所以取所以进给效率由机械加工工艺手册得公式二式中切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等时，如时，取主切削力由机床设计手册得主切削力经验公式ŋ当ŋ时，预加荷所以，快速空载启动所需力矩快空切削时所需力矩切快速进给时所需力矩快速由以上计算可得所需最大力矩发生快速启动时快速二横向进给系统的设计与计算横向进给系统的设计经济数控车床设计的横向进给系统般是步进电机经减速后驱动滚珠丝杠,使刀架横向运动步进电机安装在大拖板上,用法兰盘将步进电机和机床大拖板连接起来,以保证其同轴度,提高传动精度。此处省略字。第二章步进电动机的选择步进电动机选用原则合理选用步进电机是比较复杂的问题，需根据电机在整个系统中的实际工作情况，经过分析后才能正确的选择。，步距角应满足式中传动比系统对步进电机所驱动部件的最小转角二精度步进电机的精度可用步距误差或积累误差衡量。积累误差是指转子从任意位置开始，经过任意步后，转子的实际转角与理论转角之差的最大值，用积累误差衡量精度比较实用，所选用的步进电机应满足。式中步进电机的积累误差。系统对步进电机驱动部分允许的角度误差。三转距为了使步进电机正常运行不失步不越步正常启动并满足对转速的要求，必须考虑启动力矩，般启动力矩选取为式中电机启动力矩电机静负载力矩在要求在运行频率范围内，电机运行力矩应大于电动机的静载力矩与电动机的转动惯量包含负载的转动惯量引起的惯性矩之和。四启动频率由于步进电机的启动频率随负载力矩和转动惯量的增大而降低，因此相应负载力矩和转动惯量的极限启动频率应满足其中极限启动频率要求步进电机最高启动频率二步进电机的选型纵向进给系流步进电机的确定取参数为为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式。查手册得知，所以步进电机最大静转矩为综合考虑，查表选用型直流步进电机能满足使用要求。二横向进给系流步进电机的确定电动机选用三相六拍工作方式查手册得步进电机的最高工作频率综合考虑，查表选用型直流步进电机，能够满足使用要求。三型直流步进电机主要技术参数电机型号相数步驱角电压相电流最大转矩最高空载启动率运行频率转子转动惯量线圈电阻分配方式重量外径长度轴径三相六拍参考价原型号四型直流步进电机主要技术参数电机型号相数步驱角电压相电流最大转矩最高空载启动率运行频率转子转动惯量线圈电阻分配方式重量外径长度轴径三相六拍参考价原型号第三章经济型数控系统选型用数控机床工工件时，首先应编制零件加工程序。这是数控机床的工作指令。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主动的变速启动停止进给运动的方向速度和位移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却润滑的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序运行轨迹和运行参数进行工作，从而达到加工出符含合要求零件的目的。数控车床设计后联动轴数为二轴联动且传动精度要求比较高，主要有系统和两种系统。经过实际比较分析，系统的核心是系列的单片微机，其采用国际标准数控代码编程，能自动完成车削端面内外圆倒角等功能，并配有完备的功能。该系统尔采用模块化设计，内部有计算机等四种模块。更换维修方便快速。系统结构简单，集成度高，工艺先进，性能稳定，可维修性很大。根据实际生产需要，以及数控系统的要求，经过实际比较分析，选用系列。其中又以型系统应用最广功能较强操作使用更方便。所以，决定使用型数控系统。主要性能参数如下生产厂家南京微分电机厂江南机床数控工程公司型号用户容量设定单位，控制轴数联动轴数二轴编程尺寸快速向功能功能，功能步进电机工作电源控制精度步功耗环境温度相对湿度外形尺寸系流重量第四章电动刀架的选型自动转位刀架的设计是普通机床，数控设计的关键。它要求刀架要具有抬起回转下降定位和压紧这系功能。尽管其结构复杂，各方面要求不，但它保持了原本床工件最大回转直径的条件下，提供选用的多把刀的可能性。电动刀架的安装较方便，只要将原车床上的刀架拆下将电动刀架装即可但要注意两点电动刀台的两侧面应与车床的横向进给方向平行。电动刀台与系统的连线建议如下安装沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床后导轨下方拉出的铁丝滑线，走线到系统。其好处在于避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑冷却液以及其它杂物磕碰电动刀架系统。综合各方面因素，选用常州武进机床数控设备厂生产的型系列四工位自动刀架。机床型号刀位数电机功率电机转速夹紧力切体尺寸下刀体尺型刀架技术指标配车床型号重复定位精度工作可靠性次换刀时间秒秒秒第五章编制零件工序及数控程序实例机床设计参数的选择车床纵向运动由向步进电动机控制型直流步进电动机配套丝杠螺距为泳冲当量设计后的泳冲当量二车床横向运动由向步时电动机控制型步进电动机配套丝杠螺距为脉冲当量设计后的脉冲当量二程序设计数控机床参数及约定脉冲当量向横向为向纵向为坐标原点为点加工起点为点安装方法零件装夹于床头主轴与尾座顶尖之间。采用专用芯轴方式定位。使用方法专用组合车刀切刀加工工序说明此工序为精车加工，零件外部形状尺寸全部成型。零件各部分尺寸预留精车余量二编程参数说明加工编程中以球头车刀圆心与加工起点相重合外圆处侄角计算，见图。因为所以见立体图编制程序型数控装置零件加工程序如下此处省略字。参考文献实用数控加工技术作者实用数控加工技术编委会出版社北京兵器工业出版社年实用数控机床技术手册作者实用数控加工技术编委会出版社北京出版社年机床数控设计设计与实例作者余英良出版社机械工业出版社年数控加工程序编制作者范炳炎出版社航空工业出版社年经济型数控系统设计作者张新义出版社机械工业出版社年机床设计手册作者机床设计手册编委会出版社机械工业出版社年毕业设计指导书作者李恒权出版社青岛海洋大学出版社年数控机床技术手册作者李福生出版社北京出版社年习题精解作者姜勇出版社人民邮电出版社年机床数控技术应用作者李宏胜出版社高等教育出版社年机械制造工艺设计简明手册作者李益民出版社哈尔滨工业大学目录摘要引言第章设计方案的确定总体设计方案的确定二机械部分的设计与计算纵向进给系统的设计选型二横向进给系统的设计与计算第二章步进电动机的选择步进电动机选用原则二步进电机的选型纵向进给系流步进电机的确定二横向进给系流步进电机的确定三型直流步进电机主要技术参数四型直流步进电机主要技术参数第三章经济型数控系统选型第四章电动刀架的选型第五章编制零件工序及数控程序实例机床设计参数的选择车床纵向运动由向步进