在设计的数控装置中，的选择是关键，选择应考虑以下要素.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关.口扩展的能力与对外设控制的能力相关。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是和系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计以芯片为核心，增加存储器扩展电路接口和面板操作开关组成的控制系统。.总体方案的确定经总体设计方案的论证后，车床的纵向轴和横向轴进给运动采用步进电机驱动。将原来机床的普通丝杠改为滚珠丝杠以减小摩擦力。并将单片机组成的微机作为数控装置的核心，由接口环形分配器与功率放大器起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向横向进给运动。为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杆，为保证定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杆螺母副。同时，为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。齿轮传动也要采用消除齿轮间隙的结构。系统总体方案框图如下图系统总体方案框图第章确定切削用量及选择刀具.科学选择数控刀具选择数控刀具的原则选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，般取。对于装刀换刀和调刀比较复杂的多刀机床组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料如高速钢超细粒度硬质合金并使用可转位刀片。刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择数控车削用刀具在数控加工中，车削平面零件内外轮廓及车削平面常用平底立车刀，该刀具有关参数的经验数据如下是车刀半径应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，般取。二是零件的加工高度，变速范围较大，单靠无级变速装置有难以实现。而且，无级变速装置的功率扭转特性应同传动链的工作要求相适应，这就要求串联机械有级变速来扩大变速范围并选择合适的无级变速器以满足机床的功率扭矩特性要求。,.即直径为，编程时取刀具半径为.。对于些立体型面和变斜式中切削速度，单位为，由刀具的耐用度决定主轴转速，单位为，工件直径或刀具直径，单位为。计算的主轴转速，最后要选取机床有的或较接近的转速。，确定主轴箱结构。，电动机直接驱动主轴不能满足恒功率变速要求，因此需要串联个有级变速箱，以满足主轴的恒功率调速范围。确定转速级数取，则对于数控车床，为了加工端面时满足恒线速度切削的要求，应使转速有些重复，故取拟定转速图和功率特性图如图拟定传动变速系统图拟定传动系统的原则是在保证机床的运动和使用要求的前提下，运动传动链要尽可能的短而简单传动效率高以及操作简单方便。首先要考虑些结构方面的问题，考虑结构能否实现如小齿轮的齿根圆是否大于轴的直径，大齿轮的顶圆是否会碰及相邻轴等其次因考虑结构是否合理，如布置是否紧凑，操纵是否方便等。该机床采用双联滑移齿轮变速组，采用窄式排列结构，使机床结构紧凑。主轴变速拟采用通过滑移齿轮的移位来实现，需保证当齿轮与齿轮完全脱开啮合之后，齿轮和齿轮才能开始进入啮合，所以齿轮与齿轮相邻间的距离要大于于滑移齿轮的宽度齿轮与齿轮宽度之和，般,。综合考虑个因素，拟订传动系统图。第章纵向进给系统设计.纵向滚珠丝杠副的选用滚珠螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动或其它直线运动副相比，有下列特点传动效率高般滚珠丝杠副的传动效率达，耗费能量仅为滑动丝杆的。运动平稳滚动摩擦系数接近常数，启动与工作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击，预紧后可消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。工作寿命长滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杆副的倍以上。定位精度和重复定位精度高由于滚珠丝杆副摩擦小温升小无爬行无间隙，通过预紧进行预拉伸以补偿热膨胀。因此可达到较高的定位精度和重复定位精度。同步性好用几套相同的滚珠丝杆副同时传动几个相同的运动部件，可得到较好的同步运动。可靠性高润滑密封装置结构简单，维修方便。不能自锁用于垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。制造工艺复杂滚珠丝杆和螺母等零件加工精度表面粗糙度要求高，故制造成本较高。确定系统的脉冲当量在数控机床中，个脉冲所产生的坐标轴位移量叫做脉冲当量，通常用表示，也称机床的最小设定单位。脉冲当量是衡量数控机床加工精度的个基本技术参数，按机床设计的加工精度选定。本设计所要求的的脉冲当量为纵向向脉冲当量为.脉冲，横向向脉冲当量为.脉冲。车削力的计算在设计机床进给伺服系统时，计算传动和导向元件，选用伺服电机等都要用到切削力。现我们利用经验公式计算主切削力。车床的主切削力可用下式计算式中车床床身加工的最大直径单位为。因床身加工的最大直径，则按以下比例分别求出分力和，则，滚珠丝杠螺母副的设计计算和选型滚珠丝杠螺母副的设计首先要选择机构类型确定滚轴循环方式，滚珠丝杠副的预紧方式。结构类型确定后，再计算和确定其他参数，包括公称直径导程滚珠的工作圈数列数精度等级等。本设计中选择滚珠循环方式为内循环方式中的固定式。滚珠丝杠副的预紧方法选择双螺母螺纹预紧。计算进给率牵引力作用在滚珠丝杠上的进给率牵引力主要包括切削力时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力作用在导轨上的摩擦力。因而其数值大小和导轨的形式有关。的计算公式如下纵向进给导轨为三角形，则三角形导轨选取参数计算最大动负荷选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在定轴向负载作用下，丝杠在回转万转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负荷。计算步骤如下丝杠转速其中寿命最大动负荷计算最大静负荷当滚珠丝杠副在静态或低速情况下工作时，滚珠丝杠副的破坏形式主要是在滚珠接触面上产生变形，当塑性变形超过定限度就会破坏滚珠丝杠副的正常工作。般允许其塑性变形量不超过滚珠直径的万分之。产生大的塑性变形量的负载称为允许的最大静负荷。选取静态安全系数，滚珠丝杠的最大轴向负荷故最大静负荷为。选择滚珠丝杠副见表传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率表滚珠丝杠副参数型号公称直径基本导程螺旋升角丝杠外径丝杠内径额定动载荷丝杠长度额定静载荷刚度校核主要校核滚珠丝杠在工作负载和扭矩共同作用下引起的每导程变形量是否符合丝杠精度要求。每导程变形量可按以下公式计算选取其中则查表所得，所选用的级丝杠精度允许误差为，满足要求。稳定性校核机床在进给时滚珠丝杠通常是受轴向力的压杆。若轴向力过大，将使丝杠失去稳定而产生翘曲，所以选用时必须进行稳定性校核。如果满足稳定性安全系数大于许用稳定性安全系数，则丝杠安全，不会失稳式中许用稳定性安全系数，般取.。