数控车床设计详细概述(doc 29页)
数控机床总体设计
数控机床具有加工精度高、加工 效率高、适应性强、加工复杂零 件能力强等特点。
数控机床的分类与组成
数控机床的分类
数控机床可以根据加工方式、运动形式、控制方式等进行分类，如数控车床、 数控铣床、数控磨床等。
数控机床的组成
数控机床主要由控制系统、伺服系统、主轴系统、辅助装置等部分组成。
数控机床的应用与发展趋势
倾斜式布局则能够满足一些特殊加工 需求，如斜孔加工等，但这种布局形 式的操作和维护相对复杂。
数控机床的布局优化
在数控机床的总体布局设计中，还需 要考虑布局优化问题，以提高机床的 使用性能和加工效率。
优化设计还需要考虑生产效率、制造 成本和维护成本等因素，以实现最优 化的设计目标。
布局优化主要包括对机床结构、冷却 系统、排屑系统等方面的优化设计， 以提高机床的刚度、减小热变形、提 高加工精度等。
05 数控机床刀具系统设计
刀具系统的组成与功能
刀柄
连接刀具和主轴的部件，要求 具有高精度和刚性。
刀具管理系统
用于监控刀具状态、选择合适 的刀具以及刀具更换等功能的 系统。
刀具
用于切削工件材料的工具，具 有锋利的切削刃和适当的硬度。
刀夹
用于固定刀具在刀柄上的装置， 需具备夹紧和定位功能。
冷却系统
用于提供冷却液，降低切削温 度，延长刀具使用寿命。
主轴转速
主轴转速是数控机床的重要参数，需 要根据加工需求和刀具特性进行选择。
主轴功率
主轴功率决定了主轴电机的输出能力， 需要根据加工需求和工件材料进行选 择。
主轴轴承
主轴轴承的性能直接影响主轴的旋转 精度和刚度，需要选择高精度、高刚 度的轴承。
主轴箱体
主轴箱体是主轴系统的支撑结构，需 要具备足够的刚度和稳定性，以确保 主轴系统的精度和稳定性。
数控加工-数控车床设计说明书 精品
目录第一章系统总体方案的分析与拟订 (4)1.1 系统总体改造方案的确定 (4)1.2 机械传动系统的改造方案的确定 (4)1.3 设计参数 (4)第二章进给传动系统传动方案设计 (6)2.1 进给系统的概论 (6)2.2 进给伺服系统机械部分的结构改造设计方案 (6)第三章运动设计 (8)3.1 机床主传动设计及参数的确定 (8)第四章丝杆螺母机构的选择和计算 (13)4.1 计算主切削力极其切削力计算 (13)4.2 导轨摩擦力的计算 (14)4.4 确定滚珠丝杠副的导程 (14)第五章向步进电动机的计算和选型 (16)5.1 等效转动惯量计算 (16)第六章丝杆螺母刚度计算 (20)6.1 杠抗压刚度 (20)6.2 支承轴承组合刚度 (20)第七章数控系统设计 (25)7.1数字控制系统 (25)7.2 数控系统的硬件特点： (25)7.3 控制系统图及芯片的选择 (26)7.4I/O接口的扩展 (26)7.5 存储器及系统扩展设计。
(27)7.6 键盘及键盘接口设计 (29)7.7显示器接口设计 (30)7.8 步进电机控制电路 (32)................................................................................................ 错误!未定义书签。
致谢 (39)摘要本文介绍了普通数控机床中CA6140车床进给系统的设计过程，主要为机械元件的设计，包括滚珠丝杠、轴承、步进电机、和齿轮传动比的计算、选择与应用。
针对现有常规CA6140普通车床的数控改装方案，纵向、进给系统进行数控控制，并要求达到纵向最小运动单位为0.01mm每脉冲，刀架要是自动控制的自动转位刀架，要能自动切削螺纹。
关键词：齿轮；进给丝杠；步进电机；前言我国目前机床总量为380万余台，而其中数控机床总数只有11.34万台，这说明我国机床数控化率不到3%。
2024版数控车床ppt课件完整版
根据故障诊断结果，采取相应的维修措施，如更 换损坏部件、调整参数等。
预防性保养措施建议
保持机床清洁
定期清理切屑、擦拭机床，避免 灰尘、油污等对机床造成损害。
定期检查
定期对机床各部位进行检查，及 时发现并处理潜在问题。
加强润滑
根据机床润滑要求，定期加注润 滑油或润滑脂，确保机床各部件 得到充分润滑。
数控车床网络化技术
介绍数控车床网络化技术的实现方式及在智 能制造中的应用前景。
数控车床自动化技术
分析数控车床自动化技术的现状与发展方向， 如自动上下料、自动换刀等。
数控车床绿色制造技术
探讨数控车床绿色制造技术的意义及实现途 径，如节能减排、环保型切削液等。
07 总结与展望
课程重点内容回顾
数控车床基本概念、分类及 应用领域
数控编程步骤
包括分析零件图样、确定加工工艺过程、 数学处理、编写零件加工程序、程序校 验与首件试切等。
常用编程指令介绍
准备功能指令
如G00（快速定位）、G01（直 线插补）、G02/G03（圆弧插补） 等，用于控制刀具的运动轨迹。
辅助功能指令
如M03（主轴正转）、M05（主 轴停止）、M08（冷却液开）等，
参数调整方法 根据加工过程监控结果，可以适时调整进给速度、主轴转 速等参数，以提高加工效率和保证加工质量。
异常处理措施 在加工过程中如遇到异常情况，如刀具磨损、工件变形等， 需要及时采取相应措施进行处理，避免影响加工质量和机 床安全。
加工后质量检测与评估
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质量检测方法 加工完成后需要对工件进行质量检测，常用的检 测方法包括尺寸测量、表面粗糙度检测、形位公 差检测等。
复杂曲面零件加工编程
数控车床_精品文档
数控车床概述数控车床（Computer Numerical Control, CNC）是一种通过预先编写的程序来控制工具运动和加工工件的自动化机床。
相比传统的手动操作车床，数控车床具有高精度、高效率、高可重复性等优势，被广泛应用于航空航天、汽车工业、电子制造等领域。
前言数控车床的发展可以追溯到20世纪50年代，当时美国在航空工业领域的需求促使发展数控技术。
随着计算机技术的发展和微电子控制系统的出现，数控车床得到了进一步发展和普及。
现如今，数控车床已经成为现代制造业中不可或缺的重要设备。
数控车床的原理数控车床的工作原理主要包括以下几个方面：1. 控制系统数控车床的控制系统由硬件和软件组成。
硬件部分包括电机、传感器、运动控制器等，而软件部分则包括程序编辑器、机床控制软件等。
通过编写程序，操作人员可以控制车床完成各种复杂的加工操作。
2. 数控程序数控程序是控制数控车床的核心。
程序通过一系列的指令来告诉车床如何进行加工操作，包括刀具的选择、切削速度和进给速度的设置等。
通过优化程序，可以提高加工效率和加工质量。
3. 加工工具数控车床中使用的加工工具包括刀具、夹具等。
刀具的选择和刀具路径的设计直接影响到加工效果。
夹具的设计和使用也是为了保证工件在加工过程中的稳定性和精度。
数控车床的应用数控车床广泛应用于各个制造领域，特别是在航空航天、汽车工业和电子制造等高精度领域。
以下是数控车床的一些主要应用：1. 制造业在制造业中，数控车床用于加工各种金属和非金属材料，包括铝合金、钛合金、不锈钢等。
数控车床可以用于加工零件的外圆、内圆、螺纹等。
2. 航空航天航空航天领域对于零件的精度和质量要求非常高，数控车床可以满足这些要求。
在航空航天领域，数控车床用于加工发动机壳体、涡轮叶片等关键零件。
3. 汽车工业汽车工业对于零件的加工精度和加工效率要求也很高，数控车床可以提供高效、高精度的加工解决方案。
在汽车工业中，数控车床用于制造发动机零部件、底盘零部件等。
数控车床概述教案.doc
课题：数控车床概述课型：理论课教学目的与要求： 1 、掌握数控车床的概念2、了解数控车床的分类重点难点：数控车床的组成结构和工作原理教具：多媒体教学方法与手段：概念感知- -融会贯通,实例讲解法，实施步骤：引入：同学们上堂课我们学习了编程指令，对于编程指令功能令大家要记住，以便可以对简单零件进行编程。
板书正题：数控车床概述、数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。
配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。
具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
数控车床数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。
它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。
具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
数控车床是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
三、数控车床的分类数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。
按车床主轴位置分类数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。
(1)立式数控车床立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。
这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
(2)卧式数控车床卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。
数控机床的设计和制造
数控机床的设计和制造一、引言数控机床是一种具有高自动化程度和精确加工能力的机械设备，广泛应用于工业制造领域。
本文将深入讨论数控机床的设计和制造过程，并探讨其中的关键技术和挑战。
二、数控机床的设计1. 设计目标和需求数控机床的设计必须遵循特定的目标和需求，例如工件加工精度、加工速度、稳定性等。
在设计之初，需要明确这些目标和需求，并将其作为设计的基础。
2. 结构设计数控机床的结构设计是实现高精度加工的关键。
常见的数控机床结构包括立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等。
在结构设计过程中，需要考虑机床的刚性、稳定性和振动抑制等因素。
3. 运动系统设计数控机床的运动系统设计涉及到运动轴的选型、传动装置的设计和控制方式的选择等。
在运动系统设计中，需要考虑运动平稳性、响应速度和定位精度等因素。
4. 控制系统设计控制系统是数控机床的核心部分，它负责接收用户输入的指令并控制运动系统的动作。
控制系统设计需要考虑硬件平台选型、控制算法设计和人机界面设计等方面。
三、数控机床的制造1. 零部件制造数控机床的制造离不开高精度的零部件加工。
这些零部件包括床身、滑台、主轴箱等。
在零部件制造过程中，需要使用先进的加工设备和工艺，确保零部件的尺寸和几何精度符合设计要求。
2. 装配和调试零部件制造完成后，需要进行装配和调试。
装配过程中，需要严格按照设计图纸和装配工艺进行，确保各个零部件正确安装。
调试过程中，需要对机床进行精细调整，以保证整机的工作性能和精度。
3. 软件编程数控机床的工作需要依靠编写的控制程序。
在制造过程中，需要编写各种指令和程序，以实现多轴联动和复杂的加工过程。
软件编程需要具备扎实的数控编程知识和逻辑思维能力。
四、数控机床的技术挑战1. 刚性和动态特性数控机床的刚性和动态特性对于高精度加工至关重要。
在设计和制造过程中，需要解决刚性不足、振动和共振等问题，以提高机床的加工精度和稳定性。
2. 控制算法和系统稳定性数控机床的控制算法和系统稳定性对其加工效果和稳定性有着直接影响。
数控车床设计说明书
一、总体方案设计机床工业是机器制造业的重要部门，肩负着为农业、工业、科学技术和国防现代化提供技术装备的任务，是使现代化工业生产具有高生产率和先进的技术经济指标的保证。
设计机床的目标就是选用技术先进。
经济效果显著的最佳可行方案，以获得高的经济效益和社会效益。
我国是一个机床拥有量大、大部分机床役龄长、数控化程度不高的发展中国家。
因此，从事机床设计的人员，应不断地把经过实践检验的新理论、新技术、新方法应用到设计中，做到既要技术先进、经济效益好、效率高。
要不断的吸收国外的成功经验，做到既要符合我国国情，又要赶超国际水平。
要不断的开拓创新，设计和制造出更多的生产率高、静态动态性能好、结构简单、使用方便、维修容易、造型美观、耗能少、成本低的现代化机床。
设计本着以上原则进行，尽量向低成本、高效率、简化操作、符合人机工程的方向考虑。
（一）、主传动的组成部分主传动由动力源、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台等）部分组成。
主传动系统属于外联系传动链。
主传动包括动力源（电动机）、变速装置、定比传动机构、主轴组件、操纵机构等十部分组成。
1、动力源电动机或液压马达，它给执行件提供动力，并使其获得一定的运动速度和方向。
2、定比传动机构具有固定传动比的传动机构，用来实现降速、升速或运动联接，本设计中采用齿轮和带传动。
3、变速装置传递动力、运动以及变换运动速度的装置，本设计中采用两个滑移齿轮变速组和一个背轮机构使主轴获得18级转速。
4、主轴组件机床的执行件之一，它由主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成，5、开停装置用来实现机床的启动和停止的机构，本设计中采用直接开停电动机来实现主轴的启动和停止。
6、制动装置用来控制主轴迅速停止转动的装置，以减少辅助时间。
本设计中采用电磁式制动器。
7、换向装置用来变换机床主轴的旋转方向的装置。
本设计中采用电动机直接换向。
8、操纵机构控制机床主轴的开停、换向、变速及制动的机构。
本设计中，开停、换向和制动采用电控制；变速采用液压控制。
数控车床主传动系统的设计资料
数控车床主传动系统的设计资料1.传动方式：数控车床的主传动系统主要采用齿轮传动、皮带传动或蜗杆传动等方式实现。
齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定等特点，适合数控车床的高精度加工。
皮带传动具有传动平稳、减震降噪等特点，适合一些对噪音要求较高的场合。
蜗杆传动则适用于需要大扭矩输出和自锁性能的情况。
2.主轴转速范围：数控车床的主传动系统需要设计具有较宽的主轴转速范围，以满足不同加工需求。
主轴转速范围的设计取决于工件材料的加工硬度、所需表面光洁度和所使用的刀具类型等因素。
通常情况下，数控车床的主轴转速范围可以从几十转/分钟到上万转/分钟。
3.主轴扭矩输出：数控车床主传动系统需要设计具有较大的主轴扭矩输出，以满足加工过程中的切削力需求。
主轴扭矩输出的设计取决于工件材料的加工硬度、切削类型和所使用的刀具等因素。
通常情况下，数控车床主轴扭矩输出可以达到几百牛·米以上。
4.切削力平衡：数控车床主传动系统需要设计具有良好的切削力平衡性能，以保证加工过程中的稳定性和精度。
切削力平衡的设计需要考虑主轴和工件的质量平衡、刀具的质量和刀具夹持方式等因素。
同时，还需要考虑冷却液的引入和排出，以保证加工过程中的冷却和润滑效果。
5.变速机构：6.轴向和径向刚度：数控车床主传动系统需要设计具有良好的轴向和径向刚度，以保证加工过程中的稳定性和精度。
轴向刚度的设计需要考虑主轴和工件的支撑形式和支撑点，径向刚度的设计需要考虑主轴轴承的选择和安装方式等因素。
同时，还需要考虑刀具切削力对主传动系统的影响。
7.自动换刀装置：总之，数控车床主传动系统的设计需要考虑传动方式、主轴转速范围、主轴扭矩输出、切削力平衡、变速机构、轴向和径向刚度以及自动换刀装置等因素，以实现高精度、高效率和可靠性的加工过程。
同时，还需要根据具体的加工需求和预算限制，选择合适的设计方案和关键部件。
数控车床总体设计及主轴箱设计
摘要数控车床又称数字控制（Numbercal control，简称NC）机床。
它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。
它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。
本次设计课题是CK6140数控卧室车床，CK是数控车床，61是卧式车床，40是床身上最大工件回转直径为400mm。
此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。
控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。
车床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其他基准面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作。
设计主抽箱主要是从主传动系统的运动设计、主运动部件的结构设计和箱体这三方面进行设计。
主传动系统的运动设计有:确定极限转速、确定公比、确定转速级数、确定结构网和结构式、绘制转速图、确定齿轮齿数和拟定传动系统图。
主运动部件的结构设计有：带传动的设计、确定各种计算转速、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。
关键词：数控机床；开放式数控系统；电动机；纵向进给设计AbstractThe numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure contro l system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.This design topic is the CK6140 numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 400mm.This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design, also includes the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination and so on. The control system partially including step-by-steps the electrical machinery to select and the hardware circuit design and the software system design, explained the chip expansion, keyboard demonstration connection design and so on.Key word：numerical ；control tool；Open-architecture；motor目录摘要 0ABSTRACT (1)目录 (2)序言 (3)第一章总体方案 (4)1.1CK6140的现状和发展 (4)1.2CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定 (5)1.2.1 CK6140数控卧式车床的拟定 (5)第二章主轴箱部分设计计算说明 (6)2.1主运动部分计算 (6)2.1.1 参数的确定 (6)2.1.2 传动设计 (7)2.1.3 转速图的拟定 (9)2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 (13)第三章控制系统设计 (35)3.1绘制控制系统结构框图 (35)3.2选择中央处理单元（CPU）的类型 (36)3.4 I/O接口电路及辅助电路设计 (38)小结 (42)参考文献 (43)序言数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。
数控机床设计
数控机床的认识
数控机床特指那些只能完成车、铣、镗、磨、钻等 单一工序的数控机床。
在类型上可分为： • 数控车床（CNC车床） • 数控铣床（CNC加工中心） • 数控镗床 • 数控磨床 • 数控钻床等等。
CNC加工中心
NC加工中心其实就 是内装计算机、备有 自动换刀装置的数控 机床，其控制系统能 控制机床自动换刀， 连续地按一定程序对 各个加工面自动地完 成铣削、镗削、钻孔、 攻丝等多工序加工的 数控机床。
数控机床的优点
• 适应性强
• 对于同一批零件，由于 使用同一机床和刀具及
• 加工质量稳 定
同一加工程序，刀具的 运动轨迹完全相同，且 数控机床是根据数控程
• 生产效率高 • 加工精度高
序自动进行加工，可以 避免人为的误差，这就 保证了零件加工的一致
• 减轻劳动强度 性好且质量稳定。
数控机床的优点
开环
半闭环
闭环
功能水平 经济型 普及型 高级型
数控系统控制特点可分为:
• 点位控制 • 直线控制 • 轮廓控制（连 • 续轨迹控制）
• 只控制刀具或工作台 从一点移至另一点的 准确定位，然后进行 定点加工，而点与点 之间的路径不需控制。
• 如：数控钻床、数控 镗床、数控坐标镗床
数控系统控制特点
• 点位控制 • 直线控制 • 轮廓控制（连 • 续轨迹控制）
• 输入/输出设备 • CNC装置
• 是CNC和机床本体的
联系环节，它把来自 CNC装置的微弱指令
• 可编程控制器(PLC) 信号放大成控制驱动
• 伺服单元
装置的大功率信号。
•
驱动装置(执行机构)•
根据接收指令不同， 可分脉冲式和模拟式。
第1章 数控机床概述(PPT)
数控机床 的组成
(shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床加工的根本工作原理
数控机床加工特点
数控机床的应用范围
第三页，共七十六页。
数控机床的工作 原理 (gōngzuò)
数控：数字控制〔Numerical Control—NC〕，在机床 领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制 的一种自动化技术。它所控制的一般是位置、角度、速 度等机械量，但也有温度、流量、压力等物理量。
第八页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控系统的工作过程 n 对输入的零件加工程序、控制参数、补偿
数据等进行识别和译码，并执行所需要的 逻辑运算，发出(fāchū)相应的指令脉冲，控 制机床的驱动装置，操作机床实现预期的 加工功能。
第九页，共七十六页。
数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第1章 数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
第一页，共七十六页。
数控机床 概述 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床的工作(gōngzuò)原理 数控机床分类 数控插补原理 数控机床开展概况
第二页，共七十六页。
1.1 数控机床 的工作原 (shù kònɡ jī chuánɡ) 理
数控机床：它是一种灵活、通用、能够适应产品频繁 (pínfá n)变化的柔性自动化机床。
第四页，共七十六页。
一、数控机床 的组成 (shù kònɡ jī chuánɡ)
数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动(qū dònɡ)装置、辅 助装置等几个局部组成。
机床本体：是数控机床加工运动的机械局部，主要包括支承部 件〔床身、立柱〕等、主动部件〔主轴箱〕、进给运动部件 〔工作台滑板、刀架〕等。
数控车床项目一数控车床概述课件
统的数控车床在伺服机构中装有角度位移检测 装置,通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接测 量移动部件的位移,然后反馈到数控装置中,与输 入原指令位移值进行比较,用比较后的差值进行 控制,以弥补移动部件位移,直至差值消除为止。 由于丝杠螺母机构不包括在闭环之内,所以丝杠 螺母机构的误差仍然会影响移动部件的位移精
闭环控制系统的数控车床加工精度高(一般可达 0.01mm,最高可达0.001mm),但结构复杂,维修困 难,成本高。用于加工精度要求很高的场合。
除此之外,数控车床还可按刀架数量分为单刀架 数控车床和双刀架数控车床;按加工零件基本类 型分为卡盘式夹紧数控车床和顶尖式夹紧数控
车床;按控制轴数可分为两轴控制的数控车床、 四轴控制的数控车床等。
【资料链接】
全功能型数控车床:目前市场上还有全功能型数 控车床说法,它属于普通数控车床中功能配置较
完善的一种数控车床,一般采用闭环或半闭环控 制系统,倾斜导轨式,配置有伺服刀塔或液压刀 塔;采用液压卡盘自动夹紧工件;主轴电动机为变 频电动机,有的配置有液压变速机构,有的配置有 液压尾座等。
任务二 数控车削的基础知识
数控车床又称为CNC车床,是利用计算机数 字控制(Computer Numerical Control,CNC)的车床。 操作时,将编好的加工程序输入到机床专用的计算 机中,再由计算机控制机床各坐标轴的伺服电动
机去控制车床各部件运动的先后顺序、速度和移 动量,并与选定的主轴转速相配合,车削出形状不同 的工件。数控车床的加工过程如图1-1所示。
图1-1 数控车床的加工过程
图1-2所示为典型数控车床的机械结构系统组成, 包括主轴传动机构、进给传动机构、刀架、床 身、辅助装置(刀具自动交换机构、润滑与切削 液装置、排屑、过载限位)等部分。
数控车床机械系统的设计.doc
1 绪论1.1 论文研究的目的和意义随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。
因此具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的数控机床就是在这样的背景下产生和发展起来的。
当前数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
而数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
因此，研究数控车床是非常有必要的。
1.2 国内外研究现状数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
目前，国内外数控机床产品技术发展方向主要体现在高速、复合、精密、智能、环保等方面。
1.2.1 高精度化现代科学技术的发展、新材料及新零件的出现，对精密加工技术不断提出新的要求，提高加工精度，发展新型超精密加工机床，完善精密加工技术，适应现代科技的发展，已经成为数控机床的发展之一。
其精度已从微米级到亚微米级，乃至纳米级。
提高数控系统的加工精度，一般可通过减少数控系统的误差和采用机床误差补偿技术来实现提高数控机床的加工精度。
1.2.2 高速化提高生产率是数控机床追求的基本目标之一。
数控机床高速化可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度，对实现高效、优质、低成本生产具有广泛的适用性。
普通数控车床主传动系统设计概述
普通数控车床主传动系统设计概述普通数控车床主传动系统设计概述随着机器制造行业的发展，数控车床的应用越来越广泛，尤其是在零配件加工、航空航天、机械制造及汽车工业等领域。
数控车床的关键部件是主传动系统。
本文将对普通数控车床主传动系统的设计进行概述。
一、主动轮的选型主传动系统的主动轮是车床的核心部件，决定了车床加工的精度、速度和效率。
选型时应考虑以下几个因素：（1）主动轮的材料应选择高品质、高强度的合金钢材料，以提高稳定性和耐用性。
（2）主动轮齿轮的选择应考虑精度等级和硬度等级，以保证传动精度和承载能力。
（3）主动轮和动力头之间的连接方式应该适当，性能方面的要求应该得到满足。
一般惯性的传动方式比较好。
二、主传动系统的传动比和不同纵向速度的选择主传动系统的传动比是由主动轮和被动轮的齿数比一定，交换齿轮的数量以及螺旋丝钉的斜率等参数决定的。
不同的数控车床需要不同的速度范围，因此，在选择传动比时，应考虑车床的加工需求，确保机床能够满足不同的加工要求。
有些床一般仅满足速率，有些需要对于速度和扭矩的要求都能满足。
主传动系统的不同纵向速度的选择，应考虑加工件的外廓尺寸和表面质量要求，避免工件表面的振动和磨损。
三、主动轮和电机的匹配主动轮和电机的匹配是强制性的，应该根据车床的性能要求和承载能力选择。
在选择电机的时候要考虑励磁方法和定子结构以及方案，以确保控制器的能源消耗降至最低，从而提高车床的能效。
同时，电机的转速和功率应该适当，以确保车床具有足够的加工能力。
四、其他传动部件的设计第九页，共用四项其他传动部件的设计，包括中心孔、夹头、夹具等，这些部件的设计应结合加工件和工作条件，以确保车床的稳定性和加工精度。
总之，数控车床主传动系统的设计是影响车床性能和加工质量的重要因素之一。
在设计中应综合考虑主动轮选型、传动比和不同纵向速度的选择、主动轮和电机的匹配以及其他传动部件的设计等因素，以确保车床的加工效率、精度和稳定性。
数控车床设计
1绪论数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构.较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题。
能获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控的应用也受到其他条件限制：（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，中小企业常是心有力而力不足；（2）目前，各企业都有大量的普通机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费；（3）在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产急需；（4）通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。
要较好的解决上述问题，应走通用机床数控改造之路。
普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置，使其具有一定的自动化能力，以实现额定的加工工艺目标。
这一工作早在20世纪60年代已经在开始迅速发展，并有专门企业经营这门业务。
目前，国外已发展成为一个新兴产业部门，从美国、日本等工业化国家的经验看，机床的数控化改造也必不可少，如日本的大企业中有26%的机床经过数控化改造，中小企业则达74%。
在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。
中国是拥有300多万台机床的国家，其中大部分是多年积累生产的普通机床，自动化程度低。
要想在近几年用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的，因此，普通机床的数控化改造大有可为，它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平，已成为中国设备技术改造的主要方向之一。
机床数控化改造的优点：（1）改造闲置设备，能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能，提高了机床的使用价值，可以提高固定资产的使用效率；（2）适应多品种、小批量零件生产；（3）自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高；（4）降低对工人的操作水平的要求；（5）数控改造费用低、经济性好；（6）数控改造的周期短，可满足生产急需。
因此，我们必须走数控改造之路。
普通车床（如C616，C618，CA6140）等是金属切削加工最常用的一类机床。
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数控车床设计详细概述（doc 29页）摘要本设计是把普通数控车床改造成经济型数控车床。
经济型数控车床就是指价格低廉、操作使用方便、比较适合我国国情的，动化的机床。
采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。
在设计的时候具体进行了详细的各部件的选型和计算。
比如：导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的选型与计算。
还进行了进给传动系统的刚度计算、进给传动系统的误差分析、驱动电机的选型计算、驱动电机与滚珠丝杠的联接、驱动电机与进给传动系统的动态特性分析等。
【关键词】车床、数控、传动系统目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (4)1数控车床设计概述 (5)1.1电动机的选择 (6)1.2电动机类型和结构型式的选择 (7)2进给伺服系统概述 (8)3横向进给系统的设计计算 (10)3.1设计参数 (10)3.2切削力及其切削分力计算 (10)3.3轨摩擦力的计算 (10)3.4算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (11)3.5定进给传动链的传动比i和传动级数 (11)3.6珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (11)3.7珠丝杠螺母副承载能力校核 (13)3.8计算器械传动的刚度 (14)3.9驱动电机的选型与计算 (15)3.10械传动系统的动态分析 (18)3.11机械传动系统的误差计算与分析 (18)3.12确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (19)4进给系统的结构设计 (20)4.1滚珠丝杠螺母副的设计 (20)4.2齿轮传动副的设计 (21)4.3齿轮箱的设计 (22)4.4床身及导轨 (22)4.5中间轴的设计 (25)4.6轴承端盖的设计 (25)总结与体会 (26)致谢词 (27)【参考文献】 (28)前言我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。
近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。
机床的数控化率仅为6％。
这些机床中,役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。
可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。
所以必须大力提高机床的数控化率。
而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性：●可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
●可以实现加工的柔性自动化，从而效率比传统机床提高3～7倍。
●加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。
●可实现多任务序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。
●拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，可实现长时间无人看管加工。
因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。
此外，机床数控化还是推行FMC （柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。
数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
本次设计的内容是机床总体方案设计及总体布局图绘制、纵向及横向伺服进给机构的理论计算、结构设计及绘制装配图、典型零件绘制、数控系统（硬件连接图）设计、典型零件的数控车削加工程序编制及外文数据文献翻译，并撰写毕业设计论文。
设计的目的是培养综合运用基础知识和专业知识，解决工程实际问题的能力，提高综合素质和创新能力，受到本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、程序编制、使用手册等基本技能得到训练和提高，培养正确的设计思想、严肃认真的科学态度，加强团队合作精神。
在设计中，先通过参观及查阅等了解有关系统的工作原理，作用及结构特点。
选择合适的算法，根据计算结果查阅手册，得出相关的结构或零件。
1数控车床设计概述用数控机床加工零件时，首先应将加工零件的几何信息和工艺信息变成加工程序，由输入部分送入数控装置，经过数控装置的处理、运算，按各坐标轴的分量送到各轴的驱动电路，经过转换、放大进行伺服电动机的驱动，带动各轴运动，并进行回馈控制，使刀具和工件及其它辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条件不紊乱地作，从而加工出零件的全部轮廓。
数控机床具有很好的柔性，当加工对象变换时，只需重新编制加工程序即可，原来的程序可存储备用，不必像组合机床那样需要针对新加工零件重新设计机床，致使生产准备时间过长。
经济型数控车床，对于保证和提高被加工零件的精度，主要依靠两方面来实现：一是系统的控制精度；二是机床本身的机械传动精度。
数控车床的进给传动系统，由于必须对进给位移的位置和速度同时实现自动控制。
所以，数控车床与普通卧式车床相比应具有有更好的精度．以确保机械传动系统的传动精度和工作平稳性。
数控改造对机械传动系统的要求为：（1)尽量采用低摩擦的传动副。
如滚动导轨和滚珠丝杠螺母副，以减小摩擦力。
（2)选用最佳的降速比，为达到数控机床所要求的脉冲当量，使运动位移尽可能加速达到跟踪指今。
（3)尽量缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度。
（4)尽量消除传动间隙，以减小反向行程误差。
如采用消除间隙的联轴节和消除传动齿轮间隙的机构等。
（5)尽景满足低振动和高可靠性方面的要求。
为此应选择间隙小、传动精度高高、运动平稳、效率高以及传递扭矩大的传动组件。
从应用的方面考虑，结合目前国内大多数的情况，可采用更换滚珠丝杠来代替原机床上的T 型丝杠。
也可对原车床上T 型丝杠加以修复，但此时必须相应修配与与此相配合的螺母，尽量减小其间隙，提高配合精度。
—般说来．如原车床的工作性能良好．精度尚未降低，则应尽量保留机床的传动系统。
使改造后的数控车床同时具有微机控制和原机床操作的双重功能。
如原车床使用时间较长．运动部件磨损严重．除了对导轨精度进行修复外．还应将传动部件拆除或更换，以确保改造后车床的传动精度。
数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床组成机床本体的各机械部件组成，如图1.1：图1.1数控机床的组成1.1电动机的选择(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。
(2)根据负载转矩、转速变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、超载能力额启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。
所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9。
数控装置控制介质测量装置伺服系统机 床(3)根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护措施，选择电动机的结构型式。
(4)根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。
(5)根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。
此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、维护等等因素。
1.2电动机类型和结构型式的选择由于不同的机床要求不同的主轴输出性能(旋转速度，输出功率，动态刚度，振动抑制等)，因此，主轴选用标准与实际使用需要是紧密相关的。
总的来说，选择主轴驱动系统将在价格与性能之间找出一种理想的折衷。
表1.1简要给出了用户所期望的主轴驱动系统的性能。
下面将对各种交流主轴系统进行对比、分析。
表1.1 理想主轴驱动系统性能项目内容高性能低速区要有足够的转矩宽恒功率范围,并在高速范围内保持一定转矩高旋转精度高动态响应高加减速,起制动能力具有强鲁棒性,能适应环境条件和参数变化高效率,低噪声低价格低购买价格,低维护价格,低服务价格通用要求耐用性,可维护性,安全可靠性感应电机交流主轴驱动系统是当前商用主轴驱动系统的主流，其功率范围从零点几个kW到上百kW，广泛地应用于各种数控机床上。
2进给伺服系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图2.1所示：图2.1 数控机床进给伺服系统由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。
伺服系统对伺服电机的要求：（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。
（2）电机应具有大的较长时间的超载能力，以满足低速大转矩的要求。
一般直流伺服电机要求在数分钟内超载4-6倍而不损坏。
（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。
电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s 以内从静止启动到额定转速。
（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。
随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。
使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。
由位置、速度和电流构成的三环回馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。
数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和质量大大提高。
数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。
这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。
数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动组件、机械传动部件、执行件和检测回馈环节等组成。
驱动控制单元和驱动组件组成伺服驱动系统。
机械传动部件和执行组件组成机械传动系统。
检测组件与回馈电路组成检测系统。
进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和死循环系统。
死循环控制方式通常是具有位置回馈的伺服系统。
根据位置检测装置所在位置的不同，死循环系统又分为半死循环系统和全死循环系统。
半死循环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。
前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。
全死循环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。
开环系统的定位精度比死循环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。
由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。
全死循环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。