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Φ430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计[3张CAD图纸]【全套毕业论文】【独家】

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任务083-Φ430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计[31号晚].rar

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Φ430mm的数控车床总体设计尺寸联系图.dwg---(点击预览)

Φ430mm的数控车床总体方案图.dwg---(点击预览)

Φ430mm数控车床液压尾座设计.dwg---(点击预览)

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关键词：: 任务 mm 妹妹数控车床总体整体设计液压 31 号晚

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　　设计题目：Φ430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

毕业设计题目

　　　　　　　　Φ320mm的数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ320mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ320mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ320mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

　　　　　　　　Φ430mm的数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ430mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ430mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ430mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

　　　　　　　　Φ460mm数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ460mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ460mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ460mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ460mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

　　　　　　　　Φ500mm的数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ500mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ500mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ500mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ500mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

　　　　　　　　Φ550mm数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ550mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ550mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ550mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ550mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

　　　　　　　　Φ600mm数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ600mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ600mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ600mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ600mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

　　　　　　　　Φ630mm的数控车床总体设计及横向进给设计

　　　　　　　　Φ630mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

　　　　　　　　Φ630mm的数控车床总体设计及液压尾座设计

　　　　　　　　Φ630mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计

　　　　　　　　Φ630mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计

二、主要设计参数及技术指标

1、 X轴(横向)、Z轴(纵向)改为微机控制，采用步进电机或直流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动。其中X轴(横向)脉冲当量：0.005mm/脉冲，Z轴(纵向)脉冲当量：0.010mm/脉冲。

2、实现功能：车削外圆、端面、圆弧、圆锥及螺纹加工

操作要求：起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止

采用回转刀架及液压尾座

其余参数见原机床

三、毕业设计内容及工作量

设计计算说明书一份0.8—1.0万字

　　　（二）、图纸部分

1、普通车床数控化改造总体方案图 A0一张

　　　2、机床尺寸联系图 A0一张

　　　3、主要部件装配图（主轴箱等） A0一张

　　　4、数控机床硬件电路图 A0一张（选做）

四．毕业设计的基本要求：

能按时独立完成毕业设计规定的全部内容，方案选择正确，论据充分，对设计中的主要问题分析深入，解决合理，有独立见解，能很好运用所学理论和提供的资料解决设计中的问题，能独立查阅和正确引用中外文参考资料，说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、计算准确，图面整洁。

进程安排

序号主要任务时间备注

1查阅文献、调研、收集资料、实习0.5周

2总体方案图 1.0周

3机床尺寸联系图2.5周

4主要部件装配图 2.5周

5编写设计计算说明书1.0周

6准备答辩0.5周

六.主要参考文献

《数控机床设计》陈婵娟主编化学工业出版社

《经济型数控机床系统设计》张新义主编机械工业出版社

《新编机床数控技术》任玉田主编北京理工大学出版社

《机床设计图册》上海纺织工学院等主编上海科学技术出版社

《机械设计手册》成大先主编化学工业出版社

设计书的装订及格式

　　　装订必须采用横向翻页方式。内容顺序为：封面，任务书，目录，中文摘要，中文关键词，引言，正文，结论（计算结果），参考文献，致谢。

摘要

　本课题研究的主要目的是设计出与Φ430mm卧式数控车床相匹配的液压尾座系统，本课题将以其尾座为研究对象，设计出符合该车床的液压尾座。

　　　为了完成本课题的设计，在设计之前的准备工作必须做好，首先是搜集和分析资料，主要包括国内外数控机床的发展现状；液压技术和液压传动系统的基本资料；同等机床液压尾座的图纸和资料等。其次是初步确定液压尾座的总体布局，包括配置形式、液压系统的布置及选择液压能源及相应的配套元件等。最后主要是关于尾座的设计计算。

关键词: 数控机床尾座液压系统液压缸设计校核

第1章绪论1

1.1数控机床及其特点1

1.2数控机床的工艺范围及加工精度1

1.3 数控机床的经济分析2

1.4 数控机床的发展趋向3

第2章数控机床总体方案的制订及比较6

2.1 总体方案比较6

2.2 数控车床方案确定6

第2章数控机床总体方案的制订及比较7

2.1 总体方案比较7

2.2设计要求8

2.3 数控车床方案确定10

2.4机床设计的总体任务11

2.5运动系统方案确定11

2.5.1伺服系统的选择11

2.5.2传动方式的选择12

2.6数控系统软硬件总体设计12

2.7数控系统硬件结构13

2.8数控系统软件结构13

第3章确定切削用量及选择刀具14

3.1刀具选择14

3.2切削用量确定14

3.3切削三要素15

3.4加工精度和表面粗糙度15

3.5刀具材料18

第4章传动系统图的设计计算19

4.1 参数的确定19

4. 2 传动设计21

4.3转速图的拟定23

第5章尾座部分的设计26

5.1尾座套筒的设计27

5.2尾座体的设计28

5.3尾座顶尖的设计28

5.4液压缸的设计28

5.5尾座导轨的设计29

5.6尾座孔系设计29

5.6.1配合30

5.6.2套筒孔的设计30

5.6.3孔和键的设计30

5.7挠度、转角、液压缸内径、锁紧力的计算及校核31

5.7.1挠度的计算32

5.7.2转角的计算32

5.7.3压板处螺栓直径的校核33

5.7.4液压缸内径的校核33

5.7.5尾座锁紧力的验算34

第6章尾座精度的设计35

6.1表面粗糙度的确定35

6.2尾座与机床形位公差的确定35

6.3底面及立导向面形位公差的确定36

第7章电路控制原理图设计37

7.1硬件电路设计37

7.1.1 数控系统的硬件结构37

7.1.2 数控系统硬件电路的功能37

7.2关于各线路元件之间线路连接38

7.4 关于电路原理图的一些说明39

总结43

参考文献44

致谢45

第1章绪论

1.1数控机床及其特点

　　　数控机床是一种高效能自动加工机床，是一种典型的机电一体化产品。与普通机床相比，数控机床具有如下一些优点：

　　　数控机床的机械结构主要由传动系统、支承部件、分度台等部分组成。传动系统的作用是把运动和力由动力源传递给机床执行件，而且要保证传递过程中有良好的动态特性。传动系统在工作过程中，经常受到激振力和激振力矩的作用，使传动系统的轴组件产生弯曲和扭转振动，从而影响机床的工作性能。随着机床切削速度的提高和自动化方向的发展，传动系统的结构组成越来越简单，但对其机械结构性能的要求却越来越高，从而使传统的设计方法远远达不到要求，这样，各种设计理论的研究和使用就得到了迅猛的发展。

　　　数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是通过数字信息自动控制的，操作者在加工过程中无法干预，不能像在普通机床上加工零件那样，对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿，所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善，制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求，数控机床的结构设计已形成自己的独立体系，在这一结构的完善过程中，数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。

1.2数控机床的工艺范围及加工精度

　　　随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术。

工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业

内容简介：: 毕业设计说明书设计题目：430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计学生班级学号指导教师继续教育学院二零一三年十月毕业设计任务书设计题目：430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计学生班级学号指导教师继续教育学院二零一三年十月兰州理工大学毕业设计任务书学生指导教师胡世军班级职称副教授一毕业设计题目320mm的数控车床总体设计及横向进给设计320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计320mm的数控车床总体设计及液压尾座设计320mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计320mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计430mm的数控车床总体设计及横向进给设计430mm的数控车床总体设计及纵向进给设计430mm的数控车床总体设计及液压尾座设计430mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计430mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计460mm数控车床总体设计及横向进给设计460mm的数控车床总体设计及纵向进给设计460mm的数控车床总体设计及液压尾座设计460mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计460mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计500mm的数控车床总体设计及横向进给设计500mm的数控车床总体设计及纵向进给设计500mm的数控车床总体设计及液压尾座设计500mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计500mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计550mm数控车床总体设计及横向进给设计550mm的数控车床总体设计及纵向进给设计550mm的数控车床总体设计及液压尾座设计550mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计550mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计600mm数控车床总体设计及横向进给设计600mm的数控车床总体设计及纵向进给设计600mm的数控车床总体设计及液压尾座设计600mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计600mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计630mm的数控车床总体设计及横向进给设计630mm的数控车床总体设计及纵向进给设计630mm的数控车床总体设计及液压尾座设计630mm的数控车床总体设计及四方回转刀架设计630mm的数控车床总体设计及六角回转刀架设计二、主要设计参数及技术指标1、 X轴(横向)、Z轴(纵向)改为微机控制，采用步进电机或直流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动。其中X轴(横向)脉冲当量：0.005mm/脉冲，Z轴(纵向)脉冲当量：0.010mm/脉冲。2、实现功能：车削外圆、端面、圆弧、圆锥及螺纹加工3、操作要求：起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止4、采用回转刀架及液压尾座5、其余参数见原机床三、毕业设计内容及工作量（一）设计计算说明书一份0.81.0万字（二）、图纸部分 1、普通车床数控化改造总体方案图 A0一张2、机床尺寸联系图 A0一张3、主要部件装配图（主轴箱等） A0一张4、数控机床硬件电路图 A0一张（选做）四毕业设计的基本要求：能按时独立完成毕业设计规定的全部内容，方案选择正确，论据充分，对设计中的主要问题分析深入，解决合理，有独立见解，能很好运用所学理论和提供的资料解决设计中的问题，能独立查阅和正确引用中外文参考资料，说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、计算准确，图面整洁。五、进程安排序号主要任务时间备注1查阅文献、调研、收集资料、实习0.5周2总体方案图 1.0周3机床尺寸联系图2.5周4主要部件装配图 2.5周5编写设计计算说明书1.0周6准备答辩0.5周六.主要参考文献数控机床设计陈婵娟主编化学工业出版社经济型数控机床系统设计张新义主编机械工业出版社新编机床数控技术任玉田主编北京理工大学出版社机床设计图册上海纺织工学院等主编上海科学技术出版社机械设计手册成大先主编化学工业出版社7、设计书的装订及格式装订必须采用横向翻页方式。内容顺序为：封面，任务书，目录，中文摘要，中文关键词，引言，正文，结论（计算结果），参考文献，致谢。摘要本课题研究的主要目的是设计出与430mm卧式数控车床相匹配的液压尾座系统，本课题将以其尾座为研究对象，设计出符合该车床的液压尾座。为了完成本课题的设计，在设计之前的准备工作必须做好，首先是搜集和分析资料，主要包括国内外数控机床的发展现状；液压技术和液压传动系统的基本资料；同等机床液压尾座的图纸和资料等。其次是初步确定液压尾座的总体布局，包括配置形式、液压系统的布置及选择液压能源及相应的配套元件等。最后主要是关于尾座的设计计算。关键词: 数控机床尾座液压系统液压缸设计校核目录第1章绪论11.1数控机床及其特点11.2数控机床的工艺范围及加工精度11.3 数控机床的经济分析21.4 数控机床的发展趋向3第2章数控机床总体方案的制订及比较62.1 总体方案比较62.2 数控车床方案确定6第2章数控机床总体方案的制订及比较72.1 总体方案比较72.2设计要求82.3 数控车床方案确定102.4机床设计的总体任务112.5运动系统方案确定112.5.1伺服系统的选择112.5.2传动方式的选择122.6数控系统软硬件总体设计122.7数控系统硬件结构132.8数控系统软件结构13第3章确定切削用量及选择刀具143.1刀具选择143.2切削用量确定143.3切削三要素153.4加工精度和表面粗糙度153.5刀具材料18第4章传动系统图的设计计算194.1 参数的确定194. 2 传动设计214.3转速图的拟定23第5章尾座部分的设计265.1尾座套筒的设计275.2尾座体的设计285.3尾座顶尖的设计285.4液压缸的设计285.5尾座导轨的设计295.6尾座孔系设计295.6.1配合305.6.2套筒孔的设计305.6.3孔和键的设计305.7挠度、转角、液压缸内径、锁紧力的计算及校核315.7.1挠度的计算325.7.2转角的计算325.7.3压板处螺栓直径的校核335.7.4液压缸内径的校核335.7.5尾座锁紧力的验算34第6章尾座精度的设计356.1表面粗糙度的确定356.2尾座与机床形位公差的确定356.3底面及立导向面形位公差的确定36第7章电路控制原理图设计377.1硬件电路设计377.1.1 数控系统的硬件结构377.1.2 数控系统硬件电路的功能377.2关于各线路元件之间线路连接387.4 关于电路原理图的一些说明39总结43参考文献44致谢4546第1章绪论1.1数控机床及其特点数控机床是一种高效能自动加工机床，是一种典型的机电一体化产品。与普通机床相比，数控机床具有如下一些优点：数控机床的机械结构主要由传动系统、支承部件、分度台等部分组成。传动系统的作用是把运动和力由动力源传递给机床执行件，而且要保证传递过程中有良好的动态特性。传动系统在工作过程中，经常受到激振力和激振力矩的作用，使传动系统的轴组件产生弯曲和扭转振动，从而影响机床的工作性能。随着机床切削速度的提高和自动化方向的发展，传动系统的结构组成越来越简单，但对其机械结构性能的要求却越来越高，从而使传统的设计方法远远达不到要求，这样，各种设计理论的研究和使用就得到了迅猛的发展。数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是通过数字信息自动控制的，操作者在加工过程中无法干预，不能像在普通机床上加工零件那样，对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿，所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善，制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求，数控机床的结构设计已形成自己的独立体系，在这一结构的完善过程中，数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。1.2数控机床的工艺范围及加工精度随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术。工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重。数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。机床精度 1.机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。 2.机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3.看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。4.加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。1.3 数控机床的经济分析目前世界著名机床厂商在我国的投资情况 1. 2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。 2. 2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。 3. 2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。 4.韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。 5.台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。民营企业进入机床行业情况 1.浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。 22004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。 32002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。军工企业技情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾阿扁上台后，大规模技开始了，军工企业进入新一轮的技高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，阿扁如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。其实，胡锦涛总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。1.4 数控机床的发展趋向数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。随着柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高要求。当今数控机床信息化正朝着以下几个方面发展。高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。同时，新一代数控机床将采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力。智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。基于CAD和CAM的数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。一、是高速加工技术发展迅速高速加工技术发展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用当前数控机床技术发展趋势高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，发展到机床加工全面高速化，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转；快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下，换刀速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。二、是精密加工技术有所突破通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精度，减少形位误差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，从1950年至2000年50年内提升100倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以达到1m，进入亚微米超精加工时代。三、是技术集成和技术复合趋势明显技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一，如工序复合型车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工技术复合，跨加工类别技术复合金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合等，目前已由机加工复合发展到非机加工复合，进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。四、是数字化控制技术进入了智能化的新阶段数字化控制技术发展经历了三个阶段:数字化控制技术对机床单机控制；集合生产管理信息形成生产过程自动控制；生产过程远程控制，实现网络化和无人化工厂的智能化新阶段。智能化指工作过程智能化，利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合，对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等。加工过程智能监控可以实现工件装卡定位自动找正，刀具直径和长度误差测量，加工过程刀具磨损和破损诊断、零件装卸物流监控，自动进行补偿、调整、自动更换刀具等，智能监控系统对机床的机械、电气、液压系统出现故障自动诊断、报警、故障显示等，直至停机处理。随着网络技术的发展，远程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线服务后援。人工智能自动编程系统能按机床加工要求对零件进行自动加工。在线服务可以根据用户要求随时接通INTERNET接受远程服务。采用智能技术来实现与管理信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技术在制造系统上的应用，发展成柔性制造单元和智能网络工厂，并进一步向制造系统可重组的方向发展。五、是极端制造扩张新的技术领域极端制造技术是指极大型、极微型、极精密型等极端条件下的制造技术。极端制造技术是数控机床技术发展的重要方向。重点研究微纳机电系统的制造技术，超精密制造、巨型系统制造等相关的数控制造技术、检测技术及相关的数控机床研制，如微型、高精度、远程控制手术机器人的制造技术和应用；应用于制造大型电站设备、大型舰船和航空航天设备的重型、超重型数控机床的研制；IT产业等高新技术的发展需要超精细加工和微纳米级加工技术，研制适应微小尺寸的微纳米级加工新一代微型数控机床和特种加工机床；极端制造领域的复合机床的研制等。第2章数控机床总体方案的制订及比较2.1 总体方案比较总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。数控车床后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。比较项目方案一方案二确定后的方案具体原因主轴箱分级变速采用调速电机+齿轮传动采用三相异步电机+减速器方案一变速级数比较多满足多种加工需要，也符合任务书要求进给机构滚珠丝杠+步进电机滚珠丝杠+伺服电机方案一脉冲当量步进电机控制的准确刀架四工位回转刀架六工位回转刀架都可以各有各的好处尾座液压尾座手动普通尾座液压尾座可通过数控系统调整方便数控系统8位单片机16位单片机方案一基本需求可以满足2.2 数控车床方案确定(1) 主传动系统设计为了保证主轴在运动时有准确的定位，安装主传动的定位检测装置。采用电气式主轴准停装置，利用磁力传感器检测定位。只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确的定位。这种磁力传感器的工作原理是，在主轴上装上永磁铁和主轴一起旋转，在距离磁铁l-2mm的旋转轨迹外，固定一个磁传感器，当传感器发出信号后经过放大，由定向电路使电动机准确的停止在规定的周向位置上。将主传动采用变频交流电动机无级调速。低档转速为270-1500r/min，高档转速为1500-4500r/min，在各档内可以实现无级调速。与原立式车床的机械结构相比比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，主传动系统是一个开环控制的交流变频调速系统，通过软件来实现它的调速。(2) 进给传动系统设计进给采用滚珠丝杠，并由齿轮箱与滚珠丝杠连接，使机床的机械传动部分具有高静态、动态刚度；运动副之间的摩擦因数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。，其定位精度为0.01mm，重复定位精度为0005mm。 (3) 数控系统的设计采用AT89C58单片机控制系统。采用模块化设计方案，从总体上分为人机界面模块、坐标进给模块、变频调速控制模块、串行通信模块、液压系统、冷却系统、润滑系统及基于89C58单片机的主控模块。利用变频调速的原理，设计主轴的无级变频调速系统；通过插补算法，实现步进电机的准确定位以便达到工件的精确度；通过键盘和显示模块，实现程序的编辑和显示；通过其他辅助系统的设计，实现机床功能的完善化。第2章数控机床总体方案的制订及比较2.1 总体方案比较总体方案应考虑车床数控系统的运动方式、进给伺服系统的类型、数控系统CPU的选择，以及进给传动方式和执行机构的选择等。数控车床后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。因此，数控系统应设计成连续控制型。属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应结构简化，降低成本。因此，进给伺服系统采用步进电动机的开环控制系统。比较项目方案一方案二确定后的方案具体原因主轴箱分级变速采用调速电机+齿轮传动采用三相异步电机+减速器方案一变速级数比较多满足多种加工需要，也符合任务书要求进给机构滚珠丝杠+步进电机滚珠丝杠+伺服电机方案一脉冲当量步进电机控制的准确刀架四工位回转刀架六工位回转刀架都可以各有各的好处尾座液压尾座手动普通尾座液压尾座可通过数控系统调整方便数控系统8位单片机16位单片机方案一基本需求可以满足2.2设计要求设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。现列出430mm卧式车床的技术数据：名称技术参数在床身上 430mm工件最大直径在刀架上 225mm顶尖间最大距离 650;900;1400;1900mm 公制螺纹 mm 1-12(20种)加工螺纹范围英制螺纹 t/m 2-24(20种) 模数螺纹 mm0.25-3(11种) 径节螺纹 t/m7-96(24种) 最大通过直径 48mm 孔锥度莫氏6# 主轴正转转速级数 24 正转转速范围101400r/min 反转转速级数12 反转转速范围14-1580r/min纵向级数64进给量纵向范围0.028-6.33mm/r横向级数64横向范围0.014-3.16mm/r 滑板行程横向320mm纵向650;900;1400;1900mm 最大行程140mm 刀架最大回转角 90刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面BH2525mm顶尖套莫氏锥度5#尾座横向最大移动量10mm外形尺寸长宽高241810001267mm 圆度 0.01mm工作精度圆柱度200:0.02 平面度0.02/300mm表面粗糙度Ra1.6-3.2m 主电动机7.5kw电动机功率总功率7.84kw改造设计参数如下:最大加工直径在床面上 430mm 在床鞍上225mm最大加工长度 1000mm快进速度纵向2.4m/min 横向1.2m/min最大切削进给速度纵向0.5m/min 横向0.25m/min溜板及刀架重力纵向800N 横向600N 代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式增量值、绝对值通用控制坐标数 2脉冲当量纵向0.01mm/脉冲横向0.005mm/脉冲机床定位精度0.015mm刀具补偿量 0mm-99.99mm进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm横向 0.075mm自动升降速性能有2.3 数控车床方案确定(1) 主传动系统设计为了保证主轴在运动时有准确的定位，安装主传动的定位检测装置。采用电气式主轴准停装置，利用磁力传感器检测定位。只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确的定位。这种磁力传感器的工作原理是，在主轴上装上永磁铁和主轴一起旋转，在距离磁铁l-2mm的旋转轨迹外，固定一个磁传感器，当传感器发出信号后经过放大，由定向电路使电动机准确的停止在规定的周向位置上。将主传动采用变频交流电动机无级调速。低档转速为270-1500r/min，高档转速为1500-4500r/min，在各档内可以实现无级调速。与原立式车床的机械结构相比比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，主传动系统是一个开环控制的交流变频调速系统，通过软件来实现它的调速。(2) 进给传动系统设计进给采用滚珠丝杠，并由齿轮箱与滚珠丝杠连接，使机床的机械传动部分具有高静态、动态刚度；运动副之间的摩擦因数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。，其定位精度为0.01mm，重复定位精度为0005mm。 (3) 数控系统的设计采用AT89C58单片机控制系统。采用模块化设计方案，从总体上分为人机界面模块、坐标进给模块、变频调速控制模块、串行通信模块、液压系统、冷却系统、润滑系统及基于89C58单片机的主控模块。利用变频调速的原理，设计主轴的无级变频调速系统；通过插补算法，实现步进电机的准确定位以便达到工件的精确度；通过键盘和显示模块，实现程序的编辑和显示；通过其他辅助系统的设计，实现机床功能的完善化。2.4机床设计的总体任务进给伺服系统设计计算：此部分为设计计算部分，用以确定脉冲当量，进给牵引力，选择丝杠螺母副，计算传动效率，确定传动比，选择伺服电机等，并绘制设计后机床的总装配图及箱体。2.5运动系统方案确定2.5.1伺服系统的选择伺服系统分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统：开环控制系统中没有检测反馈装置，数控装置的控制指令直接通过驱动装置控制步进电机的运转，然后通过机械传动系统转化成刀架或工作台的位移。这种控制系统由于没有检测反馈校正，位移精度一般不高，但其控制方便、结构简单、价格便宜。闭环控制系统又称全闭环控制系统，其检测装置安装在机床刀架或工作台等执行部件上，用以直接检测这些执行部件的实际运行位置（直线位移），并将其与CNC装置的指令位置（或位移）相比较，用差值进行控制。但是，由于很多机械传动环节包含在闭环控制的环路中，各部件的摩擦性，刚性等都是非线性量，直接影响系统的调节参数，因此，闭环系统的设计和调速都有很大难度。所以，闭环控制系统主要用于精度要求高的场合。半闭环控制系统，它的检测元件装在电机或者丝杠的端头，通过测量伺服电机的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置（或位移），然后进行反馈控制。由于将丝杠螺母副及机床工作台等大惯量环节排除在闭环控制系统之外，不能补偿他们的运动误差，精度受到影响，但系统稳定性有所提高，调试比较方便、价格也较全闭环系统便宜。本次设计由于使用步进电机，所以可以选择开环控制系统。2.5.2传动方式的选择为保证设计后的数控系统的传动精度及工作台的平稳性，在设计机床的传动系统时，应努力保证传动系统低摩擦、低惯量、高效率、高刚度。因此在传动系统中注意以下几点：(1) 用低摩擦高精度的传动元件：如滚珠丝杠螺母副，滚动导轨。(2) 采用消隙齿轮减小传动间隙。2.6数控系统软硬件总体设计为了使数控系统能够长期、可靠、方便地在工业环镜中运行，在制定数控系统总体方案时必须重点考虑以下几个方面。(1) 加强系统可靠性。影响数控系统可靠性的因素很多，硬件规模和硬件的制造工艺水平往往是影响可靠性的关键因素。因此，应选用高性能的CPU作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控系统的功能。在系统的具体硬件构成上，选用可靠性高的工控PC作为数控系统硬件平台，减少自制硬件数量。此外，在软件设计、电源选用、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计等方面采用强抗干扰、高可靠性的设计，从而全面提高系统的可靠性。(2) 提高数控系统的控制精度。数控系统的控制精度是保证机床加工精度的关键。因此，它在数控系统中处于重要位置。如提高数控系统的最小分辨率，使用高精度的步进电机，采用高速高精度插补算法，提高轨迹生成精度;增强位置环控制能力;增加补偿功能等。(3) 提高使用方便性。提高数控编程的方便性，是提高数控系统使用方便性的关键。因此，数控系统除提供全屏幕编辑进行手工编程外，还应该配置自动编程系统，从而大大提高数控编程的速度和智能化程度，大大方便普通用户的使用。另外，因为现代工人都比较熟悉个人计算机，数控系统在操作方面应采用标准计算机键盘或与其兼容的薄膜键盘等输入设备，也可用软盘、移动磁盘、串行通讯、网络系统等输入零件程序。此外，数控系统中应设置仿真功能，便于用户在加工前检查零件程序的正确性。2.7数控系统硬件结构系统由工控PC硬件平台、数控操作面板(包括LCD显示器，键盘)、数控接口板卡(工/0板，D/A板)和驱动执行机构等组成。PC硬件平台包括工控电源、无源母板、工控PC主板和软盘驱动器、硬盘驱动器等。数控操作面板上有液晶显示器和薄膜键盘等。数控接口板卡是计算机与外部执行装置间进行信息交换和转换的通道，对内通过无源母板与工控PC主板相连，对外通过屏蔽电缆与驱动执行装置相连接。该系统的驱动执行环节包括四个子系统:进给轴控制与驱动子系统;主轴控制与驱动子系统;开关量控制系统。主轴控制与驱动子系统的功能包括两方面:主轴转速的调速控制，以满足宽范围切削速度的要求;主轴转角的精确控制，以满足加工螺纹时的主轴与进给轴的联动控制和换刀时的主轴精确定位控制要求。开关量控制系统完成机床的逻辑顺序运动控制，如主轴起停控制、刀具交换、工件装夹、冷却开关、行程保护等任务。开关量控制系统与其它模块相配合，共同完成机床工作过程的控制。2.8数控系统软件结构数控系统软件为实时多任务系统，系统中的各任务在数控实时操作系统控制下协调进行。(1) 数控实时操作系统。它是数控系统软件中的核心子系统，它对系统中的资源进行统一管理，对各任务进行动态调度，协调各模块的高效运行，并辅助完成各任务间的通讯和信息交换。(2) 信息预处理。该模块完成输入信息译码，完成轨迹插补前的坐标转换和刀补运算。(3) 轨迹插补。它是数控系统的核心模块，其任务是根据信息预处理给出的希望轨迹和从检测装置获得的实际轨迹信息，实时生成机床各坐标轴的移动指令，并完成机床运动的加减速控制。(4) 运动控制。该模块是数控系统的另一核心模块，它根据插补运算结果，通过高速算法对机床各坐标轴进行高精度位置控制，并完成主轴转速与转角的控制任务。(5) 加工仿真模块。该模块以动画方式对数控加工过程进行动态仿真，从而在加工前检验参数输入正确性和机床运动合理性第3章确定切削用量及选择刀具3.1刀具选择（一）刀具选择：铣平面：硬质合金端铣刀或立铣刀，尽是采用二次走刀。凸台、凹槽、箱口面：立铣刀。毛坯表面或粗加工孔：镶硬质合金刀片的玉米铣刀（粗皮刀）。立体型面和变斜角轮廓外形：球刀、环形刀、锥形刀、盘形刀。（二）原则：安装调整方便、刚性好、耐用和精度高。尽是用较短刀柄，保证刚性。（三）排序原则减少刀具数量；装夹一次，尽是加工完；即使刀具规格相同，粗、精加工刀具分开；先铣后钻；精加工，先曲面后二维轮廓；尽可能自动换刀。3.2切削用量确定粗：效率；半精、精：质量、兼顾效率。1、主轴转速n：根据线速度v确定：V= 2、切深t：最好是t等于加工余量。3、切宽L：与刀具直径成正比，与切深成反比。L0.60.9d粗加工：大切深、大进给、低切速。精加工：小切深、小进给、高切速。3.3切削三要素主轴转速、切削深度、进给速度。少切削，快进给。3.4加工精度和表面粗糙度1、加工精度：尺寸精度、形状精度、位置精度。（1）尺寸精度：公差与配合国家标准（GB18001804-97）。IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。新公差等级与旧公差等级的对照及应用新公差等级旧精度等级加工方法应用轴孔IT01IT2无研磨用于量块、量仪制造IT3IT4研磨用于精密仪表、精密机件的光整加工IT51无研磨、珩磨、精磨、精铰、精拉用于一般精密配合。IT7IT6在机床和较精密的机器、仪器制造中用得最为普遍IT621IT732磨削、拉削、铰孔、精铣、精镗、精铣、粉末冶金IT834IT94铣、镗、铣、刨、插用于一般要求。主要用于长度尺寸的配合外，如键和键槽的配合IT105IT116粗铣、粗镗、粗铣、粗刨、插、钻、冲压、压铸用于不重要的配合。IT12IT13也用于非配合IT12IT137IT148冲压、压铸用于非配合IT15IT18912铸、锻、焊、气割（2）形状精度：零件上的线、面要素的实际形状相对于理想形状的准确程度。国家标准（GB11821184-80）规定了六项形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。（3）位置公差：零件上点、线、面要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。国家标准（GB11821184-80）规定了八项位置公差：定向：平行度、垂直度、倾斜度。定位：同轴度、对称度、位置度。跳动：圆跳动、全跳动。2、表面粗糙度：表面上微小峰谷高低程度。国家标准（GB3503-83、GB103183、GB131-83）轮廓算术平均偏差： Ra 或近似于Ra 微观不平十点高度： Rz(+) 在常用数值范围内（Ra0.254.5m，Rz0.125m），在图样上应优先选用Ra。表面粗糙度Ra、Rz允许值及加工方法表表面要求表面特征Ra(m)Rz(m)加工方法旧国际光洁度级别代号第1系列第2系列第1系列第2系列不加工毛坯表面清除毛刺160012501000800630500100400粗加工明显可见的刀纹80320粗铣粗铣粗刨钻粗锉16325050200可见刀纹4016023212525100微见刀纹2080316.06312.550半精加工可见加工痕迹1040半精铣精铣精铣精刨粗磨48324.525微见加工痕迹52054163.212.5不见加工痕迹2.5106281.6精加工可辨加工痕迹的方向1.254.5精铰刮精拉精磨71.0050.84微辨加工痕迹的方向0.633.280.52.50.42.0不辨加工痕迹的方向0.321.690.251.250.21.00精密加工暗光泽面0.160.80精密磨削珩磨研磨超精加工抛光100.1250. 630.10.50亮光泽面0.0800.40110.0630.320.050.25镜状光泽面0.0400.20120.0320.160.0250.125雾状光泽面0.0200.10130.0160.0800.0120.063镜面0.0100.050镜面磨削研磨140.0080.0400.0250.0323.5刀具材料碳素工具钢T10A、T12A：HRC60-64,200-250，V8m/min。合金工具钢CrWMn、9SiCr：350-400，V10m/min。高速钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：HRC62-67，550-600，V30m/min；110W1.5Mo9.5Cr4Vco8、W6Mo5Cr4V2Al：HRC68-70，6004、硬质合金：HRA89-93（HRC74-82），850-1000，V100-300m/min。另外，还有新型硬质合金、陶瓷材料、人造金刚石、立方氮化硼等。第4章传动系统图的设计计算主要技术参数：床身最大工件回转直径(主参数mm)430最大工件长度（第二主参数，mm）1000最大加工长度/mm900主传动调速范围rmin-110/14004.1 参数的确定了解车床的基本情况和特点-车床的规格系列和类型1. 通用机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计中的车床是普通型车床，其品种，用途，性能和结构都是普通型车床所共有的，在此就不作出详细的解释和说明了。 2.车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79）最大的工件回转直径D是430mm；刀架上最大工件回转直径D1大于或等于215mm；主轴通孔直径d要大于或等于80mm；主轴头号（JB2521-79）是4.5；最大工件长度L是1800mm；主轴转速范围是：101400r/min可无级调速. 参数确定的步骤和方法a) 极限切削速度umaxumin根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类工艺要求刀具和工件材料等因素。允许的切速极限参考值如机床主轴变速箱设计指导书。然而，根据本次设计的需要选取的值如下：取umax=300m/min； umin=8m/min。b) 主轴的极限转速计算车床主轴的极限转速时的加工直径，按经验分别取（0.10.2）D和（0.450.5）D。由于D=430mm，则主轴极限转速应为：加工条件硬质合金刀具粗加工铸铁件3050硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件150300螺纹（丝杠等）加工铰孔38 nmax=r/min （2.1） =7581517r/min ，取=1000r/m； nmin=r/min （2.2）在中考虑车螺纹和绞孔时，其加工最大直径应根据实际加工情况选取0.1D和50左右。所以 nmin=32r/min由于转速范围 R= = =31.25 ；因为级数Z已知： Z=16级。现以=1.26和=1.41代入R=得R=32和173 ，因此取=1.26更为合适。各级转速数列可直接从标准数列表中查出。标准数列表给出了以=1.06的从110000的数值，因=1.26=，从表中找到nmax=1000r/min，就可以每隔4个数值取一个数，得： 1000，800，630，500，400，315，250，200，160，125，100，80，63，50，40，30。c) 主轴转速级数z和公比已知 =Rn Rn=且： z=因机床的电动机转速往往比主轴的大多数转速高，变速系统以降速传动居多，因此，传动系统中若按传动顺序在前面的各轴转速较高，根据转矩公式（单位N.m） T=，当传递功率一定时，转速较高的轴所传递的扭矩就较小，在其他条件相同时，传动件（如轴、齿轮）的尺寸就较小，因此，常把传动副数较多的变速组安排在前面的高速轴上，这样可以节省材料，减少传动系统的转动惯量。因此选择结构式如下： 16=。d) 主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率N，使用的功率实际情况既能充分的发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。目前，确定机床电机功率的常用方法很多，而本次设计中采用的是：估算法，它是一种按典型加工条件（工艺种类、加工材料、刀具、切削用量）进行估算。根据此方法，中型车床典型重切削条件下的用量：根据设计书表中推荐的数值：取 P=7.5kw4. 2 传动设计1) 传动结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效，可考虑到本次设计的需要可以参考一下这个方案。确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z的传动系统有若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3个传动副。即 Z=Z1Z2Z3传动副数由于结构的限制以2和3的因子积为合适，即变速级数Z应为2和3的因子:Z=可以有几种方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已经选定了的和本次设计所须的正确的方案列出，具体的内容如下：传动齿轮数目 2x（2+2+1）+2x(2+1)+1=17个轴向尺寸 19b传动轴数目 8根操纵机构简单，两个双联滑移齿轮根据以上分析及计算，拟定主轴箱、变速箱传动结构图如下：图二中，第轴至第轴，其结构式为： 4=图一中，第轴至第轴，机床主轴箱传动系统采用分离传动，其主要特点是：（1）在满足传动副极限传动比的条件下，可以得到较大的变速范围。（2）高速由短支传动，有助于减少高速时机床的空运转功率损失。而且高速分支的尺寸可相对小些。（3）变速级数不像常规变速系统那样受2，3因子的限制，如与部分转速重合的方法配合，几乎可以得到任意的变速级数，大大增加了可供选择方案的数目。2) 主传动顺序的安排16级转速传动系统的传动组，可以安排成：2x2x2x2，选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。在轴上如果安装摩擦离合器时，应减小轴向尺寸，第一传动组的传动副不能多，以2为宜，本次设计中就是采用的2，一对是传向正传运动的，另一个是传向反向运动的。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响大，因此主轴上齿轮少些为好，最后一个传动组的传动副选用2，或者用一个定比传动副。(5) 传动系统的扩大顺序的安排对于16级的传动只有一种方案，准确的说应该不只有这一个方案，可为了使结构和其他方面不复杂，同时为了满足设计的需要，选择的设计方案是： 16=22x 21+ 22x 21+ 22x 21x28传动方案的扩大顺序与传动顺序可以一致也可以不一致，在此设计中，扩大顺序和传动顺序就是一致的。这种扩大顺序和传动顺序一致，称为顺序扩大传动。(6) 传动组的变速范围的极限植在主传动系统的降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制，为了避免被动齿轮的直径过大，齿轮传动副最小传动比umin，最大传动比umax2，决定了一个传动组的最大变速范围rmax=umax/nmin8因此，要按照参考书中所给出的表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。极限传动比及指数x，值为：极限传动比指数1.26x：umin=6值；umax=23（x+）值：umin=89(7) 最后扩大传动组的选择正常连续的顺序扩大的传动（串联式）的传动结构式为： Z=Z11Z2Z1Z3Z1Z2即是： Z=16=222122284.3转速图的拟定运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转图，使主运动逐步具体化。1) 主电机的选定中型机床上，一般都采用三相交流异步电机为动力源，可以在系列中选用。在选择电机型号时，应按以下步骤进行：1) 电机功率N：根据机床切削能力的要求确定电机功率。但电机产品的功率已经标准化，因此，按要求应选取相近的标准值。 N=13kw2.电机转速nd 异步电机的转速有：3000、1500、1000、750r/min 类比同类机床在此处选择的是： nd=1450r/min 这个选择是根据电机的转速与主轴最高转速nmax和轴的转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。3.双速和多速电机的应用根据本次设计机床的需要，所选用的是：双速电机4.电机的安装和外形根据电机不同的安装和使用的需要，有四种不同的外形结构，用的最多的有底座式和发兰式两种。本次设计的机床所需选用的是外行安装尺寸之一。具体的安装图可由手册查到。5.常用电机的资料根据常用电机所提供的资料，选用： Y132M-42) 轴的转速轴从电机得到运动，经传动系统化成主轴各级转速。电机转速和主轴最高转速应相接近。显然，从传动件在高速运转下恒功率工作时所受扭矩最小来考虑，轴转速不宜将电机转速下降得太低。但如果轴上装有摩擦离合器一类部件时，高速下摩擦损耗、发热都将成为突出矛盾，因此，轴转速不宜太高。轴装有离合器的一些机床的电机、主轴、轴转速数据：参考这些数据，可见，车床轴转速一般取7001000r/min。另外，也要注意到电机与轴间的传动方式，如用带传动时，降速比不宜太大，否则轴上带轮太大，和主轴尾端可能干涉。因此，本次设计选用： n1=1000r/min3) 中间传动轴的转速对于中间传动轴的转速的考虑原则是：妥善解决结构尺寸大小与噪音、震动等性能要求之间的矛盾。中间传动轴的转速较高时（如采用先升后降的传动），中间转动轴和齿轮承受扭矩小，可以使用轴径和齿轮模数小写：d 、 m，从而可以使用结构紧凑。但是，这将引起空载功率N空和噪音Lp（一般机床容许噪音应小于85dB）加大： N空=) KW （2.3）式中：C-系数，两支承滚动或滑动轴承C=8.5，三支承滚动轴承C=10；da-所有中间轴轴颈的平均直径（mm）；d主主轴前后轴颈的平均直径（mm）；n主轴转速（r/min）。（2.4）（mz）a所有中间传动齿轮的分度圆直径的平均值mm；（mz）主主轴上齿轮的分度圆的平均值mm；q-传到主轴所经过的齿轮对数；-主轴齿轮螺旋角；C1、K-系数，根据机床类型及制造水平选取。我国中型车床、铣床C1=3.5。车床K=54，铣床K=50.5。从上诉经验公式可知：主轴转速n主和中间传动轴的转速和n对机床噪音和发热的关系。确定中间传动轴的转速时，应结合实际情况作相应修正：1.功率较大的重切削机床，一般主轴转速较低，中间轴的转速适当取高一些，对减小结构尺寸的效果较明显。2.高速轻载或精密车床，中间轴转速宜取低一些。3.控制齿轮圆周速度u8m/s（可用7级精度齿轮）。在此条件下，可适当选用较高的中间轴转速。4) 齿轮传动比的限制机床主传动系统中，齿轮副的极限传动比：1. 升速传动中，最大传动比umax2。过大，容易引起震动和噪音。2. 降速传动中，最小传动比umin1/4。过小，则使主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大，将导致结构庞大。第5章尾座部分的设计尾座是卧式车床的重要附件，其主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。430MM数控卧式车床的尾座采用的是整体式结构，整体式结构尾座由尾座体、套筒、芯轴结构、套筒液压测力装置、尾座和套筒移动机构、尾座和套筒夹紧与放松结构及液压装置等组成，芯轴结构选用高精度的进口轴承支承，动、静刚度好，精度高。套筒和尾座的移动均为机动，套筒和尾座的夹紧、放松均采用碟形弹簧夹紧，液压放松的机动夹紧、放松结构，夹紧力足够大，安全可靠，工人操作简单、方便、效率高。其优点在于：(1)刚度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整体式尾座，将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，采用整体式箱形结构设计，经有限元分析、计算，通过对尾座内部筋板的合理布置，提高了尾座的刚度和固有频率，尾座采用高强度低应力铸铁铸造，经良好的时效处理，热变形小，在承受最大工件重量和最大额定切削力的情况下。尾座整体变形小，抗振性能好，满足数控卧式车床精度检验标准的要求。(2)结构更加简单、优化、合理，整体式尾座将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，取消了分体式尾座联结的定位键和把合螺钉，总零件数和标准件数更少，取消了分体式尾座上、下体的配合加工面，取消了分体式尾座上、下体的装配环节，加工、装配工艺性更好，节约了加工、装配总费用，降低了尾座的总重量和总成本。我设计的尾座的工作原理是尾座套筒、尾座油压后座上都有油孔,尾座套筒和尾座活塞固定座通过螺钉连接在一起，可以移动。尾座油压后座、尾座体和尾座活塞轴连接在一起，固定不动。尾座活塞轴、尾座套筒和尾座活塞固定座形成一个液压缸，并且分成两个腔。当给尾座油压后座通液压油时，液压油通过油路进入尾座活塞轴上的一个腔，在进入套筒孔的锥形腔内，此时压力增大，套筒带动顶尖向前移动。反之，当液压油通过油路进入尾座活塞轴上的另一个腔，此时向后退的压力增大，套筒带动顶尖向后移动。下面介绍该车床尾座几个主要部分的设计5.1尾座套筒的设计数控卧式车床尾座套筒的主要尺寸是根据尾座体的尺寸选择的。套筒的作用就是安装尾座活塞轴和顶尖，利用液压缸提供的压力和莫氏锥度本身的结构特性顶紧顶尖，使顶尖在顶着工件加工时不会随工件一起转动。为了使套筒不随工件一起转动在套筒上部设计了滑键槽，在尾座体上设计有滑键。尾座工作时滑键在滑键槽中滑动，这样套筒就不会跟着转了，同时，顶尖在顶着工件加工时也不会随工件一起转动了。从而提高了套筒的使用寿命。由于顶尖是利用氏锥度本身的结构特性卡紧的，但是在工作中需要拆卸顶尖，因此需要在尾座套筒上设计顶尖退套孔，用于拆卸顶尖。当需要拆卸顶尖时，把退套楔插入顶尖退套孔，用小锤敲击退套楔使顶尖松动并可以取出。退套楔的规格是S79-1 4。5.2尾座体的设计数控卧式车床430MM的尾座体是尾座的主要的机械部分，设计时主要参看其他机床的尾座体和根据制造业在生产中所积累的经验，稍加改造而成的。尾座体的壁厚要尽量均匀，拐角处要设计成圆角以减少集中应力。尾座体的材料采用HT250，铸造加工而成。在尾座体的设计过程中考虑到加工工艺，需要设计出工艺凸台和工艺孔。5.3尾座顶尖的设计车床的尾座顶尖，在车床的使用中经常用到的定位元件，它可以帮助主轴一起限制的工件的自由度，并起到定心的作用，因此要求具有较高的精度，在使用中要使尾座的轴心线与机床主轴的轴心线保证较高的同轴度在进行工件的加工过程中多采用前后顶尖来支承工件，来确定工件的旋转中心并承受刀具作用在工件上的切削力。顶尖是机械加工中的机床的重要部件，它可对端面复杂的零件和不允许打中心孔的零件进行支承。顶尖的一端可顶中心孔或管料的内孔，另一端则放入到尾座套筒内。顶尖的锁紧主要是靠顶紧力和液压缸提供的压力，加工时一般紧缩在尾座套筒内。顶尖一般由专门的工厂生产，我们只要根据自己的需要买产品。由于数控卧式车床430MM是中小型机械加工设备，尾座总体尺寸并不是很大所以选择莫氏4号的顶尖。莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。由于锥度很小，可以传递一定的扭距，又因为有锥度，又便于拆卸。利用的就是摩擦力的原理，在一定的锥度范围内，工件可以自由的拆装，同时在工作时又不会影响到使用效果，比如钻孔的锥柄钻。在锥柄上好后，钻头可以将工件钻出需要的孔，而锥柄处不会出现转动现象。又比如钻孔的锥柄钻，如果使用中需要拆卸钻头磨削，拆卸后重新装上不会影响钻头的中心位置。5.4液压缸的设计液压缸的工作原理：它的最基本5个部件,1-缸筒和缸盖2-活塞和活塞杆3-密封装置4-缓冲装置5-排气装置。每种缸的工作原来几乎都是相似的,拿一个手动千斤顶来说它的工作原来吧,千斤顶其实也就是个最简单的油缸了.通过手动增压秆(液压手动泵)使液压油经过一个单项阀进入油缸,这时进入油缸的液压油因为单项阀的原因不能再倒退回来,逼迫缸杆向上,然后在做工继续使液压油不断进入液压缸,就这样不断上上升,要降的时候就打开液压阀,使液压油回到油箱.这个是最简单的工作原来了,其他的都在这个基础上改进的.5.5尾座导轨的设计（1）导轨的作用是引导机床运动部件作直线或圆周运动，并承受运动部件包括工件的重力和切削力等载荷。导轨应满足导向精度高、精度保持性好、低速运动平稳性好；摩擦阻力小、灵敏度高；刚度高、承载能力达；结构简单，便于加工、安装、调配、调整和维修，成本低等要求。（2）导轨的材料：对导轨材料的主要要求是耐磨性好、工艺性好、成本低。常用的导轨材料有铸铁、钢、有色金属和塑料，其中以铸铁应用最为普遍。为了提高耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承导轨应尽量采用不同的材料。如果选用相同的材料，也一定要采取不同的热处理方式以使其具有不同的硬度。材料以铸铁为例，铸铁是一种成本低，良好减震性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。导轨常用的铸铁材料有灰铸铁、孕育铸铁和耐磨铸铁等。灰铸铁常用的牌号是HT200。在较好的润滑与防护条件下，具有一定的耐磨性。适用于不经常工作且对精度保持性要求不高的导轨。孕育铸铁常用的牌号是HT300。耐磨性高于灰铸铁，但较脆硬，不易刮研，且成本较高。常用于较精密的机床导轨。耐磨铸铁中应用较多的是高磷铸铁、磷铜钛铸铁及钒钛铸铁。与孕育铸铁相比，其耐磨性提高12倍，但成本较高，常用于精密机床导轨。通过对材料的类比，由于我设计的是430MM液压尾座,考虑价格等原因，选用灰铸铁作为导轨材料。（3）导轨的形状：直线运动滑动导轨截面形状主要有三角形、矩形、燕尾形和圆形，并且可以相互组合。在本课题中，我选择双矩形导轨。这种导轨的刚度高，当量摩擦系数比三角形导轨低，承载能力高，加工、检验和维修都方便。矩形导轨存在侧向间隙，必须用镶条进行调整。5.6尾座孔系设计设计中所需提及的主要技术要求中，就其性质而言，大致可分为两类：一是各加工表面自身的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度；二是为了保证定位基准面的定位精度，以及为了减轻在加工中的定位误差。为了保证尾座体在装配精度，还要求有较高的相互位置精度。根据技术参数的要求，确定套筒直径为80mm。5.6.1配合套筒在工作中主要有两种配合要求。其一，套筒与尾座体的配合，其二，套筒与顶尖、尾座活塞轴的配合。考虑到顶尖套筒与尾座孔在不同的接触部位其接触部位的不同，因此可以采用不同的配合等级。因此，我们分别确定其配合等级。（1）套筒与尾座体的配合根据有关资料和实际的生产实践经验，套筒与尾座体的配合采用基孔制，间隙配合，但间隙很小，防止在工作中产生较大的跳动，影响加工工件的直线度和圆柱度。由于套筒的尺寸较大，又和尾座体有配合要求，所以要保证套筒的直线度和圆柱度，可选直线度为0.012mm、圆柱度为0.01mm。（2）套筒与顶尖、尾座活塞轴的配合套筒与顶尖、尾座活塞轴的配合要求较高，配合间隙很小。安装莫氏锥柄的套筒部与尾座孔的配合精度要求最高，配合间隙很小，制造成本也高，最适合于不回转的精密滑动配合，精度等级多用于IT5IT7级。尾座活塞轴的作用是推动顶尖，使其在套筒中伸缩，因此，与套筒的配合也用间隙配合，并且表面粗糙度值要求也要小，以减小摩擦力，保证动作的准确性、迅速性。推荐表面粗糙度值选择Ra0.8。5.6.2套筒孔的设计通常情况下顶尖和中心孔的锥度必须相同，并且多数为锥度为60，这是为了减少接触面的单位面积压力和不损坏死顶尖。但在本课题中，所使用的顶尖是莫氏锥度4号的顶尖，因此，套筒前端的套筒孔的锥度也为莫氏锥度4号锥度。顶尖（死顶尖或活顶尖）的锥面（莫氏锥度或公制锥度）插入主轴锥孔和尾座顶尖套筒的锥孔内要同心，既要保证设计时同轴度的要求，避免由于尾座的偏移使车削工件产生锥度，因此在设计中要保证莫氏锥孔轴心线与套筒轴心的同轴度公差为0.01mm,端面径向跳动公差为0.006mm。5.6.3孔和键的设计由于尾座体孔和套筒的配合精度较高，为了减轻滑键在套筒滑键槽内的磨损,需要对两者的表面进行润滑，减少摩擦，防止产生磨粒磨损。摩擦不仅损坏配合表面的品质，而且会导致疲劳裂纹的萌生，从而急剧地减低零件的疲劳强度。而在摩擦面加入润滑剂不仅可以减低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭腐蚀，而且能起到散热降温的作用。采用润滑油来润滑时,润滑油膜可起到缓冲，吸热的功能；而采用膏状的润滑脂，即可防止内部的润滑剂的外泄，又可阻止杂质侵入，避免加剧零件的磨损,起到密封作用。因而润滑油或润滑脂的供应方法在设计中很重要。本课题的设计中尾座套筒孔的两端采取了一定的密封性设计,因此可采用比较简单的压配式注油杯系统来进行间歇性的润滑即满足尾座体孔和套筒、滑键与滑键槽的润滑要求。由于对注油孔的加工精度要求不是很高，因此在对注油孔的设计及加工中不需要考虑过多的形位精度要求,仅保持与滑键孔的位置关系即可。在尾座上设计滑键的主要目的是防止顶尖在工作时转动。在套筒上开设键槽，将滑键通过在尾座上方钻通孔来将滑键固定在尾座上,这样套筒只能在滑键尾座的套筒孔内轴向移动,只需要在套筒上铣出较长的键槽，而滑键可做得短一些.同时为了防止滑键的转动在将滑键固定好以后要采用一定的防转动措施,既是在两者的结合缝隙处钻孔攻丝安装上一个螺钉。滑键槽的长度主要和滑键在套筒上的位置有关。滑键槽的长度在设计时应该满足以下两个条件：(1)使顶尖伸出套筒长度达到设计要求的长度，即L=109 mm。(2)使滑键在滑动中顺利。因此，滑键槽的长度取L=140。在对套筒上的滑键槽以及尾座上的安装孔的设计中不仅需要保证滑键槽的对称度要求,还要保证装键孔对套筒孔中心轴线的对称度和垂直度,因此在设计中结合有关原则和实际经验,初步确定安装滑键的孔对套筒孔的对称度要求为0.002。5.7挠度、转角、液压缸内径、锁紧力的计算及校核数控卧式车床430MM的尾座受力简图:图5.1 尾座受力图根据工件最大长度和最大旋转外径假设工件最大重量 Q=2760N 顶尖和三爪卡盘支撑工件可简化为简支梁，因此尾座负重 Q/2=1380N尾座主轴伸出尾座体最大长度 130mm尾座套筒直径 80mm钢的弹性模量 E = 2.1106kgf/cm2断面惯性矩 I=201104mm4顶尖伸出套筒长 109mm根据公式 (3-1)查表可知单位切削力 = 2305N/mm2 = 0.3mm/r = 5.4mm故切削力 = 2370N机床加工如此重的工件时，尾座主轴一般紧缩在尾座体内，现在假设尾座主轴伸出为尾座主轴伸出尾座体最大长度的1/2，即伸出65mm，悬臂65mm+109mm=174mm。5.7.1挠度的计算 (3-2) 许用挠度, 在范围之内。5.7.2转角的计算 (3-3) 许用转角，在范围内。5.7.3压板处螺栓直径的校核在机床尾座上通过一组两个相同的螺栓连接尾座和导轨的，并用压板固定。压板的作用是连接尾座和导轨，并通过连接螺栓的紧固或松开来确定尾座在导轨上的位置。下面我们来确定连接螺栓的直径。选用螺栓的材料为35号钢，则许用抗拉强度=540Mpa，由作用力与反作用力定理可知尾座的上部和下部之间的摩擦力等于通过顶尖作用在尾座上的轴向力，即，根据金属切削原理与刀具切削时产生的轴向分力(0.10.6)，。为了满足加工后的工件的精度要求，在工件重量较大和切削力较大的情况下机床不发生共振，取轴向力。 ,取摩擦系数为由可知作用在下箱体上的压力从而可得转动凸轮轴端的方形部分所需要的力至少为15.7，那么作用在每个螺栓上的力为因为压板与导轨之间的连接形式为松连接，由公式（3-4）于是可得现螺栓直径为，故螺栓选择合理。其长度可以根据尾座体和螺栓所在尾座体来确定，取。5.7.4液压缸内径的校核切削力与工件重量的合力通过顶尖需要的轴向推力 cos30cos60根据公式：（3-5）尾座液压站所供油压为0.86.5Mpa，正常工作压力取P=1.5 Mpa以上，下面按正常工作的最小压力P=0.8 Mpa计算，则尾座液压缸的内径为：现缸内径为55mm，以上计算为最大工件重量与最大切削力，平时工作载荷要小的多。故缸内径选择合理。5.7.5尾座锁紧力的验算尾座有两个锁紧压板，每个上面有2个直径为30mm的活塞；活塞总的面积为：由于尾座芯轴的顶紧力为20，故压板和床身的摩擦力F要大于20，取：由公式 (3-6)得：摩擦系数，导轨材料为铸铁，活塞材料为铜，取0.15，尾座重量，取250,尾座轴向力主要由尾座顶杆承担，锁紧压板主要承受的是倾覆力矩，故应完全能够满足要求。第6章尾座精度的设计6.1表面粗糙度的确定零件经过加工后，其表面因刀痕及切削时金属的塑性变形等影响，会存在间距较小的轮廓峰谷。这种零件表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何特征称为表面粗糙度。表面粗糙度的大小对部件的使用性能和使用寿命有很大的影响，两相对运动的表面越粗糙，摩擦系数就越大，磨损也就越快。同时粗糙度还影响到配合性质的稳定性。对于间隙配合，相对运动的表面因粗糙不平而迅速磨损，导致间隙增大；对于过渡配合来说，因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合变松。此外粗糙度对接触刚度、密封性、产品外观及表面腐蚀能力等都有明显的影响。因此为保证机械零件的使用性能，在对其进行精度设计时，必须提出合理的表面粗糙度要求。在选择表面粗糙度的数值大小时还应当根据零件的功能要求和经济性结合有关的选用原则。一般来说工作表面的表面粗糙度数值应比非工作表面小；承受交变应力的零件，易产生应力集中处，如圆角、沟槽等，其表面粗糙度参数值应小；配合性质要求稳定、小间隙配合和受重载的过盈配合，其配合表面粗糙度参数值应小。同时在实际工作经验不足的情况下还要注意表面粗糙度数值与形状公差值的协调关系，结合有关表面粗糙度数值选用的实例作参考来初步确定尾座体各部位的表面粗糙度数值的大小。由于尾座体孔与套筒的配合性质要求较高，对尾座体孔表面粗糙度要求也是较高的，要求在加工的过程中基本上看不出加工的痕迹。因而其表明粗糙度值大致取Ra0.3；尾座体两端都有配合要求，因此我们选择粗糙度值取 Ra1.6；尾座底面和立导向面同样具有较高的形位精度，表面粗糙度多采用Ra1.6并刮研。6.2尾座与机床形位公差的确定设计的过程中不仅要保证尾座体内部各部件的相互配合关系和配合精度,确保尾座体套筒顶尖的准确定心,还要确保尾座体与机床其它部件的配合关系,使尾座体各部件与溜板,主轴的形位精度达到一定的设计标准,减少设计失误。而由于尾座对机床其它部件的几何形状误差将导致在对工件的加工过程中使工件的尺寸、形状精度降低，严重影响加工后工件的质量。因此在进行尾座的设计中，不仅要考虑到各设计要素之间的相互配合关系，还要考虑到在实际的安装过程中与机床其它部件的各安装要素之间的相互配合关系。6.3底面及立导向面形位公差的确定尾座体底面设计精度的高低是尾座安装在机床上以后定心精度高低的重要影响因素。它不仅影响到与主轴中心线的同轴度误差，而且还会影响到尾座套筒锥孔轴线与溜板的平行度等，因而在实际的设计加工装配过程中，尾座体底面的平面度为0.012mm，与立导向面的垂直度是0.025 mm。立导向面是与尾座底面上垂直的平面，在尾座的设计中不仅要求尾座可在导轨上横向移动，同时为了加工锥体或其它形状的零件，还需要尾座体在底板上作纵向移动，通过安装在尾座底板上的螺栓与固定在尾座体下部的螺母孔相旋合使尾座体上部偏移。第7章电路控制原理图设计数控系统是数控机床的“大脑”，其设计也是数控机床的核心工程，对机床而言，数控系统通过对输入的加工程序进行数据处理和运算后，输出控制信号，控制主轴、进给轴和其他辅助装置正确、及时和可靠地执行加工程序所规定的任务，同时接受从机床反馈来的各种信息，对机床控制进行调整。任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成，在处理信息方面，软件和硬件对要完成的任务是等价的，硬件处理速度快，线路复杂，软件设计灵活，适应性强，但速度较慢。随着高性能微处理器的诞生，现代数控已越来越倾向于软件控制。数控系统最核心的控制是位置控制，最重要的运算是插补运算，最主要的数据处理是刀具补偿。位置控制的实质就是位置负反馈，即指令位置和实际位置进行比较，用位置偏差进行控制；插补运算就是根据加工程序所确定的坐标点，通过一定的运算法则实时获得位置指令；刀具补偿就是要解决编程轨迹和刀具中心不相符的矛盾。7.1硬件电路设计7.1.1 数控系统的硬件结构数控系统根据其使用单片机结构的划分，一般可分为单微处理器和多微处理器结构两大类。单微处理器数控系统由于结构简单，价格便宜，在一些标准型数控系统中应用广泛。多微处理器数控系统可以满足当今数控机床高速度、高精度和许多复杂功能的要求，代表当今数控发展的水平。根据设计任务要求，本设计将采用较经济的单微处理器数控结构，对于一般切削加工而言，其速度和精度已能满足实际要求。数控机床单微处理器硬件结构电路概括起来有以下几个部分组成：（1）中央处理单元CPU；（2）总线，包括数据总线、地址总线和控制总线；（3）存储器，包括只读可编程存储器和随机读写存储器；（4）输入输出接口电路；（5）外围设备，如键盘、显示器及光电编码器等。7.1.2 数控系统硬件电路的功能根据设计要求，确定数控系统应具有以下功能：读取键盘输入数据；读取操作面板开关及按钮信号；读取螺纹/光电编码器信号；读取电动刀架刀位信号；接受车床行程开关信号；控制LED显示；控制电动刀架自动选刀；控制纵向、横向电动机驱动；控制主轴正转、反转与停止；(10) 控制交流变频器；(11) 控制冷却泵启停；(12) 可与PC进行串行通信。本次设计在采用8031作为主控芯片,采用两片2764程序存储器之外还扩展了一片6264数据存储器,用一片74LS373锁存P0口传递低8位地址,地址译码采用74LS138C38译码器;采用全地址码,采用二个8155芯片,完成对执行元件的控制。此外,还设有越界报警急停处理电路.7.2关于各线路元件之间线路连接8031芯片的P 和P用来传送外部存储器的地址和数据, P口送的是8位地址, P口传送低八位地址和数据,故采用74LS373地址锁存器,锁存低八位地址,ALE作为首选通信号,当ALE为高电位,锁存器的输入输出速度,即输入的低八位地址在输出端出现,此时不需锁存,当ALE从高电平变为低电平,出现下降沿时,低八位地址在输出端

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