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数控加工与现代加工技术课程设计前言随着科技的不断发展，数控加工技术日益成为现代加工技术的重要组成部分。
本文介绍了本人在数控加工与现代加工技术课程设计中的一些经验和思考。
其中，数控加工技术指的是通过计算机指令控制机床进行加工的技术，现代加工技术则是自动化、数字化、智能化等新技术的应用。
课程设计的目的在于教会学生掌握数控加工和现代加工技术的基础知识，提高其实际操作和创新能力。
课程设计内容题目本次课程设计的题目为“数控车床加工零件”。
设计内容1.设计加工零件的图纸，包括各种尺寸和要求；2.选定适合的数控车床，编写加工程序并进行仿真；3.加工实际零件，并进行测量、检查。
设计步骤1.首先，对于加工零件的图纸，需要掌握相关绘图技术，并能够合理设计出合适的零件图纸。
2.其次，需要了解数控车床的结构和工作原理，了解数控编程的基础知识，以及如何使用相应的 CNC 软件。
同时，需要根据零件几何特征和加工要求编写加工程序，并进行仿真，保证程序的正确性和零件加工的精度。
3.最后，进行实际加工操作，包括机床调试、刀具选择、夹具调整、程序输入等步骤，并注意安全和环保问题。
加工完成后，进行测量、检查，以验证零件尺寸和表面质量。
体会与展望体会通过本次课程设计，我对数控加工和现代加工技术有了更深入的理解和认识，同时也掌握了更多的实际操作和编程经验。
在这个过程中，我也发现了一些问题，比如在数控加工编程时容易出现细节方面的错误，而这些小错误往往会对零件加工的精度和质量造成影响。
此外，因为工件材料及不同加工方式对加工质量和加工技术的要求各有不同，所以对于不同的加工项目，需要有针对性地合理选择机床、刀具和工艺流程等。
展望未来，随着数控加工和现代加工技术继续发展和普及，我们应该更好地理解和应用这些新技术，同时也要不断深化对机械加工基础知识的理解和掌握，以更好适应企业需求和市场发展。
此外，还需要加强机械加工行业人才的培养和引进，同时探索本地区机械制造业的优势和特点，发展一批高质量的机械制造企业，不断促进机械制造业的创新和发展。
经济型数控机床纵向进给系统设计摘要鉴于我国目前资金短缺，工业生产规模小的特点，用较小的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证生产质量，减轻劳动强度，提高经济效益，而实现这一任务有效的，基本的途径就是普及及应用经济型数控机床。
随着科学技术的飞速发展，机械产品的性能和质量不断提高，产品的更新换代也不断加快。
随之而来对机床的加工精度和生产率的要求也不断提高。
在这种形势下传统的旧式机床越来越不能适应新的要求。
随着电子技术的发展，把计算机技术引入机床中的数控机床技术得到了飞速发展。
当前，我国各大企业为了扩大生产，提高产品质量，从而对数控机床的需要日益增加。
然而对中小企业来说大批量地购进先进，功能复杂，价格昂贵的数控机床是不太现实的同时也是不必要的，但是，为了达到新的加工标准又必须采用数控机床，在这种形势下，经济型数控机床以其较高的性价比越来越受到企业的青睐和机床生产厂家的重视。
经济型数控车床CJK6140采用由8051芯片为主构成开环控制系统；其进给系统是步进电机通过消隙齿轮箱，带动滚珠丝杠转动，从而实现工作台沿机床导轨的水平移动。
经济型数控车床CJK6140具有加工精度高，稳定性好，生产效率高，工作可靠，价格低等优点。
关键词: 数控机床，8051，单片机，工作台Numerical control lathe length feed system designABSTACTWith the development of social production science and technology. It is essential for a machine not only to have high precision and high production and high production capability, but also to adjust to the rapid change of production. In this condition, numerical control machine was invented and put into practice. Furthermore, the more numerical control machines become advanced. In order to expand production and improve the quality of products, the big groups in our country demand more NC machine day after day. However it is not realistic and necessary for medium and small industry to buy advanced and expensive NC machines. The economic NC machines win more and more industry favors. The economic NC machine-CJK6140 adopts open loop control system. Through rotation of the lead screw, this is driven by a gear box, the working table moves in parallel along the NC machine’s lead rail.KEY WORD:Numerical control engine bed，8031，monolithic integrated circuits，work table目录摘要 (I)ABSTACT (II)第1章绪论 (1)1.1数控机床的产生和发展 (1)1.2数控车床的工作原理 (2)1.3.设计方案的确立 (2)第2章机械部分的设计计算 (3)2.1丝杠的设计与计算 (3)2.1.1切削力的计算 (3)2.2 滚珠丝杠的设计计算 (3)2.3齿轮箱减速器设计部分 (5)2.3.1传动比i (5)2.3.2 齿面接触强度设计计算 (6)2.3.3 齿根弯曲强度设计 (8)2.3.4 设计计算 (9)2.4 其他机械设计部分 (9)2.4.1减速箱最小输出轴的计算 (9)2.4.2轴承的选择 (10)2.5步进电机的选择 (10)2.5.1计算减速器的传动比I (10)2.5.2确定步进电机动力参数 (10)第3章数控系统设计 (13)3.1 数控系统硬件电路 (13)3.1.1 基本硬件组成 (13)3.1.2 硬件配套及基本结构 (13)3.1.3 接口线路 (14)3.1.4光电隔离电路 (14)3.1.5 功率放大电路 (15)3.1.6 辅助电路 (15)第4章软件设计 (16)4.1 C6140数控车床主要的技术参数及功能 (16)4.2 软件结构 (17)第5章使用说明书 (21)5.1 机床的使用和说明 (21)5.2 机床的保养和维护 (21)5.3 机床重要零部件的维护和保养 (21)第6章总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1数控机床的产生和发展数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。
![数控加工课程设计[优秀]](https://img.taocdn.com/s1/m/30a6f6da58fafab068dc0269.png)
数控机床课程设计指导书应用专业:机械设计制造及其自动化班级学号姓名目录1.设计任务 (3)2.设计要求 (3)3.零件图的分析 (3)4.机床设备的选择 (3)5.确定工件的装夹方式 (4)6.确定数控加工刀具及加工工序卡片 (4)7主轴的转速和进给速度的选择 (5)8螺纹有关参数的计算 (5)9.三维图形 (7)1.设计任务本次课程设计是通过分析零件图,合理选择零件的数控加工工艺过程,对零件进行数控加工工艺路线进行设计,从而完成零件的数控加工程序的编写.使零件能在数控机床上顺利加工,并且符合零件的设计要求.2.设计要求1 绘制二维、三维零件图各一张;2 数控加工工序卡一份;3 走刀路线图一份;4 数控加工程序清单一份(含注释);5 设计说明书一份.(分析零件结构;选择机床设备、刀具;编写数控加工工艺;写出数值计算过程)3.零件图的分析在数控车床上加工如图所示的带螺纹的轴类零件,该零件由外圆柱面,槽和螺纹所构成,零件的最大外径为Φ56,加工粗糙度要求较高,并且需要加工米30×1.5的螺纹,其材料为45﹟,分析其形状为不规范的阶梯轴类零件,可以采用端面粗车循环加工指令,选择毛坯尺寸为Φ60米米×150米米的棒料.4.机床设备的选择根据该零件图所示为轴类零件,需要的加工的为外轮廓和螺纹,以及毛坯的尺寸大小,查机械设计手册选择FANUC系统的CK7815型数控车床来加工此零件.5.确定工件的装夹方式由于这个工件时一个实心轴类零件,并且轴的长度不是很长,所以采用工件的左端面和Φ60的外圆为定位基准.使用普通三爪卡盘加紧工件,取工件的右端面中心为工件的坐标系的原点.6.确定数控加工刀具及加工工序卡片根据零件的加工要求,T01号刀为450硬质合金机夹粗切外圆偏刀;T02号刀为900硬质合金机夹粗切外圆偏刀;T03号刀为900硬质合金机夹精切外圆偏刀;T04号刀为硬质合金机夹切槽刀,刀片宽度为5米米,用于切槽、切断车削加工;选择5号刀为硬质合金机夹螺纹刀,用于螺纹车削加工.该零件的数控加工工艺卡片如表1-1所示.加工流程:加工右端面→粗车外轮廓→精车外轮廓→切螺纹退刀槽→车螺纹→切断表1-1数控加工工序卡片7主轴的转速和进给速度的选择主轴的转速的确定是根据被加工部位的直径,并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定.我们可以通过查书表2-1硬质合金车刀的切削速度的参考表选择,其计算公式为n=1000v c/(∏d).进给速度的确定可以通过进给量和主轴速度得到,具体按F=f×n计算,这里我们查书表2-2硬质合金车刀的进给量参考表得到.切削右端面时主轴的转速为600r/米米,进给速度0.2米米/r;粗加工外轮廓时主轴的转速为500r/米米,进给速度0.2米米/r;精加工外轮廓时主轴的转速为500r/米米,进给速度0.15米米/r;切槽时主轴的转速为500r/米米,进给速度0.08米米/r;车螺纹时主轴的转速为500r/米米,进给速度0.15米米/r;切断时主轴的转速为600r/米米,进给速度0.15米米/r.数控加工刀具卡片的如表1-2所示.表1-2数控加工刀具卡片8螺纹有关参数的计算由零件图可知螺纹的螺距为1.5米米.螺纹的牙型深度为t=0.65P=0.65×1.5=0.975(米米)D大=D公称-0.1P=30-0.1×1.5=29.85(米米)D小=D公称-1.3P=30-1.3×1.5=28.05(米米)螺纹加工分为四刀:第一刀是Φ29米米;第二刀是Φ28.5米米;第三刀是Φ28.1米米;第四刀是Φ28.05米米;编写加工程序,如表1-3所示.表1-3数控加工程序N032 T0505; 换5号刀N033 G00 X35.Z5; 快移至(35,5)N034 G92 X29.Z-16.F0.15; 切螺纹N035 X28.5; 切螺纹N036 X28.1; 切螺纹N037 X28.05; 切螺纹N038 G00 X80.Z100; 返回换刀点N039 T0500; 取消5号刀补N040 T0404 S500; 换4号刀N041 G00 X60.Z-127; 快移至(60.,-127)N042 G01 X-1.F0.1 ; 切断N043G00 X60; 退刀N044 G00 X80.Z100. T0400 米09; 返回换刀点,取消刀补,关冷却液N045 米05; 主轴停止N046 米30; 程序结束走刀路线图如表1-4所示:表1-4 数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图零件图号NC01工序号工步号程序号O001机床型号CK7815程序段号N001～N046加工内容车削外围轮廓及螺纹共1页第6页编程校对审批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交轨迹重叠爬斜坡铰孔行切9.三维图形。
数控编程及加工课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数控编程及加工的基本原理和方法，培养学生具备一定的数控编程及加工实践能力。
1.掌握数控编程的基本概念、原理和方法。
2.熟悉数控加工工艺及编程流程。
3.了解数控机床的结构、功能和操作方法。
4.能够运用数控编程知识进行简单零件的编程和加工。
5.能够根据加工需求制定合理的数控加工工艺。
6.能够熟练操作数控机床进行加工操作。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神。
2.增强学生对数控技术应用领域的认识，提高学生的学习兴趣和积极性。
二、教学内容教学内容主要包括数控编程的基本概念、数控加工工艺、数控编程方法和数控机床操作。
1.数控编程的基本概念：数控编程的定义、特点和应用领域。
2.数控加工工艺：加工顺序的确定、加工路径的规划、刀具选择等。
3.数控编程方法：手工编程、CAD/CAM软件编程等。
4.数控机床操作：机床的启动和停止、机床参数的设置、加工操作等。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的教学方法。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握数控编程及加工的基本原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解数控编程及加工的应用场景和实际操作。
3.实验法：通过操作数控机床进行实际加工，使学生掌握数控编程及加工的实践技能。
四、教学资源教学资源包括教材、实验设备和多媒体资料。
1.教材：选用权威、实用的数控编程及加工教材，为学生提供系统的理论知识。
2.实验设备：配置数控机床、CAD/CAM软件等实验设备，为学生提供实践操作的机会。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，为学生提供生动、直观的学习材料。
五、教学评估教学评估主要包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解能力。
2.作业：布置适量的作业，要求学生在规定时间内完成，评估学生的编程和实践能力。
机械制造专业数控技术课程优秀教案范本数控机床程序设计与加工工艺一、课程背景和目标随着科技的不断进步和机械制造行业的快速发展，数控技术越来越受到重视。
作为机械制造专业的一门核心课程，数控技术对学生的综合能力提出了更高的要求。
本教案将以数控机床程序设计与加工工艺为重点，旨在帮助学生掌握数控机床的使用和程序设计，以提高其实践操作和问题解决能力。
二、教学内容和方法1. 课程内容本课程将涵盖以下内容：- 数控机床的基本原理和结构- 数控机床的常见编程语言和代码格式- 数控机床程序设计步骤和技巧- 数控机床的加工工艺和工装选择2. 教学方法为了达到教学目标，本课程将采用多种教学方法，包括：- 理论讲解：通过讲述数控机床的基本原理和结构，帮助学生理解数控技术的基本概念。
- 实践操作：提供实际的数控机床操作机会，让学生亲自上手操作，并编写、调试和运行数控机床程序。
- 案例分析：通过分析实际案例，让学生了解数控机床在不同领域的应用，并学习解决实际问题的方法。
- 小组讨论：组织学生进行小组讨论，让他们分享经验和观点，培养团队合作精神和交流能力。
三、教学步骤和安排1. 第一阶段：数控机床基础知识讲解- 理论讲解数控机床的基本原理和结构；- 介绍数控机床的常见编程语言和代码格式；- 分析数控机床编程中的常见问题和解决方法。
2. 第二阶段：数控机床程序设计- 讲解数控机床程序设计的步骤和技巧；- 提供示范程序，并引导学生进行编写、调试和运行；- 分析不同编程语言的特点和适用场景。
3. 第三阶段：数控机床加工工艺- 介绍数控机床的加工工艺和加工精度；- 分析工装选择的依据和方法；- 提供实际案例并让学生分析和解决问题。
四、教学评估和反馈为了评估学生的学习成果和教学效果，将采用以下方法：1. 课堂练习：通过课堂练习检验学生对数控机床的理论知识和程序设计能力的掌握程度。
2. 实践操作评估：通过学生的实际操作和程序设计作为考核依据，评估其实际操作能力和问题解决能力。
机床数控技术与编程课程设计1. 课程概述本课程是针对机械自动化专业本科生开设的一门专业课程，旨在通过讲授机床数控技术和编程知识，培养学生对机床数控技术和编程的基本认识和掌握，以及相关技能的提升。
2. 课程内容2.1 数控技术基础1.数控技术概述2.传统机床和数控机床的比较3.数控机床单位4.数控系统的组成和分类2.2 程序设计基础1.程序设计基本流程2.编程语言选择3.程序结构4.算法设计2.3 编程实践1.数控综合加工实验2.数控车床编程实验3.数控铣床编程实验2.4 机床数控编程1.机床数控编程概述2.编程要求和规范3.编程技巧和方法4.常见编程错误及剖析3. 教学方法本课程采用面授、实验和讨论相结合的教学方式。
通过教师讲授、实验操作、课堂讨论等多种方式，使学生深入理解机床数控技术与编程的基本概念和方法，明确培养目标，掌握机床数控编程的基本规范和方法。
4. 实践教学安排本课程将安排以下实践教学内容：4.1 数控综合加工实验1.实验目的：通过数控机床组合程序设计与加工加强学生对数控编程的理解和掌握。
2.实验项目： (1) 设计制作一件工件，包括铣、钻、攻丝加工等。
(2) 编写数控程序，加工工件并进行质量检测。
4.2 数控车床编程实验1.实验目的：通过数控机床车削加工实践，提高学生对机床数控编程的技能与实践水平。
2.实验项目： (1) 设计制作一件零件。
(2) 编写数控程序，利用车床加工完成。
(3) 检测零件尺寸精度及表面质量。
4.3 数控铣床编程实验1.实验目的：通过数控铣床加工实践，加强学生对数控编程的理解和掌握。
2.实验项目： (1) 设计制作一件工件，加工之前需要进行数控编程。
(2) 良好规划零件加工路线，选择合适工具，进行预编程制作程序。
(3) 通过加工规程程序，加工出一件满足规定要求的工件。
5. 考核方式本课程的考核方式主要包括下列几项：5.1 课堂成绩平时课堂表现将占总成绩的30%，包括出席情况、课堂表现及作业完成情况等。
1 课程性质和任务《数控编程技术》课程设计是近机类专业的重要的综合性实践教学课程。
是对学生数控机床加工工艺、实施能力、数控编程及加工调整能力的综合评价。
本课程设计是在《机械制造技术》的基础上，结合本阶段已学课程及其它相关教学内容，使学生能掌握数控机床加工的特点及其发展前景，掌握数控系统的工作原理和加工编程的方法，并能理论联系实际解决数控机床加工编程的实际问题；培养学生数控加工编程的应用能力。
2 课程设计目的及基本要求2.1 课程设计目的⑴巩固和加深学生所学课程的理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用能力，使学生逐步树立正确的设计思想。
⑵掌握数控机床加工工艺的编制，学会使用常用功能指令和固定循环指令的编程方法及应用；会用选刀、换刀、对刀、刀补和固定循环编制一个轴类、套类或箱体类零件的数控加工程序。
⑶提高学生独立分析问题、解决问题的能力，逐步增强实际工程训练。
⑷训练学生围绕设计内容查阅有关规范、设计手册等资料的能力。
⑸训练学生撰写技术文件的基本技能。
⑹加强理论联系实际，培养学生科学严谨、实事求是的工作作风和勇于探索的创新精神。
2.2 课程设计基本要求⑴复杂零件的工艺分析。
⑵数控机床的选择。
⑶程编中工艺指令的处理。
⑷编制数控车床加工工艺过程卡。
⑸编制数控加工程序，写设计说明书。
3 轴类零件的数控车床加工程序编制3.1 零件工艺性分析无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。
在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。
因此程序编制中的零件的工艺分析是一项十分重要的工作。
3.1.1数控加工工艺的基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。
（1）数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。
这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。
第一章数控加工技术概述备课人：学习本课程的目的1.了解数控机床的产生；2.了解数控机床的发展;课程的主要内容:1-1 数控机床的产生与发展1.数控机床的产生1.1 数控加工技术的内容（1）零件的加工工艺分析——根据零件的材质、几何形貌、加工精度等要求，确定数控机床及刀具的选型（机床的数控轴数目、数控轴的控制形式，刀具的形式如球形刀、平底刀、锥形刀及鼓形刀等，刀具的材质）、并拟定相应的工艺方案。
（2）零件的几何建模——根据零件的实体模型、工程设计图纸或CAD文件等建立零件待加工表面的曲面模型（参数化描述）。
*主要用到图形学、计算机辅助图形学方面的知识，多采用贝齐尔（Bezier）曲面、B样条曲面或非均匀有理B样条（NURBS）曲面进行曲面描述。
*涉及的主要问题有：曲面的拟合精度、曲面的裁剪、曲面片的拼接与偏置、曲面片的过渡与求交等。
*清华大学（孙家广），浙江大学（石教英、谭建荣、柯映林），北京航空航天大学（唐荣锡、朱心雄），电子科技大学（叶尚辉）等。
（3）加工过程规划——加工环节规划（如粗加工，精加工环节），刀具轨迹规划（粗加工刀具轨迹规划，精加工刀具轨迹规划）等。
*涉及的重要问题：刀具轨迹的规划方法，工件加工精度的控制，刀具与工件的干涉检验（切触干涉、刀底干涉和刀杆干涉），刀具的更换，刀具位姿的作业空间检验，加工路径长度的控制，机床进给速率的选定等。
（4）刀具轨迹的生成——根据加工过程规划确定刀位数据（刀具的位姿数据）。
（5）加工过程坊真——对（2）—（4）过程进行计算机图形实体仿真、或刀具轨迹仿真。
（6）机床运动指令生成——由刀位数据以及其它的相关功能（如换刀、刀具主轴控制、加工过程中的检验及冷却润滑等辅助功能要求）生成机床的运动指令。
（7）生成有效的加工代码——根据机床运动指令生成相应的G代码与M代码。
（8）数控系统——接收、解释加工代码，形成机床伺服轴及其它功能部件的运动控制信号。
（9）伺服驱动系统——接受运动控制信号，功率放大，驱动机床伺服轴运动。
数控车床程序设计、程序编写数控车床程序设计、程序编写1. 程序设计程序设计是数控车床操作中的关键环节之一。
在进行程序设计之前，需要对加工对象的形状、尺寸、材料等进行详细分析，并制定加工方案。
程序设计包括以下几个步骤：1. 确定加工路线和加工顺序：根据加工对象的形状和特点，设计出合理的加工路线和加工顺序，保证工件的加工质量和效率。
2. 建立数学模型：根据加工路线和加工顺序，建立数学模型，描述车刀在不同位置和角度下与工件的相对位置关系。
3. 刀具选择：根据加工对象的材料和形状，选择合适的刀具进行加工。
4. 刀补偿：根据刀具的尺寸和加工要求，进行刀补偿的计算和设置，保证加工出的工件尺寸符合设计要求。
5. 编写加工程序：根据数学模型和刀补偿数据，编写加工程序，包括刀具的启动、停止和移动等指令。
2. 程序编写程序编写是将程序设计的结果转化为真实的数控指令的过程。
在进行程序编写之前，需要对数控系统进行设置和调试。
程序编写包括以下几个步骤：1. 设置坐标系：根据加工方案和工件的坐标系要求，设置数控系统的坐标系。
2. 设置刀具补偿：根据刀具的尺寸和加工要求，设置数控系统的刀具补偿参数。
3. 设置加工速度：根据加工要求和机床的性能，设置数控系统的加工速度。
4. 编写程序：根据程序设计的结果，使用数控系统提供的编程语言编写加工程序，包括刀具的启动、停止和移动等指令。
5. 调试程序：在数控系统上进行程序的调试，检查程序是否正确，并进行必要的修改和优化。
在程序编写过程中，需要严格按照数控系统的编程规范进行操作，确保程序的正确性和可靠性。
以上是数控车床程序设计和程序编写的简要介绍，希望可以帮助您更好地理解数控车床的工作原理和操作流程。
目录摘要 ............................................................................................................错误！未定义书签。
1前言 .. (3)2数控车床设计概述 .........................................................................................错误！未定义书签。
3机械部分设计和计算......................................................................................错误！未定义书签。
3.1纵向进给系统的设计计算 (5)3.1.1纵向进给系统的设计 (5)3.1.2主切削力计算 (6)3.1.3滚珠丝杆的设计计算 (7)3.1.4齿轮及转矩的有关计算 (9)3.2横向进给系统的设计计算 (12)3.2.1横向进给系统的设计 (12)3.2.2主切削力计算 (12)3.2.3滚珠丝杆的设计计算 (13)3.2.4齿轮及转矩的有关计算 (15)3.3步进电机的选择...........................................................................................错误！未定义书签。
4.进给系统结构的设计......................................................................................错误！未定义书签。
4.1床身及导轨的设计.......................................................................................错误！未定义书签。
摘要数控机床及其制造系统的柔性化、集成化和网络化水平进一步得到提高，可按照市场需求，实现生产能力快速重组，以适应用户多品种变批量生产的需求，更要在精度上满足客户的需求。
一台机床的精度主要分散在进给系统上，所以若能在进给系统有更高精度的突破，高精度、反向误差小、高负载能力、高可靠性、运行平稳。
若满足这些机床的性能指标，从而提高数控机床加工质量和刀具的使用寿命。
经济型数控车床适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件, 如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，工艺适应性强，加工效率高，精度高，加工质量稳定，可降低对工人技术熟练程度的要求。
数控加工编程容易，操作简单，可广泛适用于汽摩配件、家电、液压气动、轴承、仪器仪表、五金阀门等制造业中、小型零件的批量加工，是理想的中小型机械加工设备。
通过技术调研，我们认为经济型数控机床的开发具有可行性。
该项目的实施过程，是根据国内市场的需求分析及调研的结果，确定产品的性能，进行总体设计，部件研制，安装，以及整机的调试等一系列过程，需要设计，制造，供应，机加工，装配等一系列的密切配合。
关键词：数控；经济型；设计目录摘要 (1)目录 (2)1. 总体方案设计 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 总体方案确定 (3)2．经济型数控车床进给运动机械部件设计 (3)2.1 系统脉冲当量 (4)2.2 切削力计算 (4)2.2.1 纵车外圆 (4)2.2.2 横切端面 (5)2.3 滚动螺旋副选型计算与验算 (5)2.3.1 纵向进给丝杠 (5)2.3.2 横向进给丝杠 (7)2.3.3 滚珠丝杠副几何参数 (9)2.4 齿轮传动比计算 (9)2.4.1 纵向进给齿轮传动比计算 (9)2.4.2 横向进给齿轮传动比计算 (10)2.5 步进电机的计算与选型 (10)2.5.1 等效转动惯量计算 (10)2.5.2 电机力矩计算 (11)2.5.3 步进电机性能验算 (12)2.5.4 步进电机型号确定及主要参数列表： (13)3. 电气控制原理图设计 (14)3.1 CPU的选择 (14)3.2 芯片的介绍 (15)4. 数控加工编程设计 (18)4.1 加工零件图 (18)4.2 加工工艺卡的编写 (19)4.2 加工程序的编写 (20)总结 (25)参考文献 (26)1. 总体方案设计1.1 设计任务设计一个经济型数控车床进给系统机械部件及数控加工编程设计。
主要内容：（1）经济型数控车床进给运动机械部件设计：部件装配图2张：（横向，纵向各一张）；电气控制原理图1~2张。
（2）数控加工编程：绘制教师指定的数控加工零件图；填写数控加工走刀路线图、数控加工工艺卡；完成零件的数控程序编制。
具体要求：经济型数控车床进给系统设计参数：（1）纵向进给系统：工作台质量W=750N，行程S=700mm，脉冲当量δ=0.01mm/setp，快速进给速度V快=2m/min，最大切削进给速度V进=0.6m/min；（2）横向进给系统: 工作台质量W=320N, 行程S=230mm, 脉冲当量δ=0.005mm/setp, 快速进给速度V快=1m/min, 最大切削进给速度V进=0.3m/min.1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。
它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。
控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。
LED显示数控工作台的状态。
（3）X-Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。
由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。
采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。
考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。
2．经济型数控车床进给运动机械部件设计经济型数控车床进给运动机械部件设计内容包括：系统脉冲当量确定，切削力计算，滚动螺旋副选型计算与验算，滚动导轨选型计算与验算，步进电机选型计算和验算等几个部分，下面是进给系统的设计计算，已知设计参数：纵向进给系统：工作台质量 W=750N 行程 S=700mm 脉冲当量 δ=0.01mm/setp 快速进给速度 V 快=2m/min 最大切削进给速度 V 进=0.6m/min 横向进给系统：工作台质量 W=320N 行程 S=230mm 脉冲当量 δ=0.005mm/setp 快速进给速度 V 快=1m/min 最大切削进给速度 V 进=0.3m/min2.1 系统脉冲当量脉冲当量是相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量，又称作最小设定单位脉冲当量。
脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。
根据设计任务书确定脉冲当量：纵向为δ=0.01mm/setp ，横向为δ=0.005mm/setp 。
2.2 切削力计算2.2.1 纵车外圆根据经验公式计算主切削力，对于车削外圆加工时的主切削力可由下式进行估算：51MAXz D 670F ..=MAX D —车床床身上的最大加工直径，由已知条件行程S=700mm ，得出mm D MAX 750=,经计算得N N F z 1240875067.05..1=⨯= 再按照以下比例计算轴向分力Fz 和径向分力Fx ：402501F F F Y X Z .:.:::=,故F X =3102N, F Y =4963N 2.2.2 横切端面主切削力可取为纵切削力的1/2：N F F Z Z 620421'==此时走刀抗力为'Y F ,吃刀抗力为'X F 。
仍按上述比例粗略计算：402501F F F Y X Z .:.:::'''=故'Y F =1551N ,'X F =2481N2.3 滚动螺旋副选型计算与验算滚动螺旋副工作原理：滚动螺旋副是一种在丝杠和螺母之间放入滚动体 — 滚珠的一种丝杠螺母副。
由于放入滚珠，故，当丝杠相对螺母转动时，滚珠则在螺旋滚道内即自转又循环转动，迫使丝杠螺母之间产生轴向相对运动，于是将丝杠的旋转运动变为螺母的直线运动或将螺母的旋转运动变为丝杠的直线运动。
滚动螺旋副特点：优点：传动效率高，所需驱动转矩小；传动精度高，反向精度高，定位精度高；传动刚度高；传动平稳，快速响应好，无爬行； 磨损小，精度保持性好，寿命长；具有运动可逆性；缺点：制造成本高；不能自锁，铅垂进给时需加制动机构。
滚动螺旋副的设计步骤是：计算进给牵引力，预选主要尺寸参数，计算最大动负荷，计算最大静负荷，初选滚珠丝杠副型号及列表主要参数，绘制进给系统计算简图，验算轴向刚度，验算传动效率，确定滚珠丝杠副型号。
2.3.1 纵向进给丝杠 （1）进给系统牵引力计算纵向进给为综合型导轨，有)('G F f KF F Z X m++=式中：K —考虑颠覆力矩时的影响系数，综合型导轨取K=1.15；f '—导轨摩擦系数，f '=0.15~0.18（取f '=0.16）；G —移动部件重量，G=750N 代入公式计算得()N F m 56727501240816.0310215.1=+⨯+⨯=（2）滚珠丝杠副最大动负荷计算m w F f L C 3=最大切削进给速度min /1m V =进 最大切削力条件下的进给速度min /)3.0~5.0(min /1)3/12/1()3/12/1(m m V V s =⨯-=-=进 取s V =0.4m/min 滚珠丝杠转速01000sv n L =，其中：滚珠丝杠导程初选06L mm =， 则min /6.66r n = 滚珠丝杠寿命值66010n T L ⨯⨯=，其中使用寿命假设为T=15000h ，则)10(606转=L 运转状态系数w f ，按一般运转取21f w .=故N F f L C m w 2.2022443052.16033=⨯⨯== （3）滚珠丝杠螺母副的选型查阅设计手册，可采用W 1L4006外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，其额定动负载为16400N ，精度等级选为3级。
（4）传动效率计算 ()ϕγγη+=tan tan式中：γ——丝杠螺母升角；ϕ——摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数f=0.003~0.004,其摩擦角约等于10´。
本设计中：94010442442.)tan(tan '''''=+= η （5）刚度验算先画出此纵向进给系统的示意图，如附图一所示。
最大进给率引力为4304N ，支承间距L=1500mm 。
丝杠螺母级轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向力的1/3。
丝杠的拉伸或压缩变形量δ1。
查手册，根据Fm=2530N,D 0=40mm ，查出δL/L=1.2×10-5,可算出 mm 1081150010211500L25L1--⨯=⨯⨯=⨯=..δδ由于两端均采用向心推力球轴承，且丝杠又进行了预拉伸，故其拉压刚度可以提高4倍。
其实际变形量为：mm 1045041211-⨯=⨯=.'δδ ②滚珠与螺纹滚道间接触变形2δ。
查《机械设计手册》相关图表，W 系列1列2.5圈滚珠和螺纹滚道接触变形量Q δ: mm 10463Q -⨯=.δ因进行了预紧，故 mm 10231046502133Q 2--⨯=⨯⨯==...δδ③支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形3δ。
采用8107型推力球轴承，mm 35d 1=，滚动体直径mm 356d Q .=，滚动体数量Z=18,故mm 10571835625300240Z d F0024032232Q 2m3e -⨯=⨯⨯==....δ因施加预紧力，故mm 1083503e 3-⨯=⨯=..δδ 根据以上计算轴向总变形量为：mm 105113321-⨯=++=.'δδδδ 即轴向总变形小于定位精度。
（6）稳定性校核滚珠丝杠两端采用推力轴承并施加预紧，不会产生失稳现象，不需要进行稳定性校核。
2.3.2 横向进给丝杠 （1）横向进给率引力'm F横向导轨为燕尾型，计算如下：()()NG F F f F F X Z y m 263032024812620404.015514.124.1'''''=+⨯++⨯=+++=（2）最大动负荷计算NF f L C T n L r L v n m w s 104898.29132.12727101500030601060min /3055.03.010*********60=⨯⨯===⨯⨯=⨯⨯==⨯⨯==(3)滚珠丝杠螺母副的选型查阅设计手册，可采用W 1L2005外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，其额定动负载为8800N ，精度等级选为3级。
