经济型数控仪表车床的设计
经济型数控仪表车床的设计
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毕业设计(论文)任务书
&学生姓名__沈国明____指导教师___吴明明____职称__副 教 授_ __
系别机电控制工程系_专业&
机械设备及自动化&& 年级__04__班级
经济型数控仪表车床的设计__________
一、任务与要求：
设计（论文）要求：
本课题主要是要求学生对原由普通仪表车床进行数控化改造，主要是对其主传动系统、进给传动系统进行改造，通过改造使其具有数控机床的一般特性。学生通过本毕业设计，可巩固、深化所学的基础理论和专业知识，注重基础知识、基本概念以及原理的应用，进一步培养和训练学生分析问题和解决问题的能力。进一步提高学生的设计、计算、绘图、查阅手册和文献以及收集、综合分析和应用前人科技成果的能力，从而掌握正确的设计思想，设计方法。
二、设计（论文）条件：
校内实训中心具有普通车床；系数控加工技术实验室具有各种型号的数控车床；
普通仪表车床的相关资料。
三、设计（论文）资料：
1．《金属切削机床概论》、《金属切削机床设计》、《数控机床》、《机械设计基础》等相关教学参考书。
2．《金属切削机床手册》、《机械加工工艺手册》、《机械设计手册》等工具书。
四、设计（论文）教学要求：
本实践教学环节的教学要求是结合工程实践进行毕业设计环节。学生在教师指导下进行科技文献的查阅、网上相关资料的收集、毕业设计开题报告的书写、毕业设计说明书的独立撰写、设计图纸的正确绘制。要求学生至少查阅20篇以上的中外文献，写出一篇不少于2000字的开题报告，同时完成一篇不少于5000字的毕业设计说明书。
说明书条理清楚，论述充分，文字通顺，符合技术用语要求，书写工整。设计图纸完备、清洁、正确。
五、设计（论文）进度安排：
1）毕业实习2周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
2）熟悉课题完成开题报告2周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&
3）完成机床主传动系统、进给传动系统设计，确定主要零部件的尺寸及其校核5周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
4）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
完成一个主要零件的机械加工工艺过程卡一份1周；第11周
5）绘制机床主要部件装配图和主要零部件图2周；&&&
6）完成设计说明书2周；&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&第14-15周
7）准备答辩1周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
8）答辩1周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
六、学生分组名单
1）机床主传动系统改造与设计（3人）
胡永平& 汤乐星
2）机床进给传动系统改造与设计（3人）&
祝志扬&& 陈雪科
&注：本任务书一式2份，学生、系各一份
毕业设计 (论文)开题报告
机电控制工程系_系 机械设备及自动化 专业 04 级 2 班
课题名称：经济型数控仪表车床的设计
毕业设计(论文)起止时间：
　　 2007 　年3 月 5 日～　6 月　22 日(共　16　周)
学生姓名：
沈国明&&&&
指导教师：&&&&&
吴明明&&&&&&&&&&&&&&&
报告日期：&&&&
1．本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述
本课题的任务是要求我们学生对原由普通仪表车床进行数控化改造，主要是对其主传动系统、进给传动系统进行改造，通过改造使其具有数控机床的一般特性。目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。
机床数控改造的意义
1）节省资金。
机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。
2）性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。
3） 提高生产效率。 机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高
3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。
改造后，机床两个方向的进给通过数控系统联合控制，能够根据编程指令加工出各种外形比较复杂的工件。改造后的机床操作和原机床的操作方式基本一致，所以具有一定文化基础的人员可以在较短的时间内掌握改造后数控机床的使用要领。普通机床的数控化改造将在很大程度上盘活企业的固定资产、提高劳动效率、提高加工精度，为提高企业的竞争力做出贡献。
我国制造企业现在有很大一部分机床属于比较陈旧的普通车床，由于使用时间较长、保养不利、操作不当等原因，已经不能适合当今企业所面临的激烈竞争。所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。事实证明：用较少的资金，将普通机床改造升级为数控机床，可以为企业带来可观的经济效益。
经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。其改造涉及到机械、电气、计算机等领域，是一项理论深、实践强的系统工程。在进行数控改造时，应该做好改造前的技术准备。改造过程中，机械修理与电气改造相结合，先易后难、先局部后全局。
2．设计(论文)要解决的问题和拟采用的研究方法
机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。
并不是所有的旧机床都可以进行数控改造，机床的改造主要应具备两个条件：第一，机床基础件必须有足够的刚性。第二，改造的费用要合适，经济性好。在改装车床前，要对机床的性能指标做出决定。改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机功率等一般都不会改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。主要有下述性能和精度的选择需要在改装前确定。
1）轴变速方法、级数、转速范围、功率以及是否需要数控制动停车等。
根据设计要求：主轴转速范围（无级）& 100～4000r/min
2）进给运动：
进给速度范围（无级）&&&&&&&&&&&&&&&
10～1800mm/min
中拖板脉冲当量/mm&&&&&&&&&&&&&&&&&&
大拖板脉冲当量/mm&&&&&&&&&&&&&&&&&&
3）进给运动驱动方式（一般都选用步进电机驱动）。
4）给运动传动是否需要改装成滚珠丝杠传动。
5）刀架是否需要配置自动转位刀架，若配置需要确定工位数。
6）其他性能指标选择：
当数控车床的性能和精度等内容基本选定后，可根据此来确定改造方案。目前机床数控改造技术已经日趋成熟，专用化的机床数控改造系统所具备的性能和功能一般均能满足车床的常规加工要求。因此，较典型的车床数控改造方案可选择为：配置专用车床数控改造系统，更换进给运动的滑动丝杠传动为滚珠丝杠传动、采用步进电机驱动进给运动、配置自动转位刀架实现自动换刀功能。
为使改造后的车床能充分发挥数控车床的效能，纵横向丝杠螺母副一般需要调换成滚珠丝杠螺母副。当利用原丝杠螺母副时，为了减少改造工作量，纵向驱动电机及减速箱一般装在床身尾部，这时连接车床原传动系统（主轴系统）和纵向丝杠传动的离合器尚未拆除，工作时应使处于脱开位置。同理，脱落蜗杆等原横向自动进给机构若未拆除，工作时也应使其处于空档（空挡）位置。改造后的进给脉冲当量的量值靠步进电机步距角、减速齿轮比、丝杠导程三者协调确定。
3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
由于是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。
（1）主轴系统改造
拆除了原来的主轴变速箱，采用机械无级变速器和分级齿轮变速相结合的方案，分级齿轮采用拨叉的方式，主轴的调速范围可以从100rpm到4000rpm，与原来的多级齿轮调速相比，其机械结构大大简化，而且实现了从有级调速到无级调速的跨越。
（2）进给系统的设计
本设计对纵、横向进给系统进行开环控制, 驱动元件采用直流步进电机, 传动系统采用滚珠丝杠。步进电机经一级齿轮减速后,
带动滚珠丝杠转动, 从而实现进给运动。在进行该传动系统设计时 ，通常先根据系统的要求 , 对各个部分进行单独设计
，如滚珠丝杠副、齿轮副等。其总体框架如图所示：
4．完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等)及解决的办法
本课题所必须的工具书:
1、吴振彪主编,机电综合设计指导(第一版)，中国人民大学出版社，2001，
2、能光华主编，数控机床。北京：机械工业出版社，2004，
3、余英良著，机床数控改造设计与实例（第一版），机械工业出版社，2001，
4、张俊生主编，金属切削机床与数控机床。北京：机械工业出版社，2000，
5、吴国华主编，金属切削机床。北京：机械工业出版社，1998，
6、董玉红，邵俊明主编，机床数控技术（第二版），哈尔滨工业大学出版社，2001，
7、王志平主编，数控机床及应用(第一版)，高等教育出版社，1999，
8、林宋，田建君主编，现代数控机床(第一版)，化学工业出版社2000，
9、朱晓春主，数控技术(第一版)，机械工业出版社，1999，
本课题所必须的实验设备或实验环境条件:
1、校内实训中心
2、数控技术加工中心
5．设计(论文)完成进度计划
1）毕业实习2周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
2）熟悉课题完成开题报告2周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&
3）确定机床主传动系统总体方案、完成进给传动系统设计，确定主要零部件的尺寸及其校核5周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
4）&完成一个主要零件的机械加工工艺过程卡一份1周；第11周
5）绘制机床主要部件装配图和主要零部件图2周；&&&
6）完成设计说明书2周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
7）准备答辩1周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
8）答辩1周；&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
6．指导教师审阅意见
该同学在准备开题报告期间查阅了大量的与本设计相关的论文资料，查阅了大量与本设计相关的参考书籍、手册，对本课题所要解决的问题较明确，拟采用的机床改造方法切实可行，解决本设计中关键问题的思路较清晰，基本具备了完成本课题所必须的工作条件，论文完成进度计划较合理，已具备开题条件，同意开题。
指导教师(签字)：　吴明明　&&&&&&&&&&&&&
2007& 年 4月 3 日
7．教研室主任意见
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
教研室主任(签字)：　　　　　&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
年& 月& 日
1.&本报告必须由承担毕业设计(论文)课题任务的学生在接到"毕业设计(论文)任务书"、正式开始做毕业设计(论文)的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、教研室主任审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。
随着科学技术的不断发展，机械加工过程中自动化程度越来越高，其中数控机床的普遍使用对自动化起着主导的作用。数控机床是指采用计算机控制能够进行自动加工的机床设备.数控机床在计算机控制系统的控制下按照一定的加工指令控制主轴系统、进给系统和刀具库系统、冷却系统等辅助设备的工作。而经济型数控机床是指具有针对性加工功能但功能水平较低且价格低廉的数控机床,它主要是由机械和电气控制两大部分组成。
我们此次所设计的机床是一种适合批量加工小型复杂零件的经济数控仪表车床。它能完成内外圆柱面，任意圆锥面，割槽及公差制左右旋单头圆柱，圆锥螺纹的加工。机床配备高性能的经济型数控系统，通过步进电机和滚珠丝杠可实现纵模拖板双轴联动控制。采用ISO标准代码，具有限位、报警功能，配备工位自动转危刀架，对中小批量多品种，小规格零件加工具有较强的适应性，特别适合加工含锥面圆弧面等外形比较复杂的特殊零件。
本机床可广泛应用于仪器、仪表、轻工、电子、医疗、家用电器、电影机械等行业，也可作为大专院校的教学用机。
关键词：数控技术&
车床& 改造& 进给运动&
第一章& 概述
1.1金属切削机床及其在国民经济中的地位———————————————1
1.2数控机床的优越性————————————————————————1
1.3数控机床在我国的发展现状————————————————————1
1.4机床数控化改造的必要性—————————————————————2
1.5数控化改造的方法————————————————————————3
1.6机床主要参数——————————————————————————3
主运动传动系统总体方案的确定
2.1主运动传动系统的设计——————————————————————5
2.2电动机的选择——————————————————————————7
2.3箱体的结构设计—————————————————————————7
第三章& 主轴组件的设计
3.1主轴组件的基本要求———————————————————————9
3.2主轴轴承配置形式的选择————————————————————————10
3.3主轴轴承的选择—————————————————————————10
3.4主轴端部的结构设计——————————————————————————11
3.5主轴箱内部结构的布局——————————————————————11
3.6主轴机械加工工艺规程的编制———————————————————12
第四章& 机床进给传动系统的总体设计
4.1传动方式的选择—————————————————————————18
4.2滚珠丝杠的支承方式———————————————————————18
4.3电机与丝杠的联接————————————————————————19
4.4齿轮传动的消除间隙
——————————————————————19
4.5进给系统的润滑
————————————————————————20
4.6进给系统的一些其它要求
————————————————————20
第五章& 机床进给部件的设计与选择
5.1伺服驱动系统的选择———————————————————————22
5.2导轨的类型及选取————————————————————————23
5.3导轨的材料的选择————————————————————————25
5.4导轨的热处理——————————————————————————26
5.5导轨的间隙调整—————————————————————————26
5.6滚珠丝杠副的选择————————————————————————27
5.7刀架的选择———————————————————————————28
第六章 对机床噪声的控制
6.1　机床噪声来源及特点——————————————————————30
6.2　机床噪声的控制对策——————————————————————30
——————————————————————————————34
———————————————————————————————35
—————————————————————————————36
第一章 概述
1.1金属切削机床及其在国民经济中的地位
金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，他是制造机器的机器，所以又被称为"工作母机"或"工具机"。
机床的母机属性决定了它在国民经济中的地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床则是机械制造工业的基础。一个国际机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
1.2数控机床的优越性
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。
1.3数控机床在我国的发展现状
我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外机床产品充斥市场。90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95年已达77%。严重影响我国数控机床自主发展的势头。
这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长,从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。具体地说,这个问题反映在下列五个方面:
我国机床厂目前开发基型产品的周期约为15～18个月,其中设计时间约为5～8个月,占总周期的40%左右。而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为6～9个月,其中设计约1.5～2个月,只占25%。因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。
我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等),自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计,使设计一次成功的把握性降低,往往需要反复试制才能定型,从而可能错过新产品推向市场的良机。
用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求,甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求,这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外,这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周,而在我国机床厂用手工操作就至少需1～2个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门,常会出现漏改和失误的现象,影响了产品的质量和交货期。
(4) 现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数,他们的专业知识和实际经验不足, 又担负着开发的重任。
(5)由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立,缺乏有效的协同开发的模式,不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修改,延长了开发的周期。
为解决这些问题,必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术,发展优化和仿真技术,提高产品结构性能,并建立起基于并行工程(Concurrent
Engineering)的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面,使企业取得良好的经济效益。
1.4机床数控化改造的必要性
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。机床的年产量数控化率为6%。我国机床役龄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普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
经过大量实践证明普通机床数控化改造具有一定经济性、实用性和稳定性。所以很多企业纷纷将现有机床改造成经济型数控机床，这种做法具有投资少、见效快的特点。事实证明：用较少的资金，将普通机床改造升级为数控机床，可以为企业带来可观的经济效益。
1.5数控化改造的方法
其改造涉及到机械、电气、计算机等领域，是一项理论深、实践强的系统工程。在进行数控改造时，应该做好改造前的技术准备。改造过程中，机械修理与电气改造相结合，先易后难、先局部后全局。
由于本次设计是经济型数控改造，所以在考虑具体方案时，基本原则是在满足使用要求的前提下，对机床的改动尽可能少，以降低成本。我们主要的任务是对其主传动系统、进给传动系统进行改造，通过改造使其具有数控机床的一般特性。
1.5.1主轴系统改造
拆除了原来的主轴变速箱，采用机械无级变速器和分级齿轮变速相结合的方案，分级齿轮采用拨叉的方式，主轴的调速范围可以从100rpm到4000rpm，与原来的多级齿轮调速相比，其机械结构大大简化，而且实现了从有级调速到无级调速的跨越。
1.5.2进给系统的设计
本设计对纵、横向进给系统进行开环控制, 驱动元件采用直流步进电机, 传动系统采用滚珠丝杠。步进电机经一级齿轮减速后,
带动滚珠丝杠转动, 从而实现进给运动。在进行该传动系统设计时 ，通常先根据系统的要求 , 对各个部分进行单独设计
，如滚珠丝杠副、齿轮副等。
1.6机床主要参数
床身最大回转直径&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
最大工作长度&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
刀架最大回转直径&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
主轴孔径&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
主轴转速范围（无级）&&&&&&&&&&&&&&&
100～4000r/min
进给速度范围（无级）&&&&&&&&&&&&&&&
10～1800mm/min
控制轴数&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
中拖板脉冲当量/mm&&&&&&&&&&&&&&&&&&
大拖板脉冲当量/mm&&&&&&&&&&&&&&&&&&
主电机功率&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
外形尺寸&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
主运动传动系统总体方案的确定
2.1主运动传动系统的设计
主传动系统的设计主要是根据变速传动系统的不同类型而决定的，而变速系统的类型应兼顾缩短变速所需的时间并能简化传动系统机构等因素综合来选择、设计。
变速系统的类型主要有三种：
2.1.1无级变速传动系统
无级变速传动系统是指执行件的转速（或速度）在一定的范围内连续地变化，这样可以使执行件获得最有利的速度，能在系统运转中变速，也便于实现自动化等。机械系统中常用的无级变速装置有以下三种。
&& （1）机械无级变速器
机械无级变速器有钢球式（科普型）、宽带式等多种结构，它们是依靠摩擦力来传递转矩，通过连续地改变摩擦传动副的工作半径来实现无级变速。由于其结构简单、传动平稳、噪声小、使用维修方便、效率高，所以在各类机械（如机床、印刷机械、电工机械、钟表机械、轻工机械、纺织机械、塑料机械、化工机械等）中得到了广泛的应用。但由于摩擦副的弹性滑动，存在转速损失，故不能用于调速精度高的场合。另外，它的变速范围小，通常变速范围Rb为4～6，少数可达10～15，因此，为了满足执行件变速范围的需要，常串联有级变速机构（如齿轮变速箱）。
（2）液压无级变速装置
液压无级变速装置是利用油液为介质来传递动力，通过连续改变输入液动机（或油缸）的油液流量来实现无级变速。它的传动平稳、运动换向冲击小、易于实现直线运动。因此，常用于执行件要求直线运动的机械系统中。如刨床、拉床的主运动以及组合机床的动力滑台等。
（3）电气无级变速装置
电气无级变速装置是以直流并励电动机、交流变频电动机或交、直流伺服电动机、步进电动机等为动力源，通过连续地变换这些电动机的转速来实现无级调速。
机械系统中的执行件在工作过程中,要求在整个变速范围内为功率、转矩特性不同，而电动机的功率、转矩特性必须与之适应，但是，不论是直流并励电动机、交流变频电动机或是交、直流伺服电动机，只是在额定转速以上至最高转速之间为恒功率调速，变速范围小，而在额定转速以下为恒转矩的，变速范围很宽。如果执行件要求在整个变速范围内为恒功率调速，上述的无级调速器均不能适应，则须串联一个有级变速装置来扩大恒功率调速范围，如一些大型机床（立式车床、龙门刨床、镗床等）和数控机床以及数控纤维缠绕机，数控布带缠绕机等的主运动。而对于数控机床的直线进给运动，则要求在整个变速范围内为恒转矩，此时可通过简单的固定传动链与执行件相连来满足要求。
2.1.2 有级变速传动系统
由滑移齿轮、交换齿轮、交换皮带轮等变速传动副组成的传动系统可使执行件得到若干个所需要的转速，这种变速在范围内不能连续地变速，属于有级变速。它传递的功率大，变速范围宽，传动比准确，工作可靠，但有转速损失。有级变速较广泛地应用于通用机床，尤其是中小型通用机床中。
2.1.3固定传动比的传动系统
如果机械系统的执行件要求以某一固定的转速（速度）工作，则连接动力源与执行件的传动系统属于固定传动比的传动系统，既该系统是由若干个固定传动比串联组成。
经过调研、查阅资料可知，大部分数控机床采用分级变速机构，并采用电磁离合器进行自动变速，而经济型数控机床大多数是在原有普通机床的基础上进行改进，并采用简单的数控系统变速进给机构，自动刀架，具有经济的突出特点，现在这种机床在小型、私营企业正被大量使用，但也存在一些如在加工过程中不能自动变速等缺点，为了使能设计的机床在时常上更具竞争力，因此采用无级变速传动系统中的机械无级变速器。
但是光靠机械无级变速器变速范围较窄，不能满足100～4000r/min的设计要求，为了扩大机床的变速范围，常在无级变速系统后面串联分级变速机构。
在本设计中，我采用的是无级变速与分级变速综合的分级变速系统。这种变速方式是在大、中型数控机床中采用较多的一种变速方式，常通过几对齿轮降速，增大输出扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。部分小型数控机床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需的扭矩。其传动原理如下图2.1所示：
2.2电动机的选择
2.2.1.电动机工作方式的确定
电动机工作时会发热，它不仅取决于负载的大小，也和负载持续的时间的长短密切相关，这是选择额定功率时必须考虑的。按电动机的不同发热情况，可以分为三种工作方式（或称工作制），即连续工作方式、短时工作方式和断续周期性工作方式。
我设计的数控仪表车床其工作时间一般较长，温升可以达到稳定值，电机的负载可能是恒定或大小基本恒定的常值负载或变化负载，因此属于连续工作方式。
2.2.2电动机类型的确定
由于电动机为连续工作方式，负载平稳，且经常启动、制动和正反转，因此因优先采用鼠笼式异步电动机。
2.2.3电动机型号的选择.
根据设计要求主电动机功率为1.5kw，且电动机类型为异步电动机，根据参考书籍《机械设计实用手册》，选择电动机型号为Y90L－4的电动机。
其主要技术数据为：额定功率P=1.5kw，满载时转速1400r/min，同步转速1500r/min，电流3.65A，效率为79%，额定转矩2.2N·m，噪声67dB（A），净重27kg。外型尺寸为L
B H为335 180 190mm。
2.3箱体的结构设计
箱体材料选用中等强度的灰铸铁HT200。箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸而定，其外形尺寸为长 宽
高&500 500 300mm。
为了减少材料、减轻重量，应选择较小尺寸。而为了减小箱体的传声作用，降低噪声，则应适当增加箱壁厚度，以增加阻尼系数。为此，选取壁厚为14mm。由于箱体轴承孔的影响，将使扭转刚度下降，弯曲刚度也将下降。为了使其有足够的刚度，凸台厚度为16mm。
箱体在床身上的安装方式，采用固定式安装。用箱体底部平面与底部突起的两个小垂直面定位，并用螺钉和压板固定。
第三章 主轴组件的设计
3.1主轴组件的基本要求
主轴组件的工作性能对整机性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响，是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。因此，对主轴组件有较高的要求。
3.1.1旋转精度&&&
主轴的旋转精度是指装配后在无载荷、低转速条件下，主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动。旋转精度主要取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。
3.1.2刚度&&&
主轴组件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义。主轴组件的刚度不足，将对工件的加工精度、表面质量以及机床的工作平稳性有着直接影响。
主轴组件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。因此，主轴的尺寸和形状、滚动轴承的类型和数量、预紧和配置形式、传动件的布置方式、主轴组件的制造和装配质量等都影响主轴组件的刚度。
提高主轴刚度的主要措施有：加粗主轴直径，特别是主轴工作端悬伸量部分的直径；尽可能缩短主轴工作端悬伸量，选择最佳跨距；采用高刚度的轴承；合理安排传动件在主轴上的布置等。
3.1.3抗振性&&&
主轴组件的抗振性是指主轴组件抵抗振动、保持主轴平稳运转的能力。主轴组件抗振性差，工作时易产生振动，从而影响工件表面质量，限制机床切削速度，降低刀具耐用度和主轴轴承寿命，并产生噪声污染工作环境等。因此，提高抗振兴对主轴组件是十分重要的。
影响主轴组件抗振兴的主要因素是主轴组件的刚度、阻尼特性和固有频率等。提高主轴组件的刚度可以有效地抑制主轴组件产生振动。
提高主轴抗振性的主要措施有：提高主轴组件的刚度；尽量采用阻尼比大的主轴轴承；尽量是主轴组件的固有频率远大于工作频率；尽量减小主轴组件重量。
3.1.4热稳定性&&&
主轴组件在运转过程中，因摩擦、搅油和切削热等产生热量，使主轴组件温度升高，形状尺寸和位置发生变化，造成主轴组件的热变形。主轴热变形可引起轴承间隙变化，破坏正常的润滑条件，加快轴承磨损，降低加工精度。
影响主轴组件热稳定性的主要因素是轴承的类型、配置方式和预紧力的大小以及润滑方式和散热条件等。
3.1.5精度保持性&&&
主轴组件的精度保持性是指长期保持其原始制造精度的能力。主轴组件丧失其原始精度的主要原因是磨损。因此必须以通过改善主轴、轴承的材料、热处理方式、轴承类型及润滑防护等方式提高其耐磨性。
3.2主轴轴承配置形式的选择
主轴组件的精度、刚度和热稳定性等对加工质量有着直接影响，由于数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。
目前数控机床主轴轴承的配置形式主要有三种：①前支承采用双列圆柱滚子轴承和双列60度角接触球轴承组合，后支承采用成对角接触球轴承。②采用高精度双列角接触球轴承；③采用双列和单列圆锥轴承。
我采用的是第二种，即采用高精度双列角接触球轴承，角接触球轴承具有良好的高速性能，主轴最高转速可达4000r/min
，可通过预紧提高轴承刚度，但其承载能力小。因而适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。
3.3主轴轴承的选择
机床主轴用的轴承，有滚动和滑动两大类，从旋转精度来看，两大类轴承都能满足要求。滚动轴承比滑动轴承相比的优缺点：①滚动轴承能在转速和载荷变化幅度很大的条件下稳定地工作，能在无间隙，甚至在预紧的条件下工作。②摩擦系数小，易于润滑，有利于散热。但滚动轴承的不足是：滚动轴承的阻尼较低，径向尺寸比滑动轴承大；其次由于滚动轴承滚动体的数量有限，在旋转中的径向刚度是变化的，易引起振动。因此选用滚动轴承更为合适。
主轴组件的滚动轴承既要有承受径向载荷的径向轴承，又要有承受两个方向轴向载荷的推理轴承。轴承类型及型号选用主要应根据主轴组件的刚度、承载能力、转速、抗振性及结构等要求综合考虑进行选定。
通常情况下，可按下列条件选用滚动轴承：
①中高速重载&&&
双列圆柱滚子轴承配双向推力角接触球轴承（如配推力轴承则极限转速低）。成对圆锥滚子轴承结构简单，但极限转速较低。空心圆锥滚子轴承的极限转速较高但成本较高。
②高速轻载&&&
成组角接触球轴承，根据轴向载荷的大小分别选用 接触角。
③轴向载荷为主&&&
精度要求不高时，选用推力轴承配深沟球轴承；精度要求较高时，选用向心推力轴承。
由于我所设计的机床主轴箱里有两对齿轮，是二支承结构，主轴转速范围为100～4000r/min
,极限转速很高,所以应选用极限转速高的轴承组合；另外由于主电动机的功率为1.5kw，为小功率。因此该机床属于轻载、高速的结构形式。滚动轴承精度等级选用5级精度，公称接触角选用
，型号为7000AC型角接触球轴承。
3.4主轴端部的结构设计
&在机床上车床主轴端部大都采用法兰式结构，按卡盘等附件的不同连接方式，主轴端部结构可分为以下五种类型：
3.4.1& A型通过螺孔螺钉连接&
其特点是内外两圈均有螺栓穿过卡盘体，紧固卡盘，因而安装牢靠、轴端悬伸量短、刚性好。但其螺孔多，工艺性差。主要用于高速、重切削的大功率车床。
3.4.2& B型通过通孔螺栓或螺柱连接&
其特点是卡盘通过中间法兰盘与主轴端部连接，只有外圈有紧固螺栓，轴端悬伸量短、刚性好，螺孔较少、工艺性好。适用于内圆磨床、万能磨床、小型车床。
3.4.3& C型通过插销螺柱及转垫实现快接连接&
连接在卡盘上的特种紧固螺栓，从轴端穿入法兰盘孔和转垫孔后，将转垫转动一定角度，再拧紧螺栓，即可将卡盘夹紧。其轴端悬伸较短、刚性较好，无螺孔、工艺性好，更换卡盘等附件迅速。
3.4.5& D型通过凸轮缩紧连接
转动凸轮后拉动拉杆，就可将卡盘夹紧，其轴端悬伸短，刚性好，操作方便，但其工艺复杂，易磨损。主要应用于精密车床、高精度车床。
比较以上主轴端部类型，选取B型主轴端部结构。主轴悬伸量取a=50mm。由于主轴悬伸量a值对主轴组件的刚度、抗振性影响都很大。采用B型主轴端部可减少主轴悬伸量。
3.5主轴箱内部结构的布局
主轴箱的设计既要考虑主轴中心高度，又要考虑箱体的宽度和滑移齿轮滑移方便性及其滑移性是否会产生干涉等的问题。
主轴箱箱体内有两根轴。主轴传动轴和光电编码器的传动轴。经过安排，把传动轴放在箱体的后端较好。这样在主轴靠近前端时，便于加工操作。
主轴中心线与机床导轨中心线之间的偏心矩e，为降低床身导轨的扭转、弯曲变形，希望切削力尽可能落在前后两导轨之间，主轴中心线越后越好。但考虑到在实际应用中，为便于工件装卸，减轻工人劳动强度，主轴中心线应尽量向前移。由于本机床采用无级变速机构，底部比较宽敞，因此选择主轴中心前移5mm。
主轴传递至光电编码器的传动比为1：1传动，两个齿轮齿数均为56，这样能保证主轴的传递准确地反映在光电编码器上，保证传动准确性。在数控机床上，齿侧间隙会造成进给运动反向运动是丢失指令脉冲，并产生反向死区，从而影响加工精度。因此在齿轮传动中消除间隙是必要的，光电编码器上的传动齿轮通常用双片薄齿轮错齿法消除间隙。它主要是利用弹簧的作用将两齿轮错位，分别与宽齿轮齿槽左右两侧贴紧，从而起到消除齿侧间隙的作用。光电编码器上轴承的选择、轴颈的确定等必须都要满足主轴箱结构设计要求。
3.6主轴机械加工工艺规程的编制
3.6.1 机床主轴选材原则
主轴是机床主轴部件的关键零件之一 ，主要起支承传动件和传递转矩的作用。对主轴用材的合理选择 ，应遵循下列诸原则：
（1）选材应满足使用性能要求
这是主轴零件选材的首要原则。由于机床的主运动由其提供，主轴工作时的运动精度对工件加工质量将产生直接影响
，因此必须保证主轴工作时具有很高的运动精度。而主轴回转精度除了受主轴原始加工精度和装配精度等静态因素影响外，还受其工作时的受力变形、运动副磨损、冲击载荷、热变形、振动等动态因素的影响。因此，主轴零件不但应保证很高的原始几何精度
,还必须保证其刚度、强度、耐磨性、耐冲击性、热稳定性和抗振性等力学性能，而这些性能与主轴用材有密切关系。
（2）选材应满足加工工艺性要求
具有很好力学性能的材料不一定具有良好的加工工艺性，主轴零件由于高几何精度的要求而常采用多次磨削工艺，虽然有些有色金属合金材料具有符合使用要求的力学性能，但磨削工艺性很差，几乎不可能用磨削手段来保证其表面几何质量要求，这些材料自然不适宜用作主轴零件。
（3）选材应满足经济性要求
如果符合使用要求的材料，其工艺成本、供应难度、环境损害等资源要素的代价很高，那么这种材料的选用显然是不符合市场经济环境和社会发展要求的。因此，选材必须满足经济性和社会发展性要求。
（4）选材应满足用材习惯性要求
在工程实际中，符合使用性、工艺性、经济性要求的材料往往不是唯一的，这就要考虑用材习惯的问题。
3.6.2　机床主轴的技术要求
1)支承轴颈的直径精度为 IT5，圆度、圆柱度应限制在直径公差之内；
2)配合轴颈(装配传动件的轴颈)相对支承轴颈(装配轴承的轴颈)的径向圆跳动为0.01～0.03mm,端面圆跳动为0.005～0.010
3)支承轴颈的表面粗糙度为 Ra0.63～0.16μm,配合轴颈为 Ra2.5～0.63μm.
从几何精度要求和经济性两方面考虑，主轴的加工一般采用车削基础上的磨削工艺来实现，可见，主轴用材必须同时具有良好的车削工艺性和磨削工艺性。
3.6.3 　主轴的选材
轴类零件应根据不同工作条件和使用要求选用不同的材料和热处理，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是一般轴类常用的材料，40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴，轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn可制造较高精度的轴。我设计的车床选用45钢作为主轴材料。
3.6.4&热处理工艺
轴的质量除与所选钢材料种类有关，还与热处理有关。轴的锻造毛坯在机械加工之前，均需进行正火或退火处理，使钢材的晶粒细化，以消除锻造后的残余应力，降低毛坯硬度，改善切削加工性能。
凡要求局部表面淬火以提高耐磨性的轴，需在淬火前安排调质处理（有时采用正火）。当毛坯加工余量较大时，调质放在粗车之后、半精车之前，使粗加工产生的残余应力能在调质时消除；当毛坯余量较小时，调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般放在精加工之前，可保证淬火引起的局部变形在精加工中得到纠正。
主轴的具体加工过程及工序步骤详见下页的主轴机械加工工艺卡：
主轴机械加工工艺流程卡
序号&工序名称&工序简图&加工设备
2&精锻&&立式精锻机
3&热处理&正火&
5&铣端面和打中心孔&&专用机床
6&荒车&车各外圆面&卧式车床
7&热处理&调质220～240HBS&
8&车大端各部&
&卧式车床C620B
9&仿形车小端各部&
10&钻深孔&
&专用深孔钻床
11&车小端内锥孔（配1：20锥堵）&
&卧式车床C620B
12&车大端内锥孔（配MorseNo.6锥堵；车前端圆锥面及端面&
&卧式车床C620B
13&钻大端面各孔&
&钻模，Z55钻床
14&热处理&高频淬火90g6mm，短锥及MorseNo.6锥孔，45~50HRC&
15&精车各外圆并车槽&
&数控车床CSK6163
16&粗磨外圆二段&
&万能外圆磨床M1432
17&粗磨Morse No.6锥孔&
&内圆磨床M2120
18&铣键槽&
19&车大端内侧面及三段螺纹&
&卧式车床CA6140
20&粗精磨各外圆及两端面&
&万能外圆磨床M1432
21&粗精磨圆锥面&
&专用组合磨床
22&精磨Morse No.6内锥孔&
&主轴锥孔磨床
23&检查&按图样技术要求项目检查&
第四章 机床进给传动系统的总体设计
车床的进给系统由横向和纵向运动组成，横向进给系统如图所示
设计和选用进给系统应注意充分减少摩擦阻力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙以及减小运动件的惯性。摩擦阻力主要来自丝杠和导轨，因此，丝杠的导轨的滚动化是减小摩擦的重要措施之一。
&4.1传动方式的选择
丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。因此，滑动丝杠常用在加工精度要求不是很高的普通车床中。
滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。在数控化改造的车床中，应把原来的滑动丝杠换为滚珠丝杠，以降低摩擦力，提高加工精度。
4.2滚珠丝杠的支承方式
数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。通常都适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚度。
为了提高支承的轴向刚度，选择适当的滚动轴承也是十分重要的。国内目前主要采用两种组合方式。一种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用，其结构虽简单，但轴向刚度不足。另一种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用，其轴向刚度有了提高，但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的结构尺寸。在设计中，我采用推力轴承和向心轴承组合使用。
4.3．电机与丝杠的联接
在满足机床要求的前提下，为减少中间环节带来的传动误差，我们多将电机与丝杠副通过联轴器直接联接，这要根据改造中实际情况来定。一般对于小型车床如C6116型，由于空间尺寸有限，特别是X轴，电机与丝杠副不能直联，多采用齿轮副或同步带论来传动；对于大型车床如C6150,床身长5米的车床，由于丝杠较长，直径较大，除了要考虑传动力的问题，还要考虑其低速性能及加减速惯量匹配的问题，往往电机都要通过几级减速来传动。无论是采用齿轮还是同步带论来传动，其传动间隙的消除是比较关键的。齿轮传动中常用的方法有错齿消隙法、偏心轴调整法等等，同步带论传动中多采用调整中心距或张紧轮消隙法。
由步进电机到丝杠传动过程的工作原理如下：
步进电机发生一个脉冲→转过α角度为1.5°→（如果通过联轴器则为1：1）→丝杠转过1.5°→横托板脉冲当量0.005mm
即丝杠转过β角，拖板移动0.005mm,所以该丝杠螺距为t，则
所选择的滚珠丝杆为FF型1604，其螺距为4
由此可见，由步进电机到丝杠1：1传动不能同步，必须通过一对齿轮传动，使两者都转角一致，其传动比为
i=1.5/0.45=3.3333&
步进电机转过1.5°，则通过一对齿轮传动使丝杠转过0.45°，拖板前进0.005mm，因而这对齿轮是降速运动。选择Z1=21,Z2=70,m=1.5&
选择一级传动。
4.4．齿轮传动的消除间隙
采用齿轮传动时，齿侧间隙会造成开环或半闭环伺服系统的死区误差，影响定位精度。为了消除齿侧间隙并获得强刚性，必须采用各种具有消除间隙或预紧措施的齿轮副。
对于直齿圆柱齿轮传动，常用的方法有双片齿轮错齿法，a．两个完全相同的薄片齿轮套装在一起与另一个宽齿轮啮合。当两个薄片齿轮的齿完全对齐时，相当于一个齿轮在工作。正转时，它们贴向宽齿轮轮齿的一侧；一旦反向，它们会一起走过一段侧隙后贴向轮齿的另一侧。设想：若将两个薄片齿轮的轮齿错开一定的距离，使它们分别贴向宽齿轮轮齿的两侧，正向时一个齿轮起作用，反向时另一个齿轮起作用。则当运动反向时，马上会带动从动轮工作，每一个薄片齿轮与宽齿轮间虽然分别都存在侧隙，但它们的共同作用却消除了侧隙对传动的影响。
一方面是由于结构的需要，另一方面由于偏心套调整法只能补偿齿厚误差与中心距误差引起的齿隙，不能补偿偏心误差引起的齿隙，采用周向弹簧的双片齿轮错齿法比较简单，但应保证弹簧力产生的预紧扭矩M不应过大或过小。如果M过小起不到消隙的作用，M过大会加大齿面的摩擦力而加剧磨损。
4.5．进给系统的润滑
机床在运行过程中，各运动件之间存在摩擦，必须采用一定的润滑及防护措施来减小其相对摩擦，从而提高机床的使用寿命。使用润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑脂的特点是黏度大，不易流失，因此不需经常加换，使用方便，密封也较简单。但其摩擦阻力大，机械效率低；流动性差，导热系数小。因此仅适用于转速不高的轴承，外露的齿轮和某些不易密封的主轴件等。润滑油一般为全损耗系统用油。
在此进给系统中，齿轮的转速比较低，因此不能使油飞溅润滑，在齿轮和轴承处采用润滑脂来润滑。在滚珠丝杠副中，也只能采用润滑脂。
4.6．进给系统的一些其它要求
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。如果滚珠丝杆副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杠螺纹滚道相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杠螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但防尘效果差。工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。
另外，对滚珠丝杠的安装处应进行削边。
第五章& 机床进给部件的设计与选择
5.1伺服驱动系统的选择
早期的数控机床采用电液伺服驱动的较多，而现代数控机床基本上都采用全电气伺服驱动系统。它可分为步进电机，直流伺服电动机和交流伺服电动机伺服驱动系统三类。
5.1.1步进驱动系统
步进驱动系统一般与脉冲增量插补算法相配合，目前均选用功率型步进电机作为驱动元件。它主要有反应式和混合式两类。反应式价格较低，混合式价格较高，但混合式步进电机的输出力矩大，运行频率及升降速度快，因而性能更好。为克服步进电机低频共振的缺点，进一步提高精度，出现了性能更好的带细分功能的步进电机驱动装置，并得到了广泛的应用。步进驱动系统在我国经济型数控领域和老式机床改造中起到了极其重要的作用。
5.1.2直流伺服驱动系统
直流伺服驱动系统从20世纪70年代到20世纪80年代中期，在数控机床领域占据了主导地位。大惯量直流电动机具有具有良好的宽调速特性，其输出转矩大，过载能力强。由于电动机自身惯量较大，与机床传动部件的惯量相当，因此，所构成的闭环系统安装到机床上。此类电动机大多配有晶闸管全控或半控桥SCR-D调速装置。为适于部分数控机床频繁启动、制动及快速定位的要求，又开发了直流中，小惯量伺服电动机以及大功率晶体管脉宽调制(PWM)驱动装置。
5.1.3交流伺服驱动系统
由于直流伺服电动机使用机械换向，因此存在许多缺点。而直流伺服电动机优良的调速特性正是通过机械换向得到的，因而这些缺点无法克服。多年来，人们一直试图用交流电动机代替直流电动机，其困难在于交流电动机很难达到直流电动机的调速性能。进入20世纪80年代之后，由于交流伺服电动机的材料、结构以及控制理论与方法的突破性进展，以及微电子技术和功率半导体器件的发展，使交流驱动装置发展很快，目前已逐渐取代了直流伺服电动机。交流伺服电动机的最大优点在于不需要维护，制造简单，适合于在恶劣环境下工作。
在本次设计中，我采用步进电动机驱动。根据设计要求：步进电机的步距角为0.45°，拖板脉冲当量为0.005，丝杠螺距为4mm。通过查阅《金属切削机床设计简明手册》P600.表13-43。符合的型号有JBF-7，JBH-17，JBH-33，通过类比以后，我选择JBF-7，其通电方式为三相六拍，最大静力矩为13N﹒m。
5.2导轨的类型及选取
导轨副是数控机床的重要部件之一，导轨的作用是使运动部件能沿一定轨迹运动，并承受运动部件及工件的重量和切削力。它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。数控机床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给时不爬行等特性。目前数控机床使用的导轨主要有3种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
5.2.1、塑料滑动导轨
目前，数控机床所使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导轨。导轨塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。
(1)聚四氟乙烯导轨软带的特点
1)摩擦特性好：金属-聚四氟乙烯导轨软带的动静摩擦因数基本不变。
2)耐磨特性好：聚四氟乙烯导轨软带材料中含有青铜、二硫化铜和石墨，因此其本身即具有自润滑作用，对润滑油的要求不高。此外，塑料质地较软，即使嵌入金属碎屑、灰尘等，也不致损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。
3)减振性好：塑料的阻尼性能好，其减振效果、消声的性能较好，有利于提高运动速度。
4)工艺性好：可降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工(铣、刨、磨、刮)，使导轨副接触面获得优良的表面质量。聚四氟乙烯导轨软带被广泛用于中小型数控机床的运动导轨中。
&作为移动部件的工作台导轨面(包括下压板和镶条)都粘贴有聚四氟乙烯导轨软带。
&导轨软带使用工艺简单。首先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度Rα3.2μm左右。用汽油或丙酮清洗粘结面后，用胶粘剂粘合。加压初固化1~2h后合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施加一定的压力，并在室温固化24h后，取下清除余胶，即可开油槽和精加工。
(2)环氧型耐磨涂层
环氧型耐磨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份和固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。德国生产的SKC3和我国生产的HNT环氧型耐磨涂层都具有以下特点：
1)良好的加工性：可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削。
2)良好的摩擦性。
3)耐磨性好。
4)使用工艺简单。
5.2.2．滚动导轨
&(1)直线滚动导轨副的结构和特点&
滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有以下特点：①摩擦因数小(0.003~0.005)，运动灵活；②动、静摩擦因数基本相同，因而起动阻力小，而不易产生爬行；③可以预紧，刚度高；④寿命长；⑤精度高；⑥润滑方便，可以采用脂润滑，一次填装，长期使用；⑦由专业厂生产，可以外购选用。因此滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量仪器上。滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷的能力较差，且滚动导轨副对灰尘屑末等较敏感，应有良好的防护罩。
滚动导轨有多种形式，目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨，这种导轨的外形和结构
&直线滚动导轨主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。
&当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。最近新出现的一种在滑块两端装有自动润滑的滚动导轨，使用时无须再配润滑装置。
&(2)直线滚动导轨的安装
直线滚动导轨的安装形式可以水平、竖直或倾斜，可以两根或多根平行安装，也可以把两根或多根短导轨接长，以适应各种行程和用途的需要。采用直线滚动导轨副，可以简化机床导轨部分的设计、制造和装配工作。滚动导轨副安装基面的精度要求不太高，通常只要精铣或精刨。由于直线滚动导轨对误差有均化作用，安装基面的误差不会完全反映到滑座的运动上来；通常滑座的运动误差约为基面误差的1/3。
导轨和滑块座与侧基面靠上定位台阶后，应先从另一面顶紧然后再固定。
&导轨安装步骤如下：
1)将导轨基准面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺孔，将导轨轻轻地用螺栓予以固定。
2)上紧导轨侧面的顶紧装置，使导轨基准侧面紧紧靠贴床身的侧面。
3)按《机械设计手册》参考值，用力矩扳手拧紧导轨的安装螺钉；从中间开始按交叉顺序向两端拧紧。
滑块座安装步骤如下：
1)将工作台置于滑块座的平面上，并对准安装螺钉孔，轻轻地压紧。
2)拧紧基准侧滑块座侧面的压紧装置，使滑块座基准侧面紧紧靠贴工作台的侧基面。
3)按对角线顺序拧紧基准侧和非基准侧滑块座上各个螺钉。
安装完毕后，检查其全行程内运行是否轻便、灵活，有无打顿、阻滞现象；摩擦阻力在全行程内不应有明显的变化。达到上述要求后，检查工作台的运行直线度、平行度是否符合要求。
5.2.3．液体静压导轨
　液体静压导轨是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔，形成承载油膜，将相互接触的金属表面隔开，实现液体摩擦。这种导轨的摩擦因数小(约0.0005)，机械效率高：由于导轨面间有一层油膜，吸振性好；导轨面不相互接触，不会磨损，寿命长，而且在低速下运行也不易产生爬行。但静压导轨结构复杂，制造成本较高。静压导轨按导轨形式可分为开式和闭式两种；按供油方式分为恒压(即定压)供油和恒流(即定量)供油两种。
　　通过以上的类比，本次设计采用聚四氟乙烯滑动导轨。滑动导轨是最常用的导轨，其他类型的导轨都是在滑动导轨的基础上逐步发展起来的，由于滑动导轨结构简单、具有良好的工艺性、刚度和精度易于保证，所以在一般机床上仍然得到广泛应用。
5.3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1~2倍，但成本较高，常用于精密机床导轨。
通过对材料的类比，由于我设计的是经济型仪表车床，考虑经济性等原因，选用灰铸铁作为导轨材料。
5.4导轨的热处理
　　为了提高铸铁导轨的硬度，以增强抗硬粒磨损的能力和防止撕裂，铸铁导轨经常采用高频淬火、中频淬火机电皆出自冷淬火等表面淬火方法。
　　高频淬火是借助200~300kHz的高频电流对导轨面加热，淬火温度一般为900~950℃，淬火深度可达1.5～2倍，硬度达HRC48～55，可使普通铸铁耐磨性提高2倍左右。
　　中频淬火可采用8kHz左右的中频电流进行，淬火温度一般为950℃左右，淬硬层可达2～3mm，表面硬度可达HRC40～50。高频及中频淬火的优点是淬火质量稳定，生产效率高，缺点是淬火后必须进行磨削加工。
　　电接触自冷淬火表面硬度可达HRC55～60，淬硬深度可达0.2～0.4
mm。这种淬火方法具有设备简单、操作方便、成本低、淬火变形小等优点，但由于淬硬深度较浅等原因，对导轨耐磨性提高幅度不大，目前主要用于维修。
综上所述，本次设计的导轨采用灰铸铁作为材料的滑动导轨，并通过高频淬火作为热处理，以提高导轨的硬度和耐磨性。
5.5导轨的间隙调整
为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力，而且会加速导轨磨损；间隙过大，会降低导向精度，还容易产生振动。导轨的间隙如果依靠刮研来保证，要废很大的劳动量，而且导轨经过长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。常用的间隙调整方式有压板和镶条。
压板用于调整间隙和承受颠覆力矩，如图所示是常用的几种压板装置：
a图所示的压板装置用磨削或刮压板3与动导轨1相接触的d面，或磨、刮与支承导轨2相接触的e面来调整垂直方向的间隙。间隙过大时磨、刮d面；间隙过小则磨、刮e面。压板上的d、e面需用空刀槽分开。这种方式结构简单，但调整比较麻烦。
b图所示是在压板与支承导轨间用平镶条5来调整间隙。只要拧动带有锁紧螺母的螺钉6即可调整间隙，故调整方便。但由于镶条下面只与几只螺钉接触，因此刚度较差。
c图所示是采用在压板与动导轨接处放几层薄垫片4来调整垂直方向的间隙。随着摩擦表面的不断磨损，逐次取下一层垫片。这种方法比磨、刮省力，但调整量受垫片厚度限制。
镶条用来调整矩形和燕尾形导轨的侧面间隙，以保证导轨面的正常接触。常用的镶条有平镶条和斜镶条两种。
a图所示的平镶条制造容易，调整方便，但因各螺钉单独分别拧紧，难以保证镶条受力均匀，因此容易变形，刚度较低。
b图所示的斜镶条两侧面分别与动导轨及支承导轨均匀接触，故刚度比平镶条高，但制造困难。
综上所述，我设计的车床导轨一端采用图5.1中压板与支承导轨间用平镶条调整间隙。只要拧动带有锁紧螺母的螺钉就可调整间隙，
另一端采用在压板与动导轨接触处放几层薄垫片来调整垂直方向的间隙。
5.6滚珠丝杠副的选择
5.6.1滚珠丝杠传动的优点
传动效率高，以极小的滚动摩擦代替了传统的滑动摩擦，大大减小的摩擦使滚珠丝杠副的传动效率获得极大地提高，传动效率达90%以上。进而，整个传动副的驱动力矩减少至滑动丝杠副的1/3左右。因此，滚珠丝杠能够顺滑地实现两种传动方式--将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。但应注意，由于滚珠丝杠副不能自锁，有可逆性，丝杠立式和倾斜使用时，应增加制动装置或平衡装置。
精度高，由于滚珠丝杠副传动效率达到90%以上，因而发热率大大降低，热变形就小，若使用的丝杠螺母预紧后，可以完全消除间隙，使设备获得很高的定位精度和重复定位精度。
摩擦阻力小，几乎与运动速度无关，动静摩擦力之差极小，能保证运动平稳，不易产生低速爬行现象；
磨损小、寿命长。滚珠丝杠副中的主要零件，均经热处理，具有很高的硬度及表面光洁度，再加上滚动摩擦的摩损很小，因而具有良好的耐磨性，实际寿命往往大于理论寿命。
5.6.2滚珠丝杠的选择
滚珠丝杠已经标准化，所选择的滚珠丝杠是根据《金属切削机床设计简明手册》类比所得。规格代号FD16&04-3.5-3.5/360&190。
5.6.3滚珠丝杠副及预紧方式的选择
滚珠丝杠副根据其滚珠的回转方式可以分为外循环和内循环两种，根据螺母的结构形式又可以分为双螺母和单螺母。在进行改造时应根据具体情况和结构形式来定，由于外循环式丝杠副螺母回珠器在螺母外边，所以很容易损坏而出现卡死现象，而内循环式的回珠器在螺母副内部，不存在卡死和脱落现象。由于双螺母不仅装配、预紧调整等比单螺母方便，而且其传动刚性比单螺母也好，所以只要结构和机床空间满足要求，在普通机床数控化改造中多选内循环式双螺母结构。
按预加负载形式分，可分为单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差齿预紧、双螺母螺纹预紧。数控机床上常用双螺母垫片式预紧，其预紧力一般为轴向载荷的1/3。
&在本设计中，我采用双螺母内循环的形式，用双螺母垫片预紧。
5.6.4滚珠丝杠的材料及热处理
根据《金属切削机床设计简明手册》P298表4-156，选择的材料为CrWMn，所选热处理为整体淬火。
5.7刀架的选择
选用选用LD4-ICK0625型电动刀架
因为设计要求刀架的最大回转直径为120mm，而最小的三角刀架的设计高度大大超过60mm，故选用最小的刀架型号，因刀架为外购件，其尺寸已成定值，故选用最小的四方刀架。即
LD4-ICK0625。该刀架可以夹持4把刀，采用鼠牙盘为分度定位，利用步进电机实现自动转位。
第六章 对机床噪声的控制
　　控制机床噪声
,保障操作人员的身体健康是当前机械企业的一个重要课题。因此在设计过程中必须考虑一定的措施来降低机床的噪声。
6.1　机床噪声来源及特点
我国颁布的《金属切削机床通用技术条件 》规定了机床噪声的允许标准。对于高精度机床 ,噪声不大于 75dB
(A);对于精密机床和普通机床 ,噪声不大于 85dB (A)。上述仅表明机床本身的质量水平 ,它是机床的空运转噪声。机床在实际使用中
,除了机床空运转噪声外 ,还有很大的切削噪声。尤其对那些已经磨损的旧机床
,在切削载荷的激发下，噪声更为强烈。切削过程形成的噪声是极其复杂的 ,一般它与切削的材料性质、切削用量和刀具有关
,还与切削形式(连续、断续、崩裂
)有关。当机床、刀具、夹具或工件的刚度不够时，则系统受切力的激发或外界的影响就要发生振动并辐射出强烈的噪声。
6.2　机床噪声的控制对策
机床噪声可分为空运转噪声和切削噪声2种。空运转噪声是由机床结构本身激发
,它与机床的结构形式、机械传动系统的布置、传动件的设计、公差配合的选用、工艺方法和安装
　　质量等因素密切关系。切削噪声是在一定切削条件下产生的
其中包括了刀具、夹具和工件系统的状况。机床噪声源主要是传动系统声及与切削过程有关的声辐射
此外还存在润滑冷却噪声、电控系统噪声及背景噪声等。
6.2.1空运转噪声的控制
机床空运转噪声主要来源于齿轮箱和运动回转部件，主要分布在3kHz
以内，可通过改善齿轮、轴承、箱体等零件特性以及合理应用阻尼材料得到控制。
（1）齿轮噪声的控制
齿轮在工作啮合过程中，由于各种原因会引发振动、冲击，因而产生噪声。齿轮是机床产生噪声的主要声源。齿轮的制造精度、参数、装配质量等因素对噪声的影响很大。
a.提高加工精度
,合理确定表面粗糙度，提高齿轮精度，主要是减小齿形误差和基节误差。齿形误差对噪声的影响很大。若采用滚齿加工工艺，减小滚刀的制造误差
,安装误差和机床分齿传动链的传动误差 ,以减少齿形误差；若采取剃齿加工工艺 ,为防止在节圆附近出现齿形中凹现象 ,可修磨剃齿刀齿形
,使其相应部分凹进去、或适当减小剃齿量和径向进给量 ,使加工后的齿轮在啮合时齿面在中间接触 ,对降低噪声有明显作用。
基节误差会造成齿轮在啮合时产生振动和冲击、尤其在高速时更引起强烈振动和噪声。基节误差越大
,噪声越大。因此通过提高齿轮加工刀具的制造精度 ,来减小基节偏差 ,以减小齿轮基节误差 ,降低噪声。
合理确定表面粗糙度。主要考虑表面粗糙度对齿面磨损的影响。由于在一定条件下表面粗糙度太粗或太细均会导致齿面磨损加剧
,齿轮精度下降。实验表明 ,齿面抗磨损的最佳表面粗糙度数值与齿轮所受负荷大小有关。其数值在负荷重时要比负荷轻时大。
b.合理选择齿轮的参数,合理确定齿数的传动比。为避免齿轮制造误差呈周期性的影响齿轮传动 ,加剧振动、齿轮齿数应互为质数、传动比为非整数
,降低噪声效果明显。
合理选择模数和增大重叠系数。通常情况下 ,应尽可能选用较小模数。模数小 ,可增加齿数 ,使啮合齿数增多、提高传动平稳性
,降低噪声。对传递较大负荷的齿轮 ,应选用较大模数、以减小齿弯曲弯形 ,降低噪声。增大重叠系数
,传动平稳性好、并且当取重叠系数为整数时 ,降低噪声效果更好。
适当增加齿轮宽度。齿宽增加 ,恒定扭矩下齿面的单位负载减少 ,齿弯曲就小 ,噪声下降。尽可能地降低齿轮升速比和线速度
,以减小传动时的冲击 ,降低噪声。
c. 提高齿轮的装配质量
在齿轮装配时 ,必须保证齿轮两轴平行度和中心距的要求 ,使齿轮正常啮合 ,减少齿轮冲击 ,降低噪声。做好齿轮的动平衡
,尤其是转速高、质量大、直径大的齿
轮。齿轮动平衡不好会产生振动和噪声。
（2）轴承噪声的控制
a. 选用合适的轴承类型 　滚动轴承是主要的噪声源。由于球轴承比圆锥滚子轴承的噪声低 ,在支承刚度允许条件下
,应优选球轴承。滑动轴承和静压轴承由于磨擦面间有承压油膜 ,因此运动平稳 ,无噪声。因此尽可能用滑动轴承替代滚动轴承。
b. 避免轴承超载 　负载可使轴承产生的噪声增大。因此 ,为了降低轴承噪声 ,必须避免轴承超载。
c. 尽量选择精度高的轴承 ,降低噪声。
d. 合理调整轴承间隙 　调整轴承间隙的目的是给轴承实施预紧。预紧力过大 ,会使轴承磨损加剧 ,增大噪声;预紧力过小
,则承载时轴承易产生振动 ,同样会增大噪声。
e. 选择合理的轴承润滑系统 　良好的润滑可以降低轴承噪声。
（3）箱体噪声的控制
箱体具有减振作用 ,并可阻断噪声的辐射。目前机床上的箱体 90%以上是铸造结构
,箱体整体刚性对抑制共振及噪声有很大影响。箱体内结构的合理分布较为关键 ,如合理的壁厚、加强筋分布等。一般箱体壁厚为
12～15mm,若在壁上合理布置加强筋 ,便可以抑制共振 ,降低噪声。
采用圆筒形箱体对减振并阻断噪声辐射有利。因为圆筒体的抗弯强度较普通平板壁箱体的抗弯强度要高得多。
(4)　阻尼材料的应用
阻尼材料是一种新型的高分子材料 ,具有高阻尼特性 ,在变形时能消耗能量 ,将部分机械振动能转变为热能 ,从而降低噪声。
a. 阻尼板材应用 　将阻尼板材粘贴到机床振动源处 ,按交叉条状或框格等形式粘贴
,板材厚度与结构厚度有关。将其粘贴在齿轮副上或箱体外围 ,噪声明显下降。
b. 阻尼涂料的应用 　阻尼涂料是一种涂覆在各种金属结构表面 ,具有减振降噪性能的特殊涂料。可喷涂在齿轮端面降低齿轮噪声
,也可喷涂在形状复杂的机床齿轮箱体内表面 ,对抑制噪声有明显效果。
6.2.2切削噪声的控制
(1) 正确选择加工工艺和切削用量
对于插齿和滚齿这 2种工艺 ,其加工精度和生产率大体相同。插齿时 ,刀具往复振动较大 ,噪声也就高;而滚齿加工 ,工作平稳性好
,噪声低。再如镗孔 ,当水平镗孔时 ,刀杆悬空端较长 ,刚性差 ,而采用垂直镗孔时 ,刀架的刚性就好 ,则振动小 ,噪声也就低。有
1孔原卧镗噪声达 106dB (A) ,而改为立镗时 ,噪声降至 89dB (A)。另外 ,在切削过程中
,切削用量直接影响切屑的形状及积屑瘤的产生 ,它们与噪声级的大小有很大关系。比如 ,在切削过程中 有时会遇到尖叫的刺耳声
,当改变切削用量时 ,噪声会立即降低或消失。在机床的实际使用中 ,有经验的操作者可根据噪声的大小
,来判断切削用量是否合理。
(2) 选择合适的刀具、及时更换磨损的刀具
刀具的材料和刀具角度的选择 ,直接影响切削过程及切削力。刀具安装是否合理 ,也与切削噪声大小有很大关系。比如 ,某车刀杆悬臂长为
68mm时 ,切削噪声达 93. 5dB (A);当将悬臂长缩短至 49mm时 ,噪声降低到 79. 5dB (A)
,此时刀具的固有频率脱离了刀架系统的共振区域。
(3) 提高加工件的刚度
工件刚度的大小 ,直接影响加工精度。如果刚度不够 ,会造成切削噪声较大。因此 ,为防止刚度不足 ,可适当增加支承与约束形式
,改变夹具结构。
(4) 增加机床的刚度或采用隔声减振装置
机床上加工工件过重或悬空较长时 ,可利用辅助支承的办法 ,增加机床的刚度。如工作台可升降的立式仿形铣床 ,当工作台上放置模型和工件以后
,移动距离较长 ,因此 ,有些铣床工作台下有附加的液压缸支承 ,并随着上台面移动距离而改变油缸中的支承压力
,从而减小工作台面的颤振和噪声。普通立式铣床工作台也设有辅助支承架 ,以备加工重工件时使用。
另外 ,利用隔声、隔振装置隔断噪声的传播 ,也是降低机床噪声的有效方法 ,在某些数控机床加有各种罩盖 (有些是透明的有机材料 )
,总噪声级约降 7～13dB(A) ,它们不仅隔声降噪 ,还防尘、卫生、适用于自动化程度较高的机床。
本次设计于2006年3初月开始，经过3个多月的努力，于2006年6初月完成，经过15周的时间完成了经济型数控仪表车床的设计。本课题的主要任务是完成对普通车床的数控化改造，当然，数控化改造并不是简单的装上数控装置就行了，它是一项繁琐的工作。我们的设计和改造任务主要包括主运动和进给运动的改造设计，通过改造使其具有数控机床的一般特性。
应该来说，对普通车床的数控化改造具有一定的经济性和可行性。目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。
在设计过程中，我们也学到了很多东西，我们通过查阅大量的资料，把所学的知识应用到设计中，这样既温故了我们在大学期间所学的专业知识，又培养了我们一种独立思考问题、解决问题的能力，对今后的工作必将产生深远的影响。
本文是在吴明明教授的悉心指导下完成的，无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到老师的指导和帮助。老师严谨的治学态度、渊博的学识、平易近人的处世原则是永远值得我学习的。在设计过程中，她给我们提出了不少宝贵的意见，使我们不断的挑战自我，让我们在整个设计过程中得到了不少启发。在此谨向吴老师表示由衷的感谢。
在即将毕业离校之际，我还要感谢老师在学习上给予我的指点和帮助。感谢机电控制工程系2004级机电专业全体同学的帮助和勉励。最后对在15周中所有关心、支持、帮助我的老师和同学致以诚挚的谢意！同窗之谊和手足之情，我将终生难忘。
1、吴振彪主编,机电综合设计指导(第一版)，中国人民大学出版社，2001，
2、能光华主编，数控机床。北京：机械工业出版社，2004，
3、余英良著，机床数控改造设计与实例（第一版），机械工业出版社，2001，
4、张俊生主编，金属切削机床与数控机床。北京：机械工业出版社，2000，
5、吴国华主编，金属切削机床。北京：机械工业出版社，1998，
6、董玉红，邵俊明主编，机床数控技术（第二版），哈尔滨工业大学出版社，2001，
7、王志平主编，数控机床及应用(第一版)，高等教育出版社，1999，
8、林宋，田建君主编，现代数控机床(第一版)，化学工业出版社2000，
9、朱晓春主编，数控技术(第一版)，机械工业出版社，1999，
10、黄鹤汀主编，金属切削机床设计，机械工业出版社，1991，
11、范云涨主编，金属切削机床设计简明手册，机械工业出版社，1994，
12、覃亚洲主编，金属切削机床概论，机械工业出版社，1996，
13、吴天生主编，机械制图，高等教育出版社，2003，
14、李宏胜主编，机床数控技术及应用，高等教育出版社，2001，
另外,我还有图纸，在博客上无法上传！
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