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数控机床系统设计阐明书

第一章数控技术的地位

数控技术是永数字信息对机械运动和工作程进行控制的技术，是20世纪

后半叶最重要，发展最快的工业技术之一。它以制造程为对象，以信息技术

为手段，以数控坐标方式对运动部件进行位置控制为重要特性，为单件、小批

量生产的自动化开辟了可行的技术途径，也为现代柔性制造技术奠定了重要时

技术基础。

数控机床是以数控技术为代表的新技术对老式制造业和新兴制造业的渗透

形成的机电一体化产品，其技术覆盖诸多领域，其中，精密机械制造技术、信

息处理、加工、传播技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器和检测技术

和计算机技术是数控技术涵盖的重要领域。数控技术还是运用高新技术对老式

产业进行改善和提高的重要载体。

以信息化带动工业化，实现社会生产力的跨越式发展，将在一定程度上取

决于数控机床的技术进步。它代表着装备工业的技术水平和现代化程度，而装

备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数

控技术和装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和重要装备。数

控技术又是当今先进制造技术和装备最关键的技术。目前世界各国制造业广泛

采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞

争能力。此外，世界上各个工业发达国家还将数控技术和数控装备列为国家的

战略物资，不仅采用重大措施来发展自己的数控技术和其产业，并且在“高、

精、尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发

展以数控技术为关键的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提

高综合国历和国家地位的重要途径。

目前，数控技术在我国国民经济的各行各业发挥着越来越重要的作用，数

控技术已经成为企业技术改造的首先设备之一，我国已经成为数控机床的生产

大国、消费大国和进口大国。国民经济各个行业需要大量数控机床的开发人才

和应用人才。

第二章系统设计与计算

总体方案确实定

由于是经济型数控机床设计，因而在考虑详细方案时，基

本原则是在满足使用规定的前提下，减少成本。确定总体的方案为：

1、工作台工作面尺寸确定为240mmX340mm；

2、工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动面上贴聚四乙

稀导轨板；

3、对滚珠丝杠螺母副采用预紧措施，并对滚珠丝杠进行预拉伸；

4、采用步进电机进行驱动；

5、采用联轴器将步进电机与滚珠丝杠直连。

6、采用单片机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲，经一齿轮

减速后，带动滚珠丝杆转动，从而实现纵向、横向进给运动。

二、机械部分改造设计与计算

1、纵向进给系统的设计与计算：

已知条件：

工作台重量：W=800N

时间常数：T=25ms

滚珠丝杆基本导程:L0=6mm

由《金属切削原理》可知，主切削力:

则可计算出FZ如下所示：

查表，可知当FZ=562.3N时，切削力深度mn,走刀量

从《机械设计手册》中可知，在一般外圆车削时；

即：

(2)、滚珠丝杆设计计算：

对于矩形槽，综合导轨丝杠的轴向力：

取：K=l.15,摩擦系数f=0.16

1)、强度计算：

寿命值：；

取工件直径：D=80mm,查表Tl=15000h

最大动负载:

查表得：运转系数；硬度系数

根据Q选择滚珠丝杆型号：

CMD2504—2.5-E其额定动载荷14462N,因此强度足够用；dl=22.5mm。

螺母长度L=71mm,余程le=16mm,螺纹长度