摘 要
数控技术和数控设备是制造工业现代化的重要基础。数控车床是机械和电子技术的相结合的产物，它的机械结构随着计算机技术在车床上的普及及应用，以及对车床性能提出的更高的技术要求，而逐步发展变化。与普通车床的工艺相比较，数控车床工艺装备的制造精度更高、灵活性好、适应性更强，其自动化程度更高。
本课题主要是设计一台小型数控车床的进给系统，也设计了与该进给系统相配的数控车床的其它结构，使之成为一台桌面型数控车床，该车床是一台简易数控车床，具有尺寸小，切削速度高等特点。
本文对桌面型数控车床的基本结构、基本尺寸进行了详细的设计、计算，提出了桌面型数控车床的控制方案，并利用UG NX5对桌面型数控车床的结构进行三维建模，以便更直观地展现设计思想和装配及运动仿真；然后对在设计中选择的各种零件中的典型零件进行校核计算，保证设计的可靠性。
关键词：数控车床；进给系统；高速切削
ABSTRACT
CNC technology and CNC equipment are among the most important foundations for the modernizing of the manufacturing industry. CNC lathe machine tool is a kind of machine that combines electronic technology and mechanical technology. Its mechanical structure evolves gradually with the wide application of computer technology on lathe and the higher and higher requirements of the performance of lathe. Compared with conventional lathe, CNC lathe has a better precision, a better flexibility and a better adaptability, and also more automated.
The issue is to design the feeding system of a small CNC lathe, yet it also has the design of the corresponding overall structure and system for the feeding system of the lathe machine, making it a desktop CNC lathe. The lathe is a simple CNC lathe, small in size, and high cutting speed feature the machine.
The detailed and in depth design and calculation of the basic structure and size of the desktop CNC lathe is included in this paper. The controlling solution for the desktop CNC lathe is also designed in this paper. A 3D modeling of the desktop CNC lathe is done using UG NX5 to get a more intuitive display of the designing idea and also to present the total assembly and the motion simulation. Then some check calculation is done to the typical components among all the components selected to ensure the reliability of the design.
Key words: CNC lathe；feed system；high-speed cutting
论文主要研究内容
1、数控车床的基本技术指标和设计参数计算与选定
主要确定了本数控车床的切削参数，包括背吃刀量、进给量，以及切削速度，计算了最大负载情况下的切削力。
2、数控车床机械结构设计
数控车床主要由三大部分组成：数控车床进给系统，即纵横向进给系统，包括伺服电机选择、丝杠选择以及导轨选择；数控车床的主轴系统，包括主轴转速设计，主轴电机选择，电机与主轴的连接方式以及主轴的支承方式设计；尾座设计，包括尾座的进给机构设计以及尾座轴的支承和锁死装置设计。本文详细设计和分析了其个各部分的机械结构。
3、控制系统的选择
介绍了目前CNC系统的基本构成及基本功能，并为本设计中的数控车床选择了数控系统。
4、数控车床三维实体建模与运动仿真
完成数控车床各部分结构的零件设计，绘制零件图和装配图，并且利用UG NX5软件完成数控车床的三维实体建模与运动仿真。
5、零件的刚度和寿命的计算与校核
对部分重要零件进行刚度和寿命计算，确保其满足使用要求，使数控车床有足够的可靠性。
数控车床总体方案设计
桌面型数控车床的总体设计主要是根据该数控车床预期所要实现的加工能力，确定纵横向进给的结构形式，主轴的形式，尾座形式以及外形，进而确定各个零件的形式，通过论证，确定最终结构方案和各部分的基本尺寸。本章分析并确定了桌面型数控车床结构的基本方案和基本结构尺寸。
目 录 18000字
第1章 绪论 1
1.1 本课题的研究背景 1
1.1.1 数控系统发展简史 1
1.1.2 国内数控机床状况分析 1
1.1.3 数控系统的发展趋势 1
1.1.4 国外先进机床介绍 2
1.2 论文主要研究内容 4
第2章 数控车床总体方案设计 6
2.1 引言 6
2.1.1 数控机床工作原理及组成 6
2.2 技术指标及设计参数确定 6
2.3 数控车床总体结构方案 9
2.3.1 总体结构方案设计 9
2.3.2 数控车床进给伺服系统概述及设计 9
2.3.3 进给系统的传动机构概述及设计 11
2.3.4 控制系统设计 15
2.3.5 基本尺寸的确定 17
2.4 本章小结 18
第3章 数控车床机械本体设计 19
3.1 引言 19
3.2 横向进给系统设计 19
3.2.1 横向进给系统详细设计 19
3.2.2 横向进给传动系统设计与选择 21
3.2.3 横向进给伺服电机选择 22
3.3 纵向进给系统设计 23
3.3.1 纵向进给系统详细设计 23
3.3.2 纵向进给传动系统设计与选择 24
3.3.3 纵向进给伺服电机选择 24
3.4 主轴设计 25
3.5 刀架、尾座与机体设计 28
3.6 UG NX5 软件介绍 30
3.7 总体建模 30
3.8 本章小结 32
第4章 安全性计算与校核 33
4.1 引言 33
4.2 滚珠丝杠副的校核 33
4.2.1 滚珠丝杠的轴向刚度校核 33
4.2.2 滚珠丝杠的挠度校核 34
4.2.3 滚珠丝杠的寿命计算 36
4.3 直线滚动导轨副校核 37
4.3.1 直线光轴的挠度校核 37
4.3.3 直线轴承的寿命校核 38
4.4 轴承校核 39
4.5 本章小结 41
结 论 42
参考文献 43
致 谢 45
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