2、原理构思和技术路线确定
针对设计任务的主要功能和技术指标要求提出一些原理性的构思。比如，普通车床车削螺纹时为了防止乱扣，进给与主轴旋转之间用挂轮来实现严格的机械传动关系，改变螺纹的螺距就需要改变挂轮。数控改造后，省掉了挂轮，要提出合理的、先进的方法来解决进给与主轴旋转相配合的问题。要做到：主轴转一转，车刀精确移动一个螺距；螺纹加工不能一次切削完成时，每次进刀的位置必须相同。有了原理性构思，还要提出实现该功能原理的技术途径。没有合理的可行的技术途径来保障，好的原理性构思就成为空想。
3、拟订总体方案
功能原理构思和技术路线确定后，对运动、布局、传动、结构、控制以及软件等方面作出总体方案设计。方案可以同时作几个，经过技术和经济评价后，选择其中一种较合理的作为最优方案加以采用。比如，普通铣床的数控化改造方案应该在满足改造设计任务的前提下，尽可能对普通铣床作较少改动，这样可以降低改造成本。
二、机械传动系统的改造方案的确定
在熟悉原机床的操作过程及传动系统后，根据设计要求确定系统的机械传动系统改造方案。包括电机型号的选择，减速比的确定，齿数模数及齿数的确定，原有丝杠及导轨是否重新更换，改换成滚珠丝杠螺母副时丝杠螺母副的型号及安装形式如何确定，导轨的设计方法等。
X502型铣床的外形及传动系统如图7-16所示。工件装在机床的工作台上，铣刀装在转动的刀杆上，铣刀和工件相互间的位置可用纵向、横向和升降进给机构进行调整。
根据实际要求可对机械部分进行如下的改动：保留机床的原有主轴旋转部分；保留原机床纵向进给的机动部分，将离合器脱开，去掉手轮43，将手轮轴通过一对齿轮与步进电机相连，用步进电机控制系统控制纵向工作台的移动；工作台横向运动改为通过一对齿轮与步进电机相连的数控系统控制，工作台升降移动仍用手动。为了保证精度要求，横向及纵向工作台的丝杠为滚珠丝杠副传动。
三、微机控制系统方案的确定
1、微机控制系统的总体组成
数控部分采用MCS-51系列的单片机控制，其典型代表有8031、
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8051、8075等，其中8031的价格低，功能强，使用灵活等特点，比较适用于一般机床的数控改造，但由于其无内存，必须外接存储及I/O扩展芯片才可成为一个较简单的微机控制系统。
存储芯片的选择依据系统控制程序的大小及CPU的字长，I/0扩展芯片的个数根据整个系统需要的I/0通道的个数来确定。
2、软硬件任务合理分配
涉及软硬件任务分配的有：控制步进电机的脉冲发生于脉冲分配；数码显示的字符发生；键盘扫描管理。
上述三个都可以用专用硬件芯片实现，也可用软件编程实现。用硬件实现，编程比较简单，但同时硬件成本及故障。用软件实现，可节省芯片，降低成本，但增加了编程难度。在决定用何种方法实现时，应统筹兼顾，同时还应根据设计者的软硬件方面的实际经验及能力。
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计算与说明 主要结果 第二章 机床进给伺服系统 机械部分(横向)的设计计算 第一节 工作载荷分析及计算 根据指导书的分析，对于数控铣床来说，可采取按切削用量计算切削力法和按主电机功率法计算切削力计算切削力法两种。一般来说，对于经济型数控铣床，可采用按主电机功率计算切削力法。 一、铣削抗力分析 通常都假定铣削时铣刀受到的铣削抗力是作用在刀齿的某一点上。设刀齿受到的切削抗力的合力为F，将F沿铣刀轴线、径向和切向进行分解，则分别为轴向铣削力Fx，径向铣削力Fy和切向铣削力Fz。切向铣削力Fz是沿铣刀主运动方向的分力，它消耗铣床主电机功率（即铣削功率）最多，因此，切向铣削力Fz可按铣削功Pm（kw）或主电机功率Pe（kw）算出。 对于现有的机床的改装设计，可以从已知机床的电机的功率和主轴上的功率反推出工作台进给时的铣削力。若该机床的主传动和进给传动均用一个电机，进给传动的功率较小，可在主传动功率上乘以一个系数。由机床设计手册查得铣床传动系数k=0.85。 主传动功率N包括切削功率Nc、空载功率Nmo、附加功率Nmc三部分，即：N=Nc + Nmo + Nmc。空载功率Nmo是当机床无切削负载时主传动系统空载所消耗的功率，对于一般轻载高速的中、小型机床，可达总功率的50%，现取Nmo = 0.5N，附加功率Nmc是指有了切削载荷后所增加的传动件的摩擦功率，它直接与载荷大小有关。可以用下式计算，Nmc = (1–η)Nc，所以总功率为： N=Nc + 0.5N + (1–η)Nc (KW)
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计算与说明 0.5N Nc= (KW) 2－η 在进给传动中切削功率 0.5NNct = kNc =k (KW) 2－η 上式中k----铣床的传动系数，查《机床设计手册》得 k=0.85 η为传动效率，可由下式计算 主轴上的传动功率η＝ 主电机的功率 由题设给定的已知条件可知，主轴上的传动功率N=1.45 KW，主电机的功率N电机= 2.2 KW。则 1.45 η==0.6591 2.2 所以： 0.5?1.45Nct = 0.85? = 0.4596 (KW) 2?0.6591 切削时在主轴上的扭矩为： Nct0.4596Mn = 955000= 955000?＝9239.9645(N·cm) n47.5 上式中n----主轴的最小转速，由题设条件知n = 47.5 (r/min) 主要结果 则： 切向切削力 Mn9239.9645Fz=??2887.4889 (N) d3.2切向铣削力 FZ=上式中d----铣刀的最大直径(cm)，由题设条件知d = 3.2 cm 2887.4889 (N) 二、计算进给工作台工作载荷
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FL、FV、FC 计算与说明 作用在进给工作台上的合力F’与铣刀刀齿受到的铣削 抗力的合力F大小相同，方向相反。合力F’就是设计和校核 工作台进给系统时要考虑的工作载荷，它可以沿着铣床工作 台运动方向分解为三个力：工作台纵向进给方向载荷FL, 工作台横向进给方向载荷Fc和工作台垂直进给方向载荷 FV。 根据《专业课程设计指导书》第三章表3－1“铣削加工 主切削力与其它切削分力的比值”列表可计算出四组FL、 FV、FC （取范围的值计算最大值）。 （1）组：端铣—对称铣削 FL=0.4 Fz=0.4×2887.4889=1155.00 (N)) FV=0.95 Fz=0.95×2887.4889=2473.11 (N) FC=0.55 Fz=0.55×2887.4889=1588.12 (N) （2）组：端铣—逆铣 FL=0.9Fz=0.9×2887.4889=2598.74 (N) FV=0.7 Fz=0.7×2887.4889=2021.24 (N) FC=0.55 Fz=0.55×2887.4889=1588.12 (N) （3）组：端铣—顺铣 FL=0.3Fz=0.3×2887.4889=866.25 (N) FV=1.0 Fz=1.0×2887.4889=2887.49 (N) FC=0.55 Fz=0.55×2887.4889=1588.12 (N) （4）组：周铣—逆铣 FL=1.2Fz=1.2×2887.4889=3464.99 (N) FV=0.3 Fz=0.3×2887.4889=866.25 (N) FC=0.4 Fz=0.4×2887.4889=1155.00 (N) （5）组：周铣—顺铣 FL=0.9Fz=0.9×2887.4889=2598.74 (N) FV=0.8 Fz=0.8×2887.4889=2310.00 (N) FC=0.4 Fz=0.4×2887.4889=1155.00 (N)
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主要结果