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活塞是内燃机的关键零件之一,其质量直接决定着内燃机的工作性能。中凸变椭圆活塞属于非圆截面零件,其型面特殊,加工相对困难,成为活塞研究领域的一个重要课题。根据我国活塞加工的现状,本文提出了一种活塞数控车床的设计方案。数控系统采用基于TURBO PMAC+PC的双CPU开放式数控系统结构。X轴进给机构采用伺服电机加直线电机双层驱动结构,通过光栅反馈形成全闭环控制;Z轴进给运动采用伺服电机加滚珠丝杠驱动;主轴采用伺服控制,通过TUBRO PMAC实时控制主轴转过的角度和X轴径向位移成联动关系,实现活塞椭圆截面的加工,控制X轴和Z轴的联动实现活塞中凸形面加工。这种加工方法与传统的靠模仿形加工相比具有柔性好、加工精度高等特点。论文根据中凸变椭圆活塞的加工要求,设计了活塞车削专用数控车床的整体结构,利用三维软件Pro/E建立了数控车床的实体模型,并对机床各个传动系统进行了设计和驱动元件的选型。活塞数控车床的关键是X轴进给机构的设计,本设计采用伺服电机+直线电机双层驱动结构,在此基础上建立了高频伺服刀架的动力学模型,通过此模型设计了高频伺服刀架的控制器。论文基于TURBO PMAC在计算机平台上构建了开放式数控系统,并设计了数控车床的电气控制线路。通过调用TURBO PMAC的PCOMM32动态链接库,在Windows平台上利用VC++6.0开发了数控系统管理软件模块。根据中凸变椭圆活塞车削特点,最后确定了两种活塞数控车削方法。经过车削实验比较,最终选用基于TURBO PMAC卡的各运动轴联动的活塞车削方式。通过厂家提供的活塞数据,进行活塞车削实验,车削活塞精度基本满足要求。以上研究只是针对中凸变椭圆活塞的加工而提出的,对于其它非圆截面零件的加工也具有一定的指导意义,为更好的研究非圆截面零件的加工打下了基础。