普通機(jī)床的數(shù)控化改造畢業(yè)論文

1、<p>　　2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目 簡(jiǎn)述普通機(jī)床的數(shù)控化改造 </p><p>　　學(xué)生姓名 XXX </p><p>　　學(xué) 號(hào) XXXXXXXXX </p><p>　　指導(dǎo)教師 XXX </

2、p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 機(jī)電一體化 </p><p>　　班 級(jí) </p><p>　　系 別 數(shù)字控制系 </p><p>　　二〇一一年五月二十日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p&

3、gt;　　本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括：概論、總體設(shè)計(jì)方案的擬定和驗(yàn)證、主傳動(dòng)部分的改造設(shè)計(jì)、伺服進(jìn)給系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇設(shè)計(jì)、編碼盤(pán)安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)部分。改造后的車(chē)床，主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速，縱向、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控控制，并要求主軸電機(jī)最大功率為18KW，X、Z坐標(biāo)最大運(yùn)動(dòng)速度5m/min，刀架要是自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)切削螺紋。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控改造 進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠

4、 自動(dòng)刀架</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This introduction of the design included :The draw-up of the general outline ,the decision and verify of the total designal projection ,the r

5、eforms design to the parts of the lord spreads to move ,the reforms design to the system of serve enters ,the choice and design to the knife which turn automatically ,the constructions design of coding dish gearing part

6、,and so on．While the motorcycle been reformed , the lord exercises realize to change speed automatically.</p><p>　　lengthways ,horizontal enter to proceed to system the number controls the control, To the sp

7、indle of the motor the greatest power for 18kw, x and z coordinate the movement speed 5m/ min ,knife must be the automatic control a knife which is turning automatically ,and it is able to slice the thread automatically.

8、</p><p>　　Key words: The number controls to reforms; the system of enters; roll the bead in silk automatic knife</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 引言

9、5</b></p><p>　　1.1數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)和組成5</p><p>　　1.1.1 特點(diǎn)5</p><p>　　1.1.2數(shù)控車(chē)床的組成6</p><p>　　1.2 機(jī)床改造的意義6</p><p>　　1.3 數(shù)控車(chē)床的發(fā)展7</p><p>　　1.3.1

10、數(shù)控車(chē)床的現(xiàn)狀7</p><p>　　1.3.2數(shù)控車(chē)床在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀8</p><p>　　1.3.3數(shù)控機(jī)床在國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀9</p><p>　　1.4數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)10</p><p>　　1.4.1按加工工藝方法分類(lèi)10</p><p>　　1.4.2按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)11</p>

11、<p>　　1.4.3按伺服系統(tǒng)控制方式分類(lèi)12</p><p>　　1.4.4按控制系統(tǒng)功能水平分類(lèi)14</p><p>　　1.5數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向14</p><p>　　第二章 普通車(chē)床的數(shù)控改造和可行性論證18</p><p>　　2.1 車(chē)床的數(shù)控改造18</p><p>　　2.1.

12、1設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)18</p><p>　　2.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)18</p><p>　　2.2機(jī)械部分改造19</p><p>　　2.2.1 Z向、X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造19</p><p>　　2.2.2機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)部分的相關(guān)計(jì)算19</p><p>　　2.2.3改造后機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)21</p>

13、;<p>　　2.3數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)的改造22</p><p>　　2.3.1數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介22</p><p>　　2.3.2數(shù)控控制系統(tǒng)的選擇23</p><p>　　2.3.3伺服系統(tǒng)的選擇件的24</p><p>　　第三章 安裝調(diào)試27</p><p>　　3.1安裝調(diào)整中應(yīng)注意的問(wèn)題

14、27</p><p>　　3.2功能確定及分布28</p><p>　　3.3機(jī)床的調(diào)試及驗(yàn)收29</p><p>　　第四章 改造后取得的效果31</p><p>　　第五章 結(jié)束語(yǔ)32</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><

15、;b>　　第一章 引言</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說(shuō)裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給裝置等部分。</p><p>　　

16、要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來(lái)描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)，如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開(kāi)關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工程序，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的譯碼，從而使機(jī)床準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)和加工出優(yōu)質(zhì)的零件。</p><p>　　機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。數(shù)控車(chē)床是機(jī)電一體化的典型代表，其機(jī)械結(jié)構(gòu)同

17、普通的機(jī)床有諸多相似之處。然而，現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床不是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)機(jī)床配備上數(shù)控系統(tǒng)即可，也不是在傳統(tǒng)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅對(duì)局部加以改進(jìn)而成。傳統(tǒng)機(jī)床存在著一些弱點(diǎn)，如剛性不足、抗振性差、熱變形大、滑動(dòng)面的摩擦阻力大及傳動(dòng)元件之間存在間隙等，難以勝任數(shù)控機(jī)床對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率以及使用壽命等要求?，F(xiàn)代的數(shù)控技術(shù)，特別是加工中心，無(wú)論是其支承部件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、輔助功能等部件結(jié)構(gòu)，還是整體布局、外部造型等都已經(jīng)發(fā)生了

18、很大變化，已經(jīng)形成了數(shù)控機(jī)床的獨(dú)特機(jī)械結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1.1數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)和組成</p><p><b>　　1.1.1 特點(diǎn)</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等新技術(shù)的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。它與普通機(jī)床相比，其優(yōu)越性明顯：</p>

19、<p>　　1.能完成很多普通機(jī)床難以加工、或者根本不能加工的復(fù)雜型面零件的加工；</p><p>　　2.采用數(shù)控機(jī)床，可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量;</p><p>　　3.可以提高生產(chǎn)率，采用數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床可提高生產(chǎn)率2～3 倍，對(duì)復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)

20、率可提高十幾倍甚至幾十倍；</p><p>　　4.　具有柔性，只需更換程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸規(guī)格零件的自動(dòng)加工；</p><p>　　5.大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　　可以看出，數(shù)控機(jī)床是一種高效率、高精度、能保證加工質(zhì)量，解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產(chǎn)設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的廣泛使用，將給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來(lái)深刻的

21、變化，其技術(shù)水平高低和擁有量的多少，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　1.1.2數(shù)控車(chē)床的組成</p><p>　　數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成，見(jiàn)圖1.1：</p><p><b>　　1.輸入輸出設(shè)備</b></p><p>　　輸入輸出設(shè)備主要

22、實(shí)現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲(chǔ)和打印。</p><p><b>　　2.數(shù)控裝置</b></p><p>　　數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。其接受來(lái)自輸入設(shè)備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息的要求完成數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。</p><p><b>　　3.伺服系統(tǒng)</b></p><

23、;p>　　伺服系統(tǒng)是接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件。它包括伺服電路和伺服電機(jī)組成。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)要求要有好的快速響應(yīng)性能，能靈敏而準(zhǔn)確地跟蹤由數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)。</p><p><b>　　4.測(cè)量反饋裝置</b></p><p>　　該裝置由測(cè)量部件和響應(yīng)的測(cè)量電路組成，其作用是檢測(cè)速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置，構(gòu)

24、成閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　5.機(jī)床本體</b></p><p>　　機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分。</p><p>　　1.2 機(jī)床改造的意義 </p><p><b>　　1.節(jié)省資金</b></p><p>　　機(jī)床的

25、數(shù)控化改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花費(fèi)購(gòu)買(mǎi)新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有基地。</p><p><b>　　2.性能穩(wěn)定可靠。</b></p><p>　　因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。 　</p><p><b>　　3.提高生產(chǎn)效率

26、。</b></p><p>　　機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。</p><p>　　經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明普通機(jī)床數(shù)控化改造具有一定的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和穩(wěn)定性，所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這種做法具有投資少、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。事實(shí)證明

27、：用較少的資金，將普通機(jī)床改造升級(jí)為數(shù)控機(jī)床，可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1.3 數(shù)控車(chē)床的發(fā)展</p><p>　　1.3.1 數(shù)控車(chē)床的現(xiàn)狀</p><p>　　1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的設(shè)備。由加工于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出計(jì)算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。1949年

28、，該公司在美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下，開(kāi)始數(shù)控機(jī)床研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，不久即開(kāi)始正式生產(chǎn)，于1957年正式投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代的開(kāi)始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。</p>&

29、lt;p>　　當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件，體積龐大，價(jià)格昂貴，只在航空工業(yè)等少數(shù)有特殊需要的部門(mén)用來(lái)加工復(fù)雜型面零件；1959年，制成了晶體管元件和印刷電路板，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代，體積縮小，成本有所下降；1960年以后，較為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)位控制數(shù)控鉆床，和直線(xiàn)控制數(shù)控銑床得到較快發(fā)展，使數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)各部門(mén)逐步獲得推廣。我國(guó)于1958年開(kāi)始研制數(shù)控機(jī)床，成功試制出配有電子管數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，1965年開(kāi)始批量生產(chǎn)配有

30、晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。</p><p>　　1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)DNC），又稱(chēng)群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)CNC）,使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。</p><p>

31、　　1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)MNC），這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能擴(kuò)大了一倍，而體積則縮小為原來(lái)的1/20，價(jià)格降低了3/4，可靠性也得到極大的提高。 </p><p>　　80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自

32、動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。</p><p>　　1.3.2數(shù)控車(chē)床在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國(guó)家，但在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平，即使國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形式，一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類(lèi)機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少?lài)?guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷(xiāo)積壓，國(guó)外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。90年國(guó)外數(shù)控機(jī)床在我國(guó)市場(chǎng)的占有率僅達(dá)15%左右，而95年已達(dá)7

33、7%。嚴(yán)重影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢(shì)頭。</p><p>　　這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷(xiāo)手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國(guó)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品（包括基型、變型和專(zhuān)用機(jī)床）的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，從而不能及時(shí)針對(duì)用戶(hù)的需求提供滿(mǎn)意的產(chǎn)品。具體地說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題反映在一下五個(gè)方面：</p><p>　　1.我國(guó)機(jī)床廠目前開(kāi)發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個(gè)

34、月，其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為5～8個(gè)月，占總周期的40%左右。而國(guó)外一些先進(jìn)機(jī)床廠同類(lèi)型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期為6～9個(gè)月，其中設(shè)計(jì)約1.5～2個(gè)月，只占25%。因此無(wú)論是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國(guó)外先進(jìn)水平有很大的差距。 </p><p>　　2.我國(guó)工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具（如分析和評(píng)價(jià)軟件、征集結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及機(jī)床性能測(cè)試裝置等），自行開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類(lèi)比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把

35、握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過(guò)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。</p><p>　　3.用戶(hù)根據(jù)使用需要，在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶(hù)臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國(guó)外，這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國(guó)機(jī)床廠用手工操作就至少需1-2個(gè)月，且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門(mén)，常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和

36、交貨期。</p><p>　　4.現(xiàn)在我國(guó)工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，又擔(dān)負(fù)著開(kāi)發(fā)的重任。</p><p>　　5.由于長(zhǎng)期以來(lái)形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門(mén)分立，缺乏有效的協(xié)同開(kāi)發(fā)的模式，不能從制訂方案開(kāi)始就融入各方面的正確意見(jiàn)，容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)的周期。</p><p>　　為了解決這些問(wèn)題，必須對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程

37、綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程（Concurrent Engineering）使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識(shí)共享的產(chǎn)品虛擬開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開(kāi)發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1.3.3數(shù)控機(jī)床在國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　日本機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：</p

38、><p>　　日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展異常重視，一方面通過(guò)規(guī)劃和制定法規(guī)（如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等）引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，另一方面提供充足的研發(fā)經(jīng)費(fèi)鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)大力發(fā)展數(shù)控機(jī)床。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國(guó)，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國(guó)，并將兩國(guó)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，形成了自己的發(fā)展特色而后來(lái)居上。</p><p>　　在機(jī)床的生產(chǎn)額上，日本不僅是天下第一。在1982年代替美國(guó)躍

39、居首位今后，只管受經(jīng)濟(jì)形勢(shì)得影響曾在金額上有所起伏，但27年來(lái)聽(tīng)從著天下第一得寶座。不過(guò)，在2009年，中國(guó)升至首位，日本則排在了德國(guó)之后滑到了第三位。</p><p>　　在技術(shù)氣力這一點(diǎn)上，日本得上風(fēng)。但從環(huán)球市場(chǎng)來(lái)看，這種“普通機(jī)床”得市場(chǎng)除了中國(guó)之外，在其他地區(qū)也會(huì)大幅擴(kuò)大。與電子零件財(cái)產(chǎn)一樣，以后日本企業(yè)也必需要奪取這一“大眾”市場(chǎng)。</p><p>　　美國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：

40、</p><p>　　目前，美國(guó)機(jī)床制造業(yè)在高效自動(dòng)化機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、NC機(jī)床、FMS等機(jī)床技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)上仍處于世界領(lǐng)先地位。主要分布于中西部和東北部各州，主要消費(fèi)用戶(hù)是汽車(chē)制造業(yè)、航空工業(yè)、建筑業(yè)和醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)等。 </p><p>　　美國(guó)的機(jī)床技術(shù)之所以能夠在世界上保持長(zhǎng)期領(lǐng)先，政府在引導(dǎo)加強(qiáng)研發(fā)和不斷創(chuàng)新方面起到了至關(guān)重要的作用。主要表現(xiàn)在： </p><

41、p>　　首先，對(duì)方向性重大科研課題定出計(jì)劃、措施并提供充足經(jīng)費(fèi)。例如為NC機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)提供大量經(jīng)費(fèi)。為新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)提供1億美元經(jīng)費(fèi)。 </p><p>　　其次，組織引導(dǎo)有關(guān)科研單位和企業(yè)間的科研合作。例如：新一代NC系統(tǒng)的研發(fā)，由全美制造科學(xué)中心與美國(guó)空軍協(xié)作開(kāi)發(fā)；CIM的研制，政府組織通用汽車(chē)公司、波音飛機(jī)公司以及有關(guān)機(jī)床工業(yè)公司共同研發(fā)。 </p><p>　　再次，

42、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)后，組織訂貨推廣使用，同時(shí)加速推進(jìn)科研進(jìn)一步深化。例如：1952年麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)NC銑床后，馬上組織軍工部門(mén)訂貨100臺(tái)用于生產(chǎn)，并不斷改進(jìn)，從而加速NC機(jī)床技術(shù)不斷提高。又如：1994年美國(guó)G＆L公司研制出世界上第一臺(tái)VARLA4并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床后，及時(shí)組織有關(guān)大學(xué)研究分析并在企業(yè)中使用，以便在技術(shù)上進(jìn)一步提高。 </p><p>　　由于美國(guó)缺乏熟練工人以及工人工資相對(duì)較高，機(jī)床用戶(hù)要求機(jī)

43、床制造廠家的機(jī)床使用性能更具有靈活性并可反復(fù)編程，以減少對(duì)熟練工人的需求。由于汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，汽車(chē)型號(hào)更新周期也越來(lái)越短，汽車(chē)行業(yè)要求機(jī)床的性能靈活、使用范圍廣、調(diào)試周期短，以適應(yīng)汽車(chē)生產(chǎn)批量少、更新?lián)Q代快的要求。 </p><p>　　美國(guó)航空業(yè)、汽車(chē)業(yè)和模具制造業(yè)對(duì)高速機(jī)床的需求在不斷增加。由于環(huán)保的原因，許多客戶(hù)要求機(jī)床減少冷卻液的使用量。以上種種情況表明，科技進(jìn)步是影響美國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展的主要因素

44、。 </p><p>　　比如目前電子化、高速化、精密化成為了美國(guó)機(jī)床業(yè)發(fā)展的主流：如美國(guó)企業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)企業(yè)對(duì)企業(yè)的服務(wù)，有效整合供應(yīng)商與客戶(hù)的采購(gòu)和存貨系統(tǒng)；大型汽車(chē)公司（通用、福特、戴姆勒／克萊斯勒）和航天航空公司（波音、洛克希德）都通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在全球范圍內(nèi)與相關(guān)體系同步設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；機(jī)床業(yè)的制造過(guò)程管理、遠(yuǎn)端監(jiān)控、故障排除和售后服務(wù)日漸普及；銑床主軸采用液壓軸承模具，運(yùn)用非接觸式取代滾珠軸承；線(xiàn)性馬達(dá)擺脫應(yīng)用

45、限制，進(jìn)入商品化。</p><p>　　目前，國(guó)際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本ＦＡＮＵＣ公司，１年生產(chǎn)５萬(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約４０％左右，其次是德國(guó)的西門(mén)子公司約占１５％以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲地亞，法國(guó)的ＮＵＭ，日本的三菱、安川。</p><p>　　國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽(yáng)藝天、廣州數(shù)控、南京新方達(dá)、成都廣

46、泰等，國(guó)產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒(méi)有超過(guò)３００～４００套。</p><p>　　1.4數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)很多，通常按照加工工藝類(lèi)型、控制的運(yùn)動(dòng)軌跡、伺服系統(tǒng)控制方式、控制系統(tǒng)功能水平等方法進(jìn)行分類(lèi)。</p><p>　　1.4.1按加工工藝方法分類(lèi)</p><p>　　1．金屬切削類(lèi)數(shù)控機(jī)床</

47、p><p>　　與傳統(tǒng)的車(chē)、銑、鉆、磨、齒輪加工相對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。</p><p>　　在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫(kù)和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度和

48、生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個(gè)容量較大的刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對(duì)箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類(lèi)零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺(tái)數(shù)和占地面積，縮短了輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。</p><p>　　2．特種加工類(lèi)數(shù)控機(jī)床</

49、p><p>　　除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線(xiàn)切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。</p><p>　　3．板材加工類(lèi)數(shù)控機(jī)床</p><p>　　常見(jiàn)的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。</p><p>　　近年來(lái)，其它機(jī)械設(shè)備中

50、也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。</p><p>　　1.4.2按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類(lèi)</p><p>　　1．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是機(jī)床移動(dòng)部件只能實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確定位，在移動(dòng)和定位過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此幾個(gè)坐

51、標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無(wú)任何聯(lián)系?？梢詭讉€(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　這類(lèi)數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱(chēng)為點(diǎn)位數(shù)控裝置。</p><p>　　2．直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線(xiàn)移動(dòng)和

52、切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。</p><p>　　直線(xiàn)控制的簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床，只有兩個(gè)坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線(xiàn)控制的數(shù)控銑床，有三個(gè)坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線(xiàn)控制數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個(gè)坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行

53、調(diào)整，兼有點(diǎn)位和直線(xiàn)控制加工的功能，這類(lèi)機(jī)床應(yīng)該稱(chēng)為點(diǎn)位/直線(xiàn)控制的數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　3．輪廓控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿(mǎn)足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能控制整個(gè)加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。</p&g

54、t;<p>　　常用的數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線(xiàn)控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過(guò)程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。</p><p>　　現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會(huì)帶來(lái)成本的增加。因此，除少數(shù)專(zhuān)用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝

55、置都具有輪廓控制功能。</p><p>　　1.4.3按伺服系統(tǒng)控制方式分類(lèi)</p><p>　　1．開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　這類(lèi)控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒(méi)有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如圖1.2。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)過(guò)齒輪減速裝置帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通

56、過(guò)絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)部件的直線(xiàn)位移。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類(lèi)數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來(lái)，所以稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。但是，系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動(dòng)誤差都將影響被加工零件的精度。開(kāi)環(huán)

57、控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床，特別是簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　2．閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝直線(xiàn)位移檢測(cè)裝置，直接對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位移進(jìn)行檢測(cè)，將測(cè)量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)和定位。從

58、理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度，也與傳動(dòng)鏈的誤差無(wú)關(guān)，因此其控制精度高。圖1.3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線(xiàn)位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí)，若工作臺(tái)沒(méi)有移動(dòng)，則沒(méi)有反饋量，指令值使得伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)A將速度反饋信號(hào)送到速度控制電路，通過(guò)C將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時(shí)為止。這類(lèi)控

59、制的數(shù)控機(jī)床，因把機(jī)床工作臺(tái)納入了控制環(huán)節(jié)，故稱(chēng)為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。</p><p>　　3．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角位移電流檢測(cè)裝置（如光電編碼器等），通過(guò)檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際

60、位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)行修正，如圖1.4。通過(guò)測(cè)速元件A和光電編碼盤(pán)B可間接檢測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺(tái)沒(méi)有包括在控制回路中，因而稱(chēng)為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測(cè)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。</p>

61、<p>　　4．混合控制數(shù)控機(jī)床</p><p>　　將以上三類(lèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式：</p><p>　?。?）開(kāi)環(huán)補(bǔ)

62、償型。它基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一校正電路。用裝在工作臺(tái)的直線(xiàn)位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差，如圖1.5。</p><p>　?。?）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺(tái)上的直線(xiàn)位移測(cè)量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一，如圖1.6。其中A是速度測(cè)量元件（如測(cè)速發(fā)電機(jī)），B是角度測(cè)量元件，C是直線(xiàn)位移測(cè)量元件。</p><

63、p>　　1.4.4按控制系統(tǒng)功能水平分類(lèi)</p><p>　　1.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)：又稱(chēng)簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，通常僅能滿(mǎn)足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡(jiǎn)單的直線(xiàn)、斜線(xiàn)、圓弧及帶螺紋類(lèi)的零件，采用的微機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)，如：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床，數(shù)控鉆床，數(shù)控車(chē)床，數(shù)控銑床及數(shù)控磨床等。 </p><p>　　2.普及型數(shù)控系統(tǒng)：通常稱(chēng)之為全功能數(shù)控系統(tǒng)，這類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)功能較多，但不追

64、求過(guò)多，以實(shí)用為準(zhǔn)。 </p><p>　　3.高檔型數(shù)控系統(tǒng)：指加工復(fù)雜形狀工件的多軸控制數(shù)控系統(tǒng)，且其工序集中、自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)、具有高度柔性。用于具有5軸以上的數(shù)控銑床，大、中型數(shù)控機(jī)床、五面加工中心，車(chē)削中心和柔性加工單元等。</p><p>　　1.5數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向</p><p>　　數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多

65、樣化的功能引起世人矚目，它開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供了條件。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展主要體現(xiàn)為以下幾方面：</p><p><b>　　1.高速、高效</b></p><p>　　機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超

66、高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，歐、美、日各國(guó)爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000 － 100000r/min）、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（快移速度60～120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材

67、料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，為開(kāi)發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在超高速加工中，車(chē)削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000 轉(zhuǎn)/分（有的高達(dá)10 萬(wàn)r/min）以上；工作臺(tái)的移動(dòng)速度（進(jìn)給速度）：在分辨率為1 微米時(shí)，在100m/min（有的到200m/min） 以上，在分辨

68、率為0.1 m 時(shí)</p><p><b>　　2.高精度</b></p><p>　　從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)（#lt;10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10 m 提高到±5 m；精密級(jí)加工中心的加工精度則從

69、7;3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí)（0.001m），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003 微米等。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動(dòng)電主軸（電機(jī)與主軸一體化），主軸徑向跳動(dòng)小于2 m，軸向竄動(dòng)小于1 m，軸系不平衡度達(dá)到G0.4 級(jí)。高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，主要有#quot;回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠#quot;和#qu

70、ot;直線(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)#quot;兩種類(lèi)型。此外，新興的并聯(lián)機(jī)床也易于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。滾珠絲杠由于工藝成熟，應(yīng)用廣泛，不僅精度能達(dá)到較高（ISO34081 級(jí)），而且實(shí)現(xiàn)高速化的成本也相對(duì)較低，所以迄今仍為許多高速加工機(jī)床所采用。當(dāng)前使用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床最大移動(dòng)速度90m/min，加速度1.5g。滾珠絲杠屬機(jī)</p><p><b>　　3.高可靠性</b></p>&

71、lt;p>　　隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言，如果要求在16 小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率在P（t）＝ 99%以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF 就必須大于3000 小時(shí)。我們只對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1（數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí)）。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF 就要大于33333.3 小時(shí)，而

72、其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的MTBF 就必須大于10 萬(wàn)小時(shí)。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF 值已達(dá)6000 小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000 小時(shí)以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。</p><p><b>　　4.復(fù)合化</b></p><p>　　在零件加工過(guò)程中有大量的無(wú)用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無(wú)用時(shí)

73、間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來(lái)發(fā)展很快的機(jī)種。柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動(dòng)進(jìn)行同一類(lèi)工藝方法或不同類(lèi)工藝方法的多工序加工，以完成一個(gè)復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車(chē)、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類(lèi)零件而言，加工中心便是最典型的進(jìn)行同一類(lèi)工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)

74、省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。</p><p><b>　　5.多軸化</b></p><p>　　隨著5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5 軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時(shí)，5 軸聯(lián)動(dòng)控制對(duì)球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡(jiǎn)單，并且能使球頭銑刀在銑削3 維曲面的過(guò)程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅

75、度提高加工效率，而在3 軸聯(lián)動(dòng)控制的機(jī)床無(wú)法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床以其無(wú)可替代的性能優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開(kāi)發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。最近，國(guó)外還在研究6 軸聯(lián)動(dòng)控制使用非旋轉(zhuǎn)刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時(shí)尚難實(shí)用化。</p><p><b>　　6.智能化 </b></p><p>　　智能

76、化是21 世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過(guò)程中模擬人類(lèi)專(zhuān)家的智能活動(dòng)，以解決加工過(guò)程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問(wèn)題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操

77、作的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的人機(jī)界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會(huì)針對(duì)鉆削的智能加工方案具有代表性。</p><p><b>　　7.網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過(guò)所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)

78、控制。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet 技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱(chēng)#quot;e-制造#quot;，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國(guó)際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)用戶(hù)在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/C

79、AM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有#quot;人性化#quot;。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來(lái)越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過(guò)軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢(shì)。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過(guò)流程再造和信息化改造，ERP 等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　8.柔性化</b><

80、;/p><p>　　數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn)（數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床）、線(xiàn)（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車(chē)間獨(dú)立制造島、FA）、體（CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為提，

81、以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開(kāi)拓、完善；CNC 單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS 聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開(kāi)放、集成和智能化方向發(fā)展。</p><p><b>　　9.綠色化</b></p><p>　　21 世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實(shí)現(xiàn)切削加

82、工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中（氮?dú)庵?、冷風(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù)）不使用切削液進(jìn)行的切削。不過(guò)，對(duì)于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤(rùn)滑（MQL） 的準(zhǔn)干切削。目前在歐洲的大批量機(jī)械加工中，已有10～15%的加工使用了干和準(zhǔn)干

83、切削。對(duì)于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類(lèi)的機(jī)床來(lái)說(shuō)，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類(lèi)金切機(jī)床中，采用干切削最多的是滾齒機(jī)?？傊?，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)將迎來(lái)一次足以撼動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。</p&g

84、t;<p>　　第二章 普通車(chē)床的數(shù)控改造和可行性論證</p><p>　　2.1 車(chē)床的數(shù)控改造</p><p>　　數(shù)控化改造方案的內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定；數(shù)控控制系統(tǒng)的選擇；伺服系統(tǒng)的選擇；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)；機(jī)械傳動(dòng)方式確定及機(jī)械精度的修復(fù)等內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求進(jìn)行調(diào)研，查閱技術(shù)資料，提出改造的總體方案，并對(duì)方案進(jìn)行分析比較和論證。</p><

85、p>　　2.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)</p><p>　　任務(wù)與要求：根據(jù)普通車(chē)床數(shù)控化方案，設(shè)計(jì)“X”向及“Z”向數(shù)控化改造，要求“X”向及“Z”向數(shù)控化改造后能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床的正常加工，并具有數(shù)字控制及編程功能。</p><p>　　1、主軸電機(jī)最大功率為18KW。</p><p>　　2、X、Z坐標(biāo)最大運(yùn)動(dòng)速度5m/min</p><p>

86、;　　設(shè)計(jì)出X坐標(biāo)數(shù)控化改造后的總裝圖一張</p><p>　　設(shè)計(jì)出Z坐標(biāo)數(shù)控化改造后的總裝圖一張</p><p>　　普通車(chē)床的數(shù)控改造設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：總體方案的確定和驗(yàn)證、機(jī)械改造部分的設(shè)計(jì)計(jì)算（伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇或設(shè)計(jì)、編碼盤(pán)安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)變速原理。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)普通臥式車(chē)床（CW6163C車(chē)床）進(jìn)行數(shù)

87、控化改造，實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)車(chē)床的數(shù)控化控制。利用微機(jī)對(duì)車(chē)床的縱向、橫向進(jìn)給統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制，并要求主軸電機(jī)最大功率為18KW，X、Z坐標(biāo)最大運(yùn)動(dòng)速度5m/min，刀架要是自動(dòng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，要能自動(dòng)切削螺紋。</p><p><b>　　2.1.2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p&g

88、t;　　普通車(chē)床（CW6163C車(chē)床）主要用于對(duì)大型軸類(lèi)零件的加工，這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有：控制主軸正反轉(zhuǎn)；刀架能實(shí)現(xiàn)X向和Z向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；各坐標(biāo)超程的檢測(cè)；冷卻泵、潤(rùn)滑泵、照明工作燈的開(kāi)啟關(guān)閉。這些工作內(nèi)容，就是這臺(tái)車(chē)床數(shù)控化改造的對(duì)象。</p><p><b>　　2.總體方案的確定</b></p><p>　　總體設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容包括：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)

89、方式的確定；伺服系統(tǒng)的選擇；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定；數(shù)控控制系統(tǒng)的選擇等內(nèi)容。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求進(jìn)行調(diào)研，查閱技術(shù)資料，提出改造的總體方案，并對(duì)方案進(jìn)行分析比較和論證，最后確定總體方案。確定方案時(shí)，應(yīng)仔細(xì)考慮機(jī)床與控制部分相互之間的各種要求，做出合理的設(shè)計(jì)。不僅要考慮各種高性能、自動(dòng)化要求，也要考慮被改造機(jī)床的具體條件，使技術(shù)的先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)的合理性較好地統(tǒng)一起來(lái)。查看CW6163C車(chē)床有關(guān)資料，并且參照以往數(shù)控機(jī)床的改造經(jīng)驗(yàn)，

90、確定總體改造方案為：①對(duì)機(jī)床的改造部位是：拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱、溜板箱，換上滾珠絲杠螺母副；各絲杠后端加裝帶編碼器的伺服電機(jī)；②數(shù)控系統(tǒng)選用西門(mén)子802C數(shù)控系統(tǒng)；③驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于改造設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易型經(jīng)濟(jì)數(shù)控，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿(mǎn)足需要的前提下，對(duì)于機(jī)床盡可能減小改動(dòng)量，以降低成本。</p><p><b>　　2.2機(jī)械部分改造</b></p><

91、;p>　　2.2.1 Z向、X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造</p><p>　?、?、Z向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造</p><p>　　拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱，利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷(xiāo)孔安裝滾珠絲杠絲母固定支撐架。滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置，兩端采用固定方式支撐，中間加輔助支撐，以提高滾珠絲杠的剛性。動(dòng)力傳動(dòng)采用伺服控制電機(jī)加同步帶減速裝置（減速比為3：1）傳遞給滾珠絲杠副，實(shí)現(xiàn)Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)安裝

92、在機(jī)床的尾部。由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而使Z向進(jìn)給整體剛性略?xún)?yōu)于未改造前。</p><p>　?、?、X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)改造。</p><p>　　同樣采用滾珠絲杠傳動(dòng)方式，兩端采用固定方式支撐，利用原機(jī)床中溜板上的絲母安裝孔和銷(xiāo)孔安裝滾珠絲杠絲母固定支撐架；動(dòng)力傳動(dòng)采用伺服控制電機(jī)加同步帶減速裝置（減速比為3：1）傳遞給滾珠絲杠副，實(shí)現(xiàn)X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)安裝在中拖板的前側(cè)。<

93、;/p><p>　　Z、X向進(jìn)給機(jī)構(gòu)都采用了滾珠絲杠傳動(dòng)方式，由于絲杠絲母之間本身就有消隙機(jī)構(gòu)，故只需考慮消除絲杠的軸向竄動(dòng)。Z、X向伺服電機(jī)和滾珠絲杠全部加防護(hù)罩，以保持防塵和機(jī)床整體美觀。③、電動(dòng)刀架的安裝</p><p>　　利用原小刀架位置通過(guò)加墊板安裝電動(dòng)刀架，以保證刀具刀點(diǎn)和主軸中心處于同一平面。</p><p>　　2.2.2機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)部分的相關(guān)計(jì)

94、算</p><p>　　機(jī)械部分設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用，運(yùn)動(dòng)部件的慣性計(jì)算，伺服電動(dòng)機(jī)的選擇等。</p><p>　?。?）、Z向坐標(biāo)傳動(dòng)最快運(yùn)行速度Vmax計(jì)算：</p><p>　　電機(jī)最快轉(zhuǎn)速：r=1500轉(zhuǎn)/min</p><p><b>　　傳動(dòng)減速比：n=3</b></p>&l

95、t;p>　　滾珠絲杠螺距：p=10mm</p><p>　　根據(jù)公式： Vmax=r.p/n</p><p>　　得 Vmax=1500×10×O.OO1/3</p><p><b>　　=5m/min</b></p><p>　　故Z軸最大進(jìn)給速度為5 m/min

96、。</p><p>　　由于X向滾珠絲杠螺距為10mm，X軸最大進(jìn)給速度為5 m/min。</p><p>　?。?）、負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的估算</p><p>　　由于X、Z向坐標(biāo)的傳動(dòng)減速比都是n=3；所以折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式估算</p><p>　　JF=J1+J2+J3+JK</p><p>　　JF—折

97、算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2）</p><p>　　J1—聯(lián)軸節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2）</p><p>　　J2—絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2）</p><p>　　J3—聯(lián)軸節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2）</p><p>　　JK—Z向電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2）</p><p>　　對(duì)于材料為鋼的圓

98、柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可按下式進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　J=7.8×10-4 D4L</p><p>　　D—圓柱零件的直徑(cm)</p><p>　　L—零件軸向長(zhǎng)度（cm）</p><p><b>　　通過(guò)計(jì)算得：</b></p><p>　　J1=1.16kg.cm2<

99、/p><p>　　J2=43.41kg.cm2</p><p>　　J3=2.78 kg.cm2 </p><p>　　JK=6.68kg.cm2</p><p><b>　　故總慣量：</b></p><p>　　JF=54.03kg.cm2</p><p>　?。?）、

100、切削功率計(jì)算</p><p><b>　　利用下面公式：</b></p><p>　　切削功率 Pc=P·η·K</p><p>　　P——電機(jī)功率18KW</p><p>　　η——傳動(dòng)效率0.8</p><p>　　K——功率系數(shù)0.96</p><p&

101、gt;<b>　　計(jì)算切削功率得：</b></p><p>　　Pc=13.82KW</p><p>　?。?）、摩擦阻力的估算</p><p>　　X向摩擦阻力的估算：</p><p>　　X向運(yùn)動(dòng)部件自重約：1500N</p><p>　　X向運(yùn)動(dòng)部件之間摩擦系數(shù)（鑄鐵對(duì)鑄鐵）：0.18<

102、;/p><p>　　X向摩擦阻力；FMX=1500×0.18=270N</p><p>　　Z向摩擦阻力的估算：</p><p>　　Z向運(yùn)動(dòng)部件自重約：3000N</p><p>　　Z向運(yùn)動(dòng)部件之間摩擦系數(shù)（鑄鐵對(duì)鑄鐵）：0.18</p><p>　　Z向摩擦阻力；FMZ=3000×0.18=540

103、N</p><p>　?。?）、切削力計(jì)算。</p><p>　　即； Pc=(FZv10-3)/60</p><p>　　或 Pc=Tn/9550</p><p>　　式中 FZ——主切削力（N）；</p><p>　　v——切削速度（m/min）</p>&

104、lt;p>　　T——切削轉(zhuǎn)矩（Nm）；</p><p>　　N——主軸轉(zhuǎn)速（r/min）。</p><p>　　取v=400m/min</p><p>　　FQ=60Pc103/v=60×13.82×103/400=2073N</p><p>　　在一般外圓車(chē)削時(shí)取X、Z向分力分別為</p><p

105、>　　FQX=0.5FQ=1036.5N FQZ=0.6FQ=1243.8N</p><p>　?。?）、X、Z向坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)的工作阻力</p><p>　　X向坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)的工作阻力：</p><p>　　FX= FMX + FQX=270+1036.5=1306.5 N</p><p>　　Z向坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)的工作阻力：</

106、p><p>　　FZ= FMZ + FQZ=540+1243.8=1783.8 N</p><p>　?。?）、伺服電機(jī)扭矩的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)公式 Pc=60Pc103/v和Pc=Tn/9550</p><p>　　得 X向扭矩 T=9550FXv10-3/(60n)=41.6Nm</p><p&

107、gt;　　Z向扭矩 T=9550FZv10-3/(60n)=56.78Nm</p><p>　　由于X、Z項(xiàng)均采用同步帶減速裝置，減速比為3；故X向選18Nm電機(jī)、Z向27 Nm電機(jī)適合。</p><p>　　2.2.3改造后機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　?。?）、Z向滾珠絲杠 </p><p>　　此車(chē)床Z向滾珠絲杠比較長(zhǎng)，所

108、以必須采用三點(diǎn)支撐形式加輔助支撐形式?？紤]到向心推力球軸承既可承受徑向力又可以承受軸向力，因此在絲杠的左右端各設(shè)計(jì)了一個(gè)專(zhuān)用軸承支座，分別采用一對(duì)向心推力球軸承來(lái)支撐絲杠。由于拆除了走刀箱，在原走刀箱部位設(shè)計(jì)了一個(gè)滾珠絲杠的絲母支架，用來(lái)固定絲母，并起到了支撐絲杠的作用，消除了因絲杠自重引起的彎曲，從而提高滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。</p><p>　　并根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)，將伺服電機(jī)放在床身尾部，皮帶輪與絲杠、電機(jī)采

109、用的無(wú)鍵連接，由于采用了無(wú)鍵連接的錐套式聯(lián)接，這樣使得皮帶輪與絲杠、電機(jī)的連接更加方便、可靠，編碼器安裝在滾珠絲杠的另一端；節(jié)省了空間與零件數(shù)量，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。</p><p>　?。?）、X向滾珠絲杠 </p><p>　　X向滾珠絲杠也是采用的三點(diǎn)支撐方式，伺服電機(jī)一般都安裝在床鞍的后面，皮帶輪與絲杠、伺服電機(jī)采用的無(wú)鍵連接，遠(yuǎn)離操作者的一側(cè)；編碼器安裝在滾珠絲杠的另一端。滾珠

110、絲杠的支撐利用原車(chē)床的絲杠支撐位置，也采用兩對(duì)向心推力球軸承來(lái)支撐絲杠。絲母通過(guò)絲母座與中溜板連接在一起，實(shí)現(xiàn)絲母帶動(dòng)中溜板的橫向運(yùn)動(dòng)。X、Z向絲杠的支撐方式基本相同。</p><p><b>　?。?）、電動(dòng)刀架</b></p><p>　　變?cè)謩?dòng)刀架為電動(dòng)刀架，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀；提高工作效率。</p><p><b>　?。?）、潤(rùn)

111、滑裝置</b></p><p>　　取消X、Z向?qū)к壥謩?dòng)潤(rùn)滑裝置，增加自動(dòng)裝置。</p><p>　　2.3數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)的改造</p><p>　　2.3.1數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)（numerical control system）是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)：能按照零件加工程序的數(shù)值信息指令進(jìn)行控制，使機(jī)床完成