数控车床毕业论文2

1、毕业设计（论文)题 目: 数控机床加工与刀架设计 姓 名 邓 庆 专 业 机电一体化 班 级 CC0512202 学 号 CC051220232 指导老师 孙 菊 南京航空航天大学 2014年4月目 录摘要 .(1)前言 .(2)第一章 1.数控机床的产生 .(3)2.数控机床的发展简史.(4)3.数控机床的工作原理 .(4)4.数控机床的分类 .(5)5.数控车床的概述.(9)6.数控车床的组成.(9)7.数控车削加工.(9)8.数控车床的加工程序编制 .(12)第二章1.轴类零件的编程与加工 .(12)2.零件加工时加工难点.如何解决 .(14)第三章1.数控未来的发展方向 .(15)2.

2、数控车床安全操作规程 .(17)第四章1.数控机床刀架设计.(18)结束语 .(19)参考文献 .(20)数控机床基础应用与加工摘 要随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术有了深刻的变化。由于社会对产品多样化的需求更加强烈，多品种.中小批量生产的比重明显增加，采用传动的普通加工设备已难于适应高效率.高质量.多样化的加工要求。机床数控技术的应用，一方面促使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程连为一体；另一方面，促使机械加工过程与柔性自动化水平不断提高，即提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术

3、对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；(2)信息处理.加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。关键词 机械加工，数控技术，应用. 编程 前 言数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重

4、要标志。本文主要是为了更加深入了解数控机床.对它的产产分类.加工特点以及注意事项等等的一个全面的讲述。第一章1. 数控机床的产生随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。因此，对制造机械产品的生产设备机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。在机械产品中，单件与小批量产品占到70%80

5、%。这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，若采用通用机床加工，只能借助画线和样板用手工操作的方法来加工，或利用靠模和仿型机床来加工，其加工精度和生产效率都受到了很大的限制。数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1947年美国PARSONS公司为了精确制造直升机机翼、浆叶和框架，开始探讨用三坐标曲线数据控制机床运动，并进行实验加工飞机零件。1952年麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所用实验室制造的控制装置与辛辛那提公司的立式铣床成功的实现了三轴联动

6、数控运动，实现控制铣刀连续空间曲面加工，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段，揭开了数控加工技术的序幕。2. 数控系统的发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1. 数控（NC)阶段(1952-1970年)

7、早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控(NC)。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年第一代电子管;1959年第二代晶体管;1965年第三代小规模集成电路。2. 计算机数控 (CNC)阶段(1970现在)到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，这比专门"搭"成的专用计算机成本低、可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数

8、控(CNC)阶段(把计算机前面应有的"通用"两个字省略了)。到1971年美国lintel公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处器，又可称中央处理单元(简称CPU)。到1974年微处理器被应用于数控系统。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为仿计算机数控。到了1990年，PC机(个人计算机，国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，而且PC机生产批量很大，价格便宜，可靠性高。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年第四代小型计

9、算机；1974年第五代微处理器和1990年第六代基于PC的阶段(国外称为PC-BASED)。必须指出，数控系统近五十年来经历了两个阶段六代的发展，只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了可靠性低，价格极为昂贵，应用很不方便等极为关键的问题。因此，即使在工业发达国家，数控机床大规模地得到应用和普及，是在七十年代未八十年代初以后的事情，也即数控技术经过近三十年的发展才走向普及应用的。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控(即CNC)了，而我国仍习称数控(NC)。所以我们日常讲的"数控"实质上已是指"计算机数控"了。三.数控机床的分类1.按加工工艺及机床用

10、途的类型分类（1）金属切削类 （2）金属成型类 （3）特种加工类 （4）测量、绘图类2、按运动方式分类 （1）点位控制数控机床 （2）点位直线控制数控机床 （3）轮廓控制数控机床 3、按控制方式分类 （1）开环控制系统 （2）半闭环控制系统 （3）闭环控制系统 4、按联动轴数分类 （1）两轴联动（2）两轴半联动 （3）三轴联动 （4）多坐标联动 四.数控车床概述数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转类零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面 、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔以及铰孔等工作。车削中心可在一次装

11、夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。五.数控车床的组成1.主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 2.数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 3.驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、

12、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 4.辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 5.编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。六.数控车削的特点(1)加工精度 数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。目前数控机床的脉冲当量普遍达到了0.001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控机床能达到很高的加工精度。(2) 对加工对象的适应性强在数控机床上改变加工零件时，只需从新编制（更换）程

13、序，输入新的程序就能实现对新的零件的加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利。(3) 自动化程度高，劳动强度低数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键盘、装卸工件、关键工序的中间检测以及观察机床运行之外，不需要进行繁杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，加上数控机床一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却和自动润滑装置，操作者的劳动条件也大为改善。(4) 生产效率高 数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此，数控机床每一道工序都选用最有利的切削用量。由于数控机床的结构刚性好，因此允许进行大切削量的

14、强力切削，这就提高了数控机床的切削功率，节省了机动时间。数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，故节省了零件安装、调整 时间。数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。（5）良好的经济效益 在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省了直接生产费用；使用数控机床加工零件一般不需要制作专用夹具，节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。 (6)有利于现代化管理 采用数控机床加工，能准确地计算出零件加工工时和费用，并有效地简化了检验夹具、半成品的管理工作，这些

15、特点都有利于现代化的生产管理。七数控车削加工车削加工是切削加工中最基本的一种加工方法，它是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来加工工件的，因此车削加工是机械加工中运用最广泛的加工方法，车床占切削加工机床总数的40左右。1.数控车床的分类. 按数控系统的功能分： 全功能型数控车床； 经济型数控车床 按主轴的配置形式分： 卧室数控车床； 立式数控车床按数控系统控制的轴数分： 两轴控制的数控车床；四轴控制的数控车床 2.数控车削加工的主要对象数控车床主要用于加工轴类、盘状类等回转体零件，通过执行数控程序，可以自动完成外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车操、钻孔、扩孔、铰孔等

16、工作。根据数控加工的特点，数控车床最适合切削具有以下要求和特点的回转体零件. 精度要求高的回转体零件表面形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件表面粗糙度要求好的回转体零件带特殊螺纹的回转体零件3.数控车削中的加工工艺分析数控加工以数控机床加工中的工艺问题为主要研究对象，以机械制造中的工艺理论为基础，结合数控机床的加工特点，综合运用多方面的知识来解决数控加工中的工艺问题。工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率、零件的加工精度都有极为重要的影响。 第二章一.轴类零件的编程与加工根据下图所示的待车削零件，材料为45号钢，其中85圆柱面不加工。在数控车床上需要进行的工序为：切削80mm 和62mm

17、 外圆；R70mm 弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角。要求分析工艺过程与工艺路线，编写加工程序。 图1-1 轴类零件图1.零件图工艺分析 该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求；球面S50的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小。故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸。 在轮廓曲线上，有三处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因

18、此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选60棒料。2零件的定位基准和装夹方式确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。3选择设备根据加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。该车床可以实现轴类.盘类的内外表面.圆弧.锥面.镗孔.螺纹等加工，也可实现非圆曲线加工。TND360数控车床具有高质量.高性能.全功能，适用于各种零件的生产。4确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精由远到近（由右到左）的原则确定。即

19、先从右到左进行粗车（留.精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图所示：对刀点 图1-1-1 精车轮廓进给路线5刀具的选择 选用中心钻钻削中心孔。 粗车及平端面选用°硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选k r=35º。 精车选用90°硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金60

20、76;外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.150.2。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1-1），以便编程和操作管理表1-1 数控加工刀具卡片产品名称或代号 XXX零件名称 典型轴零件图号 XXX序号刀具号 刀具规格名称数量 加工表面刀尖半径 备注 1 T01 F5中心钻 1 钻F5中心孔 2 T02 硬质合金90º外圆车刀 1车端面及粗车轮廓右偏刀 3 T03硬质合金60º外螺纹车刀 1精车轮廓及螺纹 0.15 编制XXX 审核 XXX 批准 XXX 共 页 第 页6切削用量的选择 背吃刀量的选择：轮廓粗车循环时选ap=3，精车ap=0

21、.25；螺纹粗车循环时选ap=0.4，精车ap=0.1。 主轴转速的选择：车直径和圆弧时，查表选粗车切削速度vc=90m/min 精车切削速度vc=120m/min然后利用公式vc=dn/1000技术主轴转速n（粗车直径D=60，精车工件直径取平均值）；粗车500r/min 精车1200r/min。车螺纹时，参照式计算主轴转速n=320r/min 进给速度的选择 查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4/r ，精车每转进给量为0.15/r，最后根据公式Vf =nf计算粗车、进给速度分别为200 m/min和180 m/min。、 综合前面分析的各项内容，并将

22、其填入表1-2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。表1-2 数控加工工艺卡片单位 名 称 产品名称或代号 零件名称 零件图号 典型轴 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001三爪卡盘和活动顶尖 数控中心 工步号 工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/mm进给速度mm/min背吃刀量mm备注 1 平端面T0225×25 500 手动 2 钻中心孔T01F5 950 手动 3 粗车轮廓T0225×25 500 200 3自动 4 精车轮廓T032

23、5×25 1200 180 0.25自动 5 粗车螺纹T0325×25 320 960 0.4自动 6 精车螺纹T0325×25 320 960 0.1自动 编制XXX审核 XXX批准XXX年 月 日共 页第 页7.编写程序 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：N0010 G59 X0 Z195N0020 G90 N0030 G92 X70 Z30N0040 M03 S450N0050 N06 T01N0060 G00 X57 Z1N0070 G01 X57 Z-170 F80N0080 G00 X58

24、 Z1 N0090 G00 X51 Z1 N0100 G01 X51 Z-113 F80 N0110 G00 X52 Z1 N0120 G91 N0130 G81 P3 N0140 G00 X-5 Z0 N0150 G01 X0 Z-63 F80 N0160 G00 X0 Z63 N0170 G80 N0180 G81 P2 N0190 G00 X-3 Z0 N0200 G01 X0 Z-25 F80 N0210 G00 X0 Z25 N0220 G80 N0230 G90 N0240 G00 X31 Z-25 N0250 G01 X37 Z-35 F80 N0260 G00 X37 Z1 N

25、0270 G00 X23 Z-72.5 N0280 G00 X26 Z1 N0290 G01 X30 Z-2 F60 N0300 G01 X30 Z-25 F60 N0310 G01 X36 Z-35 F60 N0320 G01 X36 Z-63 F60 N0330 G00 X56 Z-63 N0340 G01 X56 Z-170 F60 N0350 G28 N0360 G29 N0370 M06 T03 N0380 M03 S400 N0390 G00 X31 Z-25 N0400 G01 X26 Z-25 F40 N0410 G00 X31 Z-23 N0420 G01 X26 Z-23

26、F40 N0430 G00 X30 Z-21 N0440 G01 X26 Z-23 F40 N0450 G00 X36 Z-35 N0460 G01 X26 Z-25 F40 N0470 G00 X57 Z-113 N0480 G01 X34.5 Z-113 F40 N0490 G00 X57 Z-111 N0500 G01 X34.5 Z-111 F40 N0510 G28 N0520 G29 N0530 M06 T05 N0540 G00 X30 Z2 N0550 G91 N0560 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0 N0570 G01 X0 Z1.5 N0580 G33

27、D30 I27.8 X0.1 P3 Q0 N0590 G90 N0600 G00 X38 Z-45 N0610 G03 X32 Z-54 I60 K-54 F40 N0620 G02 X42 Z-69 I80 K-54 F40 N0630 G03 X42 Z-99 I0 K-84 F40 N0640 G03 X36 Z-108 I64 K-108 F40 N0650 G00 X48 Z-113 N0660 G01 X56 Z-135.4 F60 N0670 G00 X56 Z-113 N0680 G00 X40 Z-113 N0690 G01 X56 Z-135.4 F60 N0700 G00

28、 X50 Z-113 N0710 G00 X36 Z-113 N0720 G01 X56 Z-108 F60 N0730 G00 X36 Z-45 N0740 G00 X36 Z-45 N0750 M03 S800 N0760 G03 X30 Z-54 I60 K-54 F40 N0770 G03 X40 Z-69 I80 K-54 F40 N0780 G02 X40 Z-99 I0 K-84 F40 N0790 G03 X34 Z-108 I64 K-108 F40 N0800 G01 X34 Z-113 F40 N0810 G01 X56 Z-135.4 F40 N0820 G28 N08

29、30 G29 N0840 M06 T03 N0850 M03 S400 N0860 G00 X57 Z-168 N0870 G01 X0 Z-168 F40 N0880 G28 N0890 G29 NO900 M05N0910 M028.加工过程1 此工件要经两个过程加工完成，所以调头时重新确定工件原点，程序中编程原点要与工件原点相对应。执行完成第一个程序后，工件调头执行另一个程序时需重新对两把刀的Z向原点，因为X向的原点在轴线上，无论工件大小都不会改变的，所以X方向不必再次对刀。2 输入程序。3 进行程序校验及加工轨迹仿真。4 自动加工。5 零件精度检测。二.零件加工时难点，如何解决1.加工

30、过程中产生的加工误差(1)编程误差：主要是数控编程时数控系统产生的插补误差,主要由于用直线段或圆弧段避近零件轮廓时产生的。这是影响零件加工精度的一个重要因素。可以靠增加插补节点数解决,但会增加编程工作量。(2)刀尖圆弧误差：在切削内孔、外因或端面时,刀尖圆弧不影响其尺寸、形状,但在加工锥面或圆弧时受刀尖圆弧影响造成过切或少切。此误差可通过测量刀尖圆弧半径,采用刀具半径补偿功能来消除误差。 (3)测量误差：主要是受量具测量精度以及测量者操作方法影响,导致的实测(4)对刀误差：此误差主要产生在对刀过程中,刀具在移动到起刀点位置时受操作系统的进给修调比例值影响。解决办法是合理选择进给修调比例,尤其是

31、当刀具靠近起刀点位置时采用最小挡进给修调使刀具精确定位于起刀点位置。 (4)测量误差：主要是受量具测量精度以及测量者操作方法影响,导致的实测尺寸不准确。此误差可弥补。(5)机床系统误差：受机床本体影响产生的形位公差,此公差一般不可调整;伺服单元,驱动装置产生的重复定位误差,主要由系统受机床脉冲当量大小、均匀度及传动路线影响;这些误差量很小且稳定,只有在精密加工时应予以考虑。 尺寸不准确。此误差可弥补。 2.加工圆弧效果不理想，尺寸不到位产生原因(1)振动频率的重叠导致共振(2)加工工艺(3)参数设置不合理，进给速度过大，使圆弧加工失步(4)丝杆间隙大引起的松动或丝杆过紧引起的失误解决方案 （1

32、）找出产生共振的部件，改变其频率，避免共振 （2）考虑工件材料的加工工艺，合理编制程序 （3）对于步进电机，加工速率F 不可设置过大（4) 机床是否安装牢固，放置平稳，拖板是否磨损后过紧，间隙增大或刀架松动等3.表面粗糙度不符合要求 (1）刀具磨损：因此在选用车刀时要选用硬度较高，难热性较好，抗磨的精车刀（2）机械爬行现象：是因为拖板导轨磨损厉害，丝杆滚珠松动。所以，机床要注意保养，上下班之后要及时清除铁销和切削液，并加润滑油，减少摩擦。（3）加工工艺问题：加工时因加切削液，在允许的条件下使用较高的转数和适当的走刀4.加工完成后，零件实际尺寸与要求差几丝故障原因（1）机床在长期使用中磨擦、磨损

33、，丝杆的间隙随着增大,机床的丝杆反向间隙过大使加工过程的尺寸漂浮不定，故工件的误差总在这间隙范围内变化 (2)使用的刀具选型不对，易损，刀具装夹不正或不紧等 (3)工艺方面根据工件材料选择合理的主轴转速、切削进给速度和切削量（4）与机床放置的平衡度和稳固性有关 （5）刀架换刀后是否锁住锁紧  （6)主轴是否存在跳动串动和尾座同轴度差等现象   (7)在一些特殊加工场合，反向间隙无法补入，导致加 工总是存在偏差  机床放置的平衡度和稳固性有关解决方法1. 机床磨损丝杆间隙变大后通过调整丝杆螺母和修紧中拖板线

34、条减小间隙，或通过打百份表得出间隙值（一般间隙在 0.15 mm 以内）可补进电脑，可通过电脑的间隙补偿功能来把间隙取代，使工件尺寸符合要求  2.由于是刀具材质使加工工件尺寸产生变化，则按要求合理选择刀具，而由于刀具装夹不正等原因产生的则根据工件的工艺要求合理选择刀具角度和工装夹具  3.当怀疑是加工方面的工艺问题，则根据材料的性质，合理地编制加工工艺选择适当的主轴转速，切削进给速度和切削量  4.由于机床共振引起则把机床放置平稳，调整好水平，必要时打下地基，安装稳固  5.检查刀架

35、换刀后反转时间够不够，是否使刀架有足够的时间来锁紧，检查刀架的定位和锁紧螺丝是否有松动    6.检查主轴和尾座的同轴度是否存在跳动、串动等现象 7.利用编程技巧消除间隙 第三章一.数控车床的未来发展方向 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前数控车床呈现以下发展趋势。1. 高速、高精密化 高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛

36、进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。数控车床采用电主轴，取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。直

37、线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙(包括反向间隙)，运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。通过直线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由目前的1020m/mim提高到6080m/min，甚至高达120m/min。2. 高可靠性 数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，

38、并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。3. 数控车床设计CAD化、结构设计模块化 随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD，还可以大大提高工作效率，提高设计的一次成功率，从而缩短试制周期，降低设计成本，提高市场竞争能力。通过对机床部件进行模块化设计，不仅能减少重复性劳动，而且可以快速响应市场，缩短产品开发设计周期。4. 功能复合

39、化 功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。宝鸡机床厂已经研制成功的CX25Y数控车铣复合中心，该机床同时具有X、Z轴以及C轴和Y轴。通过C轴和Y轴，可以实现平面铣削和偏孔、槽的加工。该机床还配置有强动力刀架和副主轴。副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控系统可直接实现主、副主轴转速同步。该机床工件一次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。5. 智能化、网络化、柔性化和集成化 21世纪的数控装

40、备将是具有一定智能化的系统。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断及维修等。网络化数控装备是近年来机床发展的一个热点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式，如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。 数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发