【正文】 削加工時(shí)間的比率。采用最佳參數(shù)和最佳走刀路線，縮短加工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。 (2)數(shù)控機(jī)床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。由于它是按照程序自動(dòng)加工不需要人工干預(yù)，其加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正及補(bǔ)償，故可以獲得比機(jī)床本身精度還要高的精度和重復(fù)精度。 (3)有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。通過改變程序，就可以加工新產(chǎn)品的零件，能夠完成很多普通機(jī)床難以完成或者根本不能加工的復(fù)雜型面零件的加工。 (4)可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一些數(shù)控機(jī)床，可以自動(dòng)換刀， 一次裝卡后，幾乎能完成零件的全部加工部位的加工，節(jié)省了設(shè)備和廠房面積。 (5)可以進(jìn)行精確的成本計(jì)算和生產(chǎn)進(jìn)度安排，減少在制品，加速資金周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益。 (6)不需要專用夾具。采用普通的通用夾具就能滿足數(shù)控加工的要求。節(jié)省了專用夾具設(shè)計(jì)制造和存放的費(fèi)用。 (7)大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 因此，采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行 FMC（柔性制造單元）、 FMS（柔性制造系統(tǒng)） 以及 CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 由于以上優(yōu)越性，數(shù)控機(jī)床所占的比例逐漸增大。從 2021 年的市場(chǎng)消費(fèi)內(nèi)容也可可看出 ,普通機(jī)床的市場(chǎng)份額在下降 ,數(shù)控機(jī)床則強(qiáng)烈增長(zhǎng)，尤其是中高檔數(shù)控機(jī)床供不臥式數(shù)控車床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 2 應(yīng)求?？梢灶A(yù)見，未來幾年普通機(jī)床的市場(chǎng)份額將不斷下滑 , 數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)會(huì)逐漸擴(kuò)大。 在這樣一種背景下，我的課題選擇為設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控車床 —— CK20，用于對(duì)轉(zhuǎn)體零件的圓柱面、圓弧面、圓錐面、端面、切槽、及各種公、英制螺紋等進(jìn)行批量、高效、高精度的自動(dòng)加 工，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，力求完成課題之余，熟悉國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ,增強(qiáng)對(duì)如何發(fā)展民族數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識(shí)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀 我國(guó)從 1958 年開始研究數(shù)控機(jī)床，一直到 20 世紀(jì) 60 年代中期還處于研制、開發(fā)時(shí)期。當(dāng)時(shí)，一些高等院校、科研單位研制出試驗(yàn)性樣機(jī)，是從電子管起步的。 目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家有 100多家，生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品的企業(yè)有 300余家，產(chǎn)品品種包括八大類 2021 種以上。目前以新開發(fā)出數(shù)控 系統(tǒng) 80 余種。分為 3 種型級(jí)，即經(jīng)濟(jì)型、普及型和高級(jí)型?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機(jī)床發(fā)展已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段，數(shù)控機(jī)床新開發(fā)品種 300余種，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)到國(guó)際上 20 世紀(jì) 80 年代中期水平，部分達(dá)到 90 年代水平，為國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90年代以來，我國(guó)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)都經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變機(jī)制的艱苦磨礪過程。近期，國(guó)家為擴(kuò)大內(nèi)需，通過加大技改投資和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的措施來拉動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)。 目前，中國(guó)機(jī)床工業(yè)廠多人眾。 2021 年，金切機(jī)床制造廠約 358 家 ( 萬人 )，成形機(jī)床制造廠 191家 (約 萬人 )，共計(jì) 549 家 ( 萬人 )。其中生產(chǎn)數(shù)控金切機(jī)床的約 150 家，生產(chǎn)數(shù)控成形機(jī)床的約 30 家，共計(jì)約 180 家，占廠家總數(shù)的 1/3。 2021年金切機(jī)床產(chǎn)量 萬臺(tái)，內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床 17,521 臺(tái)，約占 9%。 總的來說：數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)， 2021 年為 1991 年的 倍；進(jìn)口量增長(zhǎng)較快，達(dá) 29倍，出口量有所增加，但數(shù)目較小，為 ；數(shù)控機(jī)床消費(fèi)量增加較快，達(dá) 倍。產(chǎn)量滿足不了社會(huì)發(fā)展的需求。 在 20 余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高 ，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走臥式數(shù)控車床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 3 向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機(jī)電法 ”、 “機(jī)信法 ”那樣的指引 ；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（ IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代化發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)： （ 1）高精度化 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新材料及新零件的出現(xiàn)，對(duì)精密加工技術(shù)不斷提出新的要求，提高加工精度，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善精密加工技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展之一。其精度已從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)。提高數(shù)控系統(tǒng)的加工精度，一般可通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)來實(shí)現(xiàn)提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。 （ 2）高速化 提高生產(chǎn)率是數(shù)控機(jī)床追求的基本目標(biāo)之一。數(shù)控機(jī)床高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度，對(duì)制造野實(shí)現(xiàn) 高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)具有廣泛的適用性。 （ 3）高柔性化 采用柔性自動(dòng)化設(shè)備或系統(tǒng)，是提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場(chǎng)變化需求和提高競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段。數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。 （ 4）高自動(dòng)化 高自動(dòng)化是指在全部加工過程中盡量減少人的介入而自動(dòng)完成規(guī)定的任務(wù)，它包括物料流和信息流的自動(dòng)化。 （ 5）智能化 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔型化、自動(dòng)化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控機(jī)床研究和發(fā)展的熱點(diǎn)，它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程 （如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控），還貫穿在長(zhǎng)品的售后服務(wù)和維修中。 （ 6）復(fù)合化 復(fù)合化包含工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已模糊了粗、精加工工序的概念。 （ 7）高可靠性 數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。 （ 8）網(wǎng)絡(luò)化 為了適應(yīng) FMC、 FMS 以及進(jìn)一步聯(lián)網(wǎng)組成 CIMS 的要求，先進(jìn)的 CNC系統(tǒng)為用戶提供了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力，除有 RS232 串行接口、 RS422 等接口外，還帶有遠(yuǎn)臥式數(shù)控車床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 4 程緩沖功 能的 DNC 接口，可以實(shí)現(xiàn)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對(duì)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。 （ 9）開放式體系結(jié)構(gòu) 20 世紀(jì) 90年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快地更新?lián)Q代，世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC 機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。 課題研究?jī)?nèi)容和方法 課題研 究?jī)?nèi)容 （ 1） 機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案及總體布局圖繪制 （ 2） 縱向 工作臺(tái) 機(jī)構(gòu)理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制裝配圖 （ 3） 縱向 工作臺(tái) 機(jī)構(gòu)中典型零件的繪圖 （ 4） 縱向工作臺(tái)三維實(shí)體圖 繪制 并裝配 （ 5） 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論 文（說明書） 課題研究方法 此次設(shè)計(jì)任務(wù)主要是數(shù)控機(jī)床 CK20 縱向工作臺(tái) 的設(shè)計(jì)， 三維圖繪制及裝配 。通過查閱文獻(xiàn)資料，咨詢老師和工人師傅，以及和同學(xué)的商量討論，初步擬定如下設(shè)計(jì)方案： （ 1） 機(jī)床整體方案采用 45186。斜床身，矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌。 （ 2） 對(duì)于縱向 工作臺(tái) 的設(shè)計(jì)，主要要考慮滾珠絲桿副的計(jì)算選擇，對(duì)此采用參照滾珠絲桿的計(jì)算資料進(jìn)行計(jì)算選擇。滾珠絲杠的安裝方式，擬采用固定 — 固定方式，滾珠絲杠是通過墊片預(yù)緊的。 （ 3） 繪制縱向工作臺(tái)三維實(shí)體圖，并進(jìn)行裝配 。 2 總體設(shè)計(jì) 床身和導(dǎo)軌設(shè)計(jì) (1) 床身 機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支承件，是機(jī)床的主體，一般用來放置導(dǎo)軌、主軸箱等重要部件。床身的結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的布局有很大的影響。按照床身導(dǎo)軌面與水平面的相對(duì)位置，床身有圖 1 所示的 5 種布局形式。一般來說，中、小規(guī)格的數(shù)控車床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采用平床身，立床身采用的較少。平床身工藝性好，易于加工制造。由于刀架水平放置，對(duì)提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度有好處，但床身下部空間小，排屑困難；刀架橫滑板較長(zhǎng)，加大了機(jī)床的寬度尺寸，影響外觀。平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，再配置上傾斜的導(dǎo)軌 防護(hù)罩，這樣既保持了平床身工藝性好的優(yōu)點(diǎn)，床身寬度也不會(huì)太大。斜床身和平床身斜滑板結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代數(shù)控車床中被廣臥式數(shù)控車床縱向工作臺(tái)設(shè)計(jì) 5 泛應(yīng)用，是因?yàn)檫@種布局形式具有以下特點(diǎn)： 1） 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化； 2） 機(jī)床外形整齊、美觀，占地面積??； 3） 容易設(shè)置封閉式防護(hù)裝置； 4） 容易排屑和安裝自動(dòng)排屑器； 5） 從工件上切下的熾熱切屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度； 6） 宜人性好，便于操作； 7） 便于安裝機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化。 這次設(shè)計(jì)中，我們采用的是 45 度斜床身。 (2) 導(dǎo)軌 車床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。 滑動(dòng)導(dǎo)軌 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和