【正文】 1前言我國數(shù)控車床從20世紀70年代初進入市場，至今通過各大機床廠家的不懈努力，通過采取與國外著名機床廠家的合作、合資、技術引進、樣機消化吸收等措施，使得我國的機床制造水平有了很大的提高，、高速加工技術、精密加工技術等方面與國外方面還有很大的差距。主要問題有：1缺乏系統(tǒng)深入的科研工作, 難以對各種技術資料進行積累, 設計方法陳舊。缺乏實事求是的科學精神, 忽視了數(shù)控機床本身的技術特點、發(fā)展規(guī)律, 沒有實事求是地制定數(shù)控機床發(fā)展的規(guī)劃, 盲目性大。沒有合理地運用資源。各個研究所孤軍奮戰(zhàn),不通力合作,并且床行業(yè)人員素質低, 缺乏各方面人才。我國制造業(yè)大環(huán)境的制約。我國依靠引進和合作生產(chǎn)來發(fā)展各類主機, 至今我國許多高性能、新結構的數(shù)控機床大都為合作產(chǎn)品, 基本處于仿制階段。國產(chǎn)數(shù)控機床及其功能部件無論在技術參數(shù)上，還是在各種動態(tài)指標上，與工業(yè)發(fā)達國家的同類產(chǎn)品均存在一定差距。目前，國內沈陽機床集團在引進技術的基礎上成功開發(fā)出BW60HS／I型系列高速臥式加工中心，并已批量進入市場。該機采用電主軸，主軸最高轉速16 000 r／min，由零至最高轉速的時間為l s，快速移動速度60 m／min。寧江集團開發(fā)的高速加工中心主軸轉速高達40 000 r／min。當前，在數(shù)控機床精密化方面，美國的水平最高，不僅生產(chǎn)中小型精密機床，而且由于國防和尖端技術的需要，研究開發(fā)了大型精密機床。其代表產(chǎn)品有LLL實驗室研制成功的DTM一3型精密車床和LODTM大型光學金剛石車床，它們是世界公認水平最高的、達到當前技術最前沿的大型精密機床。其它國家也相應研制成功各種類似的裝備，如英國的Cranfield、日本的東芝機械等。近年來我國對超精密機床的研制也一直在進行。北京機床研究所研制成功了JCS一027型超精密車床、JCS一03型超精密銑床、JCS一035型數(shù)控超精密車床等。機床課程設計目的在于通過機床進給運動系統(tǒng)的結構設計，使學生在結構方案過程中，得到結構構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件設計、編寫技術文件和查閱技術資料的等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并培養(yǎng)學生具有初步的結構分析、結構設計與計算能力?？茖W技術的發(fā)展，對機械產(chǎn)品提出了高精度、高復雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機床。數(shù)控機床集微電子技術、計算機技術、自動控制技術及伺服驅動技術、精密機械技術于一體，是高度機電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機床技術水平的重要標志。數(shù)控機床體現(xiàn)了當前世界機床技術進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產(chǎn)和計算機集成制造等先進制造技術中起著重要的基礎核心作用。數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools）是指采用數(shù)字形式信息控制的機床。詳言之，凡是用數(shù)字化的代碼將零件加工過程中所需的各種操作和步驟以及刀具與工件之間的相對位移量等記錄在程序介質上送入計算機或數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運算及處理，控制機床的刀具與工件的相對運動，加工出所需要的工件的一類機床即為數(shù)控機床[1]。數(shù)控機床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過控制介質（如穿孔紙帶或磁盤等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個內容：（1）對圖紙進行分析，確定需要數(shù)控加工的部分；（2）利用圖形軟件（如CAXA制造工程師）對需要數(shù)控加工的部分造型；（3）根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）；（4）軌跡的仿真檢驗；（5）生成G代碼；（6）傳給機床加工。數(shù)控機床的種類繁多，但從一臺完整的數(shù)控機床上講，數(shù)控機床主要由控制介質、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床本體組成。為了提高本機床的加工精度，達到高精度的設計要求，在上述系統(tǒng)中加入一個測量裝置，這樣構成了由閉環(huán)控制的數(shù)控機床的框圖。開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程是：將控制機床工作臺運動的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過控制介質輸入給機床數(shù)控裝置，數(shù)控裝置根據(jù)這些參量指令計算機得出進給脈沖序列（包含有上述四個參量），然后經(jīng)伺服系統(tǒng)轉換放大，最后控制工作臺按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動。閉環(huán)控制：是在機床的最終的運動部件的相應位置直接直線或回轉式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移值反饋到數(shù)控裝置的比較器中與輸入指令移量進行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴格按實際需要的位移量運動[2]。 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床工作時，不需要工人去搖手柄操作機床，但又要自動的執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱為控制介質（或稱程序介質、輸入介質、信息載體）[3]?？刂平橘|又稱信息載體，是人與數(shù)控機床之間的媒介物質，反映了數(shù)控加工中全部信息?？刂平橘|有多種形式，它隨著數(shù)控裝置的類型不同而不同，常用的有穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶、磁盤等。還有的采用數(shù)碼撥盤、數(shù)碼插銷或利用鍵盤直接將程序及數(shù)據(jù)輸入。另外，隨著CAD/CAM技術的發(fā)展，有些數(shù)控設備利用CAD/CAM軟件在其計算機上編程，然后通過計算機與數(shù)控系統(tǒng)通信，將程序和數(shù)據(jù)直接傳送給數(shù)控裝置。 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。現(xiàn)代的數(shù)控裝置普遍采用通用計算機作為數(shù)控裝置主要硬件：包括微型機系統(tǒng)的基本組成部分，CPU、存儲器、局部總線以及輸入輸出接口等；軟件部分：就是我們所說的數(shù)控系統(tǒng)軟件基本功能：讀入零件加工程序，根據(jù)加工程序所指定零件形狀，計算出刀具中心的移動軌跡，并按照程序指定的進給速度，求出每個微小的時間段（插補周期）內刀具應該移動的距離，在每個時間段結束前，把下一個時間段內刀具應該移動的距離送給伺服單元。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的執(zhí)行結構，是數(shù)控系統(tǒng)和機床本體之間的電氣聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動機、驅動控制系統(tǒng)和位置檢測與反饋裝置等組成。目前數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中，常用的控制對象可以是步進電動機、直流伺服電動機或交流伺服電動機（后兩者等帶有光電編碼器等位置測量元件）[4]。數(shù)控機床的本體是指機械結構實體。可以在普通機床的基礎上改裝，也可以單獨設計。與傳統(tǒng)通機床相比較，數(shù)控機床的機械部分有以下特點： （1）數(shù)控機床采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機械傳動結構簡化，傳動鏈較短，傳動精度高等特點。（2）數(shù)控機床機械結構具有較高的剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形小。 （3）更多地采用高效傳動部件，一般采用滾珠絲杠副、直線滾動導軌副或塑料涂層導軌等。具有完善的刀具自動交換及管理系統(tǒng)。 數(shù)控機床的品種規(guī)格很多，分類方法也各不相同。一般可根據(jù)功能和結構，按下面 4 種原則進行分類[5]。（1） 點位控制的數(shù)控機床點位控制只要求控制機床的移動部件從一點移動到另一點的準確定位對于點與點之間的運動軌跡的要求并不嚴格，在移動過程中不