【正文】 天津工業(yè)大學2008屆專科畢業(yè)設計（論文）CK20數(shù)控車床橫向進給系統(tǒng)及液壓卡盤設計畢業(yè)論文 第一章 數(shù)控機床特點及其分類數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。 該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件的自動化機床。數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的一門新型的、發(fā)展十分迅速的高新技術。數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備；其技術范圍所覆蓋的領域有：機械制造技術；微電子技術信息處理、加工點輸技術；自動控制技術；伺服驅動技術；檢測監(jiān)控技術、傳感器技術；軟件技術等。數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術及其產(chǎn)業(yè)、生物技術及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術和最基本的裝備。在提高牛產(chǎn)率、降低成本、保證加工質量及改善工人勞動強度等方面，都有突出的優(yōu)點；待別是在適應機械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代、小批量、多品種生產(chǎn)方面，各類數(shù)控裝備是實現(xiàn)先進制造技木的關鍵。數(shù)控機床是采用了數(shù)控技術的機床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。國際信息處理聯(lián)盟(Internation Fderation of Information processing,IFIP)第五技術委員會，對數(shù)控機床作如下定義：數(shù)控機床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序[1]。 ：1提高生產(chǎn)率數(shù)控機床能縮短生產(chǎn)準備時間，增加切削加工時間的比率。采用最佳切削參數(shù)和最佳定刀路線，縮短加工時間，從而提高生產(chǎn)率。2提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質量由于它是按照程序自動加工不需要人工干預，其加工梢度還可以利用軟件進行校正及補償。故可以獲得比機床本身精度還要高的加工精度和重復精度。3有廣泛的適應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床難以完成或者根本不能加工的復雜型面零件的加工。4 可以實現(xiàn)一機多用一些數(shù)控機床，例如加工中心，可以自動換刀。一次裝卡后，幾乎能完成零件的全部加工部位的加工，節(jié)省了設備相廠房面積。5可以進行精確的成本計算和生產(chǎn)進度安排可以減少在制品，加速資金周轉，提高經(jīng)濟效益。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)省了專用夾具設計制造和存放的費用。7大大減輕了工人的勞動強度 數(shù)控機床是具有廣泛的通用性又具有很高自動化程度的機床。它的控制 系統(tǒng)不僅能控制機床各種動作的先后順序，還能控制機床運動 部件的運動速度，以及刀具相對工件的運動軌跡。數(shù)控機床是計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)等柔性加工和柔性制造系統(tǒng)的基礎。但是，數(shù)控機床的韌投資及維修技術等費用較高，要求管理及操作人員的累質也較高。合理地選擇及使用數(shù)控機床，可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益和競爭能力。 1金屬切削類數(shù)控機床與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。盡管這些數(shù)控機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，但機床的動作和運動都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度。在普通數(shù)控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數(shù)控機床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質量[2]2特種加工類數(shù)控機床 除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床、數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。 3板材加工類數(shù)控機床 常見的應用于金屬板材加工的數(shù)控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數(shù)控技術，如數(shù)控多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。 1．點位控制數(shù)控機床 點位控制數(shù)控機床的特點是機床移動部件只能實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系?？梢詭讉€坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點焊機等。點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置稱為點位數(shù)控裝置。 2．直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控機床可控制刀具或工作臺以適當?shù)倪M給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數(shù)控機床。 3．輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機床。數(shù)控火焰切割機、電火花加工機床以及數(shù)控繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結構要比點位/直線控系統(tǒng)更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。 現(xiàn)在計算機數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計算機數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 隨著科學技術的發(fā)展，制造技術的進步，以及社會對產(chǎn)品質量和品種多樣化的要求愈來愈強烈。中、小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機床成為一種只有柔性、精密、高效、復合、集成功能和低成本的自動化加工設備。同時，為滿足制造業(yè)向更高層次發(fā)展，為柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)，以及計算機集成制造系統(tǒng)(CIM5)提供基礎設備．也要求數(shù)控機床向更高水平發(fā)展。當前；數(shù)控機床技術呈現(xiàn)如卞發(fā)展趨勢:1．高精度化 現(xiàn)代科學技術與生產(chǎn)的發(fā)展，對機械加工與測量提出了越來越高的精度要求。加工精密化不只是由于發(fā)展高、新技術的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能質量、壽命和可靠性的需要，向時還是為了減少機械產(chǎn)品裝配時的修配工作員，提高裝配效率的需要。故機床的加工精度有提高的趨勢。如近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由原來的土10um提高到土5um和土2um，精密級從土5um提高到土1．5um，最高可達土1um以內(nèi)?！?、，已有多種產(chǎn)品在市場上出現(xiàn)。預計到2000年，普通加工和精密加工的精度與1980年比，還將分別提高4—5倍，定位精度達到微米級、納米級。2．運動高速化高速是高效的基礎，要提高生產(chǎn)率，首先就得提高切削速度。這正是機床技術發(fā)展追求的基本目標之一。而實現(xiàn)這個目標的最主要、最直接的方法就是提高切削速度相減少輔助時間。數(shù)控機床的“高速化”主要體現(xiàn)在主軸轉速相進給速度。隨著刀具、電機、軸承、數(shù)控系統(tǒng)等相關技術的突破及機床本身基礎技術的進步，使各種運動速度大幅度提高。提高主軸轉速是提高切削速度的最直接最有效的方法。提高生產(chǎn)率的另一措施就是把非切削時間縮減到最短。主要體現(xiàn)在提高快速移動速度和縮短換刀時間與工作臺交換時間。備坐標軸快速移動速度已由8—12m／min提高到18—24m／min，30一40m／min的機床也穩(wěn)定用于生產(chǎn)。3．高柔性化柔性是指機床適應加工對象變化的能力。傳統(tǒng)的自動化設備，由于是機械或剛性連接和控制的，當被加工對象交換時，調整很困難，甚至是不可能的，有時只得全部更新、更換。數(shù)控機床的出現(xiàn)，開創(chuàng)了柔性自動化加工的新紀元，對滿足加工對象變換有很強的適應能力。而且．在提高單機秉性化的同時，正努力向單元柔性化和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。如在數(shù)控機床的軟硬件的基礎上，增加不同容量的刀庫和自動換刀機械手，增加第二主軸，增加交換工作臺裝置，或配以工業(yè)機器人和自動運輸小車，以組成新的加工中心、柔性加工單元(FMc)或柔性制造系統(tǒng)(FM5)。實踐證明，采用柔性自動化設備或系統(tǒng)是提高加工精度和效率、縮短生產(chǎn)和供貨周期、并能對市場變化需求做出快速響應和提高競爭能力的有效手段。4．高自動化這里指的柔性自動化是包活物料流和信息流的自動化。80年代個期以來，以數(shù)控機床為主體的加工自動化已從“點”(單臺數(shù)控機床)發(fā)展到“線”的自動化(FMs、FTL)和“而”的自動化(柔性制造車間)。結合信息管理系統(tǒng)的自動化，逐步形成整個工廠“體”的自動化。在國外已出現(xiàn)FA(自動化工廠)和cIM(計算機集成制造)工廠的實體。盡管由于這種高自動的技術還不夠完備，投資過大，回收期較長，但數(shù)控機床的高自動化以及向FMc、薩Ms的系統(tǒng)集成方向發(fā)展的總趨勢仍是機械制造業(yè)發(fā)展的主流。數(shù)控機床(包括FMc相FMs)的自動化除進一步提高其自動編程、自動換刀、自動上下料、自動加工等自動化程序外，在自動檢測、自動監(jiān)控、自動診斷、自動對刀、自動傳輸、自動調度、自動管理等方面也進“步得到發(fā)展，同時也提高丁其標準比和在線的適應能力。5．復合化復合化包括工序復合化和功能復合化。加工中心(包括車削中心、磨削中心、電加工中心等)的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜、鉆等類的工序集中到一臺機床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程。一臺具有自動換刀裝置、自動交換工作臺和自動轉換立臥主軸頭的膛銑加工中心，不僅一次裝卡可以完成鏜、銑、鉆、鉸、攻絲和檢驗等工序，而且還可以完成箱體五個面腿、精加工的全部工序。6．高可靠性數(shù)控機床的可靠性是數(shù)控機床產(chǎn)品質量的一項關鍵性指標。數(shù)控機床能開發(fā)揮其高性能、高精度、高效率，并獲得良好的效益，關鍵取決于可靠性。衡量可靠性至要的量化指標是平均無故障工作時間(Mcantime Bctween Failurcs—MTBF)。作為數(shù)控機床的大腦——數(shù)控系統(tǒng)的MTBF已由70年代的＞3000h，80年代的＞10000h，提高到90年代初的＞30000h。據(jù)日本近期介紹，F(xiàn)ANVC的CNC系統(tǒng)已達到MTBF增125個月。數(shù)控機床整機的可累性水平也有顯著的提高。整機的MTBF已從80年代初期的100一200h提高到現(xiàn)在的500一800h.目前，很多企業(yè)正在對可靠性設計技術、可靠性試驗技術、可靠性評價技術、可靠性增長技術以及可靠性管理與可靠性保證體系等進行深入研究和廣泛應用，以期使數(shù)控機床的整機可靠性水平提高到一個新水平。7．宜入化宜入化是一種新的設計思想和觀點，是將功能設計與美學設計有機結合，是技術與經(jīng)濟、文化、藝術的協(xié)調統(tǒng)一，其核心是使產(chǎn)品變?yōu)楦哂绪攘?、更適銷的對路商品，引導人們進入一種新的生活方式和工作方式。工業(yè)先進國家早已將其廣泛用于各種產(chǎn)品的設計中。因此它是經(jīng)濟騰飛、提高市場競爭能力的重要手段。目前，國外機床生產(chǎn)廣