【文章內(nèi)容簡介】 基礎(chǔ)上， μm以上精度的高速(60 m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技術(shù)國外對我國是封鎖的?！〖铀贁?shù)控機床的全國產(chǎn)化，打好市場翻身仗數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機床的全國產(chǎn)化和市場占有率上。在上述總體戰(zhàn)略指導(dǎo)下，采取抓兩頭（低價位數(shù)控機床和高速高效數(shù)控機床）、帶中間（普通數(shù)控機床）、促重型（重型關(guān)鍵裝備）的方針，將是在國內(nèi)市場上快速收復(fù)失地，在國際市場上穩(wěn)步進軍，最終打贏國產(chǎn)數(shù)控機床市場翻身仗的一種有效戰(zhàn)術(shù)和策略。關(guān)于普通數(shù)控機床的發(fā)展已有許多文章作了專門論述，因此下面僅就低價位數(shù)控機床、高速高效數(shù)控機床和重型數(shù)控機床的發(fā)展問題作一討論。(1)大力低價位數(shù)控機床　 低價位機床是功能滿足用戶要求(無功能浪費)、技術(shù)指標(biāo)適中、可靠性好、價格便宜的普及型數(shù)控機床。這類機床已成為國際市場上數(shù)控機床的發(fā)展趨勢之一，也是國內(nèi)眾多用戶渴求的產(chǎn)品，其市場前景相當(dāng)廣闊。然而，如果采用國外數(shù)控系統(tǒng)（包括伺服）按照傳統(tǒng)思路來發(fā)展低價位機床，是很難將價格降至廣大用戶所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來發(fā)展高性能的低價位數(shù)控機床，將是一條最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此構(gòu)成的全國產(chǎn)普及型數(shù)控車床的售價完全可以控制在10萬元以內(nèi)，三坐標(biāo)數(shù)控銑床可控制在15萬元左右，加工中心可控制在20萬元左右。此價位的國產(chǎn)數(shù)控機床將是具有較強競爭力的。(2)加速開發(fā)高速高效數(shù)控機床　 高速高效是數(shù)控機床發(fā)展的另一大潮流。發(fā)展高速高效數(shù)控機床的技術(shù)途徑可有以下幾條：①通過提高切削速度和進給速度，從而達到成倍提高生產(chǎn)效率，有效提高零件的表面加工質(zhì)量和加工精度并解決常規(guī)加工難以解決的某些特殊材料（如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼）和特殊形狀零件（如復(fù)雜薄壁零件）的高效加工。②通過工藝復(fù)合，減少工件的安裝次數(shù)，有效縮短搬運和裝夾時間。例如，將五面五軸加工中心與立車復(fù)合構(gòu)成萬能加工中心，可實現(xiàn)一次裝卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圓周銑加工孔和以螺旋軌跡插補實現(xiàn)不鉆底孔的直接攻絲等新加工，大幅度減少換刀次數(shù)，提高加工效率。④為數(shù)控機床開發(fā)智能尋位加工功能，消除對精密夾具和人工找正的依賴，有效縮短單件小批加工的準備時間。在我國現(xiàn)實條件下如果沿用傳統(tǒng)思路是難以實現(xiàn)上述途徑的，因此，必須立足國情，結(jié)合實際勇于創(chuàng)新，大膽探索新的道路。 考慮到常規(guī)數(shù)控機床在總體結(jié)構(gòu)上基本上采用工件和刀具沿各自導(dǎo)軌共同運動的方案，一方面由于機床傳動環(huán)節(jié)剛性不足和導(dǎo)軌中的摩擦阻力較大，使運動部件難以獲得高的進給速度；另一方面由于工件、夾具和工作臺的總質(zhì)量比較大，使之難以獲得高的加速度。此外，傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)是一種串聯(lián)開鏈結(jié)構(gòu)，組成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于存在懸臂部件和環(huán)節(jié)間的聯(lián)接間隙，不容易獲得高的總體剛度，因此難以適應(yīng)高速高效加工的特殊要求。為此，開發(fā)國產(chǎn)高速高效數(shù)控機床時，可采用工件固定，以直線電機組成并聯(lián)短鏈直接驅(qū)動主軸和刀具運動、將高速高精度傳動與高剛度支撐合二為一的適合于高速高效加工中心的新型結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)的高速高效數(shù)控機床不但速度高、剛度高，如果在傳動與控制上處理得當(dāng)，可以達到比常規(guī)機床更高的加工精度和加工質(zhì)量，而且具有機械結(jié)構(gòu)簡單，零部件通用化、標(biāo)準化程度高，制造成本低，易于化批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點。因此，沿此思路發(fā)展高速高效數(shù)控機床將是一條符合國情、易于取得成功的道路。(3)突破重型數(shù)控機床的設(shè)計制造技術(shù)　 重型數(shù)控機床（特別是多坐標(biāo)重型數(shù)控機床）是國民經(jīng)濟和國防生產(chǎn)中的重大關(guān)鍵設(shè)備，屬于戰(zhàn)略物資，真正先進的重型數(shù)控機床國外是不可能賣給我們的，因此，在我國下世紀數(shù)控產(chǎn)品的發(fā)展中必須依靠自己的力量進行解決。發(fā)展重型數(shù)控機床必須有過硬的基礎(chǔ)，我們在數(shù)控機床國產(chǎn)化的進程中應(yīng)不斷經(jīng)驗，加強基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，充分發(fā)揮我國產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的優(yōu)勢，各部門通力合作、共同努力，爭取在下世紀初取得突破性進展。，在發(fā)展重型數(shù)控機床中除需加強基礎(chǔ)研究外，還應(yīng)加強其關(guān)鍵技術(shù)研究。例如，重型機床的控制就是需要加以特殊解決的關(guān)鍵問題。因重型機床加工的工件特別昂貴不允許報廢，為了確保機床工作可靠，在數(shù)控系統(tǒng)中可采用雙（或多）CPU冗余工作方案，以確保運算和控制的絕對正確，并在出現(xiàn)故障時自動診斷、自動修復(fù)或自動替補，確保加工不出問題。此外，在電源上可采取雙蓄電池供電的全隔離供電方案，即一組電池在給系統(tǒng)供電時，可對另一組電池進行充電，電網(wǎng)與控制系統(tǒng)是完全隔離的。這就徹底消除了重型車間中電網(wǎng)電壓波動厲害、干擾嚴重對數(shù)控系統(tǒng)造成的，從而有效保證系統(tǒng)的可靠性。又如，重型數(shù)控機床的驅(qū)動也是一大關(guān)鍵問題。當(dāng)行程長度超過5 m，普通滾珠絲桿就難以勝任大負荷的傳動，因此目前一般采用預(yù)加負載的雙齒輪齒條機構(gòu)、靜壓蝸桿蝸母條機構(gòu)、四足（或雙足）爬行進給機構(gòu)等來實現(xiàn)長行程傳動。但這些方案存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度和加速度低、動態(tài)性能差、難以達到高精度、維護保養(yǎng)復(fù)雜等問題。為此可發(fā)展陣列式高效直線電機直接驅(qū)動技術(shù)和空間并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動技術(shù)，以新的途徑來解決重型數(shù)控機床的高速、高精度驅(qū)動問題。除此之外，機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、長行程精密檢測、重力變形補償、切削力變形補償、熱變形補償?shù)纫彩侵匦蛿?shù)控機床中必須解決的關(guān)鍵問題，必須予以充分重視?！? 第三章 數(shù)控加工的特點數(shù)控加工具有如下特點：；；；；。20世紀40年代末，美國開始研究數(shù)控機床，1952年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機構(gòu)實驗室成功研制出第一臺數(shù)控銑床，并于1957年投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時代開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究的發(fā)展。我國于是1958年開始研制數(shù)控機床，成功試制出配有電子數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機床已經(jīng)在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用尤為普及。數(shù)控機床種類繁多，模具制造常用數(shù)控加工機床有：數(shù)控銑床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控磨床和數(shù)控車床。數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)用于數(shù)控機床的運算、管理和控制，通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行解釋和運算并對機床產(chǎn)生作用；伺服系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動機床，使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運動；檢測系統(tǒng)則是用來檢測機床執(zhí)行件（工作臺、轉(zhuǎn)臺、滑板等）的位移和速度變化量，并將檢測結(jié)果反饋到輸入端，與輸入指令進行比較，根據(jù)其差別調(diào)整機床運動；機床傳動系統(tǒng)是由進給伺服驅(qū)動元件至機床執(zhí)行件之間的機械進給傳動裝置；輔助系統(tǒng)種類繁多，如：固定循環(huán)（能進行重復(fù)加工）、自動換刀（可交換指定的刀具）、傳動間隙補償（補償機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差）等等。一、軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。 軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：(一)尺寸精度起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高(IT5~IT7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6~IT9)。(二)幾何形狀精度軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。(三)相互位置精度軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，~，高精度軸(如主軸)~。(四)表面粗糙度~，~。二、軸類零件的毛坯和材料(一)軸類零件的毛坯軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。(二)軸類零件的材料軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范(如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等)，以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。T45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)(或正火)后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45~52HRC。40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。精密機床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸)可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。三、軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它