【正文】 機(jī)床上的防護(hù)罩，是用來防止人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)與外露的高速運(yùn)動(dòng)或傳動(dòng)的零件或帶電導(dǎo)體等接觸受傷害，或飛濺出來的切屑、工件、刀具等外來物傷人。數(shù)控機(jī)床防護(hù)是隔離防護(hù)安全裝置，因此在設(shè)計(jì)中要解決人機(jī)系統(tǒng)的安全問題，首先考慮的是人的安全。安全防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)還要充分考慮可能發(fā)生的不安全狀態(tài)。設(shè)計(jì)安全防護(hù)裝置時(shí)，首先要考慮人的因素，確保操作者的人身安全；②安全防護(hù)裝置必須安全可靠的原則。有機(jī)玻璃不但能用車床進(jìn)行切削，鉆床進(jìn)行鉆孔，而且能用丙酮、氯仿等粘結(jié)成各種形狀的器具，也能用吹塑、注射、擠出等塑料成型的方法加工成大到飛機(jī)座艙蓋，小到假牙和牙托等形形色色的制品 [25]。同樣大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金屬鋁（屬于輕金屬）的43％ [24]。因此，拉伸處理的有機(jī)玻璃可用作防彈玻璃，也用作軍用飛機(jī)上的座艙蓋 [23]。用釘子釘進(jìn)這種有機(jī)玻璃，即使釘子穿透了，有機(jī)玻璃上也不產(chǎn)生裂紋。有機(jī)玻璃的相對分子質(zhì)量大約為200萬，是長鏈的高分子化合物，而且形成分子的鏈很柔軟，因此，有機(jī)玻璃的強(qiáng)度比較高，抗拉伸和抗沖的能力比普通玻璃高7～18倍。％的紫外線，但有機(jī)玻璃卻能透過73％ [22]。有機(jī)玻璃是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，透光率達(dá)到92％比玻璃的透光度高。表21數(shù)控機(jī)床尺寸表機(jī)床類型 長度（mm) 高度（mm） 最大加工直徑（mm）立式 2100 2800 400臥式 3000 270 300 材料主要是有機(jī)玻璃，還有一些是不銹鋼等等。長達(dá)大概在3米左右。這樣是夠適應(yīng)更多的人群使用，有一定的變化范圍。此外，還要人的視覺角度相結(jié)合，這樣才會使用者感覺舒服，有益于他們的操作與加工。（2）尺寸參數(shù)性數(shù)控機(jī)床，要根據(jù)人體工程學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作。 操作者在調(diào)停工件坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在悉數(shù)刀具物理(多少)長度以外，至少應(yīng)在最長刀具的刀位點(diǎn)上。（1）購買理由：①用于機(jī)械加工②提高加工效率精度③加工出更復(fù)雜的產(chǎn)品（2）使用需求：①安全、環(huán)保②實(shí)用，美觀③造型吸引人④節(jié)約材料⑤使用方便（3）在整體調(diào)查中，國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床實(shí)用性強(qiáng)但不注重造型顏色材質(zhì)等方面內(nèi)容，國外的數(shù)控機(jī)床注重技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合，造型美觀大方，如圖21所示： 圖21 國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床創(chuàng)新設(shè)計(jì)指標(biāo)分析（1）安全性 安全性包括數(shù)控機(jī)床本身的安全性和操作過程中的安全性。(6) 造型簡潔時(shí)尚，美觀大方，既符合傳統(tǒng)又融入未來元素(7) 輔助功能明確，機(jī)床的輔助系統(tǒng)作用很大，比如標(biāo)志，警示燈，操作牌等具有重要的提示作用(8) 安全使用，時(shí)時(shí)刻刻應(yīng)該注意機(jī)床本身的安全問題和使用操作中的安全問題。(4) 改善外觀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抗震性，即便在高速與運(yùn)轉(zhuǎn)下仍然能保持平穩(wěn)，減少震動(dòng)。如何上下料，如何維修等等。特別是可以針對不同人群，通過顏色、材料、組合方式來制作出不同以往的新型設(shè)計(jì)。當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，要通過維修系統(tǒng)來檢查維修，定期為機(jī)床保養(yǎng)，延長機(jī)床的使用壽命。他的編程和輸入系統(tǒng)必須設(shè)定好，不能隨意改動(dòng)，而且發(fā)生錯(cuò)誤是能夠立即停止加工，阻止錯(cuò)誤繼續(xù)發(fā)生。(18) 數(shù)控機(jī)床最新技術(shù)電主軸技術(shù)，直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)等(19) 數(shù)控機(jī)床需要著重考慮的因素對使用者的安全考慮以及使用過程中人機(jī)安全問題等等。(16) 數(shù)控機(jī)床對環(huán)境的要求低排放，低污染，節(jié)約能源等等。 （12）數(shù)控機(jī)床的著名品牌按照來源分的話分國產(chǎn)和進(jìn)口的，國產(chǎn)的一半是沈陽機(jī)床，江蘇，廣州生產(chǎn)的機(jī)床，國外向美國，日本，德國的機(jī)床比較先進(jìn)(13) 使用數(shù)控機(jī)床的理想效果加工精度高，使用安全，操作簡單，噪聲小，材料利用率高，節(jié)能環(huán)保， 價(jià)格合理(14) 受大眾歡迎的數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)性價(jià)比高、安全、操作簡單，美觀。 (10) 數(shù)控機(jī)床使用過程中存在的問題操作者必須按照數(shù)控機(jī)床使用說明才操作機(jī)床，而且定期為機(jī)床檢查和維修，潤滑和除塵等操作。③操作者在調(diào)整工件坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)把基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在所有刀具物理（幾何）長度以外，至少應(yīng)在最長刀具的刀位點(diǎn)上。(8) 數(shù) 控 機(jī) 床 的系統(tǒng)組成加工平臺、操作面板、維修系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、輔助部分。(6) 數(shù)控機(jī)床在外觀設(shè)計(jì)上還需要的改進(jìn)造型美觀、突出個(gè)性，色彩鮮艷、華麗而不俗。傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床一般顏色都比較單一，不太符合現(xiàn)代人的審美觀點(diǎn)，所以，現(xiàn)代機(jī)床的顏色急需改變，來適應(yīng)現(xiàn)代人的審美觀點(diǎn)。(3) 現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床還存在的問題現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床除了加工精度不盡人意之外還存在一些問題，如：顏色單調(diào)，造型單一，技術(shù)不完善等等?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床不僅追求能夠滿足使用功能要求，而且更加注重美觀材質(zhì)和人機(jī)方面的要求。而且在外觀上進(jìn)行突破，力求在造型上面有所創(chuàng)新，適合新一代的個(gè)性消費(fèi)需求，另外在工作原理進(jìn)行突破，依照目前技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母拍钤O(shè)計(jì)，開發(fā)出一款新型實(shí)用的現(xiàn)在化機(jī)床。 本機(jī)床設(shè)計(jì)的目的，意義，主要思想本機(jī)床設(shè)計(jì)的主要目的是設(shè)計(jì)出造型更加美觀，使用更加人機(jī)，價(jià)格更加合理，更加節(jié)能環(huán)保的數(shù)控機(jī)床，方便更好地為人服務(wù)。MAZAK公司將推出基于直線伺服系統(tǒng)的超音速加工中心，切削速度 8馬赫，主軸最高轉(zhuǎn)速80000r/min,快速移動(dòng)速500m/min, 加速度6g。 直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)是高速高精數(shù)控機(jī)床的理想驅(qū)動(dòng)模式，受到機(jī)床廠家的重視，技術(shù)發(fā)展迅速。 近幾年直線電動(dòng)機(jī)在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用在世界機(jī)床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起“直線電動(dòng)機(jī)熱” 。直線電機(jī)可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開，并展成平面而成， 由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。（2）DDR可將精度提高 50倍，具備更高的伺服性能和更大的帶寬，不需要慣量“匹配” ；（ 3）DDR既沒有需要張緊和調(diào)節(jié)的皮帶，也沒有會發(fā)生泄漏并需要潤滑的齒輪，所以幾乎不需要維護(hù)；（4）DDR的精度和重復(fù)性不會像機(jī)械分度器那樣隨時(shí)間而下降；（5）DDR不存在會斷裂的機(jī)械傳輸部件；（6）運(yùn)行噪音可降低高達(dá)20db。 直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)：有時(shí)也稱作轉(zhuǎn)矩電機(jī)，可將負(fù)載直接連接到電機(jī)上，能在相對較低的速度時(shí)產(chǎn)生較高轉(zhuǎn)矩。（2）直接驅(qū)動(dòng)技術(shù) 直接驅(qū)動(dòng)就是將直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)（DDR）或直接驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)（DDL）直接耦合或連接到從動(dòng)負(fù)載上，從而實(shí)現(xiàn)與負(fù)載的剛性耦合。 電主軸的基本參數(shù)：電主軸的基本參數(shù)包括：套筒直徑、最高轉(zhuǎn)速、輸出功率、轉(zhuǎn)矩和刀具接口等，其中套筒直徑為電主軸的主要參數(shù)。最新變頻器采用先進(jìn)的晶體管技術(shù)可實(shí)現(xiàn)主軸的無級變速。其驅(qū)動(dòng)方式有變頻器驅(qū)動(dòng)和矢量控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩種。另外，為了減少主軸軸承的發(fā)熱，還必須對主軸軸承進(jìn)行合理的潤滑 [14]。因此，必須采取一定措施控制電主軸的溫度，使其恒定在一定值內(nèi)。當(dāng)承受載荷后，主軸空間位置會產(chǎn)生微小變化，控制裝置根據(jù)位置傳感器檢測出的主軸位置變化值改變相應(yīng)磁極的吸力（或斥力）值，使主軸迅速恢復(fù)到原來的位置，從而保證主軸始終繞其慣性軸作高速回轉(zhuǎn)，因此其高速性能好、精度高，但由于價(jià)格昂貴，至今沒有得到廣泛應(yīng)用 [13]。美國Ingersoll公司在其生產(chǎn)的電主軸單元中主要采用其擁有專利技術(shù)的流體靜壓軸承。德國GMN公司和瑞士STEPTEC公司用于加工中心和銑床的電主軸全部采用了陶瓷球軸承。目前電主軸采用的軸承主要有陶瓷球軸承、流體靜壓軸承和磁懸浮軸承。圖11 市場前景分析 根據(jù)11的圖表顯示影響機(jī)床市場占有率的因素用價(jià)格，材質(zhì)，色彩，創(chuàng)新性等等，為了設(shè)計(jì)出更好的機(jī)床我們應(yīng)該重以上幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)和完善 [12]。這種驅(qū)動(dòng)裝置能自動(dòng)識別電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并自動(dòng)對控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行； （6）智能4M數(shù)控系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應(yīng)的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing ）、機(jī)器操作（Manipulator）四者（即4M ）融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化 [11]。 隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化的發(fā)展需求，數(shù)控機(jī)床的智能化程度在不斷提高。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。 加工過程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機(jī)床向模塊化、多軸化發(fā)展。工藝復(fù)合型機(jī)床如鏜銑鉆復(fù)合——加工中心、車銑復(fù)合——車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合——復(fù)合加工中心等；工序復(fù)合型機(jī)床如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床和雙主軸車削中心等。 復(fù)合機(jī)床的含義是指在一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。 （1）提高CNC 系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC 控制單位精細(xì)化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已開發(fā)裝有106脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器的交流伺服電機(jī)，其位），位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法； （2）采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，對設(shè)備的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。由于運(yùn)算速度的極大提高，、m時(shí)仍能獲得高達(dá)24～240m/min的進(jìn)給速度； （4）換刀速度：目前國外先進(jìn)加工中心的刀具交換時(shí)間普遍已在1s左右。并且有一定的市場前景與社會預(yù)見性！ 未來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床加工的高速化要求越來越高。 SET因素分析此表描述數(shù)控機(jī)床的SET因素分析，從社會，經(jīng)濟(jì)，技術(shù)三方面的因素解釋了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展有待于改變，設(shè)計(jì)一款創(chuàng)新型機(jī)床不僅是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，也是現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。 (6) 最新的CAD/CAM 技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控機(jī)床的加工提供了強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率 [7]。 （4）智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴(kuò)充，車間的加工監(jiān)測與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測機(jī)床的狀態(tài)，提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，避免事故的發(fā)生，減少機(jī)床的故障率，提高機(jī)床的利用率。 （2）多任務(wù)和多軸加工數(shù)控機(jī)床越來越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距 [4]。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2022年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口 [2]。Security issues 目 錄摘 要 ............................................................................................................................IABSTRACT..................................................................................................................II第1章 緒 論 ..................................................................................................................1 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................................................1 國外機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r .....................................................................................1 SET因素分析 ...................................................................................................2 未來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 ..............................................................................2 本課題設(shè)計(jì)的可行性 ......................................................................................5 市場發(fā)展前景分析 ................................................................................5 相關(guān)技術(shù)分析 ........................................................................................5 本機(jī)床設(shè)計(jì)的目的，意義，主要思想 ..........................................................8第2章 方案設(shè)計(jì) ..................................................................