【正文】 對 加 工 對 象 的 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ， 適 應(yīng) 模 具 等 產(chǎn) 品 單 件 生 產(chǎn) 的 特 點(diǎn) ， 為 模 具 的制 造 提 供 了 合 適 的 加 工 方 法 ； 加 工 精 度 高 ， 具 有 穩(wěn) 定 的 加 工 質(zhì) 量 ； 可 進(jìn) 行 多 坐 標(biāo) 的 聯(lián)動 ， 能 加 工 形 狀 復(fù) 雜 的 零 件 ； 加 工 零 件 改 變 時(shí) ， 一 般 只 需 要 更 改 數(shù) 控 程 序 ， 可 節(jié) 省 生產(chǎn) 準(zhǔn) 備 時(shí) 間 ； 機(jī) 床 本 身 的 精 度 高 、 剛 性 大 ， 可 選 擇 有 利 的 加 工 用 量 ， 生 產(chǎn) 率 高 （ 一 般為 普 通 機(jī) 床 的 3~5倍 ） ； 機(jī) 床 自 動 化 程 度 高 ， 可 以 減 輕 勞 動 強(qiáng) 度 ； 有 利 于 生 產(chǎn) 管 理 的 現(xiàn)代 化 數(shù) 控 機(jī) 床 使 用 數(shù) 字 信 息 與 標(biāo) 準(zhǔn) 代 碼 處 理 、 傳 遞 信 息 ， 使 用 了 計(jì) 算 機(jī) 控 制 方 法 ， 為計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 、 制 造 及 管 理 一 體 化 奠 定 了 基 礎(chǔ) ； 對 操 作 人 員 的 素 質(zhì) 要 求 較 高 ， 對 維修 人 員 的 技 術(shù) 要 求 更 高 ； 可 靠 性 高 。帕 森 斯 上 個 世 紀(jì) 發(fā) 明 的 。 數(shù) 控 機(jī) 床 是 制 造 業(yè) 的 加 工 母 機(jī) 和 國 民 經(jīng) 濟(jì) 的 重 要 基 礎(chǔ) 。 目 前 ， 歐 、 美 、 日等 工 業(yè) 化 國 家 已 先 后 完 成 了 數(shù) 控 機(jī) 床 產(chǎn) 業(yè) 化 進(jìn) 程 ， 而 中 國 從 20世 紀(jì) 80年 代 開 始 起 步 ，仍 處 于 發(fā) 展 階 段 。 因 而 在 機(jī) 床 技 術(shù) 上 不 斷 創(chuàng) 新 ， 如 1952年 研 制 出 世 界 第 一臺 數(shù) 控 機(jī) 床 、 1958年 創(chuàng) 制 出 加 工 中 心 、 70年 代 初 研 制 成 FMS、 1987年 首 創(chuàng) 開 放 式 數(shù) 控系 統(tǒng) 等 。 當(dāng) 今 美 國 生 產(chǎn) 宇 航 等 使 用 的 高 性 能 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 其 存 在 的 教 訓(xùn) 是 ， 偏 重 于 基礎(chǔ) 科 研 ， 忽 視 應(yīng) 用 技 術(shù) ， 且 在 上 世 紀(jì) 80代 政 府 一 度 放 松 了 引 導(dǎo) ， 致 使 數(shù) 控 機(jī) 床 產(chǎn) 量 增加 緩 慢 ， 于 1982年 被 后 進(jìn) 的 日 本 超 過 ， 并 大 量 進(jìn) 口 。 　 　 德 國 政 府 同 樣 重 視 機(jī) 床 工 業(yè) 的 重 要 戰(zhàn) 略 地 位 ， 在 多 方 面 大 力 扶 植 。 企 業(yè) 與 大 學(xué) 科 研 部 門 緊 密 合 作 ， 對 數(shù) 控 機(jī) 床 的 共 性 和 特 性 問 題 進(jìn) 行深 入 的 研 究 ， 在 質(zhì) 量 上 精 益 求 精 。 尤 其 是 大 型 、 重 型 、 精 密 數(shù) 控 機(jī) 床 。 如 西 門 子 公 司 之 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 均 為 世 界 聞 名 ， 競 相采 用 。 在 重 視 人 才 及 機(jī) 床 元 部 件 配 套上 學(xué) 習(xí) 德 國 ， 在 質(zhì) 量 管 理 及 數(shù) 控 機(jī) 床 技 術(shù) 上 學(xué) 習(xí) 美 國 ， 甚 至 青 出 于 藍(lán) 而 勝 于 藍(lán) 。 戰(zhàn) 略上 先 仿 后 創(chuàng) ， 先 生 產(chǎn) 量 大 而 廣 的 中 檔 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 大 量 出 口 ， 占 去 世 界 廣 大 市 場 。 日 本 FANUC 公 司 戰(zhàn) 略 正確 ， 仿 創(chuàng) 結(jié) 合 ， 針 對 性 地 發(fā) 展 市 場 所 需 各 種 低 中 高 檔 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 在 技 術(shù) 上 領(lǐng) 先 ， 在 產(chǎn)量 上 居 世 界 第 一 。 　 　 隨 著 各 國 數(shù) 控 機(jī) 床 的 發(fā) 轉(zhuǎn) ， 我 國 的 數(shù) 控 行 業(yè) 從 20世 紀(jì) 80年 代 開 始 起 步 ， 仍 處 于發(fā) 展 階 段 。 其 產(chǎn) 量 2022年 為17521臺 ， 2022年 24803臺 ， 2022年 36813臺 ， 2022年 51861臺 ， 2022年 產(chǎn) 量 是 2022年的 ， 平 均 年 增 長 39%； 2022年 國 產(chǎn) 數(shù) 控 機(jī) 床 產(chǎn) 量 59639臺 ， 接 近 6萬 臺 大 關(guān) ， 是“九 五 ”末 期 的 。 固 定 資 產(chǎn) 投 資 增 速 快 、 汽 車 和 機(jī) 械 制 造 行 業(yè) 發(fā) 展 迅 猛 、 外 商 投 資 企 業(yè) 增 長 速度 加 快 所 致 。 此 外 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 在 外 貿(mào) 出 口 方 面 亦 業(yè) 績 驕 人 ， 全 年 實(shí) 現(xiàn) 出 口 額 美 元 ， 同 比 增 長 %， 高 于 全 部 金 屬 加 工 機(jī) 床 出 口 額 增 幅 百 分 點(diǎn) 。 2022年 10月 ， 中 國 數(shù) 控 機(jī) 床 產(chǎn) 量 達(dá)105,780臺 ， 比 2022年 同 比 增 長 %。 究 其 原 因 ， 國 內(nèi) 本 土 數(shù) 控 機(jī) 床 企 業(yè) 大 多 處 于 “粗 放 型 ”階 段 ， 在 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 水 平 、 質(zhì) 量 、 精 度 、 性 能 等 方 面 與 國 外 先 進(jìn) 水 平 相 比 落 后 了 510年 ； 在 高 、 精 、 尖 技 術(shù) 方 面 的 差 距 則 達(dá) 到 了 1015年 。 同 時(shí) ， 中 國 的 數(shù) 控 機(jī) 床 產(chǎn) 業(yè) 目 前 還 缺 少 完 善 的 技 術(shù) 培 訓(xùn) 、服 務(wù) 網(wǎng) 絡(luò) 等 支 撐 體 系 ， 市 場 營 銷 能 力 和 經(jīng) 營 管 理 水 平 也 不 高 。 國 外 公 司 在 中 國 數(shù) 控 系 統(tǒng)銷 量 中 的 80%以 上 是 普 及 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 同 時(shí) ， 還 要 建 立 起 比 較完 備 的 高 檔 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 自 主 創(chuàng) 新 體 系 ， 提 高 中 國 的 自 主 設(shè) 計(jì) 、 開 發(fā) 和 成 套 生 產(chǎn) 能 力 ，創(chuàng) 建 國 產(chǎn) 自 主 品 牌 產(chǎn) 品 ， 提 高 中 國 高 檔 數(shù) 控 系 統(tǒng) 總 體 技 術(shù) 水 平 。 根 據(jù) 中 國 加 工 中 心 19962022年 消 費(fèi) 增 長 模型 ， 預(yù) 計(jì) 2022年 加 工 中 心 消 費(fèi) 數(shù) 量 將 達(dá) 臺 ， 較 2022年 年 均 增 長 率 為 %。數(shù)控機(jī)床工序集中的加工特點(diǎn)，將使具有復(fù)合功能的高效數(shù)控機(jī)床的需求增長，這將導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床擁有量和市場消費(fèi)量中各類數(shù)控機(jī)床的構(gòu)成比不同于傳統(tǒng)的機(jī)床構(gòu)成比。目前歐、美、日等國應(yīng)用 DNC 已很普遍，柔性制造單元已占數(shù)控機(jī)床銷售量的30%以上。出口前景良好。預(yù)計(jì)到2022年出口創(chuàng)匯可達(dá)到12億美元。在以下行業(yè)將表現(xiàn)得更為突出：一是在國內(nèi)處于市場成長期、外方掌握專有技術(shù)并處于壟斷地位的技術(shù)密集型行業(yè)，如燃?xì)廨啓C(jī)、直流輸電關(guān)鍵設(shè)備、半喂入式水稻聯(lián)合收割機(jī)、機(jī)電一體化的汽車發(fā)動機(jī)附配件等；二是單靠有限市場難以發(fā)揮企業(yè)生產(chǎn)能力、迫切需要全球市場支撐的行業(yè)，如高壓開關(guān)、大型變壓器高檔科學(xué)儀器、高檔數(shù)控系統(tǒng)、智能化工業(yè)控制系統(tǒng)等；三是國內(nèi)外制造成本相差較大、外方享有明顯的品牌優(yōu)勢、在華設(shè)廠可以在世界市場獲取豐厚利潤的勞動密集型或易于流通的裝配型產(chǎn)品行業(yè)，如照相機(jī)、復(fù)印機(jī)、部分工業(yè)和民用儀表、高品質(zhì)低壓電器等。隨著服務(wù)貿(mào)易領(lǐng)域?qū)ν忾_放，實(shí)力雄厚的國外公司可能更積極地到國內(nèi)舉辦由其控制的、以工程承包為主要業(yè)務(wù)的工程公司，以其母公司產(chǎn)品為后盾，以熟悉國內(nèi)情況的中方雇員為業(yè)務(wù)骨干，與我內(nèi)資企業(yè)展開激烈的競爭。由于外資在華機(jī)械企業(yè)主要承擔(dān)制造車間的角色，技術(shù)來源主要依靠其母公司，而原本就實(shí)力有限的內(nèi)資企業(yè)在完全開放的市場競爭中堅(jiān)持自行研制開發(fā)將冒很大風(fēng)險(xiǎn)，為了節(jié)省投入，提高產(chǎn)品的形象，多數(shù)內(nèi)資企業(yè)將盡可能與外方合作，采用國際同行的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。由于國外企業(yè)將更加不愿轉(zhuǎn)讓技術(shù)，更愿意通過在華舉辦由他們控制的企業(yè)來與內(nèi)資機(jī)械企業(yè)爭奪中國用戶的訂單，國內(nèi)用戶也有了更多的便利采購?fù)赓Y產(chǎn)品，從而部分處于成長初期的重要產(chǎn)品自主產(chǎn)業(yè)的培育壯大將更困難。 主 要 表 現(xiàn) 在 :1)． 機(jī) 床 復(fù) 合 技 術(shù) 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 展隨 著 數(shù) 控 機(jī) 床 技 術(shù) 進(jìn) 步 ， 復(fù) 合 加 工 技 術(shù) 日 趨 成 熟 ， 包 括 銑 車 復(fù) 合 、 車 銑 復(fù) 合 、 車 鏜 鉆 齒 輪 加 工 等 復(fù) 合 ， 車 磨 復(fù) 合 ， 成 形 復(fù) 合 加 工 、 特 種 復(fù) 合 加 工 等 ， 復(fù) 合 加 工 的 精度 和 效 率 大 大 提 高 。 2)． 數(shù) 控 機(jī) 床 的 智 能 化技 術(shù) 有 新 的 突 破 ， 在 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 性 能 上 得 到 了 較 多 體 現(xiàn) 。 3)． 機(jī) 器 人 使 柔 性 化 組 合 效 率 更 高 機(jī) 器 人與 主 機(jī) 的 柔 性 化 組 合 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 ， 使 得 柔 性 線 更 加 靈 活 、 功 能 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 展 、 柔 性 線進(jìn) 一 步 縮 短 、 效 率 更 高 。 4)． 精 密 加 工 技 術(shù) 有 了 新 進(jìn) 展 數(shù) 控 金 切 機(jī)床 的 加 工 精 度 已 從 原 來 的 絲 級 （ ） 提 升 到 目 前 的 微 米 級 （ ） ， 有 些 品種 已 達(dá) 到 m 左 右 。 采 用 光 、 電 、 化 學(xué) 等 能 源 的 特 種 加 工 精度 可 達(dá) 到 納 米 級 （ m） 。5） ． 功 能 部 件 性 能 不 斷 提 高 功 能 部 件 不 斷 向 高 速 度 、 高 精 度 、 大 功 率 和 智 能 化 方 向 發(fā)展 ， 并 取 得 成 熟 的 應(yīng) 用 。 　 　 體 現(xiàn) 在 新 技 術(shù) 的 廣 泛 應(yīng) 用 和 企 業(yè) 效 益 的 明 顯 改 善 。 從 國 內(nèi) 外 市 場 對 數(shù) 控 機(jī) 床 的 需 求 來 看 ， 以 后 數(shù) 控 機(jī) 床 市 場 具 有 以 下 特 征 ：一 是 經(jīng) 濟(jì) 型 數(shù) 控 機(jī) 床 是 以 后 的 主 流 產(chǎn) 品 。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，考慮到它的控制方式和使用特點(diǎn)，才對機(jī)床的生產(chǎn)率、加工精度和壽命提出了更高的要求。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 主傳動方案的擬定6 初定傳動方案傳動機(jī)構(gòu)是將機(jī)器原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間環(huán)節(jié),傳動機(jī)構(gòu)中各傳動件因設(shè)計(jì)、制造和裝配不準(zhǔn)確及運(yùn)行中產(chǎn)生的磨損、受外力、溫度變化引起的變形等因素會影響傳動機(jī)構(gòu)的精度,所以對傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求較高。這三種傳動各有優(yōu)缺點(diǎn)。以獲得強(qiáng)力切屑時(shí)所需要的扭矩。 帶傳動可以緩和沖擊和振動，而且?guī)鲃又行木嗖皇芟拗?，只要陪以合適的緊鏈結(jié)構(gòu)，理論上中心距可以達(dá)到很大。但帶傳動傳遞效率較低，易出現(xiàn)皮帶打滑造成皮帶磨損劇烈，而且傳動比也不明確。 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度之所以能夠自由改變，是因?yàn)楦?應(yīng) 式 交 流 電 機(jī) （ 以 后 簡 稱 為 電 機(jī) ）的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 近 似 地 確 決 于 電 機(jī) 的 極 數(shù) 和 頻 率 。 由 于 該 極 數(shù) 值 不 是 一 個 連 續(xù) 的 數(shù) 值 （ 為 2 的 倍 數(shù) ， 例 如 極 數(shù) 為2， 4， 6） ， 所 以 一 般 不 適 和 通 過 改 變 該 值 來 調(diào) 整 電 機(jī) 的 速 度 。 這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。 因 此 變 頻 器 在 改 變 頻 率 的 同時(shí) 必 須 要 同 時(shí) 改 變 電 壓 。 因 此 電 機(jī) 產(chǎn) 生 的 轉(zhuǎn) 矩 要 隨 頻 率 的 減 小 （ 速 度 降 低 ）而 減 小，難以保證低速時(shí)主軸的轉(zhuǎn)矩。這種傳動方式不但能夠保證低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩，還能使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量在系統(tǒng)中專有較小的比重，更容易控制傳動的精度。高速檔時(shí) =1800 r/min， =235 r/min；maxnin maxnmin電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率分別為 1500 r/min。 = ，即RnR1?z?= = =，取 =≈ ,已知 =45,查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻(xiàn) 1?1?第 6 頁).從表中找到 =45,就可每隔六個數(shù)取得一個數(shù),得低速檔的 6 級轉(zhuǎn)速分別為min45,67,103,154,230,340 r/min。 = ，即 nR235180nR1?z?= = =,取 =≈ ,已知 =1800 ,查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻(xiàn) 1?1??第 6 頁).從表中找到 =1800, 就可每隔六個數(shù)取得一個數(shù),得高速檔的 6 級轉(zhuǎn)速分別為max236,354,543,815,1200,1800 r/min。數(shù)控機(jī)床的主傳動要求傳遞給一定的功率，要求主軸轉(zhuǎn)速可以按加工要求在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)作有級機(jī)速，并且要求轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換要迅速可靠，并能滿足壽命要求?？梢杂袃煞N方案：a2方案一 12=232金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 主傳動方案的擬定8圖 21 主軸箱傳動方案 1傳動齒輪數(shù)目 2（2+3+2）=14。操縱機(jī)構(gòu)較為簡單：兩個滑移齒輪和一個三聯(lián)滑移齒輪，可單獨(dú)也可集中操縱。傳動軸數(shù)目為 3 根。相對來說方案一軸的數(shù)目較多，但結(jié)構(gòu)還是比較清晰，沒根軸上的載荷分配比較均勻，受載時(shí)變形較少，有利于提高傳動精度。 各級傳動比的計(jì)算假設(shè)結(jié)構(gòu)如圖：圖 23 傳動比分配圖由于已經(jīng)設(shè)計(jì)了各軸之間的相對位置關(guān)系，由傳動系統(tǒng)草圖知共有六個傳動比。710i輪 帶設(shè)其中 。25436i當(dāng)中間的電磁離合器得電，齒輪 2 和齒輪 5 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最小，為 45或 67 r/min。可得 1500=230 r/min36i89輪 帶i13 1500=340 r/min輪 帶 24當(dāng)右側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 1 和齒輪 4 之