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1 绪论 数控和工业机器人技术是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态下进行加工，因而有效提高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率。 近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 图1.1 工业机器人 随着科学技术的不断发展，我国在机械加工领域取得了日新月异的发展。机械工业是重要的工业基础，是国民经济发展的先导。先进的技术装备与先进的制造技术在国民经济发展中，起着至关重要的作用，而先进的技术装备与先进的制造技术则正是由先进的机械工业提供的。早在20世纪初， 随着机床、汽车等制造业的发展就出现了机械手。1913年美国福特汽车工业公司安装了第一条汽车零件加工自动线，为了解决自动线，自动线的上下料和工件的传送，采用了专用机械手代替人工上下料及传送工件。20世纪80年代，计算机技术推动机器人技术的发展达到了新的水平。上到宇宙飞船，下至海洋开发都采用了机器人作业。 本文所设计的数控卧式镗铣床自动换刀机械手，将实现在数控镗铣床主机（简称主机）的给定程序控制下，配合刀库和主机实现所有加工工序的自动装、卸刀，使单纯的数控镗铣床初步具备简单加工中心的机械制造能力。本机械手的设计完全基于现代工业机器人设计理念，采用在主机数字控制下的液压驱动方式，在具有4个自由度、20公斤抓重的同时又具有运行平稳、迅速等特点。 1．1 工业机器人技术 工业机器人技术已成为高技术应用领域中的重要组成部分。自从第一台工业机器人问世以来，机器人的应用领域从汽车工业逐渐向其他行业渗透，机器人也从机械手逐渐衍生出各种各样的机器人，如今机器人已经深入到人类生活的方方面面。人类科技的进步、文明的发展已经和机器人产生了密切的关系。”。计算机和机械手技术的共同发展，最终实现了能满足许多困难工作所需的精确运动。但今天的遥控机械手依然很重要，因为有些工作完全可以自动操作，但有的工作人参与部分操作。另外，对于某些工作很难由人进行全部操作，还需要复杂的控制站。 机械手作为一种模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置，在生产中应用可以广泛提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以有效降低劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境中，机械手可代替人进行正常的生产工作，具有重大现实意义。因此，在机械加工、冲压、铸造、锻压、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以激情工业、交通运输等方面得到越来越广泛的应用。 在过去的二十年里，工业上已应用机器人完成使操作人员感到厌恶和紧张的那些单调而又不安全的操作。由于机器人完成操作要比人快，更精确，故在各种制造工业中的应用愈来愈广泛。如小河奔腾汇入大江，机械、电气和工业技术的高度发展与融合，终于形成了现代化的工业机器人群体。由于智能机器人的发展将赋予这类机器更为广泛的通用性和超人的功能，今后机