[工学]CJK6032-4型数控车床设计.pdf

第 1 章 绪 论 1.1 课题研究的背景目的和意义 数控车床利用数字化的信息对车床运动及加工过程进行控制，是一种可编程的通 用加工设备，能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加 工，所以特别适合加工形状复杂的轴类和盘套类零件。与通用机床和专用机床相比， 数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够 满足新产品的开发和多品种、小批量、生 产自动化的要求，是一种柔性的、高性能的 自动化车床，代表了现代控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，广泛 应用于机械制造业。数控车床的主传动系统包括主轴电机、传动系统与主轴组件，与 普通机床相比，变速功能绝大部分由主轴电机的无级调速来承担， 省去了繁杂的齿 轮变速机构，结构简单，有些只有两极或三级齿轮变速机构系统用以扩大电机无级调 速的范围。 自从20世纪中叶数控技术出现以来，数控车床得到了长足的发展。随着制造业对 数控车床的大量需求，汽车、国防、航空、航天等行业的高速发展以及铝合金等新材 料的应用，数控车床的发展总体呈现出高速化、高精度化、多轴化、复合化、网络化、 智能化等趋势。数控加工技术的应用是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的发 展进入了一个崭新的阶段。由于数控车床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱 动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化 的特点，因此它提高了机械制造的制造水平，解决了机械制造中的常规加工技术难以 解决甚至无法解决的复杂型面零件加工，为社会提供了高质量、多品种及高可靠的机 械产品已取得了巨大的经济效益。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数 控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品， 即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域： （1）机械制造技术； （2）信息处理、 加工、传输技术； （3）自动控制技术； （4）伺服驱动技术； （5）传感器技术； （6）软 件技术等。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体 的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等 优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量 的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车 床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直 受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 数控车床的发展不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的 象征，而且随着数控车床的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行 业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装 备的数字化已是现代发展的大趋势。 从目前世界上数控车床及其装备发展的趋势来看， 其主要研究热点有以下几个方面： 1. 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提 高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会 将其列为 5大现代制造技术之一，国际生产工程学会 （CIRP）将其确定为 21 世纪的中 心研究方向之一。 在加工精度方面， 近 10年来， 普通级数控机床的加工精度已由 10μm提高到 5μm， 精密级加工中心则从 3～5μm，提高到 1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳 米级(0.01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的 MTBF 值已达 6000h 以上，伺服系统的 MTBF 值达 到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发 展，应用领域进一步扩大。 2. 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光 洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1 台 5轴联动机床的效率可以等于 2 台3  轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5  轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结 构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床