数控车床的优点范文

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数控车床的优点

篇1

关键词数控车床数控仿真

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A

1 数控加工仿真系统的产生

随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，目前在国内已经有很多学校将计算机仿真初步运用于数控操作人才培训的教学之中，也产生了各种仿真教学系统。简单来讲就是利用计算机和其他的专用硬件软件去产生一种真实场景的仿真，参与者可以通过与仿真场景的交互来体验一种接近于真实的场景的感觉。因此能进一步培训操作者的实际工作技能。

2 数控加工仿真系统的应用效果

2.1 理论教学应用数控加工仿真系统可以极大地提高学员的学习兴趣

在引入数控加工仿真系统应用软件之前，数控编程与操作课程教学模式主要是课堂教学，学员对自己所编的程序正确与否是通过教员审查来知晓的。教员检查程序需逐个程序段进行查阅，内容多而十分麻烦，一些书写错误也不易查出，而这些问题在实际数控编程中是十分重要的。至于数控操作问题，在黑板上讲解各个按键的作用、名称与使用更是一件费力不讨好的事，习者枯燥，教者乏味。

引入仿真系统进行教学以后，学员所编程序可以直接在数控加工仿真系统的模拟加工演示，对程序编写和书写的错误能直接看出，机床操作面板的使用与零件的加工过程也和实际加工情况十分相似，学员可以从任意角度观察数控机床加工过程，毛坯加工为成品的过程历历在目，直观形象，便于学习与掌握，编程与操作的作业可以直接在计算机上检查，每次有检查，次次有结果，使学员对这门课程有了浓厚的学习兴趣。

2.2 技能训练应用数控加工仿真系统可降低训练成本提高训练效率和安全性

数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备，如果初学时就让学员直接在数控机床上操作，可能出现撞坏刀具等现象，甚至因操作失误对学员造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作，可以大大降低实训的消耗，约30个机位的计算机包括30个结点的正版数控加工仿真系统软件，所需费用相当于一台三十万元的数控机床，却能解决30-90个学员的初阶段的技能训练问题，学员可以对未能完成的实习实行项目保存，对已完成的实习课题进行调入回顾，而后再进行几次实际操作就能达到事半功倍的效果，大大提高了实习效率降低了实习成本。学员可以将编程与程序校验放在计算机上完成，然后将所编程序输入数控机床，对零件进行加工，安全性及效率均大为提高。

3 仿真软件在数控技术专业教学中的不足及弥补措施

3.1 仿真加工缺乏真实感，学员安全意识淡薄

实际加工中操作人员必须严格按照安全操作规程进行加工，并要求其具备相应的“听辨能力”，能根据机床不同状态下发出的声音及时调整参数，减少机床发生故障和停机的概率。而在仿真中，便无法学习到真正的“听辨能力”，并且一些严格的操作规程也无法得以实施。如加工过程中不要把头和手随意伸进机床中、加工前关闭机床安全门等，这些环节在仿真时往往都可忽略不计，而对于在练习时出现的撞刀等现象也毫不在意。如果学员的不良习惯一旦养成，会在实际生产中造成重大损失。因此，在平时的教学过程中教员要不断强调安全操作，严格要求，并给学员讲解仿真与实操的差别。

3.2 工艺参数设置随意，无法保证产品质量

利用仿真系统进行编程与操作练习时，往往容易忽视切削用量、刀具的选用，零件的装夹等问题。同时仿真软件也无法判断工件的表面粗糙度、矫正尺寸精度等。如果学员在仿真时忽略了这些内容，在实际机床上加工时也会不自觉的忽略这些对数控加工十分重要的部分，从而导致加工的工件无法达到尺寸精度要求，更有甚者发生碰撞等事故。因此，教员一定要求学员按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量；对刀的步骤和动作也要规范，让学员在学习的初期就养成正确的习惯。

3.3 仿真加工与实际机床有一定差异，易使学员产生错觉，影响教学质量

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[关键词]数控车床；工艺系统；检测；控制

中图分类号：TN386.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0339-01

中国已经成为世界机床消费大国。随着数控技术的发展和成熟，原有机床注定是由数控机床所取代。占数控机床数控车床的数量最多，有自己的处理方法的研究和推广的需要。理想的数控程序不仅要保证合格，符合拉深工件的要求，还应充分发挥数控车床的功能。本文突破了现有的闭环控制的思想，开创性地提出了包括被加工工件的所有关链接控制数控车床工艺系统，实现了实时处理的工件，在线考试。进一步提高数控车床加工精度的检查，这样也有。与启蒙功能的数控机床发展的良好势头。

一，数控车床工艺的优势

数控车床加工工艺与传统工艺相比已发生转变，其中基准的选择和定位误差是不同的比较突出的问题，深入了解这些差异，有助于数控加工过程进行加工质量保证顺利。在数控加工中的问题，定位基准与设计基准不重合时仍然存在，但调查数据和工序基准与设计基准实际上可以达到一致，从而避免了尺寸链解决并把情况自己谁但在数控加工用夹具误差经常不见，零件在加工要刀，往往是针对工件实际表面直接刀，在加工过程中也很少重新装夹或转换，减少夹具影响自己极大的，因此与传统加工工艺相比，数控加工中定位的危害影响自己不再是首要因素，这也是一个数控车加工工艺的优势。

二.数控机床工艺遵循的原则

数控加工工序集中要求尽可能精确，工作装夹完成。热的变化，为了减少切割时产生的切削力差和工件的尺寸精度，定位精度和表面粗糙度的影响，应粗，精加工分别进行，粗加工，消除毛坯的加工余量，节省了加工时间，粗加工的成品可以用测量仪器测量工件前，判断其大小是否正确，如果不正确必须修改及时，然后进行精密的工作了。在同一工件的加工，往往需要使用2以上的刀具，但机床换刀降低生产效率减少交易频繁。想刀的次数，换刀时间经济，建立数控程序时，需要工件先完成相同的刀加工部位，然后换用下刀过程中的其他景点，同时要减少空行程尽可能相同，当刀加工工件的多点，要到各加工点的最短路线。

三.数控机床的检测与控制

该数控车床加工直径检测系统由非接触实时，动态和直接测量方法。用数控车床加工直径CCD图像测量系统的检测，抗，调整切削车床，数控车床，包含全闭环控制系统构件。通过接触直接测量工件直径，由于经济型数控车床车削加工的高精度的测头不易磨损，非接触式测量，可以避免这种情况的发生。工业用线阵CCD尺寸测量，在线非接触测量，精度高，速度快，使用方便，易于实现自动化等优点，包括激光衍射法，投影法，等等。

在数控加工中，刀具刀位点相对于工件的轨迹和方向称为工艺路线。直到即刀具从参考点的处理程序来完成运动，刀具经过的途径，包括加工方法和刀具的介绍，收益等必须减少空行程。加工路线的确定，首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，将路线短，效率高等等因素。切削参数主要包括回吃刀量，主轴转速和进给速度等。切削速度对刀具耐磨性的影响最大，其次是进给量，切削深度的影响是最小的。考虑切削用量和刀具耐磨性的关系，在选择粗加工切削用量，应先用切割深度大，其次考虑采用大的进给量，最后是选择合理的切削速度。当精加工刀尖磨损往往是影响加工精度的重要因素，因此具有耐磨性好的刀具材料选举产生，并使其割最好尽可能快的工作范围。

检测装置和反馈元件，通常安装在机床实际工作台或丝杠，其功用是把压板实际位移信号反馈到CNC装置，产生用于数控设备与指令值比较误差信号，控制机床对消除误差导线。①全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点引出直接从机床运动的一部分，即位置检测装置安装在台板上，通过采样运动部件的物理位置，进行与数控装置的指令位置进行比较，其插补控制。因此可以消除整个放大和传输环节的误差，间隙和失动，具有很高的位置控制精度。但由于卡环内包含的机械传动环节比较多。②半闭环控制系统内容半封闭环的内容对系统的位置采样点的控制，只利用从驱动或导螺杆，而不是采样运动部件的实际位移进行检测通过采样度旋转。因此，误差丝杠螺距误差的原因齿轮间隙消除困难。系统中的半封闭环封闭环圈的内容不包括控制电路或只含有少量的机械传动环节，因此可以得到比较稳定的控制特性。此外，开环数控系统的开环数控系统结构简单，没有位置测量定位器，数控装置发出的指令信号是单向的，因此没有系统稳定性问题。因为无位置反馈装置，因此控制精度不高，其精度主要决定由伺服驱动系统的性能。

四.结论

数控车床是数控机床使用最广泛的数控机床之一，在使用其加工生产时，操作者必须掌握所用机床的性能、特点和操作方法，同时还应该根据实际加工工件特性制定适当的加工路径、确定合适的切削用量以及选用正确的刀具从而保证加工工艺的正确性，从而保证加工质量，提高效率。

参考文献

[1] 赵健.在数控车床上零件尖角的去除程序[J].机械工人.冷加工.2000（03）.

[2] 孙福.国防科大研制成功台式数控车床[J].机床与液压.2001（04）.

[3] 王军.数控车床对刀及一种简易对刀装置[J].机械工艺师.2001（01）.

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中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0029-021 数控车床及其数控技术概述

数控技术的典型应用就是在数控车床上面。数控车床的水平在一定程度上代表了一个国家机械制造业的生产能力。简单来说，数控车床主要是指采用数控技术的车床，该车床的各种加工操作均可以由以数字代码为基本形式的程序指令来完成，基本已经是实现了加工的自动化。

数控车床的加工性能要显著高于普通的自动车床。它具有良好的加工适应性，更换加工对象时，通常只需要一起更换相应的程序命令即可。不仅如此，数控车床拥有加工精确、加工复杂零部件的能力，所以特别适合于目前流行的小批量生产模式，能够满足该生产模式对于精度要求高、形状复杂以及改型频繁的相关要求。目前数控车床主要包括三个大部分：数控系统、伺服系统和车床主体。其中数控系统相当于人类的大脑，负责各种逻辑运算，它主要包括程序读入设备以及由各种电子电路构成的输入/输出设备、运算核心和控制部分等。依照控制功能的差异，可以将数控系统分为点位控制系统、直线控制系统和连续轨迹控制系统等三个大类。伺服系统也是数控车床的重要构成部分之一，它主要包括开环伺服结构、半闭环伺服结构和闭环伺服结构。开环伺服结构没有安装位置监测设备，无法进行加工位置信息的反馈，因此，加工速度和加工精度均受到了一定的限制，但是这种伺服结构形式最为简单。半闭环伺服结构的主要由位置监测设备、速度检测设备、伺服电机和伺服放大电路以及比较电路等构成，该结构形式由于具有位置检测设备，可以间接地检测出工作台的位置，所以，半闭环伺服结构的加工速度、加工精度以及动态特性方面均要显著与开环伺服结构形式，中小型数控车床都采用了半闭环伺服结构，目前应用范围较广。闭环伺服结构和半闭环伺服结构具有基本上一样的结构形式和工作原理，但是该结构下的位置检测设备（采用光栅、磁栅等）可以直接检测出工作台的工作位置，其反馈精度最高，但是调试难度也是最大的，因此大型数控车床和高精度数控车床都采用了闭环伺服结构。数控机床的车床主体结构设计充分考虑了刚度、精度、抗振性、热稳定性和精度保持性等要求，使其具备了工艺适应性能，尤其是连续稳定工作的能力。

当前，计算机技术、微电子技术以及软件编程技术的持续发展为机电一体化的发展提供了支持，数控机床的控制系统也更加的多功能化和智能化，不仅具备了拥有实用价值的故障自我诊断功能，还逐渐了实现了编程的自动化，同时借助于多种监控功能实现了数控车床加工的高度自动化。

2 开放式结构

数控技术进行半个多世纪的发展，已经逐步地完善和成熟。随着数控系统当中越来越多地融入加工工艺、操作技能以及管理经验等信息，目前的数控系统已经具备了相当程度的智能化水平；同时，故障自我诊断、图形交互功能的开发和应用更是在很大程度上促进了数控系统的发展和优化。开放的开放平台和友好的人际界面是实现上述目标的重要基础，借助于该基础——开放式结构的数控系统，人们才能够更加自由地表达并执行自己的思路。当前，开放式结构的数控系统主要表现为以下两种形式：第一种，CNC+PC主板的结构形式。即将PC主板插入到CNC设备中；第二种，PC+运动控制板的结构形式，即将运动控制板插入PC机的标准插槽中。对于熟悉PC计算机的系统开发厂家而言，选择第二种结构形式显然更加具备优势。但是可靠性是数控系统的核心特性，没有高度可靠性是不能够在生产实践当中得到长久应用，因此，类似PC计算机的死机问题是完全不能发生的。高精度、高速度的加工要求对于数控系统而言同样非常重要，采用开放性的体系结构会影响那些已经生产出大量数控系统厂家，这些厂家会因为采用开放性结构而影响到原有系统的可靠性和维护服务质量。采用第一种方案便可以很好地增加数控系统的开放性，即不对原厂的数控系统进行任何变动，并在此基础上为其增加一块PC板，用户通过鼠标和键盘便实现了PC和CNC的紧密联系，它不仅具有可靠的工作性能，而且界面开放。

3 软件伺服驱动技术

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关键词：数控机床；加工制造；加工程序

中图分类号：TP202 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-01

Technology Analysis of the Machines

Producing Process

Lv Zeng1,Chang Rui2

(1.Shenyang Machine Tool Group Sheetmetal and Wielding Branch,Shenyang110142,China;2.Shenyang Machine Tool Set Equipment Co.ltd,Shenyang110142,China)

Abstract:The paper pus emphasis on the cause the producing logic of machine tool and explains some high tech and producing programmes and its development.

Keywords:CNC Machine tool;Producing;Programmes

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控机床的控制单元，数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

一、数控车床加工过程

（一）编制加工程序。编制数控机床的程序过程主要包括分析零件图样、制定加工工艺、数值计算、编制加工程序及程序较验等。分析零件图样并制定加工工艺。根据图样对零件的几何形状尺寸、技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案确定加工顺序，设计夹具，选择刀具，确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。正确选择对刀点、切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。数值计算。编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图样的要求，制定加工路线，计算出刀具运动时的各节点坐标。如直线和圆弧组成的零件，要计算出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。编制加工程序。加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的程序段格式，编写零件加工程序。程序输入及校验。将编制好的加工程序输入到数控车床中后，要通过数控车床的作图功能对加工程序进行校正。

（二）零件的加工。热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺，特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小而且生产效率高。正火工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织准备，以有效地减少热处理变形。一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响机加工和最终热处理；使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。为此，采用等温正火工艺。实践证明，采用这种等温正火有效地改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。车加工是为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹固不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量，经济性好。

二、数控车床编程方法

数控车床编程根据问题复杂程度的不同，数控加工程序可以分为手工编程和自动编程。手工编程是指从零件图样的分析、工艺处理、数值计算、编制程序和程序检验等都是由人工来完成，它要求编程人员不仅要熟悉数控机床的性能、数控指令及编程规则，而且要具备数控车床加工工艺和一定的计算能力。目前，在数控车床加工中手工编程是一种普遍的编程方法，它广泛用于零件轮廓不太复杂、工作量不是很大的场合。自动编程解决了手工编程难以解决的复杂零件的编程问题，减轻了编程人员的劳动强度又提高了效率和准确性，在数控加工中应用日益广泛。自动编程辅助软件如Mastercam、UG、Pro／E、CAXA等，这些软件对零件造型后，设置各项参数，通过软件后置处理生成数控加工程序，传输到数控车床后就可加工零件了。

三、数控加工技术的发展

数控机床非常适合那些形状复杂、精密和批量小的零件加工，而一般的普通机床根本无法满足这个要求，就连仿形机床和组合机床也解决不了高精度与小批量这个矛盾。零件加工面临的一个主要问题是产品的高精度、多样性和批量小的矛盾。这就要求从机床到数控都需要柔性，数控系统采用软件控制，具有了很大的柔性。数控机床突出的优点是可以进行高精度加工和多样化加工。由于数控机床是按照预定的程序自动加工，加工过程不需要人工干预，加工精度还可以通过软件进行校正及补偿，因此可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。

另外，采用数控机床可以提高生产率，一般可以提高生产效率2-3倍，对于某些复杂零件的加工精度，生产率可提高1O倍，甚至更高。一些数控机床，具有多工序、自动换刀装置，因此可以实现一机多用，不但提高了生产效率，也能节省厂房面积。数控机床的指标中最重要的是可靠性，一般用平均无故障时间（MTBF，单位为小时）和故障率（单位为次／月•台）来描述。数控机床的无故障时间一般为500h，这就要求数控系统的无故障时间大于它。现在国内数控系统的无故障时间可以达到5000～10000h，甚至更高，国外为10000h以上。日益增多的复杂形状零件和高精、高效的加工对数控编程技术提出了越来越高的要求。CAM技术的发展在数控加工中得到了广泛的应用，对于制造业，尤其是对于模具加工业来说，就是要在保证模具加工精度的前提下，充分利用数控机床的性能，提高加工效率，缩短加工时间，保证产品及时上市。在现代社会生产领域中，计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助分析（CAE）、计算机辅助质量管理（CAQ）以及将它们有机集成起来的计算机集成制造系统（ClMS）已经成为企业科技进步和实现现代化的标志。

参考文献：

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关键词：数控车床；实训教学；产学结合

中图分类号：G424.1 文献标识码：A

现代数控技术是综合了计算机、自动化控制、电气传动、精密测量、机械制造和管理信息等技术而形成的一门学科，它的产生大大提高了社会生产力，对社会的发展起到了很大的促进作用。从微观角度看，职业教育就是就业教育。职业学校培养出来的学生必须适应社会、企业的需要，其目标是培养具有较强动手能力的专门人才。数控车床实训教学则是培养学生操作技能和积累技术经验的重要途径。如何提高数控车床实训教学质量？笔者经过几年的实训教学，总结出几种行之有效的方法。

一、安全教育，规范教学

实训教学前，教师应加强学生的安全意识教育，以预防为主，主要做到：（1）要求学生了解数控车床有其自身的特点，向他们指出安全操作方面的注意事项。如因运行速度较快，操作不当会造成人身事故或机床损坏，所以必须遵守操作程序。（2）教师要控制好课堂纪律，做到秩序井然，有条不紊，为学生营造一个良好的实训环境。（3）教师应教会学生每个实训操作动作规范、标准，教育学生树立严谨的学风，做到操作一丝不苟。加强这些方面的教育，既可以减少事故，保证教学质量，又可以培养学生良好的职业素质，为今后走上工作岗位打下良好的基础。

二、科学分组，以优辅差

数控车床的教学任务不仅是让学生掌握如何操作一个系统的数控车床，更重要的是让学生学会数控车床的学习方法，使他们能通过自学掌握各种不同系统车床的操作。只有这样，培养出来的学生才能满足企业的需要，才能适应社会的发展。职业学校普遍存在学生个体素质差异大、教学难度高等现象，在这种情况下，如果按同一标准、同一个模式组织教学，必然造成“吃不饱”与“吃不了”并存的局面，难以实现既定的人才培养目标。如何解决这种局面，我认为，可以采取“科学分组，以优辅差”方法。

实训教学分组中，很多教师都由学生自行搭配或随便将学生分成若干组，这种分法是不可取的。科学的分组原则是能使其达到最优配置。那么，应该如何实现最优配置？实训教学前，可以通过班主任了解学生学习、性格、悟性等情况，以“优劣搭配”的原则来分配每组学生，安排优秀的学生作为组长，带领群组学生进行实操训练。这种做法的优点主要是：（1）优等生能帮助教师进行教学辅导，使教师有足够的时间管理整个课堂，有利于整个课堂秩序的维护，保证实操课能安全、规范地进行。（2）每组的差生都有优等生进行辅导，能及时、高效地解决问题，而且学生之间的沟通比师生之间更容易。（3）教师有足够的时间和精力来解答那些优秀生无法解决的问题，这样优秀学生的进步也就比较快，解决“吃不饱”问题。（4）差生能够得到更多的辅导与帮助，他们的学习也就会逐渐好起来，自信心得到进一步的提高，而由于优秀生辅导差生时，也会遇到许多自己没有遇到过的问题，使他们多了很多思考问题与解决问题的机会，无形中培养了他们各方面的能力，进而解决“吃不了”现象。（5）学生之间互相帮助，增强了班级凝聚力，使他们能更加团结一致，齐心协力，共同进步。

三、自由训练，提高能力

综合训练的难易程度取决于工件的复杂程度。一般实操应由易到难，由简单到复杂，分步骤、分层次地进行。比如，首先可以练习光轴的加工，然后是阶梯轴，再次可以进行圆球面、螺纹等的加工练习。这一阶段必须要规定好练习内容、训练要求、时间、零件检测标准等。

综合训练时，教师可以采取“自由训练”，它是提高学生学习兴趣和综合能力的最好方法之一。当然，“自由训练”并非完全放任自流，这是前阶段训练基础上的升级。在这一阶段，教师规定了学生的训练步骤和达标方案。比如，首先要求学生自己设计零件图形和尺寸以及技术参数，并以图纸的形式表达出来，以备教师检查。这一步不仅要求学生懂得车工工艺的有关知识，而且还必须具备公差与配合、制图等相关专业知识，对于学生来说，难度是较大的，但它也给了学生自由发挥的机会，有利于他们个性的发挥，培养他们综合的专业能力。其次，学生必须根据零件的需要选择刀具，有时甚至需要在教师的指导下自行设计并磨出所需刀具。因为学生自己设计的工件通常形状怪异，难度很大，在练习的过程中通常会出现许多意想不到的困难和问题，这自然就会加大学生的练习难度，也拓宽了学生练习的知识范围。再次，因为工件是由学生自己设计的，所以他们的兴趣会很高，遇到难题时，他们会互相探讨，动脑思考，直到将问题解决。在这一学习过程中，学生学到很多书本上无法学到的东西和教师难以传授的知识。

当然，这样的“自由训练”也不是意味着一味鼓励学生往难处钻，而是要循序渐进、分层次分步骤进行。有的学生想“一步登天”，想一下子就能自己设计并加工出非常复杂的工件来，这是不现实的；还有些学生可能会认为可以弄虚作假，胡乱抄袭，这都是不可取的。因此，教师在检查学生的设计图纸时，应该严格把好关，严格控制这些好高骛远或想瞒天过海的学生。其次，教师也可以采取一些措施引导学生设计各种自己力所能及的零件，鼓励学生练习时做到由易到难，步步为营。

四、引产入教，促进发展

学校应该与企业合作，引进企业管理和技术。通过对外承接产品加工业务，在教学中以产品为项目载体，实施项目教学。通过这种引产入教的模式，一方面可以把专业教育的课堂营造成虚拟工厂，给学生一个真实的学习环境，让学生在模拟的企业环境中，通过对各种零件的加工，接触各种材料，了解、掌握其加工性能，通过对零件的加工，提高学生的实际操作能力，增强产品质量意识、效率意识，为学生“零距离”上岗奠定良好的基础；另一方面，通过对外承接加工生产，学校又可以创造一定的经济效益，既解决了该专业教学成本高的难题，又可提高该专业的社会影响，从而实现多赢，促进教学的良性发展。

总之，如何提高数控车床实训教学质量是社会和企业人才需求的基础。作为职业学校的数控专业教师，要不断探索新的教学方法，发现新的亮点，不断进行教学改革，数控技术人才的培养才能紧跟现代制造业发展的步伐，才能培养出更多社会所需要的数控技术人才。

参考文献：

[1]崔兆华数控车工中级机械工业出版社[M]2006

[2]沈建峰虞俊数控车工高级机械工业出版社[M]2006

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本文作者研究的主要是数控车床的主传动系统，这类主传动系统的设计可用于对普通车床的改造，以适应当前我国机床工业发展的现状，具有一定的经济效益和社会效益。

本文作者完成的设计主要包括根据一些原始数据（其中包括机床的类型、规格等）结合实际条件和情况对车床一些参数进行拟定，再根据拟定的参数，进行传动方案的比较，确定传动方案。然后计算各传动副的传动比及齿轮齿数，再估算齿轮的模数和各轴的轴径，并对齿轮和轴的强度、刚度进行校核。除此之外，还要对箱体内的主要结构进行设计，一些零件的选型，如电磁离合器的选择等，从而完成对整个主传动系统的设计。

关键词：数控车床主传动系统设计

Abstract

Whatauthorofthistextstudynumericalcontrolmaintransmissionoflathemainly,themaindesignoftransmissioncanusefortoordinarytransformationoflathe,Inordertoadapttothecurrentsituationofthepresentindustrialdevelopmentoflatheofourcountry,havecertaineconomicbenefitsandsocialbenefit.

Thedesignthattheauthorofthistextfinishedincludesaccordingtosomeinitialdatamainly(type,specificationofincludingthelathe,etc.)Combineactualconditionandsituationdrafttosomeparametersoflathe,andthenaccordingtotheparameterdrafted,Carryonthecomparisonofthetransmissionscheme,confirmthetransmissionscheme.Itthencan''''tcalculateeverytransmissiontransmissionofthepacksthanandgearwheeltoothcount,estimatemodulusandtheeveryaxlefoot-pathsofaxleofgearwheelmore,Andchecktheintensity,rigidityofgearwheelandaxle.Inaddition,willdesignthemainstructureinthebodyofthecase,theselectingtypesofsomeparts,Electromagneticchoiceofclutch,etc.,finishtowholemaindesignoftransmissionforinstance.

Keywords：NCmachinetool;maindrivingsystem;design

这次毕业设计中,我所从事设计的课题是经济型数控车床主传动机构设计。此类数控车床属于经济型中档精度机床，这类机床的传动要求采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。

为什么要设计此类数控车床呢？因为随着我国国民经济的不断发展，我国制造业领域涌现出了许多私营企业，这些企业的规模普遍不大，没有太多的资本。一些全功能数控系统，其功能虽然丰富，但成本高，对于这些中小型企业来说购置困难，但是中小型企业为了发展生产，希望对原有机床进行改造，进行数控化、自动化，以提高生产效率。我国机床工业的发展现状是机床拥有量大、工业生产规模小，突出的任务就是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益。我国是拥有300多万台机床的国家，而这些机床又大量是多年累积生产的通用机床，自动化程度低，要想在近几年内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是我国机床厂的能力都是办不到的。因此，普通机床的数控改造，大有可为。它适合我国的经济水平、教育水平和生产水平，已成为我国设备技术改造主要方法之一。目前，我国经济型数控系统发展迅速，研制了几十种简易数控系统，有力地促进了我国数控事业的发展。经济型数控机床系统就是结合现实的生产实际，我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能地降低价格。

经济型数控车床有许多优点。1）其降格便宜，且性能价格比适中，与进口标准数控车床相比，前者只需一万元左右，后者则需十万甚至几十万元。因此，它特别适合于改造在设备中占有较大比重的普通车床，适合在生产第一线大面积推广。从提高资本效率出发，改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。2）适用于多品种、中小批量产品的适应性强。在普通车床上加工的产品，大都可在经济型数控车床上进行。加工不同零件，只要改变加工程序，很快适应和达到批量生产的要求。3）相对于普通车床，经济型数控车床能提高产品质量，降低废品损失。数控有较高的加工精度，加工出的产品尺寸一致性好，合格率高。4）采用数控车床，能解决复杂的加工精度，还能节约大量工装费用，降低生产成本。5）采用此类车床，还能减轻工人劳动强度将工人从紧张、繁重的体力劳动中解脱出来。6）可以提高工人素质，促进技术进步。数控系统的出现扩大了工人的视野，带动了学习微电子技术的热潮，为工人由“体力型”向“智力型”过渡创造了条件，促进了工厂的技术进步。7）增强了企业应变能力，为提高企业竞争能力创造了条件。企业应用经济型数控设备对设备进行改造后，提高了加工精度和批量生产的能力，同时又保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代所需要的应变能力，增强企业的竞争能力。

本设计中的数控车床主传动系统的特点就是主电机采用双速电机，这样可以简化箱体内的结构。操纵方式并非是完全数控，而是采用采用手动与电控双操纵方式，在一定范围内实现电控变速。本设计就是对在我国应用非常广泛的C6型数控车床进行的改造，具有广泛的适应性。C6型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。实践证明，把这种车床改造为数控车床，已经收到了良好的经济效益。

总体的设计方案就是对传动方案进行比较，绘出转速图，对箱体及内部结构进行设计，包括轴和齿轮的设计、校核等。设计时一要注意设计的科学性和条理性，另一点就是要注意和实际的结合。设计的依据主要是以经验或类比为基础的传统(经验)设计方法。作为一名尚未毕业的大学生，经验自然是我们所欠缺的，所以除了老师的指导，最主要的就是借鉴书上的设计方法。书上虽然不会有完全相同的示例，但一些其他类型的主轴箱设计方法在这个课题上同样适用，适用也只是大体上的适用，具体到一些细节的设计就需我们自己查设计手册了。比如说其中涉及到电磁离合器的设计就需自己解决。虽然我们很缺乏设计的经验，但还应处处从实际出发。从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析、参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势，更应了解我国实际生产水平，使设计的机床、机器在四化建设中发挥最佳的效益。从小处讲，指对设计的机床零部件的制造、装配和维修要进行认真的、切实的考虑和分析，对推荐的设计数据和资料要结合实际情况进行取舍。通过设计实践，了解和掌握结合实际、综合思考的设计方法。

总体设计方案拟定

1．1拟定主运动参数

机床设计的初始，首先需要确定有关参数，它们是传动设计和结构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。根据拟定的参数、规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，了解极限转速、和级数Z、主传动电机功率N。

1．2运动设计

根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定传动结构方案和传动系统图。传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：传动型式上有集中传动的主轴变速箱。分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可用背轮机构、分支传动等型式；变速型式上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。然后计算各传动比及齿轮的齿数。

1．3动力计算和结构草图设计

估算齿轮模数m和轴颈d，选择和计算离合器。

将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排、布置和设计。

1．4轴和齿轮的验算

在结构草图的基础上，对一根传动轴和齿轮的刚度、强度进行校核。

1．5主轴变速箱装配设计

主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和绘制的。图上各零部件要表达清楚，并标明尺寸和配合。

0引言1

1总体设计方案拟定3

1．1拟定主运动参数(、、Z)3

1．2运动设计3

1．3动力计算和结构草图设计3

1．4轴和齿轮的验算3

1．5主轴变速箱装配设计3

2参数拟定4

2.1车床主参数(规格尺寸)和基本参数4

2.2各级转速的确定4

3．运动设计5

3．1主拟定传动方案5

3．2传动方案的比较5

3．2．1采用单速电机5

3．2．2采用双速电机6

3．3各级传动比的计算7

3．4各轴转速的确定方法9

3．4．1Ⅰ轴的转速9

3．4．2中间传动轴的转速9

3．5转速图拟定10

4动力计算11

4.1齿轮的计算11

4.1.1确定齿轮齿数和模数（查表法）11

4．1.2确定齿轮的齿数和模数（计算法）并校核12

4．1.3齿轮的精度设计；15

4.2电磁离合器的选择和使用19

5轴的设计和验算21

5.1轴的结构设计21

5.2轴的强度校核(以Ⅰ轴为例)21

5.2.1选择轴的材料22

5.2.2初估轴径22

5.2.3结构设计22

5．2.4轴的受力分析23

5.3轴的刚度校核(以Ⅰ轴为例)25

6主轴变速箱的装配设计28

6.1箱体内结构设计的特点28

6.2设计的方法(以轴的布置为例)28

7结论31

致谢32

参考文献33

附件清单34

附件清单

1数控车床总装图CK-000A3一张

2主传动系统装配图CK-001A0一张

3内隔套零件图CK-101A4一张

4齿轮零件图CK-102A3一张

5齿轮零件图CK-103A3一张

6齿轮零件图CK-108A3一张

7挡油环零件图CK-114A4一张

8挡油环零件图CK-115A3一张

9主轴零件图CK-116A1一张

10轴承透盖零件图CK-117A3一张

11齿轮零件图CK-118A3一张

12齿轮零件图CK-120A3一张

13Ⅰ轴零件图CK-121A3一张

14内隔套零件图CK-122A4一张

15内隔套零件图CK-123A4一张

16带轮零件图CK-124A3一张

17轴承透盖零件图CK-125A4一张

18外隔套零件图CK-126A4一张

19齿轮零件图CK-127A4一张

20内隔套零件图CK-129A4一张

21齿轮零件图CK-131A3一张

22内隔套零件图CK-132A4一张

23齿轮零件图CK-133A3一张

24外隔套零件图CK-134A4一张

25内隔套零件图CK-135A4一张

26床头箱零件图CK-139A0一张

27端盖零件图CK-140A4一张

28外隔套零件图CK-143A4一张

29轴承透盖零件图CK-146A3一张

30传动键零件图CK-147A4一张

31卡口垫零件图CK-148A3一张

篇7

关键词：普通机床数控改造结构设计精度郑州论文开题报告

一、课题概述、背景及意义

工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业(包括军、民机械工业)进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、fmc、fms外，还包括在产品开发中推行cad、cae、cam、虚拟制造以及在生产管理中推行mis(管理信息系统)、cims等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造(称之为信息化)，最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重(数控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已达20.8%，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。① 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。 ②可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。④ 可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。⑤ 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力(一个人可以看管多台机床)，减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。此外，机床数控化还是推行fmc(柔性制造单元)、fms(柔性制造系统)以及cims计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。机床数控化改造有以下优点：①节省资金。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。②性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。③提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3%。我国大量的普通机床应用于生产第一线，用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求，所以必须大力提高机床的数控化率。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能;另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达±0.01，已能满足加工零件的精度要求。这几年，国家加大了对这类机床的改造力度，国防科工委更是推行了万台机床数控化计划，车床、铣床的数控化改造需求量很大。本课题以普通车床的数控改造为例，研究机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，机床改造后性能与精度的分析以及控制精度的措施等，普通车床应用微机控制系统进行改造数控改造后，可以提高工艺水平和产品质量，减轻操作者的劳动强度。基于上述分析，本课题的研究具有较高的现实意义。

二、主要研究内容

1.普通车床数控改造方案的确定，进行总体设计。

2.对普通车床数控改造进行结构设计与计算，包括主轴进给系统设计、机床纵、横进给伺服系统的设计等。

3. 对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。

4. 根据进给系统的控制原理模型，对影响伺服系统系统的因素进行分析。

5. 对影响伺服传动精度的因素齿轮传动精度、滚珠丝杠副传动精度等进行深入研究，并提出相应的改进方法。

6. 对影响伺服元件伺服精度的因素步进电机步矩角精度等进行深入研究，并提出相应的改进方法。

三、拟解决的关键问题

1. 普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算。

2. 对经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。

3. 根据进给系统的控制模型，分析系统的误差来源及影响系统精度的因素。

4. 设计步进电机细分驱动电路，提高伺服进给系统的控制精度。

四、拟解决方案及关键技术

1. 普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算内容包括：确定系统的负载，运动部件惯量计算，步进电机的选择，滚珠丝杠副的选择和计算、滚珠丝杠副的刚度验算等。

2. 对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。

3. 根据伺服进给系统控制原理模型，分别对伺服驱动元件的伺服精度、伺服机械传动元件传动精度进行分析，分析影响经济型数控车床定位精度主要因素。

4. 在伺服进给系统控制电路中加入步进电机细分驱动设计，改善步矩角特性，提高经济型数控车床的定位精度。

五、创新点

1. 运用机电一体化系统设计思路与方法进行普通车床数控改造的结构设计，在设计上达到有高的静动态刚度;运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙;便于操作和维修。

2. 从经济型数控车床的控制原理模型分析影响整个系统精度的关键因素，分析影响机床机床定位精度的各项误差来源，提出相应的改进方法并应用于机床结构设计中。

3. 运用步进电机细分驱动技术，设计基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路，减小步进电机的步距角及机床的脉冲当量，提高经济型数控车床的加工精度，改善电机运行的平稳性，减小噪声，增加控制的灵活性。

六、课题预计目标

1.普通车床数控改造的方案的研究，进行总体设计。

2. 对经济型数控车床的伺服进给系统建立控制原理模型，并根据进给系统的控制原理模型，对影响系统精度的关键因素进行分析。

3. 研究提高机械传动部件的传动精度与刚度的方法，对普通车床数控改造进行结构设计，改善伺服进给系统的伺服特性。

4. 设计一种基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路，提高伺服进给系统的分辨率。

七、课题研究进展计划

预计本课题研究进展主要分以下几个阶段：

1. 2007年11月～2007年12月查看文献资料并撰写开题报告

2. 2007年12月～2008年03月收集相关方面的资料，以普通车床数控改造为例进行总体设计

3. 2008年03月～2008年04月学习机床伺服进给系统的设计等方面知识

4. 2008年04月～2008年07月进行结构设计，绘制普通车床数控改造纵、横向进给系统装配图

5. 2008年07月～2008年08月学习机床控制精度等方面知识

6. 2008年08月～2008年09月对机床进行精度分析

7. 2008年09月～2008年10月研究提高机床控制精度的措施

8. 2008年11月～2008年12月完成毕业论文

9. 2008年12月毕业答辩

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篇8

数控技术对于制造业来说是一次革命性的崛起，数控加工在机械加工领域中的普及是越来越广泛，其具有高效率、高精度、高柔性、低劳动强度等优点。先进的数控机床可以实现多轴加工，大大地减少了对人的依赖，但多轴机床的价格却比较昂贵，这对于一些中小企业来讲，也是一笔较大的资金投入。就目前而言，典型零件在数控机床上加工的应用越来越普遍，相关领域也都加大了数控技术加工零件工艺的关注。只有不断创新工艺，才能使普通数控车床上的加工达到多轴机床加工所要求的产品质量和效果，才能使产品质量不断地提高，才能降低成本，增加经济效益。本文通过对一些比较复杂的、加工难度又较高的零件，比如LED灯具的散热器零件，通过对其数控加工工艺的设计，以及在其加工工艺上的不断创新，在普通数控车床上进行加工，同样达到多轴机床加工所要求的质量与效果，这样就能解决一些中小企业不具备先进的多轴数控设备的问题了。

1LED灯具散热器零件

LED（Light-emittingDiode的缩写）灯是指采用半导体发光二极管技术做为发光源的一种新型环保照明产品。LED灯具有省电节能、易控制、免维护、安全环保、使用寿命长等特点，作为一种新型的节能、环保绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。1）散热器零件。散热器零件是LED灯具的一个重要元件，其主要的作用就是将LED芯片工作中产生的热量不断地快速导出并散发到外部环境中，使芯片的温度保持在所要求的范围内，从而保证LED灯能够正常工作。在LED灯具中金属散热器零件主要是以铝质材料为主，原因是金属铝的导热系数较高、比重小、易加工、价格便宜，而且铝质散热器完全能满足LED灯散热的要求。目前，较常见的铝质散热器，一般包括压铸铝和拉伸铝散热器两种。压铸铝散热器的模具开发成本较高，二次加工成本偏大。拉伸铝散热器一次加工成本较低，也需要二次加工，二次加工成本也较高，而且形式较单一，产品的报废率高，对加工设备的要求也较高。2）LED散热器零件图。散热器零件是一个回转类零件，有内、外圆柱，有细牙螺纹。

2工艺分析与夹具设计

1）基本思路。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是显而易见的。由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就变得非常重要，它直接影响零件的加工质量、生产率和制造成本。本文通过分析散热器零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备。在拉伸铝散热器的二次加工中，我们考虑通过设计专门的加工工艺夹具及应用，对拉伸铝散热器的数控加工及工艺进行改良或创新，来降低二次加工的成本，提高产品的效率，减少产品的报废率，并达到先进的多轴数控加工要求的效果。2）工艺分析。散热器零件毛坯材料为铝合金，其拉铝的规格为64mm×73mm×42mm。材料毛坯由客户直接提供，属于来料加工，大批量生产。LED灯具散热器零件是回转类零件，有内、外圆柱面的加工，有外圆螺纹的加工，在数控车床实现大部分的加工是最高效最经济的做法。作为散热器，最重要的是厚度为2、斜度为2带有不规则弧度的散热铝合金薄片，装夹困难，加工中容易出现变形和毛刺，普通的数控车床和通用夹具无法达到加工要求，因此必须设计出专用的夹具和制定加工方案。3）夹具设计。对散热器零件的图纸和毛坯进行研究后，针对此零件的特殊性，设计了一套专门用于加工该零件的专用夹具和加工方案。铝合金薄片是同向分布的，有间隙的一端（61mm）不能施加夹紧力，但另一端（70mm）有较好的抗力能进行装夹，从而设计了专用夹具1、2，如图3所示。弹簧夹头的一端用铣床加工出用于装夹工件的方形凹槽（如图3所示弹簧夹头1）和圆形凹槽（如图3所示弹簧夹头2），并都用线切割加工出10mm的槽，这样就可以进行弹性装夹。4）第一次装夹。散热器零件加工实行两次装夹，利用设计好的弹簧夹头夹具来进行夹紧。第一次装夹使用的是弹簧夹头1（方形），在带有拉杆的数控车床上进行加工。铝合金薄片是同向分布的，有间隙的一端（64mm）不能施加夹紧力，但另一端（73mm）有较好的抗力能进行装夹。所以弹簧夹头1（方形），前端的方形为73mm×73mm。安装散热器毛坯时不用去找方向，夹具直接夹持毛坯能承受夹紧力的长度为73mm的边。散热器第一次装夹的装夹方法和夹具如图4所示。这样的使用弹簧夹头进行装夹，拆装方便快捷，大大提高了生产效率。5）第二次装夹。对已加工的毛坯底座进行装夹，底座为一整块的材料不容易变形，设计出夹持部分为圆形的弹簧夹头。使用和第一次装夹一样的带拉杆的数控车床加工，进行零件的第二次装夹，加工难度不大。利用夹具2对已加工的毛坯底座进行装夹，散热器的第二次装夹夹具2及装夹方法如图5所示。因零件的底座为一整块的材料不容易变形，设计出圆形夹具进行装夹难度不大。但二次装夹主要是对铝合金薄片进行的加工，在加工过程中由于厚度为2、斜度为2带有不规则弧度的散热铝合金薄片容易变形，容易产生毛刺，而且装夹后直接加工因变形而报废的工件达到90%以上。根据零件的这个特点我们设计了如图6所示的一整套弹簧夹具，其中还包括了定位装置（弹簧夹具2）、夹紧装置（与散热器零件薄片相配合）以及连接螺钉、螺母。先用连接螺钉、螺母把夹紧装置和已经进行第一次装夹加工的毛坯槽对槽地贴合固定，再把它装夹到已经固定在机床上的定位装置上（弹簧夹具2）进行定位装夹，如图6所示。

3加工工艺方案的制定

根据设计出的散热器零件的加工装夹方法，我们可以制定出该零件在普通车床上加工的工艺方案。1）第一次装夹加工步骤：a.首先在加工前，在钻床上加工出散热器零件底面上的准10的通孔，或者在数控车床上用安装在刀架上的准10钻头钻出散热器零件底面上的准10的通孔。b.其次用设计好的夹具1夹住散热器零件毛坯铝合金薄片，夹持长度为32mm，用90°粗车刀来粗加工散热器零件的准61、准70外圆及端面。c.然后再用90°精车刀精加工散热器零件的准61、准70外圆及端面。d.用螺纹车刀加工出散热器零件端头的M61×1.5细牙外螺纹。e.最后用端面槽刀（刀宽不易过大，取3mm，刀刃必须要锋利）粗精加工准56深度为1mm端面槽。2）第二次装夹加工步骤：a.首先用设计的弹簧夹具2夹住散热器零件的准61和准70外圆，夹持长度为10mm。用设计好的夹具3套住散热器零件上的铝合金薄片并用螺钉及螺母锁紧。b.其次用90°粗车刀来粗加工散热器零件准70长为35mm的外圆。c.因铝合金薄片本身较薄，强度较弱，而尖刀加工时参加切削的刀刃与工件接触的面积较小，不易产生变形，所以最后用尖刀来精加工散热器零件零件准70长为35mm的外圆。

4加工工艺的创新

根据前面所述的加工工艺方案进行加工，散热器零件每件工件的加工时间约为6min/件，虽然尺寸和表面粗糙度要求都符合了客户的要求，但零件加工效率却较低，特别是在第二次装夹，除了比较耗时间外，而且装夹后直接加工因变形而报废的工件达到了90%以上。为了能更好地提高零件的成品率，减少零件的加工成本，减少每件零件的生产时间，我们在原有加工工艺的基础上进行了改良与创新。

4.1灌蜡工艺

散热器铝合金薄片容易变形是因为材料硬度不高，结构单薄，我们考虑能不能在散热器零件薄片间灌入其他材料使其填满空隙后再进行加工，这样不就能够解决工件变形的这一难题了吗？但是对于灌入工件的材料应该便于清洗，而且不能够对工件的材质有影响，因此我们初步拟定使用灌蜡的方法。首先将加热熔解液态的蜡均匀覆盖于零件的内表面和空隙处，冷却后与工件成为一个整体,实现对零件的进一步保护。零件加工完成后把零件放到60℃以上的热水中就可以去除零件上附着的蜡，待水温冷却，蜡结成块状又可以完成蜡的回收，从而降低成本。

4.2具体的步骤

待蜡凝固后，散热器铝合金薄片部分就成为一个整体，这样在数控加工过程中就免去了夹紧装置，还有连接螺钉、螺母等夹具，第二次装夹变得简单，节约了不少时间,零件加工完成后是融蜡的过程，用60℃以上的热水对工件进行泡浸，然后进行晾干。这样加工出的零件合格率也大大地得到了提高。最后加工完成的散热器零件如图8所示。

4.3改良后工艺分析

与方案一相比，改良后的方案二有较明显的优越性，而且实际按照方案二进行的散热器零件的加工效率也得到了提高。将蜡灌入散热器之后再进行加工，可以直接使用夹具进行装夹，不再使用夹紧装置、连接螺钉、螺母来夹紧固定，减少了装夹工序的时间。加工的工件不容易产生变形和毛刺，加工出零件的效果比原来的加工方法要好，时间更快，大约每3min就可以完成一件零件加工，生产效率提高50%，成本却降低了，符合当代先进的加工生产要求。散热器零件的加工质量也能达到多轴数控机床所要求的，解除了一些中小企业没有多轴加工设备的遗憾。

5结语

篇9

100%通过

考试说明：2020年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核，该课程共有4个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。

课程总成绩

形成性考核×50%

终结性考试×50%

形考任务1

一、单项选择题（每小题3分，共66分）

题目1

数控机床指的是（

），对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

选择一项：

装备了

NC或CNC

系统的机床

题目2

（

）属于数控机床的机床本体。

选择一项：

床身

题目3

（

）属于数控机床的反馈装置。

选择一项：

光栅

题目4

（

）属于数控机床的辅助装置。

选择一项：

装置

题目5

（

）属于数控机床的伺服系统。

选择一项：

伺服电机

题目6

（

）是机床实现自动加工的核心。

选择一项：

数控系统

题目7

按照工艺用途分类，数控铣床属于（

）数控机床。

选择一项：

金属切削类

题目8

按照运动轨迹控制分类，加工中心属于（

）。

选择一项：

轮廓控制

题目9

欲加工一条与X轴成60°的直线轮廓，应采用（

）数控机床。

选择一项：

轮廓控制

题目10

全闭环控制数控机床比开环及半闭环控制数控机床（

）。

选择一项：

精度高

题目11

（

）数控机床只有控制信息的前向通道，没有检测装置，不具有反馈环节。结构简单、调试方便、容易维修、成本较低，但其控制精度不高。

选择一项：

开环控制

题目12

数控机床使用反馈装置的作用是为了（

）。

选择一项：

提高机床的定位精度、加工精度

题目13

（

）数控机床的反馈装置安装在数控机床终端移动部件上，其加工精度高，移动速度快，但调试和维修比较复杂，成本高。

选择一项：

全闭环控制

题目14

数控机床全闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统的主要区别在于（

）。

选择一项：

反馈单元的安装位置

题目15

数控机床按运动轨迹控制分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和（

）数控机床。

选择一项：

轮廓控制

题目16

数控机床解决了在普通机床加工中存在的一系列缺点和不足，为（

）的精密复杂零件提供了自动化加工手段。

选择一项：

单件、小批量生产

题目17

数控机床解决了在普通机床加工中存在的一系列缺点和不足，它的特点有加工精度高、（

）、自动化程度高、劳动强度低、生产效率高等。

选择一项：

对加工对象的适应性强

题目18

世界上第一台数控机床是在（

）国研制成功的。

选择一项：

美国

题目19

并联机床是突破传统机床结构的最新一代的数控机床，（

）不是并联机床的优点。

选择一项：

控制简单

题目20

在国内外近年来生产的高速数控机床中，越来越多地采用图1所示（

）。从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。

选择一项：

电主轴

题目21

在采用全数字伺服系统的基础上，采用图2所示（

）直接驱动机床工作台实现“零传动”伺服进给方式。

选择一项：

直线电机

题目22

（

）不是数控机床机械结构的主要特点。

选择一项：

抗振性差

二、判断题（每小题2分共34分）

题目23

数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

选择一项：

对

题目24

计算机数控系统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。

选择一项：

对

题目25

伺服系统是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。

选择一项：

错

题目26

反馈装置是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。

选择一项：

错

题目27

开环控制系统一般适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。

选择一项：

对

题目28

闭环控制数控机床常采用步进电机为驱动装置的。

选择一项：

错

题目29

采用开环控制系统数控机床的精度高于采用闭环系统的数控机床。

选择一项：

错

题目30

通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。

选择一项：

错

题目31

可控轴数是指机床数控装置能够控制的坐标数目，即数控机床有几个运动方向采用了数字控制。

选择一项：

对

题目32

联动轴数是指机床数控装置控制各坐标轴协调动作的坐标轴数目。

选择一项：

对

题目33

当改变加工零件时，在数控机床上只要改变加工程序，就可继续加工新零件。

选择一项：

对

题目34

数控机床是为了解决单件、小批量、精度高、形状复杂的零件加工的自动化要求而产生的。

选择一项：

对

题目35

数控机床的使用提高生产效率，经济效益明显，有利于生产管理的现代化。

选择一项：

对

题目36

数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。

选择一项：

对

题目37

数字伺服系统指的是伺服系统中的控制信息用数字量来处理。

选择一项：

对

题目38

机械动、静摩擦的非线性不会导致数控机床爬行。

选择一项：

错

题目39

电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，采用电滚珠丝杆可以大大简化数控机床的结构。

选择一项：

对

形考任务2

一、单项选择题（每小题2分，共64分）

题目1

经济型数控车床常采用（

），它的优点是加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。

选择一项：

水平床身

题目2

车削中心是以（

）为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，以实现多工序复合加工的机床。

选择一项：

全功能型数控车床

题目3

采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（

）。

选择一项：

必须采用闭环控制系统

题目4

一般采用开环控制的经济型数控机床没有（

）。

选择一项：

反馈装置

题目5

加工中心按照功能特征分类，可分为

（

）、钻削和复合加工中心。

选择一项：

镗铣

题目6

立式加工中心是指主轴轴线与工作台（

）设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。

选择一项：

垂直

题目7

卧式加工中心是指主轴轴线与工作台（

）设置的加工中心,主要适用于加工箱体类零件。

选择一项：

平行

题目8

（

）集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段。有自动换刀装置，能实现工件一次装卡后完成铣、镗、钻、铰、锪、攻螺纹等多道工序或全部工序的加工。

选择一项：

加工中心

题目9

加工中心最突出的特征是是设置有（

）。

选择一项：

自动换刀装置

题目10

加工中心集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段，能实现工件一次装卡后的铣、镗、钻、铰、锪攻螺纹等综合加工。加工中心最大的特点是有（

）。

选择一项：

自动换刀装置

题目11

图1所示数控车床采用（

）结构，这种布局结构具有机床外形美观，占地面积小，易于排屑和冷却液的排流，便于操作者操作和观察，易于安装上下料机械手，实现全面自动化等特点。

选择一项：

倾斜床身

题目12

数控车床采用（

），加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。

选择一项：

水平床身

题目13

以多面孔系加工为主，工序集中且复杂的箱体类零件，一般选用（

）进行加工。

选择一项：

卧式加工中心

题目14

对箱体类，异形类，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以单面孔系加工为主，工序集中的，一般选用（

）进行加工。

选择一项：

立式加工中心

题目15

图3所示加工中心，按主轴在加工时的空间位置进行分类，属于（

）。

选择一项：

立式加工中心

题目16

在数控铣床的运动分配与部件布局中，一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成（

）。

选择一项：

卧式

题目17

数控电火花线切割机床加工的特点有（

）。

选择一项：

金属材料的硬度和韧性不影响加工速度

题目18

电火花加工的原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工最大的局限性是（

）。

选择一项：

只能用于加工金属等导电材料“

题目19

常用数控电火花加工机床的加工局限性（

）。

选择一项：

只能用于加工金属等导电材料

题目20

通常数控电火花加工机床可以加工（

）。

选择一项：

导电材料

题目21

数控电火花线切割机床属于（

）。

选择一项：

放电加工

题目22

（

）是数控机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。

选择一项：

数控系统

题目23

数控系统中的CNC的中文含义是（

）。

选择一项：

计算机数字控制

题目24

CNC是由（

）承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。

选择一项：

计算机

题目25

（

）是数控机床操作人员与数控系统进行信息交换的窗口。

选择一项：

人机界面

题目26

数控系统中的PLC是（

）。

选择一项：

人机界面

题目27

（

）的作用是用来完成数控机床的逻辑控制。

选择一项：

可编程控制器

题目28

数控机床的插补功能，由（

）来完成。

选择一项：

数字控制

题目29

下列功能中，（

）是数控系统目前一般所不具备的。

选择一项：

刀具刃磨功能

题目30

（

）不是数控系统的特点。

选择一项：

不具有通用性

题目31

（

）是数控机床的核心关键部件，特别是对于高档数控机床，它是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。

选择一项：

数控系统

题目32

数控车床的机床本体与普通车床相比，在结构上差别最大的部件是（

）。

选择一项：

进给传动系统

形考任务3

一、单项选择题（每小题2分，共64分）

题目1

经济型数控车床常采用（

），它的优点是加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。

选择一项：

水平床身

题目2

车削中心是以（

）为基本体，并在其础上进一步增加动力铣、钻、镗，以及副主轴的功能，以实现多工序复合加工的机床。

选择一项：

全功能型数控车床

题目3

采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（

）。

选择一项：

必须采用闭环控制系统

题目4

一般采用开环控制的经济型数控机床没有（

）。

选择一项：

反馈装置

题目5

加工中心按照功能特征分类，可分为

（

）、钻削和复合加工中心。

选择一项：

镗铣

题目6

立式加工中心是指主轴轴线与工作台（

）设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。

选择一项：

垂直

题目7

卧式加工中心是指主轴轴线与工作台（

）设置的加工中心,主要适用于加工箱体类零件。

选择一项：

平行

题目8

（

选择一项：

加工中心

题目9

加工中心最突出的特征是是设置有（

）。

选择一项：

自动换刀装置

题目10

）。

选择一项：

自动换刀装置

题目11

图1所示数控车床采用（

图1

选择一项：

倾斜床身

题目12

数控车床采用（

），加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。

图2

选择一项：

水平床身

题目13

以多面孔系加工为主，工序集中且复杂的箱体类零件，一般选用（

）进行加工。

选择一项：

卧式加工中心

题目14

对箱体类，异形类，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以单面孔系加工为主，工序集中的，一般选用（

）进行加工。

选择一项：

立式加工中心

题目15

图3所示加工中心，按主轴在加工时的空间位置进行分类，属于（

）。

选择一项：

立式加工中心

题目16

在数控铣床的运动分配与部件布局中，一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成（

）。

选择一项：

卧式

题目17

数控电火花线切割机床加工的特点有（

）。

选择一项：

金属材料的硬度和韧性不影响加工速度

题目18

）。

选择一项：

只能用于加工金属等导电材料“

题目19

常用数控电火花加工机床的加工局限性（

）。

选择一项：

只能用于加工金属等导电材料

题目20

通常数控电火花加工机床可以加工（

）。

选择一项：

导电材料

题目21

数控电火花线切割机床属于（

）。

选择一项：

放电加工

题目22

（

）是数控机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。

选择一项：

数控系统

题目23

数控系统中的CNC的中文含义是（

）。

选择一项：

计算机数字控制

题目24

CNC是由（

）承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。

选择一项：

计算机

题目25

（

）是数控机床操作人员与数控系统进行信息交换的窗口。

选择一项：

人机界面

题目26

数控系统中的PLC是（

）。

选择一项：

人机界面

题目27

（

）的作用是用来完成数控机床的逻辑控制。

选择一项：

可编程控制器

题目28

数控机床的插补功能，由（

）来完成。

选择一项：

数字控制

题目29

下列功能中，（

）是数控系统目前一般所不具备的。

选择一项：

刀具刃磨功能

题目30

（

）不是数控系统的特点。

选择一项：

不具有通用性

题目31

（

）是数控机床的核心关键部件，特别是对于高档数控机床，它是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。

选择一项：

数控系统

题目32

数控车床的机床本体与普通车床相比，在结构上差别最大的部件是（

）。

选择一项：

进给传动系统

形考任务4

一、单项选择题（每小题4分，共64分）

题目1

（

）检验又称静态精度检验，是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。

选择一项：

几何精度

题目2

数控机床精度检验中，（

）的检验是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。

选择一项：

定位精度

题目3

下列（

）检验属于定位精度检验。

选择一项：

直线运动轴机械原点的返回精度

题目4

对加工中心的（

）检验，属于定位精度检验。

选择一项：

回转轴原点的返回精度

题目5

数控机床几何精度检查时首先应该进行（

）。

选择一项：

安装水平的检查与调整

题目6

对数控铣床的（

）检验，属于切削精度检验。

选择一项：

斜线铣削精度

题目7

图1所示（

），可用于数控机床的直线运动定位精度检验。

选择一项：

激光干涉仪

题目8

图2所示（

）的工作原理是将其两端分别安装在机床的主轴与工作台上(或者安装在车床的主轴与刀塔上)，测量两轴插补运动形成的圆形轨迹，并将这一轨迹与标准圆形轨迹进行比较，从而评价机床产生误差的种类和幅值。

选择一项：

球杆仪

题目9

将被测物体置于图3所示（

）的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测的几何尺寸、形状和位置。

选择一项：

三坐标测量机

题目10

数控机床的使用条件有明确的要求，与数控机床的基本使用条件不符的是（

）。

选择一项：

无需保护接地

题目11

在数控生产技术管理中，除对操作、刀具、维修人员的管理外，还应加强对（

）的管理。

选择一项：

编程人员

题目12

按报警号分类，数控系统的报警可分为（

）和用户报警两大类。

选择一项：

系统故障

题目13

数控机床的故障按故障内容分类，可分为（

）和电气故障两大类。

(

选择一项：

机械故障

题目14

数控机床的故障按故障特征分类，可分为（

）和有报警故障两大类。

选择一项：

无报警故障

题目15

数控机床的故障按故障现象分类，可分为（

）和随机性故障两大类。

选择一项：

可重复故障

题目16

数控机床的故障按故障性质分类，可分为（

）和不可恢复性故障两大类。

选择一项：

可恢复性故障

二、判断题（每小题2分共36分）

题目17

数控机床的定位精度是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。

选择一项：

对

题目18

数控机床的几何精度是表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。

选择一项：

错

题目19

数控机床的切削精度检验是对机床的几何精度和定位精度在切削加工条件下的一项综合检查。

选择一项：

对

题目20

三坐标测量机作为一种检测仪器，对零件和部件的尺寸、形状及相互位置进行检测。

选择一项：

对

题目21

球杆仪利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。

选择一项：

对

题目22

激光干涉仪利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。

选择一项：

错

题目23

平均排除故障时间是从出现故障直到故障排除恢复正常为止的平均时间。

选择一项：

对

题目24

伺服电机与丝杠的联轴节松动导致伺服电机与滚珠丝杠之间出现滑动，使得零件报废属于电气故障。

选择一项：

错

题目25

数控机床的故障按故障内容分类，可分为可重复性故障和电气故障。

选择一项：

错

题目26

数控机床能否充分发挥作用，起到应有的经济效益，是与生产管理、技术水平、人员配套、基础元部件的及时供应等有密切关系的。

选择一项：

对

题目27

数控设备的选用只需要考虑其加工精度就可以了。

选择一项：

错

题目28

用数控机床加工时，切削速度越高加工成本越低。

选择一项：

错

题目29

数控机床使用时需要进行保护接地。

选择一项：

对

题目30

数控机床的基础使用条件必须保证稳定的供电电源，有抗干扰措施。

选择一项：

对

题目31

数控机床工作地允许的海拔高度为1000m，当超过这个指标后，不仅伺服驱动系统的输出功率下降，而且影响加工的效果。

选择一项：

对

题目32

数控机床工作的环境温度是没有限制条件的。

选择一项：

错

题目33

加工中心能在一次装夹后实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工，即工序集中。

选择一项：

对

题目34

五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通过回转工作台的旋转和主轴头的旋转，能在工件一次装夹后，完成除安装面以外的所有五个面的加工。

篇10

关键词：普通机床；数控机床；改造设计

Abstract: NC machine tools are in now science and technology development situation, to promote productivity, has great role in promoting the development of machinery. This paper mainly analyses the common machine tool (C618) to the design steps of CNC machine tools, and the design of special knuckle CNC vertical lathe parts is introduced, with important implications for machinery industry!

Key words: general machine tools; NC machine tool; design

中图分类号：TU2 文献标识码：文章编号

一、数控机床与应用

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。

二、普通车床的数控化改造设计

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成(那些受资金等条件限制，而将传统机床改装成建议数控机床的另当别论）。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。

2.1设计内容及任务。普通车床（C618）的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（包括纵向、横向进给系统的设计与计算）、主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计、电磁离合器的设计计算。本设计任务是对C618卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为0.01 /脉冲，横向最小运动单位0.005 /脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。

2.2数控部分的设计改造。（1）数控系统运动方式的确定。数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。连续控制系统能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。由于C618车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。（2）伺服进给系统的设计改造。数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。但他结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路，因此开环系统的精度较差，但其结构简单，易于调整，所以常用于精度要求不高的场合。经过上述比较，由于所改造的C618车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。

2.3数控系统的硬件电路设计。数控系统都是由硬件和软件两部分组成，硬件是控制系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。

数控装置的设计方案通常有：

(1) 可以全部自己设计制作

(2)可以采用单板机或STD模块或工控机改制

(3)可以选用现成的数控装置作少量的适应化改动

在普通机床的经济型数控改造中，由于第一种设计周期较长且不经济，同时质量也难于保证。第二种则更加不经济。所以设计将采取第三种方案。

2.4机械改造部分的设计。(1)主传动部分的改造设计。将原机床的主轴电动机换成变频调速电动机，无级调速部分由变频器控制。将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。改造后使其主运动和进给运动分离，主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。（2）进给机构的改造。将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除。纵向、横向进给以步进电动机作为驱动元件经一级齿轮减速后，由滚珠丝杠传动。（3）其它部件的改造。刀架部分：拆除原手动刀架和小拖板，安装由微机控制的四工位电动机刀架，该刀架具有重复定位精度高、刚性好、使用寿命长、工艺性好等优点。

三、转向节专用立式数控车床部件设计

3.1 主轴箱设计。（1）主轴箱结构设计。本机床为立式结构，主轴箱就是传统意义上的床身，其作用一是安装主轴及其传动系统，二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。因此要求主轴箱具有据够的刚性，结构必须合理，长期使用不变形。（2）主轴箱传动系统。传动比确定：机床主要加工转向节，兼顾通用数控立车功能，传动比为1:10，最低转速为63转每分钟，最高转速为1000转每分钟；转动路线确定：传动路线采用伺服电机通过行星减速箱、皮带轮驱动主轴单元使主轴旋转；主轴单元结构：采用主轴单元结构目的是方便制造、安装、维修。选用主轴单元结构要适合加工转向节特殊件的需要。选用主轴单元结构要适应加工转向节特殊件的需要，第一满足刚性要求，旋转精度的长久稳定性；第二要有夹紧油缸及分油装置；第三动力卡盘和专用车具可快速切换，实现通用立式数控车床功能和专用转向节数控加工的切换。据此，选用的主轴单元为标准50规格的车主轴支撑形式，具有高刚性、高精度的特点。

3.2 进给系统设计。（1）纵向进给传动系统设计。纵向进给传动系统主要有纵向滑板和纵向滚珠丝杠传动副组成。其纵向滑板安装在立柱的纵向滚动导轨上，它可以沿立柱导轨做纵向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。纵向伺服电机经联轴直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动纵向滑板沿立柱导轨运动。（2）横向进给系统设计。横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上，它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。

3.3 转向节工装夹具设计。（1）顶尖部件设计。顶尖是机床的重要定位机构，其功用：定位功能、回转功能、夹紧功能，其动作：安装工件时，顶尖部件处于上部，当工件在专用车具的正确位置上时，顶尖在油缸的作用下向下移动，使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔，完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转，实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力，设计驱动油缸的规格，确保夹紧可靠；转向节是不平衡件，顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性，以保证回转精度的长久稳定性。（2）转向节车具设计。转向节是异形件，非常的不平衡，其车具设计有一定难度，第一是定位采用顶尖孔，其刚性不好，需要上下顶尖定位夹紧，下顶尖固定在主轴上，上顶尖单独设计移动部件；第二是夹紧，没有规则的夹紧面，同时不同的顶尖形状各异，要使车具具有通用性，车具必须具有适应不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在设计车具时必须有可调整的配置设置；第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧，主轴设置旋转编码器，以适应车螺纹功能，车具设置夹紧油缸。

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