1CK6132 數(shù)控車床總體及進給驅(qū)動部件設計摘 要 隨 著 機 械 制 造 業(yè) 的 飛 速 發(fā) 展 ， 為 進 一 步 提 高 教 學 生 產(chǎn) 類 中 小 型 數(shù) 控 車 床 的 性價 比 ， 提 高 主 軸 轉(zhuǎn) 速 ， 增 加 機 床 剛 性 ， 對 原 有 的 數(shù) 控 車 床 作 了 一 定 的 結 構 改 進 設 計 ，使 之 不 僅 能 滿 足 教 學 用 途 外 還 能 用 于 生 產(chǎn) 實 際 上 半 精 、 精 加 工 。設 計 的 內(nèi) 容 為 主 要 介 紹 了 數(shù) 控 機 床 的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 趨 勢 ， 數(shù) 控 機 床 的 概 述 和 分 類等 ， 主 要 設 計 為 CK6132 車 床 總 體 及 驅(qū) 動 部 件 設 計 ， 首 先 是 主 要 動 力 參 數(shù) 的 確 定 ，主 運 動 功 率 確 定 和 切 削 量 的 選 擇 ， 切 削 功 率 的 選 擇 等 ， 進 給 驅(qū) 動 部 件 的 設 計 ， 滾 珠絲 杠 的 選 用 ， 之 后 對 其 進 行 校 核 ， 介 紹 了 導 軌 、 導 軌 架 及 床 身 的 設 計 。 對 導 軌 架 的尺 寸 進 行 了 估 算 。完 成 了 進 給 驅(qū) 動 的 相 關 設 計 問 題 ， 能 滿 足 教 學 生 產(chǎn) 類 中 小 型 數(shù) 控 車 床 加 工 相 關零 件 的 要 求 ， 同 時 該 機 床 也 有 較 好 的 性 價 比 ， 有 一 定 的 應 用 價 值關 鍵 詞 數(shù) 控 車 床 床 身 滾 珠 絲 杠Ck6132 lathe to drive and the overall design of componentAbstract Along with mechanical manufacturing industry develop fast. On one hand, to raise the ratio of performance and increase the rigidity of machine and price of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control. On the other hand, to raise the rotate speed of the spindles. It has made certain improvement for the original machine tool of numerical control which make it not only satisfy teaching outside can be still used to produce is half , finish machining. The design for the content of CNC introduces the present situation and development trend of selection and the significance of nc machine tools, summarizes and classification, the main design for CK6132 lathe overall and driving parts design, first is the main force of parameters, and the power of the cutting, etc, cutting power to drive into the design of components, ball screw, after the test, to guide rails, and introduced the design and lathe bed. To guide frame size is estimatedThis design has solved the related problem of feed and drive parts basically. It can reach the requirement of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control .It also gets certain economy and reaches the purpose of this design. 2Keywords turning machine lathe bed ball-bearing 3目 錄題目…………………………………………………………………………………………………………I摘要及關鍵詞………………………………………………………………………………………….I1 前 言 …11.1 課題 背景 .11.1.1 數(shù)控機床簡介 .11.1.2 課題選材 21.1.3 主要工作及結構 .21.2 數(shù) 控 機 床 概 述 41.2.1 數(shù) 控 機 床 的 定 義 31.2.2 數(shù) 控 機 床 的 組 成 及 特 點 31.2.3 數(shù) 控 機 床 的 主 要 技 術 參 數(shù) .41.3 數(shù) 控 機 床 的 分 類 41.3.1 按 機 械 運 動 軌 跡 分 類 41.3.2 按 伺 服 系 統(tǒng) 的 類 型 分 類 .61.3.3 按 聯(lián) 動 軸 數(shù) 分 類 81.4 數(shù) 控 未 來 發(fā) 展 的 趨 勢 91.4.1 繼 續(xù) 向 開 放 式 、 基 于 PC 的 第 六 代 方 向 發(fā) 展 91.4.2 向 高 速 化 、 高 精 度 化 和 智 能 化 方 向 發(fā) 展 92 數(shù) 控 車 床 簡 介 .92.1 數(shù) 控 車 床 的 結 構 特 點 92.1.1 工 藝 范 圍 與 分 類 92.1.2 數(shù) 控 車 床 的 特 點 與 發(fā) 展 92.1.3 數(shù) 控 車 床 的 組 成 102.2 數(shù) 控 車 床 的 總 體 布 局 102.2.1 數(shù) 控 機 床 總 體 布 局 的 概 念 .102.2.2 數(shù) 控 車 床 布 局 的 結 構 特 點 及 影 響 布 局 的 因 素 .112.2.3 CK6132 數(shù) 控 車 床 的 總 體 布 局 結 構 方 案 的 確 定 .123 CK6132 動 力 參 數(shù) 的 確 定 .133.1 主 運 動 功 率 的 確 定 1343.1.1 切 削 用 量 的 選 擇 133.1.2 車 削 時 切 削 力 的 計 算 143.1.3 主 傳 動 中 電 機 的 功 率 和 型 號 的 確 定 .143.2 進 給 驅(qū) 動 部 件 傳 動 功 率 的 計 算 153.2.1 數(shù) 控 機 床 進 給 傳 動 系 統(tǒng) 要 求 .153.2.2 計 算 進 給 部 件 傳 動 功 率 的 相 關 公 式 及 原 理 .163.2.3 進 給 驅(qū) 動 部 件 的 功 率 和 扭 矩 的 計 算 .174 滾珠絲杠的選用及校核 .214.1 滾珠絲杠副傳動的概述 214.2 滾 珠 絲 杠 的 結 構 形 式 、 型 號 及 支 承 形 式 的 選 用 .234.2.1 滾 珠 絲 杠 副 的 結 構 形 式 234.2.2 滾 珠 絲 杠 副 的 型 號 254.3 滾 珠 絲 杠 副 軸 承 的 選 用 274.4 滾 珠 絲 杠 的 計 算 和 校 核 274.4.1 靜 載 強 度 的 計 算 274.4.2 疲 勞 強 度 的 計 算 285 導 軌 、 導 軌 架 及 床 身 的 設 計 .295.1 導 軌 的 設 計 295.1.1 滑 動 導 軌 的 類 型 305.1.2 滑 動 導 軌 的 間 隙 調(diào) 整 機 構 .305.1.3 滑 動 導 軌 的 潤 滑 315.2 導 軌 架 的 設 計 315.2.1 導 軌 架 結 構 的 基 本 要 求 315.2.2 CK6132 數(shù) 控 車 床 導 軌 架 的 結 構 .325.3 床 身 的 設 計 326 結 論 33參考文獻 34致謝.35附錄.3651 前 言設 計 的 選 題 為 CK6132 數(shù) 控 車 床 的 設 計 ， 設 計 的 內(nèi) 容 為 CK6132 數(shù) 控 車 床 總體 布 局 方 案 的 設 計 ， 其 主 要 動 力 參 數(shù) 的 設 計 ， 工 作 臺 進 給 驅(qū) 動 部 件 的 設 計 ， 主 要 進給 驅(qū) 動 零 部 件 的 計 算 和 校 核 ， 相 關 零 部 件 型 號 的 選 用 。 本 次 設 計 題 目 是 經(jīng) 過 仔 細 、認 真 的 調(diào) 研 而 確 立 為 設 計 的 選 題 的 。 這 個 選 題 貼 近 生 活 實 際 ， 產(chǎn) 品 能 夠 在 基 本 滿足 客 戶 要 求 的 前 提 下 ， 同 時 保 證 了 較 好 的 經(jīng) 濟 性 。 此 選 題 具 有 較 好 的 實 用 性 ， 產(chǎn) 品主 要 用 于 教 學 ， 并 不 完 全 用 于 工 廠 、 企 業(yè) 生 產(chǎn) 加 工 零 件 。 所 以 ， 進 行 設 計 時 ， 在 保證 數(shù) 控 機 床 應 有 精 度 的 同 時 ， 還 要 兼 顧 其 經(jīng) 濟 性 。設 計 是 教 學 環(huán) 節(jié) 的 重 要 組 成 部 分 ， 是 大 學 四 年 所 學 知 識 的 綜 合 應 用 ， 是 培 養(yǎng) 我們 學 生 綜 合 運 用 大 學 階 段 所 學 基 礎 知 識 和 基 本 技 能 ， 分 析 解 決 實 際 問 題 能 力 的 一 個重 要 環(huán) 節(jié) 。 而 且 與 其 它 的 教 學 環(huán) 節(jié) 相 配 合 ， 在 某 種 程 度 上 是 課 堂 上 所 學 知 識 地 延 續(xù)和 升 華 ， 是 其 它 教 學 環(huán) 節(jié) 所 不 能 取 代 的 。通 過 設 計 能 使 我 們 受 到 一 個 工 程 技 術 人 員 所 必 需 的 綜 合 訓 練 ， 在 不 同 程 度 上 提 高了 自 身 的 各 種 能 力 ， 諸 如 調(diào) 查 研 究 、 查 閱 文 獻 、 收 集 材 料 、 繪 圖 、 技 術 分 析 、 團 結合 作 和 總 結 撰 寫 論 文 和 設 計 說 明 書 的 能 力 等 。 同 時 也 是 我 們 走 上 工 作 崗 位 之 前 的 一種 有 效 的 “實 踐 ”。 設 計 的 工 作 方 向 是 面 對 經(jīng) 濟 建 設 、 面 向 生 產(chǎn) 實 際 、 堅 持 教 學 要 求 、努 力 實 現(xiàn) 教 學 、 科 研 、 生 產(chǎn) 三 方 面 結 合 ， 進 一 步 加 強 基 礎 理 論 和 技 能 的 培 養(yǎng) 。 在 設計 期 間 我 們 要 以 腳 踏 實 地 的 、 勇 于 克 服 一 切 困 難 的 頑 強 精 神 攀 向 科 學 的 高 峰 。設 計 的 目 的 也 是 它 的 重 要 之 處 在 于 鍛 煉 我 們 的 設 計 思 維 ， 開 拓 我 們 的 知 識 視 野 ， 力求 以 最 佳 的 思 維 方 式 去 分 析 解 決 實 際 設 計 中 的 問 題 ， 以 加 強 我 們 處 理 實 際 問 題 的 能力 ， 可 以 說 設 計 是 我 們 走 上 工 作 崗 位 前 的 一 次 練 兵 。 在 世 界 范 圍 內(nèi) ， 對 新 工 藝 、新 材 料 、 新 結 構 、 新 單 元 、 新 元 件 的 研 究 開 發(fā) 工 作 正 在 大 力 開 展 ， 如 對 新 的 主 軸 結構 、 高 速 電 主 軸 、 高 速 直 線 電 機 等 方 面 提 出 了 更 高 的 要 求 。 對 加 工 超 硬 、 難 切 削 材料 及 特 殊 復 合 材 料 及 復 雜 零 件 、 不 規(guī) 則 曲 面 等 也 有 了 更 多 的 需 求 。我 國 是 世 界 上 機 床 產(chǎn) 量 最 多 的 國 家 ， 但 數(shù) 控 機 床 的 產(chǎn) 品 競 爭 力 在 國 際 市 場 中 仍 處于 較 低 水 平 ， 即 使 在 國 內(nèi) 市 場 也 面 臨 著 嚴 峻 的 形 勢 ： 一 方 面 國 內(nèi) 市 場 對 各 類 機 床 產(chǎn)品 特 別 是 數(shù) 控 機 床 有 大 量 的 需 求 ， 而 另 一 方 面 卻 有 不 少 國 產(chǎn) 機 床 滯 銷 積 壓 ， 國 外 產(chǎn)品 機 床 充 斥 市 場 ， 嚴 重 影 響 我 國 數(shù) 控 機 床 自 主 發(fā) 展 的 勢 頭 。 這 種 現(xiàn) 象 的 出 現(xiàn) ， 除 了有 經(jīng) 營 上 、 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 上 和 促 銷 手 段 上 的 原 因 外 ， 還 有 一 個 主 要 的 原 因 就 是 我 國 生 產(chǎn)的 數(shù) 控 機 床 品 種 、 性 能 和 結 構 不 夠 先 進 ， 新 產(chǎn) 品 的 開 發(fā) 周 期 長 ， 不 能 即 使 針 對 用 戶的 需 求 提 供 滿 意 的 產(chǎn) 品 。1.1 設計背景 1.1.1 數(shù) 控 機 床 簡 介隨 著 科 學 技 術 的 發(fā) 展 ， 機 電 產(chǎn) 品 日 趨 精 密 復 雜 。 產(chǎn) 品 的 精 度 要 求 越 來 越 高 、 更6新 換 代 的 周 期 也 越 來 越 短 ， 從 而 促 進 了 現(xiàn) 代 制 造 業(yè) 的 發(fā) 展 。 尤 其 是 宇 航 、 軍 工 、 造船 、 汽 車 和 模 具 加 工 等 行 業(yè) ， 用 普 通 機 床 進 行 加 工 （ 精 度 低 、 效 率 低 、 勞 動 度 大 ）已 無 法 滿 足 生 產(chǎn) 要 求 ， 從 而 一 種 新 型 的 用 數(shù) 字 程 序 控 制 的 機 床 應 運 而 生 。 這 種 機 床是 一 種 綜 合 運 用 了 計 算 機 技 術 、 自 動 控 制 、 精 密 測 量 和 機 械 設 計 等 新 技 術 的 機 電 一體 化 典 型 產(chǎn) 品 。 數(shù) 控 機 床 是 一 種 裝 有 程 序 控 制 系 統(tǒng) （ 數(shù) 控 系 統(tǒng) ） 的 自 動 化 機 床 。 該系 統(tǒng) 能 夠 邏 輯 地 處 理 具 有 使 用 號 碼 ， 或 其 他 符 號 編 碼 指 令 （ 刀 具 移 動 軌 跡 信 息 ） 規(guī)定 的 程 序 。 具 體 地 講 ， 把 數(shù) 字 化 了 的 刀 具 移 動 軌 跡 的 信 息 輸 入 到 數(shù) 控 裝 置 ， 經(jīng) 過 譯碼 、 運 算 ， 從 而 實 現(xiàn) 控 制 刀 具 與 工 件 相 對 運 動 ， 加 工 出 所 需 要 的 零 件 的 機 床 ， 即 為數(shù) 控 機 床 [1]。1.1.2 設 計 選 材隨 著 工 業(yè) 生 產(chǎn) 社 會 化 、 專 業(yè) 化 、 集 中 化 、 高 度 機 械 化 乃 至 自 動 化 的 步 伐 的 加 快 ，機 械 制 造 業(yè) 對 數(shù) 控 機 床 的 要 求 也 越 來 越 向 高 精 度 、 高 穩(wěn) 定 性 、 高 生 產(chǎn) 率 、 高 適 應 性方 向 發(fā) 展 。 為 進 一 步 提 高 我 國 數(shù) 控 機 床 技 術 ， 對 于 教 學 類 數(shù) 控 機 床 在 保 持 原 有 的 小型 化 基 礎 上 ， 提 高 轉(zhuǎn) 速 也 顯 得 越 來 越 重 要 了 。設 計 課 題 ——CK6132 數(shù) 控 車 床 來 源 于 南 京 邁 順 數(shù) 控 新 技 術 有 限 公 司 即 原 來 的江 蘇 東 方 數(shù) 控 有 限 公 司 的 。 原 東 方 公 司 主 要 從 事 于 教 學 實 驗 臺 和 教 學 用 小 型 數(shù) 控 機床 的 生 產(chǎn) ， 產(chǎn) 品 結 構 和 功 能 單 一 不 利 于 市 場 競 爭 。 公 司 為 了 擴 大 產(chǎn) 品 結 構 ， 增 強 市場 的 競 爭 力 除 整 合 保 留 原 有 的 教 學 用 相 關 設 備 ， 同 時 面 向 生 產(chǎn) 型 的 企 業(yè) 這 塊 市 場 需要 ， 新 公 司 現(xiàn) 在 又 開 發(fā) 了 新 的 產(chǎn) 品 系 列 ， 生 產(chǎn) 中 小 型 數(shù) 控 機 床 （ 主 要 是 車 、 銑 及 加工 中 心 ） 。 此 次 我 們 主 要 從 事 小 型 中 高 速 數(shù) 控 車 床 的 設 計 。1.1.3 主 要 工 作 及 結 構設 計 主 要 設 計 數(shù) 控 車 床 機 械 本 體 部 分 ， 其 中 主 要 完 成 機 床 本 體 的 設 計 、 進 給 驅(qū)動 部 件 及 主 要 零 部 件 的 設 計 。在 此 次 設 計 中 ， 主 要 講 述 了 數(shù) 控 機 床 概 述 ， 從 數(shù) 控 機 床 的 分 類 與 發(fā) 展 方 面 以 及其 在 先 進 制 造 業(yè) 中 的 作 用 進 行 了 細 致 的 介 紹 。 簡 單 介 紹 了 數(shù) 控 車 床 的 結 構 特 點 及 總體 布 局 對 機 床 的 影 響 。 主 要 介 紹 了 機 床 主 參 數(shù) 的 計 算 ， 如 切 削 用 量 的 選 擇 、 切 削 力的 計 算 、 進 給 驅(qū) 動 部 件 的 計 算 等 。 其 中 主 要 進 行 了 主 電 機 的 選 擇 。 是 滾 珠 絲 杠 的 選用 及 校 核 ， 主 要 敘 述 了 滾 珠 絲 杠 的 型 號 、 滾 珠 絲 杠 螺 母 副 的 預 緊 方 式 以 及 滾 珠 絲 杠的 安 裝 方 法 ， 此 后 對 所 選 的 滾 珠 絲 杠 進 行 了 校 核 。 介 紹 了 導 軌 、 導 軌 架 及 床 身 的 設計 。 對 導 軌 架 的 尺 寸 進 行 了 估 算 。由于時間較短，本文主要討論的是關于數(shù)控機床機械本體的設計。對于數(shù)控車床電氣設備只是在設計過程中有初步的了解，本文沒有深入討論此方面的問題。31.2 數(shù) 控 機 床 概 述1.2.1 數(shù) 控 機 床 的 定 義數(shù) 控 即 數(shù) 字 控 制 (Numerical Control， NC)。 數(shù) 控 技 術 是 指 用 數(shù) 字 信 號 形 成 的控 制 程 序 對 一 臺 或 多 臺 機 械 設 備 進 行 控 制 的 一 門 技 術 。數(shù) 控 機 床 ， 簡 單 的 說 ， 就 是 采 用 了 數(shù) 控 技 術 的 機 床 。 即 將 機 床 的 各 種 動 作 、 工件 的 形 狀 、 尺 寸 以 及 機 床 的 其 他 功 能 用 一 些 數(shù) 字 代 碼 表 示 ， 把 這 些 數(shù) 字 代 碼 通 過 信息 載 體 輸 入 給 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 數(shù) 控 系 統(tǒng) 經(jīng) 過 譯 碼 、 運 算 以 及 處 理 ， 發(fā) 出 相 應 的 動 作 指 令 ，自 動 地 控 制 機 床 的 刀 具 與 工 件 的 相 對 運 動 ， 從 而 加 工 出 所 需 要 的 工 件 [1]。實 際 上 ， 數(shù) 控 機 床 就 是 一 種 具 有 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 自 動 化 機 床 。 所 以 說 數(shù) 控 機 床 是 最典 型 的 機 電 一 體 化 產(chǎn) 品 。1.2.2數(shù) 控 機 床 的 組 成 及 特 點1.2.2.1 數(shù) 控 機 床 的 組 成數(shù) 控 機 床 主 要 由 輸 入 輸 出 設 備 、 數(shù) 控 裝 置 、 伺 服 系 統(tǒng) 、 測 量 反 饋 裝 置 和 機 床 本體 組 成 。其 中 ， 程 序 介 質(zhì) 用 于 記 載 機 床 加 工 零 件 的 全 部 信 息 。 如 零 件 加 工 的 工 藝 過 程 、工 藝 參 數(shù) 、 位 移 數(shù) 據(jù) 、 切 削 速 度 等 。 常 用 的 程 序 介 質(zhì) 有 磁 帶 、 磁 盤 等 。 也 有 一 些 數(shù)控 機 床 采 用 操 作 面 板 上 的 按 鈕 和 鍵 盤 將 加 工 程 序 直 接 輸 入 或 通 過 串 行 接 口 將 計 算 機上 編 寫 的 加 工 程 序 輸 入 到 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 在 計 算 機 輔 助 設 計 與 計 算 機 輔 助 制 造(CAD/CAM)集 成 系 統(tǒng) 中 ， 加 工 程 序 可 不 需 要 任 何 載 體 而 直 接 輸 入 到 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。數(shù) 控 裝 置 是 控 制 機 床 運 動 的 中 樞 系 統(tǒng) ， 它 的 基 本 任 務 是 接 收 程 序 介 質(zhì) 帶 來 的 信息 ， 按 照 規(guī) 定 的 控 制 算 法 進 行 插 補 運 算 ， 把 它 們 轉(zhuǎn) 換 為 伺 服 系 統(tǒng) 能 夠 接 收 的 指 令 信號 ， 然 后 將 結 果 由 輸 出 裝 置 送 到 各 坐 標 控 制 的 伺 服 系 統(tǒng) [2]。伺 服 系 統(tǒng) 由 伺 服 驅(qū) 動 電 動 機 和 伺 服 驅(qū) 動 裝 置 組 成 ， 是 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 執(zhí) 行 部 件 。 它的 基 本 作 用 是 接 收 數(shù) 控 裝 置 發(fā) 來 的 指 令 脈 沖 信 號 ， 控 制 機 床 執(zhí) 行 部 件 的 進 給 速 度 、方 向 和 位 移 量 ， 以 完 成 零 件 的 自 動 加 工 。通 常 數(shù) 控 系 統(tǒng) 由 數(shù) 控 裝 置 和 伺 服 系 統(tǒng) 兩 部 分 組 成 ， 各 公 司 的 數(shù) 控 產(chǎn) 品 也 是 將 兩者 作 為 一 體 的 。機 床 主 體 也 稱 主 機 ， 包 括 機 床 的 主 運 動 部 件 、 進 給 運 動 部 件 、 執(zhí) 行 部 件 和 基 礎部 件 ， 如 底 座 、 立 柱 、 滑 鞍 、 工 作 臺 (刀 架 )、 導 軌 等 。 數(shù) 控 機 床 與 普 通 機 床 不 同 ，它 的 主 運 動 和 各 個 坐 標 軸 的 進 給 運 動 都 是 由 單 獨 的 伺 服 電 動 機 驅(qū) 動 ， 所 以 它 的 傳 動鏈 短 、 結 構 比 較 簡 單 。 為 了 保 證 數(shù) 控 機 床 的 快 速 響 應 特 性 ， 在 數(shù) 控 機 床 上 還 普 遍 采用 精 密 滾 珠 絲 杠 副 和 直 線 滾 動 導 軌 副 。 在 加 工 中 心 上 還 配 備 有 刀 庫 和 自 動 換 刀 裝 置 。同 時 還 有 一 些 良 好 的 配 套 設 施 ， 如 冷 卻 、 自 動 排 屑 、 自 動 潤 滑 、 防 護 和 對 刀 儀4等 ， 以 利 于 充 分 發(fā) 揮 數(shù) 控 機 床 的 功 能 。 此 外 為 了 保 證 數(shù) 控 機 床 的 高 精 度 、 高 效 率和 高 自 動 化 加 工 ， 數(shù) 控 機 床 的 其 他 機 械 結 構 也 產(chǎn) 生 了 很 大 的 變 化 。 本 次 設 計 即 主要 完 成 機 床 主 體 部 分 的 設 計 。1.2.2.2 數(shù) 控 機 床 的 特 點數(shù) 控 機 床 與 普 通 機 床 加 工 零 件 的 區(qū) 別 ， 在 于 數(shù) 控 機 床 是 按 照 程 序 自 動 加 工 零件 ， 而 普 通 機 床 由 工 人 手 工 操 作 來 加 工 零 件 。 在 數(shù) 控 機 床 上 只 要 改 變 控 制 機 床 動作 的 程 序 ， 就 可 以 達 到 加 工 不 同 零 件 的 目 的 。 由 于 是 一 種 程 序 控 制 過 程 ， 數(shù) 控 機床 相 應 形 成 了 以 下 幾 個 特 點 。（ 1） 采 用 數(shù) 控 機 床 可 以 提 高 零 件 的 加 工 精 度 、 穩(wěn) 定 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 。 因 為 數(shù) 控機 床 按 照 預 定 的 加 工 程 序 進 行 加 工 ， 加 工 過 程 中 消 除 了 操 作 者 人 為 的 操 作 誤 差 ，所 以 零 件 加 工 的 一 致 性 好 ， 而 且 加 工 精 度 還 可 以 利 用 軟 件 來 進 行 校 正 補 償 ， 因此 可 以 獲 得 比 機 床 本 身 所 能 達 到 的 精 度 還 要 高 的 加 工 精 度 及 重 復 定 位 精 度 。（ 2） 數(shù) 控 機 床 可 以 完 成 普 通 機 床 難 以 完 成 或 根 本 不 能 加 工 的 具 有 復 雜 曲面 的 零 件 的 加 工 。 因 此 它 在 航 空 航 天 、 造 船 、 模 具 等 加 工 業(yè) 中 得 到 廣 泛 應 用 。（ 3） 采 用 數(shù) 控 機 床 比 普 通 機 床 可 以 提 高 生 產(chǎn) 效 率 2～ 3 倍 ， 尤 其 是 對 某 些復 雜 零 件 的 加 工 ， 生 產(chǎn) 效 率 可 以 提 高 十 幾 倍 甚 至 幾 十 倍 。（ 4） 可 以 實 現(xiàn) 一 機 多 用 。 一 些 數(shù) 控 機 床 將 幾 種 普 通 機 床 功 能 合 一 ， 加 上 刀庫 與 自 動 換 刀 裝 置 構 成 加 工 中 心 ， 如 果 能 配 置 數(shù) 控 轉(zhuǎn) 臺 或 分 度 轉(zhuǎn) 臺 ， 則 可 以 實現(xiàn) 一 次 安 裝 、 多 面 加 工 。（ 5） 采 用 數(shù) 控 機 床 有 利 于 向 計 算 機 控 制 與 管 理 生 產(chǎn) 方 面 發(fā) 展 ， 為 實 現(xiàn) 生產(chǎn) 過 程 自 動 化 創(chuàng) 造 了 條 件 。1.2.3 數(shù) 控 機 床 的 主 要 技 術 參 數(shù)1． 2.3.1 主 要 規(guī) 格 尺 寸最 大 加 工 直 徑 320mm、 拖 板 上 最 大 加 工 直 徑 160mm、 最 大 加 工 長 度 為500mm， 綜 合 硬 質(zhì) 合 金 及 高 速 鋼 車 刀 粗 車 外 圓 和 端 面 時 的 進 給 量 選 取 車 刀 刀 桿 尺 寸 BH 為 16 25、 工 件 直 徑 為 40mm、 ap=2mm 時 進 給 量 f=0.5mm/r。?1.2.3.2 主 軸 系 統(tǒng)數(shù) 控 機 床 主 軸 采 用 直 流 或 交 流 電 動 機 驅(qū) 動 ， 具 有 較 寬 的 調(diào) 速 范 圍 和 較 高 的 回轉(zhuǎn) 精 度 ， 主 軸 本 身 的 剛 度 與 抗 振 性 比 較 好 。 現(xiàn) 在 數(shù) 控 機 床 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 普 遍 能 達到 5000r/min～ 10000r/min 甚 至 更 高 。1.3 數(shù) 控 機 床 的 分 類數(shù) 控 機 床 種 類 很 多 ， 規(guī) 格 不 一 ， 人 們 從 不 同 的 角 度 對 其 進 行 了 分 類 。1.3.1 按 機 械 運 動 軌 跡 分 類5數(shù) 控 機 床 按 其 刀 具 與 工 件 相 對 運 動 的 方 式 ， 可 以 分 為 點 位 控 制 、 直 線 控 制 和輪 廓 控 制 。1.3.1.1 點 位 控 制 數(shù) 控 機 床如 圖 1-2 所 示 ， 點 位 控 制 是 指 數(shù) 控 系 統(tǒng) 只 控 制 刀 具 或 工 作 臺 從 一 點 移 至 另 一 點的 準 確 定 位 ， 然 后 進 行 定 點 加 工 ， 而 點 與 點 之 間 的 路 徑 不 需 控 制 。 采 用 這 類 控 制 的有 數(shù) 控 鉆 床 、 數(shù) 控 鏜 床 和 數(shù) 控 坐 標 鏜 床 等圖 1-2 點 位 控 制 鉆 孔 加 工 示 意 圖Figure 1-2 drilling position control diagram1.3.1.2 直 線 控 制 數(shù) 控 機 床如 圖 1-3[3]所 示 ， 點 位 直 線 控 制 是 指 數(shù) 控 系 統(tǒng) 除 控 制 直 線 軌 跡 的 起 點 和 終 點 的準 確 定 位 外 ， 還 要 控 制 在 這 兩 點 之 間 以 指 定 的 進 給 速 度 進 行 直 線 切 削 。 采 用 這 類 控制 的 有 數(shù) 控 銑 床 、 數(shù) 控 車 床 和 數(shù) 控 磨 床 等 。 現(xiàn) 代 組 合 機 床 采 用 數(shù) 控 技 術 ， 驅(qū) 動 各 種 動 力 頭 、 多 軸 箱 軸 向 進 給 鉆 、 鏜 、 銑等 加 工 ， 也 算 是 一 種 直 線 控 制 數(shù) 控 機 床 。 直 線 控 制 也 稱 為 單 軸 數(shù) 控 。1.3.1.3 輪 廓 控 制 數(shù) 控 機 床亦 稱 連 續(xù) 軌 跡 控 制 ， 如 圖 1-4[3]所 示 ， 能 夠 連 續(xù) 控 制 兩 個 或 兩 個 以 上 坐 標 方 向的 聯(lián) 合 運 動 。 為 了 使 刀 具 按 規(guī) 定 的 軌 跡 加 工 工 件 的 曲 線 輪 廓 ， 數(shù) 控 裝 置 具 有 插 補 運算 的 功 能 ， 使 刀 具 的 運 動 軌 跡 以 最 小 的 誤 差 逼 近 規(guī) 定 的 輪 廓 曲 線 ， 并 協(xié) 調(diào) 各 坐 標 方向 的 運 動 速 度 ， 以 便 在 切 削 過 程 中 始 終 保 持 規(guī) 定 的 進 給 速 度 。 采 用 這 類 控 制 的 有 數(shù)控 銑 床 、 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 磨 床 和 加 工 中 心 等 ?，F(xiàn) 代 數(shù) 控 機 床 絕 大 部 分 都 具 有 兩 坐 標 或 兩 坐 標 以 上 聯(lián) 動 的 功 能 ， 除 此 之 外 還具 有 刀 具 半 徑 補 償 、 刀 具 長 度 補 償 、 機 床 軸 向 運 動 誤 差 補 償 、 絲 杠 螺 距 誤 差 補償 、 齒 側 間 隙 誤 差 補 償 等 一 系 列 功 能 。6圖 1-3 直 線 控 制 切 削 加 工 示 意 圖 圖 1-4 輪 廓 控 制 銑 削 加 工 示 意 圖Figure 1-3 linear control machining schematic diagram 1-4 profile control milling schemes1.3.2 按 伺 服 系 統(tǒng) 的 類 型 分 類1.3.2.1 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機 床開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 是 指 不 帶 反 饋 裝 置 的 控 制 系 統(tǒng) ， 由 步 進 電 機 驅(qū) 動 線 路 和 步 進 電 機組 成 。 數(shù) 控 裝 置 經(jīng) 過 控 制 運 算 發(fā) 出 脈 沖 信 號 ， 每 一 脈 沖 信 號 使 步 進 電 機 轉(zhuǎn) 動 一 定 的角 度 ， 通 過 滾 珠 絲 杠 推 動 工 作 臺 移 動 一 定 的 距 離 [4]。 如 圖 1-5 所 示 。這 種 伺 服 機 構 比 較 簡 單 ， 工 作 穩(wěn) 定 ， 容 易 掌 握 使 用 ， 但 精 度 和 速 度 的 提 高 。圖 1-5 開 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng)Figure 1-5 open ringed servo system1.3.2.2 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機 床閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 是 在 機 床 移 動 部 件 位 置 上 直 接 裝 有 直 線 位 置 檢 測 裝 置 ， 將 檢 測 到的 實 際 位 移 反 饋 到 數(shù) 控 裝 置 的 比 較 器 中 ， 與 輸 入 的 原 指 令 位 移 值 進 行 比 較 ， 用 比 較后 的 差 值 控 制 移 動 部 件 作 補 充 位 移 ， 直 到 差 值 消 除 時 才 停 止 移 動 ， 達 到 精 確 定 位的 控 制 系 統(tǒng) 。 7圖 1-6 所 示 為 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng)Figure 1-6 for closed servo system這 類 數(shù) 控 機 床 可 以 消 除 由 于 傳 動 部 件 制 造 中 存 在 的 精 度 誤 差 給 工 件 加 工 帶 來 的影 響 ， 從 而 得 到 很 高 的 精 度 。 但 是 由 于 很 多 機 械 傳 動 環(huán) 節(jié) 包 括 在 閉 環(huán) 控 制 的 環(huán) 路內(nèi) ， 各 部 件 的 摩 擦 特 性 、 剛 性 以 及 間 隙 等 都 是 非 線 性 量 ， 直 接 影 響 到 伺 服 系 統(tǒng) 的調(diào) 節(jié) 參 數(shù) 。 因 此 ， 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 的 設 計 和 調(diào) 整 都 非 常 困 難 。閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 點 是 精 度 高 。 但 其 系 統(tǒng) 設 計 和 調(diào) 整 困 難 、 結 構 復 雜 、 成 本高 ， 主 要 用 于 一 些 精 度 要 求 很 高 的 鏜 銑 床 、 超 精 密 車 床 、 超 精 密 銑 床 、 加 工 中 心等 。1.3.2.3 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 數(shù) 控 機 床這 類 數(shù) 控 機 床 采 用 安 裝 在 進 給 絲 杠 或 電 動 機 端 頭 上 的 轉(zhuǎn) 角 測 量 元 件 測 量 絲 杠 旋轉(zhuǎn) 角 度 ， 來 間 接 獲 得 位 置 反 饋 信 息 。 圖 2-7 所 示 為 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) 。圖 1-7 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng)Figure 1-7 half closed servo system這 種 系 統(tǒng) 的 閉 環(huán) 環(huán) 路 內(nèi) 不 包 括 絲 杠 、 螺 母 副 及 工 作 臺 ， 因 此 可 以 獲 得 穩(wěn) 定 的 控制 特 性 。 而 且 由 于 采 用 了 高 分 辨 率 的 測 量 元 件 ， 可 以 獲 得 比 較 滿 意 的 精 度 及 速 度 。大 多 數(shù) 數(shù) 控 機 床 采 用 半 閉 環(huán) 伺 服 系 統(tǒng) ， 如 數(shù) 控 車 床 、 數(shù) 控 銑 床 、 加 工 中 心 等 。1.3.2.4 混 合 控 制 數(shù) 控 機 床 將 以 上 三 類 數(shù) 控 機 床 的 特 點 結 合 起 來 ， 就 形 成 了 混 合 控 制 數(shù) 控 機 床 。 混 合 控 制數(shù) 控 機 床 特 別 適 用 于 大 型 或 重 型 數(shù) 控 機 床 ， 因 為 大 型 或 重 型 數(shù) 控 機 床 需 要 較 高 的 進給 速 度 與 相 當 高 的 精 度 ， 其 傳 動 鏈 慣 量 與 力 矩 大 ， 如 果 只 采 用 全 閉 環(huán) 控 制 ， 機 床 傳動 鏈 和 工 作 臺 全 部 置 于 控 制 閉 環(huán) 中 ， 閉 環(huán) 調(diào) 試 比 較 復 雜 。 混 合 控 制 系 統(tǒng) 又 分 為 兩 種形 式 ： (1)開 環(huán) 補 償 型 。 它 的 基 本 控 制 選 用 步 進 電 動 機 的 開 環(huán) 伺 服 機 構 ， 另 外 附 加 一 個8校 正 電 路 。 用 裝 在 工 作 臺 的 直 線 位 移 測 量 元 件 的 反 饋 信 號 校 正 機 械 系 統(tǒng) 的 誤 差 ，如 圖 2-8 所 示 。 （ 2） 半 閉 環(huán) 補 償 型 。 它 是 用 半 閉 環(huán) 控 制 方 式 取 得 高 精 度 控 制 ， 再 用 裝 在 工 作臺 上 的 直 線 位 移 測 量 元 件 實 現(xiàn) 全 閉 環(huán) 修 正 ， 以 獲 得 高 速 度 與 高 精 度 的 統(tǒng) 一 。 如 圖1-9 所 示 ， 其 中 A 是 速 度 測 量 元 件 （ 如 測 速 發(fā) 電 機 ） ， B 是 角 度 測 量 元 件 ， C 是直 線 位 移 測 量 元 件 。圖 1-8 開 環(huán) 補 償 型 控 制 方 式Figure 1-8 open-loop control mode compensating圖 1-9 半 閉 環(huán) 補 償 型 控 制 方 式Figure1-9 half closed loop control mode compensating1.3.3 按 聯(lián) 動 軸 數(shù) 分 類數(shù) 控 系 統(tǒng) 控 制 幾 個 坐 標 軸 按 需 要 的 函 數(shù) 關 系 同 時 協(xié) 調(diào) 運 動 ， 稱 為 坐 標 聯(lián) 動 ， 按照 聯(lián) 動 軸 數(shù) 可 以 分 為 ：1.3.3.1 兩 軸 聯(lián) 動 數(shù) 控 機 床 能 同 時 控 制 兩 個 坐 標 軸 聯(lián) 動 ， 適 于 數(shù) 控 車 床 加 工 旋 轉(zhuǎn) 曲 面 或 數(shù) 控 銑床 銑 削 平 面 輪 廓 。 （ 1） 兩 軸 半 聯(lián) 動 在 兩 軸 的 基 礎 上 增 加 了 Z 軸 的 移 動 ， 當 機 床 坐 標 系 的 X、 Y 軸 固 定 時 ， Z 軸可 以 作 周 期 性 進 給 。 兩 軸 半 聯(lián) 動 加 工 可 以 實 現(xiàn) 分 層 加 工 。 （ 2） 三 軸 聯(lián) 動 數(shù) 控 機 床 能 同 時 控 制 三 個 坐 標 軸 的 聯(lián) 動 ， 用 于 一 般 曲 面 的 加 工 ， 一 般 的 型 腔 模具 均 可 以 用 三 軸 加 工 完 成 。 9（ 3） 多 坐 標 聯(lián) 動 數(shù) 控 機 床 能 同 時 控 制 四 個 以 上 坐 標 軸 的 聯(lián) 動 。 多 坐 標 數(shù) 控 機 床 的 結 構 復 雜 ，精 度 要 求 高 、 程 序 編 制 復 雜 ， 適 于 加 工 形 狀 復 雜 的 零 件 ， 如 葉 輪 葉 片 類 零 件 。 通 常 三 軸 機 床 可 以 實 現(xiàn) 二 軸 、 二 軸 半 、 三 軸 加 工 ； 五 軸 機 床 也 可 以 只 用 到 三 軸聯(lián) 動 加 工 ， 而 其 他 兩 軸 不 聯(lián) 動 。1.4 數(shù) 控 未 來 發(fā) 展 的 趨 勢 1.4.1 繼 續(xù) 向 開 放 式 、 基 于 PC 的 第 六 代 方 向 發(fā) 展 基 于 PC 所 具 有 的 開 放 性 、 低 成 本 、 高 可 靠 性 、 軟 硬 件 資 源 豐 富 等 特 點 ， 更 多的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 生 產(chǎn) 廠 家 會 走 上 這 條 道 路 。 至 少 采 用 PC 機 作 為 它 的 前 端 機 ， 來 處 理人 機 界 面 、 編 程 、 聯(lián) 網(wǎng) 通 信 等 問 題 ， 由 原 有 的 系 統(tǒng) 承 擔 數(shù) 控 的 任 務 。 PC 機 所 具有 的 友 好 的 人 機 界 面 ， 將 普 及 到 所 有 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 。 遠 程 通 訊 ， 遠 程 診 斷 和 維 修 將 更加 普 遍 [5]。 1.4.2 向 高 速 化 、 高 精 度 化 和 智 能 化 方 向 發(fā) 展 隨 著 人 工 智 能 在 計 算 機 領 域 的 不 斷 滲 透 和 發(fā) 展 ， 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 智 能 化 程 度 將 不 斷提 高 。 （ 1） 應 用 自 適 應 控 制 技 術 數(shù) 控 系 統(tǒng) 能 檢 測 過 程 中 一 些 重 要 信 息 ， 并 自 動 調(diào) 整 系 統(tǒng) 的 有 關 參 數(shù) ， 達 到 改 進系 統(tǒng) 運 行 狀 態(tài) 的 目 的 。 （ 2） 引 入 專 家 系 統(tǒng) 指 導 加 工 將 熟 練 工 人 和 專 家 的 經(jīng) 驗 ， 加 工 的 一 般 規(guī) 律 和 特 殊 規(guī) 律 存 入 系 統(tǒng) 中 ， 以 工 藝 參數(shù) 數(shù) 據(jù) 庫 為 支 撐 ， 建 立 具 有 人 工 智 能 的 專 家 系 統(tǒng) 。 （ 3） 引 入 故 障 診 斷 專 家 系 統(tǒng) （ 4） 智 能 化 數(shù) 字 伺 服 驅(qū) 動 裝 置 可 以 通 過 自 動 識 別 負 載 ， 而 自 動 調(diào) 整 參 數(shù) ， 使 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 獲 得 最 佳 的 運 行 。2 數(shù) 控 車 床 簡 介2.1 數(shù) 控 車 床 的 結 構 特 點2.1.1 工 藝 范 圍 與 分 類車 床 主 要 是 用 于 車 削 加 工 ， 在 車 床 上 一 般 可 以 加 工 各 種 回 轉(zhuǎn) 表 面 ， 如 內(nèi) 外 圓 柱面 、 圓 錐 面 、 成 型 回 轉(zhuǎn) 表 面 及 螺 紋 面 等 。 在 數(shù) 控 車 床 上 還 可 以 加 工 高 精 度 的 曲 面 與端 面 螺 紋 。 用 的 刀 具 主 要 是 車 刀 ， 各 種 孔 加 工 用 刀 具 (如 鉆 頭 、 絞 刀 、 鏜 刀 等 )及螺 紋 刀 具 。 車 床 主 要 用 于 加 工 各 種 軸 類 ， 套 筒 類 和 盤 類 零 件 上 的 回 轉(zhuǎn) 表 面 。 數(shù) 控 車床 加 工 零 件 的 尺 寸 精 度 可 達 IT5~IT6， 表 面 粗 糙 度 可 達 1.6um 以 下 [6]。2.1.2 數(shù) 控 車 床 的 特 點 與 發(fā) 展與 傳 統(tǒng) 車 床 相 比 ， 數(shù) 控 車 床 的 結 構 有 以 下 特 點 ：10(1) 由 于 數(shù) 控 車 床 刀 架 的 兩 個 方 向 運 動 分 別 由 兩 臺 伺 服 電 動 機 驅(qū) 動 ， 所 以 它的 傳 動 鏈 短 。 不 必 使 用 掛 輪 、 光 杠 等 傳 動 部 件 ， 用 伺 服 電 動 機 直 接 與 絲 杠 聯(lián) 接 帶動 刀 架 運 動 。 伺 服 電 動 機 絲 杠 間 也 可 以 用 同 步 皮 帶 副 或 齒 輪 副 聯(lián) 結 。(2) 多 功 能 數(shù) 控 車 床 是 采 用 直 流 或 交 流 主 軸 控 制 單 元 來 驅(qū) 動 主 軸 ， 按 控 制 指 令作 無 級 變 速 ， 主 軸 之 間 不 必 用 多 級 齒 輪 副 來 進 行 變 速 。 為 擴 大 變 速 范 圍 ， 現(xiàn) 在 一 般還 要 通 過 一 級 齒 輪 副 ， 以 實 現(xiàn) 分 段 無 級 調(diào) 速 ， 即 使 這 樣 ， 床 頭 箱 內(nèi) 的 結 構 已 比 傳 統(tǒng)車 床 簡 單 得 多 。 數(shù) 控 車 床 的 另 一 個 結 構 特 點 是 剛 度 大 ， 這 是 為 了 與 控 制 系 統(tǒng) 的 高 精度 控 制 相 匹 配 ， 以 便 適 應 高 精 度 的 加 工 。(3) 數(shù) 控 車 床 的 第 三 個 結 構 特 點 是 輕 拖 動 。 刀 架 移 動 一 般 采 用 滾 珠 絲 杠 副 。 滾珠 絲 杠 副 是 數(shù) 控 車 床 的 關 鍵 機 械 部 件 之 一 ， 滾 珠 絲 杠 兩 端 安 裝 的 滾 動 軸 承 是 專 用 鈾承 ， 它 的 壓 力 角 比 常 用 的 向 心 推 力 球 軸 承 要 大 得 多 。 這 種 專 用 軸 承 配 對 安 裝 ， 是 選配 的 ， 最 好 在 軸 承 出 廠 時 就 是 成 對 的 。(4) 為 了 拖 動 輕 便 ， 數(shù) 控 車 床 的 潤 滑 都 比 較 充 分 ， 大 部 分 采 用 油 霧 自 動 潤 滑 。(5) 由 于 數(shù) 控 機 床 的 價 格 較 高 、 控 制 系 統(tǒng) 的 壽 命 較 長 ， 所 以 數(shù) 控 車 床 的 滑 動 導軌 也 要 求 耐 磨 性 好 。 數(shù) 控 車 床 一 般 采 用 鑲 鋼 導 軌 ， 這 樣 機 床 精 度 保 持 的 時 間 就 比 較長 ， 其 使 用 壽 命 也 可 延 長 許 多 。(6) 數(shù) 控 車 床 還 具 有 加 工 冷 卻 充 分 、 防 護 較 嚴 密 等 特 點 ， 自 動 運 轉(zhuǎn) 時 一 般 都 處于 全 封 閉 或 半 封 閉 狀 態(tài) 。(7) 數(shù) 控 車 床 一 般 還 配 有 自 動 排 屑 裝 置 ?，F(xiàn) 在 ， 數(shù) 控 車 床 技 術 還 在 不 斷 向 前 發(fā) 展 著 ， 數(shù) 控 車 床 發(fā) 展 趨 勢 如 下 ： 隨 著 控 制系 統(tǒng) ， 機 床 結 構 和 刀 具 材 料 的 技 術 發(fā) 展 ， 數(shù) 控 車 床 將 向 高 速 化 發(fā) 展 ， 進 一 步 提 高 主軸 轉(zhuǎn) 速 ， 刀 架 快 速 移 動 以 及 轉(zhuǎn) 位 換 刀 速 度 ； 工 藝 和 工 序 將 更 加 復 合 化 和 集 中 化 ； 數(shù)控 車 床 將 向 多 主 軸 ， 多 刀 架 加 工 方 向 發(fā) 展 ； 為 實 現(xiàn) 長 時 間 的 無 人 全 自 動 操 作 ， 數(shù) 控車 床 將 向 全 自 動 化 方 向 發(fā) 展 ； 機 床 的 加 工 精 度 將 向 更 高 方 向 發(fā) 展 。 同 時 ， 數(shù) 控 車 床也 會 向 簡 易 型 發(fā) 展 。 2.1.3 數(shù) 控 車 床 的 組 成數(shù) 控 車 床 一 般 由 程 序 編 制 及 程 序 載 體 、 輸 入 裝 置 、 數(shù) 控 裝 置 （ CNC） 、 伺 服驅(qū) 動 及 位 置 檢 測 裝 置 、 輔 助 控 制 裝 置 、 車 床 本 體 等 幾 部 分 組 成 。2.2 數(shù) 控 車 床 的 總 體 布 局2.2.1 數(shù) 控 機 床 總 體 布 局 的 概 念數(shù) 控 機 床 是 一 種 全 自 動 化 的 機 床 ， 但 是 像 裝 卸 工 件 和 刀 具 （ 加 工 中 心 可 以 自 動裝 卸 刀 具 ） 、 清 理 刀 屑 、 觀 察 加 工 情 況 和 調(diào) 整 等 輔 助 工 作 ， 還 得 由 操 作 者 來 完 成 ，因 此 在 考 慮 數(shù) 控 機 床 總 體 布 局 時 ， 不 僅 要 遵 循 機 床 布 局 的 一 般 原 則 ， 還 要 考 慮 在 使用 方 面 的 特 定 要 求 ：(1) 數(shù) 控 機 床 的 布 局 首 先 要 滿 足 用 戶 提 出 來 的 要 求 ， 如 機 床 的 加 工 范 圍 ， 工 作11精 度 ， 生 產(chǎn) 效 率 和 經(jīng) 濟 性 等 等 。(2) 確 保 在 加 工 過 程 中 工 件 和 刀 具 之 間 的 相 對 位 置 和 相 對 運 動 。 在 經(jīng) 濟 、 合 理的 條 件 下 ， 盡 量 采 用 較 短 的 傳 動 鏈 ， 簡 化 機 構 ， 提 高 傳 動 精 度 和 傳 動 效 率 。(3) 確 保 數(shù) 控 機 床 具 有 大 的 切 削 率 ， 高 的 靜 、 動 態(tài) 剛 度 和 良 好 的 抗 振 性 能(4) 確 保 數(shù) 控 機 床 具 有 較 高 的 幾 何 精 度 、 傳 動 精 度 、 定 位 精 度 和 熱 穩(wěn) 定 性(5) 便 于 同 時 操 作 和 觀 察 ， 數(shù) 控 機 床 的 操 作 按 鈕 開 關 都 放 在 數(shù) 控 裝 置 上 ， 對 于小 型 數(shù) 控 機 床 ， 將 數(shù) 控 裝 置 放 在 機 床 的 近 旁 ， 操 作 者 一 邊 在 數(shù) 控 裝 置 上 進 行 操 作 ，一 邊 觀 察 機 床 的 工 作 情 況 ， 還 是 比 較 方 便 的 。 但 是 ， 對 于 尺 寸 較 大 的 機 床 ， 這 樣 的布 局 方 案 ， 因 工 作 區(qū) 與 數(shù) 控 裝 置 之 間 距 離 較 遠 ， 使 操 作 者 的 操 作 與 觀 察 會 有 顧 此 失彼 的 問 題 ， 因 此 ， 要 設 置 吊 掛 按 鈕 站 ， 可 由 操 作 者 移 至 需 要 和 方 便 的 位 置 ， 對 機 床進 行 操 作 和 觀 察 。 對 于 重 型 數(shù) 控 機 床 這 一 點 尤 為 重 要 ， 在 重 型 數(shù) 控 機 床 上 ， 總 是 設在 接 近 工 作 區(qū) 域 并 可 以 隨 工 作 區(qū) 變 動 而 移 動 的 操 作 臺 或 數(shù) 控 裝 置 放 在 操 作 臺 上 ， 以便 同 時 操 作 和 觀 察 。(6) 刀 具 、 工 件 裝 卸 、 夾 緊 方 便 ， 除 了 自 動 換 刀 的 加 工 中 心 機 床 以 外 ， 數(shù) 控 機床 的 刀 具 和 工 件 的 裝 卸 和 夾 緊 松 開 ， 都 是 由 操 作 者 來 完 成 的 ， 要 求 易 于 接 近 裝 卸 區(qū)域 ， 而 且 安 裝 裝 夾 機 構 要 省 力 簡 便 。(7) 數(shù) 控 機 床 的 效 率 高 、 切 屑 多 ， 所 以 機 床 結 構 的 布 局 要 便 于 排 屑 和 冷 卻 。(8) 體 積 小 ， 重 量 輕 ， 節(jié) 省 原 材 料 ， 成 本 要 低 ， 縮 小 機 床 的 占 地 面 積 ， 外 形 要美 觀 。這 次 設 計 的 CK6132 數(shù) 控 車 床 ， 采 用 普 通 車 床 最 常 用 的 臥 式 布 局 形 式 。2.2.2 數(shù) 控 車 床 布 局 的 結 構 特 點 及 影 響 布 局 的 因 素2.2.2.1 數(shù) 控 車 床 布 局 的 結 構 特 點數(shù) 控 車 床 的 床 身 結 構 和 導 軌 有 很 多 種 形 式 ， 主 要 有 水 平 床 身 、 傾 斜 床 身 以 及 水平 床 身 斜 滑 板 等 。 一 般 中 小 型 數(shù) 控 車 床 多 采 用 傾 斜 床 身 或 水 平 床 身 斜 滑 板 結 構 。 因為 這 種 布 局 結 構 具 有 機 床 外 形 美 觀 ， 占 地 面 積 小 ， 易 于 排 屑 和 冷 卻 液 的 排 流 ， 便 于操 作 者 操 作 與 觀 察 ， 易 于 安 裝 上 下 料 機 械 手 ， 實 現(xiàn) 全 面 自 動 化 等 特 點 。 傾 斜 床 身 還有 一 個 優(yōu) 點 是 可 采 用 封 閉 截 面 整 體 結 構 ， 以 提 高 床 身