关键词：组合机床；设计
中图分类号：TH323文献标志码A
1简介
近年来，随着电子技术，数控技术，计算机技术的发展，组合机床的服务对象已逐渐将重心转移到汽车工业发展中。过去的组合机床均为刚性组合，而现在的组合机床也已经渐渐转为具有一定柔性的组合，特别是一些数控机床的使用，使得组合机床从以前的只能进行粗加工或半精加工逐渐转换成精加工。为了广泛应用于汽车行业，组合机床行业还专门针对汽车发动机等主要部件制定了关键工艺设备，使得精加工广泛的应用于汽车行业。目前，在汽车领域组合机床是一种专用的高效自动化装备，它可以高效实现大批量机械产品的生产、它是高质量生产的关键装备。因此，组合机床及其自动线的技术性能，在很大程度上决定了相关工业部门产品的产品质量、企业生产组织的结构和生产效率，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力[1～3]。汽车工业已逐渐成为国民经济的支柱产业，一个大批量、高起点、专业化的大发展已经揭起。组合机床行业作为向汽车工业提供装备的重要行业，也将随之而有更大的起步。
对于大多数汽车厂生产的汽车，要求专业化程度高、批量大、质量好。为了满足生产要求，必须上设备、上能力。组合机床厂是生产组合机床的专业厂家。组合机床是用按系列化、标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展而来的。因此，组合机床大大的缩短了设计制造周期，减少了制造中的问题，提高了机床的工作可靠性、降低了机床的制造成本，大大地提高了生产率。成为生产发展的必需。因此，组合机床在机械制造工业、尤其是在汽车制造业中应用得越来越普遍[4]。
2组合机床的总体设计
（1）组合机床方案的制定：
组合机床方案的制定，通常遵照简单、合理、经济、最大限度的考虑到机床部件的通用化的原则。一般来说，根据工件的结构特点、加工要求、生产率和工艺过程，大体上就可以确定机床的结构型式[5]。
（2）动力部件的选择：
动力部件用以实现切削的旋转和进给运动，是组合机床中最主要的通用部件。选择动力部件的依据，是刀具的切削功率及进给力。
（3）三图一卡的编制：
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、夹压部位、加工用定位基准、技术要求、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床的加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。
加工示意图在机床总体设计中占有重要地位，是组合机床重要图纸之一。它是调整机床和刀具的依据，同是也是设计夹具、刀具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料。加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，并决定夹头或接杆的尺寸，镗杆长度、刀具具种类及数量，刀具长度及加工尺寸，主轴、主轴尺寸及伸出长度、刀具、与工件间联系尺寸等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。组合机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系的关系，是开展各专业部件设计和确定机床最大占地面积的指导图。组合机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件，以及确定的专用部件的结构原理而绘制的。根据加工示意图所选定的工作循环，工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计算卡。生产率计算卡应反映出机床的加工过程和动作、时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。
（4）夹具的设计：
夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它的主要作用是实现被加工件的准确定位、夹紧。夹具的型式主要根据被加工件的形式而定。在安装工件时，由于工作大而重，为了使定位销能顺利地插入定位孔中，除将定位销做成锥头外，还在夹具上设置了限位轴，进行工件的初步定位，以保证定位销和定位孔中心线间的不同心误差不超过1-2mm。由于工件刚性不足，为了防止在大的切削力和夹压力作用下，工件产生过大的变形而影响加工精度，因此增设了辅助支承。工件的夹紧，主要是靠液压油缸夹紧来实现，活塞杆上、下移动时，带动上面拉杆及钩形压板上下移动，拉杆上面开有螺旋槽，在限位螺钉的作用下，拉杆上下移动的同时，旋转60度，这样便于工件的装卸[6]。
3组合机床的其它部分简介
（1）组合机床床身：左右两侧床身在通用侧床身的基础上修改的，侧床身两侧均留有壁龛用以安装电气件，中间底座是专门设计的[7]。
（2）组合机床冷却装置的设计：本机床设有冷却装置，它是由喷头、管子和活栓、电泵和泵箱组成。喷头和管子安装在机床夹具上，它们和冷却泵站之间用钢管连接。钻孔时需要冷却，因此采用7%的硫代乳化液。
（3）组合机床液压和电气：机床配有液压站，电气设备。动力头，夹紧油缸的动作均靠液压和电气控制。
（4）组合机床工作循环：合上电源开关，电源指示灯亮，扭子开关转到正常工作位置。按启动按钮，液压站电机启动，操作者将工件装上，调整好浮动支承（一批件调一次）。按夹紧按钮。两个夹紧油缸同时动作将工件夹紧。按滑台前进按钮，两个钻削头电机启动同时动作，各自完成好各自的工作，循环退回原位，碰原位开关发出工作完毕讯号（必须二个动力头都发出讯号，缺一不可），两个镗削头启动同时动作各自完成好各自动作，循环退回原位，碰原位开关发出工作完毕讯号（必须二个动力头都发出讯号，缺一不可），夹紧油缸松开工件，操作者将工件卸下，机床完成一个工作循环，以后重复上述工作。循环工作结束时，按总停按钮，机床全部停止工作。关闭电源开关，指示灯熄灭。
4结语
组合机床虽然是由大量的通用部件、通用零件、标准件所组成，看起来似乎比较简单，但实际上蕴藏着许多深奥的知识，有待于我们去学习、研究。随着汽车工业的生产不断发展，专业化生产的水平越来越高。这就需要我们不断学习、创新，设计出跟得上时展的、高水平的组合机床来。
5参考文献
[1]杨君顺，王肖烨，李飞.先进设计技术在现代设计中的应用分析[J].机械设计与制造，2006（06）
[2]赵鹏飞.中国汽车工业技术创新研究[D].华中科技大学，2004
[3]刘念.汽车技术与汽车工业的发展及其若干技术社会学思考[D].中南大学，2002
[4]刘文湘.新型工业化道路与中国汽车工业的发展[D].武汉理工大学，2004
[5]何元贵.中国汽车企业规模经济实证研究[D].暨南大学，2009
关键词：机床；装配；工艺
【分类号】TG659
一、概述
我国的机床制造业，不论在数量和品种上都挤身于世界水平的前列，但在量与质上，和国外机床制造业相比有着较大的差距。
据统计，国外机床无故障时间为3000h，我国仅有500h。国内机床普遍存在的问题就是故障率大多发生在最初使用的2～3个月内，有的在半年之上，称之早期缺陷。反映比较突出的是装配质量问题。许多军工、重要工业甚至于有的机床厂在需要高精加工设备时，也多倾向于采购国外机床。
机床质量的优劣，取决设计、材料、加工、装配制造等一系列的过程，各个环节相扣，缺一不可。
二、装配工艺设计前的准备
装配工艺设计首先要收集相关的资料，包含企业的制造能力、设计和工艺标准、设计文件、技术协议等。企业的制造能力包含场地、设备、人员、技术、检测等方面的能力。还有天车的起重能力、场地的承载能力、运输的能力、零件的制造流程、理化检验手段、装配操作人员的水平、计量检测的能力等。设计和工艺标准是技术人员必须掌握的，标准的使用可以使产品的制造更加迅捷。技术协议昌机床制造厂和用户签定的，一份包含有关机床的性能、规格、验收、特殊要求等一系列内容的技术文件。技术协议是产品设计和制造必须遵守的重要文件。产品的设计文件包含图纸、使用说明书和鉴定大纲等。鉴定大纲就是对新产品鉴定其功能、性能、是否达到设计意图的技术文件。工艺人员需要将鉴定的项目纳入到装配工艺规程中，并且对这些操作具体化。只有对以上这些资料充分了解，才能完成好后面的装配工艺设计工作。作为一名优秀的装配工艺设计人员，也要在前期的准备工作中及早的发现问题、提出问题、解决问题。然后进行分配装配部件工作和装配工艺方案设计与评审，为后期的工作制定路线方向和为关键工序确定方法。分配装配部件就是净产品按产品的结构特性、操作装配习惯划分部分，分块进行装配工艺设计工作。这种划分部件，一般是在按产品的部件目录的基础上划分，同时按着产品的特点进行组合或分解。
三、机床产品的总装工艺设计
部装和总装工艺的要求和编制方法基本相同。下面主要针对总装工艺的设计进行简要阐述。总装阶段是机床产品出厂前的最后一道工序，必须作到整机装配的完整性、检验项目的齐全性.才能控制出厂产品的质量。工艺的操作顺序、装配要求、调试数据也必须保证正确无误。小型机床机构简单，零部件尺寸小，总装工艺并不复杂。大型、重型机床的零、部件尺寸规格大、重量大，运输、翻转、装配都十分困难。并且零、部件受力装况复杂，精度调整不容易精确。这类零部件的装配，必须保证装调时涉及的工艺数据的准确。下面对机床产品的总装工艺按四个阶段分别说明：
基础部件连接调整水平。首先进行装配前的准备和组件装配，然后是调整安装水平和连接，再继续是安装移动用的齿条类零件和光栅尺以及辅助件。如果是用户安装。则调整安装水平变成精调水平和精调水平两次进行，两工序之间是设备灌浆和养生。
各部件连接安装。要注意各部件的安装顺序以及各部件的调整内容。同时.牵扯精度项目的也要随时检测。导轨防护等妨碍其它部件调整、调试的部件可以不装配。
机械、电气、液压装配与联调。零散的电气、液压进化论年实际上在部件时就已经装配上了。这里只是大块电气、液压部件的安装与连接。联调前，各油池要注油。机械、电气、液压的动作联调，要逐项分步进行。
总检、试车、解体和涂装。这些工序内容如下：a.电气检验（含机床规格检验）；b.预检机床几何精度；c.空运转实验（同时检验噪音、温升）；d.负荷实验（最大承重下机床的运转情况）；e.重载切削（检验最大切削力与最大扭距）；f.总检机床几何精度；g.数字位置精度检验；h.工作精度检验；i.放油、解体；j.涂装、整理外观、包装。
以上的内容是按机床设计文件要求进行的。如果设计文件没有规定，可以执行各类机床的通用检验标准和技术条件标准等行业标准文件或国家标准文件。
四、加工验证
在机床的装配过程中，按照工艺要求，把以上各处预紧列为重点工序，严格控制预紧力或预紧量的大小，对该型数控机床实施装配，并与原来没进行预紧力控制的同型机床进行了比较，我们可以看出，严格控制装配过程中预紧操作，在一定程度上可以改善机床相关零部件的联接精度和受力状态，并提高了设备的静态精度、动态精度以及加工精度，从而使数控机床的整体水平和档次得到较大提升，为企业参与市场竞争提供了坚实的技术保障。
应用先进的基础元件是机床发展的方向，如直线导轨、内装式电机、力矩电机、光栅、直线电机，高精度主轴轴承等，装配需要有更多更高的知识，真诚希望传统的、正确的装配技能能得到发扬，新颖的装配方法在积累一定经验的基础上，得到交流。
参考文献
[1]陈循介.产品质量和服务质量是制造业的生命[J].精密制造与自动化，2010（1）：1-4.
[2]陈龙法.关于轧辊辊形误差评定方法的探讨[J].精密制造与自动化，2007（1）：56-58.
[3]陈循介.目前世界先进机床水平概述[J].精密制造与自动化，2007（2）：7-8.
[4]陈龙法.钢丝和显微镜测量的应用[J].精密制造与自动化，2007（4）：51-53.
[5]现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册：上册[M].北京：机械工业出版社，2006.
关键词：普通车床尾座移动装置实用性评估专利产品
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
一、概述
普通车床是能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式车床，常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠丝杠和床身。（见右侧普通车床结构图）。
二、目前现状与改进的必要性
大多数金属结构加工企业中的车床操作采用女工操作。我公司机械制造厂也不例外，其加工车间有80%的员工为女性，主要从事刨床、车床和铣床等机械设备的操作。而普通车床的尾座均采用滑轨式移动方式，对于类似C620小型的普通车床而言，车床尾座的移动靠女性员工操作还可以，但比较大型的车床，比如C630以上型号的普通车床，其尾座重量可达50公斤以上，女性员工操作车床尾座时需要较大的力气才能移动，加之尾座的移动过程中还需对加工件进行定位操作，这就使女性员工感觉有些力不从心了，往往需要男性员工辅助操作，方可完成工件的夹紧；特别是针对我公司制造厂每年约2000t以上水工金属结构机加工任务，改进尾座的移动形式，如何减轻女性员工的劳动强度，最大限度地提高劳动生产率，将有非常重要的意义。
三、设计思路
车床使用原理与工序：将加工零部件放于动力盘上移动尾座至加工零部件工艺孔，使加工零部件基准中心与动力盘中心重合加工零部件在动力盘和尾座之间固定牢靠开动动力盘使加工零部件旋转起来移动刀盘并调整进刀量进行机械切削加工零部件完成刀盘退刀移动尾座使加工零部件撤离工作台。见图1示意。
图1
如何实现尾座在轨道上的轻便移动呢？有两种途径：①增加如刀盘在轨道上的运行机构；②只利用刀盘的轨道运行齿条，设计简单的运行机构。
四、设计方案确定
对以上两种改进思路进行综合分析：
1）按照第一种途径增加刀盘同样的运行机构，其尾座运行改人工运行为电动运行，减少了女工的体力劳动，使用上变得操作简单，但改造复杂性增加，需要单独购置一个刀盘，并对车床电路进行改造，或设计独立的供电系统，成本要增加，同时也增大了车床故障率。
2）按照第二种途径只利用刀盘的轨道运行齿条，设计尾座运行机构。
2010年5月改造设计见下图2所示。由于尾座为铸钢件不能焊接，采用在尾座上钻孔固定固定夹的方法，使齿轮运行机构稳固；同时加工与之刀盘一样的齿轮，使齿轮与行走链条吻合，在齿轮上设计安装摇柄，通过固定夹使尾座达到运行的目的。改进效果如图3示意。
图2
图3
五、参数设定与实践结果分析
按照图2设备改造好后，选用一个项目进行加工效果的测定，其参数如下：
甘肃黄丰水电站排沙孔进口2.5×5-40m事故闸门φ160mm-310mm、56kg、40Cr滚轮轴。参数见下表：
排沙孔进口2.5×5-40m事故闸门滚轮轴
实验结果分析：
经对改造前的车床和改造后的车床实际操作对比，总耗时上没有多大的变化，机加工时间没有可比性，因同品种工件体形有微小的变化，且不同的女工在操作上有一定的差异，但可以反映出该女工的操作技能高低，上表反映出改造后的车床操作女工熟练程度比原车床的要低；工件的固定与撤离时间与改造有关，改造前的车床总耗时38min，改造后的车床耗时28min，节约了10min，且该女工操作水平还略低；按照排沙孔进口2.5×5-40m事故闸门滚轮轴共计12件计算，可节约时间达2个小时，大大减轻了女工的劳动强度的同时，提高了劳动生产率。
六、实用性评估
通过对上述两组试件加工实际对比表明，在车床上加装该设计装置具有非常重要的推广价值，该装置的设计达到了预期的目的，大大提高了工作效率，值得各位同仁借鉴推广。本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单，设计新颖合理。
2、通过设置传动齿轮和摇杆，使尾座运动，从而使女工在工作中的体力得到了缓解，为加工出更多的工件提供了保证，使用起来比较方便，且使用寿命长。
3、本装置实现成本低，使用效果好，便于推广使用。
该装置获得发明专利，专利号：201120221699.6。
参考文献：
[1]机械设计手册委员会编机械设计手册(1-6卷)北京：机械工业出版社2004
[2]许立忠龚景安编机械设计北京：机械工业出版社2003
[3]白象忠编材料力学北京：中国建设工业出版社2003
[4]韩晓娟机械设计课程设计机械工业出版社2000
关键词：数控化改造教学设计任务驱动
中图分类号：G420文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0125-01
1课程定位与设计思路
1.1课程定位
本课程是数控设备应用与维护专业选修课程，主要完成普通机床的数控改造和数控机床原有数控系统的升级换代改造。采取工作过程导向、任务驱动的教学模式，提升学生职业岗位能力，同时拓展学生数控机床安装调试能力，使学生能够进一步强化数控机床机维修的能力，从而增强学生从事数控设备应用与维护的职业能力，提升数控设备维修人才的技术水平。
前修课程为：《数控机床机械装调与检测》、《数控机床电气安装与调试A》、《数控机床电气装调实训》、《数控机床故障诊断与维修A》、《数控机床维修实训》。
1.2设计思路
通过对数控设备应用与维护专业数控机床装调工、数控机床维修员等就业岗位的工作内容与工作过程的分析，要求从业人员不仅具备数控机床装调、维修技能，还要能够对普通机床进行数控化改造以及数控机床升级改造。在进行机床数控化改造时要完成以下任务。
了解用户提供的机械零件加工要求及其生产组织情况以及用户对机床的改造设想，通过与用户沟通协商，制定机床的数控改造方案，对关键部件进行选型，确定验收标准，然后向用户提出报价方案。
根据企业与用户签订的技术改造协议和关键零部件清单，设计机床改造的主轴系统、进给系统、导轨与滚珠丝杠及其驱动电机的联接结构、电动刀架安装结构的机械装配图及其相关的零部件、电气控制系统图及其电气安装图，编制机械零部件清单和电气元器件清单。
根据机械装配图及其相关的零件图（含机械零部件清单），联系协作企业完成相关的机械加工任务和电气柜的制作任务。联系相关的供应商购置机械零部件和电气元器件（包供应部门）。
根据机械装配图安装主轴系统、进给系统（导轨与丝杠）、电动刀架、硬限位与回零装置。根据电气原理图和电气安装图，安装数控控制系统的两个电气柜。
分别进行数控机床机械系统、电气控制系统的功能调试，继而进行数控机床的精度检测与调试，使其达到国家规定的数控机床检验标准。
根据相关的标准制定检验报告。
2课程目标
学生以独立或小组合作的形式，通过教师指导或者借助数控系统技术手册等资料，制定普通机床的数控改造和数控机床原有数控系统的升级换代改造作业计划，在规定时间内完成上述计划、实施、检查并进行评价反馈。在实施计划的过程中，使用工具、设备和材料等要符合劳动安全和环境保护规定，对已完成的任务进行记录、存档和评价反馈。
学习完本课程后，学生应当能够进行普通机床的数控改造和数控机床原有数控系统的升级换代改造，包括：①电动刀架的安装与调试；②主轴系统的设计、安装与调试；③进给系统（含伺服系统与导轨丝杠系统）的设计、安装与调试；④PMC控制（含机床操作面板）的软硬件设计；⑤机床的功能调试；⑥机床的精度检验。
3教学内容
按照数控设备应用与维护专业人才培养目标的要求，本课程采用工作过程导向、任务驱动的教学模式，融“教、学、做”为一体，“知识、技能、素质”培养为一体。
具体学习内容如下。
数控系统的组成，数控机床电气原理图，普通机床数控化改造的主要电机的选择方法，机床数控化改造的机械结构改造，改造的机床PLC程序、数控机床系统参数，普通机床数控化改造的刀架及系统的改造，本课程内容包括两个学习项目，学习项目描述如表1所示。
4教学方法与手段
《普通机床数控化改造》是一门实践性很强的课程，为突出课程的实践性和职业性，本课程倡导教学方法的多样化。本课程主要采用项目导向、任务驱动法方法，辅助采用案例教学、学生互评、学生实操等方法。
项目导向、任务驱动：在课程中根据数控机床维修人员的需求，选定机床数控化改造过程为项目，以此为导向，让学生完成机床数控化改造的整个过程，以培养学生机床升级改造的技能。结合学院和专业的现有教学和实训条件，以机床数控化改造的工作过程为载体，通过了解机械零件加工要求确认机床改造后需要实现的功能（资讯）、制定机床的数控改造方案（计划）、设计机床改造部分的机械装配图以及电气控制原理图（实施）、小组互评、学生自评教师点评（评价）的工作过程设计教学。
学生互评：每完成一个改造设计任务，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补，培养团队协作能力。
关键字：数控机床电气系统可靠性
1.简介
数控机床一般是由系统，电气系统，刀库，CNC系统，防护装置，液压系统，主传动系统，冷却系统，主轴组件，进给系统等组成。数控机床的电气系统是指控制着机床各部件进行工作并协调完成机床加工任务的核心系统。它是由大量的继电器来组成非常复杂的逻辑控制电路，通过接受来自操作面板及机床其他各部分位置开关所传来的信号并经过逻辑运算的信号，从而控制机床的运行状态。电气系统通常指的是数控机床除了CNC系统和电源外的所有电气元件和线路连接的部分传感器件，例如电磁阀，变频器，继电器，开关等。
数控系统是整个数控机床的控制中枢，在实际的使用和运行过程中表现优劣，直接关系到数控机床整体设备是否能够正常运行，完成加工任务。因此，数控系统的可靠性是广大数控机床用户在选购产品时最为关注的质量属性之一，在越来越激烈的市场竞争中，国外发达国家的数控巨头凭借他们所拥有的先进技术和生产工艺尤其是在电气系统方面对我国的数控行业形成合围之势。数控机床可靠性的好坏已经成为我国民族数控产业能否继续发展的关键所在。
产品或者系统在规定的时间内和条件下完成规定功能的能力称为可靠性。产品包含许多的种类繁多，可以指系统中的零部件，组件及子系统模块部分乃至整个系统。规定的条件，时间和功能统称为可靠性二要素。如一辆正常的汽车在平坦的道路上行驶和在崎岖的山路上行驶，其表现的可靠性是完全不同的。可靠性的评价可以使用概率或时间指标，像失效率、平均无失效工作时间、平均失效前时间等。
2.数控系统可靠性低的原因
近几年来数控机床企业界有了一些新的认识，数控机床毛病最多的是电气控制部分，其次才是机械部分。电气部分故障率高的是数控系统部分，其他部分出现故障的概率很少。通过对数控机床的故障统计分析得知，电气系统故障绝大多数是国产机电元件质量差所引起的。其中国产元件存在质量问题最多的包含机械触点继电器、开关、按键、键盘、接插器、屏蔽电缆、电容、连接器、交流插座等。
根据一项国外的统计，计算机的故障中90%是电源本身的故障和来自电源对干扰的传导，往往强电设备对电源系统是存在一定的影响的，强电在使用中会产生很强的脉冲噪声，通过各种途径传导影响电子设备的正常运行。根据电磁兼容性(EMC)原理，首先把电源搞好，从电源系统抑制干扰更有效。因为电源系统往往是噪声的“媒体”通过馈线传播干扰。目前我国的国产数控系统在实际使用中会出现的故障率相对国外还是很高的，这与电源系统和电网适应能力有很大关系。通常一般的交流电变化为士10%时系统可以正常工作。近些年来，虽然电网供电质量有较大提高，但是各地工厂的具体情况差别很大，部分工厂电压波动超过士15%，这时往往伴随着种种噪声干扰，系统会时好时坏，故障率明显增加，影响数控机床的正常运行。
3.提高可靠性的措施
数控机床电气系统的可靠性水平从根本上说是在设计阶段决定的，是通过实际的制造和生产管理实现的。凡是为提高产品可靠性水平而采取的设计技术都称为可靠性设计。目前由于数控机床电气系统产品缺乏真实可用的可靠性数据，无法实现在真正意义上进行可靠性的预计和分配。但我们可以采取多种实用的可靠性设计措施，如制订可靠性设计准则、可靠性设计检查表，实行可靠性设计评审，在故障分析基础上进行可靠性改进设计等。
可靠性设计准则，被日本的企业界认为是产品可靠性设计的三大法宝之一。它是在对产品进行故障模式、危害度和影响分析的基础上，选用更加可靠的零件、元器件，采用简化设计、优化设计、降额设计、热设计、冗余设计、环境设计、人机工程设计等技术，从而保证产品的可靠性。
经过大量的研究实验和实践，我们必须认识到要想把CNC做好，首要问题是解决电源的问题，确定提高数控机床电气系统可靠性要以供电电源为突破口，切实提高电源的电网适应能力和电磁兼容性能力。首先大胆采用降额设计技术，重点是选择功率器件(大功率三极管、快恢复二极管等)以及低通电源滤波器，电解电容等。降额设计的使用应包括电流、电压和功率等电学应力降额，也应包括像振动、温度、冲击等环境应力方面的降额。在进行设计时不仅要充分考虑稳态性能，还要兼顾脉冲状态以及环境变化时所引起的供电波动、浪涌和干扰等情况。因此，在进行数控机床电气系统的设计阶段要留有足够的余量。当进行环境设计时也应考虑抗振设计和热设计的加固技术。数控机床电气系统的安装好坏对数控机床的可靠性和稳定运行是至关重要的。
数控系统的可靠性设计值，要通过制造和装配过程予以保证和实现。低劣的制造和装配工艺，可靠性设计值就成为根本不能兑现的空话，因此对关键的制造工序和装配工序要建立可靠性保证体系。制造和装配工艺水平落后，过多的手工操作和人为参与是国产数控系统可靠性的软肋。对于国产数控系统这种小批量生产的产品，现有的工艺水准，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性。国际名牌数控系统的大批生产，采用机器人焊接，实现全自动制造，减少人为参与，避免了由于人为不慎所造成的失误。
数控机床电气系统一般没有齐全的技术资料，系统一旦出现故障，别人很难从源代码解读，只有原编者才能修改。因此要加紧建立软件可靠性保证体系，对软件的研制、测试、运行和维护各阶段进行计划、组织、监督控制和指导。对开发的数控机床电气系统软件要进行可靠性论证，制定软件的可靠性考核办法，以便有效提高软件可靠性。
参考文献：
【关键词】机床辅具;机床操作件;钳工工具;数据库
1.引言
随着计算机的大规模应用，信息化浪潮不可避免的席卷整个世界，对制造业最突出的影响是制造过程的数字化程度不断加深，从产品的创意阶段到客户反馈的一系列产品生命周期中都可以依靠计算机完成，从发达国家的相关经验来看应用数字化协调处理图库的一体化解决法案是制造业的未来发展方向。在制造过程中越来越多的工作逐渐由计算机来取代，特别是CAD-CAE-CAM-CAPP系统逐渐走向协调一体化之后这种趋势愈加明显。
产品的设计制造以及样品的测试工作前期大量由计算机取代，通过虚拟样机的相关参数设计来取代传统产品生命周期中耗费时间最长的试验检测产品阶段所耗费的大量时间与测试费用。在数字样机的创建的过程中，相关三维模型的创建是一个非常重要的工作，因此实现在现代化数字化制造过程的快速更迭的设计要求时就必须达到产品部件的参数化建模。
应用机床辅具三维数字化模型进行参数化修改是一种极其便捷的方式，传统的设计必须反复进行实验性设计制造，并且进行多次测试实验，需要耗费大量时间和人力物力，且效率不高。已经无法满足现代化制造业提出的敏捷制造、柔性制造、快速制造等新要求，因此传统的产品研发流程已经不适合现代制造业的快速更新换代，必须改用更为先进的数字参数化设计，基于国家标准建立的数字化模型数据库进行无疑是一种便捷的手段。
在使用SolidWorks进行产品设计时，常用的符合国家标准的标准件（如螺栓、螺母、垫圈、齿轮等）均可以在安装SolidWorksToolbox插件之后调出使用，但国标中的标准件在Toolbox中并不存在，不能从Toolbox插件中直接调用。在设计时需要用到不在Toolbox零件时，就必须为其尺寸、规格不同而进行重复设计，效率低、工作量大。机床辅具系列国家标准在Toolbox中不存在，而在设计中又得到了广泛的应用。
2.机床工装标准件分类
机床辅具是指连接机床和刀具的工具如刀杆、刀架、检具、接杆、卡套、夹头等。机床辅具我国现行标准为1999版，其中铣床辅具（标准号JB/T3411.101～127）、钻床辅具（标准号JB/T3411.67～82）、镗床辅具（标准号JB/T3411.83～100）、普通车床辅具（标准号JB/T3411.1～16）、单轴纵切自动车床辅具（标准号JB/T9159.1～11）、单轴转塔自动车床辅具（标准号JB/T9160.1～20）、拉床刨床辅具（标准号JB/T3411.17～28）、磨床辅具（标准号JB/T9161.1～10）、齿轮加工机床辅具）标准号JB/T9163.1～20）。
机床操作件包含手柄（标准号JB/T7270.1～12，JB/T7271.1～6，JB/T7272.1～4）、手轮（标准号JB/T7273.1～11）、把手（标准号JB/T7274.1～8）等。
钳工工具包括冲子、扳手、q杠、拔销器、钳子、锤头、划针、方箱（标准号JB/T3411.29～66）等。
3.机床工装标准件三维图库结构
机床工装标准件三维图库运行界面如图1所示。该界面主要包括4部分内容：机床工装标准件分类，二维示意图和三维渲染图，标准件技术数据，操作区，有二维放大、三维放大、确定等操作按钮。
图1图库软件界面
（1）查看二维示意图和三维渲染图
在“机床工装标准件分类”列表中按照标准件的标准名称和标准编号及其子分类查找零件。
（2）查看标准件的型号数据及其三维模型
查找到某元件后，选择下方标准件型号数据列表中的某行数据，然后单击“确定”按钮，系统就会打开Solidworks软件，显示元件的Solidworks三维模型，如图2所示。
图2元件三维模型
（3）元件模型的使用和保存
在使用该图库时，可以在图库中查询并打开三维Solidworks模型，模型尺寸可按用户的要求进行修改，修改后的Solidworks模型如果下次还要使用，则必须使用菜单栏中的“文件”“另存为”命令，将修改后的文件重新保存。
4.结论
本文基于Solidworks三维设计软件建立的机床工装标准件标准元件模型三维图库，应用该图库，技术人员实现机床工装标准件三维建模设计时，可以避免繁琐的建模工作，降低机床工装设计成本。同时应用该图库的人机交互方法能在短时间内找到匹配的机床工装标准件元件，得到最优的机床工装设计结果。
参考文献
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关键词：双主轴
由于军用的需要，镗床在工业发展过程中一直都处在领先的地位。在近代社会发展的过程中，随着计算机技术的飞速发展和各种信息技术的逐步应用，镗床也逐步出现了跨越式发展过程。镗床的功能越来越强大更多的人青睐于采用有限单元法来研究机床主轴系统的动态性能。随着数控技术的出现，镗床主轴振动也开始了智能化控制古城，通过限制机床加工质量来提高生产效率。镗床主轴系统是在三向同频率简谐力的激励下振动，而与激振力密切相关的主轴滚动轴承的刚度又不是一个定值，而是载荷的函数它随载荷的增加而增长。为了能够更好的实现国产镗床的生产效率和生产质量问题，完善新机型和缩短产品开发周期是当前镗床设计和制造的主要任务。所以通过对数控镗床主轴系统动态特性分析以便为其动态性能的进一步优化提供基础。
一、三维设计已广泛应用在镗床主轴设计中
目前国内机械产品的研发正逐步由以AutoCAD为代表的二维绘图软件转向以UG为代表的三维设计软件。组合机床主轴三维CAD系统选择三维设计软件UG为软件开发平台，采用了UG/OPENAPI接口，Visual编译环境，Windows2000/XP操作系统，利用UG快速、灵活、方便的三维参数化造型功能，保证系统顺利进行设计，三维是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，是培育创新型人才的重要手段。在当前三维设计作品制造业全球化协作分工的大背景下，我国企业广泛、深入应用三维设计技术、院校加大三维创新设计方面的教育，已是大势所趋。三维技术普及化是必然的趋势，三维培训必须全面铺开。
1.机床主轴系统通常采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式，由于各传动轴必须在有限的箱体空间内得到适宜的分布位置并避免干涉，且各轴的设计又必须保证其转速、转向、强度和刚度，因此多轴箱设计难度大、周期长，往往成为组合机床设计的瓶颈，改变这一局面的措施是采用计算机辅助模块化设计。模块化设计是一种标准化、组合化设计，它不是面向某一具体产品，而是面向某一类产品系统以至有相似功能的相邻产品系统，它不必对每种产品施以单独设计，而是精心设计出多种模块，用巧妙、灵活而多变的方式组合出多样化的产品。为此，我们开发了支持模块化设计的组合机床CAD系统，将CAD技术和模块化设计方法用于组合机床多轴箱的设计，不仅可以缩短多轴箱的设计和制造周期，降低成本，而且有助于保证多轴箱的质量，增强企业的竞争能力。
2.模块是产品、自然物或其混合物中，具有特定功能的基本单元，它具有标准化、系列化、互换性等特点。模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的需求。在进行多轴箱模块化设计时，首先要把多轴箱划分成若干模块，由于多轴箱的具体结构取决于被加工零件的具体要求，如孔的数量、形状、分布位置以及被加工零件的数量等，因此它不属于通用件。但通过对多轴箱的组成零件进行分类，可以实现多轴箱零件的通用化，例如，多轴箱的箱体和前后盖是按轮廓尺寸和外形分类的;主轴按照用途分类，分为钻孔类、镗孔类、攻丝类等;齿轮则按照模数、齿数和孔径分类等，利用这些通用化的零件可以配置成各种不同结构形式的多轴箱。
二、镗床株主轴系统特点及注意事项
在镗床的施工过程中，主轴是加工产品的主要运输方式，是对将产品运进机床的辅助设备之一。因此在让床的设计过程中，主轴设计是其设计的重点。在机床的设计工作中，需要用到电主轴时，一般可以通过两种途径来获得电主轴：是通过数据控制系统来对镗床中的各个部件进行系统性的控制方法。其二是通过向其他商场直接购买成品电主轴，这样子的做法容易产生成本的浪费并且由于主轴与镗床型号的部队称等造成外观和施工效率中的影响。本机床采用第一种方案，电主轴(右主轴箱)自行开发设计．这样不仅可以使成本大为降低，同时还能满足机床的整体布局要求。因机床数控系统采用S主EMENS840D，因此具体结构采用德国lPH2型电主轴，将其与主轴箱、主轴等零件组装在一起。通过转子与主轴的过盈配合，使动力直接作用在丰轴上。
2.在电主轴设计和制造过程中，需要解决两个技术难题，一是电主轴的动平衡问题，二是电主轴的发热问题。由力学原理可知，当电主轴运转过程中，其微小的不平衡量，都产生很大的离心力，造成机床的振动，使得加工精度和表面质量受到严重的影响。对电动主轴进行严格的动平衡变得十分必要。主轴及其部件的加工、装配和调校工作都得十分精密，这样才能使主轴组件动平衡精度达到0．3级以上的水平。
3.在设计多轴箱箱体时，要求用户选择多轴箱类型，多轴箱类型分为卧式和立式两种，其区别在于前盖的厚度，然后选择箱体尺寸，在主控程序中，提供了所有多轴箱的箱体尺寸，避免了查表，便于选择标准化多轴箱。
4.在设计电主轴时，要采取必要的措施，来保证主轴的动平衡，通过平衡环的设计达到这一效果。在一定方位上，转动平衡螺钟，并调整其深度，知道达到平衡精度，达到平衡精度后，利用氧化树脂将其固定。在采取必要措施的同时，还必须严格遵守结构对称性原则．机床主轴与电动机转子之闻扭矩的传递要通过过盈配合来实现，按照过盈量来计算所传递的扭矩，其值有时高达0．07―0．1lmm。在电主轴的内部装由电动机，这就使得电动机的散热成为一项亟待解决的难题，因电动机与主轴装在一起，电动机所散发的热量会直接影响轴承的工作精度，如果这个问题解决的不好，会降低机床的可靠性。为了解决这一问题，本机床设计了一套外循环水冷冷却系统。我们将带螺旋槽的冷却套套在主电动机定子的外，当机床工作时，在螺旋槽中连续流动冷却水会将主轴电机所产生的热量及时、迅速地带走。通过计算主电动机的发热量，确定冷却水的流量。
关键词：数控机床制造强国发展趋势
数控技术是先进制造技术中的一项核心技术，由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受制造业的关注，其设计、制造和应用的水平在某种程度上代表了一个国家的制造业水平和竞争力。近年来，国内机床设备和技术的发展在市场需求旺盛的情况下，设备以满足市场和用户需求为主，在高性能加工的设备和技术上并没有进行很好的研究和技术储备，在市场趋于平稳的时期，我国的机床工业势必会更加缺乏竞争力。因此，国家将数控机床作为重点支持的产业项目，在发展规划中明确了发展高速、高精度数控加工设备作为主要的支持发展方向，将提升装备水平和核心技术放在重要的位置。
“机床是装备制造业的工作母机，实现装备制造业的现代化，取决于我国的机床发展水平。振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，要大力发展国产数控机床”。振兴装备制造业，机床工业需先行，这是一条经济发展的客观规律。在国民经济快速发展的拉动和国家产业政策的正确引导下，中国机床工业行业发展迅速，产销两旺，行业综合水平落后的面貌得到改变。进入21世纪以来，随着我国国民经济实力的快速增长，我国制造业在国际上的地位日益提高。目前，我国正处在工业化的中期阶段，制造业仍然是国民经济的主体和支柱。但从总体上看，我国制造业与先进国家的差距还比较明显。有人坦言：“无论今后科学技术怎样进步，发展先进的制造业将是人类社会永恒的主题，制造业也将永远是人类社会的‘首席产业’。”在当今世界上，高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的最重要标志。制造业最重要的基础是装备制造业。现在我国已是制造业大国，但并不是制造业强国。目前我国的装备制造业水平有限，以至于不能很好地满足现代化机械生产的需要。而现代制造业发展的主要方向体现在信息化制造方面，其中自动化、智能化制造则是装备制造业中的主导技术，这对于高速、高精度、低消耗的产品制造来说尤为重要。
数控机床是近展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床，是高度机电一体化的产品。随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件生产设备――机床也相应提出了高性能高精度与高自动化的要求。大批量的产品，如汽车拖拉机与家用电器的零件，以及航空航天、内燃机、军工、汽车、船舶等行业需要的重要加工设备，尤其是高刚性、高精度、高稳定性、高复合型的精密数控卧式铣镗床更是航天和军工企业急需的关键设备。
“十一五”期间，国家对装备制造业提出要求：变“制造大国”成为“制造强国”，调整产业结构，重点开发高档数控机床，提升行业水平。自主开发高速精密卧式机床，研究其相关的设计和制造技术并取得突破，对国家在高端装备领域拥有自主知识产权和核心竞争力，将起到至关重要的影响。随着工业技术的发展，各行各业对高速数控机床的需求也越来越多。2010年9月8日国务院召开常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，高端装备制造、节能环保、新一代信息技术、生物、新能源、新材料和新能源汽车七个产业作为重点领域将集中力量加快推进，国家将加强财税金融等政策扶持力度。国务院发展研究中心产业部部长冯飞预计，未来十年将是战略性新兴产业蓬勃发展的十年，到2022年，战略性新兴产业占工业增加值比重可望达到20%以上。机床工业由于技术含量和工艺要求极高，属于技术和资本密集型产业，行业壁垒很高，无论在国内还是全球范围，行业格局变化都比较缓慢。机床本属于机械行业，而机械行业与下游行业固定资产投资密切相关。下游行业每年固定资产投资中，约60%用于购买机械产品。设备工器具购置在固定资产投资中的比例保持在20％左右，并长期保持稳定。因此在机床行业下游产业中，固定资产投资的主要部分都是用来购买装备制造工具――机床。通过统计发现，机床下游行业固定资产投资增速远快于全社会平均增速水平。数控机床的需求来自于下游的机械行业固定资产投资，2011年汽车及零部件、航空航天设备、高速列车、军工、电子信息、电力设备、船舶、工程机械、模具等高端装备业崛起，行业产能高速扩张，继续带动数控机床消费的高速增长。罗百辉表示，2011年高端装备自主创新势头将更为强劲，继续带动机械工业15%以上的增速。目前我国正处于重化工业化时期，这是超脱于经济短期波动、在近几十年里对中国经济产生巨大影响的因素，对我国机械工业的发展也起着促进作用。它与长期向好的中国宏观经济一样，成为机械工业近30年来持续快速发展的最好注解。所谓重化工业化时期，也就是工业化的中期，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。中国已经超过德国，成为世界第一大机床市场。数控机床已成为机床消费的主流。预计2015年数控机床消费将超过60亿美元，台数将超过10万台。数控系统的发展趋势是：①平台数字化。②运行高速化。③加工高精化。④功能复合化。⑤控制智能化。⑥伺服驱动高性能控制。中高档数控机床的比例会大幅增加，经济型数控机床的比例不会有太大变化，而非数控的普通机床的需求将会大幅度减少。
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关键词：数控机床；电气控制；系统设计
中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：
1、数控机床的特点
1.1对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了合适的加工方法。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。
1.2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。
1.3有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础。对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。可靠性高。
2、数控车床工作原理
使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序;然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工
3、数控车床的基本组成
3.1数控车床组成数控车床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。
3.11机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
3.12CNC单元
CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。
3.13输入输出设备
输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。输出指输出内部工作参数，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。
3.14驱动装置
驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。
3.15可编程控制器
可编程控制器是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制，故把称它为可编程逻辑控制器。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。
3.16测量反馈装置
测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。
4、三面铣组合机床的电气控制要求
三面铣组合机床有液压泵、左铣削头、右铣1削头、右铣2削头和立铣削头五台电机,均采用三相交流笼型异步电动机,设计要求如下:
4.1五台电机均为单向旋转。
4.2机床要求有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
4.3单动力头自动循环工作包括:左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立铣头单循环工作。还要考虑各铣头单循环工作的加工区间。
4.4点动工作包括:四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速(快进、快退)点动调整、松紧油缸的调整(手动松开与手动夹紧)。具备这四点运作就会顺利进行.
4.5电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示必须明确。
4.6照明电路必须清晰
5、电气控制系统设计
5.1进给伺服驱动电气控制系统设计
伺服系统是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息，通过伺服驱动系统，转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分，它是以机械为运动的驱动设备,电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。伺服驱动系统的性能对数控机床的性能在很大程度上有决定性的作用，所以对伺服驱动系统的要求也比较高。
5.2主轴电气控制系统设计
主轴是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。主轴的功率消耗约占机床总功率70～80，其性能直接影响到机床的加工效率、加工材料范围、加工质量等。数控系统需要控制主轴的转速、位置，通常系统的标准配置为数字主轴，具有控制精度高，动态响应好的特点。模拟主轴与传统的齿轮变速箱相比其优点是传动链较短、回转精度及机械效率高、工作平稳噪音低、速度连续可调、制造成本低等。缺点是低速挡位扭距受到一定的限制，感觉动力不足。
6、结束语
对数控车床的工作原理以及内部结构的分析研究的基础上，进行了数控车床的电气系统设计，它具有高速、精密、可靠、经济等特点。车床的电气系统设计是整个车床的核心部分，主要分为PLC输入输出设计、伺服驱动进给设计和主轴驱动设计等个方面。
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数控机床在现代制造业中扮演着一个重要的角色。本论文介绍了THY5940型立式加工中心设计思想和设计过程。主要叙述了数控进给系统的传动设计及主要传动件滚珠丝杠及其支承的设计计算。并对进给系统进行了校验，取得了预期的效果。
该机床适用于摩托车、汽车、轻工机械等行业提高生产率。不仅对刀具的位置或轨迹进行控制，而且还具有自动换刀和补偿功能，具有很高的强度，刚度和抗震性。以前采用的专用机床加工零件，虽然效率较高，但制约被加工零件的改进。而加工中心具有柔性，从而能适应产品在最短时间内达到商品化。本加工中心的设计拟采用主机，数控系统(包括伺服和驱动系统)及相关配套件三部分组成。在对以前研究成果分析总结的基础上，按照技术要求指标，对初步拟订的方案进行细化，论证，完善和总结。
加工中心的进给系统承担加工中心各直线坐标轴的定位和切削进给，进给系统的好坏将直接影响整机的运行状态和精度指标。设计过程中应使进给稳定性和快速响应的特性。同时，要求有合理的控制系统，而且要求对驱动元件和机械传动装置的参数进行合理的选择，使整个进给系统工作时的动态特性相匹配。
THY5940型立式加工中心机床解决了单件，小批量，特别是复杂型面的零件的加工自动化问题。对于提高企业的生产率，提高工件的加工精度以及提高机床的使用寿命都具有十分重要的意义。
经过研究，本论文基本取得了预期效果，完成了进给系统的设计计算。同时，对数控机床的进给系统设计方法的研究也取得一定的效果。
关键词：数控技术；数控机床；进给系统；滚珠丝杠
Abstract
Numericalcontrolmachinetoolsplayanimportantroleinnowadaysmanufacturing.ThisarticleintegratethedesignmethodanddesignprocessoftheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940.Itspecifiesthedrivingdesignandimportantdrivingaccessory–ballbearingandit，sbearingoftheenteringsystemofNCmachiningcenter.Inthesameway,checkouttheenteringsystem.Wehaveachievedthemethodofintelligentdesign.
Thismachineappliestocar/motorcycleandlightindustryofengineinordertoimprovetheirproductionratio.Itisnotonlycontrolthepositionandtrackofthefalchion,butalsohasthefunctionofchangethefalchionautomaticallyandcompensates;havehighintension/Steeltonandnon-shake.Intheolddays,peopleoftenusespecialmachinetoproductaccessories.Althoughhaveahighproductionratio,hobbletheimprovingofproducingaccessories.ButNCmachiningcenterisflexible,soitcanadoptthechangedproductionandorganizeproductionandshortenregulateperiodofproductionpossibly.TheNCmachinecenterdesignadoptmain–frame\NCmachiningcentersystemandcorrelativeaccessories,onthebaseoftheformerstudyprogeny.
TheenteringsystemofNCmachiningbearsNCmachiningalllinecoordinateordinationandcuttingentering.Theadvantageanddisadvantageofenteringsystemwillinfluencethedrivingstationofthewholemachineandprecisionguideline.Intheprocessofdesign,weshouldmakesurethattheinterringsystemmeetsthestabilityandresponsequickly.Contemporary,requirereasonablecontrolsystem.Furthermore,havealogicalchoosefortheparameterofdrivingsettings.Sothewholeenteringsystemcanmatchthemachinewhenitisworking.
TheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940settletheproblemsoftheproductautomaticallyofoneaccessorysmallproductionandcomplexaccessories.Thismachinehasanimportantroleinimprovingtheproductionofenterprisetoimprovetheproductprecisionandadvancethelongevityofmachine.
Afterthisstudy,wehaverealizedtheanticipatepurpose.Wehavecompletedtheantitypeoftheintelligentdesignsystem,andwehaveachievedthemethodofintelligentdesign.
Keywords：Numericalcontroltechnology；Numericalcontrolmachinetool；Feedsystem；Ballbearingguidescrew
THY5940型立式加工中心是为汽车/摩托车/轻工机械等行业提高生产效率而开发的新产品。该机床总体布局为工作台固定，立柱移动式。主运动采用数字交流伺服电机拖动，可无机调速。该加工中心除针对汽车零件的加工外，还可以对其它种类的零件进行铣、镗、钻、扩、攻丝、平面及任何曲面的加工，它是轻工机械领域较为理想的设备，特别适合于汽车、摩托车行业以及轻工机械行业大批量生产的需要。该产品既可单机使用，也可以通过小的改动与柔性生产线联机使用。因此，产品使用范围广。
根据加工特点及提高生产率的要求，采用加工和装夹同时进行。使工作台的一侧为加工区，另一侧为卸载区。加工时工作台固定，加工完工作后，只做旋转运动，代替交换工作台的功能。机床的三个移动坐标(X、Y、Z)均由主轴实现。主轴箱侧挂于立柱上，并实现Z向进给。立柱在滑座上移动实现Y向进给。滑座在床身上移动实现X向进给。在工作台两侧设有螺旋排屑槽，将切屑排至机床的后面，在通过链式排屑器(与冷却水箱一体)传至切屑集中处。整机设有防护间，电器柜在防护间一侧便于操作，液压站安置在电器柜后面，从整体上设计较为合理。
目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全满足国内市场需求，自2000年以来，我国数控机床年产量以平均37%的速度增长，2003年国产数控金属切削机床年产量达到36000多台。但由于进口机床的大量涌入，国产金切数控机床在国内市场的占有率明显下降。2003年我国国内机床总消费为67.3亿美元，其中进口机床41.3亿美元，已连续三年成为世界最大的机床进口国。进口依存率113%，国内市场自我满足率仅为44%，远远低于日本的86%，意大利的67%和德国的59%，可以说已威胁到我国机械制造基础产业的安全。同时仅2003年1年，就有德国吉特迈集团，日本牧野铣床，日本丰田工，意大利利雅路集团及韩国大宇机床等在我国开办独资企业。在开拓国际市场的同时，中国机床企业在国内却面临着越来越严峻的竞争形式。2004年我国机床进口突破了55亿美元大关。[1]
分析表明，中国机床市场目前仍分为中低端和高端两个领域。众多中国企业，通常是国有企业占据低端市场，“低端混战“愈演愈烈，但高端市场则主要由外国制造商，特别是被欧洲，日本的制造商垄断。我国汽车，航空和航天，发电，船舶，特别是军工等行业急需的高技术数控机床75%甚至100%依赖进口。部分高档数控机床仍然被作为战略物资在国际市场上受到禁运限制。
但如今这一切正发生改变，新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品山主导地位。沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊)为上海磁悬浮快速列车线生产的s台数控锉铣床组成的轨道梁生产线就是一个例子。数控机床发展的关键配套产品通过政府的支持有了突破和快速发展，如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台;烟台第_机床附件)开发为数控机床配套的多种动力卡盘和过滤排屑装置。我国机床市场正形成以数控机床为主流的消费，但我国在数控机床网络化方面与国外仍然有很大差别。
本机床为THY5940型立式铣镗加工中心，产品规格为400*630*2。
技术参数
项目单位规格
型号THY5940
工作台尺寸mm400x630x2
承重kg500
立柱横向行程Xmm600
立柱纵向行程Ymm400
主轴箱垂直行程Zmm600
工作台回转C0°\180°
主轴锥孔ISO7:24No.40
主轴转速r/min45-6000
主轴最大扭矩N.m
180
主电机功率kw7
主轴中心到立柱导轨面距离mm530
主轴端面到工作台面最小距离mm210
切削进给X、Y、ZMm/min1-10000
快速移动X/Y/Zm/min24/24/15
刀库容量把16
定位精度X、Y、Zmm±0.005
重复定位精度X、Y、Zmm±0.003
机床重量kg10000
机床外形尺寸(长x宽x高)mm2760x2850x2725
目录
摘要I
ABSTRACTII
第1章引言1
第2章THY5940简介4
2.1机床的设计参数4
2.2机床坐标与进给传动机构5
第3章进给系统的设计计算6
3.1数控机床进给传动系统机械结构6
3.1.1进给传动系统的机械结构6
3.1.2设计传动系统时应注意的问题7
3.1.3传动过程中的关键元件8
3.2滚珠丝杠的选择9
3.3丝杠拖动电机的确定9
3.3.1丝杠的转动惯量J9
3.3.2电机的选择10
3.4刚度计算11
第4章滚珠丝杠副的校验与进给系统误差分析13
4.1机床定位精度与丝杠精度13
4.2滚珠丝杠的疲劳强度13
4.3死区误差的分析14
4.4由传动刚度的变化引起的定位误差14
第5章机床的总体设计思路16
5.1主轴箱平衡和主轴箱拖动16
5.2滑座及立柱拖动16
5.3床身及滑座拖动16
5.4机床的防护系统17
结论18
[关键词]数控加工；数控技术；创新；关键技术
一前言
随着我国经济水平的提高，我国的机械制造业也有了很大的发展，数控加工技术一种高精度、高效率与高柔性的加工方法，能够解决机械制造业中精密、复杂、小批多变零件的加工问题，只有不断挑战数控加工的关键技术、不断加强创新能力，才能够大力发展我国的数控加工技术，增强企业的竞争力。
二数控加工技术的基本概念[1]
数控技术是指利用数字信息控制机械的工作过程的机床控制技术。数控机床是一种基于数控技术的机床，数控机床通过安装程序控制系统，从而对特定的编码程序进行处理，以实现机械制造的自动化、一体化。
数控加工是指数控机床根据编制好的数控加工程序，对机床的刀具和零件的相对运动进行控制，从而完成对工件的加工，以解决机械制造业中精密、复杂、小批多变零件的加工问题。其中数控加工程序是根据零件的图样及工艺的要求等条件进行编制的。
数控程序指数控机床为加工零件而执行的一系列指令，该指令是由数控系统通过数控技术对加工零件的任务进行编码，并反馈给数控机床。数控编程是指在机械制造业中生成由数控机床对零件进行加工的数控程序生成过程。
数控加工技术包括零件上需要进行数控加工表面的确定；设计数控加工工艺；加工程序的编程；验收和修改加工的程序；运行加工的程序。数控加工的关键技术包括数控控机床加工的工艺及数控编程的技术两方面。数控加工技术的硬件基础是数控机床，数控编程的技术是数控加工顺利进行的重要保障。
数控加工技术的工作过程如图1所示，首先要确定需要进行数控加工的零件的表面，再根据零件的表面设计加工的图纸；根据图纸设计数控加工的工艺方法；编程加工工艺的程序；根据编程程序对零件进行数控加工。
三我国数控加工技术的现状
我国数控加工技术广泛应用于我国的机械制造业。
（一）数控机床向多轴化和复合化发展
数控机床直接影响到加工工艺的时间，数控机床多轴化、复合化，可以以减少数控加工工序的时间，大大提高数控加工的效率。数控机床的复合化是指需要加工的零件在一台机床装夹完成后，通过转台或自动换刀旋转主轴头等措施，中间没有间断的进行多表面、多工序的复合加工。数控机床在今后的研究中应向高速、高精、高效化发展，只有高速、高精、高效化的数控机床才能适应不断发展的数控技术，才能增强企业的竞争力。
（二）数控机床的智能化
以前的数控系统只是为了加工任务的完成，并没有考虑实现数控机床的智能化。目前数控机床正向人工智能化发展。人工智能化的数控机床可以通过模拟人类的行为，从而实现数控加工的智能化。通常是在数控系统配制故障诊断系统、编程系统、刀具自动管理及补偿系统、参数自动设定系统等，通过系统的配制，可以将数控系统监测到的信息反馈到数控机床，从而实现数控机床的实时智能化模式。
（三）数控编程技术的现状
数控编程技术包括手工编程和自动编程两种。手工编程是指由人工完成的数控编程。例如简单阶梯轴的车削加工，通常可以由技术人员通过设计的图纸，编写数控加工的程序。而自动编程主要是采用CAD/CAM系统进行编程，如轮廓形状复杂的零件。编程人员根据设计的图纸，通过CAD/CAM系统，构建出加工零件的几何形状，再分析零件的设计图纸的工艺程序，最终确定加工工艺的方案、刀具及其参数、切削的用量，自动生成零件加工的程序。数控编程技术的操作是在屏幕命令驱动及菜单等交互途径下完成的，自动编程由于其本身具有直观、形象和高效等特点，所以被广泛应用于数控加工技术[2]。
（四）数控刀具的发展现状
目前很多企业还是倾向用价格比较低廉的刀具，而低廉的刀具往往不能有效的提高生产效率。很多企业配备有比较先进的数控机床，但是却没有配备相应的刀具，这样虽然省了小钱，却不能使数控机床的效率得到有效提高。所以企业应该引进先进的装备和技术，生产一些比较高效的刀具，并将刀具广泛应用于制造业，才能提高数控加工的效率。
四数控加工技术存在的问题
目前还有很多因素制约着数控加工技术的发展，比如设计的图纸是否合理、数控机床的精度及其性能、加工的参数、加工工艺的步骤、刀具的选择、刀具运动的轨迹等。每一种因素控制不好，都会影响数控加工技术的顺利进行。影响数控加工技术的关键因素包括数控编程的技术、机床的操作以及机床的应用等。
（一）数控编程的技术不到位
数控加工技术是根据数控的编程程序对零件进行数控加工。数控编程的程序决定了数控机床的效率，数控编程技术的高低决定着数控加工是否能够高效进行。目前很多数控编程的工程师不熟悉数控机床的构造，不熟悉数控机床的内部结构，编程的程序不支持机床的高效运转。很多数控编程程序的可靠性不高，需要花费大量时间调试数控机床；数控编程的程序不合理，导致数控机床经常发生走空刀的情况。数控编程的技术不到位直接影响到数控加工技术的效率。
（二）数控加工技术的创新能力不足
目前很多企业没有建立健全有效的数控加工创新机制，很多企业只能依赖国外的技术，企业缺乏创新意识，就算引进先进的数控加工技术，消化吸收能力也比较弱，不能对引进的技术进行举一反三，创新适合自己企业的数控加工技术。很多企业不能形成一个创新的环境，企业之间也没有技术的竞争环境。这就导致了企业数控加工技术滞后，从而影响了企业的高效生产。
（三）数控机床的操作不当
数控加工技术的硬件基础是数控机床，数控机床的发展直接影响到数控加工技术的发展。目前很多企业的数控机床在操作上还是不够规范，机床也没有及时的保养，这就降低了机床的精度。很多企业不能定期检测维修数控机床及其相关的设备，对数控相关的设备的加工任务不明确，零件粗加工与细加工的设备混用经常发生。零件粗加工会对设备造成很大的精度损害，如果将细加工的设备误用成粗加工的设备，就会影响到零件细加工设备的精度，导致零件的细加工受到影响，而且混用设备还会降低设备的寿命，给企业带来经济损失。
五提高数控加工技术的对策
我国的数控加工技术在数控机床的配置、创新能力、数控编程还存在很大的缺陷，提高数控加工技术的关键就是提高企业的创新能力，配置相当的数控机床、编程可靠的数控程序等。
（一）科学操作数控机床
企业应定期检测、维修数控设备，对数控相关设备的精度做好记录，将精度比较差、使用年限比较长的设备定为零件粗加工的设备，而精加工设备则应选用那些精度比较好、新购买的设备[3]。在进行零件的粗、细加工时应该按照零件需要的精度要求选用合适的设备。只有选用合适的机床设备，才能保证数控加工的高效进行。
（二）企业应培养数控加工技术人员
企业如果没有技术过关的数控人员，数控加工技术不可能真正发展。数控编程需要计算机软件的专业人员，企业只有吸纳相关的专业人员，才能编程出可靠的数控程序，进而提高数控加工的有效进行。除此之外，企业的领导应该加强对数控机床操作者的培训，只有科学操作数控机床，才能保证生产效率的有效的提高，也才能延长机床的使用寿命，为企业降低不必要的经济损失。企业应加强数控技术人员创新能力的培养，可以将数控技术人员到国外学习先进的数控技术，学以致用，研究出适合企业的数控加工技术。
（三）编制可靠的数控程序
数控编程的程序决定了数控机床的效率，数控编程技术的高低决定着数控加工是否能够高效进行。可靠的数控编程程序应该能保证零件加工的步骤、加工持续的时间、以及加工的质量。编程时为了提高数控加工的效率，可以同时执行编程的指令。例如将机床主轴的启动、定位、移动编程指令同时执行；将刀具的准备、切削指令同时编码执行，这样就把重合。这样就把非切削时间、次数减少了。技术人员应该及时检查编好的程序，并将编好的程序调试运行，以发现程序的问题并及时进行改正。自动编程比手工编程的出错率低，所以尽量使用自动编程来编程数控的程序。技术人员应该根据零件加工的工序，编程不同的子程序。加工工序的子程序有利于零件加工的顺利进行，也可以及时发现零件加工时程序的不足，可以及时改正。
（四）选择合适的切削刀具
选择合适的切削刀具是提高数控加工效率的前提条件。只有性能稳定、切削力强、能够承受高速切削的刀具才能适应数控大功率、高速的数控机床。所以企业在选择刀具时不要因为价格低廉就盲目选择，如果加工条件允许，可以考虑硬质合金刀具。企业如果有条件的，可以选择性能比较好的、耐磨的、比较耐用的刀具，如立方氮化的刀具、涂层刀具、陶瓷刀片等[4]。球头刀具在使用时由于其端部切削速度达到零，但是为了达到零件加工的精度，球头刀具在切削时会取很密的行距，所以球头刀具的效率是比较低的，建议慎用。平头刀具的切削效率比球头刀具好，可以考虑使用。平头刀如果能保证不切过头，可以应用于曲面的粗、细加工。在选择刀具时，应该结合数控加工工序的设计，选择合适的刀具，才能保证数控加工的高效进行。数控加工的技术人员可以根据零件加工的程序的编程、零件工序的进行生产符合企业的刀具，这样的刀具就会更加有针对性。比如三维槽型刀具、数控刀片等的研发就是顺应企业的需求而产生的，企业的数控加工技术就得到了很大的发展。
六结语
数控加工技术能够解决机械制造业中精密、复杂、小批多变零件的加工问题，是一种高精度、高效率与高柔性的加工方法。只有培养专业的数控加工技术人员、科学的操作数控机床、编制可靠的数控程序，才能大力发展我国的数控加工技术，增强企业的竞争力。
[参考文献]
[1]刘祖其.数控系统及发展趋势[J].制造业自动化，2009，31（12）：37―39
[2]张玉峰.浅谈我国数控机床的现状与发展趋势叨[J].金属加工，2010，（21）：22―23.
关键词：总体设计；主参数；传动系统
1总体设计
在卧式车床的设计上，打破传统机床的设计，增加CNC控制系统，使卧式车床实现数控控制，设计出数控卧式车床，数控车床的组成如图1。
卧式车床总体设计保证结构严谨可靠，操作方便，控制功能齐全，对于车床零件要设计精确，保证轴类、盘类，内外圆面型零件的加工效率，设计可以从以下几个方面着手：
（1）床身设计上采用水平，导轨在同一平面上，并对导轨做淬火处理。
（2）主轴箱内的主轴轴承采用高标准轴承，从主轴变形小，精度高方面考虑，保证主轴长期工作的稳定。
（3）设计四工位数控刀架，换位时间和换位精度要达到2～2.5s和0.003mm内。
（4）车床的床身采用半封闭的保护，要使冷却、排屑系统正常使用。
对于卧式车床的加工工艺范围的要求是，加工零件的范围包括圆柱面，螺纹以及内圆柱面，车床的整体采用钢及铸钢，加工零件的最大直径200mm，加工的规模设计为多种类小批量。
2主参数
数控卧式车床的设计，因为加工规模为多种类小批量，所以设计的转速范围定为最大转速2000r/min，最小转速为150r/min。
车床加工刀具的选择上，选取高速钢作为车床的车刀，因为碳含量在0.75%左右的钢，综合性能较好，热稳定性强，可以制作各种复s刀具，车刀的主要参数如表1。
3传动系统
确定车床的公比为1.26，根据机床主传动设计原则，车床的传动比采用12=3x2x2的形式，在车床传动系统中，采用的是降速传动，而在设计中，保证中间传动轴的变速范围小，确定传动轴的数量为4，这4个传动轴是指变速箱内的主轴，不包括电动机主轴，最终确定卧式车床的主轴转速为12级，也就是III轴上有12级转速，这样前一轴II轴上有6级转速，最后I轴上有3级转速，这样数控卧式车床的主轴转速图可以绘制出来，有4条竖线，12条横线，如图3。
电动机主轴到0轴之间的传动方式有3种，平带传动、V带传动、同步带传动，根据以往设计手册和传动性能，使用的经济性，最终选择V带作为它们之间的传动方式。
在齿轮设计上，采用滑移齿轮结构，可以对车床的转速进行调节，在这些设计完成后需要对轴进行校核，使选取的材料和结构满足车床使用要求。
4结束语
在设计卧式车床上，要根据原有的普通车床设计理念，增加一些设计元素，例如并联机构，它会使虚拟轴机床的加工效率提升，提高零件的加工质量，同时在整体零件上，降低加工成本，选用新型材料作为机床的零件，从机床的全方面去优化，向着高性能、高精度、高自动化的方向去发展，使卧式车床在未来的发展中占有一席之地。
参考文献
[1]何小柏.金属切削机床设计指导[M].高等教育出版社，1995.
[2]冯辛安.机械制造装备设计[M].机械工业出版社，1999.