時間：2023-04-06 18:48:42
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通過相關文獻閱讀，我們可以清楚的看到，在歷史上機械加工技術發生過三次革命，而這三次革命，每一次都給人類的生產、生活帶來了翻天覆地的變化，影響著整個世界制造業的發展。第一，機械加工技術的第一次革命。18世紀初期，近代機械制造業就已經在歐美國家形成，并在19世紀中期逐漸實現了制造機械化，形成了一整套的機械加工技術。直至20世紀80年代，隨著電子技術與電力技術、制造技術的結合，促使了第一次制造革命的爆發?？梢哉f在第一次革命中，產生了許多的全新加工方法，而這些加工方法又被人們稱之為特種加工。此時期的特種加工，是以減材加工為主要加工手段。并在傳統機械加工的基礎上進行的研發與改革，如：在變形加工方面增加了放電成型、電磁成型、激光三維成型等諸多新方法；而在接合加工方面增加了放電沖擊焊接、電子束焊接、激光焊接、等離子焊機等方法。第二，機械加工技術的第。至20世紀90年代，以減材加工為主要手段的機械加工技術早已無法滿足制造企業的生產加工需求，無法滿足市場經濟的發展。因此，以制造技術、材料技術、能源技術、微電子技術、信息技術相結合以及加工方法逆向思維的突破，促進了第二次制造革命的爆發。可以說第二次制造革命是在特種加工基礎上，選取固化液體材料，采用粘結、熔結、聚合等化學反映手段，制造其所需要的機械加工零件。其實質是一種增材加工方法。而該階段，也出現了許多先進的增材加工方法，如：化學法中的液態光敏樹脂選擇性固化、數字化噴射RP技術等，為機械加工技術的發展開啟了一展全新的大門。第三，機械加工技術的第三次革命。相較于前兩次的制造革命，第三次制造革命可以說是歷史發展的必然因素，也是機械加工技術發展的必然趨勢。第三次制造革命在本質上與前兩次制造革命不同，其并不是在外界環境的強制作用下形成的，因此說其是應運而生也未嘗不可。其主要是因為各種生物技術、生命科學、材料科學等學科在制造技術中的不斷融入而引發的革命，根本在于人們對產品的需求。
2現今我國的機械加工技術
現狀相較于西方發達國家，雖然我國的機械加工技術發展較晚，但是經過數十幾年的發展與研究儼然已經取得了十分驕人的成績。尤其是機械加工技術類型繁多，能夠滿足一些機械產品的加工需求，提高機械產品的加工精確度與質量。目前，我國現代機械加工技術類型主要包括：高速加工技術；超精密加工技術；數控加工技術；水噴射加工技術；超高能束加工技術；超自動化加工技術；快速成型技術；成型工藝技術；干式切削技術等。而從我國機械加工技術的整體發展趨勢來看，我們可以清楚的看到，目前我國的機械加工技術正走在高速、超高速，精密、超精密的發展方向。高速、超高速加工是一項系統工程，其是在高速主軸、高速加工機床結構、高速加工刀具、系統的不斷改進上發展而來的。同時，高速、超高速加工技術不僅可以用于加工普通的鋼、鐵、有色金屬材料，還可以加工高強度的合金鋼、纖維強化復合材料，擴大加工范圍的同時，也極大的提高了我國機械加工的生產效率，加工質量。目前，高速、超高速加工技術正在我國航天、航空、汽車、機床等制造行業中被廣泛應用。而精密、超精密加工技術則在我國尖端武器制造中占據著十分重要的地位，始終是我國機械加工技術發展的最主要方向。具體來講，精密、超精密加工技術，其在我國是一項內容十分廣泛的新技術，工藝實質在于提高機械加工的精確度，使表面質量達到極高的標準，并且在提高機電產品的使用性能、可靠性等方面都有著十分重要的作用。因此，精密、超精密加工技術也可謂是國際競爭中的核心技術之一。
3結束語
關聯性體現在以下兩個方面:(1)在產品生產的每一個環節，包括了從市場調研到最終的銷售環節，都有現代機械制造工藝的使用，而且各個環節之間聯系緊密，如果任何一點出現問題，或是缺少了任意一個環節，現代機械制造技術的作用就會受到限制，無法實現最大效益。(2)與其它學科之間的關聯性，如果機械制造中單純以機械加工作為加工手段，有時會遇到加工瓶頸，但是如果把化學合成或電解技術并綜合機加工技術進行運用就能達到單純機加工無法達到的高度。所以，在實踐當中，必須關注各個環節與各學科之間的技術關聯，才能達到更加理想的效果。本節對機械制造工藝與精密加工技術的運用特點進行了簡要的分析研究，面對當代機械加工制造行業所具有的發展趨勢，了解并掌握機械制造工藝與精密加工技術的特點，對其在未來社會的發展建設的應用中具有廣泛的價值影響。
2機械制造工藝與精密加工技術的應用分析
2.1關于現代機械制造工藝的應用分析
2.1.1氣體保護焊工藝。在進行焊接工藝的使用中，需要明確的一點是，該焊接的主要熱源之一就是電弧。在進行工作的時候，他的主要特點就是將某種惰性氣體或者性質符合要求的氣體作為焊接物之間的有一種保護的介質，在焊接工作開展的過程中，這種氣體就會從噴槍中配出來，對電弧的周圍進行一種有效的保證，這樣做就保證電弧、熔池和空氣三者之間能夠達到有效的分析。這種做的目的是為了保證有害氣體不會干擾到焊接工作的正常進行，保護焊接工作中的電弧能夠正常的進行燃燒、工作。在當代社會的發展中，應用最多的保護氣體應該屬于二氧化碳保護氣體，該氣體的使用是因為其使用性質較為不錯，并且制造的成本也比較低廉，適合大范圍的使用，所以，其在當代機械制造行業得到了有效且廣泛的應用。
2.1.2電阻焊工藝。該工藝是把焊接物置于正電極、負電極之間進行通電操作，當電流通過時，就會在焊接物之間的接觸面及其周圍形成“店長效應”，從而焊接物達到熔化并融合的效果，實現壓力焊接的目的。該工藝的特點是焊接質量較好、工作生產效率較高、充分實現機械化操作、且需要時間較短、氣體及噪聲污染較小等，優點較多。電阻焊工藝目前已在航空航天、汽車和家電等現代機械制造業中應用較廣。但其也存在缺點和不足，即焊接設備的成本較高、后期維修費用大，并且沒有有效的無損檢測技術等。
2.1.3埋弧焊工藝。該工藝是指在焊劑層下燃燒電弧而進行焊接的一種焊接工藝。其分為自動焊接以及半自動焊接兩種焊接方式。進行自動焊接時，通過焊接車把焊絲以及移動電弧送入從而自動完成焊接操作。進行半自動焊接時，則是由機械完成焊絲送入，再由焊接操作人員進行移動電弧的送入操作，因此增加了勞動成本，目前應用較少。以焊接鋼筋為例，過去經常采取手工電弧焊的方法，即半自動埋弧焊，而如今電渣壓力焊取代了半自動埋弧焊，該焊法生產效率較高、焊縫質量好，并且具有良好的勞動條件。但選擇該焊接工藝焊接時需要注意選擇理想的焊劑，因為焊接的工藝水平、應用電流大小、鋼材的級別等許多技術指標都可以通過焊劑堿度充分體現出來，所以要特別注意焊劑的堿度。
2.1.4螺柱焊工藝。該工藝是指首先把螺柱與管件或者板件相連接，引入電弧使接觸面熔化在一起，再對螺住施加壓力進行焊接。其分為儲能式、拉弧式兩種焊接方式。其中儲能式焊接熔深較小，在薄板焊接時應用較多，而拉弧式焊接與之相反，在重工業中應用較多。該兩種焊接方式都為單面焊接方式，因此具有無需打孔、鉆洞、粘結、攻螺紋和鉚接等諸多優勢，特別是無需打孔和鉆洞，能夠確保焊接工藝不會發生漏氣漏水現象，現代機械制造業中應用極廣。
2.2關于現代精密加工技術的應用分析
數控技術的應用,使得機械加工脫離了傳統以人工控制為主的加工時代,對生產力的提高具有重要作用。數控技術的應用對機械加工的變革性意義主要表現在以下幾方面:1)生產效率大幅提高。應用數控技術后,機械加工脫離人為控制,生產周期大大縮短,生產效率大幅提高,廢料率大幅降低;2)生產速度更快。數控技術對機械加工時間的控制非常精確,完全不受人為主觀控制,在機械加工速度上去除了人為干擾,加工速度得到迅速提高;3)產品外觀更美觀。機械加工的產品,外觀要求精美,數控技術將外觀要求輸入后,電子自動控制,外觀與模型幾乎無異;4)產品外形實現多樣化。通過制圖工具制作模型,產品形狀隨心所欲,經過數控技術加工都能成為現實;5)產品精度更標準。傳統人為控制的機械加工,產品在精度方面控制不夠精細。而數控技術的應用,精確控制完全自動化,可以完全避免人為誤差。產品加工精度更符合設計標準;6)生產控制自動化。這也是最直觀的表現。數控技術的最直接目的就是自動控制,是機械加工擺脫人力因素的唯一選擇。數控技術運用自身的數字化功能,可以有效控制機械加工的設備和過程,并采用數控設備、數控編控等技術使機械加工更加系統化。
2機械加工中數控技術的應用
2.1數控技術在機床加工中的應用
機械加工中,機床的應用比例很大。各種各樣的模具生產都是由機床來完成的。傳統的機床生產,模具的精度控制很難實現自動化,因此,生產出的模具合格率較低,材料利用率低。而數控化技術在機床上應用后,實現了機床全自動化機電一體制,這種機電一體化加工生產技術能保證產品的質量。
2.2數控技術在煤礦機械加工中的應用
煤礦機械具有特殊性,是專用的機械設備,由于其工作環境復雜多變,對安全系統要求較高,煤礦機械加工過程要求精細化程度高。而傳統機械加工很難實現其精度的要求。而且,煤礦機械更新換代較快,應用領域單一,所以生產加工量小,下料難。數控技術得到應用后,設備下料切割采用數控技術,改變了過去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割質量高,提高了材料的利用率,降低了設備的生產成本。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置,它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調切切縫的補償值來精確控制毛還件的加工余量。
2.3數控技術在工業生產中的應用
工業生產過程中,難免會有惡劣的工作環境存在,如高溫、高壓、操作空間狹小,操作高度過高等。這些危險的工作環境極大地增加了工作人員的工作危險性。而數控技術的應用后,工業生產上類似的惡劣環境完全編入數控程序,使工業生產危險性得到極大改善。在實際的生產過程當中,應用數控技術之后,生產過程可以由計算機系統全程控制。只要預先輸入各種生產程序和產品參數,則計算機系統便能夠依照指令實現真正意義上的無人自動化生產。即便是在生產過程當中出現了故障或者問題,系統會根據錯誤的等級來決定是否繼續進行生產,同時采用有關的保護性護理措施,并向管理者報警。除此之外,機械加式中數控技術的應用還有很多,如航空設備的生產、機器人系統的生產、汽車工業的生產、石油機械的生產、國家武器裝備的生產以及建筑機械、農業機械等領域,應用數控技術后,無一不推動了行業的快速良性發展。
3機械加工中數控技術的應用趨勢
隨著新的智能化技術的發展,機械加工中數控技術的發展同樣朝向智能化方向發展。主要表現在加工過程的自適應控制和工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算等;操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。另外,隨著數字技術的不斷進步,機械加工也面臨著新的市場需求,特別是人們對精細化的要求也越來越高,于是高速度、高精加工技術成為必然的趨勢。
4結語
隨著人們對工業加工精度和復雜度的要求提高，對加工設備的性能要求也越來越高。20世紀以來，各國紛紛發展數控加工技術，以解決復雜件的加工問題，比如對曲面配合件的加工。
1.1國內現狀
2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，國家十一五科技發展規劃也明確提出，提高大型設備數控化水平。但是目前我國整體大型設備的數控水平低，機械加工的精度、復雜度、精度保持度等都遠低于國際水平。而加工中心作為機床家族的重要組成部分，今年來雖然也越來越受到國人重視，但是多為進口或者合資企業產品，其技術水平也較低。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年。在精度方面，國內機床水平追趕國外先進水平的距離也很長。目前我國大型加工中心很難達到0.005mm，國外由于技術先進，則可以達到0.003mm。在精度保持度方面，國內一般為5年，國外則能夠達到10年。目前國內在軸承、絲杠、刀具等決定機械精度的方面技術能力都不夠。而國內數控系統最大的瓶頸在于國內系統是基于單板機的基礎上發展起來的，至今沒有一家是基于數字邏輯電路的設計。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
1.2國外現狀
美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重于基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。德國1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。日本自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。另外還有臺灣和韓國的機床也比中國先進。
1.3數控加工本身的特點
數控加工操作系統日益開放、數控系統向軟數控系統發展、控制系統向智能化方向發展、向網絡化方向發展、向高可靠方向發展、向多軸聯動方向發展、向復合型方向發展的市場趨勢。數控加工具有柔性好，自動化程度高的特點，對于輪廓形狀復雜的曲線的加工尤其適合。數控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內進行多種加工操作的數控機床。本產品屬于大型加工中心，主要用來加工復雜結構、工藝及精度要求高的大型設備部件的數控加工工具。其特點是：被加工零件經過一次裝夾后，數控系統能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能，連續地對工件各加工面自動地進行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削及刨削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機床的調整時間及工件周轉、搬運和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經濟效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。利用數學方式輸入，加工過程可任意編程，主軸及進給速度可按加工工藝需要各自變化，且能實現多座標聯動，易加工復雜曲面。對於加工對象具有“易變、多變、善變”的特點，換批調整方便，可實現復雜件多品種中小批柔性生產，適應社會對產品多樣化的需求。利用硬件和軟件相組合，能實現信息反饋、補償、自動加減速等功能，可進一步提高機床的加工精度、效率、自動化程度；數控機床是以數字控制為主的機電一體化機床，充分發揮了微電子、計算機技術特有的優點，易于實現信息化、智能化、網絡化，可較易地組成各種先進制造系統，如FMS、FTL、FA，甚至將來的CIMS，能最大限度地提高工業的生產率、勞動生產率。
1.3.1數控系統與加工能力
目前處于世界領先水平的數控操作系統在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝、各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統設計了比較健全的自我保護電路。PMC信號和PMC功能指令極為豐富，便于工具機廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統提供串行RS232C接口，以太網接口，能夠完成PC和機床之間的數據傳輸。FANUC系統性能穩定，操作界面友好，系統各系列總體結構非常的類似，具有基本統一的操作界面。FANUC系統可以在較為寬泛的環境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。
1.3.2機械系統與加工能力機械系統
目前以德國最好。目前較為先進的設備，保留了其先進的全靜壓塊靜壓結構和雙層式床身結構，增加了四柱雙驅的平衡驅動方式，有效解決了消隙及驅動平衡的難題，采用斜齒齒輪對，使轉臺運轉更加平穩；采用上壓式鑲條滑塊結構，機床轉臺自適應調整液壓夾緊裝置使得B軸聯動旋轉加工精度更高，更加穩定；機床主軸采用液壓氮氣平衡，確保機床的快速響應速度，使機床運行更加平穩可靠。具有智能數字刨銑工能，可加工直角、銳角孔及異形斜面樣條溝槽。該機床正式投產后機床直線精度（X\Y\Z）可達±0.003㎜，旋轉（B）精度可達±2S”，直線重復定位精度達到0.001㎜。產品精度保持度可達10年以上，大大提高了機械的使用壽命。除此之外，目前先進數控加工設備還采用很多應用性很強的技術來提高加工精度和難度，保證其可以加工復雜的曲面件。在提高轉臺精度及平穩性方面：采用四柱雙驅技術，由原來的一側一個齒輪驅動改為在180°水平方向上按對等夾角兩對雙齒輪驅動，每對齒輪可自動消隙。機床轉臺精度長久保持性：使用12個獨立的高耐磨銅靜壓塊代替原來的貼塑耐磨條工藝，因靜壓幾乎無磨損而長期保持精度。溫度對機床精度的影響方面：使用溫度補償功能，在機床內部安置溫度傳感器，利用激光干涉儀測出其溫度變化時機床在各溫度下的變化值，然后再機床參數中補正。刨銑功能開發（直角孔槽加工）：利用機床CS功能，使主軸與X、Y、Z軸移動的同時，主軸按刀具切線方向控制轉角。機床慣量的控制：使用液壓氮氣組合平衡方式代替配重鐵平衡方式，減少機械運動質量和運動中的動量慣量。
2、復雜曲面配合件的數控加工工藝
能夠加工復雜曲面配合件是數控加工設備的重要性能之一。下面以一復雜的曲面加工件為例談談數控加工工藝。
數控機床在現代制造業中扮演著一個重要的角色。本論文介紹了THY5940型立式加工中心設計思想和設計過程。主要敘述了數控進給系統的傳動設計及主要傳動件滾珠絲杠及其支承的設計計算。并對進給系統進行了校驗，取得了預期的效果。
該機床適用于摩托車、汽車、輕工機械等行業提高生產率。不僅對刀具的位置或軌跡進行控制，而且還具有自動換刀和補償功能，具有很高的強度，剛度和抗震性。以前采用的專用機床加工零件，雖然效率較高，但制約被加工零件的改進。而加工中心具有柔性，從而能適應產品在最短時間內達到商品化。本加工中心的設計擬采用主機，數控系統(包括伺服和驅動系統)及相關配套件三部分組成。在對以前研究成果分析總結的基礎上，按照技術要求指標，對初步擬訂的方案進行細化，論證，完善和總結。
加工中心的進給系統承擔加工中心各直線坐標軸的定位和切削進給，進給系統的好壞將直接影響整機的運行狀態和精度指標。設計過程中應使進給穩定性和快速響應的特性。同時，要求有合理的控制系統，而且要求對驅動元件和機械傳動裝置的參數進行合理的選擇，使整個進給系統工作時的動態特性相匹配。
THY5940型立式加工中心機床解決了單件，小批量，特別是復雜型面的零件的加工自動化問題。對于提高企業的生產率，提高工件的加工精度以及提高機床的使用壽命都具有十分重要的意義。
經過研究，本論文基本取得了預期效果，完成了進給系統的設計計算。同時，對數控機床的進給系統設計方法的研究也取得一定的效果。
關鍵詞：數控技術；數控機床；進給系統；滾珠絲杠
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型立式加工中心是為汽車/摩托車/輕工機械等行業提高生產效率而開發的新產品。該機床總體布局為工作臺固定，立柱移動式。主運動采用數字交流伺服電機拖動，可無機調速。該加工中心除針對汽車零件的加工外，還可以對其它種類的零件進行銑、鏜、鉆、擴、攻絲、平面及任何曲面的加工，它是輕工機械領域較為理想的設備，特別適合于汽車、摩托車行業以及輕工機械行業大批量生產的需要。該產品既可單機使用，也可以通過小的改動與柔性生產線聯機使用。因此，產品使用范圍廣。
根據加工特點及提高生產率的要求，采用加工和裝夾同時進行。使工作臺的一側為加工區，另一側為卸載區。加工時工作臺固定，加工完工作后，只做旋轉運動，代替交換工作臺的功能。機床的三個移動坐標(X、Y、Z)均由主軸實現。主軸箱側掛于立柱上，并實現Z向進給。立柱在滑座上移動實現Y向進給?；诖采砩弦苿訉崿FX向進給。在工作臺兩側設有螺旋排屑槽，將切屑排至機床的后面，在通過鏈式排屑器(與冷卻水箱一體)傳至切屑集中處。整機設有防護間，電器柜在防護間一側便于操作，液壓站安置在電器柜后面，從整體上設計較為合理。
目前我國數控機床的數量和品種，尚不能完全滿足國內市場需求，自2000年以來，我國數控機床年產量以平均37%的速度增長，2003年國產數控金屬切削機床年產量達到36000多臺。但由于進口機床的大量涌入，國產金切數控機床在國內市場的占有率明顯下降。2003年我國國內機床總消費為67.3億美元，其中進口機床41.3億美元，已連續三年成為世界最大的機床進口國。進口依存率113%，國內市場自我滿足率僅為44%，遠遠低于日本的86%，意大利的67%和德國的59%，可以說已威脅到我國機械制造基礎產業的安全。同時僅2003年1年，就有德國吉特邁集團，日本牧野銑床，日本豐田工，意大利利雅路集團及韓國大宇機床等在我國開辦獨資企業。在開拓國際市場的同時，中國機床企業在國內卻面臨著越來越嚴峻的競爭形式。2004年我國機床進口突破了55億美元大關。[1]
分析表明，中國機床市場目前仍分為中低端和高端兩個領域。眾多中國企業，通常是國有企業占據低端市場，“低端混戰“愈演愈烈，但高端市場則主要由外國制造商，特別是被歐洲，日本的制造商壟斷。我國汽車，航空和航天，發電，船舶，特別是軍工等行業急需的高技術數控機床75%甚至100%依賴進口。部分高檔數控機床仍然被作為戰略物資在國際市場上受到禁運限制。
但如今這一切正發生改變，新產品開發有了很大突破，技術含量高的產品山主導地位。沈陽機床集團機床股份有限公司中捷友誼)為上海磁懸浮快速列車線生產的s臺數控銼銑床組成的軌道梁生產線就是一個例子。數控機床發展的關鍵配套產品通過政府的支持有了突破和快速發展，如北京航天機床數控系統集團公司建立了具有自主知識產權的新一代開放式數控系統平臺;煙臺第_機床附件)開發為數控機床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置。我國機床市場正形成以數控機床為主流的消費，但我國在數控機床網絡化方面與國外仍然有很大差別。
本機床為THY5940型立式銑鏜加工中心，產品規格為400*630*2。
技術參數
項目單位規格
型號THY5940
工作臺尺寸mm400x630x2
承重kg500
立柱橫向行程Xmm600
立柱縱向行程Ymm400
主軸箱垂直行程Zmm600
工作臺回轉C0°\180°
主軸錐孔ISO7:24No.40
主軸轉速r/min45-6000
主軸最大扭矩N.m
180
主電機功率kw7
主軸中心到立柱導軌面距離mm530
主軸端面到工作臺面最小距離mm210
切削進給X、Y、ZMm/min1-10000
快速移動X/Y/Zm/min24/24/15
刀庫容量把16
定位精度X、Y、Zmm±0.005
重復定位精度X、Y、Zmm±0.003
機床重量kg10000
機床外形尺寸(長x寬x高)mm2760x2850x2725
目錄
摘要I
ABSTRACTII
第1章引言1
第2章THY5940簡介4
2.1機床的設計參數4
2.2機床坐標與進給傳動機構5
第3章進給系統的設計計算6
3.1數控機床進給傳動系統機械結構6
3.1.1進給傳動系統的機械結構6
3.1.2設計傳動系統時應注意的問題7
3.1.3傳動過程中的關鍵元件8
3.2滾珠絲杠的選擇9
3.3絲杠拖動電機的確定9
3.3.1絲杠的轉動慣量J9
3.3.2電機的選擇10
3.4剛度計算11
第4章滾珠絲杠副的校驗與進給系統誤差分析13
4.1機床定位精度與絲杠精度13
4.2滾珠絲杠的疲勞強度13
4.3死區誤差的分析14
4.4由傳動剛度的變化引起的定位誤差14
第5章機床的總體設計思路16
5.1主軸箱平衡和主軸箱拖動16
5.2滑座及立柱拖動16
5.3床身及滑座拖動16
5.4機床的防護系統17
結論18
1.1數控技術特點
通過將計算機技術、通信技術、傳感技術以及光、機、電等諸多技術與現代制造技術融合在一起，以實現數字化對機械進行加工以及運動工程進行控制制的技術成為數控技術。目前數控技術主要利用事先編制好的程序，通過計算機來實現對設備的控制。因此數控技術具有效率高、自動化程度高、精密度高等優點。數控加工技術的具體加工特點如下：①對于換批加工和新產品的研發，只需通過改變數控機器內的參數便可實現，因此對產品的改良和新產品的研發帶來了很大便利。②縮短加工時間，提高效率。數控技術可以實現一次裝夾完成多道工序的加工。這樣既保證了加工精度又大大縮短反復裝夾浪費的時間。③提高產品品質。利用數控技術可以實現對復雜零件及零件曲面任意形式的加工，這是普通機床難以完成的。④模塊化、標準化加工。通過對數控技術的模塊化設計，可以大大減少換刀時間及安裝時間，從而實現對一種部件的模塊化、標準化加工。
1.2數控技術優勢
現代數控技術融合了計算機技術、電子技術、自動化技術，具有高精度、高效率等特點而日益成為現代機械加工控制技術的發展方向。另外，現代數控加工技術能將各個單獨系統組成模塊形成自動化生產線，從而為實現大批量、高效率、自動化加工零件帶來可能。自動化生產的同時也可以大大降低生產成本。
2現代機械加工中數控技術的應用
數控技術因其優勢而被廣泛使用，也很快得到人們的認可。其在機械加工領域的應用體現在以下方面：
2．1數控技術在工業中的應用
數控系統一般由控制單元、驅動單元和執行單元三部分組成。工業生產中數控技術主要運用在機器設備生產線上，以實現大規模集成化生產。如：傳統工業如食品加工、造紙印刷行業等；以及惡劣勞動環境下如重工業金屬冶煉、化工行業、農藥加工、資源開采等方面。數控技術的應用有助于實現大規模自動化生產，因此在惡劣復雜條件下，數控技術有助于改善勞動條件、減少勞動強度、保障人員安全等優點，再加上數控技術高精度、高效率的特點在兼顧質量的同時保持效率。通過編制計算機程序，來控制計算機發出指令到驅動單元，然后由驅動單元帶動執行機構實現自動化加工生產。通過傳感系統和檢測技術控制零件的加工精度以保證質量，若出現錯誤和故障，傳感器和檢測系統就會發出故障信號給計算機系統，計算機系統控制發出報警信號，并自動控制系統停止工作以保護機器。
2．2數控技術在機床設備中的應用
數控技術在機床設備加工中的應用更是普遍，現代數控技術是機床設備加工工藝實現現代機電一體化組成中不可或缺的部分。數控技術在機床加工中應用是機床加工工藝發生了革命性的變化。首先數控技術對機床加工設備的控制能力發生質的飛躍。如今我們可以控制設備實現對物件任意形式的加工。通過將刀具、工件之間相對位置、主軸、刀具、速度以及冷卻泵的啟停等各種設備按照既定動作編排到計算機上，然后計算機發出控制指令實現對所需要部件的加工。
2．3數控技術在汽車工業中的應用
現代汽車工業對零部件的要求極為苛刻，傳統加工技術已無法滿足現代汽車工業的要求。如今現代數控技術在汽車工業零部件加工和組裝中處于支配地位。數控技術使汽車使得汽車兩大加工中心合為一體，實現一體式流水線自動加工生產，同時數控技術還具有快速控制，使得加工中心具有高速性。這種“高柔性”與“高效率”的結合，不僅滿足了產品更新換代的要求，而且能實現多品種，中小批量的高效生產的特點。數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術和集成制造技術等，在汽車制造工業中得到了廣泛深入的應用。
2．4數控技術在煤礦機械加工中的應用
煤炭在我國能源結構中占有重要地位，尤其今年來采煤業發展突飛猛進。作為采煤業必不可少的設備采棉機決定煤炭企業的效率。采煤業以其復雜環境、惡劣條件使得傳統加工工藝已越來越無法滿足現代采煤業的要求。傳統機械加工難以實現單件的下料問題，而數控技術通過對材料進行切割就很輕松地解決了這個問題，它代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序對象為采煤機葉片和滾筒，從而進一步優化了套料的選用方案。數控技術在采煤機上的應用優勢體現在以下幾個方面：①切割速度快，提高了采煤效率。數控技術的快速控制使采煤機的快速切割成為可能，切割葉片能在一定時間內完成更多的采集提高了采煤速度。②提高采煤機自動化，降低勞動強度和人工采礦的危險性。自動數控技術在采煤機上的使用不但提高采煤機自動化而且降低勞動強度和危險性。③提高加工質量和效率。數控氣割機可自動可調的補償切縫，一些零件的焊接坡口可直接割出，從而提高了生產效率。另外它允許對構件的實際輪廓進行程序控制，這樣就可以通過調節切縫的補償值來精確地控制毛坯件的加工余量，更好地配置資源，實現最優化生產。
2.5數控技術在兵器工業機械中的應用
傳統兵器工業機械加工已經成熟且自成一體。如果全面更換使用現代數控機床技術，既不經濟又不現實。因此充分利用現有資源將原有加工機床與現代數控技術結合在一起，這樣既可以節省成本又可以提高加工精度以滿足兵器工業機械加工現代化要求。對于加工工藝要求不高的部件我們可以運用傳統機床進行加工生產，對于加工工藝要求較高的部件我們可以運用數控機床進行加工生產，這樣避免了資源的浪費。數控機床以其高精密性、高穩定性、可復制性因此能滿足兵器工業機械加工的規?；痛罅可a。對傳統機床的改造賦予其現代數控技術使普通機床變成了全新概念的數控機床，最終達到投入資金少，方便操作，功能和精度都普遍提高的效果。因此現代數控技術必將為兵器加工工業帶來新的飛躍。
3結語
（一）數控技術應用于機床
當下，數控技術在機床生產上的應用已經相當普遍。機床設備為機械生產提供數量龐當、種類繁多零部件，進行零件加工時，由于不同批次、不同廠家的需求不同，零件的規格也存在細微差異，此時就需要通過手工調整編程數據，實現相關參數的規范化。數控技術可以對生產環節中的不同工序進行整體性或局部性的調整和監控，還能針對實際情況對工序中的參數進行修改，從而完成即時性的跟蹤控制。簡而言之，數控技術就是以計算機的精密指揮取代操作人員的經驗性指導，實現控制裝置的自動化操作，并有效提高機床設備的控制與執行能力。通過將零件規格與操作誤差數據化，合理調節相關設備的啟閉時間與運轉周期，實現機床加工精度的提升，進而滿足機械生產工藝復雜化的具體要求。
（二）數控技術應用于汽車
汽車操縱靈敏性、機械動力性及速度、安全等方面的要求都要靠精密的內部零件來實現。在汽車購買量不斷增大的今天，數控技術在提高生產線效率，保證零件生產速度與質量方面依然發揮著重要作用。除復雜零件的生產環節，在進行底盤裝配和發動機安裝時，自動化生產線同樣可以節約大量安裝人力，并有效提供操作的精準性，避免誤差和瑕疵的產生。此外，數控系統通過整合大量模擬數據，還可以實現對不同款型、功能汽車的柔性控制與柔性生產線歸納。柔性生產線能根據市場需求完成對高、中、低檔車型的不同調試，并進行新品的開發工作，以此減小品牌更新換代過快對生產線造成的壓力。與此同時，柔性生產線還可通過控制系統與不同操作系統、監控反饋系統的不同組合實現產品的更新，并通過汽車生產線與柔性生產的有機結合，實現生產質量與效能的提高與品牌的創新。
（三）數控技術應用于煤炭開采
煤炭的發掘和開采工作存在較大危險性，對施工質量、施工設備、施工人員也有較高要求，是以在進行相關操作前，必須探明具體礦藏情況、地質環境、氣候環境及相關內容。數控技術能實現套料選擇方案的最優，在擴大開采規模、提高工作效率的同時完成對挖掘的深度、角度、方向等進行精確控制，從最大程度上保證施工人員的安全，避免坍塌事故的發生。
（四）數控技術應用于工業生產以造紙業為例
在完成原木的采購工序后，需要對木材進行去皮、正圓、切割、粉碎、熬漿、造紙、曬干等一系列環節的處理。然而，流程中產生的廢氣、機械操縱的失誤都可能對施工人員帶來安全隱患。此時，數控技術先通過限制正圓環節中的程序參數實現原木規格的統一化，降低后續環節的操作難度，再通過數控切割等技術實現后續環節的相對封閉化，減少相應環節中的人力投入，從而在確保人員安全的基礎上實現生產效能的提升。數控技術在食品生產領域也有著廣泛應用。通過無菌自動化生產線，可以完成對食品造型、材料配比、加工時間等各項指標的數據化規定。此外，還可通電子監控系統與自動報警裝置及時發現、糾正制作流程中存在的問題，并進行針對性調整。值得注意的是，工資在勞動力導向型為主的工業生產的生產開支中占了很大比重，這造成了利益空間的壓縮，不利于生產擴大化和高速化，而數控技術的應用則是通過機械生產取代手工操作的方式，完成了人力的節約化與生產的高質高效化。
二小結
1.1高速精密加工技術的發展
高速精密的加工技術的運用領域中，最為典型的行業要數航空航天領域和汽車領域。作為高技術含量的機械工程技術的技術之一，高速精密加工技術有較高的生產效率和精度的加工和表面質量的特點，同時，生產成本也較低。為了有效提高加工速度和降低零件表面的粗糙程度，這就要求宏觀尺度或者部分微細零件加工中要運用高速精密加工技術，增強各部件配合的準確性和合理性，同時還有延長機械使用壽命和降低實現機械能耗與運行費用的特點。近年來，受到機械工程技術發展的影響，應運而生了傳動技術的智能化、集成化特點。具體來說，智能化集成化傳動技術是指“在機械生產過程中，將傳統的動力傳動技術與網絡、信息、數字、總線等先進技術進行融合，實現傳動件在線實時監測、實時控制、自我診斷和修復以及多種元件與功能的集成技術。”而智能化、集成化的傳動技術在機械工程中的運用不僅能夠實現產品性能的提高，簡化機械系統，還可以實現系統柔性的提高，提升傳動效率。此外，在機械工程傳動技術的運用方面，智能化、集成化又具有以下幾個特點：一是可以實現在線的監測工作，以及自我診斷和修復的功能;二是可以通過該技術進行在線遠程實時操控；三是集成多種元器件和功能；四是即插即用方便快捷的特點。
1.2數字化的工廠技術
數字化工廠技術在近年來，隨著機械領域的發展而發展，并且正不斷成為一種高新的機械工程技術。實際情況下，通過對數字化技術，尤其是在網絡技術的利用上，數字化工廠正逐步完善。這樣有利于對工廠所有數據的隨時調用，包括內不數據以及外部的數據更方便快捷的獲取。還能對計人員以及制造人員智慧與知識進行融合，從而更好地實現產品的設計、生產和管理、銷售等方面的現代化。數字化工廠技術具有集成化、透明化和智慧化的特征，這種方式在國際上受到廣泛的關注與運用，甚至于很多發達國家通過這種技術的運用，特別是在全球化的驅使下，全球協同設計和制造的工程都對此表示支持，對機械工程技術的發展不斷加強。
2機械工程技術的發展情況
如今，機械領域正面臨著深度調整和增長模式變化的巨大壓力，新型的節能環保技術已然成為機械工程中不可或缺的部分，并不斷地促進機械產品不斷向綠色化邁進。同時，不斷融合各個學科致使他們產生交叉的現象。這將會為技術系統的變革帶來不小的突破，也許還會引發新一輪技術革命的產生，智能化和綠色化逐漸成為機械工業的走向，同時它的服務化也隨之發展。此外，隨著我國的科研、制造和設計體的系越來越完善，我國的機械工程技術水平也同步提高。通過引進、和吸收的方法，不斷增強和實現自我完善等功能。具體來看，目前的機械工程技術的發展情況可以概括為：在不斷提升的機械設備組合其功能也在不斷加強，這就促使機械設備的產率功效獲得大幅度提升。而機械設備在在線檢測和適應功能等方面的增強，也導致機械設備可以在工作運行的前提下，實現自我檢測、調整和適應的效果。為了進一步保障機械生產的穩定性和持續性，以上提到的在不停機的情況繼續運行功能的實現，更有利于生產效率的保證，還能促進設備在防護和檢修方面其工作水平的提高，
3結論
1數控技術的原理
數控機床使用計算機嵌入式系統，能夠在計算機上遠程控制和定位工作臺，還具備了和數控機床匹配的功能模塊結構，很大程度上提高了工作的效率。對固定工件進行位置處理，能夠保證程序正常運行。使用數控機床的時候，把每個坐標軸移動分量傳送到驅動光源中，這樣機床的切削運動就可以按照編制的路線進行。使用裝置中的插補功能進行數據的記錄，控制系統把數據信號傳送到控制裝置中從而進行管理。中央處理器分析數據信息，讓每個部件都可以正常運轉，對零件進行精密加工處理。數控機床使用的是數字信息控制運動過程和機械加工。設定編程程序，讓編輯好的程序控制設備。所以數控技術極大的提高了機械加工的設備的靈活性，促進了加工機床的發展。在制造行業中，數控技術已經是加工的主體，數控技術的高低直接關系到產品的質量。
2數控技術在制造行業應用
2.1在機床設備中應用
數控機床是現代機電的重要組成，能夠有效的提高制造業的工作效率。數控機床的應用改變了原來的零件加工方式，能夠使用數字化技術處理零件的加工工藝，使用編程指令，讓人工操作得到了取代，提高了加工效率。在機床設備中應用數控技術，能夠讓生產工序和各項設備有機配合，不再調整機床工作臺的位置，能夠實現復雜零件的加工。
2.2在工業中應用
在工業中，主要是將數控技術應用在機械設備生產線上。采用編程方法，把需要的指令輸入到了計算機中，然后通過控制計算機實現機械設備遠程自動化控制技術，不再使用人工控制。數控技術具有很高的精確度，在保證了加工質量的同時，還能夠提高生產效率，人工工作的環境也得到了改善。在工業中應用數控機床能夠完成復雜的加工任務，在精度方面也有很好的精確度，在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出現了故障，數控機床的相關傳感和檢測系統，就能夠把故障的相關信息傳輸到計算中，計算機就會停止機床的工作，能夠很好的保護數控機床設備。這樣能夠很大的節省人力資源，讓企業的成本降低。
2.3在機械加工中應用
我國科學技術發展非常迅速，不進行數控車床技術的更新就不能跟上時展的步伐。很多的機械制造商已經意識到了先進技術的潛力，不斷地引進先進的焊件。數控氣割技術輕松的解決了單件下料難的問題，在工作的時候，只要保證壓縮接觸面積均勻，就能夠實現很好的密封功能，對于產品的內外環凹凸面加工提供了保證，實現毛坯到成品持續加工。數控技術在機械浮動油封中也得到了很大的應用，能夠將數控鏜銑床編程和現代機械設備進行結合，通過提前編制好齒形子程序，調整結合角度就可以滿足質量的要求。在機械加工中，使用數控車床技術，還能夠提高零件焊接的精度，進行密封，能夠從毛坯到成品持續加工，很大程度上提高了加工效率。
3數控機床增效措施
數控機床加工工藝和加工設備中有一些問題，缺乏數控機床加工工藝的知識庫和數據庫，缺乏加工切削參數，缺乏數字化管理系統和制造系統。數控機床在加工的時候，需要很長的準備時間和等待時間，發生故障之后調試的時間也很長，這些都降低了數控機床的效率。對我國數控機床加工工藝現狀進行認真分析之后，研究出了一些增加數控機床效率的方法。
3.1提高自動化程度
數控技術在發展過程中，會逐漸的提高自動化程度，這是數控技術發展的趨勢，也是制造領域的要求。自動化程度加快之后，能夠減少加工的時間，提高加工的效率。經過柔性生產線和柔性制造單元以及復合加工技術，能夠提高數控技術的自動化和連續性，這樣可以有效的降低加工所需要的輔助時間，提高了生產效率。
3.2優化加工過程
數控車床加工過程還存在一定的缺陷，通過優化生產加工過程，能夠減少加工準備時間。在加工中，使用先進配套的管理方式、生產技術、機械零件制造執行系統、刀具自動配送、機械設備管理等，能夠增強設備的開動率和完整性，對于數控機床的持續運行和高效管理具有很好的作用。
3.3優化加工設計和工藝
數控機床加工工藝需要優化，在保證零件質量的前提下，通過減少加工的時間，提高加工的效率。數控機床使用先進的刀具或者是高性能的數控機械機床等，能夠仿真模擬數控機床的加工，從而優化控制數控機床程序。優化加工工藝和加工設計，能夠提高加工的性能，提高切削效率和主軸的加工效率。
4總結
