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半闭环数控车床总体设计【3张图纸】【优秀】

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摘要

本次设计任务来源于校企合作开发课题。

先调研数控车床的发展状况，随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。

该设计主要考虑两大方面：数控部分和机械部件。首先进行数控车床总体方案的比较，然后确定最佳方案，完成半闭环数控车床的总体布局，绘制出半闭环数控车床的传动系统图，数控车床总体的尺寸联系图。通过对切削力的计算来设计进给系统、刀架、主轴卡盘的夹紧、液压尾座的行程等。完成该数控车床总体设计，总体布局，绘制尺寸联系总图一份，以及床身设计，绘制床身零件图，底座设计，绘制底座零件图。对车床振动的分析来提出加强机床刚度的方法，还有设计该数控机床的排屑装置及尾架装置。最后叙述该机床平时的维护及保养，有利于机床的正常运转。

预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床，尽量满足生产需要，使我们设计的数控机床可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构，造型等诸多方面更加适合实际的使用要求。

关键词：半闭环；数控车床；总体设计；

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 本课题的研究内容和意义1

1.1.1 本次课题的意义1

1.1.2 本次课题的目的1

1.1.3 本次课题的所要达到的技术要求1

1.2 国内外的发展概况2

1.2.1 国内外数控机床的形势2

1.2.2 数控机床未来发展趋势3

1.3 本课题应达到的要求4

2 数控机床总体方案的比较及其确定5

2.1 调研情况5

2.2 总体方案比较及确定5

2.2.1 机床的总体布局5

2.2.2 机床总体布局的基本要求5

2.2.3 影响总体布局的因素6

2.2.4 简述数控车床的特点6

2.2.5 数控车床总体设计方案16

2.2.6 数控车床总体设计方案28

2.2.7 数控车床总体设计方案的确定10

3 数控车床总体设计11

3.1 数控机床的工作原理11

3.2 数控机床的组成11

3.2.1 程序编制及程序载体11

3.2.2输入装置11

3.2.3数控装置及强电控制装置11

3.2.4伺服驱动系统及位置检测装置12

3.2.5 机床的机械部件12

3.3 参数确定13

3.3.1 主参数和基本参数13

3.3.2 切削用量的选择13

3.3.3 运动参数和动力参数的计算14

3.4 数控车床传动系统图14

3.5 数控车床总体联系图15

3.6 机床的润滑与维护17

4 数控车床部件设计18

4.1 机床底座，床身大件类的设计要求，方法18

4.2 机床的振动和提高刚度措施18

4.2.1 机床振动的类型18

4.2.2 提高机床结构动刚度的措施19

4.3 机床热变形的形成及其特点20

4.4 床身与底座的结构设计21

4.5 机床的隔振22

4.6 排屑装置的设计23

4.7 尾架装置的设计26

5 数控机床的维护与保养27

6 结论29

致谢30

参考文献31

附录32

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 本课题的研究内容和意义1

1.1.1 本次课题的意义1

1.1.2 本次课题的目的1

1.1.3 本次课题的所要达到的技术要求1

1.2 国内外的发展概况2

1.2.1 国内外数控机床的形势2

1.2.2 数控机床未来发展趋势3

1.3 本课题应达到的要求4

2 数控机床总体方案的比较及其确定5

2.1 调研情况5

2.2 总体方案比较及确定5

2.2.1 机床的总体布局5

2.2.2 机床总体布局的基本要求5

2.2.3 影响总体布局的因素6

2.2.4 简述数控车床的特点6

2.2.5 数控车床总体设计方案16

2.2.6 数控车床总体设计方案28

2.2.7 数控车床总体设计方案的确定10

3 数控车床总体设计11

3.1 数控机床的工作原理11

3.2 数控机床的组成11

3.2.1 程序编制及程序载体11

3.2.2输入装置11

3.2.3数控装置及强电控制装置11

3.2.4伺服驱动系统及位置检测装置12

3.2.5 机床的机械部件12

3.3 参数确定13

3.3.1 主参数和基本参数13

3.3.2 切削用量的选择13

3.3.3 运动参数和动力参数的计算14

3.4 数控车床传动系统图14

3.5 数控车床总体联系图15

3.6 机床的润滑与维护17

4 数控车床部件设计18

4.1 机床底座，床身大件类的设计要求，方法18

4.2 机床的振动和提高刚度措施18

4.2.1 机床振动的类型18

4.2.2 提高机床结构动刚度的措施19

4.3 机床热变形的形成及其特点20

4.4 床身与底座的结构设计21

4.5 机床的隔振22

4.6 排屑装置的设计23

4.7 尾架装置的设计26

5 数控机床的维护与保养27

6 结论29

致谢30

参考文献31

附录32

1.1 本课题的研究内容和意义

1.1.1 本次课题的意义

　　　随着科学技术发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量的生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。

　　　大批大量的产品，如汽车，拖拉机和家用电器的零件，为解决高产优质的问题，多采用专用的自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产准备周期增长。在机械产品中，单件与小批量产品占到70—80％，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。特别是一些由曲线，曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠仿形机床，或借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。

　　　数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。

　　　柔性制造技术的发展，已经形成了在自动化程度和规模上不同的多钟层次和级别的柔性制造系统。带有自动换刀装置的数控加工中心，是柔性制造的硬件基础，是制造系统的基本级别。在多台加工中心机床或柔性制造单元的基础上，增加刀具和工件在加工设备与包装之间的流通传输和存贮，和必要的工件清洗和尺寸检查设备，并由高一级的计算机整个系统进行控制和管理，这样就构成柔性制造体统。它可以实现多品种的全部机械加工或部件装配，DNC的控制原理是它的控制基础。

　　　随着科学技术和制造工业的飞速发展，迫切需要实现机器的智能化和脑力劳动自动化，以便于适应市场产品需求多变的要求。自动化制造技术不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要全面实现从生产决策，产品设计，市场预测直到销售的整个生产活动的自动化，特别是技术和管理科室的自动化，将这些要求综合成一个完整的生产制造系统，即所谓的计算机集成制造系统。它将一个制造工厂的生态活动进行有机的集成，以实现更高效益，更高柔性的智能化生产。该系统是当今自动化制造技术发展的最高阶段。

1.1.2 本次课题的目的

根据校企合作开发要求设计一通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床。在进行机床的总体布局的设计过程中逐渐了解机床的加工原理即机床各部件的相对运动关系，结合考虑工件的形状，尺寸和位置等因素，来确定各部件之间的相对位置，和床身、底座等部分部件的选择和设计。

1.1.3 本次课题的所要达到的技术要求

主轴转速范围： 40—4000rmp；

最大车削直径： Φ200mm；

最大切削长度l： l=750mm.

半闭环数控车床总体设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目半闭环数控车床总体设计 2、专题二、课题来源及选题依据本次课题来源于：校企合作开发课题。随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应的提出了高精度、高柔度与高度自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：完成该数控车床总体方案设计，完成总体布局，绘制尺寸联系总图一份；完成床身设计，绘制床身零件图；完成底座设计，绘制底座零件图；完成设计说明书一份，有必要的阐述、分析、计算、说明。四、接受任务学生：机械91 班姓名陈小康五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：半闭环数控车床总体设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923007 学生姓名：陈小康指导教师：许菊若（职称：副教授）（职称：）2012年11月25日课题来源校企合作开发课题科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）课题的科学意义在于：随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。国内外研究概况：在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子、法拉克（FANUC）、三菱电机、海德汉等。随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。数控机床的发展趋势： 1 高速化：采用高速的32位以上的微处理器，可提高数控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速、高精加工。 2 多功能化。 3 智能化：引进了自适应控制技术.自适应控制（Adaptive Control，简称AC）技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。 4 高精度化：通过减少数控系统误差和采用补偿技术可提高数控机床的加工精度。 5 高可靠性：通过提高数控系统的硬件质量，采用模块化、标准化和通用化来提高其可靠性。应用前景：由于产品的多样化和产品更新快是当前机械制造业的明显特点。因而多品种，中小批量生产越来越占优势。由于加工不大的占有很大的比例，这就要求加工设备有很大的灵活性，而新型产品中所需要零件的精度越来越高，形状也相当复杂，这就要求是具有高的效率和加工精度。由于以上几点具体要求结合成一体的分析，用一般的普通机床是无法满足现代社会化发展的需要。研究内容本次设计主要考虑两大方面：数控部分和机械部件。首先进行数控车床总体方案的比较，然后确定最佳方案。通过计算确定切削用量的选择及各参数的确定。绘制出半闭环数控车床的传动系统图，数控车床总体的尺寸联系图。设计车床的部件：床身的设计，车床底座的设计，排泄装置及其尾架装置的设计。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究办法：通过查阅专业文献资料初步掌握数控车床总体设计的相关知识；积极参加工厂的生产实践,在生产中学习、思考、分析; 解决生产过程中的实际问题,制定新的设计方案。通过实习对数控车床总体进行研究；结合前期工作及其所掌握的理论知识对数控车床总体进行设计，并完成其应用前景的研究。可行性分析：数控车床主传动总体方案选择。电动机的选择。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月2日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2012年12月3日-2013年3月1日：填写毕业实习报告。2013年3月2日-2013年3月8日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月9日-2013年3月15日：继续整理资料、分析、比较各种方案。2013年3月16日-2013年3月22日：确定最合适的总体方案。2013年3月23日-2013年4月19日：总体设计和零件设计。2013年4月20日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床，满足生产需要。特色或创新之处设计过程中要重视设计方法和设计工具的现代化，积极推广应用价值工程。通过阅读大量的资料，参考一系列数控车床，设计出尽量使数控车床的可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构适合实际使用。已具备的条件和尚需解决的问题根据调研情况，半闭式数控车床的总体方案已经确定，车床部件也设计完成。尚需解决的问题：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。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：半闭环数控车床总体设计半闭环数控车床总体设计信机系系机械工程及自动化专专业业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）半闭环数控车床总体设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 91 学号： 0923007 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I摘摘要要本次设计任务来源于校企合作开发课题。先调研数控车床的发展状况，随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。该设计主要考虑两大方面：数控部分和机械部件。首先进行数控车床总体方案的比较，然后确定最佳方案，完成半闭环数控车床的总体布局，绘制出半闭环数控车床的传动系统图，数控车床总体的尺寸联系图。通过对切削力的计算来设计进给系统、刀架、主轴卡盘的夹紧、液压尾座的行程等。完成该数控车床总体设计，总体布局，绘制尺寸联系总图一份，以及床身设计，绘制床身零件图，底座设计，绘制底座零件图。对车床振动的分析来提出加强机床刚度的方法，还有设计该数控机床的排屑装置及尾架装置。最后叙述该机床平时的维护及保养，有利于机床的正常运转。预期成果设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床，尽量满足生产需要，使我们设计的数控机床可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构，造型等诸多方面更加适合实际的使用要求。关键词：关键词：半闭环；数控车床；总体设计；IIAbstractThis design task comes from the school-enterprise cooperation and development issues.Development of the first investigation of CNC lathe, with the development of science and technology, mechanical product structure more reasonable, and its performance, efficiency and precision of increasingly improved frequent replacement, production types from mass production to the many varieties of small batch production. Therefore, the processing machinery products corresponding to the high precision, high flexibility and high automation. Digital control of machine tool is to solve the one-piece, small batch, especially in the automatic processing of complex surface parts and ensure the quality requirement and produce.This design mainly consider two aspects: numerical control part and mechanical part. First compared the overall scheme of CNC lathe, and then determine the optimal scheme, to complete the overall layout of CNC lathe, draw the diagram of transmission system semi-closed-loop CNC lathe, CNC lathe overall contact map size. To the design of feed system, turret, spindle chuck through calculation of cutting force, the clamping hydraulic tailstock travel. To complete the overall design of the CNC lathe, general layout, drawing a connection dimension in general, and the body design, drawing machine parts drawing, base design, drawing the base part drawing. Analysis on the lathe vibration proposed method to strengthen the stiffness of machine tools, as well as the design of the CNC machine tool cutting device and a tail frame device. Finally, describes the machine daily maintenance and maintenance, is conducive to the normal operation of the machine.The expected results of design to meet the requirements of general machinery factory, half closed, slant bed lathe, CNC horizontal lathe, biaxial linkage, as far as possible to meet the need of production, reliability, CNC machine tools enable us to design the machining accuracy, speed range, operation comfort, efficiency and protection structure, other aspects are more suitable for practical use requirements. Key words: Half closed loop； CNC lathe； The overall design;III目录目录摘要 .IIIABSTRACT .IV目录.V1 绪论 .11.1 本课题的研究内容和意义 .1 1.1.1 本次课题的意义 .11.1.2 本次课题的目的 .11.1.3 本次课题的所要达到的技术要求 .11.2 国内外的发展概况 .21.2.1 国内外数控机床的形势 .21.2.2 数控机床未来发展趋势 .31.3 本课题应达到的要求 .42 数控机床总体方案的比较及其确定 .52.1 调研情况 .52.2 总体方案比较及确定 .52.2.1 机床的总体布局 .52.2.2 机床总体布局的基本要求 .52.2.3 影响总体布局的因素 .62.2.4 简述数控车床的特点 .62.2.5 数控车床总体设计方案 1 .62.2.6 数控车床总体设计方案 2 .82.2.7 数控车床总体设计方案的确定 .103 数控车床总体设计 .113.1 数控机床的工作原理 .113.2 数控机床的组成 .113.2.1 程序编制及程序载体 .113.2.2 输入装置 .113.2.3 数控装置及强电控制装置 .113.2.4 伺服驱动系统及位置检测装置 .123.2.5 机床的机械部件 .123.3 参数确定 .133.3.1 主参数和基本参数 .133.3.2 切削用量的选择 .133.3.3 运动参数和动力参数的计算 .143.4 数控车床传动系统图 .143.5 数控车床总体联系图 .153.6 机床的润滑与维护 .17IV4 数控车床部件设计 .184.1 机床底座，床身大件类的设计要求，方法 .184.2 机床的振动和提高刚度措施 .184.2.1 机床振动的类型 .184.2.2 提高机床结构动刚度的措施 .194.3 机床热变形的形成及其特点 .204.4 床身与底座的结构设计 .214.5 机床的隔振 .224.6 排屑装置的设计 .234.7 尾架装置的设计 .265 数控机床的维护与保养 .276 结论 .29致谢 .30参考文献 .31附录 .32无锡太湖学院学士学位论文01 绪论绪论1.1 本本课课题题的的研研究究内内容容和和意意义义 1.1.1 本本次次课课题题的的意意义义随着科学技术发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量的生产转化。因此，对机械产品的加工相应得提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。大批大量的产品，如汽车，拖拉机和家用电器的零件，为解决高产优质的问题，多采用专用的自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产准备周期增长。在机械产品中，单件与小批量产品占到 7080，这类产品一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。特别是一些由曲线，曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠仿形机床，或借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。柔性制造技术的发展，已经形成了在自动化程度和规模上不同的多钟层次和级别的柔性制造系统。带有自动换刀装置的数控加工中心，是柔性制造的硬件基础，是制造系统的基本级别。在多台加工中心机床或柔性制造单元的基础上，增加刀具和工件在加工设备与包装之间的流通传输和存贮，和必要的工件清洗和尺寸检查设备，并由高一级的计算机整个系统进行控制和管理，这样就构成柔性制造体统。它可以实现多品种的全部机械加工或部件装配，DNC 的控制原理是它的控制基础。随着科学技术和制造工业的飞速发展，迫切需要实现机器的智能化和脑力劳动自动化，以便于适应市场产品需求多变的要求。自动化制造技术不仅需要发展车间制造过程的自动化，而且要全面实现从生产决策，产品设计，市场预测直到销售的整个生产活动的自动化，特别是技术和管理科室的自动化，将这些要求综合成一个完整的生产制造系统，即所谓的计算机集成制造系统。它将一个制造工厂的生态活动进行有机的集成，以实现更高效益，更高柔性的智能化生产。该系统是当今自动化制造技术发展的最高阶段。 1.1.2 本次课题的目的本次课题的目的根据校企合作开发要求设计一通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床。在进行机床的总体布局的设计过程中逐渐了解机床的加工原理即机床各部件的相对运动关系，结合考虑工件的形状，尺寸和位置等因素，来确定各部件之间的相对位置，和床身、底座等部分部件的选择和设计。 1.1.3 本次课题的所要达到的技术要求本次课题的所要达到的技术要求主轴转速范围： 404000rmp；最大车削直径： 200mm；最大切削长度 l： l=750mm.半闭环数控车床总体设计11.2 国国内内外外的的发发展展概概况况 1.2.1 国内外数控机床的形势国内外数控机床的形势在国外市场，德国、美国、日本等几个国家基本都掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子、法拉克（FANUC）、三菱电机、海德汉等。随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的不断发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。国内数控系统基本占领低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。目前，数控技术正在发生根本性的变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。总结如下：国内数控机床现状：低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；高技术水平、全功能产品主要靠进口；配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。随着我国工业化进程的不断推进与发展，数控机床发展也是突飞猛进，高速高效方向、自诊断方向、网络化方向、模块化方向已成为数控机床未来发展的趋势与方向。近年来，在国家 863 计划和科技攻关计划多年连续的支持下，企业生产数控机床的积极性和成果也不断地丰富起来。陆续开发研制了如华中系列、航天系列、中华系列等数控系统。国外数控机床现状：（1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮流。（2）多任务和多轴加工的数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。（3）机床与机器人的集成应用日趋普及，并且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。（4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。（5）最新的机床误差检测和补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高了 34 倍，同时效率得到大幅度地提升。（6）最新的 CAD/CAM 技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，无锡太湖学院学士学位论文2可以大幅度地提高加工效率。（7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。 1.2.2 数控机床未来发展趋势数控机床未来发展趋势（1）高速化、高精度化：采用高速的 32 位以上的微处理器，可以提高数控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速、高精加工，通过减少数控系统误差和采用补偿技术可提高数控机床的加工精度。它直接关系到加工效率和产品的质量。高速度、超精度加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。（2）多功能化：在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件的搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此数控机床实现了一机多功能，以最大限度地提高设备利用率。另外前台加工、后台编辑的前后台功能，充分提高其工作效率和机床利用率。数控机床还具有更高的通讯功能，现代数控机床除具有通信口，DNC 功能外，还具有网络功能。（3）智能化：引进了自适应控制技术.自适应控制（Adaptive Control，简称 AC）技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓和完善；CNC 单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与 CAD、CAM、CAPP、MTS 联结，向信息集成方向发展；网络系统向开放、集成和智能化方向发展。智能化是二十一世纪制造技术发展的一个大方向。（4）模块化：模块化的设计思想已经广泛应用于各设计行业。数控机床设计也不例外的广泛使用模块制造功能各异的设备。所设计的模块往往是通用的企业用户可以根据生产需要随时更换所需模块。采用模块化思想的数控机床增加了数控机床的灵活性降低了企业生产成本，提高了企业生产效率，增强企业竞争的能力。严格按照模块化的设计思想设计数控机床，不仅能够有效的保障操作员和设备运行的安全，同时也是保证数控车床能够达到产品技术性能、充分发挥数控机床的加工特点。此外，模块化的设计还有助于增强数控车床的使用效率，减少故障率，提高数控车床的生产水平。（5）自诊断化：随着人工智能技术的不断成熟与发展，数控机床性能也得到了明显的改善。在新一代的数控机床控制系统中大量地采用了模糊控制系统、神经网络控制系统和专家控制系统使数控机床的性能大大改善。采用高通过数控机床自身的故障诊断程序，自动实现对数控机床硬件设备、软件程序和其他附属设备进行故障诊断和自动预警。数控机床可依据现有的故障信息，实现快速定位故障源，并给出故障排除建议，使用者可以通过自动预警提示及时解决故障问题，实现故障自恢复防止和解决各种突发性事件时从而进行相应的保护。应用前景：由于产品的多样化和产品更新快是当前机械制造业的明显特点。因而多品种，中小批量生产越来越占优势。由于加工不大的零件占有很大的比例，这就要求加半闭环数控车床总体设计3工设备有很大的灵活性，而新型产品中所需要零件的精度越来越高，形状也变得相当复杂，这就要求具有高的效率和加工精度。由于以上几点具体要求结合成一体的分析，用一般的普通机床是无法满足现代社会化发展的需要。1.3 本本课课题题应应达达到到的的要要求求为了提高设计质量和速度，要重视设计方法和设计工具的现代化，要积极推广应用价值工程，优化设计工具的现代化，要积极推广应用价值工程，优化设计，可靠性设计，艺术造型设计，计算机绘图等。通过查阅专业文献资料初步掌握数控车床总体设计的相关知识,参加工厂的生产实践,在生产中学习、思考、分析，从而设计出符合机械厂要求的通用型的，半闭环，斜床身，双轴联动，卧式数控车床，满足生产需要，尽量使我们设计的数控机床可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人性，工作效率及防护结构，造型等诸多方面更加适合实际的使用要求。其中本次课题主要考虑完成该半闭环数控机床的总体方案设计，完成总体布局，绘制出该机床的尺寸联系总图，完成对床身和底座的设计，并绘制零件图。无锡太湖学院学士学位论文42 数控机床总体方案的比较及其确定数控机床总体方案的比较及其确定2.1 调调研研情情况况数字控制机床简称数控机床，它是近期发展起来的具有广阔应用前景的新型自动化机床。数控机床就是将加工过程中所需的更重操作（如主轴变速、夹松工件、进刀和退刀、开刀和停车、选择刀具、供给冷却液等等）和步骤以及刀具与工件的相对位置都用数字化的代码表示出来，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统和其他执行元件，使机床自动加工所需要的工件。机床数控技术是由机床、数控系统和外围技术三部分组成的。数控机床是新型的自动化机床，它对解决复杂型面和高精度零件的加工，对单件小批量的自动化等都具有重要意义。由于产品多样化和产品更新快是当前机械制造业的明显特点，因而多品种、中小批量生产越来越占优势。由于加工不大的占有很大比例，这就要求加工设备具有很大的灵活性，而新型产业所需零件的精度越来越高，形状也相当的复杂，这就要求具有高的效率和加工精度。由于以上几点具体要求结合成一体的分析，用一般性的普通机床是无法满足现代社会化生产发展的需要。由此可见，提出满足生产要求的数控机床的大量普及是社会化大生产所面临的迫切需要解决的问题。机床新产品开发设计工作应以“上质量、上品种、上水平、提高经济效益”为指导思想；以提供性能好、成本低、可靠性高、高效节能，便于维护操作的机床产品，满足国民经济各部门和国际市场的需求为宗旨；建立市场观念，竞争观念，主动研究市场和技术发展趋势，及时开发适销对路的新产品。为了提高设计质量和速度，要重视设计方法和设计工具的现代化，需要要积极推广应用价值工程，优化设计，可靠性设计，艺术造型设计，计算机绘图等。机床产品的分段设计，可以提高设计工作的调理性和平密性，保证设计质量。因此，为了我们的设计更加合理，我们作了一定的调研，并阅读了大量的资料，参考了一系列数控车床，尽量使我们设计的数控车床可靠性，加工精度，变速范围，操作宜人，工作效率，及防护结构，造型等诸多方面更加适合实际使用要求。2.2 总总体体方方案案比比较较及及确确定定 2.2.1 机床的总体布局机床的总体布局机床总体布局的目的是按照简单，合理，经济的原则，制定一种实现加工要求的方案，它基本上由工艺方法，运动分配，工件尺寸，重量精度，表面光洁度及生产效率等因素所决定。 2.2.2 机床总体布局的基本要求机床总体布局的基本要求（1）保证给定的工艺过程要求，最大限度地考虑机床部件的通用性；（2）保证机床的刚度，精度，抗振性和稳定性，力求减轻机床的重量；（3）保证机床结构简单，且尽量采用较短的传动链，以提高传动精度和传动效率。半闭环数控车床总体设计5 （4）保证良好的加工工艺性，以便于机床的加工和装配；（5）保证安全生产，便于操作，调整和维修；（6）对于生产效率和自动化程度较高的机床或专用机床，应力求便于自动上，下料或纳入自动线，并便于排除铁屑；（7）尽可能减小机床占地面积；（8）机床外形美观，大方。 2.2.3 影响总体布局的因素影响总体布局的因素（1）机床的运动及其分配对布局的影响；（2）机床所加工工件（极限范围）对布局的影响；（3）机床性能对布局的影响；（4）操作，观察与调整对布局的影响。 2.2.4 简述数控车床的特点简述数控车床的特点此数控车床用于加工回转体零件，它集中了卧式车床，转塔车床，多刀车床，仿形车床，自动和半自动车床的功能，是数控机床中产量最大的品种之一，数控车床不需要人工操作，也没用机械操作元件，机床在防护罩的保护下工作，只能通过防护罩上的玻璃观察车床工作情况，因此数控车床的布局存其自身无法与其他车床比拟的优点，好处。 2.2.5 数控车床总体设计方案数控车床总体设计方案 1（1）床身及底座此数控机床加工范围中最大的加工直径为 200mm，最大加工长度为 750mm，范围较大，因此一般只能选用卧式，且由于数控车床不需手操作和为了便于排屑，往往将卧式床身作成倾斜式（45和 60两种常用），45床身主要是重心稳定，这样加工精度也会随之变得便于保证，而缺点是径向宽度会加大，车床底座也相应的加大，而 60床身落屑更方便，缺点是重心不如 45稳定，比较之下，本套数控机床选用 45床身，而且床身及底座采用铸造方式，铸适床身，吸振性好，多用于精度要求高的机床及大型机床，且床身采用中空箱式结构，强度比卧式普通车床的床身高。（2）刀架刀架装在主轴的右侧面，这显然是为方便操作者操作而采用的布局，刀架的位置决定了主轴的转向应与普通车床相反，而且数控车床不用担心切削飞溅伤人，所以切削速度可以提高，以便于充分发挥刀具的切削性能且刀架为液压回转刀架，回转刀架换刀时，首先是刀盘松开，之后刀盘就运转位到达指定刀位，最后刀盘复位夹紧，刀盘的旋转有正转和反转两个方向，靠液压马达来控制刀架有 6 个工位，可能 12 把刀，且刀架中安有切削液出口。（3）进给系统a.导轨：本数控车床是双轴数控车床，其 X 方向 Z 方向的导轨采用滚动导轨，滚动导轨运动方便，轻捷，摩擦力小，摩擦发热少，磨损小可避免爬行，可得较高的定位精度，尾架导轨模仿 C6140 导轨，采用了直接铸造加工，经淬硬加工，磨削，可得较高精度及较高无锡太湖学院学士学位论文6耐磨性，另外，此导轨与 Z 方向导轨都是斜置在 45床身上，滚动导轨靠压板固定，而尾架导轨则采用闭式导轨（因其承受一定的颠覆力矩）故采用三角形与矩形相结合的导轨，其具有导向性好，制造方便及刚度高的优点。b.丝杠与伺服电机：数控机床都取消了进给箱，采用了伺服电机带传动滚珠丝杠进行进给，并将丝杠布置车身两 Z 向导轨之间及 X 方向两导轨之间消除了倾覆力矩影响，并利用伺服电机带传动，精度随之大幅度提高，且滚珠丝杠灵敏度，定位精度较高，并可防止爬行，且传动效率高，可达 85%-98%，是普通滚动丝杠副的 2-4 倍，滚之丝杠副的摩擦角小于 1，因此不自锁。c.溜板：床身中部为刀架溜板，底层为纵向（C 向）溜板，可以延床身导轨作移动，上层为橫向（X 向）即床身倾斜方向，溜板都靠滚珠丝杠带动。（4）尾座尾座是液压尾套座，套筒的伸进伸出靠液压控制，但大的行程则靠手动来移动尾架。并利用偏心轮机构对尾座进行夹紧，尾架安装在铸造的滑动导轨上。（5）排屑机构选用型号为 QPJL225 型平板链式排屑装置，排屑机构把它安放在底座中，并在底座上端开有排屑槽，使铁屑延防护板和切削液一起流入排屑装置中通过平板链输送到积屑箱里，此排屑装置还具有分流切削液功能，切削液从排屑装置头部直接流回冷却系统中的冷却箱。（6）冷却机构冷却箱体与底座铸造在一起，主要是为满足厂方需要，冷却箱体有两个腔，中间有一带孔隔壁，起到初步过液作用，再利用冷却泵的过滤网进行三次过液，把切削液用冷却泵打出，通过管道，从刀架的出水口喷出，进行循环。（7）主轴箱主轴箱采用铁架三角式，它跨度较大，斜卧式车床身上，利用导轨安装面定位，所以精度较高，且主轴箱与床身给合面较大，重心低，稳重足以承受任何切削力。主轴箱上安装有主轴，编码器。张紧安装床身上，并可以调节安装位置。（8）液压系统本机采用独立液压站，但是按厂方要求，为便于搬运，安装，把独立液压给安放在底座之上。（9）电气箱电气箱与液压系统并排放在一起，但当中隔开了一段距离，以防液压站受热影响电气控制。（10）外壳外壳采用闭式结构，使机床工作时绝无半点铁屑，切削液飞出，便于操作及使工作环境舒适，加上便捷的移门及各处的小门使机床工作及维护更加方便。（11）防护板半闭环数控车床总体设计7为了便于落屑及保护导轨，应装上导轨防护板，使机床寿命大大加强。（12）传动方式常见的传动方式有带传动，链传动，圆柱齿轮传动，锥齿轮传动，蜗杆传动等。（1) 带传动的类型很多，机床上常用的有 V 带传动，平带传动和同步带传动。V 带有普通 V 带和窄 V 带，窄 V 带传动比普通 V 带传动具有传动能力高，结构尺寸小，极限转速高，寿命较长，节能等优点，应用日趋广泛。高速平带传送一般用于带速超过 30m/s 的高速，精磨机床，它与 V 带传动比较，具有带的厚度薄体轻，质量均匀，运转平稳，吸振性好的特点，其缺点是寿命短，效率低。同步带是工作面为齿形的环形传送带，靠与带轮啮合传动。它具有传动比准确，轴压力小，结构紧凑，传动间距，以及可在低速下传递动力等优点，但是制造和安装要求高，其一般参数：线速度 v50m/s，功率 P300kw，传动比i10，效率 =0.92-0.98,工作温度-20-80，主要用于要求同步的或低速的传动，适合于中心距较大的传动，带具有良好的弹性可缓和冲击，吸附振动。（2）链传动与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，需要的张紧力小，作用在轴上的压力也小，可减小轴承的摩擦损失，结构紧凑，能车温度较高，有油污等严劣环境条件下工作与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度低，中心距大时，其传动结构简单，链传动的主要缺点是：瞬时链速和瞬时传动比不足常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声，目前，链传动广泛应用于矿山机械，农业机械，石油机械，机床及摩托车中，通常链传动的传动比 i8，中心距 a5-6m，传递功率p100kw，圆周速度 v15m/s，传动效率约为 0.95-0.98。本机床主轴上用楔形带与电机相连，与编码器用同步齿形带。如图 2.1 所示：无锡太湖学院学士学位论文8 图 2.1 数控机床传动结构图 2.2.6 数控车床总体设计方案数控车床总体设计方案 2 由于方案 1 是最初拟定的，仔细设计下去难免会发现许多不足之处，有待改进，故在第 1 方案的基础上考虑了第 2 方案，第 2 方案与第 1 方案相比较，具有的好处是结构紧凑，外形尺寸有了较大的减小，这样就可以减少机床占地空间，但第 2 方案同第 1 方案相比也有其不足之处，那就是经济性，成本变高了。现将第 2 方案与第 1 方案的不同之处简述如下：（1) 排屑机构第 1 方案排屑机构和冷却系统是分开的，不结合成一个整体。现将其改用一种排屑机构与冷却机构合二为一的装置，简图可参见部件设计中的排屑装置部分（本说明书）。（2) 床身，底座结构随着排屑机构与冷却系统空间的压缩，底座也可随之减少许多，具体结构如图 2.2所示：半闭环数控车床总体设计9 图 2.2 数控机床底座俯视图床身是机床中最为重要的部分，因所有的部件都与它安装，有一定联系，它结构的好坏决定了机床的性能及加工精度的高低，所以经过商量，查资料，问询厂部技术科，经许老师的指导，故我们仍选用 45床身。（3）主轴箱铁三角式主轴箱，性能相当的稳定，且定位精度也较高，制造方案为铸造，可吸振。（4) 液压系统由于考虑第 1 方案时，厂方要求将独立液压站放在底座上，做成整体式，以便于搬运，外形完整，没有露在外面的部件。但经几个厂的实物参观，并且资料的查询，可得出，其这一要求并没有必要，而且液压站发热，与底座联结在一起后易发生热变形，从而影响机床的精度，所以决定采用将独立式液压站放在地面上的方案，这样灵活性也较好，且便于维修。 2.2.7 数控车床总体设计方案的确定数控车床总体设计方案的确定（1）车床为机，电，液三位一体，按照人体工程学宜人化进行布局设计，全封闭防护，操作简捷，使用方便。（2）机床采用卧式车身，45倾斜导轨布局的形式，以利于排屑。床身为整体高刚性结构。（3）矩形轨道，采用宽支撑窄导向的设计以增强运动的平稳性。（4）床身左端为主轴箱，其结构简单，无齿轮传动，主轴由交流调速主轴电机驱无锡太湖学院学士学位论文10动，机床在低速下也具有高功率输出，恒功率区宽。机床可以无级调速和恒线速度切削，有利于降低端面加工时的表面粗糙度，并且便于选取最能发挥刀具切削性能的切削速度。（5）主轴轴承为超精密角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承以保证主轴的刚度和精度。主轴轴承采用高润滑，低温度，热变形小。（6）机床纵向和横向运动均采用交流伺服电机，它们两者均直接采用消隙联轴器把电机与滚珠丝杠连接起来。纵向驱动直接安装在纵向床身导轨之间。电机采用直接配有脉冲解码器，可以直接反应滚珠丝杠的精度。机床采用节歇润滑系统对床身轨道，床鞍和滚珠丝杠等部件集中润滑。（7）机床卡盘采用液压控制。液压夹紧油缸为高速卡盘液压缸，卡盘为高速液压卡盘，卡盘的松紧由控制面板上的按钮来控制。（8）机床尾座亦采用液压控制。通过液压油来控制尾座套筒的进退，它是由控制面板上的按钮来控制的。（9）车床的床鞍溜板导轨上装有 8 位的电动轨塔刀架，它具有分度转位快，平稳可靠，无渗透等优点。分度控制采用编码器和接近开关，电气设计上增加了双保险安全保护环节以确定电机的安全，换刀准确。（10）机床配有自动对刀仪，通过接触式传感器，可以快而准确的测出刀具安装时的偏差值，传输给计算机系统，在加工时可进行刀具的自动补偿。（11）机床具有良好的扩展性，机床配有排屑器，实现自动排屑。机床配有防护外壳。（12）机床数控系统配有日本 FANUC6T CNC 系统。当然了，以上两个方案虽然经过我们的深思熟虑，且经过实地考察，厂家参观，机床测绘及资料的查问，厂技术科的指导，但由于最终方案还是由自己考虑定下来的，其错误欠妥之处肯定在所难免，这与我们自身实践经验的缺乏有一定的关系。在这里，恳切各位老师评阅后批评指正。半闭环数控车床总体设计113 数控车床总体设计数控车床总体设计3.1 数数控控机机床床的的工工作作原原理理数控机床加工零件时，首先应编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速，启停，进给运动方向的速度和位移大小，以及其它诸如刀具选择交换，工件夹紧松开和冷却润滑的启，停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序，路程和参数进行工作，从而加工出形状，尺寸与精度符合要求的零件。如图 3.1 所示，数控机床由以下几个部分组成：图 3.1 数控机床工作原理简图3.2 数数控控机机床床的的组组成成 3.2.1 程序编制及程序载体程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令，加工零件进行时，工艺分析的基础上，确定：零件坐标系车床坐标系上的相对位置，即零件在机床上安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线或加工顺序；主运动的启停，换向，变速；进给运动的速度，位移大小等工艺参数，以及辅助装置的动作。这样便得到零件的所有运动，尺寸，工艺参数等加工信息，然后用标准的由文字，数字和符号组成的数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行，或则在数控机床以外用自动编程计算机系统来完成，比较先进的数控机床，可以在它的数控装置上直接编程。编好的数控程序，存放在便于输送到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带，录音磁卡，软磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 3.2.2 输入装置输入装置它的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。根据程序存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机，录音机或软盘驱动器。有些数控机床，不用任何程序存储载体，而是将数控程序单的内容通过数控装置上的键盘，用手工方式（MDI 方式）输入，或将数控程序由编程计算机用通信方式传送到数控装置。 3.2.3 数控装置及强电控制装置数控装置及强电控制装置数控装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的脉冲信号，经数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译，运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定的，有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是：经插补运算决定的各无锡太湖学院学士学位论文12坐标轴（即作进给运动的各个执行部件）的进给速度，进给方向和位移量指令，送伺服驱动系统驱动执行部件进行进给运动。其他还有主运动部件的变速，换向和启停信号，选择和交换刀具指令信号，控制冷却，润滑的启停，工件和机床部件松开，夹紧等辅助指令信号等。强电控制装置是介于数控装置和机床机械，液压部件之间的控制系统。其主要作用是接收数控装置输出的主运动变速，刀具选择交换，辅助装置动作等指令信号，经必要的编译，逻辑判断，功率放大后，直接驱动相应的电器，液压，气动和机械部件，以完成指导所规定的动作。此外，还有开关信号经它送数控装置进行处理。 3.2.4 伺服驱动系统及位置检测装置伺服驱动系统及位置检测装置伺服驱动系统是由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度，方向和位移。每个作经给运动的执行部件都配有一套伺服驱动系统。伺服驱动系统有开环，半闭环和闭环之分。在半闭环和闭环伺服驱动系统中，还得使用位置检测装置，间接或直接测量执行部件的实际进给位移，与指令位移进行比较，按闭环原理，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动。 3.2.5 机床的机械部件机床的机械部件数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件如工作台，拖板及其传动部件和床身立柱等支撑部件，此外，还有冷却，润滑，转位和夹紧等辅助装置。对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。数控机床机械部件组成与普通机床相似，但是传动结构要求更为简单，车精度，刚度，抗振性等方面要求更高，而且其传动和变速系统要便于实现自动化控制。综上所述，机床的五大部分，在我们实际设计中，我们主要考虑以下两个方面。数控部分：可以采用一个集成线路板及一些电器元件集成块。利用编程器直接对其控制，可以在机床的数控装置上直接编程以实现机床上的各系统的运动，如：刀具与零件相对运动；零件的加工，工艺路线和加工顺序；主运动的启，停，换向，变换；进给运动的速度，位移大小等。机械部件：则是这次设计的全部内容：我们将对以下几点进行部分设计，布局，计算：（1）主轴，主轴由交流调速主轴电机驱动，机床在低速下也具有高功率输出，恒功率区宽。（2）进给系统，x 向与水平面呈 45方向进给，z 向导轨倾斜 45放置。机床纵向和横向运动均采用交流伺服电机，它们两者均直接采用消隙联轴器把电机与滚珠丝杠连接起来。（3）床身部件，底座部件。这是大件须考虑布局及各部件在其上的安装及地基的安装；（4）尾架，卡盘均采用液压控制，尾座是液压尾套座，套筒的伸进伸出靠液压控制，但大的行程则靠手动来移动尾架。并利用偏心轮机构对尾座进行夹紧，尾架安装在半闭环数控车床总体设计13铸造的滑动导轨上。液压夹紧油缸为高速卡盘液压缸，卡盘为高速液压卡盘，卡盘的松紧由控制面板上的按钮来控制。（5）外壳。按照人体工程学宜人化进行布局设计，全封闭防护，配有手拉门，操作简捷，使用方便。3.3 参参数数确确定定 3.3.1 主参数和基本参数主参数和基本参数本数控车床主要技术参数：允许最大工件回转直径：300mm 最大切削直径：200mm, 最大切削长度：750mm，主轴转速范围：40-4000rpm，主轴通孔直径：40mm，拉管通孔直径：20mm，刀架有效行程：X 轴 200mm Z 轴 750800mm 安装刀具数： 12 把，尾座套筒直径：80mm，尾座套筒行程：66mm，主轴电机功率：6.5/8kw 电动机输出功率：7.5kw进给伺服电机功率： X 轴：0.9kw； Z 轴：0.9kw；机床外形尺寸： 257520001900 为了方便各部门设计时，所考虑到的受力情况，现将切削力计算如下：有了切削力也就可以依据它，设计进给系统，刀架，主轴卡盘的夹紧，液压尾座的行程等等。 3.3.2 切削用量的选择切削用量的选择切削用量的计算（本计算过程均参考金属切削手册）切削深度 t：半精切取 t=5mm。进给量 s：半精切，用硬质合金车刀，s=0.5mm/r。切削速度 v：半精切，用硬质合金车刀 v=130160mm/r。刀具的选择：用主偏角 Kr=75的硬质合金车刀车直径为 200mm 的中碳钢。无锡太湖学院学士学位论文14切削厚度： a=0.46mm切削切除率： mmmmtDtsnZw/103 . 2)(35当 a=0.46mm 单位切削功率分）（毫米千瓦/10)35 . 2(35 范围内取分）（毫米千瓦/108 . 235Ns 切削切除率 kw44.6wsZNN切按工件直径及转速计算切削速度 min/3 .941000mnDv主切削力: NvNPZ4096fkg41806120切 3.3.3 运动参数和动力参数的计算运动参数和动力参数的计算确定计算转速 n：数控机床采用直流或交流无级调速电动实现无级调速时，应按电动机的恒功率输出转速范围的低转速。（额定转速）来确定计算转速：主切削力： N=4096.4N 主轴需转矩： mNM64.409max 计算转速： min/1756 .4095 . 79550rn3.4 数数控控车车床床传传动动系系统统图图数控机床的传动系统图如图 3.2 所示。半闭环数控车床总体设计15 图 3.2 数控车床传动系统图注： 1.伺服电机与滚珠丝杆之间用联轴器联接； 2.尾架手工移动、固定，顶针伸缩液压实现； 3.刀架转位、夹紧松开液压实现； 4.换刀装置可采用液压控制或电动控制。3.5 数数控控车车床床总总体体联联系系图图数控车床总体布局图如图 3.3 所示。无锡太湖学院学士学位论文16 图 3.3 数控车床总体联系图部分主要部件名称： 1 窗玻璃 23 精密滚珠丝杠（Z 轴） 2 尾架顶尖 24 Z 向拖板 3 液压尾架 25 X 向拖板 4 通油管 26 电动刀架 5 排屑装置 28 机壳 7 移门 29 带轮 8 主轴 30 张紧轮 9 液压卡盘 33 冷却泵源 10 主轴箱 34 减压阀 13 主电机 38 电气柜 14 接头 40 底板 15 回转油缸 41 油箱 16 楔形带 42 油箱部件 17 同步带 43 电动机（液压站） 18 编码器（主轴） 44 集成块 19 滚动导轨（Z 轴） 45 顶板 20 联轴器（Z 轴） 47 铰链 21 联轴器（Z 轴） 48 液压站 22 尾架底座（除尾座）半闭环数控车床总体设计173.6 机机床床的的润润滑滑与与维维护护该机床属于机电一体化高技术产品，各部件的精度要求都很高，经常维护和良好润滑，可以保持机床的精度，延长机床的使用寿命。机床主轴前后轴承的精度高、转速高，因此用高级进口高速润滑脂润滑，每注一次润滑脂，可以正常使用一个大修期。滚动导轨为导轨座注油式，用专业油枪注入优质钾基润滑脂，每次以注满为宜，每次注完可连续运行 30km，滚珠丝杠润滑方式与滚动导轨相同，也可直接涂于丝杠表面，其余轴承等应每一年涂一次钾基润滑脂，涂脂前应将轴承清洗干净，不得有污物或异物混入。尾座套筒与尾座底座与床身导轨间为油润滑，尾座体上有一油杯（总共 3 个）每班需注 1 至 2 次，50 号机油，以适量为宜。本机床按每日三班制正常使用情况下，应每八年大修一次，在此期间，应三年内中修一次，以检查机床各部是否正常，在适当的时间内，应小修一次，间隔时间视具体情况确定，一般以一年左右为宜。每维修一次，应注意按之前的说明进行维护和润滑。无锡太湖学院学士学位论文184 数控车床部件设计数控车床部件设计4.1 机机床床底底座座，床床身身大大件件类类的的设设计计要要求求，方方法法机床大件通常是指床身，箱体，底座等尺寸和重量较大的零件。一台机床的大件数量虽然不多，但是重量却占了机床总量的 8085，而且这类大件是整台机床的基础和支架，机床的其他零部件，或者固定在大件上，或者在大件的导轨上运动。因此，为了保证这些零部件工作时的相对位置和相对运动具有足够的精确度，以及使整台机床在工作时不出现振动，对这类大件的设计，一般都要提出下列要求：（1）工艺性良好，易于制造和装配。（2）静刚度良好，在最大允许载荷时，变形量不超过规定值。（3）动刚度好，在预订的切削条件下工作时不产生振动。（4）温度场分布合理，工作时的热变形对加工精度的影响小。（5）结构设计合理，铸造应力小，能长期地保持规定精度。（6）大型机床大件的运输和吊装方便。（7）排屑容易，冷却液和润滑油的渠道通畅，电气，液压部件的安装位置合理。机床大件的设计，目前主要是根据生产中使用性能良好的同类型产品的同类型大件进行类比设计。但由于各种机床的受力情况和工作要求不尽相同，为了使类比设计能符合实际需要，并进一步提高机床大件的设计水平，应对机床受力情况，静刚度，动刚度和热变形特性进行分析，以确定各大件的合理组合和设计出性能良好，工艺简单的大件结构。对一些高精度机床，大型机床或者所设计的机床缺乏可供参考的同类机床时，就需要对机床大件受载后的变形量和刚度进行分析，以便对比，选择各类结构。4.2 机机床床的的振振动动和和提提高高刚刚度度措措施施 4.2.1 机床振动的类型机床振动的类型机床振动的分类有以下几种：（1）按产生振动的原因分a. 自动振动弹性系统离开平衡位置后，在没有外界振动条件下，只靠其弹性恢复力来维持的振动叫自由振动。自由振动的频率为系统的固有频率。当有阻尼时，振动逐渐衰减。例如机床大件受到移动部件撞击后产生的振动。机床是经常产生的振动，大多是自激振动和受迫振动。b. 受迫振动在外界激振动的持续作用下，弹性系统被迫振动叫受迫振动。受迫振动的特性与外界激振力的大小和频率密切相关，振动的频率和激振力的相同。当激振频率与系统的固有频率接近时，振幅急剧增加，即系统的振动强烈，这种现象叫“共振” 。例如，断续切削力，运动部件的离心力，由地基传来的外界振源的激振力等作用在大件上所引起的振动。受迫振动的振源，最主要的是旋转体的不平衡所引起的。机床内部的受迫振源大致半闭环数控车床总体设计19有以下几类：由高速零件的不平衡所产生的离心力造成的。这些零件首先是电机转子，其次是带轮（特别是带有轮幅和轮缘内表面未加工的带轮），法兰盘，铣刀头等。滚动轴承的跳动有时也有很大的影响。往复运动机构与摇摆机构所引起的惯性冲击。如插齿机插齿刀的往复运动等。由于传动力变化所引起的受迫振动。如胶带的接头和胶带的不均匀性；齿轮齿距和齿形的误差及齿形变形；高速轴上装有凸轮等等。切削过程的不连续性所引起的受迫振动。如在铣削中由于铣刀每个齿的断续切削以及切削断面积的变化；车削中由于切削余量的变化等。c. 自激振动没有外界激振力。维持振动的交变力，是由机床切削过程本身所产生或控制的。当切削过程一停止，就没有交变力。振动的频率接近于系统的固有频率。切削过程和机床振动系统之间存在着反馈联系。因而自激振动是由于系统具有非震荡性能源和反馈特性所引起的一种稳定的周期性振动。机床切削时产生的振动有不少是属于自激振动。机床上的自激振动是常发生于刀具与工件之间的一种相对振动的，它是在切削过程中产生，并从切削过程中得到激振力，即从机床中得到能量的。在一般情况下，切削用量增加，切削力越大，自激振动就越剧烈。受迫振动与自激振动的不同点在于：自激振动是有切削过程中的特性引起的，其频率与振动系统的固有频率相接近，自激振动一旦出现，它的振幅从小到大增加得很快；受迫振动的频率则与受迫振源的频率相接近。所以，要消除由两种不同的原因所引起的振动，就必须首先分清楚这两种振源，以便采用不同的消除方法。按机床振动的特征分机床是一个多自由的振动系统，故存在着多个固有频率及相应的振型，在工作过程中通常出现以下三种振型： a. 整体摇晃机床整体在地基支承上的振动形式。摇晃时，机床上沿长度和高度方向上各点振幅按线性分布。垂直于机床窄长方向的平面内的摇晃，其固有频率一般为最低。对整机摇晃，动刚度影响较大的是机床支承部位和地基的刚度与阻尼。b. 部件接合面间的相对振动机床的某个部件作为刚体在接合面处相对另一个部件的直线振动或晃动。对于可移动接合面，固有频率较低，但阻尼较大；对于固定接合面，则相反。c. 机床零部件本体振动如机床床身，立柱及主轴等的弯曲振动，传动系统的扭转振动等。频率一般比前两种振型高。 4.2.2 提高机床结构动刚度的措施提高机床结构动刚度的措施（1）调高机床结构的静刚度和固有频率主要措施有：无锡太湖学院学士学位论文20 a. 合理设计结构的断面形状和尺寸，以便在相同重量下具有较高的刚度和固有频率。例如在条件允许下，应首先尽可能地增加断面轮廓尺寸而不增加壁厚；受偏心载荷和扭转力矩的构件，应尽可能采用封闭形断面；主要受扭的构件，应使断面形状为圆形或接近正方形；根据构件在载荷作用下的弯矩图，增大受最大弯矩处的高度，作为不等断面等。 b. 合理布置构件的筋板和筋，能显著提高其刚度和固有频率。 c. 改善构件间或构件与地基联结处的刚度。提高螺钉联结处的局部刚度，能改善整个结构的刚度，尤其对受弯曲载荷的构件，效果更为明显。（2）改善机床结构的阻尼特性主要措施有以下几个方面： a. 充分利用接合面间的摩擦阻尼。提高接合面间的摩擦阻尼的原则：即使接合面的摩擦面上具有较大的压力，又能在振动时作微小的相对移动。这种移动虽使静刚度略有降低，但因阻尼增加，因而使动刚度提高。 b. 采用泥芯和混凝土等阻尼材料填充机床大件内的空腔，在振动时利用相对摩擦来消耗振动能量。大件的泥芯留在铸件内，可以提高结构的阻尼特性。 c. 在大件表面采用阻尼涂层。对于弯曲振动构件，在其表面喷涂一层具有高内阻尼和较高弹性模量的粘滞弹性材料，涂层厚度越大，阻尼越大。采用约束阻尼带或阻尼夹心结构。这种结构的阻尼大小取决于约束带的刚度和阻尼层的剪切模量，采用刚度大的约束带和剪切模量极低，材料内阻尼高的压敏式阻尼胶，可得较高的阻尼。4.3 机机床床热热变变形形的的形形成成及及其其特特点点机床的热变形主要影响机床的几何精度和工作精度，对于配合的零件，热变形将使导轨接触条件恶化，增加运动部件的空载功率消耗和导轨的磨损。对于精度要求较高的机床，大件的热变形往往是影响机床精度的最主要的因素。（1）决定机床大件的热变形类型及其数值的因素。A. 热形成的条件：如大件上各热源的分布情况及各热源的热量大小；自其他大件或周围气流传入的热量及其位置等。B. 大件的热学特性：如大件的热容量；大件本身的导热条件和各大件间传热条件与周围气流情况有关的放热条件；以及由大件材料确定的线性膨胀系数等。C. 大件的结构：如大件上的热源位置，不仅要考虑几何位置的对称性，还要考虑大件各部分的热容量、传热条件和放热条件等热学特征的对称性；各大件间的相互连接和定位情况，以及大件的刚度大小等。（2）机床的主要热源A. 由机床主轴箱和变速箱中传动件摩擦产生的热量，以及由传动件与润滑油搅拌产生的热量。半闭环数控车床总体设计21B. 由机床液压系统所产生的热量。C. 在工作过程中由机床滑动导轨面摩擦所产生的热量。D. 由切削过程中产生的热量，它们主要通过冷却液经回油槽和冷却液箱传导给机床大件。（3）热变形的主要类型机床的热变形可分为两类：自由状态和非自由状态变形。而每类热变形一般又可包括：由于均匀温升引起的直线伸长；由于大件上下或左右两面的温差而引起的弯曲变形。4.4 床床身身与与底底座座的的结结构构设设计计（1）结构设计的基本问题进行机床床身底座的结构设计时，必须考虑它们的工作性能和工艺性，应在满足机床工作性能的前提下，减轻它们的质量，节约金属，提高其静刚度和动态特性，减少铸造和加工的工作量。设计结构时，应考虑以下几个主要方面： A. 选择适当的断面形状和尺寸。 B. 适当安排筋板和筋条的位置，形状和数量，以增加床身底座的刚度，减少断面形状的畸变。 C. 提高连接面的接触刚度，以减少其接触变形。工艺性包括铸造工艺性和加工工艺性。铸造工艺性包括：造型和拔模容易，泥芯数量少且安置简单可靠，清沙容易，不易产生缩孔或气孔，主要工作面材料组织致密，均匀，有较高的硬度，铸造应力小等。加工工艺性方面强调以下几点：应避免有需要加工的断面，以便不用或少用落地式镗铣床之类的设备；此外，也要避免在内部深处有加工面以及有倾斜的加工面。这类加工面或不易切削或不易定位夹紧，以致加工时往往需要专门设计的工艺装备。加工面应集中在少数几个方向上，以减少加工时翻转和掉头的=次数。同一方向上的加工面尽可能地安排在同一平面内，以便在一次进给中加工完毕。所以加工面都应有支承面较大的基准，以便于加工时的定位，测量和夹紧。（2）床身断面形状的选择车床类床身工作时承受弯曲和扭转载荷，并且床身上需要较大空间排除大量切削和冷却液。其断面尺寸的 h/b 比（h 为高度，b 为宽度），普通车床约为 1，六角车床为 1.2-1.5. （3）筋板和筋条的布置筋板之所以能够提高床身底座的刚度，是因为筋板能是其外壁的局部传递给其他壁板，使它们均衡地承担载荷，并将外壁的弯曲变形转化为筋板的拉伸和压缩变形。筋条与筋板的区别，在于它不连接整个断面，而只有有限的高度，它有加强壁板刚度的作用，但必须使筋条位于壁板的弯曲平面内，才能有效地减小壁板的弯曲变形。筋条布置不宜沿单一方向排列，而宜交叉排列（如十字形，之字形，米字形等）。筋条高度一般无锡太湖学院学士学位论文22推荐至少为壁厚的 1.5-2 倍。对于主要由壁板承载的底座或局部部件上安装了其他部件时，筋条高度应尽可能地增高，以增强壁板的刚度。对于壁板承受弯曲载荷较少的箱型零件（如床身），筋条高度一般不大于壁厚的 3-4 倍。 Z 形筋板的顶端与壁连接对于提高开式断面的扭转效果最为显著，其次为 X 形筋板。而对于弯曲刚度，则以 X 形筋板和纵向筋板效果较好。（4）大件外壁及筋板上的窗孔大件内部由于安装传动机构，液压，电气装置及线管道等，因而在外壁以及内部筋板上需要坐出各种窗孔。窗孔的形状，大小及位置，设计时需要适当考虑。 a. 箱体开孔面积小于顶壁或侧壁的 10时，不会显著地降低箱体的刚度；而当开孔面积大于 10时，随着面积增大，刚度急剧降低。 b. 当开孔面积达 30左右时，与未开孔的箱体比较，扭转刚度下降至 20-10，且扭转固有频率也下降至 1/3-1/4。 c. 箱体孔位于侧壁时，对降低箱体抗弯刚度的程度，要比箱体孔位于顶壁时为大。因此应合理选择开孔的位置，以避免受载处的局部刚度削弱过多。（5）壁厚的选择壁厚应在刚度要求和铸件工艺允许的条件下，尽可能采用较小的值。铸铁大件（如床身底座）的壁厚可根据其外形的最大尺寸或外形的空间尺寸（即长，宽，高）来决定。筋板的厚度一般取壁板厚的 80。（6）底座的刚度和变形底座一般在局部上承受着机床的全部零部件和工件的质量及切削力，因而容易产生弯曲变形，这种变形可以用角度来计算。底座有两种安装方式：或直接安装在混凝土基础上：或安装在垫铁上。计算底座的变形时，底座可看作紧贴在弹性基础上的薄板件，这符合第一种安装方式的实际情况；对于第二种安装方式，弹性基础的计算刚度（或柔度），则需按“位移相等”的条件，根据垫铁的刚度进行计算。（7）床身在弹性底座上的变形对于床身在弹性底座上以全长着地的机床来讲，引起变形的载荷主要是工件和工作台等移动部分的重量，切削力一般是次要的。至于床身和基础本身的重量以及床身上的固定载荷所引起的变形，如安装机床时，经过很好打调整可以消除，故无需考虑。工件重量对弹性底座上的床身所引起的变形，除与工件重量 G 的大小有关外，还取决于工件的尺寸 L 和工件的断面刚度系数（EI），工件断面刚度系数越比床身断面刚度系数（EI）大，则工作变形与床身变形间差别越大，使工作地面与台面相离得尺寸 y 越大。4.5 机机床床的的隔隔振振（1）机床隔振的特点利用设置在机床下或机床基础下的弹性元件对机床实现振动的隔离，称为机床隔振。机床在加工过程中既产生振动，又受外界振动的影响，故机床隔振具有积极和消极半闭环数控车床总体设计23隔振两种性质。但是对于一种具体的机床和弹性支承形式，以及机床周围环境来说，亦可认为是以一种振动隔离性质为主，另一种振动隔离性质为辅。如对于采用隔振基础的精密机床，可认为就是消极隔振。由于地脚螺栓是非对称于机床重心的支承，以及有些机床重心部件移动位置而改变，造成了机床支承反力的合力不与机床重心相合，导致安置在隔振元件上的机床整体振动是两个以上自由度的耦合振动。为了保证机床隔振效果，应控制置于弹性支承上的机床的振动增大和部件移动后由于弹性支承反力的变化导致机床导轨的几何精度变化。 (2）隔振方式的选择机床隔振方式的选用条件和适用范围如下：隔振弹性元件直接设置在机床底下机床的条件为：机床和底座的刚度较大，不需要借助于基础提高其刚度；内部没有较强的振源；移动部件和移动工件的重量较小，或移动后引起几何精度的变化在机床允许的范围之内；引起刀具与工件有较明显的相对振动的主振型的最低固有频率大于 30Hz。其适用范围用于换向较平稳的中型平面磨床和磨齿机，刚性较好的小型高精度车床，中小型铣床，滚齿机及安装杂三支承上的中小型坐标镗床等。隔振弹性元件设置在基础下机床的条件为：床身和底座的刚度较小，需要借助于基础提高其刚度；内部有较强的振源，如频繁的往复运动，较大的换向冲击；移动部件和移动工件的重量较大，或移动后导致超过机床允许的倾斜，和加工精度明显的降低；引起刀具与工件有较明显的相对振动的主振动型的最低固有频率较低，且该主振动型的动刚度较低。其适用范围用于精密刻线机，精密轧辊磨床，重型精密滚齿机，大型磨齿机，安装在多个支承上的中型和大型坐标镗床等。（4）隔板材料与隔板元件常用的隔板材料有橡胶，刚弹簧，泡沫乳胶，软木及其他大阻尼材料等。隔振元件有橡胶隔振元件，刚弹簧隔振器，泡沫乳胶隔振器，软木隔振器。橡胶隔振元件又分为以下几种：橡胶块隔振器，JG 型隔振器，橡胶隔振垫等。4.6 排排屑屑装装置置的的设设计计排屑装置种类繁多，各有优缺点，现将以下的三种排屑装置分别叙述，比较如下：（1） QPJL 平板链式排屑装置，如图 4.1 所示。无锡太湖学院学士学位论文24 图 4.1 QPJL 平板链式排屑装置（二） Plane Chain-type chip wiper，如图 4.2 所示。图 4.2 Plane Chain-type chip wiper （三） QPCD 系列磁性排屑装置，如图 4.3 所示。图 4.3 QPCD 系列磁性排屑装置综合比较：半闭环数控车床总体设计25 （一）QPJL 平板链式排屑装置是为了适应当代机床发展所研发的机床功能部件。采用两条链轮，链条传动不锈钢链板，连续排出切屑。该装置能连续排出各类机床加工下来的切屑，使其从冷却液中分离出来，落入料门，集中处理，提高机床自动化程度。本装置外形美观，结构紧凑，传动平稳，强度好是各类机床理想的配套件。（二）QPCD 系列磁性排屑装置性能特点与用途：本装置是利用永磁材料所产生的强磁场的磁力，将颗粒状，粉状和长度小于 150mm的黑色金属切屑吸附在工作面板上，输送到切屑箱中的机床功能部件。工厂应用于组合机床，自动车床，齿轮加工机床，铣床拉床，专用机床，自动线和流水线的干式加工和混式加工时的切屑处理。（三）plane chain-type chip wiper 的用途和特点：本平板链式排屑装置是现代机床配套的功能部件之一。它的功能是连续排出数控机床，加工中心等机床在加工零件过程中切屑下来的废屑，经过提升把废屑中的冷却液分离出来，废屑落入存屑箱，便于集中处理。它对机床的自动化程度起到配套的作用。本排屑装置大部分零件是采用板料冲压焊接而成的，其中铰链板材料用不锈钢板制成的。排屑链带两旁装有两条特制滚轮链条，因而，传动平稳，结构紧凑，强度好。了解了以上三种排屑装置的用途，特点及性能，就有一番比较了： QPJL 平板链式的使用能满足该数控车床的使用要求，且使用该排屑装置可将排屑装置与冷却系统合二为一，节省了空间缩小了机床的体积，但其也有自身的缺点，就是价格高，成本大，不太有利于新产品的初次开发，故我们设计的方案中不予采用。QPCD 系列磁性排屑装置的使用虽然基本上能满足该数控车床的使用要求，但其与 plane chain-type chip wiper 装置比较显然价格较高，成本大，故该种 QPCD 系列磁性排屑装置在本方案中也不予采用。我们本方案中选用的是：plane chain-type chip wiper 装置。该装置从使用性能方面满足了该台数控车床的要求，从经济性来看，也比较便宜。选用了这套装置，就将其安装与调整简单说明如下：（1）本排屑装置的容屑槽底面有冷却液回流孔可与冷却系统相同。（2）荣屑槽下面装有 4 只滚动轮或焊接垫块，便于推入机床底部的设定位置，能简便地与机床连接。（3）支承脚下面装有 2 只支撑螺钉，安装时要进行调整，使整机重量分布均匀达到平衡目的。（4）接通电流之前应先检查减速器润滑油是否低于油面线，如果不是，应加入 40号机油至油面线。（5）电机启动后，应立即检查链轮的旋转方向是否与箭头所指方向相符，如不符合即改正。（6）本排屑装置链轮上装有过载保险离合器，在出厂调试时已作出了调整。如电机启动后，发现摩擦有打滑现象，应即行止开动，检查链带是否被异物卡住或其他原因。等原因弄清楚后，可再次启动电机，如能正常运转，说明故障已排除，如不能顺利运转，无锡太湖学院学士学位论文26可从两个方面找原因：（一）摩擦片的压紧力是否足够，先检查碟形装置弹簧的压缩量是否在规定的数值之内。碟形弹簧自由高度为 8.5mm，压缩量 2.6-3mm，在这个数值之内的，说明压紧力已足够了，如果压缩不够，可均衡地调整 3 只 M8 压紧螺钉；（二）压紧后如果还是继续打滑那就要全面检查卡住的原因。4.7 尾尾架架装装置置的的设设计计尾架在使用机床中是重要的支承部件，在加工轴类零件，尤其是轴长轴类时，尾座是必不可少的。尾座分三种：手动型，液压型，气动型。尾座由尾座体，套筒，底座，丝杠，丝母，轴承，手轮，刻度盘，轴档，定位板，压板，拉杆，顶尖，活塞，端盖，中间档，螺母，胶圈，接杆，气缸支座，气缸，专用顶尖螺帽等机件组成。套筒锥孔（莫氏 4 号）即可安装死顶尖，也可安装活顶尖（自备），还可安装锥柄工具，操作者在使用时要注意保持锥孔清洁，严禁带赃物及硬物装卸，以防破坏锥孔精度，及自锁能力。活塞尾端要保持光洁，不许磕碰或锈蚀，否则会造成磨损端盖和胶圈，使油液外溢。以上三种尾座之中不难看出，第二种比较好，也即液压尾座，具体来说，手动尾座同液压尾座相比，手动尾座不方便对于数控车床来说难以实现自动化，锁紧机构两者均为手动，虽然手动但只要加工工件的长度在一定范围以内，可以只调整一次，具体顶针顶出多长，液压尾座就方便了，而手动尾座只须将压力调整好，工件短多顶出些，工件长少顶出些。气动尾座与液压尾座相比，虽然两者顶针顶出长度均比较容易控制，但使用气动尾座势必增加气动站，而这台数控车床由于很多部件都采用了液压，故采用了独立的液压站，要使用液压尾座，只须增加一个接口或阀块就能实现液压尾座的动作了。相比之下，气动尾座就烦多了。要使用它，让其实现全部的动作，就需要给其配置一个气压站。综上比较，选用液压尾座是一种必然的结果，故我们设计的这台数控机床选用的是液压尾座。半闭环数控车床总体设计275 数控机床的维护与保养数控机床的维护与保养科学技术的发展对机械产品提出高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这不仅对机床设备提出了精度和效率的要求，而且也对其提出通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起到了重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个非常重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。延长元器件的寿命及零部件的磨损周期，预防各种故障，提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命。数控机床使用中应注意问题 : （1）严格遵守操作规程和日常维护制度；（2）防止灰尘进入数控装置内，漂浮的灰尘和金属粉末易引起元器件间绝缘电阻下降，从而会出现故障甚至损坏元器件。（3）定时清扫数控柜的散热通风系统。（4）经常定期监视数控系统的电网电压，电网电压范围在额定值的 85110。（5）定期更换存储器用电池。（6）数控系统长期不用时的维护，经常给数控系统通电或者使数控机床运行温机程序。（7）备用电路板的维护机械部件的维护，机械部件的维护。具体部件维护保养：（1）刀库及换刀机械手的维护用手动方式往刀库上装刀时候，要保证装到位，检查刀座上的锁紧是否可靠；严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以防止机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞；采用顺序选刀方式须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。其它选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致，防止换错刀具导致事故的发生；注意保持刀具刀柄和刀套的清洁；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时作出调整，否则不能够完成换刀动作；开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工

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