數控車床論文范文

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第1篇

一般機床是能完成車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等機械加工的方法的設備，它能把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，其中包括尺寸精度和幾何精度兩個方面。

數控機床則是從普通機床的基礎上發展過來的，它是一種裝備了數控系統的機床。數控系統則是采用了自動控制技術，能用數控指令來控制機床的運動（稱之為數控控制技術）的自動控制系統。

二、機床的雛形、誕生及發展

機床是人類進行生產勞動的重要工具，也是社會生產力發展水平的重要標志。

1、數控車床的雛形

機床最早的雛形是于公元前2000多年出現的樹木車床。當時，工作時腳踏繩索下端的套圈，利用樹枝的彈性使工作由繩索帶動旋轉，中世紀的彈性棒車床運用的仍是這一原理。1500年左右，意大利人達芬奇曾繪制過車床、鏜床、螺紋加工機床的構想革圖。中國明朝出版的《天工開物》中載有磨床的結構，用腳踏的方法使鐵盤旋轉，加上沙子和水剖切玉石。18世紀的工業革命推動了機床的發展。

1774年，英國人威爾金發明較精密的炮筒鏜床，他用這臺炮鏜床鏜出的汽缸，滿足了瓦特蒸汽機的發展。1770年威爾金森制造了一臺水輪驅動的鏜床。1797年英國人莫利茲創造的車床能實現機動進給和車削螺紋，這是機床結構的一大變革。19世紀以后，由于紡織、動力、交通運輸機械和軍火生產的推動，各種基本類型的機床相繼出現。

2、機床的誕生及發展

普通機床經經歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術、計算機技術及自動化，精密機械與測量等技術的發展與綜合應用，生產了機電一體化的新型機床一一數控機床。

在20世紀40年代，飛機和導彈制造業發展迅速，原來的加工設備已無能力加工航工業需要的高精度的復雜型面零件。1948年，美國PARSONS公司在加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時，首先提出了數控機床的設想，在麻省理工學院（MIT）伺服機構研究所的協助下，于1952年成功研制了世界上第一臺三坐標銑床樣機。后又經過三年時間的改造和自動程序編制的研究，數控機床進入了實用階段。于1958年，美國的KEANEY&TRECKER公司在世界上首先研制成功了帶有自動換刀裝置的加工中心。

可以說，數控機床的誕生為人類帶來了不同凡響的意義。于此同時，數控機床的優越性也著重的體現出來了，在國際的競爭日益劇烈、產品品種變化頻繁的形勢下，各國也開始研究各種不同類型的數控機床，新品種的機床也隨之增長。在這樣的條件下，數控機床也經歷了幾代變化：

1952-1959年采用的是電子管構成的專用數控（NC）系統的數控機床，這是第一代。

1959年由于在計算機行業中研制出晶體管元件，因而便出現了采用晶體管電路NC系統的數控機床，從而跨入了第二代。

1965年出現了開始采用小、中規模集成的NC系統數控機床的第三代。

1970年為數控機床發展的第四代，此時采用大規模集成電路的小型通用電子計算機控制系統的系統數控機床。

1974年開始采用微型電子計算機數控系統（MNC）數控機床，此時為第五代。

在經歷不同的年代的發展，機床的數控化率不斷提高，也使數控機床加工對象改型的適應性加強，加工精度提高，大大的提高了生產效率，為制造業提供了良好的經濟效益，且數控機床由于自動化程度很高，很利用現在化的生產管理，使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。

三、數控機床的發展趨向

數控機床一經使用就了其獨特的優越性和強大生命力，使原來大量不能解決的問題，找到了科學解決的途徑。然而，隨著制造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機床必須不斷發展以更適應生產加工的需要，以達更高更好的效果。

隨著數控機床的不斷發展，不斷提高，同時隨著當今世界的快速發展，數控機床也將會有不同的發展方向：

1、迎合制造業的個性需求。

2、不斷提高加工精度、加工效率，減少加工輔助時間，強調柔性化來滿足生產和組織及管理的需要。

3、強調功能復合化。

4、5軸（坐標）聯動控制技術及5軸聯動數控機床成為世界機床制造業中的一個技術制高點。CIMT2007上共展出了70多臺五軸聯動數控機床，其中有40多臺是中國自主開發的。

5、注重環保，涉及避免油污污染，以及機床再生、回收等方面。

6、智能化發展，即數控機床的控制系統逐步具備自診斷、自適應控制、邏輯分析判斷等功能。最近，日本的山崎馬扎克公司陸續開發了主動振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示；日本大隈公司開發了Thinc智能數字控制系統等等。

7、在并聯結構機床方面，哈爾濱量具刃具集團數控設備公司在CIMT2007上展出的并聯結構機床LINKS-EXE700具有新的突破意義，不單結構進一步簡化，而且加工范圍增大、動作快速、剛性和精度提高；五軸聯動數控編程與使用常規化，可以加工五面體，在工件特別裝夾的情況下，還可作六面加工，這是目前任何機床結構都做不到的。

8、從零件加工方法上來說，稱得上革命性發展是出現了實現快速成型技術原理的機床新品種，它采用電熱、激光束、離子束、電子束作為能量源，以復合紙、高聚物、金屬粉末、高溫合金、復合陶瓷、鑄造型砂等作為加工材料，一改現有金屬切削機床和金屬成型機床“材料去除”加工方法，而采用“材料累加”的方法或稱“增材制造”方法進行機械零件原型制造。

9、水切割已經與激光切割并駕齊驅成為一門嶄新的技術和新的機床門類，中國目前有三、四個單位從事這方面開發，產品已上市。

數控機床的發展方向是多元化的，也可以使其向信息化發展，產生其聯網效應，在數控機床工作時，工人和技術師之間有著短距離的聯系，以確保加工過程的順利，在任何一個環節中如若出現問題，可以不須遠距離就可以解決。

四、中國的數控

我國的數控機床從20世紀80年代開始起步，2003年我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。在“十五”期間，我國數控機床行業實現了超高速發展。其產量2001年為17521臺，2002年24803臺，2003年36813臺，2004年51861臺，是2001年的3.7倍，平均年增長39％；2005年國產數控機床產量59639萬臺，接近6萬臺大關，是“九五”末期的424倍。中國機床行業在“十五”期間發展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產投資增速快、汽車和機械制造行業發展迅猛、外商投資企業增長速度加快所致。

經過不斷的發展，市場上的需求，近幾年我國機床工業正處在黃金發展時期：機床工具行業連續8年快速增長，連續6年成為世界第一機床消費國、進口國。雖然我國的機床發展水平和國際還有一定的差距，但是部分產品已經達到國際水平。

在2008年4月21~25日的中國第五屆中國國際數控展覽會就體現了我國數控機床的發展，是我國國產數控機床自主創新20年的成果的全面展示。此次國展會就展示出我國的高檔數控機床可謂是遍地開花，其中多家企業也展出了大規模系列產品，柔性制造系統成套的靚麗登場，而數控機床的整體水平也進行了全面的提升，以往的加工中心也從立式脫穎成臥式，這次展會也展示出了許多前所聲譽鵲起有的大型、重型數控機床等。

這次展會也體現我國數控機床的技術先進、質量可靠、性能優越；體現了數控機床在我國經濟的持續快速發展和國家政策的大力支持下，機床工業連續六年取得快速增長；體現數控機床在我國的市場的廣闊，我國的能力之強大。

五、數控機床的接觸

在學校實習時，我也曾經接觸過機床與數控機床，感覺好對機床的調整，例如：對一段圓柱進行車圓錐面的時候，根據要求進行計算，將小滑板法轉到計算出的角度；而數控機床只要根據技術員所編程序進行車削，自動調整，無須人力。從而看出數控機床比一般機床的高技術性、高效率等，體現了數控機床的優越性、高性能。

數控機床根據所實現加工的情況不同，也有不同的型號。我們剛開始接觸數控機床，使用的是模擬型，在廠里所接觸的就屬于實用型，在這兩者之間，也有不同的區別：程序所須代碼的意思不同、系統不同、機床按鍵不同等。同時，根據實際情況所需，數控機床上的功能也隨之變動：有的適用于加工普通零件，有的適用于加工高精度的零件。模型弄數控機床，是根據你所編的程度進行操作，沒有任何的變動，相當于執行你的指令，不會自我完善；實用型數控機床則相反，它會根據所出現的情況，辨別進行完善，例如：機床用麻花鉆進行鉆孔，如果你沒有設置退刀程序，模擬機床會根據你的程序，一直到鉆孔結束；而廠里的機床，可以根據你設置的程序，進行完善，在鉆孔時，會自動退一點點，讓孔內的鐵屑隨著退刀出來，再繼續鉆孔。

在這樣的對比之下，可以看出數控機床在向著人類所期待完美狀態前進，它的“成長”標志著社會生產水平的發展，是我們人類的重要標志之一。

第2篇

本文作者研究的主要是數控車床的主傳動系統，這類主傳動系統的設計可用于對普通車床的改造，以適應當前我國機床工業發展的現狀，具有一定的經濟效益和社會效益。

本文作者完成的設計主要包括根據一些原始數據（其中包括機床的類型、規格等）結合實際條件和情況對車床一些參數進行擬定，再根據擬定的參數，進行傳動方案的比較，確定傳動方案。然后計算各傳動副的傳動比及齒輪齒數，再估算齒輪的模數和各軸的軸徑，并對齒輪和軸的強度、剛度進行校核。除此之外，還要對箱體內的主要結構進行設計，一些零件的選型，如電磁離合器的選擇等，從而完成對整個主傳動系統的設計。

關鍵詞：數控車床主傳動系統設計

Abstract

Whatauthorofthistextstudynumericalcontrolmaintransmissionoflathemainly,themaindesignoftransmissioncanusefortoordinarytransformationoflathe,Inordertoadapttothecurrentsituationofthepresentindustrialdevelopmentoflatheofourcountry,havecertaineconomicbenefitsandsocialbenefit.

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

Keywords：NCmachinetool;maindrivingsystem;design

這次畢業設計中,我所從事設計的課題是經濟型數控車床主傳動機構設計。此類數控車床屬于經濟型中檔精度機床，這類機床的傳動要求采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內實現電控變速。總體的設計方案就是對傳動方案進行比較，繪出轉速圖，對箱體及內部結構進行設計，包括軸和齒輪的設計、校核等。

為什么要設計此類數控車床呢？因為隨著我國國民經濟的不斷發展，我國制造業領域涌現出了許多私營企業，這些企業的規模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數控系統，其功能雖然豐富，但成本高，對于這些中小型企業來說購置困難，但是中小型企業為了發展生產，希望對原有機床進行改造，進行數控化、自動化，以提高生產效率。我國機床工業的發展現狀是機床擁有量大、工業生產規模小，突出的任務就是用較少的資金迅速改變機械工業落后的生產面貌，使之盡可能提高自動化程度，保證加工質量，減輕勞動強度，提高經濟效益。我國是擁有300多萬臺機床的國家，而這些機床又大量是多年累積生產的通用機床，自動化程度低，要想在近幾年內用自動和精密設備更新現有機床，不論是資金還是我國機床廠的能力都是辦不到的。因此，普通機床的數控改造，大有可為。它適合我國的經濟水平、教育水平和生產水平，已成為我國設備技術改造主要方法之一。目前，我國經濟型數控系統發展迅速，研制了幾十種簡易數控系統，有力地促進了我國數控事業的發展。經濟型數控機床系統就是結合現實的生產實際，我國的國情，在滿足系統基本功能的前提下，盡可能地降低價格。

經濟型數控車床有許多優點。1）其降格便宜，且性能價格比適中，與進口標準數控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設備中占有較大比重的普通車床，適合在生產第一線大面積推廣。從提高資本效率出發，改造閑置設備，能發揮機床的原有功能和改造后的新增功能，提高機床的使用價值。2）適用于多品種、中小批量產品的適應性強。在普通車床上加工的產品，大都可在經濟型數控車床上進行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應和達到批量生產的要求。3）相對于普通車床，經濟型數控車床能提高產品質量，降低廢品損失。數控有較高的加工精度，加工出的產品尺寸一致性好，合格率高。4）采用數控車床，能解決復雜的加工精度，還能節約大量工裝費用，降低生產成本。5）采用此類車床，還能減輕工人勞動強度將工人從緊張、繁重的體力勞動中解脫出來。6）可以提高工人素質，促進技術進步。數控系統的出現擴大了工人的視野，帶動了學習微電子技術的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創造了條件，促進了工廠的技術進步。7）增強了企業應變能力，為提高企業競爭能力創造了條件。企業應用經濟型數控設備對設備進行改造后，提高了加工精度和批量生產的能力，同時又保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設備自身對產品更新換代所需要的應變能力，增強企業的競爭能力。

本設計中的數控車床主傳動系統的特點就是主電機采用雙速電機，這樣可以簡化箱體內的結構。操縱方式并非是完全數控，而是采用采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內實現電控變速。本設計就是對在我國應用非常廣泛的C6型數控車床進行的改造，具有廣泛的適應性。C6型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的普通車床。實踐證明，把這種車床改造為數控車床，已經收到了良好的經濟效益。

總體的設計方案就是對傳動方案進行比較，繪出轉速圖，對箱體及內部結構進行設計，包括軸和齒輪的設計、校核等。設計時一要注意設計的科學性和條理性，另一點就是要注意和實際的結合。設計的依據主要是以經驗或類比為基礎的傳統(經驗)設計方法。作為一名尚未畢業的大學生，經驗自然是我們所欠缺的，所以除了老師的指導，最主要的就是借鑒書上的設計方法。書上雖然不會有完全相同的示例，但一些其他類型的主軸箱設計方法在這個課題上同樣適用，適用也只是大體上的適用，具體到一些細節的設計就需我們自己查設計手冊了。比如說其中涉及到電磁離合器的設計就需自己解決。雖然我們很缺乏設計的經驗，但還應處處從實際出發。從大處講，聯系實際是指在進行機床工藝可能性的分析、參數擬定和方案確定中，既要了解當今的先進生產水平和可能趨勢，更應了解我國實際生產水平，使設計的機床、機器在四化建設中發揮最佳的效益。從小處講，指對設計的機床零部件的制造、裝配和維修要進行認真的、切實的考慮和分析，對推薦的設計數據和資料要結合實際情況進行取舍。通過設計實踐，了解和掌握結合實際、綜合思考的設計方法。

總體設計方案擬定

1．1擬定主運動參數

機床設計的初始，首先需要確定有關參數，它們是傳動設計和結構設計的依據，影響到產品是否能滿足所需要的功能要求。根據擬定的參數、規格和其他特點，了解典型工藝的切削用量，了解極限轉速、和級數Z、主傳動電機功率N。

1．2運動設計

根據擬定的參數，通過結構網和轉速圖的分析，確定傳動結構方案和傳動系統圖。傳動方案有多種，傳動型式更是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱。分離傳動的主軸箱與變速箱；擴大變速范圍可以用增加傳動組數，也可用背輪機構、分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。然后計算各傳動比及齒輪的齒數。

1．3動力計算和結構草圖設計

估算齒輪模數m和軸頸d，選擇和計算離合器。

將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設計。

1．4軸和齒輪的驗算

在結構草圖的基礎上，對一根傳動軸和齒輪的剛度、強度進行校核。

1．5主軸變速箱裝配設計

主軸變速箱裝配圖是以結構草圖為“底稿”，進行設計和繪制的。圖上各零部件要表達清楚，并標明尺寸和配合。

目錄

0引言1

1總體設計方案擬定3

1．1擬定主運動參數(、、Z)3

1．2運動設計3

1．3動力計算和結構草圖設計3

1．4軸和齒輪的驗算3

1．5主軸變速箱裝配設計3

2參數擬定4

2.1車床主參數(規格尺寸)和基本參數4

2.2各級轉速的確定4

3．運動設計5

3．1主擬定傳動方案5

3．2傳動方案的比較5

3．2．1采用單速電機5

3．2．2采用雙速電機6

3．3各級傳動比的計算7

3．4各軸轉速的確定方法9

3．4．1Ⅰ軸的轉速9

3．4．2中間傳動軸的轉速9

3．5轉速圖擬定10

4動力計算11

4.1齒輪的計算11

4.1.1確定齒輪齒數和模數（查表法）11

4．1.2確定齒輪的齒數和模數（計算法）并校核12

4．1.3齒輪的精度設計；15

4.2電磁離合器的選擇和使用19

5軸的設計和驗算21

5.1軸的結構設計21

5.2軸的強度校核(以Ⅰ軸為例)21

5.2.1選擇軸的材料22

5.2.2初估軸徑22

5.2.3結構設計22

5．2.4軸的受力分析23

5.3軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)25

6主軸變速箱的裝配設計28

6.1箱體內結構設計的特點28

6.2設計的方法(以軸的布置為例)28

7結論31

致謝32

參考文獻33

附件清單34

附件清單

1數控車床總裝圖CK-000A3一張

2主傳動系統裝配圖CK-001A0一張

3內隔套零件圖CK-101A4一張

4齒輪零件圖CK-102A3一張

5齒輪零件圖CK-103A3一張

6齒輪零件圖CK-108A3一張

7擋油環零件圖CK-114A4一張

8擋油環零件圖CK-115A3一張

9主軸零件圖CK-116A1一張

10軸承透蓋零件圖CK-117A3一張

11齒輪零件圖CK-118A3一張

12齒輪零件圖CK-120A3一張

13Ⅰ軸零件圖CK-121A3一張

14內隔套零件圖CK-122A4一張

15內隔套零件圖CK-123A4一張

16帶輪零件圖CK-124A3一張

17軸承透蓋零件圖CK-125A4一張

18外隔套零件圖CK-126A4一張

19齒輪零件圖CK-127A4一張

20內隔套零件圖CK-129A4一張

21齒輪零件圖CK-131A3一張

22內隔套零件圖CK-132A4一張

23齒輪零件圖CK-133A3一張

24外隔套零件圖CK-134A4一張

25內隔套零件圖CK-135A4一張

26床頭箱零件圖CK-139A0一張

27端蓋零件圖CK-140A4一張

28外隔套零件圖CK-143A4一張

29軸承透蓋零件圖CK-146A3一張

30傳動鍵零件圖CK-147A4一張

31卡口墊零件圖CK-148A3一張

第3篇

油管在石油工業中被廣泛應用。它是用于油井內輸送石油和天然氣的鋼管，安裝于套管內，油氣從油管內流升至井口。油管一般都用接箍連接，接箍兩端有螺紋，因此油管螺紋是油管間連接的重要環節。

油管螺紋牙型尺寸有兩種，一種為每英寸8牙的圓頂圓底的V形錐管螺紋，一種為每英寸10牙的圓頂圓底的V形錐管螺紋。

油管扣與普通螺紋相比具有許多特點，它可拆性好，連接強度高，它的牙型分布在1:16的圓錐體上，技術要求高。油管螺紋加工完后應試壓，試壓要求用規定的螺紋脂(絲扣油)并經過機緊后在規定的最小靜水壓試驗壓力下不出現滲漏(并保持規定的時間)。一般為25MPa～45MPa,保壓5分鐘左右。

下面介紹的是在數控車床上用梳刀加工油管螺紋的實例，圖1是泄油體零件圖，加工設備是濟南機床一廠生產的JICNC-IV數控車床，數控系統是航空航天部七六所生產的MNC826。

2成形梳刀車削油管螺紋的加工原理

我們知道，數控車床加工的基本原理就是插補原理。無論機床是作直線插補、圓弧插補還是螺紋插補，刀具實際的軌跡都是折線。即機床X軸走1步，Z軸走1步，刀具始終是圍繞著理論軌跡作階梯運行。利用插補原理，我們用梳刀對油管螺紋進行成形加工。所不同的是，機床的插補功能是數控系統內部設定的，只要給其坐標值后，系統既能自動進行插補運算，使刀具走出理想軌跡。而梳刀的插補運行是靠程序編制完成的，通過程序的計算和運行，不斷改變刀具的起刀位置，從而能做到直接用梳刀加工出油管螺紋。這種加工方法尤其能達到油管螺紋的技術要求，保證精度，密封性好。

3對油管扣加工進行分析、計算

我們從零件圖1中可知，這是一個兩頭對稱的27/8TBG油管螺紋，固其加工工藝分為在普通車床上加工外圓、內孔至尺寸，1:16外錐留適量余量；然后在數控車床上用油管螺紋梳刀分六次車削油管螺紋。圖2為用2齒梳刀車削27/8TBG螺紋的切削圖形。計算尺寸如圖3。

4編制加工程序

27/8TBG油管螺紋分六刀車削完畢，其中每一刀的程序編制除尺寸有所變化外，其它基本一樣，也可編成一個車螺紋的子程序。其循環過程為：

每次切削余量有所變化，呈逐漸減少趨勢，最后一刀為精車油管螺紋，余量最小。