2013届本科毕业设计（论文）
受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车床的发展不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控车床的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控车床及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：
1. 高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精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。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
2. 5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
3. 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参
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数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接关系到一个国家的经济发展和综合国力。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展，提高综合国力和国际地位的重要途径。 数控机床是典型的机电一体化课题，通过毕业设计可使所学机械学、力学、电工学知识得到综合应用。结构设计及控制系统设计能力都能受到训练，可有力的提高学生的分析问题、解决问题能力及机电一体化水平。
1.2数控车床的现状及发展趋势
1.2.1 数控车床发展总趋势
近年来，随着数控加工技术的不断发展，数控车床也呈现出一些新的发展趋势，如主轴转速的高速化、功能结构的复合化、柔性化。
（1）高速主轴单元
为了适应数控加工高速化的发展，目前越来越多的高速数控车床采用了电主 轴。电主轴又称内置式电动机主轴单元，就是将高速的主轴电动机置于主轴内部， 通过交流变频控制系统，使主轴获得所需的工作转速和转矩，实现电动机、主轴 的一体化功能；取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量， 提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等 传动的振动和噪声问题；可精确实现主轴的定位和轴传动功能。采用电主轴结构 可使主轴转速达到
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10000r/min 以上，它融合了尖端的高速精密轴承、润滑技术、冷却技术、高速变频驱动技术，是技术含量很高的机电一体化产品。
（2）功能复合化、柔性化
随着数控车床对加工对象的适应性的不断提高，数控车床的设计发生了很大变化，并向着功能复合化和系统柔性化的方向发展。功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大车床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工。该机床还配置有强动力刀架和副主轴。副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控系统可直接实现主、副主轴转速同步。该机床工件一次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。数控车床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。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 及 MTS等联结，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 由此可见，现代数控车床主传动系统设计不仅限于只满足原有的基本要求，还要综合考虑现代制造对机床的整体要求，如制造控制、 过程控制以及物料传送，以缩短产品的加工时间、周转时间、制造时间，以最大限度的提高生产率。
1.2.2我国数控车床的现状及发展趋势
我国数控技术起步于1958年，于1958年研制出第一台数控机床，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
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在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控车床的水平差距很大。
从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。
在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。
1.3设计的主要内容
CJK6032主要是由传动系统，进给系统和控制系统三部分组成。本次设计也重点设计这三个部分。首先，对其传动系统设计时，先进行总体方案的确定，画出简易的传动系统图。然后，根据给定的设计参数来确定传动和进给系统。滚珠丝杠由步进电机来驱动，从而实现进给系统的进给。步进电机由控制系统来驱动。控制系统是由键盘，显示，变频器，脉冲发生器和电机驱动部分组成。CJK6032是无级调速的，本次设计通过三相异步电动机加变频器来实现无级调速。最后通过技术经济分析，可以看出设计生产该产品是经济合理的。
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第2章 总体方案设计
2.1 设计参数
震动去屑台
最大加工直径160mm，变频调速（手动三档），开环系统，脉冲当量?0.005mm。
2.2总体方案的确定
初步对自动线工件震动去屑台的主轴箱设计有两种设计方案。
1、用皮带轮降速到轴上，再用一个二联滑块实现两档变速，最后用一个一比一的定比传到主轴上，电机用变频电机。转速图如图2.1
图2.1转速图1
2、用普通电机带皮带轮降速到轴上，再用一个二联滑块实现两档变速，最后用一个传动比为1:2的定比传动齿轮来传到主轴上，加变频器经过传动比为1：1齿轮传到主轴上。转速图如图2.2：
图2.2 转速图2
对于第一种方案虽然要简单，它不需要变频器要比第二种方案少一根轴，但是由于它的变频范围使它皮带轮上的传动比很大，对于带传动来说要不合适，且所选电机