数控多工位钻床的设计文档格式.docx

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随着时代的发展，作为现代科学技术发展的重要标志之一的数控机床得到了更多的研究，而随着在机加工中广泛投入使用这种机床，更是促进了传统的机械加工行业的高速发展。

由于数控机床极大地提高了加工精度、生产率和自动化程度，受到了生产商的广泛欢迎。

而数控多工位机床则因其一次装夹能进行多工位的加工。

在某种程度上，更是大大的提高了机加工的加工效率，很适合工件的批量生产。

针对数控多工位钻床的设计，我们要完成：

首先，对数控多工位钻床进行结构设计：

在机床的结构刚度上，应当比同类普通机床的刚度系数高50%；

尽可能的提高机床的抗振性；

提高机床在低速进给时的运动精度和平稳性。

第二，对钻床的主传动和主轴部件进行设计。

数控钻床主轴传动特点是：

使主轴能在轴向方向上移动和使主传动能进行多级调速。

第三，多工位的数控钻床，必须有主轴箱的进给和工作台的滑动。

在本次设计中，进给传动和传动部件也是一个重要的环节。

数控机床的传动多是用步进电机经过滚珠丝杠螺母副的结构传动。

对于钻床来说，工作台进给机床不加工。

故可采用简单的滑动导轨实现工作台的进给和主轴箱的进给，多个滑动导轨的叠加组合便可以使钻床实现X、Y、Z轴三轴向的运动进给。

第四，任何机床，床身和立柱都被作为作为不可缺少的因素，数控多工位钻床也不例外的。

床身和立柱的设计应考虑：

要保证机床各部分的刚度。

床身、立柱的结构和材料选择是必不可少的。

第五，对于数控多工位钻床，多工位是必不可少的重要一步我们必须为钻床设计一个回转工作台，从而实现多工位。

最后，作为重点部分，涉及到数控机床控制部分的设计是重中之重。

对于我们的设计要求设计出机床的硬件部分:

控制元件的选择和对控制进行初始化处理。

对于本次数控多工位钻床的设计，我们认为运用数控机床提高了加工精度、生产率以及自动化程度的特点，能使钻削加工实现自动化的数控加工。

采用多工位则更为缩短了装夹时间等辅助时间，使生产率得到更大的提高等。

这就是本设计课题经济意义。

然而更为重要的是：

我们希望通过这样的毕业设计培养我们综合应用所学的专业知识和基础理论、基本技能的能力，树立一种正确的设计思想。

了解工程设计的一般程序和方法。

我想这才是我们做这次毕业设计要达到的真正目的吧！

第一章数控机床概述

1.1数控机床简介

1.1.1数控机床的发展历史及其所发挥的作用

当前，因为各国科技水平的高速发展，越来越多的人们不再满足于单一的产品，所以商家想方设法的生产各种中小档次的新品种。

同时，伴随着航空、汽车工业的飞跃发展和轻工消费品的大量生产，市场对高精度和形状复杂的零件需求量越来越大。

除此之外，要想在日益激烈的市场竞争中获胜，生产商只能尽量缩短产品开发加工周期，而传统的加工设备和制造方法显然不能满足这个要求。

而数字控制机的出现，让商家看到了希望。

1947年，美国Parsons公司为了精确制造直升机翼、桨叶和直升机框架，开始探讨用三坐标曲线数据来控制机床的运动，并进行实验，加工飞机零件。

1949年，为了能在短时间内制造出经常变更设计的零件，美国空军与Parsons公司签定了制造第一台数控机床的合同。

1951年，美国麻省理工学院承担了这一项目。

1952年，麻省理工学院伺服机构研究所用实验室制造的控制装置和辛辛那提公司的立式铣床成功地实现了三轴联动数控运动，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。

随着不断的改进与完善，1955年，数控机床开始用于工业加工。

将机械制造工业带进一个新阶段的数控机床，是采用了多种最新科学成果而形成的，其中包括微电子、计算机、自动检测以及精密机械等技术。

从第一台数控机床问世到现在，机械领域发生了翻天覆地的变化，基本所有类型的机床都实现了数控化，由此可见，数控技术的高速发展的确改变了世界。

数控机床也从最初的航空工业逐步应用到汽车、造船、建筑等机械制造行业。

另外，坐标测量仪、绘图仪、激光加工与线切割机等机械设备中也应用到了数控技术。

而当前机械制造业发展的方向则是继续研发数控加工技术，向着更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化方向发展。

我国自主研究数控技术，开发数控产品得追溯到20世纪50年代末期。

1958年，我国第一台数控铣床在清华大学和北京第一机床厂合作下研制成功。

在前辈多年的不懈努力下，数控产业得到了高速的发展：

关键技术已经初步应用在国产数控系统上，使得机床大大提高了其可靠性；

大部分新开发的国产数控机床则是达到先进国家20世纪末期水平，为当时的国家重点建设节省了许多人力；

高速主轴制造技术、快速进给及换刀、柔性制造等技术方面也取得了突破，为国产数控机床的长远发展奠定了坚实的基础。

我们有理由相信我国和先进国家之间在数控技术上的差距会越来越小。

作为机械加工现代化的重要基础和技术，数控加工技术具有下优点：

提高生产效率并保证生产质量；

缩短加工周期；

增加生产柔性；

实现对各种复杂精密零件的便捷化加工；

减少车间设备总数，便于实行计算机化管理，使得人力资源以及工作条件得到提高；

有利于加快产品的开发和更新，从而增加企业在市场上的生存能力并为其带来可观的经济效益。

毫无疑问，数控加工技术使得机械加工的大量前期准备工作和机械加工过程合二为一，大大减少了加工时间；

同时也实现了零件的计算机辅助一体化，如计算机辅助设计、计算机辅助工艺规划和计算机辅助制造，便于操作；

更是提高了机械加工的柔性自动化水平，加强了加工效率。

数控加工技术在军事工业上同样具有举重若轻的作用。

因为许多先进飞机、导弹、坦克等的关键零件的制造，都离不开高性能数控机床的加工。

而美国与西方各国为了限制我国在高档数控机床与技工技术方面的发展，一直通过巴黎统筹委员会对我国进行技术监控和封锁。

我国的航空、能源、交通等行业虽然也从西方引入了一些五坐标机床等高档数控设备，但却不准用于军事用途的零件加工，终其原因还是受到了国外的监控和限制。

尤其是1999年美国考克斯报告中一项主要内容指责我国将用从美国购买的二手数控机床进行军事生产，这一切都说明在国防现代化方面，数控加工技术有很重要的作用。

1.1.2数控机床应用范围及特点

目前的数控加工主要应用于以下两方面：

一方面是如二维车削、箱体类镗铣等常规零件加工的应用。

在提高加工效率和避免人为误差的同时，更是保证了产品质量，并且高成本的工装设备被柔性加工方式代替，能缩短产品加工周期，以满足市场需求。

提高机床的柔性自动化程度、高速精加工能力、加工过程的可靠性与设备的操作性能则是为形状比较简单的零件实现这些优点的关键所在，而另外一方面我们也要合理的安排生产组织、计划调度和工艺过程。

另一方面是如模具型腔、涡轮叶片等复杂形状零件加工的应用。

在许许多多的制造行业中，这类零件一直是厂家的重点生产对象，可以说整机床品的质量直接受到由这类零件加工质量的影响。

常规加工方法对这类型面复杂的零件基本无从下手，所以从另一个角度讲，作为数控加工技术的主要研究及应用对象，这类零件它也促使着数控加工技术的产生及进一步研发。

从加工技术方面来讲，有效地获得高效优质的数控加工程序从而在加工过程整体上提高生产效率，是加工这类型面复杂的零件的重点，但也要求数控机床具有较强的运动控制能力，从而提高加工质量。

数控机床之所以在机械制造领域中得到日益广泛的应用，是因为它具有很多传统加工机床所无法比拟的优点，如高柔性、生产效率高、可以加工复杂型面、稳定可靠的加工质量、加工精度高、自动化程度高、有利于生产管理的现代化。

1.2.数控机床的工作原理与组成

1.2.1数控机床的工作原理和加工过程

数控机床是用数字信息进行控制的机床。

它的工作原理是程序介质上用代码和数字信息记录下刀具移动轨迹信息，将程序介质送入数控系统，在其中进行译码和运算后，控制机床刀具与工件的相对运动，从而加工出所需工件。

数控加工基本过程如图1所示：

图1、数控车床基本加工过程

数控机床在加工零件时，首先将已经编制好的零件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，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如刀具选择和交换，工件的夹紧、松开以及冷却和润滑的启、停等动作，在数控程序的编排下，使刀具与其他辅助装置严格地按照规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出符合零件要求的尺寸、形状与精度等。

1.2.2数控机床的组成

总体来说，信息输入装置、数控装置、伺服系统、机床本体以及复杂装置足可以组成一台完整的数控机床。

1.3.数控技术的发展现状与趋势

近十几年来，得益于微电子、计算机技术的飞速进步，数控机床向着高精度化、高自动化、高柔性化、高速度化、复合化、智能化、网络化等方向发展。

1.3.1精度化

随着科技水平的发展，工业产品对精度的要求越来越高，像仪表、家用电器等就有相当高精度的零件，典型的微米、亚微米级精度零件如气浮陀螺马达轴承、陀螺仪框架与平台、伺服阀体、涡轮叶片、非球面透镜、磁头等。

而传统的机床是无法做到这些的，因此高精度化是数控车床发展的必然方向。

1.3.2高自动化

高自动化是指在全部加工过程中尽量减少“人”的介入而自动完成规定的任务，它包括物料流和信息流的自动化。

自20世纪80年代中期以来，以数控机床为主体的加工自动化已从“点”的自动化发展到“线”的自动化，结合信息管理系统的自动化，逐步形成整个工厂“体”的自动化，并出现了FA和CIM工厂的雏形实体。

尽管由于这种高自动化的技术还不够完备，投资过大，回收期较长，而提出“有人介入”的自动化观点，但数控机床的高自动化并向FMC，FMS集成方向发展的总趋势仍然是机械制造业发展的主流。

数控机床的