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1 绪论

我国目前机床总量380余万台,,即我国机床数控化率不到3%。近10年来,~,年产值约为18亿元。机床的数控化率仅为6%。这些机床中,役龄10年以上的占60%以上;10年以下的机床中,自动/半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
而相对于传统机床,数控机床有以下明显的优越性:
1、可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
2、可以实现加工的柔性自动化,从而效率比传统机床提高3~7倍。
3、加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”。
4、可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运。
5、拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能,可实现长时间无人看管加工。
因此,采用数控机床,可以降低工人的劳动强度,节省劳动力(一个人可以看管多台机床),减少工装,缩短新产品试制周期和生产周期,可对市场需求作出快速反应。此外,机床数控化还是推行FMC(柔性制造单元)、FMS(柔性制造系统)以及CIMS(计算机集成制造系统)等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
由于以上优越性,数控机床所占的比例逐渐增大。从2005年的市场消费内容也可可看出,普通机床的市场份额在下降,数控机床则大幅度增长,尤其是中高档数控机床供不应求。可以预见,未来几年普通机床的市场份额将不断下滑, 数控机床的消费会逐渐扩大。[2]
在这样一种背景下,我的课题选择为设计一台数控车床——CK20,用于对转体零件的圆柱面、圆弧面、圆锥面、端面、切槽、及各种公、英制螺纹等进行批量、高效、高精度的自动加工,以提高生产效率和产品质量和降低工人劳动强度。通过本次设计培养综合运用基础知识和专业知识,解决工程实际问题的能力,使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、程序编制、使用手册等基本技能及能力得到训练和提高。此外,力求完成课题之余,熟悉国内外数控技术及数控机床的现状及发展趋势,增强对如何发展民族数控机床产业的感性认识。

数控系统的发展趋势
自从1951年计算机技术应用于机床上,数控系统经历了数控(NC)C)两个阶段的发展。目前,数控系统正处于第六代――基于PC(PC-BASED)。
未来数控系统将呈以下发展趋势:
1、继续向开放式、基于PC的第六代方向发展
基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机,来处理人机界面、编程、联网通信等问题,由原有的系统承担数控的任务。
2、向高速化和高精度化发展
3、向智能化方向发展
(1)应用自适应控制技术向高速化和高精度化发展
数控系统能检测过程中一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,达到改进系统运行状态的目的。
(2)引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验,加工的一般规律和特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为支撑,建立具有人工智能的专家系统。
(3)引入故障诊断专家系统
(4)引入动装置智能化数字伺服驱动系统
可以通过自动识别负载,而自动调整参数,使驱动系统获得最佳的运行[3] 。
我国数控车床的研究现状及发展趋势
1、研究现状
我国数控车床从20世纪70年代初进入市场,至今通过各大机床厂家的不懈努力,通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施,使得我有了很大的提高,其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前,国产数控车床的品种、规格较为齐全,质量基本稳定可靠,已进入实用和全面发展阶段。
(1)床身
按照床身导轨面与水平面的相对位置,床身有图1所示的5种布局形式。一般来说,中、小规格的数控车床采用斜床身和平床身斜滑板的居多,只有大型数控车床或小型精密数控车床才采用平床身,立床身采用的较少。平床身工艺性好,易于加工制造。由于刀架水平放置,对提高刀架的运动精度有好处,但排屑困难;刀架横滑板较长,加大了机床的宽度尺寸,影响外观。平床身斜滑板结构,再配置上倾斜的导轨防护罩,这样既保持了平床身工艺性好的优点,床身宽度也不会太大。斜床身和平床身斜滑板结构在现代数控车床中被广泛应用,是因为这种布局形式具有以下特点:
☆容易实现机电一体化;
☆机