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存檔編碼：無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 2013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進(jìn)進(jìn)度度計(jì)計(jì)劃劃、檢檢查查落落實(shí)實(shí)表表 系別：信機(jī)系 班級(jí)：機(jī)械91 學(xué)生姓名：陸文杰 課題（設(shè)計(jì)）名稱：半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制 開(kāi)始日期：2012年11月周次起止日期工作計(jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問(wèn)題、改進(jìn)方法指導(dǎo)老師意見(jiàn)并簽字備 注1-32012年11月12日-2012年12月2日教師下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生初步閱讀資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告。按照任務(wù)書(shū)要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)導(dǎo)師將一些寫(xiě)論文的基本要求及注意點(diǎn)做了些必要說(shuō)明。4-102012年12月3日-2013年1月20日指導(dǎo)專業(yè)實(shí)訓(xùn)了解公司設(shè)備的相關(guān)知識(shí)理論和實(shí)際上存在區(qū)別11-122013年1月21日-3月1日指導(dǎo)畢業(yè)實(shí)習(xí)將學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際上去用實(shí)際來(lái)驗(yàn)證理論知識(shí)，加深映像，使自己更加了解液壓知識(shí)132013年3月4日-3月8日繼續(xù)整理資料、分析、比較各種設(shè)計(jì)方案搜集論文的相關(guān)資料由于工作原因，空閑時(shí)間少，資料查的少142013年3月11日-3月15日確定最合適的總設(shè)計(jì)方案通過(guò)搜集到知識(shí)將要設(shè)計(jì)的構(gòu)思好有了方案但無(wú)草靠數(shù)據(jù)152013年3月18日-3月22日部件設(shè)計(jì)（包括參數(shù)計(jì)算及機(jī)構(gòu)分析計(jì)算）進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算需查閱的資料很多，花更多時(shí)間來(lái)查資料162013年3月25日-3月29日部件設(shè)計(jì)（完成參數(shù)計(jì)算及機(jī)構(gòu)分析計(jì)算后繪草圖總裝圖）進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)計(jì)算理論上的參數(shù)運(yùn)用到繪制圖紙上存在一些差異172013年4月1日-4月5日總體設(shè)計(jì)（最后完成總裝配圖）完成總體設(shè)計(jì)按規(guī)定繪制182013年4月8日-4月12日零件設(shè)計(jì)進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)要求需要查找資料192013年4月15日-4月19日零件設(shè)計(jì)進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)計(jì)算零件尺寸公差不明202013年4月22日-4月26日零件設(shè)計(jì)畫(huà)出零件圖按規(guī)定繪制212013年4月29日-5月3日整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的排版有些資料數(shù)據(jù)欠缺222013年5月6日-5月10日完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)論文初稿交給導(dǎo)師。論文框架基本確定，個(gè)別章節(jié)需商榷232013年5月13日-5月17日對(duì)圖和說(shuō)明書(shū)進(jìn)行修改、完善、定稿對(duì)論文的不足進(jìn)行修改一些細(xì)節(jié)需要修改242013年5月20日-5月25日排版、打印、裝訂、答辯準(zhǔn)備準(zhǔn)備答辯無(wú) 說(shuō)明：1、“工作計(jì)劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見(jiàn)并簽字”由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，“每周主要完成內(nèi)容”，“存在問(wèn)題、改進(jìn)方法”由學(xué)生填寫(xiě)。2、本表由各系妥善歸檔，保存?zhèn)洳?。周次起止日期工作?jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問(wèn)題、改進(jìn)方法指導(dǎo)老師意見(jiàn)并簽字備 注編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓 傳動(dòng)與控制設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923021 學(xué)生姓名： 陸文杰 指導(dǎo)教師： 許菊若 （職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 半閉環(huán)數(shù)控車床 液壓傳動(dòng)與控制設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取 得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用， 表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集 體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 91 學(xué) 號(hào)： 0923021 作者姓名： 陸文杰 2013 年 5 月 25 日 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專題： 1、題目 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 課題來(lái)源：校企合作開(kāi)發(fā)課題。選題依據(jù)：隨著新型液壓介質(zhì)與相 應(yīng)元件的發(fā)展，液壓傳動(dòng)向環(huán)保、高精度、低能耗與高效率方面發(fā)展， 為了要適應(yīng)此發(fā)展趨勢(shì)，我們需要設(shè)計(jì)新的液壓傳動(dòng)原理來(lái)配合數(shù)控車 床來(lái)進(jìn) 一步的發(fā)展。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： （1）根據(jù)數(shù)控車床對(duì)液壓部分的要求，完成液壓系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)（控制卡盤(pán) 尾座） 。 （2）設(shè)計(jì)完成尾座部分的裝配圖。 （3）設(shè)計(jì)該機(jī)床的液壓站裝配總圖。 （4）完成油箱設(shè)計(jì)。 I （5）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一分有必要的分析，計(jì)算，說(shuō)明。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 91 班 姓名 陸文杰 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng) 和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展 起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。 如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。液壓 傳動(dòng)憑借與其他傳動(dòng)方式相比較具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域幾乎囊括了國(guó)民經(jīng) 濟(jì)各工業(yè)部門(mén)。近 30 年來(lái)，由于控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測(cè)技 術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展，極大的推動(dòng)了液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的發(fā)展，使其成為集傳動(dòng)、 控制、計(jì)算機(jī)、傳感檢測(cè)、機(jī)電液為一體化的全新的自動(dòng)控制技術(shù)。 本設(shè)計(jì)根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對(duì)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)，對(duì) 其功能和工作原理進(jìn)行動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及 主要元件，按照所給機(jī)構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算，通過(guò)對(duì)系 統(tǒng)性能的驗(yàn)算和發(fā)熱校核，以滿足該車床所要達(dá)到的要求。 關(guān)鍵詞：液壓；數(shù)控車床；尾座 III Abstract hydraulic transmission is to use liquid as working medium to transmit energy and control mode of transmission. Hydraulic and pneumatic transmission called fluid drive, which is based on PASCAL hydrostatic pressure transmission principle put forward by the 17th century and developed a new technology, is a technology widely used in industrial and agricultural production. Nowadays, the level of fluid transmission technology has become a national industrial development level of important symbol. Hydraulic transmission by compared with other driving mode has its unique technical advantages, applications almost covers the national economy each industry sector. For nearly 30 years, due to the control technology, microelectronics technology, computer technology, sensing detection technology and the development of materials science, greatly promoted the development of the hydraulic transmission and control technology, making it a set of transmission, control, computer, sensor detection, mechanical and electrical hydraulic automatic control technology for the integration of the new. According to the technical index of the hydraulic system of CNC milling machine two location clamping device hydraulic system overall plan design, dynamic analysis on the function and working principle and motion analysis, and preliminarily determines the system's basic structure and main components of each circuit, and according to the given institutional performance parameters and performance parameters of the hydraulic components selection calculation, through calculating the performance of the system and heating, in order to meet the requirements as to the milling machine. Key words: hydraulic pressure; tailstock;CNC lathe IV 目 錄 摘 要 .................................................................III ABSTRACT ..........................................................................................................................IV 目 錄 .....................................................................................................................................V 1 緒論 .....................................................................................................................................1 1.1 研究背景和意義 ............................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................1 1.2.1 國(guó)外數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................................................................1 1.2.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀 .......................................................................................2 1.3 液壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì) ....................................................................................................4 2 數(shù)控車床的介紹 .................................................................................................................6 2.1 數(shù)控車床的總體方案 ....................................................................................................6 2.2 數(shù)控車床總體布局圖 ....................................................................................................7 3 數(shù)控車床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 .............................................................................................8 3.1 液壓控制的動(dòng)作 ............................................................................................................8 3.1.1 卡盤(pán)的松開(kāi)，卡緊 ...............................................................................................8 3.1.2 尾座套筒的伸縮運(yùn)動(dòng) ...........................................................................................8 3.2 需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ............................................................................................................8 3.2.1 液壓系統(tǒng)圖 ...........................................................................................................8 3.2.2 液壓站裝置圖 .......................................................................................................9 3.2.3 尾座設(shè)計(jì) ...............................................................................................................9 4 液壓控制部分的設(shè)計(jì) .......................................................................................................11 4.1 基本方案的確定 ..........................................................................................................11 4.1.1 油路循環(huán)方式的分析與選擇 .............................................................................11 4.1.2 調(diào)速方案的分析與選擇 .....................................................................................12 4.1.3 油路形式的分析和選擇 .....................................................................................13 4.1.4 液壓回路的分析，選擇與合成 .........................................................................13 4.1.5 液壓原理圖的擬定于設(shè)計(jì) .................................................................................13 4.2 液壓裝置的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................15 4.2.1 液壓控制方式確定 .............................................................................................15 4.2.2 液壓站設(shè)計(jì) .........................................................................................................16 5 液壓油箱的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................17 5.1 液壓油箱有效容積的確定 ..........................................................................................17 5.2 液壓油箱的外形尺寸 ..................................................................................................17 5.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................................................................17 5.3.1 隔板 .....................................................................................................................17 5.3.2 吸油管與回油管 .................................................................................................17 5.3.3 防止雜質(zhì)侵入 .....................................................................................................20 V 5.3.4 頂蓋及清洗孔 .....................................................................................................22 5.3.5 液壓指示 .............................................................................................................23 5.3.6 液壓油箱得起吊 .................................................................................................23 5.3.7 液壓油箱得防銹 .................................................................................................23 5.3.8 液壓油箱的加熱與冷卻 .....................................................................................23 6 結(jié) 論 ...............................................................................................................................25 致 謝 .....................................................................................................................................26 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................29 附 錄 ...................................................................................................................................30 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 0 1 緒論 1.1 研究背景和意義 液壓傳動(dòng)是以流體作為工作介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行傳動(dòng)和控制的一種傳動(dòng)形式。利用有壓 的液體經(jīng)由一些機(jī)件控制之后來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。相對(duì)于電力拖動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)而言，液 壓傳動(dòng)具有輸出力大，重量輕，慣性小，調(diào)速方便以及易于控制等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用 于工程機(jī)械，建筑機(jī)械和機(jī)床等設(shè)備上。 由于要使用原油煉制品來(lái)作為傳動(dòng)介質(zhì)，近代液壓傳動(dòng)技術(shù)是由 19 世紀(jì)崛起并蓬勃 發(fā)展的石油工業(yè)推動(dòng)起來(lái)的，最早實(shí)踐成功的液壓傳動(dòng)裝置是艦船上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其 后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用車床到 20 世紀(jì) 30 年代末才用上了液壓傳動(dòng)。 第二次世界大戰(zhàn)期間，在一些兵器上用上了功率大，反應(yīng)快，動(dòng)作準(zhǔn)的液壓傳動(dòng)和控制 裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn) 向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制訂和完善，各類元件的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)格化，系列化而在 機(jī)械制造，工程機(jī)械，材料科學(xué)，控制技術(shù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械，汽車制造等行業(yè)中推廣開(kāi)來(lái)。 由于軍事及建設(shè)需要的刺激，液壓技術(shù)日益成熟。20 世紀(jì) 60 年代后，原子能技術(shù)，空間 技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)，控制， 檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都得到了應(yīng)用。如工程機(jī)械， 數(shù)控加工中心，冶金自動(dòng)線等。液壓傳動(dòng)在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性優(yōu)勢(shì)。 今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進(jìn) 元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場(chǎng)需求。與世界上主要的工業(yè)國(guó)家相比，我國(guó) 的液壓工業(yè)還是相當(dāng)落后的，標(biāo)準(zhǔn)化的工作有待于繼續(xù)做好，優(yōu)質(zhì)化的工作須形成聲勢(shì)， 智能化的工作則剛剛在準(zhǔn)備起步，為此必須急起直追，才能迎頭趕上?？梢灶A(yù)見(jiàn)，為滿 足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，液壓技術(shù)也將繼續(xù)獲得飛速的發(fā)展，它在各個(gè)工也部門(mén)中的應(yīng)用 越來(lái)越廣泛。 在這樣一種背景下，我的課題選擇為半閉式數(shù)控車床液壓液壓傳動(dòng)與控制設(shè)計(jì)，用 以提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及降低企業(yè)成本。此外，力求完成課題 之余，熟悉國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),增強(qiáng)對(duì)如何發(fā)展民族數(shù)控機(jī)床 產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識(shí)。 1.2 國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。 數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、 改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī) 電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、 需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮 短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求 100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 1.2.1 國(guó)外數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀 以美、德、日三國(guó)為例簡(jiǎn)述國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀。美、德、日三國(guó)是當(dāng)今世上 在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國(guó)家。因其社會(huì)條件 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制 1 不同，各有特點(diǎn)。 （1）美國(guó)的數(shù)控發(fā)展史 美國(guó)政府重視機(jī)床工業(yè)，美國(guó)國(guó)防部等部門(mén)因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的 發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率” 和“創(chuàng)新”， 注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如 1952 年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、 1958 年創(chuàng)制出加工中心、70 年代初研制成 FMS、1987 年首創(chuàng)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)等。由于 美國(guó)首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而 且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ) 扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國(guó) 生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)， 且在上世紀(jì) 80 代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于 1982 年被后進(jìn) 的日本超過(guò)，并大量進(jìn)口。從 90 年代起，糾正過(guò)去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn) 量又逐漸上升。 （2）德國(guó)的數(shù)控發(fā)展史 德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。于 1956 年研制出 第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，德國(guó)特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù) 科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門(mén)緊密合作，對(duì)數(shù)控機(jī)床的共性和特性問(wèn)題進(jìn)行深入的研 究，在質(zhì)量上精益求精。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口 遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之 先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、 性能上居世界前列。如西門(mén)子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競(jìng)相采用。 （3）日本的數(shù)控發(fā)展史 日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過(guò)規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法” 、 “機(jī)電法”、 “機(jī)信 等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國(guó)，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上 學(xué)習(xí)美國(guó)，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，1978 年產(chǎn)量 (7342 臺(tái) )超過(guò)美國(guó) (5688 臺(tái)) ，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001 年產(chǎn)量 46604 臺(tái)， 出口 27409 臺(tái)，占 59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口， 占去世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì) 80 年代開(kāi)始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日 本 FANUC 公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在 技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工 3674 人，科研人員超過(guò) 600 人，月 產(chǎn)能力 7000 套，銷售額在世界市場(chǎng)上占 50%，在國(guó)內(nèi)約占 70%，對(duì)加速日本和世界數(shù)控 機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。 1.2.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，中國(guó)于 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī) 床，發(fā)展過(guò)程大致可分為兩大階段。在 1958～1979 年間為第一階段，從 1979 年至今為 第二階段。第一階段中對(duì)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí)，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、 配套件不過(guò)關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無(wú)法用于 生產(chǎn)而停頓。主要存在的問(wèn)題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、 韓國(guó)、臺(tái)灣省共 11 國(guó)(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、 穩(wěn)定性問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。通過(guò)六五期間引進(jìn)數(shù)控 技術(shù)，七五期間組織消化吸收“科技攻關(guān)” ，我國(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。 特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004 年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的 年平均增長(zhǎng)率分別為 39.3%和 34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從 2002 年開(kāi)始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó) 2004 年中國(guó)機(jī)床 主機(jī)消費(fèi)高達(dá) 94.6 億美元，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā) 方面與國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由 此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在 于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控, 系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的 不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之問(wèn)的差 距。 在 20 余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn) 一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過(guò)合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使 用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過(guò)利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng) 配套，開(kāi)始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó) 內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部 件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向 自行開(kāi)發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問(wèn)題包括：缺乏象日本“機(jī) 電法”、 “機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的 科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然 廠多人眾，但形成不了合力。 我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò)“六五” 期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)， “七五” 期間組織消化吸收科技攻關(guān)”，我國(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最 近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004 年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增 長(zhǎng)率分別為 39.3%和 34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從 2002 年開(kāi)始， 中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004 年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消 費(fèi)高達(dá) 94.6 億美元，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)方面與 國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以 看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn) 數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生 產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足， 努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之問(wèn)的差距。 2003 年開(kāi)始，中國(guó)就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國(guó)，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口 國(guó)。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率，1999 年，我們國(guó)家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控華率 是 8％，目前預(yù)計(jì)是 15－20％之間。 車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制 3 激光切割等等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的 形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個(gè)方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī) 床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過(guò)來(lái)的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后， 機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝系統(tǒng)這么簡(jiǎn)單，例如： 從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫(kù)，大幅度提高了精度。 加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說(shuō)的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控 車床和加工中心。 我國(guó)目前各種門(mén)類的數(shù)控機(jī)床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比 國(guó)外落后 10－15 年，但如果國(guó)家支持，追趕起來(lái)也不是什么問(wèn)題，例如：去年，沈陽(yáng)機(jī) 床集團(tuán)收購(gòu)了德國(guó)西思機(jī)床公司，意義很大，如果大力消化技術(shù)，可以縮短不少差距。 大連機(jī)床公司也從德國(guó)引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)。上海一家企業(yè)購(gòu)買日本著名的機(jī)床制造商 池貝。 近幾年隨著中國(guó)制造的崛起，歐洲不少企業(yè)倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。 日本經(jīng)濟(jì)不景氣，有不少在 80 年代很出名的機(jī)床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。數(shù)控 設(shè)備的發(fā)展方向六個(gè)方面：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國(guó)和 瑞士的機(jī)床精度最高，綜合起來(lái)，德國(guó)的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國(guó)的機(jī)床業(yè)一 般。中國(guó)大陸、韓國(guó)。臺(tái)灣屬于同一水平。但就門(mén)類、種類多少而言，我們應(yīng)該能進(jìn)世 界前 4 名。數(shù)控系統(tǒng)由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開(kāi)關(guān)、傳感器構(gòu)成。目 前世界最大的三家廠商是：日本發(fā)那客、德國(guó)西門(mén)子、日本三菱，其余還有法國(guó)扭姆、 西班牙凡高等。國(guó)內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國(guó)內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化、水平 質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯(cuò)， 但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍，但機(jī)床的 硬件方面不行，質(zhì)量精度一般。目前國(guó)內(nèi)一些大廠還沒(méi)有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠 的簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)也不錯(cuò)。我們國(guó)家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)床精度（1）機(jī)械 加工機(jī)床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度） 、定位精度、重復(fù)定位精 度等 5 種。 （2）機(jī)床精度體系 目前我們國(guó)家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系：德國(guó) VDI 標(biāo)準(zhǔn)、 日本 JIS 標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo) GB，國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)差不多。 （3）看一臺(tái)機(jī)床 水平的高低，要看它的重復(fù)定位精度，一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到 0.005mm(ISO 標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計(jì)法),就是一臺(tái)高精度機(jī)床，在 0.005mm(ISO 標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計(jì)法)以下， 就是超高精度機(jī)床，高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。 （4）加工出高精度零件， 不只要求機(jī)床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。 目前世界著名機(jī)床廠商在我國(guó)的投資情況（1）2000 年，世界最大的專業(yè)機(jī)床制造商 馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機(jī)床公司”的機(jī)床公司，生產(chǎn)數(shù) 控車床、立式加工中心和車銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯(cuò)，目前效益良好，年產(chǎn) 600 臺(tái)， 目前正在建 2 期工程，建成后可以年產(chǎn) 1200 臺(tái)。 （2）2003 年，德國(guó)著名的機(jī)床制造商德 馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心 120 臺(tái)左右。 （3）2002 年，日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠合資建廠，年生產(chǎn)能力為 1000 臺(tái)， 生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。 （4）韓國(guó)大宇在山東青島投資建廠，目 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 前生產(chǎn)能力不知。 （5）臺(tái)灣省的著名機(jī)床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產(chǎn)能力 800 臺(tái)。民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況（1）浙江日發(fā)公司，2000 年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車床、 加工中心，年生產(chǎn)能力 300 臺(tái)。 （2）2004 年，浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠商海天公司投資 生產(chǎn)機(jī)床，主要是從日本引進(jìn)技術(shù)，目前剛開(kāi)始，起點(diǎn)比較高。 （3）2002 年，西安北村 投產(chǎn)，名字像日本的，其實(shí)老板是中國(guó)人，采用日本技術(shù)，生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床，水 平相當(dāng)不錯(cuò)。軍工企業(yè)技改情況軍工企業(yè)得到國(guó)家撥款開(kāi)始于當(dāng)年“大使館被炸，后來(lái)臺(tái) 灣阿扁上臺(tái)后，大規(guī)模技改開(kāi)始了，軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企 業(yè)開(kāi)始停止購(gòu)買普通設(shè)備。尤其是近 3 年來(lái)，我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量 的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國(guó)內(nèi)機(jī)床廠哪里采購(gòu)了大批普通數(shù)控機(jī)床，國(guó)內(nèi)機(jī)床廠商為了迎 接這次大技改，也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)，爭(zhēng)取軍工企業(yè)的高端訂單。早在幾年前，我國(guó) 就已經(jīng)把國(guó)防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上，我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國(guó) 防能力，相信再過(guò) 10 年，隨著我國(guó)國(guó)防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展，我們國(guó)家會(huì)誕生世界水 平的機(jī)床制造商，也將會(huì)超越日本，成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)。 1.3 液壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì) a. 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： （1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的 10%～20%。因此 慣性力較小，當(dāng)突然過(guò)載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍最 大可達(dá) 1：2000(一般為 1：100） 。 （3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn) 和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； （4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制； （5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽 命長(zhǎng)； （6）操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高； （7）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 （8)液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。 b. 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn): （1）使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔； （2）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高； （3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平； （4）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在 很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適。 （5）液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損 失大，故系統(tǒng)效率較低。 （6）由于液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。 通過(guò)液壓傳動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)比較并且隨著世界技術(shù)不斷迅速發(fā)展，各部門(mén)對(duì)液壓傳動(dòng)提出 更高要求，液壓傳動(dòng)與電子技術(shù)配合在一起廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開(kāi)發(fā)、宇宙航 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制 5 行、地震預(yù)測(cè)與各種伺服系統(tǒng)，使液壓傳動(dòng)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新高度。液壓傳動(dòng)是根 據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平 的重要標(biāo)志。目前，液壓傳動(dòng)發(fā)展的動(dòng)向，概括有以下幾點(diǎn)： （1）節(jié)約能源，發(fā)展低能耗元件，提高元件效率； （2）發(fā)展新型液壓介質(zhì)和相應(yīng)元件，如發(fā)展高境保護(hù)，降低液壓元件噪聲； （3）進(jìn)一步發(fā)展電氣-液壓控制，提高控制性能和操作性能； （4）重視發(fā)展密封技術(shù)，防止漏油； （5）重視液壓油的污染控制； 其他方面，如元件微型化、復(fù)合化和系統(tǒng)集成化的趨勢(shì)仍在繼續(xù)發(fā)展，對(duì)液壓系統(tǒng) 元件的可靠性設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)，與電子技術(shù)高度結(jié)合，對(duì)故障的早期診斷、預(yù)測(cè)以及防 止失效的早期警報(bào)等都越來(lái)越受到重視。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 2 數(shù)控車床的介紹 本課題是對(duì)數(shù)控車床的液壓傳動(dòng)部分的研究設(shè)計(jì)，應(yīng)此先完成數(shù)控車床的總體方案 設(shè)計(jì)。 2.1 數(shù)控車床的總體方案 （1）車床為機(jī)，電，液三位一體，按照人體工程學(xué)宜人化進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，全封閉防 護(hù)，操作簡(jiǎn)捷，使用方便。 （2）機(jī)床采用臥式車身，45°傾斜導(dǎo)軌布局形式，以利于排屑。床身為整體高剛性 結(jié)構(gòu)。 （3）矩形軌道，采用寬支撐窄導(dǎo)向的設(shè)計(jì)以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 （4）床身左端為主軸箱，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)齒輪傳動(dòng)，主軸由交流調(diào)速主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 機(jī)床在低速下也具有高功率輸出，恒功率區(qū)寬。機(jī)床可以無(wú)級(jí)調(diào)速和恒線速度切削，有 利于降低端面加工時(shí)的表面粗糙度，且便于選取最能發(fā)揮刀具切削性能的切削速度。 （5）主軸軸承為超精密角接觸球軸承和雙列圓柱滾子軸承以保證主軸的剛度和精度。 主軸軸承采用高潤(rùn)滑，低溫度，熱變形小。 （6）機(jī)床縱向和橫向運(yùn)動(dòng)均采用交流伺服電機(jī)，它們兩者均直接采用消隙聯(lián)軸器把 電機(jī)與滾珠絲杠連接起來(lái)?？v向驅(qū)動(dòng)直接安裝在縱向床身導(dǎo)軌之間。電機(jī)采用直接配有 脈沖解碼器的，可以直接反應(yīng)滾珠絲杠的精度。機(jī)床采用節(jié)歇潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)床身軌道，床 鞍和滾珠絲杠等部件集中潤(rùn)滑。 （7）機(jī)床卡盤(pán)采用液壓控制。液壓夾緊油缸為高速卡盤(pán)液壓缸?？ūP(pán)為高速液壓卡 盤(pán)?？ūP(pán)的松緊由控制面板上的按鈕來(lái)控制。 （8）機(jī)床尾座亦采用液壓控制。通過(guò)液壓油來(lái)控制尾座套筒的進(jìn)退，它是由控制面 板上的按鈕來(lái)控制的。 （9）車床的床鞍溜板導(dǎo)軌上裝有 8 位的電動(dòng)軌塔刀架，具有分度轉(zhuǎn)位快，平穩(wěn)可靠， 無(wú)滲透等優(yōu)點(diǎn)。分度控制采用編碼器和接近開(kāi)關(guān)，電氣設(shè)計(jì)上增加了雙保險(xiǎn)安全保護(hù)環(huán) 節(jié)以確定電機(jī)的安全，換刀準(zhǔn)確。 （10）機(jī)床配有自動(dòng)對(duì)刀儀，通過(guò)接觸式傳感器，可以快而準(zhǔn)確的測(cè)出刀具安裝時(shí)的 偏差值，傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在加工時(shí)可以進(jìn)行刀具的自動(dòng)補(bǔ)償。 （11）機(jī)床具有良好的擴(kuò)展性，機(jī)床配有排屑器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排屑。機(jī)床配有防護(hù)外殼。 （12）機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)配有日本 FANUC—6T CNC 系統(tǒng)。 2.2 數(shù)控車床總體布局圖 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制 7 部分主要部件名稱： 1 窗玻璃 23 精密滾珠絲杠（Z 軸） 2 尾架頂尖 24 Z 向拖板 3 液壓尾架 25 X 向拖板 4 通油管 26 電動(dòng)刀架 5 排屑裝置 28 機(jī)殼 7 移門(mén) 29 帶輪 8 主軸 30 張緊輪 9 液壓卡盤(pán) 33 冷卻泵源 10 主軸箱 34 減壓閥 13 主電機(jī) 38 電氣柜 14 接頭 40 底板 15 回轉(zhuǎn)油缸 41 油箱 16 楔形帶 42 油箱部件 17 同步帶 43 電動(dòng)機(jī)（液壓站） 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 3 數(shù)控車床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 3.1 液壓控制的動(dòng)作 3.1.1 卡盤(pán)的松開(kāi)，卡緊 數(shù)控車床一般用液壓卡盤(pán)來(lái)夾緊工件。液壓卡盤(pán)通常都配備有未經(jīng)淬火的卡爪，即 所謂軟爪。軟爪分為內(nèi)夾和外夾兩種形式，卡盤(pán)閉合時(shí)夾緊工件的軟爪為內(nèi)夾式軟爪， 卡盤(pán)張開(kāi)時(shí)撐緊工件的軟爪為外夾式軟爪。如圖 1 所示，軟爪 1 是以端面齒槽與卡爪座 3 定位，通過(guò)螺釘和卡爪座中的 T 型螺母，固定在卡爪座 3 上。液壓卡盤(pán)工作時(shí)，通過(guò)改 變?cè)诳ㄗψ系奈恢脕?lái)改變液壓卡盤(pán)的夾緊尺寸。 1.軟爪 2.T 型螺母 3.卡爪座 4.卡盤(pán)體 5.支撐體 圖 1 液壓卡盤(pán) 在加工批量較大的軸類或盤(pán)類零件時(shí)，為防止工件以加工表面，保證工件被夾持面 和被加工面的同軸度要求，須將液壓卡盤(pán)軟爪的夾持面車削一下。車削內(nèi)夾式軟爪的傳 統(tǒng)方法如圖 1 所示，先在液壓卡盤(pán)軟爪內(nèi)側(cè)夾持一個(gè)圓形支撐板 5 來(lái)支撐軟爪，然后再 對(duì)軟爪的夾持面進(jìn)行車削加工，使軟爪夾持面直徑尺寸與工件被夾持部位直徑尺寸大致 相等。為使軟爪行程的中央部位成為夾持工件的位置，車削夾持尺寸不同的軟爪就要用 不同直徑尺寸的支撐板，因此車削內(nèi)夾式軟爪前，需要準(zhǔn)備多種不同尺寸的支撐板。因 為軟爪內(nèi)側(cè)夾持有支撐板，軟爪的夾持面不可能全部被車削加工，而且加工尺寸一旦過(guò) 量，就得更換新的支撐板對(duì)軟爪重新進(jìn)行加工。車削軟爪時(shí)，支撐板被夾持在軟爪內(nèi)側(cè)， 而液壓卡盤(pán)實(shí)際工作時(shí)，工件卻被夾持在軟爪外側(cè)。由于軟爪被支撐的位置不同，實(shí)際 夾持工件時(shí)軟爪夾持面將變成喇叭口形狀，從而影響工件的可靠定位和夾緊。 3.1.2 尾座套筒的伸縮運(yùn)動(dòng) 用于長(zhǎng)軸類零件的加工以及鉆孔、擴(kuò)孔等。數(shù)控車床一般有手動(dòng)尾座和可編程尾座 兩種。尾座套筒的動(dòng)作與主軸互鎖，即在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，按尾座套筒退出按鈕，套筒不動(dòng) 作。只有在主軸停止?fàn)顟B(tài)下，尾座套筒才能退出，以保證安全。 半閉環(huán)數(shù)控車床液壓傳動(dòng)與控制 9 3.2 需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容 3.2.1 液壓系統(tǒng)圖 擬定液壓系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要步驟。這一步的工作就是根據(jù)主機(jī) 要求的性能和執(zhí)行元件的動(dòng)作要求，正確選擇基本回路，并將這些基本回路進(jìn)行有機(jī)的 組合，以形成完整的液壓系統(tǒng)。設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖要注意以下幾個(gè)問(wèn)題: (1)組合基本回路時(shí)，注意防止回路間可能存在的相互干擾。 （2）要確保液壓系統(tǒng)安全可靠 液壓系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的不安全因素是多種多樣 的，如負(fù)載的異常變化、操作人員的誤操作等，所以必須考慮相應(yīng)的安全回路或措施， 確保人身和設(shè)備的安全。 (3)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化要求 為縮短設(shè)計(jì)周期，降低成本， 應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件，至少應(yīng)使自行設(shè)計(jì)的元件減少到最低限度，且自行設(shè)計(jì)的元件 其參數(shù)也應(yīng)符合“三化”要求。 3.2.2 液壓站裝置圖 液壓系統(tǒng)原理圖確定之后，根據(jù)所選用的液壓元件、輔件，便可進(jìn)行液壓裝置的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)。 1) 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式 液壓裝置按配置形式可分為分散配置和集中配置兩種。 分散配置是將液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源、控制及調(diào)節(jié)裝置按主機(jī)的布局分散安裝，主要用 于行走機(jī)械。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間，缺點(diǎn)是安裝及維修較復(fù)雜。 集中配置將液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源、控制及調(diào)節(jié)裝置集中安裝在主機(jī)外，即集中設(shè)置所 謂的液壓站，主要用于固定設(shè)備。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是裝配及維修方便，缺點(diǎn)是單獨(dú)設(shè)置 液壓站，占地面積較大。 2) 液壓元件的配置形式 液壓元件的配置形式可分為管式、板式與集成配置三種。 (1)管式配置 將管式元件直接用管接頭和油管連接，多用于分散裝置系統(tǒng)。這種形 式安裝麻煩，管路部分壓力損失較大，但排除故障較容易。 (2)板式配置 將板式元件與其連接底板用螺釘固定在平板上，個(gè)元件之間的油路連 接仍用管接頭和油管，優(yōu)點(diǎn)是元件拆裝方便。 (3)集成配置 借用于某種專用或通用的輔助件，將板式元件組合在一起。有箱體式、 集成塊式和疊加式三種形式。 由于集成配置為無(wú)油管連接，節(jié)省了管接頭和油管，減低了壓力損失，且結(jié)構(gòu)緊湊、 元件拆裝方便，外形美觀，所以在液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 3.2.3 尾座設(shè)計(jì) 尾座是臥式車床的重要附件，其主要作用是為軸類零件定心，同時(shí)具有輔助支撐和 夾緊的功能。數(shù)控臥式車床的尾座采用的是整體式結(jié)構(gòu)，整體式結(jié)構(gòu)尾座由尾座體、套 筒、芯軸結(jié)構(gòu)、套筒液壓測(cè)力裝置、尾座和套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)、尾座和套筒夾緊與放松結(jié)構(gòu) 及液壓裝置等組成，芯軸結(jié)構(gòu)選用高精度的進(jìn)口軸承支承，動(dòng)、靜剛度好，精度高。套 筒和尾座的移動(dòng)均為機(jī)動(dòng)，套筒和尾座的夾緊、放松均采用碟形彈簧夾緊，液壓放松的 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 機(jī)動(dòng)夾緊、放松結(jié)構(gòu)，夾緊力足夠大，安全可靠，工人操作簡(jiǎn)單、方便、效率高。其優(yōu) 點(diǎn)在于： （1）剛度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整體式尾座，將分體式尾座上、 下體合為一個(gè)尾座整體，采用整體式箱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)有限元分析、計(jì)算，通過(guò)對(duì)尾座 內(nèi)部筋板的合理布置，提高了尾座的剛度和固有頻率，尾座采用高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵鑄造， 經(jīng)良好的時(shí)效處理，熱變形小，在承受最大工件重量和最大額定切削力的情況下。尾座 整體變形小，抗振性能好，滿足數(shù)控臥式車床精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 （2）結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、優(yōu)化、合理，整體式尾座將分體式尾座上、下體合為一個(gè)尾座 整體，取消了分體式尾座聯(lián)結(jié)的定位鍵和把合螺釘，總零件數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)更少，取消了 分體式尾座上、下體的配合加工面，取消了分體式尾座上、下體的裝配環(huán)節(jié)，加工、裝 配工