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文獻(xiàn)綜述 我國的機(jī)床制造工業(yè)完全是在解放后建立起來的，現(xiàn)在，我國的機(jī)床工業(yè)已經(jīng)從無到有，從小到大的成長起來了，形成了比較完整的機(jī)床體系。目前我國的機(jī)床產(chǎn)量不斷的上升，完全的可以滿足社會的需求，并有大量的機(jī)床出口，但是我國的機(jī)床技術(shù)水平和世界現(xiàn)進(jìn)的水平還有一定的差距，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)率低，壽命短和質(zhì)量不穩(wěn)定，此外在掌握某些重型機(jī)床，精度高的機(jī)床及數(shù)控機(jī)床方面，還需要進(jìn)一步的努力，我國想達(dá)到發(fā)達(dá)的水平就必須發(fā)奮圖強(qiáng)，努力的工作，還需做進(jìn)一步的努力，深入廣泛的開展科學(xué)的研究技術(shù)的革命，要善于吸取國外的先進(jìn)技術(shù)，并和自己的創(chuàng)新結(jié)合起來，以加快我們的發(fā)展速度，把我國的機(jī)床事業(yè)推向輝煌。 隨著電子技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。大地推動了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，但是結(jié)合我國的國情普遍機(jī)床仍占有很突出的地位，普通車床的萬能性大，它適用加工各種軸類，套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)面，如外圓柱面，圓錐面，環(huán)槽類及成型回轉(zhuǎn)表面；車削端面及加工各類常用的公制，英制，模數(shù)制和節(jié)制螺紋；在普通車床上還能作鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，滾花等工作。用處很廣，考慮到我國的勞動力眾多，和一些企業(yè)的資金和技術(shù)能力普通機(jī)床還是很有市場的，普通機(jī)床按照它們的萬能程度分為 (1) 專門化機(jī)床，這類機(jī)床重要用于加工不同尺寸的一類或幾類零件的特定工序。 (2) 通用機(jī)床，這種機(jī)床的加工范圍廣，在這種機(jī)床上可以加工各種零件的不同工序，例如普通車床，臥式車床，萬能升降臺銑床等，都屬于通用機(jī)床，通用機(jī)床由于萬能性較大，它的結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，通用機(jī)床主要適用于單量小批生產(chǎn)。 (3) 專用機(jī)床，這類機(jī)床是加工某一種零件的特定工序，例如：加工汽車后橋蓋的組合鏜床，機(jī)床主軸箱專用鏜床等等，都是專用機(jī)床，專用機(jī)床是根據(jù)工藝要求專門設(shè)計(jì)的，它的生產(chǎn)率比較高，機(jī)床的自動化的程度往往也比較高，所以專用機(jī)床主要用于成批及大量生產(chǎn)[1-3]。 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著它的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。當(dāng)前世界上數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢： (1) 高速度高精度化 速度和精度是數(shù)控系統(tǒng)地兩個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。對于數(shù)控系統(tǒng)，高速度化，首先是要求計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)在讀入加工指令數(shù)據(jù)后，能高速度處理并計(jì)算出伺服電機(jī)的位移量，并要求伺服電機(jī)高速度的作出反應(yīng)；其次，要是下生產(chǎn)系統(tǒng)的高速度化，必須使主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、刀具交換、托盤交換等各種關(guān)鍵部件實(shí)現(xiàn)高速度化。 提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用補(bǔ)償技術(shù)來達(dá)到。在減少數(shù)控系統(tǒng)誤差方面，一般采取三種方法：提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給；提高位置檢測精度；位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制。在采用補(bǔ)償技術(shù)方面，除采用間隙補(bǔ)償、絲杠螺距補(bǔ)償和刀具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外，還可以采用熱變形補(bǔ)償技術(shù)[4]。 (2) 多功能化 一機(jī)多能的數(shù)控系統(tǒng)，可以最大限度的提高設(shè)備的利用率。數(shù)控加工中心（Machining Center-MC）便是一種能實(shí)現(xiàn)多工序加工的數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)床，一般配有機(jī)械手和刀具庫（可存放16~100把刀具）。工件一經(jīng)裝夾，數(shù)控系統(tǒng)就能控制機(jī)床自動的更換刀具，連續(xù)對工件的各個(gè)加工面完成銑削、鉸孔、擴(kuò)孔及攻螺紋等多工序加工，從而可以避免多次裝夾所造成的定位誤差。這樣減少了設(shè)備臺數(shù)、工件夾具和操作人員，節(jié)省了占地面積和輔助時(shí)間。為了提高效率，新型數(shù)控機(jī)床在控制系統(tǒng)和機(jī)床結(jié)構(gòu)上也有所改革。例如，采取多系統(tǒng)混合控制方式，用不同的切削方式（車、鉆、銑、攻螺紋等）同事加工零件的不同部件等?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)控制軸數(shù)多達(dá)15軸，同事聯(lián)動的軸數(shù)已達(dá)到6軸[5]。 (3) 智能化 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高技術(shù)的重要目標(biāo)是這能化。智能化技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (a) 引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù) 引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)（Adaptive Control-AC）的目的是要求在隨機(jī)的加工過程中，通過自動調(diào)節(jié)加工過程中所測得的工作特征、狀態(tài)，按照給定的評價(jià)指標(biāo)自動校正自身的工作參數(shù)，以達(dá)到或接近最佳的工作狀態(tài)。通常數(shù)控機(jī)床是按照預(yù)先編好的程序進(jìn)行控制，但隨機(jī)因素，如毛坯余量和硬度的不均勻、刀具的磨損等難以預(yù)測。為了確保質(zhì)量，勢必在編程時(shí)采用較保守的切削用量，從而降低了加工效率。AC系統(tǒng)可對機(jī)床主軸轉(zhuǎn)矩、切削力、切削溫度、刀具磨損等參數(shù)值進(jìn)行自動測量，并由CPU進(jìn)行比較運(yùn)算后發(fā)出修改主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量大小的信號，確保AC處于最佳切削用量狀態(tài)，從而在保證質(zhì)量條件下使加工成本最低或生產(chǎn)率最高[6]。 （b） 附加人機(jī)械化自動編程功能 建立切削用量專家系統(tǒng)和示數(shù)系統(tǒng)，從而達(dá)到提高編程效率和降低對編程人員技術(shù)水平的要求。 （c） 具有設(shè)備故障診斷功能 數(shù)控系統(tǒng)出了故障，控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行自診斷，并自動采取排除故障的措施，以適應(yīng)長時(shí)間無人操作環(huán)境的要求。 (4) 小型化 蓬勃發(fā)展的機(jī)電一體化設(shè)備，對CNC系統(tǒng)提出了小型化的要求，體積小型化便于將機(jī)、電裝置糅合為一體。日本新開發(fā)的FS16和FS18都采用了三維安裝方法，使電子元器件得以高精度的安裝，縮小了新型TFT彩色液晶薄型顯示器，使CNC系統(tǒng)進(jìn)一步小型化，這樣可更方便地將它們裝到機(jī)械設(shè)備上[7]。 設(shè)計(jì)的目的與意義 在機(jī)床加工中鉆床的加工工作量在總制造工作量中占有很大的比量。鉆床為孔加工機(jī)床，按其機(jī)構(gòu)形式不同可以分為搖臂鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、深孔鉆床、多軸鉆床等。主要用來進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲等。長期以來我國的機(jī)械制造工業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成，但是傳統(tǒng)的鉆床在大批生產(chǎn)時(shí)存在許多的不足之處： (1) 自動化程度不高，難以進(jìn)行大批量生產(chǎn)； (2) 工作效率低，且工人的工作環(huán)境惡劣； (3) 占用人力較多，操作固定不交易出錯(cuò)； (4) 精度不高，工件裝夾費(fèi)時(shí)； (5) 加工產(chǎn)品質(zhì)量不高。 再生產(chǎn)過程中，手動的操作、繁瑣的裝夾、大量生產(chǎn)力的投入和單一的生產(chǎn)流程導(dǎo)致了鉆床加工的自動化程度低、生產(chǎn)效率低、共作環(huán)境惡劣和產(chǎn)品質(zhì)量不高，因此，我們需要解決的問題在于如何實(shí)現(xiàn)鉆削加工的自動化、減少生產(chǎn)力的投入生產(chǎn)和與其他工藝流程相結(jié)合同時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)問題[7]。 針對以上傳統(tǒng)鉆床的不足之處及生產(chǎn)中存在的問題，我們有必要在傳統(tǒng)鉆床的基礎(chǔ)上研究出新型數(shù)控鉆床——立式鉆銷中心。通過對傳統(tǒng)鉆床手動的進(jìn)給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，假如新技術(shù)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動化，降低勞動強(qiáng)度及工作量。 鉆銷中心具有自動換刀功能，可減少工件在機(jī)床上的兩次安裝，提高加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。鉆銷中心適用于機(jī)械制造各行業(yè)中的中小型零件的孔、平面加工，并可加工平面凸輪[8]。 3