构简单使用方便价格低廉，在模具加工中得到推广。直线控制点位控制的数控车床数控铣床和加工中心开始在生产中应用。世纪年代，我国从日本公司引进了,等系列的数控系统和直流伺服电动机直流主轴伺服电动机等的制造技术，还引进了美国公司的系统和交流伺服系统德国公司的系列晶闸管调速装置，并进行了商品化生产。这些系统功能齐全可靠性高，得到了推广应用，推动了我国数控机床的稳定发展，使我国的数控机床在性能和质量上产生了个质的飞跃。在这期间，我国在引进消化国外技术的基础上进行了大量的开发工作。我国数控机床的品种有了较大发展，品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大型数控机床重型数控机床都相继研制出来。为了跟踪国外现代制造技术的发展，北京机床研究所还研制出了型和型柔性制造单元和柔性制造系统。改革开放近年来，我国的数控机床产业取得了举世瞩目的成就。特别是十五期间，数控机床发展进人了快车道。国家有关部门的统计数字表明，十五是我国机床工具行业发展最快的五年。年，我国机床工具行业产品销售收人亿元，大约是年亿元的倍，平均年增长约年，全国金属切削机床产量为万台，大约是年万台的倍，平均年增长约写。机床工具行业的主导产品数控机床的发展速度远高于机床工具全行业的平均发展速度。国产数控金属切削机床年产量从九五计划末期的几千台，增加到年的台,年的台，年的台，年的台，其中年的产量大约是年产量的倍，平均年增长约。金属加工机床产值数控化率从年的提高到年的，形成了批数控机床生产的主导企业，年数控机床年产量超千台的企业有家，其产量合计占全行业数控机床总产量的以上，其中数控机床产量最高的家企业年产量达多台。连续几年来数控机床产量快速上升，也带动了出口，年全行业数控金属加工机床出口台。数控机床的年产量已经突破原国家经贸委发布的到年全国数控机床产量达到台的奋斗目标。数控机床的品种也从九五期间的种发展到目前的多种。国产数控机床产品大部分达到了国际世纪年代初期或中期水平，为国家重点建设提供了批高水平的数控机床。不仅如此，十五期间，我国在高端数控机床关键技术研究方面取得重大突破。目前，我国在普及型数控机床技术上已经成熟，还基本掌握了多五坐标联动的关键技术。这不仅打破了国外的技术封锁，而且使该技术进人实用性阶段。北京机电研究院为东方汽轮机厂开发的五轴联动加工中心，已在东方汽轮机厂实际应用，不仅完全满足了汽轮机叶片加工质量的要求，而且其加工效率可与进口机床的媲美，但其价格仅为进口机床的三分之。复合加工技术的研究也取得很大成绩，我国研制成功的五轴联动车铣复合加工中心五轴五面加工中心双主轴车削中心等均已实现商品化。我国高速加工技术的研究与应用取得重要进展。其中在直线电动机应用技术的研究方面，基本掌握了负载变化扰动热变形补偿隔磁和防护等部分关键技术，填补了我国在直线电动机应用技术领域的空白，进步缩短了与国外的差距。此外，我国还完成了高速主轴单元的产品开发和加工制造工艺的研究，并在国产加工中心上应用。超精密加工亚微米技术和装备的研究也取得突破，北京机床研究所研制的超精密加工和纳米加工技术与装备已达到世界领先水平，打破了国外对我国的技术封锁。目前，数控机床在我国国民经济的各行各业发挥着越来越重要的作用，数控机床已经成为企业技术改造的首先设备之。我国已经成为数控机床的生产大国消费大国和进口大国。国民经济各个行业需要大量数控机床的开发人才和应用人才。我国数控机床发展存在的问题与对策当前，国外数控技术发展很快，呈现出高速度高精度高可靠性多轴控制工艺复合集成化智能化网络化和环保化发展的态势。与国外数控技术的发展相比，我国数控技术的发展仍然存在着较大差距，主要体现在以下四个方面。在技术水平上，国外对加工中心的研究已经转向高速精密多轴复合智能和环保等技术的研究。我国加工中心的总体技术水平与国外同类产品的先进水平相比大约落后年，在高精尖技术方面则更大。在产品结构上，高端市场即高速精密多轴复合加工中心市场基本上被美国日本和欧洲发达工业国家所垄断，国内开发的五轴联动数控机床复合加工中心高速加工中心等产品，虽然已经投人使用，但多数产品与商品化尚有段距离，而且在技术水平和性能参数上与欧美日等地的产品还有较大差距。低端市场即普及型数控机床市场受到周边的日本韩国和我国台湾地区产品的冲击较大，形成激烈竞争。多年来，国产数控机床产量小进口产品量大的局面直存在。产品开发能力上，国内生产企业缺乏对产品竞争前数控技术的深人研究与开发，特别是对加工中心应用领域的拓展力度不强，集中体现在产品开发能力较弱，对产品标准规角接触推力球轴承组配技术条件得单个轴承摩擦力矩为，故对轴承的摩擦力矩，伺服电机与丝杠直接连接，其传动比。则负载惯量计算伺服电机的转子惯量应与负载惯量相匹配。负载惯量可按以下次序计算工件，夹具及工作台折算到电机轴上的惯量，工件，夹具及工作台的最大质量为，可按下式计算丝杠加在电机轴上的惯量，丝杠的公称直径，长度，丝杠的材料密度。根据下式计算连轴器加上锁紧螺母等的惯量可直接查手册得到负载总惯量按照数控机床惯量匹配条件，，所选伺服电机的转子惯量应在范围之内。根据上述计算可初步选规定伺服电机。如选用交流伺服电机，可选型号为型，其输出功率为，其外形尺寸图如图所示，其外形尺寸如表所示。相应地，伺服驱动器选择与电机相匹配的型号的。图型伺服电机外形尺寸图进给传动系统的动态特性分析在进给传动系统内，滚珠丝杠螺母副的刚度是影响机械系统动态特性的最薄弱环节，其拉压刚度又称为纵向刚度和扭转刚度分别是引起机械系统纵向振动和扭转振动的主要原因。为了保证所设计的进给传动系统具有较好的快速响应性能和较小的跟踪误差，并且不会在变化的输人信号激励下产生共振，必须对其动态特性加以分析，以找出影响系统动态特性的主要参数。纵向振动在分析进给传动系统的纵向振动时，可以忽略电动机和联轴器或减速器的影响，则由滚珠丝杠和机床执行部件构成的纵向振动系统可以简化成如图所示的动力学模型，其动力平衡方程可以表达为式中滚珠丝杠螺母副和机床执行部件的等效质量其中,分别为机床执行部件的质量和滚珠丝杠螺母副的质量机床导轨的勃性阻尼系数。滚珠丝杠螺母副的综合拉压刚度机床执行部件的实际位移电动机的转角折算到机床执行部件上的等效位移，即指令位移。图丝杠工作台纵向振动系统的简化动力学模型对式进行拉氏变换并整理，得到系统的传递函数将式化成二阶系统的标准形式，得显然，这是个二阶振荡系统，根据自动控制理论，当系统允许有定超调时，可以取系统的阻尼比见图,图中为系数，使系统在输人信号变化或有外界扰动时，其输出响应可以较快地达到稳定值当系统不允许有任何超调时，可取，使系统输出响应不出现振荡。加大系统最低固有频率。二可以加快系统的响应速度，有利于避开输人信号的频率范围，防止共振产生。图二阶系统阶跃响应曲线可见，影响纵向振动系统动态特性的主要参数是系统最低固有频率和阻尼比系统的最低固有频率与滚珠丝杠螺母副的综合拉压刚度和机床执行部件的质量有关，增大或减小，都可以提高。同时，阻尼比除了主要与导轨戮性阻尼系数有关外，还与刚度和质量有关。因此，在结构设计时，应通过刚度质量和导轨猫性阻尼系数等参数的合理匹配而使系统最低固有频率和阻尼比获得适当的数值，以保证系统具有良好的动态特性。关于系统阻尼对系统动态特性的影响系统阻尼对系统动态特性的影响比较复杂。如果系统阻尼较大，将不利于系统定位精度的提高，容易降低系统的快速响应性，但可以提高系统的稳定性，减小过渡过程中的超调量，并降低振动响应的幅值。目前，许多伺服系统采用了滚动导轨，实践证明，滚动导轨可以减小摩擦系数，提高定位精度和低速运动的平稳性，但阻尼较小，常使系统的稳定速度减小。所以，在采用滚动导轨结构时，应注意采取其他措施来控制阻尼的大小。对系统阻尼影响最大的是导轨阻尼。导轨阻尼特性比较复杂。除去与运动速度成正比的勃性阻尼系数以外，导轨的静摩擦，随运动方向不同而改变符号的动摩擦，以及造成负阻尼的摩擦力下降特性等，都是非线性因素。将这些因素折算成等效的薪性阻尼系数只是个近似方法。大量实验证明，无论静摩擦系数还是动摩擦系数，与等效的勃性阻尼系数之间都没有简单的关系。因而在设计时，要给出具体的阻尼数据是困难的。般除了可以参照前人的研究结果进行定性分析外，应通过具体实验来获取可靠数据。驱动电动机与滚珠丝杠的连接在数控机床进给传动系统中，驱动电动机与滚珠丝杠的连接是数控机床稳定工作的重要环节之。目前，在直线进给传动系统中，驱动电动机与滚珠丝杠的连接方式主要有联轴器齿轮和同步带。联轴器联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之起回转以传递扭矩和运动的种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。目前联轴器的类型繁多，有液压式电磁式和机械式。机械式联轴器是应用最广泛的种，它借助于机械构件相互间的机械作用力来传递扭矩，大致可将联轴器划分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。刚性联轴器可分为以下两类。固定式联轴器，主要有套筒联轴器凸缘联轴器和夹壳联轴器等。可移式联轴器，主要有齿轮联轴器十字滑块联轴器和万向联轴器等。弹性联轴器可分为以下两类。金属弹性件联轴器，主要有簧片联轴器膜片联轴器和波形管联轴器等。非金属弹性联轴器，主要有轮胎式联轴器整圈橡胶联轴器和橡胶块联轴器。下面介绍几种数控机床常用的联轴器。套筒联轴器套筒联轴器见图由连接两轴端的套筒和连接套筒与轴的连接件键或销组成。般当轴端直径时，套筒用或钢制造时，可用强度较高的铸铁制造。套筒联轴器各部分尺寸间的关系如下套筒长套筒外径销子直径对小联轴器，取对大联轴器，取销子中心到套筒端部的距离。图套筒联物器图键连接销连接图凸缘联轴器键连接销连接此种联轴器构造简单，径向尺寸小，但其装拆困难轴需作轴向移动，且要求两轴严格对中，不允许有径向及角度偏差，因此使用上受到定限制。凸缘联轴器凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成体，以传递动力和扭