工程名稱：高效精密走心式數控儀表機床工程開發背景和必要性：浙江省已成為中國最主要機械零部件生產基地，浙江省機械零部件工業銷售額占全國總量的60%以上，排名全國第一，已經形成了群體優勢。生產的產品也從原來單一的品種進展到現在幾千種適應市場需求的品種。隨著世界科技的快速進展，很多產品正在向精密化、小型化、輕量化等方向進展。因此，對產品的加工精度和質量要求進一步提高，這就需要與之相適應的小型精密數控機床以滿意用戶的需求。目前市場的小型精密數控儀表車床主要已進口為主，價錢昂貴，往往價格在50萬元以上，像浙江省中小企業較多的省份，根本不適合用大規模推廣應用；而國內現有的單軸自動儀表車床，可以用來加工鐘表、儀器等精密零件，但是對于瘦長、簡單的精密配件根本無法加工。為此，制造廠家不斷地尋求更加經濟有效的方法來加工簡單、精密、瘦長零件，特殊是在航天、航空、醫療設施、光學儀器儀表、鐘表、家電、微特電子、精密瘦長軸類零件加工領域中。本工程依據數控儀表車床國內的現狀，通過在現有討論的基礎上，結合我們我國對精密元件生產的需求。通過設計了高采用率切削裝置、微量精親密削的主軸內置同步電機的驅動系統技術、自動送料系統、主軸分度，定位，鎖緊機構，以及螺旋冷卻等系統，生產出功能化、智能化、高精度、穩定好的高精度走心式數控儀表車床，適用于航天、航空、醫療設施、光學儀器儀表、鐘表、家電、微特電子、精密瘦長軸類零件加工。工程所依據的技術原理：本工程為高效精密走心式數控儀表車床，適應零件加工精密化的進展趨勢，是單軸自動儀表車床更新換代產品。本工程產品主要有六局部組成：1、床身、防護罩，2、主軸電機（電主軸）,3、伺服電機及其掌握系統，4、潤滑供油裝量，5、掌握系統（新代）、6、全自動送料機等六大局部組成，在各方面均優于單軸自動車床。走心式車床電主軸相比傳統車床主軸有本質的區分，性能更優異，效率更高且具有高轉速、高精度，高穩定性等優點，適合加工瘦長零件，自動進料，大批量多品種加工，電機的心軸是中空的，材料可從中間穿過，使加工時具有更高的同心度，自動的材料裝夾更防止了由于手動裝夾帶來的意外，平安性更高。電機轉數也可通過變頻器調整在0~8000轉/分鐘。可實現重切削與精密加工，更可進行分度，一機多用。本工程采納數控式自動送料裝置與走心式數控儀表車床的掌握系統相連接,可實現自動送料，切削加工自動化。走心式數控儀表車床的送料裝置電氣局部與走心式數控儀表車床的掌握系統相聯接，在一根料加工到最終時，送料裝置可以將無法加工的料頭拉回排出，自動換上新的材料連續加工，實現“一人多機”加工模式，節省人力資源。工程的主要內容：我們針對目前市場上國產數控儀表機床不能加工簡單零件的特點，討論金屬切削加工工藝的共性，分析出典型簡單零件加工對數控機床功能的要求；依據現有數控儀表車床的性能特點、應用范圍及局限性，分析兩種不同類型機床工藝性能的共性與差異性；經過詢問、研討的結合市場需求的分析針對性的開發出走心式與計算機掌握系統相結合的數控機床。我們通過優化走心式主軸及伺服電機掌握系統，使得工程產品電機高轉速達到12000轉/分，低噪音的電主軸提高了切削線速度，工件外表粗糙達RaO.8,并設計配備高速精密同步導套。使工程產品真正實現了功能化、智能化、高精度、穩定性好。工程已解決的關鍵技術如下：1、走心式數控車床的切削系統基于常規的走心式數控儀表車床由于結構上的限制在加工時每根材料會產生140mm左右的料頭，從而產生巨大的鋪張。我公司的生產的走心式數控儀表車床設計可以將導套局部撤除，由主軸直接夾持材料進行加工，并且床身上的Z軸導軌采納加特長理，使主軸夾頭盡可能地靠近車刀，從而使料頭的鋪張縮短到50mni左右，同時也保證了零件的加工精度。2、實現送料機與機床的連接與連續加工通過對系統10點的設置，實現送料機與機床的連接。并實現零件的連續加工,在一根料加工到最終時，送料機可以將無法加工的料頭拉回排出，然后換上新的材料連續加工，可實現無人換料。接料局部可安裝接料器，以實現一人操作、看護多臺機床的“一人多機”加工模式，為企業節省人力資源。3、X、Y、Z三軸垂直度。在裝配過程中，對X、Y、Z三軸相互的垂直度用千分表進行校對，保證精度。4、X、Y、Z絲桿與導軌的平行度在裝配過程中，對X、Y、Z絲桿與導軌的平行度用千分表進行校對，保證精度。5、螺旋環繞冷卻系統由于主軸溫度過高，增加了螺旋環繞冷卻系統，主軸內置同步電機驅動主軸的冷卻，螺旋環繞冷卻介質經過螺旋管道對軸心、轉子直接進行冷卻，使得冷卻效果良好。工程的優勢：優勢一：工程產品采納了自主開發的高采用率切削裝置，通過主軸直接夾持材料的方式進行加工，提高了材料的采用率。單臺車床（15萬）一年可為企業節省本錢L8萬元以上。目前，常規的走心式數控儀表車床由于受到Z軸導軌的長度及支架的結構限制，材料由主軸進行夾持，并通過車床支架上安裝的同步導套，與車刀相連接進行加工，但由于精密零件一般采納材料價格昂貴，假如采納現有的儀表車床，由于受到了導套的限制（同步導套本身就具有70MM左右長度），造成140mm的料頭材料鋪張，導致材料的采用率不高，在生產過程中造成極大的鋪張現象，如圖1所示：本工程依據原材料鋪張嚴峻的狀況，對現有的切削裝置進行了重新的設計，通過對主軸和主軸導軌進行加長設計，以及數控車床支架的孔徑進行改良，適合同步導套加工，也適合撤除同步導套，由主軸直接夾持材料主軸夾頭直接通過車床支架與車刀相接觸加工的兩種加工方式進行加工，使生產中產生的料頭縮短到50mm左右，從而大大提高了材料采用率，節省了大量資源，設計后的數控機床結構如圖2所示：例如：按一般材料規格為0122000mm/根，價格：40元/根，其他公司生產的走心式數控車床所產生的料頭為140mm左右，而我公司所設計的走心式數控車床料頭僅為50mm左右，多采用了90mm的材料。按每天每臺車床加工30根料計算，可節省3090mm=2700mm的材料。每天可節省1根半左右的材料，也就是每天節省了50元左右，一臺機床一年可為企業節省生產本錢1.8萬元，具有顯著經濟效益和社會效益。優勢二：采納微量精親密削的主軸內置同步電機的驅動系統技術，提高了主軸的動態性能。同時一，本工程通過在主軸內置同步電機的驅動系統，相比傳統主軸有本質的區分，具有高轉速、高精度，高穩定性等優點。適合加工瘦長軸零件，自動進料,大批量多品種加工。驅動系統軸是中空的，材料可從中間穿過，具有更高的同心度，配備氣動裝夾裝置防止了手動裝夾帶來的意外，平安性更高。主軸內置同步電機的驅動系統可使主軸轉數在0?8000轉/分鐘，實現精密重切削的加工。微量精親密削的主軸內置同步電機的驅動系統技術，可以明顯提高主軸的動態性能和加工精度。優勢三：自主開發了走心式數控儀表的自動送料系統，送料機構、行程開關由數控系統掌握，大幅度提高設施的自動化程度，大大提高了生產效率，減輕了勞動強度。傳統的送料裝置是機械式的，由線的一頭固定在祛碼上，由祛碼拉動棉線經過轉輪繞回另一線頭固定在頂料桿，以實現送料,一根料加工完后需要人工換料。本工程采納數控式自動送料裝置與走心式數控儀表車床的掌握系統相連接，在數控操作系統中將相應的送料程序編入系統即可進行自動送料，實現切削加工自動化。走心式數控儀表車床的送料裝置電氣局部與走心式數控儀表車床的掌握系統相聯接，并裝有行程開關。在一根料加工到最終時，相應的裝置觸遇到行程開關,給與掌握系統信號，系統發出命令道送料裝置，送料裝置可以將料頭拉回排出，排出口也裝有行程開關，料頭落下時觸遇到行程開關，發給系統命令，系統又發出命令給送料裝置，自動換上新的材料連續加工，實現“一人多機”加工模式,節省人力資源。優勢四：自主開發了走心式的電主軸分度，定位，鎖緊機構，以及螺旋冷卻系統。通用數控車床的主軸只能用于車削，由于一般數控車床電主軸內部結構限制，只能進行轉數調整（500?8000轉/分）沒有分度，定位等功能，從而無法實現側銃，該工程的主軸具有分度，定位鎖緊功能，主軸與數控掌握系統連接可通過系統發送命令給變頻器從而轉變電機內部電流進行分度，定位，并可通過系統命令給主軸定位系統命令進行機械定位，分度增加了數控車床的加工范圍，定位鎖緊使側銃加工具有高精度，以及側銃的重切削加工。由于電機轉數高，簡單產生熱量，一般主軸通過風扇冷卻，冷卻效果不明顯，使電機工作連續時間大大縮短，本工程的電主軸內置螺旋管道，由冷卻介質（水或油）通過螺旋管道進行冷卻，冷卻效果良好，使電主軸可以長時間連續工