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1、项目名称：高效精密走心式数控仪表机床项目开发背景和必要性：浙江省已成为中国最主要机械零部件生产基地，浙江省机械零部件工业销售额占全国总量的60%以上，排名全国第一，已经形成了群体优势。生产的产品也从原来单一的品种发展到现在几千种适应市场需求的品种。随着世界科技的快速发展，许多产品正在向精密化、小型化、轻量化等方向发展。因此，对产品的加工精度和质量要求进一步提高，这就需要与之相适应的小型精密数控机床以满足用户的需求。目前市场的小型精密数控仪表车床主要已进口为主，价钱昂贵，往往价格在50万元以上，像浙江省中小企业较多的省份，根本不适合用大规模推广应用；而国内现有的单轴自动仪表车床，可以用来加工钟表
2、、仪器等精密零件，但是对于细长、复杂的精密配件根本无法加工。为此，制造厂家不断地寻求更加经济有效的方法来加工复杂、精密、细长零件，特别是在航天、航空、医疗设备、光学仪器仪表、钟表、家电、微特电子、精密细长轴类零件加工领域中。本项目根据数控仪表车床国内的现状，通过在现有研究的基础上，结合我国对精密元件生产的需求。通过设计了高利用率切削装置、微量精密切削的主轴内置同步电机的驱动系统技术、自动送料系统、主轴分度，定位，锁紧机构，以及螺旋冷却等系统，生产出功能化、智能化、高精度、稳定好的高精度走心式数控仪表车床，适用于航天、航空、医疗设备、光学仪器仪表、钟表、家电、微特电子、精密细长轴类零件加工。项目
3、所依据的技术原理：本项目为高效精密走心式数控仪表车床，适应零件加工精密化的发展趋势，是单轴自动仪表车床更新换代产品。本项目产品主要有六部分组成：1、床身、防护罩，2、主轴电机（电主轴），3、伺服电机及其控制系统，4、润滑供油装量，5、控制系统（新代）、6、全自动送料机等六大部分组成，在各方面均优于单轴自动车床。走心式车床电主轴相比传统车床主轴有本质的区别，性能更优异，效率更高且具有高转速、高精度,高稳定性等优点，适合加工细长零件，自动进料，大批量多品种加工，电机的心轴是中空的，材料可从中间穿过，使加工时具有更高的同心度，自动的材料装夹更防止了由于手动装夹带来的意外，安全性更高。电机转数也可通过
4、变频器调节在08000转/分钟。可实现重切削与精密加工，更可进行分度，一机多用。本项目采用数控式自动送料装置与走心式数控仪表车床的控制系统相连接，可实现自动送料，切削加工自动化。走心式数控仪表车床的送料装置电气部分与走心式数控仪表车床的控制系统相联接，在一根料加工到最后时，送料装置可以将无法加工的料头拉回排出，自动换上新的材料继续加工，实现 “一人多机”加工模式，节省人力资源。项目的主要内容：我们针对目前市场上国产数控仪表机床不能加工复杂零件的特点，研究金属切削加工工艺的共性，分析出典型复杂零件加工对数控机床功能的要求；根据现有数控仪表车床的性能特点、应用范围及局限性，分析两种不同类型机床工艺
5、性能的共性与差异性；经过咨询、探讨的结合市场需求的分析针对性的开发出走心式与计算机控制系统相结合的数控机床。我们通过优化走心式主轴及伺服电机控制系统，使得项目产品电机高转速达到12000转/分，低噪音的电主轴提高了切削线速度，工件表面粗糙达Ra0.8,并设计配备高速精密同步导套。使项目产品真正实现了功能化、智能化、高精度、稳定性好。项目已解决的关键技术如下：1、走心式数控车床的切削系统基于常规的走心式数控仪表车床由于结构上的限制在加工时每根材料会产生140mm左右的料头，从而产生巨大的浪费。我公司的生产的走心式数控仪表车床设计可以将导套部分拆除，由主轴直接夹持材料进行加工，并且床身上的Z轴导轨
6、采用加长处理，使主轴夹头尽可能地靠近车刀，从而使料头的浪费缩短到50mm左右，同时也保证了零件的加工精度。2、实现送料机与机床的连接与连续加工通过对系统IO点的设置，实现送料机与机床的连接。并实现零件的连续加工，在一根料加工到最后时，送料机可以将无法加工的料头拉回排出，然后换上新的材料继续加工，可实现无人换料。接料部分可安装接料器，以实现一人操作、看护多台机床的“一人多机”加工模式，为企业节省人力资源。3、 X、Y、Z三轴垂直度。在装配过程中，对X、Y、Z三轴相互的垂直度用千分表进行校对，保证精度。4、X、Y、Z丝杆与导轨的平行度在装配过程中，对X、Y、Z丝杆与导轨的平行度用千分表进行校对，保
7、证精度。5、螺旋环绕冷却系统由于主轴温度过高，增加了螺旋环绕冷却系统，主轴内置同步电机驱动主轴的冷却，螺旋环绕冷却介质经过螺旋管道对轴心、转子直接进行冷却，使得冷却效果良好。项目的优势：优势一：项目产品采用了自主开发的高利用率切削装置，通过主轴直接夹持材料的方式进行加工，提高了材料的利用率。单台车床（15万）一年可为企业节约成本1.8万元以上。目前，常规的走心式数控仪表车床由于受到Z轴导轨的长度及支架的结构限制，材料由主轴进行夹持，并通过车床支架上安装的同步导套，与车刀相连接进行加工，但由于精密零件一般采用材料价格昂贵，如果采用现有的仪表车床，由于受到了导套的限制（同步导套本身就具有70MM左
8、右长度），造成140mm的料头材料浪费，导致材料的利用率不高，在生产过程中造成极大的浪费现象，如图1所示：本项目根据原材料浪费严重的情况，对现有的切削装置进行了重新的设计，通过对主轴和主轴导轨进行加长设计，以及数控车床支架的孔径进行改良，适合同步导套加工，也适合拆除同步导套，由主轴直接夹持材料主轴夹头直接通过车床支架与车刀相接触加工的两种加工方式进行加工，使生产中产生的料头缩短到50mm左右，从而大大提高了材料利用率，节省了大量资源，设计后的数控机床结构如图2所示：例如：按普通材料规格为122000mm/根，价格：40元/根，其他公司生产的走心式数控车床所产生的料头为140mm左右，而我公司所
9、设计的走心式数控车床料头仅为50mm左右，多利用了90mm的材料。按每天每台车床加工30根料计算，可节约3090mm=2700mm的材料。每天可节约1根半左右的材料，也就是每天节约了50元左右，一台机床一年可为企业节约生产成本1.8万元，具有显著经济效益和社会效益。优势二：采用微量精密切削的主轴内置同步电机的驱动系统技术，提高了主轴的动态性能。同时，本项目通过在主轴内置同步电机的驱动系统，相比传统主轴有本质的区别，具有高转速、高精度,高稳定性等优点。适合加工细长轴零件，自动进料，大批量多品种加工。驱动系统轴是中空的，材料可从中间穿过，具有更高的同心度，配备气动装夹装置防止了手动装夹带来的意外，
10、安全性更高。主轴内置同步电机的驱动系统可使主轴转数在08000转/分钟，实现精密重切削的加工。微量精密切削的主轴内置同步电机的驱动系统技术，可以明显提高主轴的动态性能和加工精度。优势三：自主开发了走心式数控仪表的自动送料系统，送料机构、行程开关由数控系统控制，大幅度提高设备的自动化程度，大大提高了生产效率，减轻了劳动强度。传统的送料装置是机械式的，由线的一头固定在砝码上，由砝码拉动棉线经过转轮绕回另一线头固定在顶料杆，以实现送料，一根料加工完后需要人工换料。本项目采用数控式自动送料装置与走心式数控仪表车床的控制系统相连接，在数控操作系统中将相应的送料程序编入系统即可进行自动送料，实现切削加工自
11、动化。走心式数控仪表车床的送料装置电气部分与走心式数控仪表车床的控制系统相联接，并装有行程开关。在一根料加工到最后时，相应的装置触碰到行程开关，给与控制系统信号，系统发出命令道送料装置，送料装置可以将料头拉回排出，排出口也装有行程开关，料头落下时触碰到行程开关，发给系统命令，系统又发出命令给送料装置，自动换上新的材料继续加工，实现 “一人多机”加工模式，节省人力资源。优势四：自主开发了走心式的电主轴分度，定位，锁紧机构，以及螺旋冷却系统。通用数控车床的主轴只能用于车削，由于普通数控车床电主轴内部结构限制，只能进行转数调节（5008000转/分）没有分度，定位等功能，从而无法实现侧铣，该项目的主
12、轴具有分度，定位锁紧功能，主轴与数控控制系统连接可通过系统发送命令给变频器从而改变电机内部电流进行分度，定位，并可通过系统命令给主轴定位系统命令进行机械定位，分度增加了数控车床的加工范围，定位锁紧使侧铣加工具有高精度，以及侧铣的重切削加工。由于电机转数高，容易产生热量，一般主轴通过风扇冷却，冷却效果不明显，使电机工作连续时间大大缩短，本项目的电主轴内置螺旋管道，由冷却介质（水或油）通过螺旋管道进行冷却，冷却效果良好，使电主轴可以长时间连续工作。该项目产品目前国内主要依赖进口，我公司通过一年多的技术研究，目前已基本完成样机生产，正在试机阶段，预计未来一到两年内可投入生产。该产品与国外进口设备相比具有非常高的性价比优势，完全可以替代进口设备，打破国外同类产品在国内垄断的局面。它不仅符合国家的产业政策，提高高性能、智能化仪器设备的附加值，也符合国内各中小型机械加工企业的需要，更能推动我国机电一体化的进步。
