文献综述
机械设计制造及其自动化 车床主轴箱设计及运动仿真
引 言
人类已经进入21世纪，随着科学技术的不断发展，机械加工过程中自动化程度越来越高，其中车床的普遍使用对自动化起着主导的作用。加快基础机械工业的发展,满足国民经济发展的需求。我国的能源开发,原材料采集，产品的制造等工业,无不直接或间接依赖于机床工业.机床工业对国民经济部门的发展,对社会进步都起着非常重大的作用，机床产品水平提高的同时可以提高其他机电产品的性能和质量，这是毋庸置疑的。我们在提高机床产品技术的同时也间接提高了机械制造业的生产率,从而可最大程度的为国名经济的发展提供保证；另外机床产品水品的提高对于解决生产中的关键技术环节也起着非常重要的作用。
所以说机床产业的发展对国民经济的发展起到了巨大的作用。就因为如此机床工业在我国国民经济也中应处于重要地位.要建设有中国特色的社会主义强国，发展我国工业经济的同时必须依靠自己的机床工业的发展，也只有如此大力发展好国内的机床工业才能出口创汇，促进外贸事业的发展，国家在发展机床工业的同时也必定会促进地区经济发展。
一、国内机床工业近年来的发展状况
2009年是中国机床工具行业持续8年高速发展后最为艰苦的一年。金融危机对中国机床工具行业影响深远，中央领导多次观察机床制作企业，对设备制作业包含机床产业的发展多次做过重要唆使，极大地鼓舞了业界克服危机、谋求更大发展的信心。受金融危机影响，机床工具市场需求增加乏力，市场范围总体萎缩。占领关统计材料，国内机床需求增速降落20%以上。金融危机导致固定资产投资项目进度放慢，减少了对机床工具的市场需求，加剧了竞争。同时，市场需求结构也产生明显变更，由于国内重要用户行业，如军工、汽车、铁路等行业进行调剂升级，对普通、低档机床需求大幅度萎缩，大重型和高级数控机床则保持稳固需求。此外，用户对机床工具产品的性能、可靠性、服务、付款方法等也提出更严格的请求，加上国外机床制作商的价格竞争，增加了国内企业的销售难度和压力，削弱了中国机床工具行业的价格上风，影响了盈利才能，加大了行业运行所面临的风险。受金融危机影响，境外机床产业陷进衰退，机床工具产量和销售额同比都降落了30%~50%。其原因在于制作业的不景
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气，全球基础设施投资处于停顿状态，汽车和通用机械制作等行业艰苦重重，对机床的需求大幅度降落。这也导致了我国机床工具出口同比大幅降落，据统计，同比降落33.5%。
尽管2009年我国机床工具行业发展受到金融危机的严重影响，但在中心准确方针政策的领导下，全行业坚定信心，坚强拼搏，共克时艰，全年全行业产业总产值和销售收进仍保持增加局面，并首次跃居世界第一机床制作大国。 按照国家统计局数据，2009年全行业完成工业总产值4014亿元，同比增长16.1%；1~11月产品销售收入3319亿元，同比增长12.2%。中国是世界上机床工具产值和销售收入惟一保持增长态势的国家。
2009年，行业自主创新成果明显。自主创新成果产业化过程加快，新产品开发受到了极大地器重。数控机床已经成为企业开发新产品的主题，产品结构进一步得到优化。一批高速、精密、复合、多轴联动数控机床，以及一批大规格、大吨位数控机床新产品进进市场，加强了企业抗击金融危机影响的才能，满足了国防军工和国家重点用户的需要，在国民经济建设和国防军工发展中起到了关键作用。特别是重型金切机床发展敏捷，开发和制作了世界最大的25m、28m数控立式铣车床，回转直径5m、承重500t的数控卧式车床，10.5m数控桥式龙门复合机床，镗杆直径320mm的数控落地铣镗床，直径2500mm的轧辊磨床，高性能数控锻压设备等引起了国际同行的极大关注。2009年度机床工具行业有24个项目分获了“中国机械产业科学技巧奖”一、二、三等奖。为适应金融危机以来市场需求的变更，很多企业对重要产品做了大批的调剂工作。压缩低档、普通产品，升级换代经济型数控机床，着力发展中高级数控机床及生产线。从全行业看，低档、普通产品生产少了，中高级数控产品、专用产品多了。
经过近几年的快速发展，机床工具一些细分行业已经在激烈的国际竞争中取得了上风。如大重型数控金切机床以及大吨位锻压设备，多次在与国外产品的同台竞技中击败众多境外竞争对手。加快结构调剂是我国机床工具行业在金融危机形成的倒逼机制下的紧急请求。如今，我国机床产值跃居世界第一位，但仍然是世界第一机床进口大国，我国经济建设所需的高级数控机床重要依附进口；我国拥有比拟完善的产业链，但发展中高级数控机床所需的数控系统和功效部件重要来自境外；我们有世界上数目最多的机床制作厂家，但还缺乏著名的跨国机床集团和世界级的“精、特、专”小伟人企业；我们大批出口“两高一资”产品，再进口这些出口产品制作出来的高级产品。这些都阐明，加快行业结构调剂和产品结构调剂，增进产业升级，是我国机床产业重要而紧急的任务。
2010年1～6月，我国机床工具行业情况良好，总体产销两旺，各项经济指标虽有小幅波动，但均有较大增幅。机床工具工业持续高速增长，上半年完成总产值2424.2亿元，同比增长41.4%，其中机床行业总产值572.1亿元，同比增长31.7%。金属切削机床产量为338209
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台，其中数控机床产量达到945191台，同比增长分别为25.8%和52.2%。金属切削机床行业实现利润22.7亿元，同比增长68.3%，产值利润率为5.0%，同比提高1.1个百分点。机床工具行业最近13个月总产值完成情况及增速。整个上半年我国机床出口的是廉价的中低挡机床，而进口的是昂贵的数控和精密机床。
2010年1～8月份，我国政府坚持实施应对国际金融危机冲击的一揽子计划，有针对性地加强和改善宏观调控，积极推进经济发展方式转变和结构调整，机床工具行业产销增速仍在两位数上快速增长。
2010年前10月，我国金属加工机床的进口呈现出明显的增长趋势，累计进口量增长幅度将近70%，进口额增幅也接近50%。但金属加工机床的平均进口单价同比下降了10%。10月，金属加工机床的进口量有所下降，但进口单价明显提升，说明行业对高端设备的需求依然比较旺盛。
从以上的这些数据得出，我国数控机床月度产量达到历史高点。因此在基数较大情况下难以持续高速增长。此外，由于汽车、工程机械等下游行业是机床行业发展的主要动力，但由于从2009年这些行业的增速依然很高，在进入2010年后，受基数效益的影响，增速会出现一定程度下滑，但仍然保持正向增长，使得汽车、工程机械的总量不断扩大，这对机床行业景气度的不断提升起到了重要推动作用。
二、国内外机床工业的研究动向
机床被称作“机器之母”，因为他们是制造机器的机器。并且在支持工业基础上起着重要的作用。想要提高机床的性能，必须提高机床零部件的性能。主轴部分直接影响机床的精度和加工效率，提高它的性能尤其重要。因此，提高主轴轴承的性能就非常重要国外研究状况。
1.国节内研究状况
我国自改革开放以来，虽然机床加工机械的技术水平及产品质量有着显著的提高，但与先进的发达国家相比差距较大，主要存在的问题有：水平低、仿制多、品种少、自动化程度不高，外观质量不高，机床机械合格率低，远低于同类机械产品的平均合格率。螺纹加工机床和其他机床一样发展缓慢。国内生产的中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞力。但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品相比，仍存在较大差距。螺纹加工的数控化程度也很低。虽然我国现在的水平很低不过我们有很好的发展前景：首先，我国的政策调整有利于车床行业的发展；第二，产业转移给车床行业的发展带来了机
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遇；第三，下游行业成长较快；第四，数控车床消费增长较快。而螺纹加工的攻丝机只是车床中的一个部分，当然也具有很好的发展前景。目前国内有很多的组合机床仍然采用继电器控制，使用不便，且较为落后。而国外同行业则较多采用PLC先进技术集成控制来实现生产自动化，已形成一系列自动化程度较高的生产流水线，大大提高了生产效率和省了成本。
2．国外研究状况
1952年美国生产出了第一台数控机床，此后，日本、德国、意大利等国家的一些木工机床的制造厂家应用机电一体化技术，相继推出了各种先进的机床。目前，螺纹加工机床已经与液压系统，气压系统和数控系统结合生产出了很多先进的攻丝机，例如：西班牙的才CMA攻丝机系列，等等。目前，机床加工正在向复合化，高速化，精密化，高效能化，智能化，环保化方向发展而螺纹加工正在向高效率，高自有度，高生产率，高自动化，高定位速度和高切削速度，低成本方向发展。
三、机床工业的发展前景
1、机床行业的蓬勃发展
单从行业产值来看，2005年，我国机床工具行业的工业总产值只有1300亿元。五年的时间里，这一数据在稳步攀升：2006年突破2000亿元、2007年达到2600亿元、2008超过3000亿元，2009年，在连续8年保持世界第一消费大国后，我国首次成为世界第一机床生产大国，产值达4014.2亿元。事实上，这五年来我国机床工业持续的高速发展，除了2009年的增幅为16.1%外，其他年份都在25%以上。因此，可以说“十一五”的五年是中国机床工具行业发展的黄金五年。除了行业总产值连续跨过几个阶梯外，“十一五”期间，我国金属加工机床产量和产值数控化率也在显着提升。从数据上看，2009年数控金属切削机床产量143904台，是2005年59639台的2.41倍，2009年金属加工机床产值数控化率达到52%，与2005年36.3%比较，提高了16个百分点。直观的表现就是低档、大路货产品生产少了，中高档、专用产品生产多了；普通机床生产少了，数控产品生产多了，老产品少了，新产品多了。另一个值得纪念的数据是，2009年我国国产数控机床市场占有率达到了62%，并连续三年保持50%以上。扭转了“十五”期间国产机床市场占有率连年下滑的状态。同时，我们欣喜地发现，随着行业的发展，中国机床工具行业国际竞争力也在逐步加强。2009年，我国机床工具产品出口47.4亿美元，与2005年出口额29.95亿美元相比，增长58.3%。此外，在机床标准方面，中国机床工具行业也更深入地参与了机床相关国际标准的修订工作。2009年，IEC/TC44国际标准2009年年会在北京举办，在年会上，会议接受了中国代表团提交了两项新国际标准项目提案。这
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不仅是我国参与国际标准工作的突破，也是我国机床工具行业国际地位提高的佐证。 2、机床产业的结构化发展
数控化率的提升以及国产数控机床市场占有率的提高无疑表明我国机床工具行业在“十一五”期间产品结构调整取得了显着的成效。尤其是经过2008年金融危机的冲击，企业进一步提高了改善产品结构必要性和重要性的认识。而金融危机的严重影响也倒逼行业企业进行产品结构的调整。许多企业对主要产品进行调整，压缩低档、普通产品，升级换代经济型数控机床，着力发展中高档数控机床及生产线。国内多家行业企业利用技术改造和新厂搬迁的时机，围绕国家重点工程和重点项目所需重型、高档数控机床，进行有针对性的技术改造和新厂建设，改革工艺流程，增加研发手段，增强自主创新能力，提升高档数控机床制造能力和专业化水平。“十一五”期间，行业产业结构调整有了新进展。首先，国内企业优化重组加速推进，跨所有制的企业重组引人注目，其次国际并购工作也在积极慎重进行。通过企业重组和国际并购，推动了内外企业的有机结合，为建立产业新格局、提高行业创新能力，实现规模化生产和提高国际竞争能力打下良好的基础。一些地区形成的产业集群也有良好的效应，另外通过海外购并，有些国内机床工业产品水平的提升和新产品的开发速度明显加快。应该说，机床工具行业的高速发展与国家政府的重视支持紧密相连。在“十一五”期间，党和国家领导人多次视察了机床工具厂和数控系统厂作业及发展情况。还有社会的重视为数控机床产业发展也创造了空前良好的发展环境。
近五年来，中国机床工业走过跌宕起伏的道路，经过了危机的考验、在产业机构调整中焕发新生。我们相信未来五年，中国机床工业的内生动力将不仅仅驱动着本国市场的繁荣，更将把这份辉煌传递向全世界。尽管中国功能部件行业发展速度也较快，但是与功能部件进口的数量和增长速度相比，以及与中国金属加工机床发展速度相比，仍显滞后。目前这种大幅进口局面对仍在发展中的国产功能部件企业的冲击是显而易见的，甚至会制约其生存和发展。面对复杂多变的中国外形势，目前机床工具行业结构不合理、产品竞争力不强成为阻碍今后健康发展的最大障碍。从重点联系企业的统计数据看，某些重型机床的订单从一季度就已经开始下滑，在下半年市场需求增幅趋缓。在产品结构调整方面，今年上半年步调明显放缓，这与经济好转引发的投资累积爆发效应有关。但必须清醒地看到，对某些低端产品需求高涨的现象是暂时的，市场累积的投资能量已经基本释放，理性需求逐步回归，仍将把结构调整放在首位。
当前世界部分发达国家以环保构筑绿色壁垒，无疑增加了国际市场准入难度，污染环境高耗能产品或被拒之门外，或被课以重税制裁。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，中国机床工具企业也应把低碳制造、绿色制造纳入企业的发展规划中，加快对
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低碳经济、绿色制造技术研究应用，把握未来经济发展方向，夯实进入国际市场的基础。
3、机床产业在2011年的发展展望
2011年世界经济处于金融危机后的复苏阶段，经济增长速度将逐步恢复。但由于世界经济复苏动力尚不足，许多深层次矛盾和问题尚待解决，加上欧洲主权债务危机的影响，美国经济回升乏力，经济发展的不确定性加大。同时，国际市场资源性产品供需仍较紧张，部分原材料价格可能上涨，以及人民币汇率升值预期和我国劳动力成本的提高，都将造成机床工具出口成本增加。需要格外重视的是，在经济低迷的情况下，各国贸易保护主义也将不断发生。这些都将对我国机床工具行业扩大出口产生影响。
据国际货币基金组织预测，2011年发达经济体的GDP将增长2.4%左右，发展中国家GDP将增长6.6%左右，预计国际市场需求会有所增加，尤其是我国与新兴经济体和发展中国家在经济技术合作方面的不断扩大，与东盟6国建成自由贸区，与智利、秘鲁、新加坡等国家签订自由贸易区协议等。因此，2011年国际经济环境有利于我国机床工具行业外贸平稳较快发展。作为当今世界第一大机床消费国，我国的中高端数控机床产业的自给率严重偏低，在设计研发、材料工艺、零部件等方面与世界先进国家存在较大差距。而受益国家产业政策，下游行业的巨大需求为我国数控机床产业赢得了宝贵的发展时机，不断提高的消费能力和区域振兴规划催生的基础设施建设等因素决定了中国的汽车市场和工程机械市场在相当长的时期内依然会保持良好的成长性，从而决定了我国机床市场增长的良好前景，未来五年内机床行业或出现大幅增长。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，2011年机床全行业必须突出战略重点，明确主攻方向，进一步加快结构调整和转变发展方式，为行业健康持续发展创造条件和环境。
党的十七届五中全会关于“十二五”经济社会发展的主要目标中指出，要“经济平稳较快发展”，“经济结构战略性调整取得重大进展”，“城乡居民收入普遍较快增长”。机床工具行业面临着调整经济结构，转变发展方式的重要任务。要大力发展新兴战略性产业，研制开发高档数控机床及其功能部件、自动化成套生产线、智能控制系统等。随着产业结构调整，产品结构逐渐优化，机床工具进出口结构也必将发生变化。预计2011年机床工具行业进出口将继续增长，进出口产品结构会有所改善。进口方面，大重型机床和价格贵的机床进口额的比重可能会继续有所下降，国内企业研制开发高档机床、大重型机床所需的关键零部件进口会增加。出口方面，除了少量高档和大重型机床可能继续有所突破，进入国际市场外；中低档数控机床，适合用户需求的优质普通机床，以及金属切削工具和磨具、锻压和冲压工具、机床零附件等，仍将会受到国际市场和用户的欢迎。
机床工具行业发展主要依靠机械工业固定资产投资(所需设备主要是机床)和出口拉动。
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预计2011年我国机械工业固定资产投资增速，不会有往年增长40%左右的水平(2010年1～9月机械工业固定资产投资完成1.34万亿元，同比增长30.35%)，因此，扩大出口就成为拉动行业发展的重要方面。为此罗百辉建议：机床行业应适应国际市场需求变化，调整和优化出口产品结构；开拓潜在市场，重视欧洲主权债务危机和美国量化宽松货币政策的影响；积极应对从台湾进口机床工具的影响，提高竞争力；重视对进口设备的分析，选择进口量大的产品研制开发；规避汇率风险，推进人民币结算。
四、车床的发展及作用
1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床。1848年，美国又出现回轮车床。1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床。20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。
车床是主要用车刀对旋转的工件进行撤销加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴盘套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
五、数控车床
机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。 普通机床经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。
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数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。要学好数控车床理论和操作，就必须勤学苦练，从平面几何，三角函数，机械制图，普通车床的工艺和操作等方面打好基础。 因此，必须首先具有普通车工工艺学知识然后才能从掌握人工控制转移到数字控制方面来，另一方面，若没有学好有关数学、电工学、公差与化合及机械制造等深内容，要学好数控原理和程序编制等，也会感到十分困难。熟悉零件工艺要求，正确处理工艺问题。由于数控机床加工的特殊性，要求数控机床加工工人既是操作者，又是程序员，同时具备初级技术人员的某些素质，因此，操作者必须熟悉被加工零件的各项工艺（技术）要求，如加工路线，刀具及其几何参数，切削用量，尺寸及形状位置公差。只有熟悉了各项工艺要求，并对出现的问题正确进行处理后，才能减少工作盲目性，保证整个加工工作圆满完成。
1．数控机床的优越性
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。
2.数控机床在我国的发展现状
我国是世界上机床产量最多的国家，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外机床产品充斥市场。90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95年已达77%。严重影响我国数控机床自主发展的势头。
这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长,从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。具体地说,这个问题反映在下列五个方面：
1.我国机床厂目前开发基型产品的周期约为15～18个月,其中设计时间约为5～8个月,占总周期的40%左右。而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为6～9个月,其中设计约1.5～2个月,只占25%。因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。
2.我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法
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以及机床性能测试装置等),自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计,使设计一次成功的把握性降低,往往需要反复试制才能定型,从而可能错过新产品推向市场的良机。
3.用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求,甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求,这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外,这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周,而在我国机床厂用手工操作就至少需1～2个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门,常会出现漏改和失误的现象,影响了产品的质量和交货期。
4. 现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数,他们的专业知识和实际经验不足, 又担负着开发的重任。
5.由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立,缺乏有效的协同开发的模式,不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修改,延长了开发的周期。
为解决这些问题,必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术,发展优化和仿真技术,提高产品结构性能,并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面,使企业取得良好的经济效益。
我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3%。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床役龄10年以上的占60%以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20%，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60%以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以为尽快提高我国工业自动化生产在总生产中的比例，必须大力提高机床的数控化比率。
3.数控车床的工作范围
数控车床主要是用于车削加工，在车床上一般可以加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面等。在数控车床上还可加工高精度的曲面与端面螺纹。数控车床上所用的刀具主要是车刀、各种孔加工刀具(如钻头、铰刀、镗刀等)及螺纹刀具。
4.数控车床的分类
随着数控车床制造技术的不断发展，形成了产品繁多、规格不一的局面。因而也出现了
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几种不同的分类方法。数控系统按其功能不同，可分为以下几种：
1.经济型数控车床。它们一般是在普通车床的基础上进行改进设计，并采用步进电动机驱动的开环伺服系统。其控制部分采用单板机或单片机来实现。此类车床结构简单，价格低廉，但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。
2.全功能型数控车床。全功能型数控车床就是通常所说的“数控车床”，又称标准型数控车床，即它的控制系统是标准型的，带有高分辨率的CRT显示器以及各种显示、图形仿真、刀具补偿等功能，而且带有通信或网络接口。全功能型数控车床采用闭环或半闭环控制的伺服系统，可以进行多个坐标轴的控制，具有高刚度、高精度和高效率等特点。
3.车削中心。车削中心是以全功能型数控车床为主体，并配置有刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，以实现多工序复合加工的机床。在工件一次装夹后，它可完成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序。其功能全面，但价格较高。
4.FMC车床。它实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。
3数控车床的组成、特点与发展
a．数控车床的组成
（1）主轴箱(床头箱)。它固定在床身的最左边。主轴箱中的主轴通过卡盘等夹具装夹工件。主轴箱的功能是支撑并传动主轴，使主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现机床的主运动。
（2）转塔刀架。它安装在机床的刀架滑板上，加工时可实现自动换刀。刀架的作用是装夹车刀、孔加工刀具及螺纹刀具，并在加工时能准确、迅速选择刀具。
（3）刀架滑板。它由纵向(Z向)滑板和横向(X向)滑板组成。纵向滑板安装在床身导轨上，沿床身实现纵向(Z向)运动；横向滑板安装在纵向滑板上，沿纵向滑板上的导轨实现横向(X向)运动。刀架滑板的作用是使安装在其上的刀具在加工中实现纵向进给和横向进给运动。
（4）尾座。它安装在床身导轨上，并沿导轨可进行纵向移动调整位置。尾座的作用是安装顶尖支撑工件，在加工中起辅助支撑作用。
（5）床身。它固定在机床底座上，是机床的基本支撑件。在床身上安装着车床的各主要部件。床身的作用是支撑各主要部件，并使它们在工作时保持准确的相对位置。
（6）底座。它是车床的基础，用于支撑机床的各部件，连结电气柜，支撑防护罩和安装排屑装置。
（7）防护罩。它安装在机床底座上，用于加工时保护操作者的安全和保护环境的清洁。 （8）机床的液压传动系统。它用来实现机床上的一些辅助运动，主要是实现机床主轴的
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变速、尾座套筒的移动及工件自动夹紧机构的动作。
（9）机床润滑系统。它为机床运动部件间提供润滑和冷却。
（10）机床切削液系统。它为机床在加工中提供充足的切削液，以满足切削加工的要求。 （11）机床的电气控制系统。它主要由数控系统(包括数控装置、伺服系统及可编程控制器)和机床的强电气控制系统组成。机床电气控制系统能完成对机床的自动控制。
b．数控车床的特点
数控车床与卧式车床相比，有以下几个特点：
（1）高精度。数控车床控制系统的性能不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。
（2）高效率。随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速和传动功率都在不断提高。这就使得新型数控车床的空转动时间大为缩短，其加工效率比卧式车床高2～5倍。加工零件形状越复杂，就越能体现出数控车床的高效率加工特点。
（3）高柔性。数控车床具有高柔性的特点，能适应70％以上的多品种、小批量零件的自动加工。
（4）高可靠性。随着数控系统性能的提高，数控机床的无故障时间也在迅速提高。 （5）工艺能力强。数控车床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次装夹中完成其全部或大部分工序。
（6）模块化设计。数控车床的制造多采用模块化原则设计。
c．数控车床的发展
数控车床技术在不断向前发展着，其发展趋势如下：随着数控系统、机床结构和刀具材料技术的发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主轴转速、刀架移动速度以及转位、换刀速度；工艺和工序将更加复合化和集中化；数控车床向多主轴、多刀架加工方向发展；为实现长时间无人化全自动操作，数控车床向全自动化方向发展；机床的加工精度向更高方向发展；同时，数控车床也向简易型发展。
六、需解决的主要设计过程中的问题
综合运用机械制造技术基础，机械设计，机械原理等所学科的知识，探索性地完成车床主轴箱机构设计，确保机构布置合理，运行平稳，实用性能可靠，使用范围广，经济合理，空间利用充分，同时达到要求的强度和刚度，具有较为可靠的安全性。 设计重点：
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1、车床主轴箱箱体的结构设计，材料选择； 2、确定转速范围和变速级数； 3、拟定合理的结构式和主传动系统图；
4、确定齿轮齿数，主轴，传动轴等，并计算转速误差； 5、验算主轴等的刚度和硬度； 6、正确选择润滑装置。 对于问题的解决有着重大的意义
七、搜索资料过程及其设计过程
本次设计，我在指导老师的帮助下，查阅相关的资料。学校图书馆，电子阅览室，以及网上查阅。查找资料是设计的重要环节，一个设计的完善于否，往往在于准备工作的的充分于否。完成车床主轴箱设计是以机械制造技术基础，机械设计，机械原理等相关课程的综合运用。
1、调查、了解国内车床主轴箱设计开发、生产、应用的状况及其存在的问题； 2、相关资料、信息收集，外文文献翻译，实地观察，为设计做准备工作； 3、对车床主轴箱内各轴进行了必要的受力分析，确定总体方案； 4、对车床主轴箱内各齿轮的设计、受力分析； 5、对车床主轴箱体的结构材料选择和设计；
6、具体方案论证、验证、实现，分步骤、有计划地进行设计开发工作； 7、总体结构进行合理的布局； 8、车床主轴箱润滑液的选择；
9、撰写设计报告（毕业论文），相关文件整理、编制。
八、研究步骤、方法及措施：
1、确定研究方向：根据本人的所学专业及兴趣爱好在大量查阅文献资料的基础上确定研究方向并初步确定论文题目。经进一步的查阅资料及经指导导师指导从而确定具体论文题目；
2、调查、了解国内外机床主轴箱的设计开发、生产、应用的状况及其存在的问题； 3、相关资料、信息收集，外文文献翻译，为设计做准备工作； 4、确定总体方案及目标；
5、具体方案论证、验证、实现，分步骤、有计划地进行设计工作；
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6、撰写设计报告（毕业论文），相关文件整理、编制。 研究方法：
1、文献资料法：根据已掌握的文献，查找相关书籍，利用校园网查询各类期刊，学术报告，学术会议论文，学位论文，科技档案等
2、问卷调查法：通过直接接触，询问相关了解主轴箱技术的操作技术人员，确定主轴箱设计的难点等
九、要参考文献：
1.《机械制造装备设计课程设计》 2.《机械制造装备设计》 3.《机械设计（第八版）》 4.《机械设计手册（第五版）》 5.《机械制造工程原理》 6.《机械原理》 7.《计算机辅助机械设计实训教程》8.《机械优化设计》 9.《金属切削机床》 10.《机械制造技术概论》
主编 陈立德 主编 陈立德 主编 濮良贵 主编 成大先 主编 冯之敬 主编 王知行 主编 付铁 主编 方世杰 主编 戴曙 主编 谢家瀛 13
高等教育出版社 高等教育出版社 纪名刚 高等教育出版社 化学工业出版社 清华大学出版社 邓宗全 高等教育出版社 北京理工大学出版社 机械工业出版社 机械工业出版社 机械工业出版社
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