數(shù)控機(jī)床范文10篇

1.國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行探討開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子electron、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的運(yùn)用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境(environment)以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(environment)下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。

2.數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)

2.1性能發(fā)展方向

2.1.1高速高精高效化速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

1機(jī)械加工誤差的分析

（1）加工原理誤差。加工原理誤差是在實(shí)際的機(jī)械零件加工過程中，使用和理論加工方法類似的技術(shù)、刀具輪廓以及傳動(dòng)比等使得產(chǎn)生的零件參數(shù)與理論有所偏差。這也是數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中最常出現(xiàn)的精度誤差原因。產(chǎn)生這種誤差的原因有兩種：a.實(shí)際的加工中使用類似的加工方法，在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作中，為了使加工的流程看起來和理論相似，使用的加工方法和理論上有所差距，這必然會(huì)造成加工原理上的誤差。b.實(shí)際機(jī)械加工中使用的工具和理論模具不一樣，比如刀具輪廓的使用，理論上機(jī)械加工要求刀具應(yīng)當(dāng)具有很高精度的刀具曲面，但是實(shí)際操作中，機(jī)械加工的刀具不能達(dá)到理想的要求，一般會(huì)采用近似的刀具曲面，像弧線、直線等線性進(jìn)行替代，這種情況就會(huì)造成刀具輪廓加工過程中帶來的加工理論誤差。（2）工藝系統(tǒng)誤差。a.機(jī)械零件受力點(diǎn)位置變化引起誤差。在機(jī)械加工工藝的生產(chǎn)中，工藝系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)通常會(huì)伴隨著切削的位置進(jìn)行變化，兩者之間位置的變化，使得加工零件受力點(diǎn)在不斷變化，在位置的交錯(cuò)中，會(huì)造成一定的誤差。b.機(jī)械加工受力程度的變化引起誤差。在機(jī)械加工中，零件受力點(diǎn)在不斷變化過程中，點(diǎn)受到的切削程度也會(huì)不一樣，由于被加工的零件本身就存在材質(zhì)、形狀和尺寸的不均勻情況，在加工的過程中就會(huì)形成不同受力點(diǎn)切削的力度不一，形成加工工藝中的誤差。

2數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升的誤差補(bǔ)償技術(shù)

在現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用中，保證機(jī)械加工的精度的方法有兩種，一是提高數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量，二是采用誤差補(bǔ)償技術(shù)，本文著重從誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行精度提升的研究。誤差補(bǔ)償一般又可以分為誤差預(yù)防和誤差補(bǔ)償技術(shù)，在誤差補(bǔ)償技術(shù)中常用的方法是誤差建模、誤差測(cè)量、誤差補(bǔ)償實(shí)施。（1）硬件靜態(tài)補(bǔ)償法。在機(jī)械加工精度控制中利用硬件靜態(tài)補(bǔ)償法是指通過添加外部硬件機(jī)構(gòu)，在外力的作用下讓機(jī)床運(yùn)用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運(yùn)動(dòng)來減少加工中的誤差。在加工螺絲時(shí)由于加工機(jī)床絲杠之間存在誤差，通過螺距校正尺來進(jìn)行絲杠之間的螺距，就屬于是靜態(tài)補(bǔ)償法。由于靜態(tài)補(bǔ)償法的局限性，只能在停止時(shí)進(jìn)行數(shù)值或者是硬件的參數(shù)調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償，在運(yùn)動(dòng)時(shí)不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償，這種硬件靜態(tài)補(bǔ)償法被使用的頻率相對(duì)較低，一般會(huì)和其他方法進(jìn)行綜合使用。（2）靜態(tài)補(bǔ)償法和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法綜合使用。上面已經(jīng)給提到靜態(tài)補(bǔ)償法是在數(shù)控機(jī)床加工的靜止時(shí)，通過調(diào)整參數(shù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，這種補(bǔ)償法可以對(duì)精度進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)償提高，不能在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行隨機(jī)的誤差補(bǔ)償，通過和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法的相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)加工精度的大大提高。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是在加工的切削情況下，依據(jù)機(jī)床的工況、環(huán)境條件和空間位置的變化追蹤進(jìn)行補(bǔ)償量亦或參數(shù)補(bǔ)償，通過運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)現(xiàn)狀進(jìn)行反饋補(bǔ)償，例如在軸承的機(jī)床加工中，通過對(duì)熱量、幾何形狀、切削程度的監(jiān)控進(jìn)行及時(shí)的參數(shù)修改補(bǔ)償，是一種具有現(xiàn)實(shí)實(shí)際意義的誤差補(bǔ)償法，但對(duì)于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平要求極高，投入的成本很大。（3）進(jìn)給伺服系統(tǒng)補(bǔ)償法。伺服系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。這種補(bǔ)償系統(tǒng)可以正反兩個(gè)方向運(yùn)行，能夠根據(jù)加工軌跡的要求，進(jìn)行實(shí)時(shí)的正向或者反向運(yùn)動(dòng)，其加工控制精度可以達(dá)到0.1微米，另外它的調(diào)速范圍寬、快速響應(yīng)并無超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩。在典型的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)的角位移或者線位移與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它將指令脈沖變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制機(jī)床加工；閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)，它主要是采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移可通過檢測(cè)裝置及時(shí)反饋給數(shù)控裝置中的比較器，以便于指令位移信號(hào)進(jìn)行比較，兩者差距有作為伺服電機(jī)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)消除位移誤差；半閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單元構(gòu)成，光電脈沖編碼器發(fā)出的脈沖，一方面用作位置的反饋信號(hào)，另一方面用作測(cè)速信號(hào)。當(dāng)點(diǎn)擊的負(fù)載變化時(shí)候，反饋脈沖信號(hào)的頻率將會(huì)隨著變化，在實(shí)際的機(jī)床加工中，通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精度誤差的減小。（4）修改G代碼補(bǔ)償法。G代碼是編制機(jī)床加工程序的語言，G代碼中有刀具的補(bǔ)償功能，像G44、G43是刀具長度補(bǔ)償。G代碼的補(bǔ)償原理是通過對(duì)刀位信息的修改來補(bǔ)償誤差的范圍。這種補(bǔ)償也被廣泛用于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工誤差補(bǔ)償，例如Hsu等人建立的五軸機(jī)床誤差補(bǔ)償模型，根據(jù)對(duì)模型對(duì)CAM軟件生成的初始刀位進(jìn)行修改，用修改G代碼的方法完成數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工誤差補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法需要G代碼的編程人員進(jìn)行工件的幾何形狀確定，確定工藝過程和刀具軌跡，在進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行中，如果出現(xiàn)位置偏移就需要通過修改G代碼進(jìn)行誤差補(bǔ)償，一般運(yùn)用于比較簡(jiǎn)單的加工零件，其形狀不復(fù)雜，主要是直線和圓弧組成的輪廓，數(shù)據(jù)的處理量不大，在遇到工作量大，復(fù)雜的零件時(shí)候，就需要通過計(jì)算機(jī)的G代碼控制進(jìn)行修改，程序員通過計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行編程。（5）坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法。坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法是利用數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)偏移，參照位置等信號(hào)的反饋進(jìn)行機(jī)床誤差的補(bǔ)償。在程序員進(jìn)行操作時(shí)候，可以通過數(shù)控系統(tǒng)的直觀顯示進(jìn)行零件加工的誤差校對(duì)，對(duì)于出現(xiàn)誤差的，可以通過操作數(shù)控系統(tǒng)對(duì)原點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)置，使其對(duì)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方法適用于三軸坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。這種補(bǔ)償法一般在使用側(cè)頭時(shí)候用的是固定側(cè)頭，同時(shí)還需要一定的軟件補(bǔ)償，保證地基的穩(wěn)定。

3結(jié)束語

綜上所述，誤差補(bǔ)償法可以有效的提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度，并能夠給數(shù)控機(jī)床帶來經(jīng)濟(jì)效益。誤差補(bǔ)償可以有效的控制數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過程的零件精度，有助于提高機(jī)械加工工藝技術(shù)，能夠適應(yīng)數(shù)控機(jī)械加工企業(yè)的高級(jí)精度、高級(jí)質(zhì)量水平化發(fā)展方向。誤差補(bǔ)償法是在原有數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)的技術(shù)和手段，來實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)的理論值，目前誤差補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用和被相關(guān)學(xué)者所關(guān)注，并且在通過不斷完善和更新誤差補(bǔ)償技術(shù)，使其成為現(xiàn)代社會(huì)精密工程的主要技術(shù)。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，使得數(shù)控機(jī)床一定要與新型制造技術(shù)相結(jié)合，才能發(fā)展得更好。對(duì)此,國家和相關(guān)企業(yè)也提出了較高要求，對(duì)于數(shù)控機(jī)床在技術(shù)的引進(jìn)和完善相關(guān)投入力度也在不斷加大。而有相關(guān)研究表明，只有在充分了解機(jī)械自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并引進(jìn)新制造技術(shù)，把握其發(fā)展方向,才能滿足各個(gè)領(lǐng)域?qū)?shù)控技術(shù)的需求。：數(shù)控機(jī)床；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；制造技術(shù)目前,我國數(shù)控機(jī)床利用率比較低，對(duì)比西方國家來說起步晚、技術(shù)不完善，使得生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，數(shù)控機(jī)床一定要引進(jìn)新技術(shù)，并對(duì)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化予以高度重視。

1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床可以進(jìn)行自動(dòng)化的操作，生產(chǎn)效率相對(duì)較高。除切割、成型的生產(chǎn)過程可以由工作人員進(jìn)行控制以外，大多情況下都不需要人力的參與。而通過自動(dòng)化，能夠準(zhǔn)確生產(chǎn)出所需要的工業(yè)產(chǎn)品，能夠在保證生產(chǎn)安全性和高效性的同時(shí)，避免人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。1.2高技術(shù)化。數(shù)控機(jī)床通過操作計(jì)算來進(jìn)行工作，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在運(yùn)作相對(duì)穩(wěn)定、安全、精準(zhǔn)等，通過高技術(shù)應(yīng)用，使生產(chǎn)過程變得更加簡(jiǎn)單。這就要求數(shù)控操作人員的技術(shù)隨之提升，確保熟練掌握操作方式方法。企業(yè)可以聘請(qǐng)專家學(xué)者給操作人員講解最先進(jìn)的技術(shù)知識(shí)，使操作人員能夠適應(yīng)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)上的變化、升級(jí)、創(chuàng)新。1.3智能化。在生產(chǎn)產(chǎn)品過程當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床直接在機(jī)械內(nèi)部設(shè)計(jì)相關(guān)生產(chǎn)程序，只要掌握操作程序就能夠進(jìn)行智能化的操作，使數(shù)控機(jī)床的集成功能得以充分發(fā)揮。通過將產(chǎn)品加工程序進(jìn)行升級(jí)，逐漸使人力脫離數(shù)控機(jī)床操作。智能化也能夠適應(yīng)高科技經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但是智能化的操作需要與相關(guān)高技能人才相匹配，只有在兩者有機(jī)結(jié)合的情況下才能給數(shù)控機(jī)床提供有力支持。

2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的策略

2.1提高數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性。從機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面來看，數(shù)控機(jī)床由于長時(shí)間的運(yùn)行，往往會(huì)受到損害，導(dǎo)致在后期生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生不穩(wěn)定的因素，影響產(chǎn)品質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)。在了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，通過合理的方式減小運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的慣性和不必要的波動(dòng)。可以采用新型材料將其內(nèi)部升級(jí)，對(duì)于提高穩(wěn)定性有很大幫助。例如，可以采用剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減輕相關(guān)材料的重量，對(duì)于機(jī)械自身則可以選用防震效果較好的材料，從而增加數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性。2.2提高數(shù)控機(jī)床的精準(zhǔn)性。企業(yè)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，有時(shí)候并不符合標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是機(jī)床在生產(chǎn)過程當(dāng)中的精準(zhǔn)性逐漸下降。影響精準(zhǔn)性的因素有內(nèi)部因素、外部環(huán)境因素、自身結(jié)構(gòu)因素等。對(duì)此，相關(guān)技術(shù)人員一定要從機(jī)床的自身情況出發(fā)，通過定期檢查、維修、養(yǎng)護(hù)工作，提高機(jī)床精準(zhǔn)性。2.3引進(jìn)新技術(shù)。為了使數(shù)控機(jī)床得到更好發(fā)展，企業(yè)要大膽引進(jìn)新技術(shù)。其中，三維穩(wěn)定性仿真技術(shù)能夠有效提升機(jī)床的操作技術(shù)，通過產(chǎn)品模型的具體測(cè)算和設(shè)計(jì)，建立信息電路的操作流程。通過貪婪算法能夠準(zhǔn)確快速的計(jì)算出所需要產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而有效減少工作當(dāng)中存在的不足，為機(jī)床的具體操作流程提供有效指導(dǎo)，使其在高效運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中達(dá)到理想的生產(chǎn)目標(biāo)。

3數(shù)控機(jī)床機(jī)械制造技術(shù)新動(dòng)態(tài)

一、數(shù)控機(jī)床外觀造型主要結(jié)構(gòu)

工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床加工過程中最危險(xiǎn)的區(qū)域。加工過程中各種刀具的高速運(yùn)動(dòng)，冷卻液、加工廢屑不停飛濺，都會(huì)影響著操作人員的安全，所以，在這一區(qū)域添加安全防護(hù)功能的隔離板，是降低安全事故，也是保護(hù)操作員的必要措施。導(dǎo)軌式數(shù)控機(jī)床加工工件的必要組成部分，防護(hù)導(dǎo)軌是為了降低生產(chǎn)損耗，增加使用壽命，保證產(chǎn)品精度，所以，加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)軌的防護(hù)非常重要。另外，可以加裝刮屑板來清理導(dǎo)軌上的廢屑，也可以加裝金屬蓋來阻擋外界的灰塵。

二、數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)

在數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)過程中，堅(jiān)持下列基本原則：

（1）數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)要滿足以下特點(diǎn)：第一，色彩的表達(dá)要與機(jī)床的相應(yīng)功能相統(tǒng)一，在不同功能部位設(shè)計(jì)不同的色彩進(jìn)行區(qū)分。第二，根據(jù)人機(jī)協(xié)調(diào)的原則，采用偏中性的色彩設(shè)計(jì)，降低工人的疲勞感。第三，色彩的設(shè)計(jì)要與相應(yīng)的工作環(huán)境協(xié)調(diào)，不同的環(huán)境采用不同的色彩，比如在寒冷的環(huán)境用暖色調(diào)，高溫環(huán)境用冷色調(diào)。第四，美學(xué)原則，在外觀色彩設(shè)計(jì)時(shí)要搭配適當(dāng)色彩帶給人美得心里感受。第五，符合企業(yè)的品牌形象，對(duì)同一品牌機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)要大體上同一并具有一定的延續(xù)性，有利于建立長久的品牌形象認(rèn)知。

（2）形態(tài)設(shè)計(jì)的原則，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)要符合單純化原則，堅(jiān)持簡(jiǎn)潔、大方的形態(tài)設(shè)計(jì)。首先，在加工制造中均衡與穩(wěn)定的形態(tài)更容易讓人產(chǎn)生安全感。其次，機(jī)床形態(tài)設(shè)計(jì)要在單純、穩(wěn)定和均衡的基礎(chǔ)上，做到變化與統(tǒng)一相互結(jié)合，減少單調(diào)、刻板的感覺。

1數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機(jī)后，都要運(yùn)行開機(jī)自診斷程序，對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果在CRT上顯示出來。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對(duì)系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)自動(dòng)地對(duì)數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠(yuǎn)程診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，通過機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。

1數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機(jī)后，都要運(yùn)行開機(jī)自診斷程序，對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果在CRT上顯示出來。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對(duì)系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)自動(dòng)地對(duì)數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠(yuǎn)程診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，通過機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。

1五軸數(shù)控機(jī)床精度建模

為進(jìn)一步了解五軸數(shù)控機(jī)床的加工精度建模，本文選擇了某機(jī)床集團(tuán)生產(chǎn)的五軸數(shù)控機(jī)床為研究對(duì)象，其中包括床身、工作臺(tái)、工件、橫向溜板、豎向溜板、繞軸擺動(dòng)頭等多個(gè)部分。首先把集層抽象成纖維多體系統(tǒng)后對(duì)基層的各個(gè)零件的誤差量進(jìn)行了解，清楚每個(gè)部件之間的誤差量，以此為具體建議五軸數(shù)控機(jī)床精度模型提供理論上的基礎(chǔ)。五軸數(shù)控機(jī)床的特征：五軸數(shù)控機(jī)床具有很強(qiáng)的幾何特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在幾何誤差項(xiàng)中，即以軸為例時(shí)，沿著軸移動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的定位誤差—（），方向產(chǎn)生的直線度誤差—（），方向產(chǎn)生的直線度誤差—（）；另外，滾動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的位置也產(chǎn)生了誤差，即滾轉(zhuǎn)誤差—（），偏擺誤差—（），俯仰誤差—（）。所以在對(duì)五軸數(shù)控機(jī)床加工精度模型建立前必須分析軸和軸的幾何誤差，以便于更好地掌握各個(gè)部件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而確定出正確的空間點(diǎn)，最終建立標(biāo)準(zhǔn)的模型。

2五軸數(shù)控機(jī)床加工精度模型建立

根據(jù)五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度模型，并建立相應(yīng)的控制坐標(biāo)體系，然后根據(jù)五軸數(shù)控機(jī)床特征分析并確定旋正卡爾坐標(biāo)，最后設(shè)定卡爾坐標(biāo)系，即“（，，……）”。將其中刀具的坐標(biāo)設(shè)為，然后以點(diǎn)為基礎(chǔ)建立坐標(biāo)體系，即：，，刀具形成的點(diǎn)坐標(biāo)軸體系函數(shù)分析結(jié)果為：通過對(duì)上面坐標(biāo)的分析得到機(jī)床在實(shí)際成型運(yùn)動(dòng)中，會(huì)針對(duì)點(diǎn)形成相應(yīng)的坐標(biāo)，即：，，從上面的數(shù)據(jù)坐標(biāo)關(guān)系我們了解到建立機(jī)床加工精度模型時(shí)，要注意模型的坐標(biāo)范圍，并明確刀具形成點(diǎn)和位移點(diǎn)之間的變換關(guān)系，以保證測(cè)量效果。另外，還需要控制刀具成型點(diǎn)的位置，最好提前根據(jù)坐標(biāo)設(shè)定刀具位置，然后在建立模型時(shí)將刀具的位置嚴(yán)格控制在提前設(shè)定好的位置范圍內(nèi)，以最大限度地減少刀具組裝誤差距離。最后，還需要根據(jù)刀具應(yīng)用需求確定測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及要求，然后在該要求及標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上構(gòu)建五軸刀具精度模型，并分析精度模型控制要素的數(shù)據(jù)坐標(biāo)位置關(guān)系，以保證坐標(biāo)模型得到高效應(yīng)用。

3五軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差分析

五軸數(shù)控機(jī)床加工精度模型建立過程中還需要分析五軸數(shù)控機(jī)床加工精度幾何誤差，包括幾何誤差、熱誤差、載荷誤差和伺服系統(tǒng)誤差等。其中幾何誤差最容易測(cè)量，并且任何幾何誤差都可以通過運(yùn)動(dòng)建模的方法來進(jìn)行分析，受到的環(huán)境因素影響最小。而熱誤差、載荷誤差和伺服系統(tǒng)誤差等的測(cè)量及分析難度較高，所以相比較而言，本文還是選擇幾何誤差進(jìn)行分析。本文選擇的五軸龍門數(shù)控機(jī)床擁有個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件，各個(gè)關(guān)鍵零部件都可能存在靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)誤差個(gè)部分，其中運(yùn)動(dòng)誤差又分為項(xiàng)線位移和項(xiàng)角位移誤差，這里可以根據(jù)剛體六自由度假設(shè)理論分析出每個(gè)軸運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生項(xiàng)種誤差，所以個(gè)軸就有項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差，以此為基礎(chǔ)分析出五軸數(shù)控機(jī)床幾何坐標(biāo)體系中軸與軸、軸及軸、軸和軸之間，垂直度誤差及靜態(tài)誤差分別存在項(xiàng)和項(xiàng)，所以五軸數(shù)控機(jī)床的幾何誤差參數(shù)一共有項(xiàng)。

摘要：從教學(xué)機(jī)床與生產(chǎn)機(jī)床的工作特點(diǎn)方面、從管理和維修方面，指出了教學(xué)數(shù)控機(jī)床使用過程中存在的問題，并分析其原因，提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床管理維護(hù)

數(shù)控機(jī)床是利用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工進(jìn)行控制的機(jī)床，是數(shù)控技術(shù)與機(jī)床技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[1,2]，它有加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、對(duì)零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用日益擴(kuò)大，已經(jīng)成為機(jī)械制造業(yè)的標(biāo)志性裝備。

我國目前的現(xiàn)狀是[3]：國內(nèi)數(shù)控技能人才嚴(yán)重缺乏，阻礙了我國制造實(shí)力的提高，教育部等六部委啟動(dòng)了“制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)技能型緊缺人才培訓(xùn)工程”,對(duì)高技能型人才的培養(yǎng)提出了具體的方案。許多高職院校根據(jù)自身特點(diǎn)、結(jié)合市場(chǎng)需要，開設(shè)了數(shù)控技術(shù)專業(yè)，為滿足實(shí)踐教學(xué)，除設(shè)置實(shí)訓(xùn)基地外，還相繼配備現(xiàn)代化的數(shù)控機(jī)床等設(shè)備。數(shù)控機(jī)床是精密的機(jī)電一體化產(chǎn)品、價(jià)格昂貴，其管理和維修要求嚴(yán)格，如何管理和維護(hù)好這些數(shù)控機(jī)床，使之更好地滿足教學(xué)需求，最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為各個(gè)學(xué)校普遍關(guān)注的問題。本文經(jīng)對(duì)各校教學(xué)實(shí)訓(xùn)基地的調(diào)研，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理及使用特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)備管理方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了教學(xué)用數(shù)控機(jī)床使用中出現(xiàn)的問題，并提出了改進(jìn)措施，以供同行參考。

一、教學(xué)用數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

教學(xué)用數(shù)控機(jī)床與生產(chǎn)用數(shù)控機(jī)床相比主要有下列特點(diǎn)：使用目的不同。生產(chǎn)用數(shù)控機(jī)床的主要目的是提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，以生產(chǎn)為主。教學(xué)用數(shù)控機(jī)床主要是用于滿足教學(xué)工作，將學(xué)生的理論知識(shí)通過實(shí)際操作轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^認(rèn)識(shí)的機(jī)床，是一種以試驗(yàn)為主的機(jī)床。操作人員不同。生產(chǎn)用數(shù)控機(jī)床的操作人員，一般是具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工人。教學(xué)用數(shù)控機(jī)床的操作人員，大部分是新手——學(xué)生，第一次將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的操作，經(jīng)驗(yàn)很少，所以故障率較高。維修和管理方式不同。生產(chǎn)用數(shù)控機(jī)床往往配有專業(yè)的維修人員，一般都是有計(jì)劃、系統(tǒng)性的管理和維修。教學(xué)因數(shù)控機(jī)床缺少專業(yè)人員進(jìn)行管理和預(yù)防性維護(hù)，往往是故障發(fā)生后再去彌補(bǔ)，很少將故障消除在萌芽狀態(tài)。使用效率不同。與生產(chǎn)用數(shù)控機(jī)床相比，教學(xué)用數(shù)控機(jī)床作為一種演示型機(jī)床，大部分時(shí)間處于停工狀態(tài)，機(jī)床的利用率不高，可能造成資源浪費(fèi)。

[論文關(guān)鍵詞]故障故障診斷診斷內(nèi)容診斷原則診斷方法

[論文摘要]數(shù)控機(jī)床故障的診斷是數(shù)控機(jī)床維修的關(guān)鍵。一般來說，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就不同。本文從數(shù)控機(jī)床故障診斷的內(nèi)容、原則、方法等方面入手來簡(jiǎn)要闡述一下數(shù)控機(jī)床故障的診斷方法。

系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)失去了規(guī)定的功能。數(shù)控機(jī)床是個(gè)很復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機(jī)、電、液、氣等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的。機(jī)械磨損、機(jī)械銹蝕、機(jī)械失效、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動(dòng)、溫度變化、干擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵、操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出故障。

一、數(shù)控機(jī)床故障診斷內(nèi)容

故障診斷的內(nèi)容：

1）動(dòng)作診斷：監(jiān)視機(jī)床各動(dòng)作部分，判定動(dòng)作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機(jī)床主軸。2）狀態(tài)診斷：當(dāng)機(jī)床電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載時(shí)，觀察運(yùn)行狀態(tài)。3）點(diǎn)檢診斷：定期點(diǎn)檢液壓元件、氣動(dòng)元件和強(qiáng)電柜。4）操作診斷：監(jiān)視操作錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤。5）數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷：不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在故障診斷上有它的共性。

摘要：應(yīng)某公司要求，為解決數(shù)控機(jī)床對(duì)刀精度不高引起的零件加工誤差以及連接線因?qū)Φ堆b置使用不當(dāng)在連接處出現(xiàn)斷裂，影響數(shù)控機(jī)床正常使用的問題，設(shè)計(jì)了一種精準(zhǔn)對(duì)刀裝置，并對(duì)其設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和改進(jìn)后所具備的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；對(duì)刀裝置；精密

1現(xiàn)狀分析

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，該控制系統(tǒng)能夠有邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。數(shù)控機(jī)床加工零件精度高、生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，但對(duì)操作人員要求也高，尤其是對(duì)刀要求。對(duì)刀是指通過刀具或?qū)Φ豆ぞ叽_定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間的空間位置關(guān)系，并將對(duì)刀數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)的存儲(chǔ)位置。它是數(shù)控加工中最重要的操作內(nèi)容，其準(zhǔn)確性將直接影響零件的加工精度。數(shù)控加工中的對(duì)刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ禰1]。對(duì)刀裝置也稱為“對(duì)刀儀”或“刀具預(yù)調(diào)儀”，其實(shí)對(duì)刀儀和刀具預(yù)調(diào)儀是兩個(gè)儀器。對(duì)刀儀主要用于機(jī)內(nèi)的對(duì)刀，可以看作機(jī)床的一個(gè)選購附件。刀具預(yù)調(diào)儀用于機(jī)外對(duì)刀，是一臺(tái)獨(dú)立的機(jī)器[2]。

2思路構(gòu)建及設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床對(duì)刀裝置，為了滿足市場(chǎng)需求，一般都是針對(duì)如何更好地對(duì)刀和如何更方便使用者使用這些方面進(jìn)行優(yōu)化，往往忽略了是否能夠很好地對(duì)連接線進(jìn)行防護(hù)，具體而言，在數(shù)控機(jī)床正常使用時(shí)，其連接線會(huì)因?yàn)槭褂貌划?dāng)而在連接處出現(xiàn)斷裂，從而影響數(shù)控機(jī)床的正常使用，需要較高頻率地更換[3]。光學(xué)對(duì)刀裝置通常采用工業(yè)相機(jī)與機(jī)內(nèi)對(duì)刀的方式進(jìn)行機(jī)床對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)，其主要工作流程如圖1所示。針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備存在的技術(shù)問題進(jìn)行分析和研究，以保護(hù)數(shù)控機(jī)床連接線為目的初步構(gòu)建了一種新型數(shù)控機(jī)床對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)思路，如圖2所示。新型數(shù)控機(jī)床對(duì)刀裝置在對(duì)刀設(shè)備本體的內(nèi)部設(shè)計(jì)安裝了固定穩(wěn)定柱，在穩(wěn)定柱的右側(cè)設(shè)計(jì)環(huán)形插接槽，在環(huán)形插接槽內(nèi)壁的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)計(jì)弧形卡槽，在穩(wěn)定柱前側(cè)和后側(cè)的右側(cè)均設(shè)計(jì)圓形通孔，在兩個(gè)圓形通孔的內(nèi)部固定安裝擠壓裝置，在環(huán)形插接槽的內(nèi)部插接環(huán)形插接塊，在環(huán)形插接塊的前側(cè)和后側(cè)設(shè)計(jì)放置槽，兩個(gè)放置槽的內(nèi)部固定安裝卡接機(jī)構(gòu)，在環(huán)形插接塊的右側(cè)固定連接有連接管道。在穩(wěn)定柱的前端安裝有紅外線探測(cè)頭。對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)的核心部位為擠壓裝置，如圖3所示。擠壓裝置上設(shè)計(jì)了圓形擋塊，圓形擋塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁固定連接，圓形擋塊的內(nèi)部滑動(dòng)連接設(shè)計(jì)了擠壓桿，擠壓桿的前側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至穩(wěn)定柱的前側(cè)，擠壓桿的前側(cè)固定安裝有提拉手柄，擠壓桿的外表面套設(shè)有第一擠壓彈簧，第一擠壓彈簧的前側(cè)與圓形擋塊的后側(cè)固定連接，第一擠壓彈簧的后側(cè)固定安裝有圓形塊，圓形塊的內(nèi)部與擠壓桿的外表面固定連接，擠壓桿的后側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至弧形卡槽的內(nèi)部。第一擠壓彈簧和圓形塊均位于圓形通孔的內(nèi)部，圓形塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁滑動(dòng)連接。圓形擋塊的內(nèi)部設(shè)計(jì)有圓形配合孔，圓形配合孔的內(nèi)壁與擠壓桿的外表面滑動(dòng)連接。卡接機(jī)構(gòu)包括第二擠壓彈簧，第二擠壓彈簧的后側(cè)與放置槽的內(nèi)壁固定連接，第二擠壓彈簧的前側(cè)固定安裝有方形限位塊，方形限位塊的外表面與放置槽的內(nèi)壁滑動(dòng)連接，方形限位塊的前側(cè)固定安裝有弧形卡塊，弧形卡塊的前側(cè)與弧形卡槽的內(nèi)部卡接。放置槽內(nèi)壁的頂部和底部均設(shè)計(jì)有限位槽，方形限位塊的頂部和底部均固定安裝有限位塊，兩個(gè)限位塊均與限位槽滑動(dòng)連接，如圖4所示。