畢業(yè)論文數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1、樂(lè) 山 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用【摘要】簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了在我國(guó)加入wto和對(duì)外開(kāi)放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在

2、于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝

3、備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等?！娟P(guān)鍵詞】：數(shù)控技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展【abstract】this paper briefly introduces the numerical control technology and equipment in the world today in the development trend of nc equipment and techno

4、logy development and industrialization of present situation, based on this discussed in the china's accession to the wto and opening of further deepening of the new environment, develop our numerical control technology and equipment, improve chinese manufacturing's informatization level and

5、international competition ability, and the importance of strategic and tactical aspects from the countermeasures for developing china cnc technology and equipment views. equipment industrial technology level and modernization degree decides the entire national economy national economy level and mode

6、rnization degree, numerical control technology and equipment is to develop the emerging new and high-tech industries and sophisticated industries (such as information technology and its industry, biological technology and its industry, aviation, spaceflight defense industry) of enabling technologies

7、 and the most basic equipment. marx once said "all kinds of economic times, the difference between what is not in production, but that how to production, with what labor material production". manufacturing technology and equipment is the most basic human production activities of production

8、 material, and numerical control technology and advanced manufacturing technology and equipment today the most core technology. world manufacturing widely used cnc technology, in order to improve the manufacturing capability and level of dynamic changeable market, improve the ability and competition

9、 ability. in addition the world each industrial developed countries will still numerical control technology and cnc equipment classified as a national strategic materials, not only taking important steps to develop their own numerical control technology and its industry, and in "advanced"

10、nc key technology and equipment of our country executes blockade and restriction policies. in short, developing with numerical control technology as the core of the advanced manufacturing technology has become the developed countries of the world to accelerate economic development, improve the compr

11、ehensive national strength and the national status of important ways. numerical control technology is using digital information and working process of mechanical motion control technology, nc equipment based on numerical control technology, as a representative of the new technology on the traditiona

12、l manufacturing industry and the penetration of the emerging manufacturing formed mechtronie product, the so-called digital equipment, its technical range covers many fields: (1) mechanical manufacturing technology; (2) the information processing, processing and transmission technology; (3) automati

13、c control technology; (4) servo drive technology; (5) sensor technology; (6) software technology, etc.目 錄摘 要1目 錄2第1章 緒 論51.1 數(shù)控技術(shù)的概述51.2 數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介5第2章 數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)62.1數(shù)控系統(tǒng)的控制原理62.1.1計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)62.2.2cnc系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)62.2數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)7第3章 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用113.1數(shù)控機(jī)床的概述113.2數(shù)控機(jī)床精度的選擇123.3 數(shù)控機(jī)床故障實(shí)用診斷技術(shù)及方法133.4數(shù)控機(jī)床的維護(hù)143.5數(shù)控機(jī)床分類16第

14、4章 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)184.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況184.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)19第5章 結(jié) 論21參考文獻(xiàn)22第1章 緒 論1.1 數(shù)控技術(shù)的概述數(shù)控技術(shù)是一種集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的知識(shí)密集型技術(shù)，它是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。在發(fā)達(dá)國(guó)家中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)普遍大量使用，而我國(guó)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用同發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距很大，目前我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率僅為1.9，而日本高達(dá)30，美國(guó)超過(guò)了40，國(guó)家規(guī)劃在2010年前，使數(shù)控化率達(dá)10以上。數(shù)控化率每增加一個(gè)百分點(diǎn)，需要5-6萬(wàn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這樣算來(lái)，我國(guó)數(shù)年內(nèi)將增加40-

15、50萬(wàn)臺(tái)數(shù)控機(jī)床，相應(yīng)需要60-80萬(wàn)數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。特別是我國(guó)加入wto后，越來(lái)越多的發(fā)達(dá)國(guó)家把制造基地轉(zhuǎn)入中國(guó)，我國(guó)將成為二十一世紀(jì)的“國(guó)際制造業(yè)加工中心”，全國(guó)制造企業(yè)數(shù)控化是國(guó)家制定的一項(xiàng)科技戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，數(shù)控及其應(yīng)用技術(shù)將成為各類加工企業(yè)的主要基本技術(shù)1.2 數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控（numerical control）。它是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說(shuō)裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控(nc)機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動(dòng)器及進(jìn)給裝置等部分。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是新一代生產(chǎn)技術(shù)、

16、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動(dòng)向是研制開(kāi)發(fā)軟、硬件都具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的水平。它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工操作數(shù)控機(jī)床。在加工中工零件的特點(diǎn)是：被加工零件經(jīng)過(guò)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具；自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件

17、的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能地對(duì)工件各加工面自動(dòng)地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動(dòng)地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測(cè)量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間及工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。第2章 數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù) 2.1數(shù)控系統(tǒng)的控制原理2.1.1計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 一、cnc系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)二、cnc系統(tǒng)由硬件和軟件組成，其組成框圖如圖2-1所示。根據(jù)上述組成框圖，cnc系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： 1.靈活性對(duì)于nc系統(tǒng)，一旦提供了某些控制功能，

18、就不能被改變，除非改變硬件。而cnc系統(tǒng)，只要改變相應(yīng)的軟件即可，而不要改變硬件。2.通用性在cnc系統(tǒng)中，硬件采用通用的模塊化結(jié)構(gòu)，而且易于擴(kuò)展，并結(jié)合軟件變化來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床的各種不同要求。接口電路由標(biāo)準(zhǔn)電路組成，給機(jī)床廠和用戶帶來(lái)了很大方便。這樣用一種cnc系統(tǒng)就能滿足多種數(shù)控機(jī)床的要求，當(dāng)用戶要求某些特殊功能時(shí)，僅僅改變某些軟件即可。3.可靠性cnc系統(tǒng)中，零件數(shù)控加工程序在加工前一次性全部輸入存儲(chǔ)器，并經(jīng)過(guò)模擬后才被調(diào)用加工，這就避免了在加工過(guò)程中由于紙帶輸入機(jī)的故障產(chǎn)生的停機(jī)現(xiàn)象。許多功能都由軟件完成，硬件結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的采用，可靠性得到很大的提高。4.

19、數(shù)控功能多樣化cnc系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的快速處理能力，可以實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能，如多種插補(bǔ)功能、動(dòng)靜態(tài)圖形顯示、數(shù)字伺服控制等。5.使用維護(hù)方便有的cnc系統(tǒng)含有對(duì)話編程、圖形編程、自動(dòng)在線編程等功能，使編程工作簡(jiǎn)單方便。編好的程序通過(guò)模擬運(yùn)行，很容易檢查程序是否正確。cnc系統(tǒng)中還含有診斷程序，使得維修十分方便。2.2.2cnc系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控裝置、輸入/輸出裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)床電器邏輯控制裝置等組成，這四部分之間通過(guò)i/o接口互連。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其軟件和硬件來(lái)控制各種數(shù)控功能的實(shí)現(xiàn)。輸入/輸出裝置主要有鍵盤(pán)、紙帶閱讀機(jī)、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、通信裝置、顯示器等，用以控制

20、數(shù)據(jù)的輸入/輸出，監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行，進(jìn)行機(jī)床操作面板及機(jī)床機(jī)電控制/監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)的邏輯處理和監(jiān)控，并為數(shù)控裝置提供機(jī)床狀態(tài)和有關(guān)應(yīng)答信號(hào)。機(jī)床電器邏輯控制裝置接受數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)控輔助功能控制命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的順序控制。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中機(jī)床電器邏輯控制裝置已經(jīng)被可編程序控制器（plc）取代。驅(qū)動(dòng)裝置一般是以軸為單位的獨(dú)立體，用以控制各軸的運(yùn)動(dòng)。數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)按cnc裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和功能模塊（小板）結(jié)構(gòu)；按cnc裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)；按cnc裝置中微處理器的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。一、大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)

21、1大板結(jié)構(gòu)大板結(jié)構(gòu)cnc系統(tǒng)的cnc裝置由主電路板、位置控制板、pc板、圖形控制板、附加i/o板和電源單元等組成。主電路板是大印制電路版，其它電路板是小板，插在大印制電路板上的插槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)類似于微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。2功能模塊結(jié)構(gòu)在這種結(jié)構(gòu)中，整個(gè)cnc裝置按功能模塊化分為若干個(gè)模塊，硬件和軟件的設(shè)計(jì)都采用模塊化設(shè)計(jì)，每一個(gè)功能模塊做成尺寸相同的印制電路板，相應(yīng)功能模塊的控制軟件也模塊化。用戶根據(jù)需要選用各種控制單元母板及所需功能模板，將各功能模板插入控制單元母板的槽內(nèi)，就組成了自己需要的cnc系統(tǒng)的控制裝置。常用的功能模板有cnc控制板、位置控制板、pc板、存儲(chǔ)器板、圖形板和通信板等。fan

22、uc系統(tǒng)15系列就采用了功能模塊式結(jié)構(gòu)。二、單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)1單微處理器結(jié)構(gòu)在單微處理器結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)微處理器，以集中控制、分時(shí)處理數(shù)控裝置的各個(gè)任務(wù)。其它功能部件，如存儲(chǔ)器、各種接口、位置控制器等都需要通過(guò)總線與微處理器相連。圖2-2是單微處理器結(jié)構(gòu)圖。2多微處理器結(jié)構(gòu)隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的增加、數(shù)控機(jī)床的加工速度的提高，單微處理器數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足要求，因此，許多數(shù)控系統(tǒng)采用了多微處理器的結(jié)構(gòu)。若在一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器，每個(gè)微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接，共享系統(tǒng)的公用存儲(chǔ)器與i/o接口，每個(gè)微處理器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分工作，這就是多微處理器系統(tǒng)。如圖2

23、-3所示的數(shù)控系統(tǒng)帶有4個(gè)cpu。目前使用的多微處理器系統(tǒng)有三種不同的結(jié)構(gòu)，即主從式結(jié)構(gòu)、總線式多主cpu結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。2.2數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)控裝備的高速度、高精度、高柔性和高自動(dòng)化程度，向數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出了新的要求，下面主要從數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面介紹其關(guān)鍵技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)行高速處理，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量，同時(shí)要求伺服電機(jī)能高速度地作出反應(yīng)。采用32位微處理器，是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。在數(shù)控設(shè)備高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機(jī)與主軸連接成一體，從而可將主軸轉(zhuǎn)速大

24、大提高。采用直線電機(jī)技術(shù)來(lái)替代目前機(jī)床傳動(dòng)中常用的滾珠絲杠技術(shù)，在提高輪廓加工速率的同時(shí)，提高了加速度。一、除不斷采用新型功能部件外，還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究： 1. 高速加工動(dòng)力學(xué)建模及控制高速運(yùn)動(dòng)下的對(duì)象已經(jīng)不能用純靜態(tài)的方法處理，數(shù)控問(wèn)題也不再能歸結(jié)為幾何問(wèn)題或靜力學(xué)問(wèn)題。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象，它并不是“亦步亦趨”地跟隨所施加的控制，而力圖表現(xiàn)出它的“個(gè)性”；另一方面，所施加的控制必須充分顧及被控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，才能得到預(yù)期的控制效果。因此，已經(jīng)不能像傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)那樣，可以將控制系統(tǒng)與被控制對(duì)象分開(kāi)來(lái)研究和制造，而必須作為一個(gè)整體來(lái)處理，研究其在高速狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，以及超高速運(yùn)

25、動(dòng)控制條件下光、電信號(hào)的時(shí)滯影響及其消除的問(wèn)題。在高速情況下，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對(duì)象為一體的整體動(dòng)力學(xué)建模、基于整體動(dòng)力學(xué)模型的非線性控制策略、智能化控制方法等。 2.機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí)、分析與控制優(yōu)化 高速控制的核心在于實(shí)現(xiàn)高加速度，為此需要使伺服機(jī)構(gòu)處于最佳工作狀態(tài)，從而獲得系統(tǒng)最大運(yùn)動(dòng)加速度。因此，基于系統(tǒng)整體建模的加速度控制曲線選擇、伺服機(jī)電參數(shù)的辨識(shí)優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 3. 高速、高精插補(bǔ)運(yùn)算和控制算法 高速、高精插補(bǔ)是將復(fù)雜軌跡按控制規(guī)律分解成伺服控制指令。輪廓加工時(shí)，加工程序由巨量微小線段構(gòu)成，高速加工除需保證微段程序連續(xù)執(zhí)行外，還需根據(jù)軌跡變化及

26、時(shí)預(yù)測(cè)各軸狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高加速度運(yùn)行要求。這就要求對(duì)微段程序的高速、高精插補(bǔ)、高速預(yù)處理，微段程序的加減速控制，超前g代碼預(yù)測(cè)(look ahead)，復(fù)雜軌跡的直接插補(bǔ)以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行深入的研究。 4. 面向高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法 傳統(tǒng)的數(shù)控編程解決了中低速加工中的刀位軌跡生成問(wèn)題，但是高速加工卻對(duì)數(shù)控編程從原理與方法上提出了更高的要求。為此,必須在研究高速加工工藝機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究適用于高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法。在這方面，高速加工工藝機(jī)理、高速加工工藝參數(shù)知識(shí)庫(kù)、基于高速加工非線性運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償?shù)牡段卉壽E規(guī)劃、加工程序平滑過(guò)渡、高速加工中進(jìn)給速度優(yōu)化、基于step標(biāo)準(zhǔn)、面

27、向加工特征的高級(jí)nc代碼語(yǔ)言等都是需要研究的內(nèi)容。 二、 高精度化技術(shù) 提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般可通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在減少cnc系統(tǒng)控制誤差方面，通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，提高位置檢測(cè)精度的方法。然而在高速、高精加工的情況下，在線動(dòng)態(tài)測(cè)量和補(bǔ)償存在著高精度與大量程幾何量之間的矛盾，是傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以完成的。因此，需要研究新的測(cè)量和補(bǔ)償機(jī)理，即進(jìn)行高精度、大量程幾何量的在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)原理研究，以及控制誤差的在線和實(shí)時(shí)檢測(cè)、預(yù)報(bào)和補(bǔ)償方法等研究，在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法。為解決在高速、高精加工中的小步長(zhǎng)與大行程之間的矛盾，需要研究新的

28、高速驅(qū)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu)。 在機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)方面，除采用齒隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和刀具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外，近年來(lái)對(duì)設(shè)備熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)的研究已成為世界范圍的研究課題。 三、 智能化技術(shù) 模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、以范例和模型為基礎(chǔ)的決策系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等理論與技術(shù)的發(fā)展及其在制造業(yè)中的成功運(yùn)用，為數(shù)控設(shè)備智能化水平的提高建立了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。智能化正成為數(shù)控設(shè)備研究及發(fā)展的熱點(diǎn)，目前采取的主要技術(shù)措施包括： 1. 自適應(yīng)控制技術(shù) 提高加工效率是制造加工技術(shù)發(fā)展永恒追求的目標(biāo)?，F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床對(duì)加工過(guò)程的控制還是開(kāi)環(huán)控制，即它們只能忠實(shí)地執(zhí)行人們預(yù)先為它編好的加工程序，而對(duì)加工

29、過(guò)程中工況的變化，缺乏相應(yīng)的識(shí)別能力和足夠的自律控制能力。因此，零件的加工質(zhì)量和加工效率強(qiáng)烈地依賴于工藝人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。此外，加工狀況復(fù)雜多變，工藝人員為了確保安全往往選擇較保守的加工參數(shù)，使加工效率和質(zhì)量的提高受到限制。同時(shí)，加工狀況(如刀具狀況、加工中的振動(dòng)等)將直接影響設(shè)備加工的效率、質(zhì)量和安全，這種情況在銑削加工大型零件(如加工大型水輪機(jī)葉片)時(shí)更是如此。因此，加工過(guò)程的自適應(yīng)控制技術(shù)，對(duì)提高大型零件加工的效率，保障加工設(shè)備安全可靠運(yùn)行是十分重要的。 加工過(guò)程的自適應(yīng)控制技術(shù)是指數(shù)控裝備能檢測(cè)對(duì)自己有影響的信息，并自動(dòng)連續(xù)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。如通過(guò)監(jiān)控切削

30、過(guò)程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切削力及零件的加工質(zhì)量等，向數(shù)控系統(tǒng)反饋信息，通過(guò)將過(guò)程控制、過(guò)程監(jiān)控、過(guò)程優(yōu)化結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，以提高加工精度和降低工件表面粗糙度，并保證加工設(shè)備安全。有資料表明，應(yīng)用該技術(shù)在銑削加工時(shí)其效率可以提高30左右。 2 專家系統(tǒng)技術(shù) 將專家的經(jīng)驗(yàn)和切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存人計(jì)算機(jī)中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的切削參數(shù)，使加工系統(tǒng)始終處于最優(yōu)和最經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài)，從而達(dá)到提高編程效率和降低對(duì)操作人員的技術(shù)要求，大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的。 3 故障自診斷技術(shù) 故障診斷專家系統(tǒng)是診斷裝置發(fā)展的最新動(dòng)向，它為數(shù)

31、控設(shè)備提供了一個(gè)包括二次監(jiān)測(cè)、故障診斷、安全保障和經(jīng)濟(jì)策略等方面在內(nèi)的智能診斷及維護(hù)決策信息集成系統(tǒng)。 4 智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 目前已開(kāi)始研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行參數(shù)。 四、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù) 數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是指能支持遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷和控制，支持網(wǎng)絡(luò)制造資源共享、支持裝備參與網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下制造系統(tǒng)集成的技術(shù)。其主要技術(shù)內(nèi)容有： 1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備的集成技術(shù) 研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)(包括裝備間的互連技術(shù)和裝備內(nèi)部的互連技術(shù))，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化制造裝備分布式協(xié)同處理技術(shù)和異構(gòu)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)

32、集成技術(shù)等。 2 遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù) 研究實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征提取、識(shí)別和融合，診斷知識(shí)的組織以及推理算法，實(shí)時(shí)可靠的通信協(xié)議及數(shù)據(jù)的共享標(biāo)準(zhǔn)等；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)控裝備運(yùn)行狀態(tài)的智能檢測(cè)、監(jiān)控和診斷技術(shù)；數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)全局調(diào)度技術(shù)、遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)編程技術(shù)及遠(yuǎn)程操作技術(shù)等。 3 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的研究在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)除了用于傳輸加工程序、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作和控制和遠(yuǎn)程診斷外，更為重要的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)率。為此需要研究網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)cadcam系統(tǒng)，面向網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境的數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制與防范技術(shù)等。第3章 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用3.1數(shù)控機(jī)床的概述數(shù)控機(jī)床起源于美國(guó)。1947

33、年，美國(guó)帕森斯（parsons）公司為了精確地制作直升機(jī)機(jī)翼、槳葉和飛機(jī)框架，提出了用數(shù)字信息來(lái)控制機(jī)床自動(dòng)加工外形復(fù)雜零件的設(shè)想，他們利用電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路徑的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0015英寸（0.0381mm）。1949年，美國(guó)空軍為了能在短時(shí)間內(nèi)制造出經(jīng)常變更設(shè)計(jì)的火箭零件，與帕森斯公司和麻省理工學(xué)院（mit）伺服機(jī)構(gòu)研究所合作，于1952年研制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床三坐標(biāo)立式銑床，可控制銑刀進(jìn)行連續(xù)空間曲面的加工，揭開(kāi)了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。很快，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用從美國(guó)逐步推廣到歐洲地區(qū)和日本等國(guó)。我國(guó)于1958年也開(kāi)始進(jìn)行數(shù)

34、控機(jī)床的研制工作，并取得了一定的成效。在某些領(lǐng)域，如大型車銑復(fù)合加工中心技術(shù)水平已達(dá)到了國(guó)際當(dāng)代水平。數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)已先后經(jīng)歷了兩個(gè)階段、六個(gè)時(shí)代的發(fā)展：電子管、晶體管、集成電路、小型計(jì)算機(jī)、微處理器及基于pc機(jī)的通用cnc系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱為硬件連接數(shù)控（nc系統(tǒng)），其特點(diǎn)是具有很多硬件電路和連接結(jié)點(diǎn)，電路復(fù)雜，可靠性不好；后三代為第二階段，稱為計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（cnc系統(tǒng)），主要由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成，其最突出的特點(diǎn)是利用存儲(chǔ)器里的軟件控制系統(tǒng)工作，這種系統(tǒng)容易擴(kuò)展功能，柔性好，可靠性高?，F(xiàn)在，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)（onc系統(tǒng)）正得到快速發(fā)展和應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床的類型，已從最初單一的銑

35、床類數(shù)控機(jī)床，發(fā)展到如今的金屬切削類、金屬成型類、特種加工類和特殊用途類數(shù)控機(jī)床，其品種多達(dá)千余種。數(shù)控機(jī)床由程序介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)和機(jī)床主體四大部分組成，它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測(cè)量、機(jī)床制造及其配套技術(shù)的最新成果，成功地解決了現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化、零件形狀復(fù)雜化、產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期短、精度要求高的難題，是現(xiàn)代制造業(yè)的主流設(shè)備，也是關(guān)系國(guó)計(jì)民生、國(guó)防尖端建設(shè)的戰(zhàn)略物資。3.2數(shù)控機(jī)床精度的選擇數(shù)控機(jī)床根據(jù)用途又分為簡(jiǎn)易型、全功能型、超精密型等，其能達(dá)到的精度也是各不一樣的。簡(jiǎn)易型目前還用于一部分車床和銑床，其最小運(yùn)動(dòng)分辯率為0.01mm，運(yùn)動(dòng)精度和加工精度都在(0.030.05)mm以上

36、。超精密型按精度可分為普通型和精密型，一般數(shù)控機(jī)床精度檢驗(yàn)項(xiàng)目都有2030項(xiàng)，但其最有特征項(xiàng)目是：?jiǎn)屋S定位精度、單軸重復(fù)定位精度和兩軸以上聯(lián)動(dòng)加工出試件的圓度，如表1所示。 其他精度項(xiàng)目與表1內(nèi)容都有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運(yùn)動(dòng)部件的綜合精度。尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點(diǎn)的定位穩(wěn)定性，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補(bǔ)償功能，能對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進(jìn)行穩(wěn)定的補(bǔ)償。例如，傳動(dòng)鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等變化因素，它們往往隨著工作臺(tái)的負(fù)載大小、移動(dòng)距離長(zhǎng)短、移動(dòng)定位速度的快慢等反映出不同的瞬

37、時(shí)運(yùn)動(dòng)量。在一些開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，測(cè)量元件以后的機(jī)械驅(qū)動(dòng)元件，受各種偶然因素影響，也有相當(dāng)大的隨機(jī)誤差影響，如滾珠絲杠熱伸長(zhǎng)引起的工作臺(tái)實(shí)際定位位置漂移等?？傊?，如果能選擇，那么就選重復(fù)定位精度最好的設(shè)備！表1 數(shù)控機(jī)床精度特征項(xiàng)目銑削圓柱面精度或銑削空間螺旋槽（螺紋）是綜合評(píng)價(jià)該機(jī)床有關(guān)數(shù)控軸（兩軸或三軸）伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo)，評(píng)價(jià)方法是測(cè)量加工出圓柱面的圓度。在數(shù)控機(jī)床試切件中還有銑斜方形四邊加工法，也可判斷兩個(gè)可控軸在直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。在做這項(xiàng)試切時(shí)，把用于精加工的立銑刀裝到機(jī)床主軸上，銑削放置在工作臺(tái)上的圓形試件，對(duì)中小型機(jī)床圓形試件一般取在20030

38、0，然后把切完的試件放到圓度儀上，測(cè)出其加工表面的圓度。銑出圓柱面上有明顯銑刀振紋反映該機(jī)床插補(bǔ)速度不穩(wěn)定；銑出的圓度有明顯橢圓誤差，反映插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)可控軸系統(tǒng)增益不匹配；在圓形表面上每一可控軸運(yùn)動(dòng)換方向的點(diǎn)位上有停刀點(diǎn)痕跡（在連續(xù)切削運(yùn)動(dòng)中，在某一位置停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)刀具就會(huì)在加工表面上形成一小段多切去金屬的痕跡）時(shí)，反映該軸正反向間隙沒(méi)有調(diào)整好。單軸定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意一個(gè)點(diǎn)定位時(shí)的誤差范圍，它直接反映了機(jī)床的加工精度能力，所以是數(shù)控機(jī)床最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。目前全世界各國(guó)對(duì)這指標(biāo)的規(guī)定、定義、測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理等有所不同，在各類數(shù)控機(jī)床樣本資料介紹中，常用的標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（nas）和美國(guó)

39、機(jī)床制造商協(xié)會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（vdi）、日本標(biāo)準(zhǔn)（jis）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（iso）和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最低的是日本標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗臏y(cè)量方法是使用單組穩(wěn)定數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，然后又取出用±值把誤差值壓縮一半，所以用它的測(cè)量方法測(cè)出的定位精度往往比用其他標(biāo)準(zhǔn)測(cè)出的相差一倍以上。3.3 數(shù)控機(jī)床故障實(shí)用診斷技術(shù)及方法數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化緊密結(jié)合的典范，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，涉及機(jī)、電、液、氣、電子、光等各項(xiàng)技術(shù)，在運(yùn)行使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何迅速診斷，確定故障部位，并及時(shí)排除解決，保證正常使用，提高生產(chǎn)效率。 一、 數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù) 1.數(shù)控系統(tǒng)自

40、診斷。開(kāi)機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開(kāi)機(jī)后，都要運(yùn)行開(kāi)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(lái)。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(guò)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

41、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(lái)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(guò)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(guò)機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。 二、 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(wàn)用表可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。 相序表可檢測(cè)直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表可測(cè)量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表可不斷線檢測(cè)電流。測(cè)振儀是振動(dòng)檢測(cè)中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀可檢測(cè)電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測(cè)試

42、筆可測(cè)量數(shù)字電路的脈沖、電平。ic測(cè)試儀用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測(cè)和篩選。工具彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。 2.診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說(shuō)明書(shū)，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表， plc程序，編程手冊(cè)，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊(cè)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)等。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。 3.故障處理。故障軟故障由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的硬件失效引起。 故障處理對(duì)策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)

43、床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。從機(jī)床外觀、crt顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查?？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報(bào)警是否消失。如消失，說(shuō)明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來(lái)，進(jìn)行綜合分析、判斷，必要時(shí)進(jìn)行一些檢測(cè)或試驗(yàn)，達(dá)到確診故障的目的。 4.數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法。直觀法（望聞問(wèn)切）：?jiǎn)枡C(jī)床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看crt報(bào)警信息、報(bào)警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護(hù)器脫扣等聽(tīng)異常聲響聞電氣元件焦糊味及其它異味摸發(fā)熱、振動(dòng)、接觸不良等。參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在ram中，有時(shí)電池電壓不足、系統(tǒng)長(zhǎng)期不通電或外部干擾都會(huì)使參數(shù)丟失或混亂

44、，應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。隔離法：一些故障，難以區(qū)分是數(shù)控部分，還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成的，常采用隔離法。同類對(duì)調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或?qū)⒐δ芟嗤哪０寤騿卧嗷ソ粨Q。功能程序測(cè)試法：將g、m、s、t、功能的全部指令編寫(xiě)一些小程序，在診斷故障時(shí)運(yùn)行這些程序，即可判斷功能的缺失。5.故障診斷應(yīng)遵循的原則。第一，先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查排除。第二，先機(jī)械后電氣首先檢查機(jī)械是否正常，行程開(kāi)關(guān)是否靈活，氣動(dòng)液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械的故障。第三，先靜后動(dòng)維修人員本身要做到先靜后動(dòng)。首

45、先詢問(wèn)機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過(guò)程及狀態(tài)，查閱機(jī)床說(shuō)明書(shū)、圖紙資料，進(jìn)行分析后，才可動(dòng)手查找和處理故障。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)化企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的一種重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是完成生產(chǎn)過(guò)程的重要技術(shù)手段，強(qiáng)化管理是關(guān)鍵，“防”與“治”的結(jié)合是解決數(shù)控機(jī)床“使用難、維修難”的唯一3.4數(shù)控機(jī)床的維護(hù)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)概述延長(zhǎng)元器件的壽命和零部件的磨損周期，預(yù)防各種故障，提高數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障工作時(shí)間和使用壽命 。一、數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的問(wèn)題1數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境對(duì)于數(shù)控機(jī)床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠(yuǎn)離震動(dòng)較大的設(shè)備（如沖床）和有電磁干擾的設(shè)備。2電源要求。3數(shù)控機(jī)床應(yīng)有操作規(guī)程進(jìn)行定期的維護(hù)、保養(yǎng)，出現(xiàn)故障注意記錄保護(hù)現(xiàn)

46、場(chǎng)等。4數(shù)控機(jī)床不宜長(zhǎng)期封存。5注意培訓(xùn)和配備操作人員、維修人員及編程人員二、數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)1嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度。2防止灰塵進(jìn)入數(shù)控裝置內(nèi)漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降，從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。3定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。4經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓范圍在額定值的85110。5定期更換存儲(chǔ)器用電池。6數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電或使數(shù)控機(jī)床運(yùn)行溫機(jī)程序。7備用電路板的維護(hù)機(jī)械部件的維護(hù)機(jī)械部件的維護(hù)三、刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù)1. 用手動(dòng)方式往刀庫(kù)上裝刀時(shí)，要保證裝到位，檢查刀座上的鎖緊是否可靠2. 嚴(yán)禁把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù)，防止

47、機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞；3.采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫(kù)上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號(hào)是否與所需刀具一致，防止換錯(cuò)刀具導(dǎo)致事故發(fā)生；4. 注意保持刀具刀柄和刀套的清潔; 5. 經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確，檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位，并及時(shí)調(diào)整，否則不能完成換刀動(dòng)作；6. 開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)先使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開(kāi)關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作。 四、滾珠絲杠副的維護(hù)1.定期檢查、調(diào)整絲杠螺母副的軸向間隙，保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度；2.定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動(dòng)以及支撐軸承是否損壞。如有以問(wèn)題要及時(shí)緊固松

48、動(dòng)部位，更換支撐軸承；3.采用潤(rùn)滑脂的滾珠絲杠，每半年清洗一次絲杠上的舊油脂，更換新油脂。用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的滾珠絲杠，每天機(jī)床工作前加油一次；4.注意避免硬質(zhì)灰塵或切屑進(jìn)入絲杠防護(hù)罩和工作過(guò)程中碰擊防護(hù)罩，防護(hù)裝置一有損壞要及時(shí)更換。五、主傳動(dòng)鏈的維護(hù)1.定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度； 2. 防止各種雜質(zhì)進(jìn)入油箱。每年更換一次潤(rùn)滑油； 3. 保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時(shí)調(diào)整液壓缸和活塞的位移量；4. 要及時(shí)調(diào)整配重。六、液壓系統(tǒng)維護(hù)1. 定期過(guò)濾或更換油液；2. 控制液壓系統(tǒng)中油液的溫度；3. 防止液壓系統(tǒng)泄漏；4. 定期檢查清洗油箱和管路；5. 執(zhí)行日常點(diǎn)檢查制度。七

49、、氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)1. 清除壓縮空氣的雜質(zhì)和水分；2. 檢查系統(tǒng)中油霧器的供油量；3. 保持系統(tǒng)的密封性；4. 注意調(diào)節(jié)工作壓力；5. 清洗或更換氣動(dòng)元件、濾芯；八、預(yù)防性維護(hù)的目的是為了降低故障率，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作。1.人員安排 為每臺(tái)數(shù)控機(jī)床分配專門(mén)的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平。2.建規(guī)建檔 針對(duì)每臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經(jīng)常檢查、總結(jié)、改進(jìn)。3.日常保養(yǎng) 對(duì)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床都應(yīng)建立日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容(如坐標(biāo)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑、磨損情況，主軸潤(rùn)滑等，油、水氣路，各項(xiàng)溫度控制，平衡

50、系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動(dòng)帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動(dòng)，電氣柜通風(fēng)狀況等等)及各功能部件和元?dú)饧谋ｐB(yǎng)周期(每日、每月、半年或不定期)。九、我們懂得了數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)的目的和意義后，還必須明確其基本要求。主要包括：1.在思想上要高度重視數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)工作，尤其是對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作 者更應(yīng)如此，我們不能只管操作，而忽視對(duì)數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)與保養(yǎng)。2.提高操作人員的綜合素質(zhì)：數(shù)控機(jī)床的使用比使用普通機(jī)床的難度要大，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它牽涉的知識(shí)面較寬，即操作者應(yīng)具有機(jī)、電、液、氣等更寬廣的專業(yè)知識(shí)；再有，由于其電氣控制系統(tǒng)中的cnc系統(tǒng)升級(jí)、更新?lián)Q代

51、比較快，如果不定期參加的專業(yè)理論培訓(xùn)學(xué)習(xí)，則不能熟練掌握新的cnc系統(tǒng)應(yīng)用。因此對(duì)操作人員提出的素質(zhì)要求是很高的。為此，必須對(duì)數(shù)控操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其對(duì)機(jī)床原理、性能、潤(rùn)滑部位及其方式，進(jìn)行較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，為更好的使用機(jī)床奠定基礎(chǔ)。同時(shí)在數(shù)控機(jī)床的使用與管理方面，制定一系列切合實(shí)際、行之有效的措施。3.要為數(shù)控機(jī)床創(chuàng)造一個(gè)良好的使用環(huán)境：由于數(shù)控機(jī)床中含有大量的電子元件，它們最怕陽(yáng)光直接照射，也怕潮濕和粉塵、振動(dòng)等，這些均可使電子元件受到腐蝕變壞或造成元件間的短路，引起機(jī)床運(yùn)行不正常。為此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境應(yīng)做到保持清潔、干燥、恒溫和無(wú)振動(dòng)；對(duì)于電源應(yīng)保持穩(wěn)壓，一般只允許±10%

52、波動(dòng)。4.嚴(yán)格遵循正確的操作規(guī)程：無(wú)論是什么類型的數(shù)控機(jī)床，它都有一套自己的操作規(guī)程，這既是保證操作人員人身安全的重要措施之一，也是保證設(shè)備安全、使用產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。因此，使用者必須按照操作規(guī)程正確操作，如果機(jī)床在第一次使用或長(zhǎng)期沒(méi)有時(shí)，應(yīng)先使其空轉(zhuǎn)幾分鐘；并要特別注意使用中注意開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)的順序和注意事項(xiàng)。5.在使用中，盡可能提高數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率：在使用中，要盡可能提高數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率。對(duì)于新購(gòu)置的數(shù)控機(jī)床應(yīng)盡快投入使用，設(shè)備在使用初期故障率相對(duì)來(lái)說(shuō)往往大一些，用戶應(yīng)在保修期內(nèi)充分利用機(jī)床，使其薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露出來(lái)，在保修期內(nèi)得以解決。如果在缺少生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，也不能空閑不用，要定期通電，每

53、次空運(yùn)行1小時(shí)左右，利用機(jī)床運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱量來(lái)去除或降低機(jī)內(nèi)的濕度。6.要冷靜對(duì)待機(jī)床故障，不可盲目處理:機(jī)床在使用中不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些故障，此時(shí)操作者要冷靜對(duì)待，不可盲目處理，以免產(chǎn)生更為嚴(yán)重的后果，要注意保留現(xiàn)場(chǎng)，待維修人員來(lái)后如實(shí)說(shuō)明故障前后的情況，并參與共同分析問(wèn)題，盡早排除故障。故障若屬于操作原因，操作人員要及時(shí)吸取經(jīng)驗(yàn)，避免下次犯同樣的錯(cuò)誤。7.制定并且嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)控機(jī)床管理的規(guī)章制度:除了對(duì)數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)外，還必須制定并且嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)控機(jī)床管理的規(guī)章制度。主要包括：定人、定崗和定責(zé)任的“三定”制度，定期檢查制度，規(guī)范的交接班制度等。這也是數(shù)控機(jī)床管理、維護(hù)與保養(yǎng)的主要內(nèi)容。3.5

54、數(shù)控機(jī)床分類數(shù)控機(jī)床可以有多種分類方式，其中最主要的分類方式是：一、 按照加工方式分類1.金屬切削類數(shù)控機(jī)床 如數(shù)控車床，加工中心，數(shù)控鉆床，數(shù)控磨床，數(shù)控鏜床等等。2. 金屬成型類數(shù)控機(jī)床 如數(shù)控折彎?rùn)C(jī)，數(shù)控彎管機(jī)，數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。3. 數(shù)控特種加工機(jī)床 如數(shù)控線（電極）切割機(jī)床，數(shù)控電火花加工機(jī)床，數(shù)控激光切割機(jī)床等。4. 其它類型數(shù)控機(jī)床 如火焰切割機(jī)床，數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。二、 按照數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類1.高檔數(shù)控機(jī)床2.中檔數(shù)控機(jī)床3. 低檔數(shù)控機(jī)床四、 按照數(shù)控機(jī)床的功能分類1. 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床（功能少，簡(jiǎn)單，價(jià)格便易）。2. 全功能數(shù)控機(jī)床（標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機(jī)床）。五、數(shù)控機(jī)床的結(jié)

55、構(gòu)及各部分功能: 1.程序編程員所編寫(xiě)的零件加工程序。2.輸入設(shè)備將程序，指令等輸入到cnc中的操作設(shè)備，主要負(fù)責(zé)錄入程序及參數(shù)。（系統(tǒng)操作面板，紙帶機(jī)，計(jì)算機(jī)）3.輸出設(shè)備將程序，參數(shù)，指令等輸出或顯示，以便操作者進(jìn)行控制。4.cnc計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，是整個(gè)機(jī)床的大腦，一切控制指令都是由此發(fā)出，包括插補(bǔ)運(yùn)算，軌跡控制，位置控制，報(bào)警顯示，程序顯示等等。5.可程控制器即plc或pc，是機(jī)床與cnc之間的接口，因?yàn)閏nc所能接收和控制的信號(hào)都是弱電信號(hào)，而機(jī)床各輔助部分均為強(qiáng)電信號(hào)，如冷卻，潤(rùn)滑等，必需在它們之間加信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換設(shè)備，否則不僅增加系統(tǒng)功耗，更重要的是干擾系統(tǒng)正常工作。6.主軸伺服

56、對(duì)cnc發(fā)出的主軸工作指令（方向，轉(zhuǎn)速等）進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)旋轉(zhuǎn)。7.主軸電機(jī)。8.伺服放大器對(duì)cnc發(fā)出的軸控制位移指令進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)各軸伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。9.伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)各軸絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。10.位置檢測(cè)直接測(cè)量或間接測(cè)量工作臺(tái)的位置，反饋到cnc，經(jīng)cnc內(nèi)部進(jìn)行比較后，輸出位移指令，控制工作臺(tái)作進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)。第4章 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)4.1數(shù)控技術(shù)發(fā)展概況隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)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、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制

57、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作用。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(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)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(guò)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(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)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(guò)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(guò)cad/cam及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。cad/cam和cnc之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過(guò)程中cnc只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過(guò)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、