時間：2022-11-23 18:29:55
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇數(shù)控機床論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
論文摘要:文章對數(shù)控機床的爬行與振動故障原因作了簡單分析，指出一些診斷排故的方法和策略
數(shù)控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能，最后共同完成機械執(zhí)行機構(gòu)的移動、轉(zhuǎn)動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現(xiàn)切削加工任務(wù)。工作時，各項功能相互結(jié)合，發(fā)生故障時也混在一起，故障現(xiàn)象和原因并非簡單一一對應(yīng)。一種故障現(xiàn)象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現(xiàn)，數(shù)控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。
數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)所驅(qū)動的移動部件在低速運行時，出現(xiàn)移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復(fù)始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現(xiàn)象，稱為爬行；而當(dāng)其高速運行時，移動部件又出現(xiàn)明顯的振動。這一故障現(xiàn)象就是典型的進給系統(tǒng)的爬行與振動故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現(xiàn)了故障所導(dǎo)致，也可能是進給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產(chǎn)生爬行故障。
一、分析機械部分原因與對策
因為數(shù)控機床低速運行時的爬行現(xiàn)象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預(yù)緊力有關(guān)，由此數(shù)控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。
如果在機械部分，首先應(yīng)該檢查導(dǎo)軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導(dǎo)軌副，如果導(dǎo)軌副的動、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機床的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，如果導(dǎo)軌間隙調(diào)整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導(dǎo)軌副應(yīng)著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導(dǎo)軌可檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導(dǎo)軌副運動，對于滾動導(dǎo)軌則應(yīng)檢查預(yù)緊措施是否良好。關(guān)注導(dǎo)軌副的也有助于分析爬行問題，導(dǎo)軌副狀態(tài)不好，導(dǎo)軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導(dǎo)軌油是一種非常有效的措施。這種導(dǎo)軌油中有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導(dǎo)軌的摩擦特性防止爬行。
其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動裝置到移動部件之間必定要經(jīng)過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現(xiàn)爬行。通過調(diào)整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊力，調(diào)整松動環(huán)節(jié)，調(diào)整補償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。
二、分析進給伺服系統(tǒng)原因與對策
如果故障原因在進給伺服系統(tǒng)，則需分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。數(shù)控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關(guān)，所以也就離不開分析進給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調(diào)節(jié)器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調(diào)節(jié)器自身故障。根據(jù)故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發(fā)電機表面是否光整；還可檢查系統(tǒng)插補精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設(shè)定是否正確；增益電位器調(diào)整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應(yīng)對這些環(huán)節(jié)逐項檢查、分類排除。
三、其它因素
有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統(tǒng)的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統(tǒng)數(shù)控機床在一次切削加工時出現(xiàn)過載爬行。經(jīng)過仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結(jié)果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統(tǒng)確認(rèn)無故障，隨后對加工程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)工件曲線的加工，采用細(xì)微分段圓弧逼近來實現(xiàn)，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61改為G64指令連續(xù)切削，爬行消除。
如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統(tǒng)的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。
數(shù)控機床是技術(shù)密集和知識密集的設(shè)備，故障現(xiàn)象是多樣的，其表現(xiàn)形式也沒有簡單的規(guī)律可遵循，這就要求維修的技術(shù)人員要有電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電氣自動化技術(shù)、檢測技術(shù)、機械理論與實踐技術(shù)、液壓與氣動等較全面的綜合技術(shù)知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。
參考文獻(xiàn)：
論文摘要：本文針對我國數(shù)控機床，尤其是經(jīng)濟型數(shù)控機床服務(wù)的現(xiàn)狀，提出了構(gòu)建數(shù)控機床綜合服務(wù)體系的意見，以期拋磚引玉。
我國數(shù)控機床在近十余年來已經(jīng)取得了較大的發(fā)展和普及，尤其是經(jīng)濟型數(shù)控機床發(fā)展更快，在一些地區(qū)和行業(yè)初步形成了規(guī)模。然而，其服務(wù)與發(fā)展相比還不相稱，明顯滯后于發(fā)展。必須建立系統(tǒng)的綜合服務(wù)體系，數(shù)控機床才能健康持續(xù)地發(fā)展。
數(shù)控機床是在普通機床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，不妨先看看普通機床的服務(wù)。由于普通機床的發(fā)展和使用歷史已經(jīng)悠久，很自然地形成了它的服務(wù)體系，而且已經(jīng)是一個成熟的、有效的體系。正因為如此，人們習(xí)以為常，反而不覺得它的存在。如果歸納一下，這個體系至少有3個要素：
培訓(xùn)上崗普通機床的操作者和調(diào)試維修人員通常都拜過師傅，由師傅帶教的?！皫煾祹降堋本褪桥嘤?xùn)；“滿師”就是考核合格，才有資格上崗。
人員專業(yè)化“機修工”是一個常見的職業(yè)工種，已經(jīng)普及和滲透到企業(yè)、社會。對于普通機床的調(diào)試、維修、保養(yǎng)等均有這些專職人員司職。用戶一般可以做到小修大修不出廠，有問題自我消化，很少再找生產(chǎn)廠的。
服務(wù)社會化其一是服務(wù)機構(gòu)社會化，“機修廠”是遍布各地的常見單位，它提供各類機床的專業(yè)維修服務(wù)，且不受機床的生產(chǎn)廠家、型號規(guī)格的限制；其二是技術(shù)教育社會化，各級各類工科技術(shù)學(xué)校都設(shè)置機修專業(yè)，輸送合格的通用人才。另外，“師傅帶徒弟”的方式依然存在。
數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，除普通機床作基礎(chǔ)外，一般配備有數(shù)控系統(tǒng)、自動刀架、編碼器，有的還有變頻器、自動送料裝置等，集中了機械、電子技術(shù)于一體。因而數(shù)控機床更加需要完善的、有效的、及時的服務(wù)。
然而，我國的數(shù)控機床從機床廠剛出來就有先天不足。這是因為我國的機床廠自身機械技術(shù)力量雖然較強，但是電子技術(shù)方面較弱，電子類技術(shù)人員普遍匱乏，而配套部分又恰恰最需要運用電子技術(shù)。機床廠對數(shù)控機床的服務(wù)從主觀上和客觀上都沒有做好準(zhǔn)備，更加談不上服務(wù)體系。數(shù)控機床生產(chǎn)廠無法獨立承擔(dān)全面的技術(shù)服務(wù)，因而配套部分的服務(wù)依賴于配套廠就不足為奇了。這樣，一方面把服務(wù)體系割裂開來，另一方面只要用戶方面反映一點問題，機床廠就要拉上配套廠一幫人去，結(jié)果往往又是一點小問題，勞民傷財，配套廠是“有苦難言”。
數(shù)控機床的用戶，絕大部分屬于機械加工業(yè)，客觀上也有電子技術(shù)力量薄弱的問題，往往只會簡單操作而缺乏配套部分的維修知識，出現(xiàn)一些故障就束手無策，甚至停機待修，影響生產(chǎn)。中、高擋數(shù)控機床的人員配備相對還好一點，普及的經(jīng)濟型數(shù)控機床的人員配備則不夠理想，不少就是普通機床的操作人員，未經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)考核就上機操作。大家都知道沒有經(jīng)過培訓(xùn)取得“汽車駕駛證”的人是嚴(yán)禁開汽車的。對于技術(shù)含量很高的數(shù)控機床（即便是經(jīng)濟型）怎么能允許未經(jīng)培訓(xùn)考核就上崗操作呢？汽車有了故障，駕駛員大多能作前期診斷和處理，汽車修理廠也隨處可見，修理十分方便。而數(shù)控機床有了故障，自己不能處理，還只能找生產(chǎn)廠或配套廠。說到底，還是人們對數(shù)控機床服務(wù)的認(rèn)識沒有到位，觀念沒有更新，服務(wù)體系沒有構(gòu)建起來。
盡管隨著數(shù)控機床的發(fā)展，機床廠也在不斷提高和完善自己的服務(wù)，提高自身素質(zhì)，強調(diào)用戶培訓(xùn)，服務(wù)狀況有所改善。但是由于起點不高，認(rèn)識不深，自身條件不足，還不能從根本上解決服務(wù)問題。
因此必須盡快構(gòu)建與數(shù)控機床發(fā)展相適應(yīng)的綜合服務(wù)體系，才能加快數(shù)控機床的發(fā)展和普及。
根據(jù)我國數(shù)控機床發(fā)展的現(xiàn)狀，參考其他比較成熟的服務(wù)體系，我國的數(shù)控機床的綜合服務(wù)體系在下列要點上必須達(dá)成共識：
1必須由數(shù)控機床廠主動承擔(dān)全面服務(wù)，即由機床廠承擔(dān)包括機床、配套部分在內(nèi)的全部服務(wù)，改變目前機床廠和各個配套廠分散服務(wù)的狀況。因為
機床廠是產(chǎn)品的最終完成者，直接面對用戶，承擔(dān)全面服務(wù)是理所當(dāng)然。
機床廠既然生產(chǎn)數(shù)控機床，對數(shù)控系統(tǒng)是屬于必須掌握的核心技術(shù)，沒有這個基礎(chǔ)是很難參與競爭的；而其他配套件如刀架、傳感器等技術(shù)對于熟悉數(shù)控技術(shù)的人來說是不難掌握的。機床廠不能長期依賴配套廠服務(wù)，否則無從提高自身素質(zhì)和能力，增強競爭力。
控機床及其配套部分的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，質(zhì)量穩(wěn)定提高，用戶反映的問題集中在調(diào)試和維修上，由機床廠指導(dǎo)用戶使用和維修是最合適的。
數(shù)控機床使用中反映的問題是相互關(guān)聯(lián)和影響的，初期很難判斷問題在那個部分。如回轉(zhuǎn)刀架動作失靈，就要檢查刀架、數(shù)控系統(tǒng)、機床電器。如果分別由配套廠來檢查和證明自己配套部分沒有問題，或是發(fā)現(xiàn)問題解決了，各自的時間和費用已經(jīng)浪費了。這種看似滑稽的情況，其實是經(jīng)常發(fā)生的。
機床廠實行綜合的全面服務(wù)，提高服務(wù)人員技術(shù)素質(zhì)后，可以精簡人員，提高效率。同時，減少配套單位的服務(wù)，也會得到相應(yīng)的經(jīng)濟補償，有利于降低成本。機床廠承擔(dān)全面服務(wù)后，同樣可以協(xié)調(diào)與配套單位的相互配合。
2要強調(diào)培訓(xùn)考核后上崗，建立針對不同層面的培訓(xùn)體系
機床廠自身要培養(yǎng)出一支掌握機電一體化技術(shù)的隊伍，以適應(yīng)生產(chǎn)、檢驗、服務(wù)工作。尤其要使服務(wù)人員能獨立承擔(dān)數(shù)控機床的調(diào)試及維修工作。
機床廠要強調(diào)對用戶進行培訓(xùn)，要形成制度。培訓(xùn)考核合格后方可允許操作數(shù)控機床。培訓(xùn)要求是使用戶能正確使用、規(guī)范操作、能處理常見故障。擁有數(shù)控機床較多的用戶，應(yīng)盡量培訓(xùn)出專職維修人員，能獨立排除故障，做到修理基本不出廠門。
由機床行業(yè)與教育部門協(xié)調(diào)，繼續(xù)并加強在各類大、中專學(xué)校、技工職業(yè)學(xué)校辦好機電一體化專業(yè)，為社會輸送和儲備合格人才。不斷補充和完善針對數(shù)控機床服務(wù)的內(nèi)容。已經(jīng)從事此項工作的，要給以再學(xué)習(xí)的機會和條件。
實踐已經(jīng)證明，誰抓住了培訓(xùn)誰就主動，誰就發(fā)展得快一點。數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家對培訓(xùn)的認(rèn)識和行動要早些。而只有機床廠抓住了培訓(xùn)，才算是數(shù)控機床發(fā)展的關(guān)鍵！
3逐步在數(shù)控機床的用戶集中地建立數(shù)控機床維修點
可以由機床廠自己建立，也可以發(fā)動社會力量建立。把分散的數(shù)控機床維修力量集中組織起來，使數(shù)控機床的維修專業(yè)化、社會化，做到就地解決數(shù)控機床的維修和另配件供應(yīng)。
論文摘要:文章對數(shù)控機床的爬行與振動故障原因作了簡單分析，指出一些診斷排故的方法和策略
數(shù)控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能，最后共同完成機械執(zhí)行機構(gòu)的移動、轉(zhuǎn)動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現(xiàn)切削加工任務(wù)。工作時，各項功能相互結(jié)合，發(fā)生故障時也混在一起，故障現(xiàn)象和原因并非簡單一一對應(yīng)。一種故障現(xiàn)象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現(xiàn)，數(shù)控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。
數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)所驅(qū)動的移動部件在低速運行時，出現(xiàn)移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復(fù)始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現(xiàn)象，稱為爬行；而當(dāng)其高速運行時，移動部件又出現(xiàn)明顯的振動。這一故障現(xiàn)象就是典型的進給系統(tǒng)的爬行與振動故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現(xiàn)了故障所導(dǎo)致，也可能是進給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產(chǎn)生爬行故障。
一、分析機械部分原因與對策
因為數(shù)控機床低速運行時的爬行現(xiàn)象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預(yù)緊力有關(guān)，由此數(shù)控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。
如果在機械部分，首先應(yīng)該檢查導(dǎo)軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導(dǎo)軌副，如果導(dǎo)軌副的動、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機床的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，如果導(dǎo)軌間隙調(diào)整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導(dǎo)軌副應(yīng)著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導(dǎo)軌可檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導(dǎo)軌副運動，對于滾動導(dǎo)軌則應(yīng)檢查預(yù)緊措施是否良好。關(guān)注導(dǎo)軌副的也有助于分析爬行問題，導(dǎo)軌副狀態(tài)不好，導(dǎo)軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導(dǎo)軌油是一種非常有效的措施。這種導(dǎo)軌油中有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導(dǎo)軌的摩擦特性防止爬行。
其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動裝置到移動部件之間必定要經(jīng)過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現(xiàn)爬行。通過調(diào)整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊力，調(diào)整松動環(huán)節(jié)，調(diào)整補償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。
二、分析進給伺服系統(tǒng)原因與對策
如果故障原因在進給伺服系統(tǒng)，則需分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。數(shù)控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關(guān)，所以也就離不開分析進給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調(diào)節(jié)器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調(diào)節(jié)器自身故障。根據(jù)故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發(fā)電機表面是否光整；還可檢查系統(tǒng)插補精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設(shè)定是否正確；增益電位器調(diào)整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應(yīng)對這些環(huán)節(jié)逐項檢查、分類排除。
三、其它因素
有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統(tǒng)的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統(tǒng)數(shù)控機床在一次切削加工時出現(xiàn)過載爬行。經(jīng)過仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結(jié)果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統(tǒng)確認(rèn)無故障，隨后對加工程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)工件曲線的加工，采用細(xì)微分段圓弧逼近來實現(xiàn)，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61改為G64指令連續(xù)切削，爬行消除。
如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統(tǒng)的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。
數(shù)控機床是技術(shù)密集和知識密集的設(shè)備，故障現(xiàn)象是多樣的，其表現(xiàn)形式也沒有簡單的規(guī)律可遵循，這就要求維修的技術(shù)人員要有電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電氣自動化技術(shù)、檢測技術(shù)、機械理論與實踐技術(shù)、液壓與氣動等較全面的綜合技術(shù)知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。
參考文獻(xiàn)：
進入新世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，勞動生產(chǎn)率也得到了顯著的提高，現(xiàn)代社會發(fā)展追求的目標(biāo)是更加高效與節(jié)能的發(fā)展模式，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率這一命題也正是在這種背景下提出的。因此，我們可以得知提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率是適應(yīng)時代潮流的產(chǎn)物，對于提高勞動生產(chǎn)率，促進社會發(fā)展有著極其重要的意義。另一方面，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率可以降低勞動強度，降低成本投入，這也是響應(yīng)國家節(jié)能減排政策的具體體現(xiàn)。最后需要認(rèn)識到的是提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率對于促進加工企業(yè)的發(fā)展與進步也有著十分重要的意義和價值。綜上所述，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率對于現(xiàn)代社會的發(fā)展有著極其重要的理論意義與現(xiàn)實價值。
2影響數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的相關(guān)因素
1）規(guī)章制度不完善。
近些年，數(shù)控機床取得了一定的發(fā)，但是針對某些方面仍然存在一定的問題，一些設(shè)備與零件仍然存在很大的問題，在實際的工作之中數(shù)控機床還沒有制定合理科學(xué)的規(guī)章制度保障數(shù)控機床的正常工作，這是影響數(shù)控機床發(fā)展最為主要的因素之一。
2）編制程序有失規(guī)范。
數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床相比較最為突出的有點就是增加了數(shù)字與計算機控制的部分，這就必然需要相關(guān)軟件的支撐，由此可見，軟件的編制程序?qū)τ谔岣邤?shù)控機床機械技術(shù)加工效率也有著十分重要的理論意義與現(xiàn)實價值。程序的編制在很大程度上可以對數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率產(chǎn)生最為直接的影響。
3提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的策略
3.1軟件系統(tǒng)
1）專業(yè)操作人員。
在實際的工作之中，專業(yè)的操作人員對于提高控機床機械技術(shù)加工效率有著十分重要的作用，他們是對數(shù)控機床軟件進行實際操作的人員，其專業(yè)能力與業(yè)務(wù)素養(yǎng)對于控機床機械技術(shù)加工效率有著直接的關(guān)系。因此，加工企業(yè)應(yīng)該充分的重視數(shù)控機床操作人員業(yè)務(wù)能力的提高。具體的實施方式有很多，其中比較重要的方式可以分為以下幾種：①加工企業(yè)應(yīng)該針對操作人員進行定期的培訓(xùn)，不斷的提高他們的綜合素質(zhì)與業(yè)務(wù)能力，讓員工掌握相關(guān)的理論知識與注意事項；②應(yīng)該不斷引進相關(guān)的專業(yè)人才整體提高數(shù)控機床操作人員的整體素質(zhì)，保障數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的提高。
2）進一步規(guī)范操作流程。
與普通機床相比，數(shù)控機床在的操作流程更加復(fù)雜，操作工藝相對較多。因此，在實際的工作之中，為了進一步提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率，我們應(yīng)該嚴(yán)格的規(guī)范數(shù)控機床的操作流程，減少數(shù)控機床工作之中的冗雜流程，制度嚴(yán)格的工作步驟與檢驗步驟，真正實現(xiàn)數(shù)控機床工作的科學(xué)化與規(guī)范化，以此來提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率。
3）創(chuàng)新管理模式。
數(shù)控機床有著其自身的特點，其中最為突出的特點就是需要進行科學(xué)的管理，只有這樣才能更好的發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢，促進加工企業(yè)的不斷發(fā)展與進步。因此，在實際的工作之中一定要注重數(shù)控機床管理模式的創(chuàng)新，對不同工藝的數(shù)控機床制定不同的管理模式，實現(xiàn)管理模式的與時俱進，只有這樣才能更好的促進數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的提高。
3.2硬件方面
在提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率過程中最為重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析數(shù)控機床的工作特點，針對其具體的工作環(huán)境采取相應(yīng)的措施，在實際的工作中需要注意的方面很多其中比較重要的方面主要是以下幾個方面。
1）恒定的電網(wǎng)供電水平。
數(shù)控機床依靠科技技術(shù)與電腦尖端技術(shù)，對電網(wǎng)供電系統(tǒng)有著極為苛刻的限制。就目前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)控機床來說，其裝置內(nèi)部欠壓保護裝置的報警系統(tǒng)在不穩(wěn)定的電網(wǎng)系統(tǒng)中很難維持恒定的工作狀態(tài)，要解決這個問題最直接的辦法就是根據(jù)運行中數(shù)控機床的自身特性，有方向有策略的針對的配置交流穩(wěn)壓器，以減少高峰及低谷時段供電不穩(wěn)定對整個加工高效所產(chǎn)生的后果。
2）加強對設(shè)備選型的研究。
在實際的工作中，我們應(yīng)該注重加強數(shù)控機床設(shè)備選型的研究，尤其是針對數(shù)控系統(tǒng)方面也更是需要重視。在具體的工作之中，應(yīng)該根據(jù)工作的具體環(huán)境和具體條件，結(jié)合生產(chǎn)的產(chǎn)品等因素對設(shè)備的型號進行選擇。另外，一個加工企業(yè)購買多種控機床的過程中應(yīng)該買一個廠家出產(chǎn)額設(shè)備，方便維修，有利于工藝之間的連接，從而實現(xiàn)數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率的提高。
3）做好機床的維護和管理。
數(shù)控機床的管理與維護對于保障數(shù)控機床正常工作，提高數(shù)控機床的使用壽命有著極其重要的作用與價值。機床是對數(shù)控機床進行維護和保養(yǎng)最為重要的方式之一，要結(jié)合機床實際的工作環(huán)境與工作狀態(tài)，對機床進行適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)。另外，還應(yīng)該針對不同型號的機床選擇不同的油，只有這樣才能保障機床的正常工作，提高數(shù)控機床機械技術(shù)加工效率。
4結(jié)束語
數(shù)控機床是把電子技術(shù)、自動化技術(shù)、電機技術(shù)以及測量技術(shù)集中在一起的自動化化設(shè)備，數(shù)控機床具有精度高，效率高和柔性高這三個主要的特點。數(shù)控機床屬于過程控制裝備的一種，它需要每一時刻都要做好對設(shè)備的控制，使全部設(shè)備都可以準(zhǔn)確的工作。需要注意的是不論哪一部分出現(xiàn)了故障問題都會使得機床設(shè)備停止工作，這就造成了工作的停滯，工作停滯的出現(xiàn)會對生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都受到嚴(yán)重影響。此外，特別是當(dāng)設(shè)備運用于煤礦生產(chǎn)中時，一定要加強注意，因為數(shù)控機床正是處于工作中的關(guān)鍵崗位，如果出現(xiàn)故障后沒有及時的進行維修和維護，就會造成巨大的經(jīng)濟損失，所以對煤礦機械的原理和裝置進行詳細(xì)的設(shè)計是很重要的。
2、數(shù)控技術(shù)特點和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀
數(shù)控技術(shù)能很方便的改變加工工藝中的工藝參數(shù)，有利于新產(chǎn)品的研發(fā)和換批加工。能確保加工的精度減少輔助時間，從而實現(xiàn)一次工作完成多道復(fù)雜的加工工序。對于普通機床難以完成的零價加工，如對復(fù)雜零件和零件曲面狀的加工能高質(zhì)量的完成。采用的是模塊化的工具，一方面減少了安裝和換刀的時間，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的標(biāo)準(zhǔn)化。隨著現(xiàn)在的微處理器的產(chǎn)生以及現(xiàn)代的SOPC技術(shù)的發(fā)展，在機械加工和和機械設(shè)備的維修檢測以及集成的程度上都有很大的提高。我國的自主創(chuàng)新能力不足，目前我國的數(shù)控技術(shù)只是處于對進口產(chǎn)品的模仿階段，在技術(shù)創(chuàng)新方面缺乏。歸其原因就是我們對引進的先進技術(shù)的研究不深入，最重要的是我國缺乏完善的鼓勵創(chuàng)新機制。還有就是我國的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)程度不高，可靠性和穩(wěn)定新不高?，F(xiàn)階段我國主要的串口通訊技術(shù)和NC程序傳送技術(shù)的集成化和網(wǎng)絡(luò)水平有限。所以在煤礦數(shù)控技術(shù)的研究和應(yīng)用的領(lǐng)域還有很長的路要走。
3、煤礦數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)
構(gòu)成數(shù)控機床的主體結(jié)構(gòu)，有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置等構(gòu)成。計算機系統(tǒng)在煤礦機床的數(shù)控系統(tǒng)中占據(jù)著一個核心地位，系統(tǒng)通過輸入以及輸出命令的各種轉(zhuǎn)換來對數(shù)據(jù)進行處理，從而完成來對工程執(zhí)行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充當(dāng)了一個人機交換的媒介，傳輸各種各樣的程序。PLC在煤礦數(shù)控機床設(shè)備中發(fā)揮著信息的交換作用，它是一個雙方面信息交換空間，不僅要實現(xiàn)與控制中心的信號進行交換，還要與數(shù)控機床的開關(guān)信號進行交換，所以它的信息存量特別大。信息交換的地址不能隨意的刪除或者更換，都是已經(jīng)事先設(shè)計好的地址。對煤礦數(shù)控機床的設(shè)計有三個重要的模塊，分別是主傳動數(shù)控化、傳動的數(shù)控化以及對伺服進給系統(tǒng)三方面的設(shè)計改造。
4、煤礦機械數(shù)控機床的設(shè)計
應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)應(yīng)用的場合，所需控制的對象以及對系統(tǒng)提出的基本要求這些因素之后，再選擇使用合適的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位機的CPU是目前我國常用的CPU芯片。有時候也選用8位機的CPU，例如8080，8031，Z80等。應(yīng)用于普通數(shù)控機床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51單片機。選擇它們主要是看重了配套芯片比較廉價，而且實用性和普及都是很強的，此外，對于它們的制造和維修也都是很方便的。這些特點使得它們完全符合改造需求。電氣控制系統(tǒng)的目的就是為了滿足被控對象工藝，有效的促進產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的進一步提升。在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的過程中，要按照下列原則進行。
一、堅持完整性原則，也就是說，要確保可以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程和機械設(shè)備的需要。
二、經(jīng)濟性原則，就是產(chǎn)品一經(jīng)設(shè)計出可以做到簡單實用。
三、可靠性原則，就是PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計完成后可以穩(wěn)定可靠的運行。
四、發(fā)展性原則，就是對現(xiàn)在已有的生產(chǎn)工藝進行全面的檢查后給未來的發(fā)展留出一定的空間。
通過機床的傳動實現(xiàn)不同的工件在不同的速度下運行時的協(xié)調(diào)。傳動的性能會對零件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率產(chǎn)生很大的影響，在設(shè)計中還要考慮其經(jīng)濟性，利用原來的電動機拖動機床的傳動，達(dá)到機床的正常高效率運行。在加工的設(shè)計中，考慮到變換了切削轉(zhuǎn)矩以及機床電壓，會使得電機轉(zhuǎn)速也發(fā)生變化，使得生產(chǎn)精度提高，其影響會直接反應(yīng)在零件的表面生產(chǎn)。在主軸的設(shè)計中應(yīng)加入變頻調(diào)速系統(tǒng)，用來完成機械換擋。傳動系統(tǒng)主要是將接受系統(tǒng)的指令傳輸給傳送系統(tǒng)需要進行工作的部分。驅(qū)動系統(tǒng)會根據(jù)指令進行相應(yīng)設(shè)定的工作，之后會進行機械的加工處理，從而生產(chǎn)出符合規(guī)定要求的零件。對于精度要求很高的參數(shù)設(shè)置需要依據(jù)傳動要求進行相應(yīng)的設(shè)定，同時，開環(huán)控制是對驅(qū)動系統(tǒng)進行改造的過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。當(dāng)現(xiàn)代機床與傳統(tǒng)的進行比較時可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代機床具有更高的穩(wěn)定性，而且自身發(fā)生故障的可能性越來越低，工作中出現(xiàn)的故障也大多是由于人為操作失誤所引起。數(shù)控機床都是由機械和電氣等多方面的程序構(gòu)成，維修人員要從內(nèi)到外仔細(xì)的檢查，最大限度的排除因為隨意的卸載造成的機床性能降低。此外，對于參數(shù)的設(shè)置也要能夠起到將滾珠絲杠螺母副之間的軸向間隙減小甚至消除的作用，這樣的操作可以更加有效地提高傳動的剛度。在設(shè)計中，對數(shù)據(jù)庫的整理也是很有必要的，它是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫是將數(shù)據(jù)和資源實現(xiàn)共享的核心技術(shù)，然后經(jīng)過本地計算機的處理完成數(shù)據(jù)的存貯和查詢。
5、煤礦數(shù)控機床伺服系統(tǒng)設(shè)計
數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)有三種，即開環(huán)，半閉環(huán)和閉環(huán)三種。其中閉環(huán)的控制方案的優(yōu)點很多也很突出，閉環(huán)的系統(tǒng)的機床精度很高，在補償機械運動中的誤差小，能減小甚至消除干擾與間隙等因素對精度的影響。但是閉環(huán)系統(tǒng)的機構(gòu)較其他系統(tǒng)復(fù)雜，使用技術(shù)難度較大，對該系統(tǒng)的調(diào)試和維修困難，再有就是生產(chǎn)的造價高，在實際的生產(chǎn)過程中使用閉環(huán)的控制系統(tǒng)沒有太大的必要性。ActiveX的其實就是一個開放的平臺。其工作內(nèi)容就是給程序的開發(fā)人員和用戶，還有Web生產(chǎn)廠商提供在互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建程序集成過程中的方向。ActiveX服務(wù)器控件能把所有的能執(zhí)行的代碼還有程序融入到該服務(wù)器系統(tǒng)之中，并嵌入到Web中，讓用戶能通過網(wǎng)絡(luò)就能得到想要的程序，不需要遠(yuǎn)程的客戶端就能進行遠(yuǎn)程的執(zhí)行。
6、總結(jié)
（1）加工原理誤差。加工原理誤差是在實際的機械零件加工過程中，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)控機床機械加工中最常出現(xiàn)的精度誤差原因。產(chǎn)生這種誤差的原因有兩種：a.實際的加工中使用類似的加工方法，在數(shù)控機床的實際操作中，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，這必然會造成加工原理上的誤差。b.實際機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，但是實際操作中，機械加工的刀具不能達(dá)到理想的要求，一般會采用近似的刀具曲面，像弧線、直線等線性進行替代，這種情況就會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.機械零件受力點位置變化引起誤差。在機械加工工藝的生產(chǎn)中，工藝系統(tǒng)的切削著力點通常會伴隨著切削的位置進行變化，兩者之間位置的變化，使得加工零件受力點在不斷變化，在位置的交錯中，會造成一定的誤差。b.機械加工受力程度的變化引起誤差。在機械加工中，零件受力點在不斷變化過程中，點受到的切削程度也會不一樣，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形成不同受力點切削的力度不一，形成加工工藝中的誤差。
2數(shù)控機床機械加工精度提升的誤差補償技術(shù)
在現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用中，保證機械加工的精度的方法有兩種，一是提高數(shù)控機床的質(zhì)量，二是采用誤差補償技術(shù)，本文著重從誤差補償技術(shù)進行精度提升的研究。誤差補償一般又可以分為誤差預(yù)防和誤差補償技術(shù)，在誤差補償技術(shù)中常用的方法是誤差建模、誤差測量、誤差補償實施。（1）硬件靜態(tài)補償法。在機械加工精度控制中利用硬件靜態(tài)補償法是指通過添加外部硬件機構(gòu)，在外力的作用下讓機床運用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運動來減少加工中的誤差。在加工螺絲時由于加工機床絲杠之間存在誤差，通過螺距校正尺來進行絲杠之間的螺距，就屬于是靜態(tài)補償法。由于靜態(tài)補償法的局限性，只能在停止時進行數(shù)值或者是硬件的參數(shù)調(diào)整進行補償，在運動時不能進行實時的補償，這種硬件靜態(tài)補償法被使用的頻率相對較低，一般會和其他方法進行綜合使用。（2）靜態(tài)補償法和動態(tài)補償法綜合使用。上面已經(jīng)給提到靜態(tài)補償法是在數(shù)控機床加工的靜止時，通過調(diào)整參數(shù)進行誤差補償，這種補償法可以對精度進行系統(tǒng)補償提高，不能在運動中進行隨機的誤差補償，通過和動態(tài)補償法的相結(jié)合可以實現(xiàn)加工精度的大大提高。動態(tài)補償是在加工的切削情況下，依據(jù)機床的工況、環(huán)境條件和空間位置的變化追蹤進行補償量亦或參數(shù)補償，通過運動的實時現(xiàn)狀進行反饋補償，例如在軸承的機床加工中，通過對熱量、幾何形狀、切削程度的監(jiān)控進行及時的參數(shù)修改補償，是一種具有現(xiàn)實實際意義的誤差補償法，但對于數(shù)控機床的技術(shù)水平要求極高，投入的成本很大。（3）進給伺服系統(tǒng)補償法。伺服系統(tǒng)是驅(qū)動各加工坐標(biāo)軸運動的傳動裝置。這種補償系統(tǒng)可以正反兩個方向運行，能夠根據(jù)加工軌跡的要求，進行實時的正向或者反向運動，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)控機床進給系統(tǒng)中由步進電機構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)，步進電機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電機輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動來控制機床加工；閉環(huán)進給位置伺服系統(tǒng)，它主要是采用直流伺服電動機或交流伺服電動機驅(qū)動，機床工作臺的實際位移可通過檢測裝置及時反饋給數(shù)控裝置中的比較器，以便于指令位移信號進行比較，兩者差距有作為伺服電機的控制信號，進而驅(qū)動工作臺消除位移誤差；半閉環(huán)進給位置伺服系統(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，另一方面用作測速信號。當(dāng)點擊的負(fù)載變化時候，反饋脈沖信號的頻率將會隨著變化，在實際的機床加工中，通過控制伺服電機的轉(zhuǎn)速進行精度誤差的減小。（4）修改G代碼補償法。G代碼是編制機床加工程序的語言，G代碼中有刀具的補償功能，像G44、G43是刀具長度補償。G代碼的補償原理是通過對刀位信息的修改來補償誤差的范圍。這種補償也被廣泛用于數(shù)控機床的機械加工誤差補償，例如Hsu等人建立的五軸機床誤差補償模型，根據(jù)對模型對CAM軟件生成的初始刀位進行修改，用修改G代碼的方法完成數(shù)控機床機械加工誤差補償。這種補償方法需要G代碼的編程人員進行工件的幾何形狀確定，確定工藝過程和刀具軌跡，在進行實際的運行中，如果出現(xiàn)位置偏移就需要通過修改G代碼進行誤差補償，一般運用于比較簡單的加工零件，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)雜的零件時候，就需要通過計算機的G代碼控制進行修改，程序員通過計算機輔助進行編程。（5）坐標(biāo)偏置補償法。坐標(biāo)偏置補償法是利用數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)原點偏移，參照位置等信號的反饋進行機床誤差的補償。在程序員進行操作時候，可以通過數(shù)控系統(tǒng)的直觀顯示進行零件加工的誤差校對，對于出現(xiàn)誤差的，可以通過操作數(shù)控系統(tǒng)對原點坐標(biāo)進行重新設(shè)置，使其對出現(xiàn)的誤差進行補償，這種補償方法適用于三軸坐標(biāo)的數(shù)控機床。這種補償法一般在使用側(cè)頭時候用的是固定側(cè)頭，同時還需要一定的軟件補償，保證地基的穩(wěn)定。
3結(jié)束語
綜上所述，誤差補償法可以有效的提高數(shù)控機床機械加工精度，并能夠給數(shù)控機床帶來經(jīng)濟效益。誤差補償可以有效的控制數(shù)控機床機械加工過程的零件精度，有助于提高機械加工工藝技術(shù)，能夠適應(yīng)數(shù)控機械加工企業(yè)的高級精度、高級質(zhì)量水平化發(fā)展方向。誤差補償法是在原有數(shù)控機床的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)的技術(shù)和手段，來實現(xiàn)零件設(shè)計的理論值，目前誤差補償?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償技術(shù)，使其成為現(xiàn)代社會精密工程的主要技術(shù)。
作者:王少彬 單位:浙江省寧波市寧波大紅鷹學(xué)院
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伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)與刀具、主軸間的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)。它的性能在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。例如，數(shù)控機床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)均取決于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。伺服系統(tǒng)按控制方式分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類。在普通機床的數(shù)控化改造中，一般選用價格較低的開環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的執(zhí)行元件——伺服電機，通常采用步進電機或永磁式交流伺服電機。
步進電機是采用脈沖數(shù)字信號進行控制的，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動變?yōu)榱?，易于控制，價格最低。其選擇的關(guān)鍵是對參數(shù)進行確定。確定參數(shù)的具體方法是：先計算電機的步距角，其次確定其步距精度，然后再對它的轉(zhuǎn)矩進行選擇，最后選定步進電機驅(qū)動器。
永磁式交流伺服電機常用于進給驅(qū)動系統(tǒng)中，它容量大，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率高，但啟動特性欠佳。其選擇方法是：先確定電機的額定轉(zhuǎn)速，其次選擇其負(fù)載慣量，然后再確定它的額定轉(zhuǎn)矩，進行電機預(yù)選，最后通過進一步的速度、加減速轉(zhuǎn)矩及連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩的驗算確定預(yù)選電機是否符合要求。
2數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的中樞，是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，選擇時要保證能購得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。
首先，要考慮被改造機床的功能要求。根據(jù)機床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能要與準(zhǔn)備改造的機床所能達(dá)到的功能相匹配。既要避免因偏面追求數(shù)控系統(tǒng)的高性能指標(biāo)，而選擇了功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于改造機床功能的系統(tǒng)，造成功能過剩、資金浪費，且在一定程度上還可能潛伏下由于數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加而帶來故障率升高的隱患。又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿足機床全部功能要求，不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用，使機床的優(yōu)良性能發(fā)揮不出來。
其次，要考慮數(shù)控系統(tǒng)的制造廠商。老牌著名跨國公司主要有德國的西門子、日本的發(fā)那科和三菱、法國的NVM等，國內(nèi)公司主要有中華數(shù)控、中國珠峰、北京航天等。目前，進口系統(tǒng)的性能尚優(yōu)于國產(chǎn)系統(tǒng)，但價格也較高，因此適用于大型高精度機床。國產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡單，性能較穩(wěn)定，價格便宜，對一般車床、銑床已能可靠使用，且近幾年國產(chǎn)系統(tǒng)也有長足進步，與世界先進技術(shù)的差距越來越小。如中華數(shù)控公司，就憑借已其達(dá)到國際領(lǐng)先水平，且具有自主版權(quán)的數(shù)控技術(shù)和現(xiàn)代化的產(chǎn)業(yè)基地在中國大地迅速崛起。該公司的中華數(shù)控系統(tǒng)曾在2004年舉行的第一屆全國數(shù)控技能大賽上與西門子、發(fā)那科等著名系統(tǒng)同臺全方位競技，充分發(fā)揮了其強大功能優(yōu)勢。使用此系統(tǒng)的參賽選手，有多人取得了很好的成績?？梢?，國內(nèi)系統(tǒng)功能也會越來越完善。
第三，要考慮數(shù)控系統(tǒng)與其它配件的匹配。如果數(shù)控系統(tǒng)、電機及驅(qū)動器的品種、牌號太雜，在連接各部件時，就可能會出現(xiàn)輸入與輸出信號的不匹配及在傳送中信號產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。因此，選擇時要優(yōu)先考慮能提供進給伺服系統(tǒng)和主軸驅(qū)動的廠家的數(shù)控系統(tǒng)。
另外，在資金允許的條件下，盡量向著名廠家型號系列靠攏。一般著名廠商此類系統(tǒng)零件篩選更嚴(yán)格，制造工藝更規(guī)范可靠，性能穩(wěn)定，能更好地預(yù)防電器元件的故障或提前失效引起的設(shè)備故障，也有利于維修。
3機床機械部件的改造
數(shù)控機床的機械部分在剛度、精度、速度、摩擦磨損等方面較普通機床有更高的要求。因此，不能簡單地認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達(dá)到了機床數(shù)控改造的目的。而是應(yīng)該從機床自身的價值考慮，分析改造要達(dá)到的目標(biāo)和所需投入。從該機床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來分析改造價值。對被改造機床的結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀作全面分析。其中包括機床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合改造要求，部件結(jié)構(gòu)是否仍然完好，各坐標(biāo)軸的機械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用，各項精度是否滿足要求，機床在加工中是否存在故障和歷史上有無出現(xiàn)過重大故障。從該機床的投入產(chǎn)出率估算，確定最終改造方案。
3.1主傳動系統(tǒng)的改造
在對主傳動系統(tǒng)進行改造時，一般應(yīng)盡量保留原主軸箱齒輪變速換檔機構(gòu)，只把主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)由原來的機械控制改變?yōu)橛蓴?shù)控系統(tǒng)控制。當(dāng)然，如果為了擴大變速范圍，實現(xiàn)加工過程中的自動變速，也可以將原來的單速電機更換為多速電機，這樣可以使機床性能更好。但多速電機的功率是隨轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電機功率要大，且還要增加一套電機變速系統(tǒng)，改裝比較麻煩。對普通機床進行簡易數(shù)控改造時，最好不要用這種方法。另外，為了使改裝后的機床主傳動和進給傳動保持必然的聯(lián)系，要在主軸箱內(nèi)安裝一個與主軸同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器。如普通車床改裝為數(shù)控車床時，在主軸箱內(nèi)裝主軸脈沖編碼器，以保證改造后的車床具備螺紋加工的功能。
3.2進給傳動系統(tǒng)的改造
在對進給傳動系統(tǒng)進行改造時，一般都應(yīng)該把原來的進給變速傳動裝置及操縱機構(gòu)全部拆除。而每個方向的進給傳動都改由各自獨立的功率步進電機，經(jīng)減速齒輪直接與帶動滑板移動的絲杠連接，分別實現(xiàn)各坐標(biāo)方向的運動，進行各坐標(biāo)的控制。例如普通機床的簡易化數(shù)控改裝，通常都是把原來由主軸箱到進給箱的傳動路線切斷，且將溜板箱拆除，直接把齒輪減速箱和功率步進電機安裝在縱向絲杠的右端和橫向絲杠的外端。
在對機床進給傳動系統(tǒng)改裝的同時，也要對此傳動系統(tǒng)中的傳動裝置元件進行相應(yīng)的改造。具體如下：
（1）絲杠。絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的傳動裝置。改造時，為了滿足數(shù)控機床上較高精度零件的加工要求，應(yīng)該用滾珠絲杠螺母副替換原普通機床上的梯形絲杠螺母副。滾珠絲杠螺母副把傳動絲杠與螺母之間的滑動摩擦變?yōu)榱藵L動摩擦，使摩擦損失減小，精度保持性、傳動平穩(wěn)性、傳動效率等都得以提高。其傳動效率可達(dá)到92%～98%，是普通絲杠螺母副的3～4倍。
（2）拖板。拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對象。不論是點位控制、直線控制，還是輪廓控制，被加工零件的最終坐標(biāo)精度都將受到拖板運動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。除拖板及相配件精度要高外，由驅(qū)動電機到絲杠間的傳動齒輪也要采用間隙消除結(jié)構(gòu)。以滿足傳動精度和靈敏度的要求。常用的消隙方法有剛度調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩種。剛性調(diào)整法傳動剛度較好，結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整起來很費時；柔性調(diào)整法，一般用彈簧彈力自動消除齒側(cè)間隙，傳動剛度較低，傳動平穩(wěn)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。改造中，可根據(jù)機床加工目標(biāo)選用。具體選用可參考有關(guān)資料。
（3）機床導(dǎo)軌。為了使改造后的機床有較高的開動率和精度保持性，應(yīng)充分考慮機床導(dǎo)軌的耐磨性。當(dāng)前國內(nèi)普通機床床身等大件多采用普通鑄鐵，其摩擦系數(shù)較大。改造中，在對達(dá)不到預(yù)定要求的原機床導(dǎo)軌進行修磨、刮研后，要在上面貼上耐磨、吸振的聚四氟飛烯軟帶。
4刀架的改造
刀架是否需要進行改造，要根據(jù)改造后機床主要加工對象來確定。若采用一把刀即可完成本機床上的加工，就沒有必要對刀架進行改造。若需采用多把刀，如普通車床改裝后需要三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對刀架部件進行改造。即拆掉原手動刀架，裝上電氣或液壓驅(qū)動，由數(shù)控裝置控制的自動刀架。
機床的數(shù)控化改造要考慮的因素很多。除了上面提到的主要內(nèi)容外，由于機床控制方式的改變，還要對其進行電氣部分的重新設(shè)計，機械部分的大修和專項修理，解決調(diào)試、安裝等多方面存在的問題?？傊诟脑爝^程中，一定要全面綜合地考慮問題。只有這樣才能改造出性能價格比最優(yōu)的機床。
摘要：從中、小企業(yè)設(shè)備的實際情況出發(fā)，對在普通機床的數(shù)控化改造中，如何對數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)進行選擇，如何對其機械部分進行改造等問題進行了介紹。
關(guān)鍵詞：普通機床；數(shù)控化；數(shù)控機床；改造
Abstract:Onthebasisoftheconditionoftheequipmentinsmallenterprisesormiddleenterprises,intheprocessofrestructuringthegeneralmachinetoolintoNC,theproblemsthathowtoselecttheNCsystem,servosystemandhowtorestructurethestructuresofthemachinetoolandsoonareintroduced.
Keyword:Ordinaryenginebed;Numericalcontrol;Numerically-controlledmachinetool;Transformation
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隨著計算機技術(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，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行探討開發(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、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的運用。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時動態(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)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、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)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(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，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(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床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(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)場環(huán)境(environment)下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正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，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。
2.數(shù)控機床發(fā)展趨勢
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式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
2.1.2柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
2.1.3工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。
2.1.4實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境(environment)，其運用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的探討和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理(manage)及補償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。
2.2功能發(fā)展方向
2.2.1用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機(computer)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。
2.2.2科學(xué)計算可視化科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境(environment)技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理(manage)數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
2.2.3插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>
2.2.4內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
2.2.5多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計算機(computer)、聲像和通信（communicate）技術(shù)于一體，使計算機(computer)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
2.3.1集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可*性。
2.3.2模塊化硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
2.3.3網(wǎng)絡(luò)化機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
3.存在的問題及相關(guān)解決方法深度思考
3.1不斷加強技術(shù)創(chuàng)新是提高國產(chǎn)數(shù)控機床水平的關(guān)鍵國產(chǎn)數(shù)控機床缺乏核心技術(shù)，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可*性仍然與國外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國產(chǎn)數(shù)控機床制造商通過技術(shù)引進、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數(shù)控技術(shù)，但缺乏對機床結(jié)構(gòu)與精度、可*性、人性化設(shè)計等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產(chǎn)數(shù)控機床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認(rèn)可。
3.2制造水平與管理手段依然落后一些國產(chǎn)數(shù)控機床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全*手工，加工質(zhì)量在生產(chǎn)進度的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產(chǎn)數(shù)控機床制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。如國外機床制造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國內(nèi)的生產(chǎn)周期過長且很難控制。因此我們在引進技術(shù)的同時應(yīng)注意加強自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。
3.3服務(wù)水平與能力欠缺也是影響國產(chǎn)數(shù)控機床占有率的一個重要因素由于數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠(yuǎn)利益，對提高自身的綜合服務(wù)水平不夠重視，甚至對服務(wù)缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務(wù)。有些企業(yè)派出的人員對生產(chǎn)的數(shù)控機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好數(shù)控機床，更不能指導(dǎo)用戶使用好機床;有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶的加工產(chǎn)品、工藝、生產(chǎn)類型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶進行設(shè)備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓(xùn)人員和良好的培訓(xùn)環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工出高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能逐步得到用戶的認(rèn)同，提高國產(chǎn)數(shù)控機床的市場占有率。
3.4加大數(shù)控專業(yè)人才的培養(yǎng)力度從我國數(shù)控機床的發(fā)展形式來看需要三種層次的數(shù)控技術(shù)人才：第一種是熟悉數(shù)控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術(shù)操作人員;第二種是熟悉數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)軟硬件知識的中級人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計和制造知識，能夠熟練應(yīng)用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經(jīng)驗;第三種是精通數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計以及數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計、能夠進行數(shù)控機床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新的數(shù)控技術(shù)高級人才。我國應(yīng)根據(jù)需要有目標(biāo)的加大人才培養(yǎng)力度，為我國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)提供強大的技術(shù)人才支撐
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摘要
