自動化機床論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇自動化機床論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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不斷的將機械產品的創(chuàng)新能力優(yōu)化與提高，與國家、機械領域的企業(yè)單位發(fā)展與生存有著密切的聯(lián)系。在美國，相關的機械工程的設計委員會制定了2005年到2030年的有限資助計劃領域中，將機械創(chuàng)新設計作為重要的資助之一；另外，機械個性化的發(fā)展趨勢以及機械市場的復雜多變也要求了企業(yè)需要在機械設計當中不斷的更新、設計，迎合市場的需要，而自動化技術創(chuàng)新的運用是確保企業(yè)能夠在第一時間內研發(fā)出迎合市場需求的產品的有利武器。因此，對于21世紀的機械工程設計學科來說，創(chuàng)新性與快速性就成為企業(yè)是否能夠適應市場需要、社會發(fā)展的關鍵所在。在機械產品概念設計的初期階段，也就是原理方案的設計當中決定了產品是否具備創(chuàng)新性。

對于機械產品的設計概念來說，主要是設計到了人們的創(chuàng)新思維，也可以看成為人腦抽象與形象思維綜合運用的一種結果。當然也受到了人們創(chuàng)新思維以及知識積累的局限。人們進行機械創(chuàng)新設計時，具有很大的隨機性，并不能夠確保想要的設計，同時兼具創(chuàng)新性的方案能夠在一定的時間段之內得出。因此，想要在第一時間內設計出滿足市場需求、能夠占據(jù)市場的產品，存在一定的困難局限性，也是不太現(xiàn)實的問題，因此，在機械產品的創(chuàng)新迅速實現(xiàn)過程中，基于計算機化的創(chuàng)新就是非常有效的方法之一。

從廣義的機構學的教學來看，對于機電一體化系統(tǒng)（包含了機、電、液與控制等等），都可以將其看成為兩個組成部分——廣義的傳動機構與傳動載體。而對于創(chuàng)新機電一體化系統(tǒng)的方案，就在于創(chuàng)新廣義機構。因此，筆者在本文當中針對機械設計當中自動化技術創(chuàng)新的運用提出了一套機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計以及自動化的方案（基于三維平臺，以下所述都是基于三維平臺）。

二、機械設計與自動化體系

對于上述中的復雜機械系統(tǒng)進行創(chuàng)新設計以及對于機械相應的自動化系統(tǒng)的組成方面，主要是以下：兩種具有較強的獲得創(chuàng)新性設計方案的能力的、在計算機化方法當中適合于機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計當中較為復雜的方案；直接支持產品設計方案的三維虛擬樣機裝配與仿真的自動化建模過程，能自動化地對創(chuàng)成的復雜機械系統(tǒng)符號方案進行仿真、建模以及裝配。而快速與創(chuàng)新則是其最大優(yōu)點。

對于初期機械設計概念的這一階段放縱，主要通過自動化系統(tǒng)為創(chuàng)新設計提供兩套方案：其一，基于機械設計的基本規(guī)則而采用的創(chuàng)新設計方案；其二，創(chuàng)新方案的功能改良分解以及重組。考慮到這兩種系統(tǒng)設計在方案的產生原理上都是采用的符號形式將最終的方案列出。而對于機械概念設計的初期階段的使用符號的方案，機械自動化則會將方案進一步的分解成為機構的基本形式以及相互的連接這兩個方面。在進行識別基本的機構方法選取上可以考慮到進行運動分析，從而將內部各個構件運動時所產生的分析數(shù)據(jù)展示出來。為了將開發(fā)機械產品的速度進一步提高，就能夠使用面向對象的技術來進行基本機構的設計。然后，三維平臺進行的二次開發(fā)，在采用的措施當中選擇特征控制參數(shù)、數(shù)據(jù)庫驅動等等，對于整體的基本機構三維造型設計，能夠使用少量特征控制參數(shù)對其進行驅動。能夠良好的解決基本機構虛擬建模的問題。

篇（2）

1 引言

隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產要求實現(xiàn)自動化控制的功能，都采用PLC來構建自動化控制系統(tǒng)，尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設備和大型機電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優(yōu)勢，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構建網(wǎng)絡化和遠程化控制，以及實現(xiàn)無人值守等眾多優(yōu)點。基于此，PLC技術逐漸成為工業(yè)電氣自動化控制的主要應用技術。

本論文主要結合數(shù)控機床的電氣化功能的改造，詳細探討數(shù)控機床電氣化改造過程中基于PLC技術的應用，以及PLC技術在實現(xiàn)數(shù)控機床自動化控制功能上的應用，以此和廣大同行分享。

2 數(shù)控機床的電氣化改造概述

2.1 數(shù)控機床的主要功能

數(shù)控機床是實現(xiàn)機械加工、制造和生產中應用的最為廣泛的一類機電設備。數(shù)控機床依托數(shù)控化程序，實現(xiàn)對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數(shù)控機床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實現(xiàn)基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術，實現(xiàn)數(shù)控機床的電氣化改造，主要實現(xiàn)以下功能：

（1） 數(shù)控機床的所有電機、接觸器等實現(xiàn)基于PLC的自動化控制；

（2）數(shù)控機床的進給運動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預；

（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關參數(shù)，如加工參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等等；

（4） 結合上位機能夠實現(xiàn)對數(shù)控機床的遠程控制，以達到無人值守的目的。

2.2 電氣化改造的總體方案

結合上文對于數(shù)控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機與下位機結合的自動化改造方案。該方案總體結構分析如下：

（1） 上位機借助于工控機，利用工控機強大的圖像處理能力，重點完成數(shù)控車床的生產組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產數(shù)據(jù)的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠實現(xiàn)相關控制指令的下達，確保數(shù)控車床能夠自動完成所有切削加工生產任務。

（ 2）下位機采用基于PLC技術的電氣控制模式，由傳感器、數(shù)據(jù)采集板卡負責采集數(shù)控車床的生產數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等所有參數(shù)，由PLC實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的計算，并傳輸給上位機進行相關數(shù)據(jù)的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來自于上位機的控制指令，實現(xiàn)對數(shù)控車床的遠程控制。

（3） 對于數(shù)控車床最為關鍵的控制――進給運動的控制，利用PLC+運動控制板卡的模式實現(xiàn)電氣化和自動化的控制。具體實現(xiàn)方式為：選用合適的運動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進給軸電機實現(xiàn)伺服運動控制，從而實現(xiàn)對數(shù)控車床進給運動的自動化控制。

3 數(shù)控車床電氣化自動控制改造的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)改造結構設計

數(shù)控車床的電氣化自動控制改造，其整體結構如下圖1所示，其整體結構主要由以下幾個部分構成：

3.1.1 底層設備

底層設備主要包括兩個方面，首先是實現(xiàn)數(shù)控車床自動切削加工運轉等基本功能的必要電氣、機電設備，如電源模塊、電機模塊等，這些機電設備能夠保證數(shù)控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)；其次，底層設備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測電機轉速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測進給軸運動進給量的光柵尺等，這些傳感類和數(shù)據(jù)采集類設備為實現(xiàn)數(shù)控車床自動化控制提供了基礎數(shù)據(jù)源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要負責接收底層傳感設備傳送過來的傳感參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及其他檢測參數(shù)，通過內部程序的運算，判斷整個數(shù)控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點參數(shù)上傳到遠程控制終端進行數(shù)據(jù)的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令，比如停機、啟動等控制指令，PLC站通過對相應執(zhí)行器（比如電機）的控制，從而實現(xiàn)自動化控制的功能。

3.1.3 遠程控制終端

遠程控制終端主要是依賴于工控機實現(xiàn)的上位機數(shù)據(jù)管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數(shù)控車床加工、生產和自動控制的軟件程序，以實現(xiàn)對數(shù)控車床的遠程化、網(wǎng)絡化、自動化控制，真正實現(xiàn)無人值守的功能。

基于PLC的數(shù)控車床電氣自動化改造框圖

3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設計實現(xiàn)

本研究論文以CK6140普通數(shù)量機床為具體研究對象，詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結構功能的分析，可以確定整個機床電氣化、自動化改造，一共需要實現(xiàn)14個系統(tǒng)輸入，9個系統(tǒng)輸出。結合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據(jù)對數(shù)控機床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關、輔助觸點等電氣控制元件，與PLC共同實現(xiàn)對電氣設備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數(shù)控車床電氣化改造。

4 結語

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1機床進行數(shù)控化改造的必要性

微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性，而且些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。

由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。

可以實現(xiàn)加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。

由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了“柔性自動化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)時間無看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。

以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎。數(shù)控技術已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術和基礎技術。

宏觀上看，工業(yè)發(fā)達家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應用數(shù)控機床。其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)（包括軍、民機械工業(yè)）進行技術改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。

2如何進行機床數(shù)控化改造

2．1數(shù)控化改造的內容。機床與生產線的數(shù)控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規(guī)模的技術更新或技術創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

2．2數(shù)控系統(tǒng)的選擇

數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時，應根據(jù)具體情況進行選擇。

步進電機拖動的開環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進給指令脈沖，經(jīng)驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。

異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執(zhí)行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴。設計和調試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據(jù)產品技術要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。

交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。它只能補償系統(tǒng)環(huán)路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結構與調試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司、華中數(shù)控公司和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心。選擇數(shù)控系統(tǒng)時主要是根據(jù)數(shù)控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。3數(shù)控改造中主要機械部件改裝探討。

一臺新的數(shù)控機床，在設計上要達到：有高的靜動態(tài)剛度；運動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數(shù)控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數(shù)控裝置與普通機床連接在一起就達到了數(shù)控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。

滑動導軌副。對數(shù)控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。

齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數(shù)控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數(shù)控機床的要求，以保證機床加工精度。

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中圖分類號：TG 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）06-0189-01

數(shù)控機床是現(xiàn)代工業(yè)機械自動化發(fā)展的重要機械設備，關系整個國家的工業(yè)發(fā)展和生產現(xiàn)代化的建設。數(shù)控設備是計算機技術和機械工業(yè)技術的結合，是數(shù)字化在工業(yè)生產中的應用。數(shù)控技術體現(xiàn)的是工業(yè)產品更加的精細和準確。數(shù)控機床從操作到維修都要按照機械操作和護理的程序進行，操作不當或維修不及時必然影響數(shù)控機床的正常生產。

1數(shù)控機床存在的故障

數(shù)控機床的故障一般分為機械故障和電氣故障兩類。在機床維修之前，應該診斷機床故障是屬于機械故障還是電氣故障，然后檢查電氣系統(tǒng)的程序能否正常運行，運動現(xiàn)象是否異常，根據(jù)檢查結果來判斷故障產生的原因。

2數(shù)控機床維修所必須的條件

2.1物質條件。在物質條件中要備齊必要的維修工具、檢查儀器表等，如裝有數(shù)控機床維修軟件的筆記本電腦；每臺數(shù)控機床應該有完整的技術圖紙和操作說明書；配備數(shù)控機床專用的電氣配件；準備好數(shù)控機床使用和維修的說明書。

2.2人員條件。數(shù)控機床維修的好壞取決于技術人員的知識、技能水平和工作經(jīng)驗等條件。維修人員知識面要廣，要掌握有關數(shù)控機床操作和維修的各種知識，特別在計算機技術、電路技術和機械自動化技術能夠靈活應用。維修人員還要加強數(shù)控技術的理論知識學習，參加機床技術的培訓班，學習豐富的操作維修經(jīng)驗，要把理論知識和實際操作維修相結合，在實際工作中不斷的消化理論知識點，是理論指導實踐，在實踐操作中解決維修的難題，不斷的提高自身的動手能力和問題分析能力。由于數(shù)控機床軟件程序以英文為主，增加了一些不懂英文的技術員的維修機床的難度，因此，機床維修人員還應該掌加強英文知識的學習，能夠正確的識別機床軟件上的英文單詞的意思，避免因為語言的原因造成機床維修中出現(xiàn)的障礙。

2.3數(shù)控機床的預防性維護。數(shù)控機床的日常護理非常重要，通過日常護理可以減少數(shù)控機床的機械故障。日常護理包括檢查主軸、各項溫度控制、磨損情況和接觸器觸頭清潔等狀況，同時要明確數(shù)控機床的各功能部件和元氣件的保養(yǎng)周期。每臺數(shù)控機床都應該分配專門的工藝人員、操作人員及維修人員，要求這些人員要不斷提升自己的業(yè)務技術水平，以適應數(shù)控技術不斷發(fā)展的需要。數(shù)控機床如果長時間閑置，當再次使用時，可能會出現(xiàn)一些新的機械故障題，或許是因為塵土、油脂凝固等原因影響到機床的動態(tài)傳動性能，而機床的精確度降低和油路系統(tǒng)被堵塞。在 1a 之內基本上處于所謂的“磨合”階段，在這一階段機床的故障率會呈下降趨勢，這期間可以不斷的開動機床，此外在充分發(fā)揮機床設備的功效同時，也要合理的使用，注重日常的維護和保養(yǎng)。一臺數(shù)控機床的壽命一般在8～10a左右，因此，更應做好機床的維修工作。

3數(shù)控機床的故障診斷及排除措施

3.1 采用常規(guī)檢查法。當機床的數(shù)控系統(tǒng)無法正常工作，且系統(tǒng)無法報警而影響正常工作時，就需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，結合已經(jīng)掌握的應用理論基礎，進行科學分析，最后做出正確的判斷。當數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常會在操作面板上顯示出故障信息和信號，對于發(fā)生頻率較高的故障，在數(shù)控系統(tǒng)的操作手冊和調整手冊上都有詳細的處理辦法和解決方案。還可以利用編程器或操作面板根據(jù)電路圖，遵循邏輯關系找出故障，并查出相應的信號狀態(tài)，從而找到解決辦法。

3.2 參數(shù)修正法。數(shù)控機床的維修過程中，有時也要利用一些參數(shù)來調整機床，但必須是在機床的正常運行狀態(tài)下進行修正的，這是一種十分有效的方法。在經(jīng)過多次的調節(jié)機械能力的基礎上，嘗試著改變參數(shù)，并將伺服系統(tǒng)的位置系數(shù)逐漸修調。在保證生產順利進行的前提下，維修人員還要查閱更多的關于機床參數(shù)的更改方法，以此來提高加工的精度。

3.3初始化法。通常情況下，由瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可以用開關系統(tǒng)電源或者硬件復位來依次清除故障。一旦數(shù)控系統(tǒng)的存儲區(qū)因電池欠佳或線路板等問題造成混亂的局面，就要對系統(tǒng)進行初始化清除。

4 對數(shù)控機床維修的總結

數(shù)控機床的維修人員應該在實踐中去找值得研究的項目課題，結合實踐所得出的結果來進行探討，最后寫出論文。在故障的排除過程中，必須要認真的分析判斷，由此可見事后總結十分有必要。總結數(shù)控機床的維修過程中所需要的相關數(shù)據(jù)、文字資料等，如文件資料有不足之處，需要事后補充，以便在今后的日子中來研讀和應用。維修人員應該記錄好從故障的產生到解決這一過程中所出現(xiàn)的每一個問題，并采取有關措施，結合電路圖、相關軟件及參數(shù)等因素來進行。如在處理過程中發(fā)現(xiàn)自身知識的欠缺之處，應及時的學習補充。

5結論

雖然數(shù)控機床的型號和種類比較多，但日常的護理和維修技術都基本上一樣的。數(shù)控機床的保養(yǎng)與維修技術隨著數(shù)控機床的改進而發(fā)生變化，因此維修人員要不斷的學習數(shù)控機床的最新理論知識和發(fā)放，不斷的投身于實際的維修工作當中去，把理論知識和實際相結合，在理論知識的指導下在維修中不斷的探索和發(fā)現(xiàn)問題，在維修技術上不斷的創(chuàng)新，及時解決數(shù)控機床出現(xiàn)的各種故障，減少維修費用，節(jié)約成本，使數(shù)控機床能夠安全的運行，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]何亞飛，婁斌超，錢銳，等. “數(shù)控機床故障分析與維修”課程建設與實踐[J].中國職業(yè)技術教育，2005（24）：21-22.

[2]胡彥文，吳美玉.我國的數(shù)控機床的狀況及發(fā)展研究[J].機床與液壓，2005（23）：34-35.

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課程體系

論文摘要:本文根據(jù)當前社會需隸的數(shù)控人才所需的知識結構，對機械制造及自動化專業(yè)“金屬切削機床與數(shù)控機慶.課程的教學內容進行了重組和優(yōu)化，構建了理論教學為引導，實驗教學為補充，實訓教學為提高的“教學一體化”的人才培養(yǎng)模式，通過采用專職教師與兼職教師相結合，來改變師資隊伍的結構.

1前言

數(shù)控技術是制造業(yè)實現(xiàn)自動化，柔性化、集成化生產的基礎.數(shù)控技術的應用是提高制造業(yè)的產品質里和勞動生產率必不可少的重要手段;加人世貿組織后，中國正在逐步變成“世界制造中心”，為了增強競爭能力.中國制造業(yè)開始廣泛使用先進的數(shù)控技術。這迫切需要既能利用計算機進行機械產品的輔助設計，又能應用數(shù)控技術進行制造的人才，作為培養(yǎng)具備機械設計制造基礎知識與應用能力，能在工業(yè)生產第一線從事機械制造領域內的設計制造、科技開發(fā)、應用研究、運行管理和經(jīng)營銷售等方面工作的高級工程技術人才的機械設計制造及其自動化專業(yè)如何適應發(fā)展的需要，根據(jù)社會對數(shù)控技術人才的需求進行余屬切削機床與數(shù)控機床課程的教學改革，這是我們必須要深入研究的問題。

z數(shù)控人才的需求和知識結構

當前社會需求的數(shù)控人才主要有三種類型:,>0藍領層”數(shù)控技術人才:承擔數(shù)控機床的具體操作及日常簡單維護工作的技術工人，z>0灰領層’數(shù)控技術人才:承擔數(shù)控編程的工藝員和數(shù)控機床維護、維修人員;3)“金領層，數(shù)控技術人才:具備井精通數(shù)控操作、數(shù)控工藝編程和數(shù)控機床維護維修所需要的繪合知識，積累了大量實際經(jīng)驗，知識面廣。133229.COm這三種類型的數(shù)控人才所要求的知識結構也各不相同，“藍領型.:以傳統(tǒng)的機械制造技術為墓礎，掌握“數(shù)控機床原理及應用基礎’和“數(shù)控加工編程技術’，掌握"cad/cam’軟件.‘灰領型編程工藝員，:應具有良好的數(shù)學基礎，熟悉產品的三維設計，產品的加工工藝:“灰領型維修人員，:以機、電、光和液(氣)控制技術為基礎，掌握數(shù)控機床維護與維修的技術和技能。“金領型”:有較扎實的專業(yè)基礎，較全面地掌握數(shù)控設備的相關原理與技術，具備數(shù)控設備研制與開發(fā)能力，掌握網(wǎng)絡技術，有較高的外語水平。

3構建與社會需求相適應的寬口徑課程體系

根據(jù)“金屬切削機床與數(shù)控機床.在系列課程中的地位和作用，從社會需求出發(fā)，對教學內容進行了重組和優(yōu)化。課程采取理論教學為引導，實驗教學為補充，實訓教學為提高的“教學一體化”模式.

(1)通用機床突出重點，貫徹少而精的原則

通用機床部分，我們重點講授車床、銑床和滾齒機的傳動原理，傳動系統(tǒng)的分析和主要結構.磨床和其它類型通用機床部分通過布置思考題，讓學生自學然后通過課堂討論，使學生弄清磨床和其它類型通用機床與車床、鐵床和滾齒機在結構上的主要差別，進而熟悉通用機房的工藝范圍，為制訂零件的加工工藝和機床的維護，維修和產品的開發(fā)奠定一定的基礎。

(z)數(shù)控機床突出實踐性

在數(shù)控機床理論教學中不過于強調系統(tǒng)性和完整性，重在其應用。簡要地講述數(shù)控機床的基本組成及其工作原理，介紹數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)典型結構及附件，著重講述數(shù)控加工工藝設計，cnc車床及其車削中心、cnc鉸鐵床及其加工中心，cnc線切割機床的手工編程技術及其操作，采用多煤體或錄像進行教學，最大限度的展示生產一線的環(huán)境，將數(shù)控機床圖片、所使用的刀具圖片，機床附件、加工過程等展示給學生，將抽象的枯燥的概念和技術要領用形象生動的過程模擬來表現(xiàn)，使課堂教學更加生動和形象，便于學生理解和掌握所學的知識。

為了培養(yǎng)學生對數(shù)控設備的檢修、調試、故隆分析能力和數(shù)控加工現(xiàn)場解決問題的能力，將數(shù)控機床的安裝、調試、保養(yǎng)與維修作為一個專題來學習，借助大盤現(xiàn)實案例教學來闡述常見故障產生的原因及排除方法，或采用現(xiàn)場教學等靈活的方式進行。

(3)課程設計，加強綜合性

課程設計是理論教學中重要的一個實踐性環(huán)節(jié)，其目的是對所學知識的一個概括和應用，是對學生各個方面能力的一個綜合評價，為了真正使同學們具備編制數(shù)控機床加工工藝規(guī)程的能力;具備選擇工藝參數(shù)、編制數(shù)控機床加工程序的能力，具備操縱、調試和維護數(shù)控機床的能力，我們要求學生利用一周時間先進行程序編制工作，然后上機操作，親自進行程序的輸入，調試、運行，把課堂學習的知識在模書墩作軟件上加以驗證，使實際操作能力得到鍛煉和提高。課程設計完成后要求每人上交一份總結報告，包含工藝過程分析(路線安排+程序原點+工裝十切削用量)、數(shù)控程序清單及設計心得等內容。

(4)依托職業(yè)學校資源，加強實訓教學

篇（6）

科技的發(fā)展促進產品市場的競爭，推動制造業(yè)產品的科技含量越來越高，品質也逐漸提高，品種更為多樣。面對制造業(yè)產品研制周期縮短，如果依然采用傳統(tǒng)的加工制造方法，很難使得產品在市場競爭中占有競爭優(yōu)勢。特別是目前各種機械部件形狀復雜多樣，且對加工制造具有高質量的要求，即需要將計算機自動化技術引入到加工制造業(yè)當中，采用基于計算機技術而建立起來的數(shù)控技術，將所有可應用的技術都采用計算機一體化操縱方式，使得制造業(yè)發(fā)生了極大的變化。

1 數(shù)控機床的工作原理

數(shù)控機床，簡稱“數(shù)字控制機床”（Computer Numerical Control Machine Tools）是在機床上安裝自動控制系統(tǒng)，可以對所制造產品的各個環(huán)節(jié)都按照一定的計算機邏輯程序進行。具體而言，就是控制系統(tǒng)在執(zhí)行各種命令的時候，是要對控制編碼以及相關符號進行邏輯性處理。所有的譯碼都使用數(shù)字表示。這些數(shù)據(jù)信息被輸入到數(shù)控裝置中，經(jīng)過運算處理后得出操作結果。數(shù)控裝置可以根據(jù)所獲得的控制信號對機床上的操作進行控制，包括圖紙設計的產品只存和形狀等等，都可以在數(shù)控機床上進行加工、生產。

2 數(shù)控機床的加工特點

在數(shù)控機床上對各種零部件進行加工的過程中，要嚴格執(zhí)行所規(guī)定的加工動作，加工的過程中就要采用自動化操作方式，根據(jù)計算機程序所確定的參數(shù)來執(zhí)行操作動作。相比較于普通的機床，數(shù)控機床采用自動化技術所具備的特點表現(xiàn)為以下幾個方面：

2.1 數(shù)控機床的環(huán)境適應性比較強

數(shù)控機床加工的過程中，主要編制計算機程序，將加工程序輸入到系統(tǒng)中，就可以進行數(shù)控機床的自動化操作了。如果加工尺寸有所改變，只需要修改程序或者操作參數(shù)即可。目前的加工制造業(yè)以批量生產為主，采用數(shù)控機床可以對加工產品的改型提供了便利，使得工作效率大大提升。

2.2 數(shù)控機床具有較高的產品加工精度

數(shù)控機床運行的過程中，當數(shù)控裝置輸出一個脈沖，數(shù)字伺服系統(tǒng)就會產生精度為0.1μm至1.0μm的位移量。機床傳動絲杠實現(xiàn)了間歇補償，閉環(huán)系統(tǒng)則可以對數(shù)控機床運行所產生的螺距以及傳動誤差進行控制，加之數(shù)控機床具有良好的熱穩(wěn)定性和剛性，使得數(shù)控機床的加工具有較高的精度。數(shù)控機床所采用的是計算機程序進行控制操作。這種自動化的加工方式可以避免人為操作所造成的加工誤差，確保所加工的產品特征一致、質量穩(wěn)定。一些難度相對較高的零件，采用數(shù)控機床進行加工更能夠使其規(guī)格符合設計要求。

3 數(shù)控機床的系統(tǒng)構成

3.1 數(shù)控機床的機床本體

數(shù)控機床的機床本體是部件加工的基礎環(huán)節(jié)，在數(shù)控機床上所加工的部件也是基本部件。數(shù)控機床的機床本體同時還發(fā)揮著監(jiān)測的作用，對傳動部件的精度具有一定的影響。

3.2 數(shù)控機床的數(shù)控裝置

數(shù)控機床的控制系統(tǒng)通常會選擇CNC數(shù)據(jù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的組成包括中央處理存儲器、數(shù)據(jù)輸入接口和數(shù)據(jù)輸出接口。中央處理器是系統(tǒng)的核心部分，包括數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)控制器、數(shù)據(jù)運算器和總線。中央處理器的數(shù)控裝置所具備的控制功能通過數(shù)據(jù)控制加工程序得以實現(xiàn)，所有的控制功能都是在內部存儲器中提取程序來實現(xiàn)，所發(fā)揮的功能包括數(shù)據(jù)的輸入和存儲、數(shù)控加工、插補運算等等。所有的數(shù)據(jù)信息傳輸都是通過設備接口完成。如果控制對象有所變化，或者需要對一些功能進行調整，只需要調整設備的接口就可以獲得應用效果。

3.3 數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床對系統(tǒng)進行在線檢測的時候進行伺服控制。數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)所發(fā)揮的主要控制功能包括進給位置的控制，即對部件所移動的位置進行控制；主軸轉速的控制，即對機床移動部件的速度進行檢測。

4 發(fā)動機制造中數(shù)控機床的應用

數(shù)控機床具有加工高效率、高精度的特點，且數(shù)控機床運行的過程中具有較高的穩(wěn)定性，可以在發(fā)動機制造中廣泛應用。由于發(fā)動機對加工精度要求比較高，因此在生產線中引入了數(shù)控機床，使得發(fā)動機的零部件的生產成本有所降低，產品質量得以提高。

數(shù)控機床需要具有較高的加工效率，而且要求精度也很高，對設備的穩(wěn)定性也具有較高的要求。在發(fā)動機制造中應用數(shù)控機床，可以使得所加工的產品具有更為符合設計要求。為了使得發(fā)動機的柔性程度良好，在對缸體加工、缸蓋加工的過程中，應用數(shù)控機床的切削工藝，就可以使得加工產品的精度有所提高。由于缸體和缸蓋的零件形狀較為復雜，在加工之后需要使用數(shù)控單砂輪磨削，不僅使得零件形狀符合設計要求，而且可以使刀具的成本有所降低[4]。此外，缸蓋多會選擇鋁合金材料，其具有良好的加工性能，應用數(shù)控機床高速切削，可以確保產品精度的同時，還提高了零件生產效率。

5 結語

綜上所述，在發(fā)動機制造中，數(shù)控技術得以應用，主要在于發(fā)動機的零部件要求精度高。隨著發(fā)動機制造業(yè)的發(fā)展，行業(yè)競爭加劇，就需要提高發(fā)動機產品的質量和工作效率，采用數(shù)控技術，實現(xiàn)發(fā)動機零部件的智能化加工，使得發(fā)動機零部件在低成本的情況下批量生產，以更好地滿足發(fā)動機制造需求。

參考文獻：

[1]廖述雨.數(shù)控技術在機械制造中的實際應用探討[J].科技傳播，2014（19）：91-99.

篇（7）

一、國內外相關研究現(xiàn)狀分析

目前國內機械設計制造及其自動化專業(yè)的大學教育模式基本上是“2+1+1”模式，即兩年的通識課和基礎課，一年的專業(yè)基礎課和一年的專業(yè)課，中間有部分實習內容，如生產實習、金工實習、機械制圖測繪實訓及課程設計等。從實踐來看該模式的主要問題有三方面：一是從學習內容看知識點是各自獨立的，沒有系統(tǒng)化，二是專業(yè)課內容基本以理論為主，缺乏對學生工程實踐能力的培養(yǎng)，理論知識與生產實際相脫離，三是學生缺乏嚴格的專業(yè)訓練。比如作為機械專業(yè)的學生，機械制圖能力是最基本的要求之一，雖然學生也學習了機械制圖的相關知識，但學生在獨立完成一個完整圖樣時仍然感到無從下手，從畢業(yè)設計學生所交的圖紙來看，經(jīng)常出現(xiàn)一些不應有的錯誤，如視圖表達、尺寸標注、形位公差標注、零件明細欄表達、技術要求的編寫等不規(guī)范。

國外機械專業(yè)工程實踐能力培養(yǎng)模式主要有三種：1）德國模式：強調專業(yè)課程實踐性，在大學完成工程師的訓練；2）前蘇聯(lián)模式：重視理論及實踐，強調人才培養(yǎng)的針對性；3）美國模式：重視在學校打好基礎，畢業(yè)后在工廠實訓，強調人才培養(yǎng)的適應性。

與普通本科教育相比，我院作為應用型本科教育應突出學生應用能力的培養(yǎng)。應用能力具體體現(xiàn)在獲取信息的能力、實踐能力以及創(chuàng)新能力三個方面。而對于機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生而言，工程實踐能力是應用能力的集中體現(xiàn)。根據(jù)對以往畢業(yè)生的調查，工科學生如果缺乏工程能力的培養(yǎng)，導致實際工作中所設計的產品看起來似乎很“完美”，但在實際生產中要么由于精度不必要的過高導致生產成本無謂增加，要么工藝結構不合理根本無法生產出來，我們的教材內容都是按標準化的設計方法展開，但實際生產中碰到有很多非標的產品不知道如何設計等等。

二、本研究項目對促進教學工作、提高教學質量的理論意義和現(xiàn)實意義

從專業(yè)基礎課及專業(yè)課就注重開始工科學生工程實踐能力的培養(yǎng)，通過生產實際中的案例分析及學生實驗動手能力的培養(yǎng)使他們養(yǎng)成善于理論與實際相結合，防止陷于閉門造車的泥潭，而目前企業(yè)比較看重而學生欠缺的主要是這種能力。

本文的研究對象為我院機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生。他們在培養(yǎng)層次上既不同于一本院校的研究型人才，也不同于職業(yè)學院培養(yǎng)的單一的技能型人才。從就業(yè)方向來看，絕大部分應該是在公司和企業(yè)，我們主要培養(yǎng)的是未來的工程師，因此，學生培養(yǎng)的重點應該是強化工程實踐能力的訓練。

主要研究內容是針對“機械制造裝備設計”這門課程的教學內容，以及教學過程中的一些教學方法兩方面進行分析研究，在教學內容上突出實用性原則，把重點放在機床典型零部件設計方面，如主軸、導軌的設計，機床夾具設計方面，如組合夾具、可調夾具的設計，金屬切削機床設計上。在教學過程及實驗設置中突出專業(yè)知識的應用。

三、研究方法和思路

3.1 通過專業(yè)課程實驗最大限度地培養(yǎng)學生的工程實踐能力，在大四的專業(yè)課程“機械制造裝備設計”開設貼近生產實際的實驗，如組合夾具的拆裝實驗、數(shù)控車床的拆裝實驗，對于由于條件所限無法開設的實驗，如大連理工大學開設的工業(yè)機器人實驗則通過視頻方式進行演示。讓學生了解遇到各種零件怎樣來設計夾具，數(shù)控車床的結構與普通車床的區(qū)別等等。

3.2 在教材內容安排上把與企業(yè)生產實際結合緊密的內容作為重點，如機床典型零部件設計，機床夾具設計，金屬切削機床設計上，將這門專業(yè)課中的有關內容與上學期同學們在十堰東風汽車有限公司車間實習所見過的設備工裝結合起來，并盡可能把近幾年出現(xiàn)的新工藝新技術新材料介紹給學生。

3.3 把專業(yè)課的內容與畢業(yè)設計課題相結合，如布置有關機床夾具設計，發(fā)動機缸體的機加工工藝設計作為畢業(yè)論文題目并指導完成，培養(yǎng)學生的工程實踐能力，真正做到學以致用。

3.4 調查其它獨立學院機械設計制造及其自動化專業(yè)的專業(yè)課程設置及其模式，吸收比較成功的經(jīng)驗進行完善。四、達到的目標

通過對“機械制造裝備設計”專業(yè)課的研究改革和畢業(yè)設計的訓練使機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生具有一定的理論知識和工程實踐能力，走上工作崗位后能順利完成由大學生向工程技術人員的轉換。

機械設計制造及其自動化專業(yè)大三和大四學生的主要課程是學習專業(yè)基礎課和專業(yè)課，提高其工程實踐能力是工科類學生必不可少的基本技能，不管他們到企業(yè)后從事產品開發(fā)、生產管理還是工藝設計都離不開工程實踐能力。有針對性的在學生的畢業(yè)設計課題中安排貼近生產實際的論文題目，使他們帶著問題進行畢業(yè)實習并在企業(yè)的生產實際過程中將理論與實踐相結合，縮短由學校到企業(yè)過渡期間的不適應期，使我校為湖北省乃至全國培養(yǎng)有較高工程實踐能力的高素質人才。

參考文獻：

[1] 程靜．高校人才培養(yǎng)模式多樣化：詮釋與應對。北京工業(yè)大學出版社，2003．

[2]黃新華．大學生工程素質培養(yǎng)探析。 吉林教育科學，2001．

篇（8）

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構，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。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、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)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。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構，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，己不適應日益復雜的制造過程，因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

2.數(shù)控技術的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術發(fā)展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：

2.1高精度、高速度的發(fā)展趨勢

盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發(fā)展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。

效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

2.3智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。

目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。

3.結束語

隨著人們對數(shù)控技術重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡要陳述當前的發(fā)展趨勢，另外數(shù)控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1]王立新.淺談數(shù)控技術的發(fā)展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.

[2]董淳.數(shù)控系統(tǒng)技術發(fā)展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.

[3]張亞力.簡述數(shù)控發(fā)展的新趨勢[J].國土資源高等職業(yè)教育研究.2005.

篇（9）

從二十世紀20年代開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機和縫紉機等工業(yè)發(fā)展，機械加工制造中開始出現(xiàn)自動線，最早出現(xiàn)的是組合機床自動線。機械加工制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝配等自動線，也有包括不同性質的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。

采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩(wěn)定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經(jīng)濟效益。

一、機械加工生產線的發(fā)展狀況

在汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域，組合機床生產線仍是大批量機械產品實現(xiàn)高效、高質量和經(jīng)濟性生產加工的關鍵裝備，也是不可替代的主要加工設備。現(xiàn)針對組合機床生產線來說明一下國內機械加工生產線的發(fā)展情況。

現(xiàn)代組合機床生產線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監(jiān)控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。我國傳統(tǒng)的組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，近年來隨著數(shù)控技術、電子技術、計算機技術等的發(fā)展，組合機床的機械結構和控制系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化。

1.節(jié)拍時間進一步縮短。早期的生產線要實現(xiàn)短的節(jié)拍，往往要采用并列的雙工位或設置雙線的辦法。現(xiàn)在主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的。縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件所花的時間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅動的輸送裝置。

2.柔性化進展迅速。數(shù)控組合機床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統(tǒng)，而且也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。傳統(tǒng)意義上的組合機床剛性自動線和生產線，也具有了一定的柔性。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數(shù)控程序來實現(xiàn)自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應變型品種的加工。

單坐標加工模塊由數(shù)控滑臺和主軸部件（或多軸箱，包括可換多軸箱）組成。雙坐標加工模塊由數(shù)控十字滑臺和主軸部件組成，例如數(shù)控雙坐標銑削模塊。

多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機床和柔性自動線。這類模塊有多種不同的結構形式，但基本上可分為自動換箱式多軸加工模塊、轉塔式多軸加工模塊和回轉工作臺式多軸加工模塊。自動換箱式模塊由于可在專門設置的多軸箱庫中儲存較多的多軸箱，故可用來加工較多不同品種的工件。而轉塔式和回轉工作臺式多軸加工模塊，由于在轉塔頭和回轉工作臺上允許裝的多軸箱數(shù)量有限，所以這種加工模塊只能實現(xiàn)有限品種的加工。

除上述各種CNC加工模塊外，機器人和伺服驅動的夾具也是柔性組合機床和柔性自動線的重要部件。特別在柔性自動線上，目前已較普遍地采用龍門式空架機器人進行工件的自動上下料，用于工件的轉位或翻轉。為搬運不同的工件，可在自動線旁設置手爪庫，以實現(xiàn)手爪的自動更換。夾具配備伺服驅動裝置，以適應工件族內不同工件的自動夾緊。

3.加工精度日益提高。為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統(tǒng)和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過程統(tǒng)計質量控制（SPC）的應用已成為自動線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優(yōu)點是具有較高的抗彎剛度、扭轉剛度和很高的重復精度。SPC是基于工序能力的用于監(jiān)控工件加工質量的一種方法。目前，在自動線上這種質量保證系統(tǒng)愈來愈多地被用來對整個生產過程中的加工質量進行連續(xù)監(jiān)控。

4.可靠性和利用率不斷改善和提高。為提高加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質量，采用過程監(jiān)控，對其各組成設備的功能、加工過程和工件加工質量進行監(jiān)控，以便快速識別故障、快速進行故障診斷和早期預報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時地進行干預，以縮短設備調試周期、減少設備停機時間和避免加工質量偏差。

故障診斷技術中的基于知識的故障診斷技術，可對自動線運行中產生的所有故障進行診斷（而不是局限于診斷最常出現(xiàn)的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時間，從而顯著地縮短自動線的調試時間和停機時間。

當前，自動線的控制技術已由集中控制方式轉向分散控制方式。根據(jù)對這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統(tǒng)要比采用集中控制系統(tǒng)可節(jié)省費用。這主要是由于分散控制系統(tǒng)可減少電纜敷設費用（采用總線系統(tǒng)）、減少電氣保養(yǎng)維修費（由于提高了透明度）、省去控制柜臺架（分散控制系統(tǒng)的控制柜直接設置在自動線的加工工位上）和無需設置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統(tǒng)由于總體配置簡單，有利于加快自動線的投入運行，并由于一目了然的結構配置，在產生故障時很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統(tǒng)的模塊化和標準化也有利于降低成本和提高透明度。

二、機械加工生產線的發(fā)展趨勢

篇（10）

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)行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現(xiàn)切削加工任務。工作時，各項功能相互結合，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。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緊力有關，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，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的也有助于分析爬行問題，導軌副狀態(tài)不好，導軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導軌油是一種非常有效的措施。這種導軌油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導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。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環(huán)節(jié)，調整補償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（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，所以也就離不開分析進給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調節(jié)器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節(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；與位置控制有關的系統(tǒng)參數(shù)設定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環(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，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統(tǒng)確認無故障，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)控機床是技術密集和知識密集的設備，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人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。