淺談數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識(shí)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(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)上討論了在我國加入WTO和對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提

2、高制造能力和水平，提高對動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(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)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(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)；

3、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。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞： 數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用 ；發(fā)展</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、緒 論…………………………………………………………………2</p><p>　　

4、（一）數(shù)控技術(shù)的概述………………………………………………2</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)簡介…………………………………………………2</p><p>　　二、數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)…………………………………………3</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控系統(tǒng)的控制原理…………………………………………3</p><p>　　1.計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

5、…………………………………………4</p><p>　　2.CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) …………………………………… 5</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)…………………………………………6</p><p>　　三、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 ……………………………………………………12</p><p>　　（一）數(shù)控機(jī)床的概述 …………………………

6、…………………12</p><p>　?。ǘ?shù)控機(jī)床精度的選擇 ………………………………………13</p><p>　　（三）數(shù)控機(jī)床故障實(shí)用診斷技術(shù)及方法 ………………………14</p><p>　?。ㄋ模?shù)控機(jī)床的維護(hù) ……………………………………………17</p><p>　　（五）數(shù)控機(jī)床分類 ………………………………………………2

7、0</p><p>　　四、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 ………………………………………………22</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控技術(shù)發(fā)展概況 …………………………………………22</p><p>　　（二）數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 …………………………………………23</p><p>　　結(jié) 論………………………………………………………………………27&

8、lt;/p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………28</p><p>　　致 謝………………………………………………………………………28</p><p>　　淺談數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識(shí)</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　?。ㄒ唬?shù)控技術(shù)的

9、概述</p><p>　　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)國家中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)普遍大量使用，而我國數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用同發(fā)達(dá)國家相比差距很大，目前我國機(jī)床的數(shù)控化率僅為1.9％，而日本高達(dá)30％，美國超過了40％，國家規(guī)劃在2010年前，使數(shù)控化率達(dá)10％以上。數(shù)控化率每

10、增加一個(gè)百分點(diǎn)，需要5-6萬臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這樣算來，我國數(shù)年內(nèi)將增加40-50萬臺(tái)數(shù)控機(jī)床，相應(yīng)需要60-80萬數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。</p><p>　　特別是我國加入WTO后，越來越多的發(fā)達(dá)國家把制造基地轉(zhuǎn)入中國，我國將成為二十一世紀(jì)的“國際制造業(yè)加工中心”，全國制造企業(yè)數(shù)控化是國家制定的一項(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)</p><p><b>

11、;　　（二）數(shù)控技術(shù)簡介</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(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。</p><p>　　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

12、代生產(chǎn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合?，F(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、智能化和開放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動(dòng)向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。</p><p>　　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)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實(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)和檢測技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。</p>

13、;<p>　　數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并能自動(dòng)更換刀具，對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)給量和刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能地對工件各加工面自動(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

14、夾、測量和機(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。</p><p>　　二、數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)

15、 </p><p>　?。ㄒ唬?shù)控系統(tǒng)的控制原理</p><p>　　1.計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) </p><p>　?。?）CNC系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)</p><p>　　(

16、2)CNC系統(tǒng)由硬件和軟件組成，其組成框圖如圖2-1所示。</p><p>　　根據(jù)上述組成框圖，CNC系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： 1.靈活性　對于NC系統(tǒng)，一旦提供了某些控制功能，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)床廠和用戶帶來了很大方

17、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)過模擬后才被調(diào)用加工，這就避免了在加工過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.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，

18、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)含有對話編程、圖形編程、自動(dòng)在線編程等功能，使編程工作簡單方便。編好的程序通過模擬運(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</p><p>　　2.CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　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I/

19、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、紙帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、通信裝置、顯示器等，用以控制數(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）

20、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)。</p><p>　?。?）大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　大板結(jié)構(gòu)<

21、;/b></p><p>　　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)。</p><p><b>　　功能模塊結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　在這種結(jié)構(gòu)中，整個(gè)CNC裝置按功

22、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。FANUC系統(tǒng)15系列就采用了功能模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）單微處理器

23、結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　單微處理器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　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總線與微處理器相連。</p><p>　　圖2-2是單微處理器結(jié)構(gòu)圖。</p><p><

24、;b>　　多微處理器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　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2-3所示的數(shù)控系統(tǒng)帶有4個(gè)CPU

25、。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)。</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　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

26、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)速大大提高。采用直線電機(jī)技術(shù)來替代目前機(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。</p><p>　　1.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： <

27、;/p><p>　?。?）高速加工動(dòng)力學(xué)建模及控制</p><p>　　高速運(yùn)動(dòng)下的對象已經(jīng)不能用純靜態(tài)的方法處理，數(shù)控問題也不再能歸結(jié)為幾何問題或靜力學(xué)問題。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)對象，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)與被控制對象分開來研究

28、和制造，而必須作為一個(gè)整體來處理，研究其在高速狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)問題，以及超高速運(yùn)動(dòng)控制條件下光、電信號(hào)的時(shí)滯影響及其消除的問題。在高速情況下，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對象為一體的整體動(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。</p><p>　?。?）機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí)、分析與控制優(yōu)化</p><p>　　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

29、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)。 </p><p>　?。?）高速、高精插補(bǔ)運(yùn)算和控制算法</p><p>　　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)軌跡變化及時(shí)預(yù)測各軸狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高

30、加速度運(yùn)行要求。這就要求對微段程序的高速、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(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。 </p><p>　　（3）面向高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法</p><p>　　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題，但是高速加工卻對數(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

31、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、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、加工程序平滑過渡、高速加工中進(jìn)給速度優(yōu)化、基于STEP標(biāo)準(zhǔn)、面向加工特征的高級(jí)NC代碼語言等都是需要研究的內(nèi)容。 </p><p><b>　　2.高精度化技術(shù)</b></p><p>　　提高數(shù)控機(jī)床的

32、加工精度，一般可通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　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)檢測方法難以完成的。因此，需要研究新的測量和補(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)檢測原理研究，以及控制誤差的在線和實(shí)時(shí)檢測、預(yù)報(bào)和補(bǔ)償方法等

33、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與大行程之間的矛盾，需要研究新的高速驅(qū)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu)。</p><p>　　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，近年來對設(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。 </p><p><b>　　3.智能化技術(shù)</b>

34、</p><p>　　模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫、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： </p><p>　?。?）自適應(yīng)控制技術(shù)</p><p>　　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)。現(xiàn)

35、在的數(shù)控機(jī)床對加工過程的控制還是開環(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，而對加工過程中工況的變化，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

36、型水輪機(jī)葉片)時(shí)更是如此。因此，加工過程的自適應(yīng)控制技術(shù)，對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。 </p><p>　　加工過程的自適應(yīng)控制技術(shù)是指數(shù)控裝備能檢測對自己有影響的信息，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。如通過監(jiān)控切削過程中的刀具磨損、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，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)

37、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。 </p><p><b>　?。?）專家系統(tǒng)技術(shù)</b></p><p>　　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)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過優(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

38、工作狀態(tài)，從而達(dá)到提高編程效率和降低對操作人員的技術(shù)要求，大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的。 </p><p>　　（3）故障自診斷技術(shù)</p><p>　　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)控設(shè)備提供了一個(gè)包括二次監(jiān)測、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)。 </p><p>　?。?）智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)</p&

39、gt;<p>　　目前已開始研究能自動(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)。 </p><p><b>　　4.網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)</b></p><p>　　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

40、術(shù)內(nèi)容有： </p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備的集成技術(shù)</p><p>　　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)集成技術(shù)等。 </p><p>　?。?）遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)</p><p>　　研究實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的特

41、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、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。 </p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的研究</p><p>　　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

42、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)CAD／CAM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。</p><p><b>　　三、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用</b></p><p>　?。ㄒ唬?shù)控機(jī)床的概述</p><p>　　數(shù)控機(jī)床起源于美國。1947年，美國帕森斯（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

43、出了用數(shù)字信息來控制機(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，揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。

44、很快，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用從美國逐步推廣到歐洲地區(qū)和日本等國。我國于1958年也開始進(jìn)行數(shù)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)到了國際當(dāng)代水平。</p><p>　　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

45、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

46、大部分組成，它綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密測量、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)系國計(jì)民生、國防尖端建設(shè)的戰(zhàn)略物資。</p><p>　?。ǘ?shù)控機(jī)床精度的選擇</p><p>　　數(shù)控機(jī)床根據(jù)用途又分為簡易型、全功能型、超精密型等，其能達(dá)到的精度也是各不一樣的。簡易型目前還用

47、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(0.03～0.05)mm以上。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20～30項(xiàng)，但其最有特征項(xiàng)目是：單軸定位精度、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。 </p><p>　　其他精度項(xiàng)目與表1內(nèi)容都有一定的對應(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

48、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)距離長短、移動(dòng)定位速度的快慢等反映出不同的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，測量元件以后的機(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

49、熱伸長引起的工作臺(tái)實(shí)際定位位置漂移等?？傊绻苓x擇，那么就選重復(fù)定位精度最好的設(shè)備！</p><p>　　表1 數(shù)控機(jī)床精度特征項(xiàng)目</p><p>　　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

50、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，對中小型機(jī)床圓形試件一般取在Ф200～Ф300，然后把切完的試件放到圓度儀上，測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

51、痕跡）時(shí)，反映該軸正反向間隙沒有調(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)。目前全世界各國對這指標(biāo)的規(guī)定、定義、測量方法和數(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)有美國標(biāo)準(zhǔn)（NAS）和美國機(jī)床制造商協(xié)會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)、德國標(biāo)準(zhǔn)（V</p><p>　?。ㄈ?shù)控機(jī)床故障實(shí)用診斷技術(shù)及方法</p><

52、p>　　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。 </p><p>　　1.數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù) </p><p>　?。?）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，對系統(tǒng)中關(guān)

53、鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測，并將檢測結(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)測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。（2）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

54、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。 </p><p>　　2.數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法 &l

55、t;/p><p>　?。?）診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。 相序表－可檢測直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表－可測量伺服電動(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－可不斷線檢測電流。測振儀－是振動(dòng)檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測試筆－可測量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測試儀－用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測和篩選。工具－彈

56、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)床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表， PLC程序，編程手冊，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說明書等。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、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的

57、硬件失效引起。 故障處理對策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場。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。</p><p>　　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</p><p>　?。ㄋ模?shù)控機(jī)床的維護(hù)<

58、;/p><p>　　數(shù)控機(jī)床的維護(hù)概述延長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)床的平均無故障工作時(shí)間和使用壽命 。</p><p>　　1.數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的問題（1）數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境對于數(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)場等。（4）數(shù)

59、控機(jī)床不宜長期封存。（5）注意培訓(xùn)和配備操作人員、維修人員及編程人員</p><p>　　2.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85％～110％。（5）定期更換存儲(chǔ)器用電池。（6）數(shù)控系統(tǒng)長期不用時(shí)的維

60、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)</p><p>　　3.刀庫及換刀機(jī)械手的維護(hù)（1）用手動(dòng)方式往刀庫上裝刀時(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、超長的刀具裝入刀庫，防止機(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

61、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）開機(jī)時(shí)，應(yīng)先使刀庫和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作。 </p><p>　　4.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

62、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。如有以問題要及時(shí)緊固松動(dòng)部位，更換支撐軸承；（3）采用潤滑脂的滾珠絲杠，每半年清洗一次絲杠上的舊油脂，更換新油脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠，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)罩和工作過程中碰擊防護(hù)罩，防護(hù)裝置一有損壞要及時(shí)更換。</p><p>　　5.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；（

63、2）防止各種雜質(zhì)進(jìn)入油箱。每年更換一次潤滑油；（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。</p><p>　　6.液壓系統(tǒng)維護(hù)（21）定期過濾或更換油液；（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。</p><p>　　7.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

64、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；</p><p>　　8.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 針對每臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經(jīng)常檢查、

65、總結(jié)、改進(jìn)。（3）日常保養(yǎng) 對每臺(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)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項(xiàng)溫度控制，平衡系統(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)。</p><p>　　9.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

66、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)

67、應(yīng)用。因此對操作人員提出的素質(zhì)要求是很高的。為此，必須對數(shù)控操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其對機(jī)床原理、性能、潤滑部位及其方式，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，對數(shù)控機(jī)床的

68、使用環(huán)境應(yīng)做到保持清潔、干燥、恒溫和無振動(dòng)</p><p><b>　　(五)數(shù)控機(jī)床分類</b></p><p>　　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：</p><p>　　1.按照加工方式分類</p><p>　　（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。&l

69、t;/p><p>　?。?）金屬成型類數(shù)控機(jī)床 如數(shù)控折彎機(jī)，數(shù)控彎管機(jī)，數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）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)測量機(jī)等。</p><p>　　2.按照數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類</

70、p><p><b>　　（1）高檔數(shù)控機(jī)床</b></p><p><b>　?。?）中檔數(shù)控機(jī)床</b></p><p><b>　?。?）低檔數(shù)控機(jī)床</b></p><p>　　3.按照數(shù)控機(jī)床的功能分類</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床（功能

71、少，簡單，價(jià)格便易）。</p><p>　?。?）全功能數(shù)控機(jī)床（標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機(jī)床）。</p><p>　　4.數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)及各部分功能: </p><p>　?。?）程序——編程員所編寫的零件加工程序。</p><p>　?。?）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)）&l

72、t;/p><p>　　（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。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）可程控制器——即PLC或PC，是機(jī)床與CNC之間的接口，因?yàn)镃NC所能接收和控制的信號(hào)都是弱

73、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。</p><p>　?。?）主軸伺服——對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)。</p><p><b>　?。?）主軸電機(jī)。</b></p><p>　?。?）伺服放大器—

74、—對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)。</p><p>　?。?）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)。</p><p>　?。?0）位置檢測——直接測量或間接測量工作臺(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)。</p><p>　　四、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><

75、p>　?。ㄒ唬?shù)控技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　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，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(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、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測、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

76、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)

77、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)</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p><b>　　1.性能發(fā)展方向</b></p><p>　?。?）高速高精高效化　速

78、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式檢測元件的交流數(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。</p><p>　?。?）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(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，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

79、求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。</p><p>　?。?）工藝復(fù)合性和多軸化　以減少工序、輔助時(shí)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(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)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。</p><p>　　

80、（4）實(shí)時(shí)智能化　早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(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(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)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

81、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(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動(dòng)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。</p><p><b>　　2.功能發(fā)展方向</b></p><p

82、>　?。?）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(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)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(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和

83、局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）科學(xué)計(jì)算可視化　科學(xué)計(jì)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(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)

84、定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。</p><p>　?。?）插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化　多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償

85、、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?lt;/p><p>　?。?）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(jí)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(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。</p><p>　?。?）多媒體技術(shù)應(yīng)用　多媒體技術(shù)集計(jì)算

86、機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)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(shí)時(shí)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(jià)值。</p><p><b>　　3.體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展</b></p><p>　?。?）集成化　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻?/p>

87、路FPGA、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(yùn)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(diǎn)，可實(shí)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(jìn)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(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

88、</p><p>　?。?）模塊化　硬件模塊化易于實(shí)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(chǔ)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(jìn)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)。</p><p>　　（3）網(wǎng)絡(luò)化　機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、

89、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。</p><p>　?。?）通用型開放式閉環(huán)控制模式　采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫

90、度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。</p><p><b>

91、　　結(jié) 論</b></p><p>　　當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(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)和裝備方面對我國實(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)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合力

92、。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?1 ］韓鴻鸞主編.銑工加工中心操作械.業(yè)出版社</p><p>　　［ 2 ］陳宏鈞主編.零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)例機(jī)械.業(yè)出版社</p><p>　?。?3 ］徐衡主編.NUC系統(tǒng)數(shù)控銑床和加工中心培訓(xùn)教程.學(xué)工業(yè)出版社</p><

93、p>　?。?4 ］劉新佳主編.加工簡明適用手冊零點(diǎn)工作室.學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　?。?5 ］劉新佳主編.加工簡明適用手冊零點(diǎn)工作室.學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　?。?6 ］上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)主編.削手冊.?？茖W(xué)技術(shù)出版社</p><p><b>　　致謝：</b></p><p>　　本論文的寫作