導語：如何才能寫好一篇數控機床工作原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：A工作原理；面板設計；電氣保護

1.SINUMERIK 810D系統(tǒng)

SINUMERIK 810D是一種具有免維護性能的操作面板控制系統(tǒng)，是西門子公司針對中國市場進行性價比優(yōu)化的產品。其核心部件―CCU（數控驅動單元）將MMC、OP以及I/O模塊集于一體，具有無電池、無風扇、免維護等特點。該系統(tǒng)具備中文界面的高質量顯示面板，易于操作和編程。它可通過生產現場總線PROFIBUS將驅動器、輸入輸出模塊連接起來，控制六個數字進給軸和一個數字或模擬主軸。驅動系統(tǒng)的模塊化結構為各種應用提供了最大靈活性，并且易于安裝，可靠性高，布線費用低。該系統(tǒng)是用于控制各類車床和銑床的理想控制系統(tǒng)，非常適合于車間級加工應用。此外，SINUMERIK 810D系統(tǒng)中還含有豐富多樣的工藝循環(huán)，以銑床為例，除了常用的鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲循環(huán)以外，還包含對線性排列孔和圓周排列孔進行鉆、鏜、鉸、攻絲的循環(huán)；端面銑削循環(huán)；輪廓銑削循環(huán)；圓形和矩形型腔銑削循環(huán)；長孔銑削循環(huán)；圓周槽和圓弧槽銑削循環(huán)；螺紋銑削循環(huán)等多種銑削循環(huán)的功能。SINUMERIK 810D數控系統(tǒng)采用了當今先進的控制概念、適用于鉆削、銑削以及車削和磨削機床加工的控制。其能力涵蓋了目前絕大多數大型、特殊、高速、高精度加工機床的要求。SINUMERIK 810D數控系統(tǒng)建立在綜合的系統(tǒng)平臺上，通過系統(tǒng)設定功能而適用于幾乎所有的控制系統(tǒng)，810D與SIMODRIVE 611數字驅動系統(tǒng)和SIMATIC S7可編程序控制器一起，構成了一個全數字控制系統(tǒng)，用于各種復雜零件加工任務，并優(yōu)于其他系統(tǒng)的動態(tài)品質和控制精度。SINUMERIK 810D數控系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)理念，可以在數控核心部分使用標準開發(fā)工具而實現用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和編制用戶所需特殊的界面。

1.1 SINUMERIK 810D系統(tǒng)的功能

（1）CNC功能。數控系統(tǒng)可以控制車床、鉆銑床等機床。其可以控制六個進給軸和一個數字或模擬主軸的同時保證三軸聯動，具有直線插補、平面圓弧插補、螺旋線插補、空間圓?。–IP）插補等控制方式。系統(tǒng)可以進行螺紋加工、變距螺紋加工等加工方式。并且能滿足旋轉軸控制、端面和柱面坐標轉換（C軸功能）、前饋控制、加速度突變限制、刀具壽命監(jiān)控、主軸準?？刂?、剛性攻絲、恒線速切削、FRAME功能（坐標的平移、旋轉、鏡象、縮放）。

（2）顯示和操作。系統(tǒng)采用標準TFT液晶顯示器，全PC鍵盤操作?？蛇B接機床控制面板、手持操作單元、軟盤驅動器等。在操作使用上，其系統(tǒng)用戶界面分成五個工作區(qū)，即：機床、參數、程序編輯、服務、診斷。

（3）軸的控制。連接SIMODRIVE 61l數字伺服系統(tǒng)，其可控制六個數字進給軸和一個數字或模擬主軸。其工藝特性：

a.控制精度0.001ram

b.進給速度0.01mm/min-10000m/min

c.主軸轉速0.1rpm-99000rpm

d.進給倍率O%-120%（內部0%150%），快速進給倍率200%

（4）PLC編程。S7 300型PLC的輸入輸出點數是通過擴展模塊的方式實現的，其最多可以有四個機架，每個機架最多可以插8個輸出模塊。

（5）刀具管理。SINUMERIK 810D系統(tǒng)的刀具功能是比較有特色的地方，與其他數控系統(tǒng)不同的是，它并不是每一個刀號只能對應一個刀具半徑值和一個刀具長度值，而是在每一個刀具號下面最多可以存儲9組刀具補償值――每個刀具號（T號）下面包含了9個刀沿號（D號），每個刀沿中都可以單獨存儲一個刀長補償值和一個刀具半徑補償值。這樣做的好處是可以為每把刀具設定多個刀偏值，分別用于粗加工、半精加工以及精加工，卻不必擔心由于占據了多個D號而與其他的刀具發(fā)生混亂。

（6）安全與診斷

整個CNC系統(tǒng)可對其各部分的運行進行實時監(jiān)控，當有故障發(fā)生時，系統(tǒng)除對相應部分進行保護外，并可進行自我診斷，在顯示器上顯示報警信息。同時增加了安全鎖，可對用戶分級，對各級用戶賦予不同的操作。

2.操作及工作原理

2.1系統(tǒng)上電

（1）接通主電源：首先合上電氣控制柜的總空氣開關。控制柜電源指示燈亮。

（2）啟動810D系統(tǒng)：按操作面板上的“系統(tǒng)啟動”按鈕，“機床有電”指示燈亮，（顯示屏進入主界面），810D數控系統(tǒng)啟動成功。

（3）啟動液壓系統(tǒng)：旋轉操作面板上的“液壓啟?！遍_關至啟動位置（如果液壓系統(tǒng)不工作或液壓系統(tǒng)工作不正常，其它功能均不能實現）。檢查液壓系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)正常工作壓力為2Mpar。

2.2主電機啟動及點動

（1）主電機啟動操作：主電機有兩種運行方式，即工作運行（常車切削）和點動運行。工作運行有正、反常車。設有啟動及停止按鈕；點車運行是為了裝工件，工件調整和對刀調整等，因此設有正點動按鈕、反點動按鈕。

（2）普通車床功能：主電機正轉起動主軸旋轉，實現原普通車床功能。注意：主電機啟動前，保證A、B、C換擋手柄嚙合才能實現（只有C手柄離開1：4和1：l的空檔處時，PLC控制離合器齒輪脫開，C軸伺服使能失效，主軸才能啟動）。啟動主電機，主軸旋轉，進入原普通車床功能。具體步驟如下：

將主軸C變速手柄移動至任意檔位（不能停在1：4和1：l之間位置），接近開關不發(fā)出信號，PLC控制液壓離合器松開電磁鐵1DT，油缸推動離合器使齒輪脫開（C軸電機和主軸脫離），“C軸嚙合”指示燈亮。此時，可以使用原機床的各項進給及主軸功能

2.3主電機的制動

本機床采用能耗制動。即當按壓停車按鈕SBll（SBlo），延時后，KM2、KM5相繼失電而KM6得電，電機定子繞組串接，整流二極管D投入工作，定子繞組通過半波整流后的脈動直流而產生制動力矩，電動機開始制動，延時2兩秒后斷開。

2.4快速及進給電氣傳動控制

（1）托扳、滑板移動方向及其選擇：機床托扳裝有左、右、前、后快速移動或進給的離合器?？刂仆邪蹇焖倩蜃叩?。其方向由面板上的“方向選擇開關”來選擇。其動力由快速電機和走刀電機分別拖動。

（2）托扳、滑板工作制及其選擇：托扳、滑板的工作方式分為快速和進給。工作狀態(tài)由方向選擇開關選擇。說明：無論何種工作方式，何種方向的操作，其電氣控制線路原理相仿，只是快速時，其操作方法和點動方式相同，進給運動為常車形式而異。（注意：只有在原普通車床和C軸非使能狀態(tài)時，才可以使用托板和尾座快速功能。若要使用托板進給功能，主電機必須運行。因為進給速度由主電機的速度決定）。若要停止進給，按壓“走刀停止”按鈕即可停止。此時電磁離合器脫開，走刀就迅速停止進給。

3.810D面板設計

西門子SINUMERIK 810D屬于緊湊型的數控系統(tǒng)，它將顯示屏集成在MMC當中，MCP面板包括了手輪、鍵盤。在安裝過程中西門子公司給出了標準的安裝尺寸和模式。我們設計了車床主軸以及電機的控制面板如圖3.1，同時在完成安裝后的810D控制面板圖如圖3.2所示。

4.電器保護

（1）各分支電路均設有自動空氣開關。

（2）各電機分支電路均安裝有電動機保護型斷路器。

（3）液壓泵保護。

油泵采用自動空氣開關作短路和過熱保護。在運轉中，當發(fā)生故障時，其自動空氣開關自動跳閘，這時機床的所有動作均不能動作。機床運轉前首先必須開動油泵，不然主軸、快速進給及走刀均都不能開動。

（4）C軸和原機床主軸的互鎖，C軸使能狀態(tài)和原普通車床狀態(tài)互鎖。

結論

本文設計的機床控制系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK 810D數控系統(tǒng)，伺服驅動系統(tǒng)采用了SIMODRIVE611D模塊和1FK7系列伺服電機，在伺服電機與主軸之間安裝減速器和機械傳動裝置從而達到大減速比的要求，實現了系統(tǒng)C軸的精確分度功能。并根據需要設計了基于SINUMERIK 810D系統(tǒng)的面板。

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【關鍵詞】數控機床；檢測反饋；裝置

1前言

科學技術是第一生產力。人類歷史上發(fā)生過三次工業(yè)革命，都對世界的生產技術與生產方式帶來突發(fā)性的改變。尤其是第三次工業(yè)革命之后，計算機的出現，企業(yè)開始走機械化生產，傳統(tǒng)的手工制造業(yè)也逐步被取代。信息技術的快速發(fā)展以及互聯網的普及，數控技術也開始快速的發(fā)展。如今，數控機床的技術也比過去先進很多，尤其是一些大企業(yè)，擁有世界一流的數控機床技術，為企業(yè)的生產研發(fā)提供了巨大的技術支持。數控機床，中文全稱為數字控制機床，它的英文名稱為Computernumericalcontrolmachinetools，數控機床屬于一種的稱。從功能上看，數控機床是一種自動化機床，這種機床裝有是程序控制系統(tǒng)。數控機床的里面的控制系統(tǒng)能可以非?？茖W地處理具有控制編碼或者其他符號指令規(guī)定的程序，這種處理方式具有一定邏輯性，數控機床里面的控制系統(tǒng)，還可以將其譯碼，最終用代碼化的數字來標志，借助相關的信息載體輸進相應的數控裝置。數控機床的功能，還包括可以通過經運算處理由數控裝置發(fā)送各類控制信號，控制系統(tǒng)能夠很好地控制機床的動作，并且根據相關的按圖紙規(guī)定的形狀與尺寸，實現零件加工的自動化，大大提升了生產的效率。數控機床，作為機電一體化的高科技產品，它是一種將機床、信息技術、電動機及拖動、動控制、檢測等相關技術為一體的自動化設備，在現代生產中，數控機床發(fā)揮著非常重要的作用。數控機床在當今的生產中，非?？茖W有效地解決了各種實際生產的復雜、精密以及小批量、多品類等復雜的加工問題，作為一種具有高效能、柔性度非常高的自動化機床，它已經是很好地代表了當今機床控制技術的發(fā)展最新方向。

2數控機床的檢測反饋裝置介紹

2．1數控機床檢測反饋裝置原理介紹

在數控機床中，反饋裝置是其重要的一個部分，反饋裝置系統(tǒng)是閉環(huán)或者半閉環(huán)類型的數控機床檢測環(huán)節(jié)，這個反饋裝置能夠包含在伺服系統(tǒng)中，一般來說是由檢測元件以及其相對應的電路構成的。總的來說，檢測反饋裝置的作用是能夠檢測數控機床坐標軸的具體移動速率以及位移，同時能夠很快速的將數據以及信息及時反饋到數控裝置以及伺服驅動里面，從而形成完善的閉環(huán)控制系統(tǒng)。一般來說，數控系統(tǒng)的結構方式會直接決定檢測位置的安裝，同時也會直接決定檢測信號反饋的位置。數控機床的重要構成部分———反饋裝置，它可以直接影響到生產加工的精度，對于實際的生產效率產生重要的作用，最終對于自動化程度也產生了比較關鍵的影響。檢測反饋裝置的關鍵功能主要是將檢測到的位移及速度測量信號當做反饋的信號，同時檢測裝置會將這些信號轉化為相對應數據符號，接著檢測裝置將這些信號發(fā)送回電腦，在電腦里面講這些信號與數控裝置里面發(fā)出的各種脈沖指令信號開始相關的對比，假如出現誤差，檢測裝置就會開始擴大后控制驅動以及執(zhí)行相關部件，以致可以讓其向偏差可以消除的方向變動，逐步減少偏差，最終可以實現零偏差。

2．2數控機床對位置檢測反饋裝置的要求

由于數控機床經常要進行大規(guī)模的作業(yè)，它對于位置檢測反饋裝置是要求比較高的，否則數控機床在實際運作中容易出現故障。通常來說，檢測反饋裝置受到溫度以及濕度方面干擾會比較小，要求能夠滿足相關的精度要求，同時能夠長期穩(wěn)定地維持一定的精度。檢測反饋裝置要滿足機床運作的相關要求，檢測反饋裝置抗干擾性要比較強，同時能夠適應數控機床運作環(huán)境的標準。檢測反饋裝置要能夠與電腦方便連接，同時檢測反饋裝置要方便使用維護以及安裝，同時要講究經濟適用。

3數控機床的檢測反饋裝置的注意事項

3．1培養(yǎng)優(yōu)秀的技術人才

數控機床的檢測反饋裝置技術不斷發(fā)展，很多大企業(yè)從國外引進先進的技術，但是國內的相關技術人才比較緊缺。在實際機床運作中，很多技術人員對于新的檢測反饋裝置技術不熟悉，因此操作方面也偶爾出現一些錯誤，嚴重影響了機床的運作效率。因此，要讓數控機床的檢測反饋裝置技術很好地應用到實際生產中，就要加大力度對技術人才的培養(yǎng)。企業(yè)方面，可以對現有數控機床技術人才進行培訓，加強技術人員對檢測反饋裝置知識的學習，包括數控機床對檢測反饋裝置的要求，檢測反饋裝置的工作原理等。

3．2做好檢測反饋裝置的使用及維護工作

數控機床的使用必須按照相關的規(guī)定，遵守安全手冊才能進行。但是在實際中，很多企業(yè)的數控機床使用程序比較混亂，一些技術人員并沒有按照相關的步驟進行操作，一些檢測反饋裝置很多時候是因為操作不當而無法工作，甚至使用壽命也開始縮短。其次，檢測反饋裝置的維護工作未做好，一些裝置容易受到損壞。因此，企業(yè)要完善數控機床的檢測反饋裝置的使用與維護相關制度，完善數控機床的使用流程，定期對檢測反饋裝置的保養(yǎng)，延長相關設備的使用壽命。

4結語

總的來說，數控機床相關技術發(fā)展非常迅速，數控機床的檢測反饋裝置在實際運作中顯得非常重要。本課題重點闡述了數控機床的檢測反饋裝置的工作原理，以及數控機床對檢測反饋裝置的要求，提出了檢測反饋裝置必須要具有較強的抗干擾性，能夠適應數控機床運作環(huán)境的相關要求，并提到了檢測反饋裝置的應該經濟適用。作為企業(yè)，要使用數控機床的反饋裝置，就要加強對優(yōu)秀的技術人才的培養(yǎng)，尤其是要加強對現有檢測反饋裝置技術知識的學習，深入了解與熟悉數控機床對檢測反饋裝置的要求，學習檢測反饋裝置的工作原理等。本課題最后提出了要做好檢測反饋裝置的使用及維護，定期對檢測反饋裝置的保養(yǎng)，延長相關設備的使用壽命。

參考文獻:

［1］喬強．數控機床精度檢測裝置及誤差分析研究［D］．太原:四川大學，2000．

［2］邢曦．數控機床伺服單元檢測裝置的研究［D］．沈陽:沈陽工業(yè)大學，2009．

［3］劉祖其，劉國群．數控機床精度檢測裝置及分析［J］．數字技術與應用，2010(06):96．

［4］賈繼虔．數控機床的位置檢測裝置及其應用［J］．組合機床與自動化加工技術，2002(07):43～44．

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關鍵詞：數控機床；精密機械；結合體

1　數控機床的工作原理及發(fā)展趨勢：

1.1數控機床的工作原理

數控機床的工作原理即為，將控制要求和信息以及反饋信息等轉化為數字信號，送人數控裝置處理后輸出控制機械加工過程。

1.2數控機床的發(fā)展趨勢

1.2.1高速度、高精度

當前先進制造技術的主體是效率和質量。因此高速度、高精度技術的發(fā)展可最大限度地提高生產的效率和產品的質量，縮短生產周期提高市場競爭力。目前HyperNach進給速度最大達60ndmin，快速為100m／min，加速度達2g，主軸轉速達60000/min。

1.2.2多軸聯動加工和復合加工

多軸聯動加工可充分利用刀具幾何形狀進行切削，從而大大提高了零件的表面光潔度和加工效率。如一般一臺5軸機床的加工效率相當于2臺3軸聯動機床的加工效率。目前采用復合主軸頭的機床更為方便的實現了多面和多軸在同一臺機床上的并行使用。

1.2.3智能化、開放式、網絡化是當前數控系統(tǒng)的共同發(fā)展方向

智能化的數控系統(tǒng)涵蓋的方面很多，如加工方面的智能化，即加工過程的自適應控制，工藝參數的自生成；故障診斷方面的智能化。即智能監(jiān)控機床各個部分運行情況，發(fā)送故障報告等。開放式既是數控系統(tǒng)的開發(fā)可以統(tǒng)一的在一個平臺上進行。這樣既可以解決數控系統(tǒng)軟件不能產業(yè)化的問題，又大大加快了數控功能系列化的進程。數控裝備的網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。

1.3維修維護工作的意義

數控加工在當前制造行業(yè)中占據著主導地位，它的發(fā)展將帶動制造業(yè)的飛速發(fā)展，同時也將影響社會的發(fā)展進程。因此，使數控機床能夠實時高效的工作也是—項重要工作。

2　維護與維修的一般方法

數控機床是各種高精技術結合的生產工具，因此在日常的使用中維修維護工作對其使用壽命和精度起著很重要的作用，那么數控機床的維修維護工作一般應如何進行呢?

2.1數控機床的維護，對數控機床進行日常合理的維護工作，可以大大降低數控機床的故障發(fā)生幾率。概括為以下幾個方面需要注意：

2.1.1針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養(yǎng)內容以及功能器件和元件的保養(yǎng)周期。

2.1.2應盡量少開數控柜和強電柜的門。因為在機加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數控系統(tǒng)內的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數控系統(tǒng)超負荷長期工作，打開數控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會導致數控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應該有一種嚴格的規(guī)定，除非進行必要的調整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。

2.1.3定期清掃數控柜通風系統(tǒng)。應每天檢查數控系統(tǒng)柜各個冷卻風扇工作是否正常，應視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風道過濾器是否有堵塞現象。如果過濾網上灰塵積聚過多，需及時清理，否則會引起數控系統(tǒng)柜內溫度高(一般不能超過55℃)，造成過熱報警或數控系統(tǒng)工作不可靠。

2.1.4對數控系統(tǒng)的電網電壓進行定期或定時監(jiān)測。當電網電壓超出數控系統(tǒng)所能承受的額定范圍時，數控系統(tǒng)的正常工作會受到影響，嚴重的可能導致數控系統(tǒng)內部電子器件損壞。

2.1.5定期更換存儲器和伺服驅動器電池(不需保持電池的存儲器除外)。為使數控系統(tǒng)數據和伺服驅動器內部的參數數據在不通電的情況下不丟失，為兩者配備了保持電池。一般情況下每年應更換一次，并且應在數控系統(tǒng)通電的狀態(tài)下更換電池。

2.1.6數控系統(tǒng)長期不使用的情況下，其維護工作應注意以下兩方面：首先，要定期給數控系統(tǒng)通電，并空運行，這樣可以利用數控系統(tǒng)本身電子和電器元件的熱量驅散數控柜內的潮氣。達到保持電器元件穩(wěn)定可靠性的目的。其次，如果數控機床是采用直流伺服電動機作為機械驅動首端部件的，應在長期停用前將內部的電刷取出，以此避免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺電動機損壞的結果。

2.2由于數控機床是多種尖端技術的結合體，因此數控機床的維修工作不能隨意而為之，因為那樣可能導致機床的故障范圍擴大。數控機床維修工作可大致分為以下幾個步驟：

2.2.1問

這里的問包括：①問機床操作者，在機床出現故障后，維修工作進行之前應及時準確的詢問故障是在何種情況下出現的，出現時伴隨著怎樣的現象。由于操作者是故障出現時的第一目擊人又熟知機床特性，所以他的描述會有助于維修人員縮小故障范圍，減少時間，提高效率。②問機床，機床的自診斷系統(tǒng)對維修人員是最好的參考，它可以準確的提供所出現的故障的代碼以便于維修人員能夠準確定位故障的出處。近年來興起了新的接口診斷技術，JTAG邊界掃描，提供了有效地檢測引線間隔致密的電路板上零件的能力，完善了系統(tǒng)的自診斷能力。

2.2.2察

察主要是根據機床操作人員所提供的相關信息對可能出現故障的部件或元件外觀進行觀察。如檢查有無由于電流過大造成的保險絲熔斷，元器件的燒焦煙熏，有無雜物斷路現象，造成板子的過流、過壓、短路。觀察阻容、半導體器件的管腳有無斷腳、虛焊等，可發(fā)現一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍判斷故障產生的原因。

2.2.3切

猶如中醫(yī)切脈一樣，當維修人員完成了上述兩個步驟還不能準確定位故障的出處時，應該對機床故障進行進一步的檢測來確定故障的出處究竟在何處。對數控機床故障的切可大致分為：①強電檢測，其中包括配電、電動機動力線、電器元件完好性等的檢測。②弱點檢測，其中包括反饋信號、數控系統(tǒng)輸出信號等的檢測。

以上診斷方法并無嚴格界定，應以實際情況為準進行實地分析得出數控機床的故障所在，下面以實例分析來驗證以上故障處理方法的實用性。

3　主軸高速飛車故障排除：

故障設備：國產CK6140數控車床，采用FANUC OTE數控系統(tǒng)。故障現象：當接通電源時，主軸就高速飛車。

故障分析：造成主軸高速飛車的原因有：(1)裝在主軸電動機尾部的測速發(fā)電機故障；(2)激磁回路故障，弱磁電流太?。?3)速度設定錯誤。根據以上分析，在停電狀態(tài)下，用手旋轉測速發(fā)電機，測速發(fā)電機反饋電壓正常，在開機瞬間，測量激磁電壓也正常。而主軸給定電壓測得為14.8V(正常時最高給定電壓為±10V)，故初步診斷故障為NC主板硬件故障。

故障處理：改主板上給定電壓有關的電路較多，除電阻、電容、二極管等常規(guī)元件外，還有很多集成電路，不可能把所有有關的線路一一分割，進行試驗。但由于給定輸出為14.8V，因此懷疑是15V電源通過元件加到了輸出上。由于無該系統(tǒng)主板的原理圖等資料，采用最基本的測電阻的方法，從外到里逐個元件測量對15V電源的電阻值，最終發(fā)現一塊運放損壞，其輸出與15V短接。更換后運行正常。

4　結束語

數控機床故障的產生是多種多樣的。所以，在維修時需要根據現象有理有據的分析、排除，最后達到維修的目的。切勿盲目的亂動。否則可能會導致故障更加的嚴重。總之，在面對數控機床故障和維修問題時，首先要防患于未燃，不能在數控機床出現問題后才去解決問題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

 

參考文獻

[1]陳蕾、談峰淺析數控機床維護維修的一般方法[J]，機修用造,2004(10)

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關鍵詞：數控機床；復雜工件；問題及建議

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.024

目前我國在機床工作中，數控技術被廣泛應用。相比于手控機床，數控機床其適用范圍非常普遍。在對數控機床進行應用時，基于特征的復雜工件是非常重要的加工零件，因此技術工作人員必須要對復雜工件進行充分具體的了解并加強研究。

1 數控機床的總體構造和特點

隨著經濟和科技的快速發(fā)展，我國企業(yè)越來越重視工件的質量和產出率，而與工件質量和生產密切相關的是數控機床。數控機床的構造和工作原理，對大多數人來說是比較陌生的，然而對技術人員而言則是極其熟悉的。從其總體構造而言，計算機數控裝置是最為重要的一個部位，該位置能夠對工件加工的尺徑和數據充分設置，保證工作有效落實。除此之外，操作面板的作用和地位也非常之高。數控機床在工作過程中需要工作人員的實時操作，如此方能保證機床的穩(wěn)定運行，操作面板則是通過控制數控操作全過程，保證工件順利完成。另外，數控機床構造中海油輔助裝置以及電氣回路等裝置。雖然數控機床和手控機床相比較為復雜，但是其能提升運行效率，因此被廣泛應用。從其特點而言，數控機床工作效率很高，工作人員先設置好程序，再手動上好工件，只需要按一下按鈕即可讓機械自動工作了，工件成品的質量也很有保證。此外，數控機床還有整潔和干凈的特點，在過去應用手工機床過程中，工作人員要實時的對機床進行油洗，防止銹蝕產生。而數控機在工作中產生的屑直接掉到槽內，極大降低了垃圾碰撞的情況。另外，在數控工作中，工作人員不會沾染油漬。

2 基于特征的復雜工件數控加工關鍵技術

數控機床對于復雜工件的加工，能對其特點進行很好的詮釋。很多復雜工件的特征極其模糊，并且還具有極高的加工難度。復雜工件往往凹凸不平而且大小又不對稱，數控機床對于復雜工件的加工，就是應用機床的主軸來帶著這些復雜工件做旋轉運動，最終使復雜工件得以加工成型。數控機床對于基于特征復雜工件的加工，主要是按照復雜工件的個性需求，先對其所需的型號和尺寸加以設置，將其所需的尺寸通過數字形式輸入到數控機床的計算機控制器和控制面板上。工作人員在規(guī)定條件下操作，完成對復雜工件的加工?；谔卣鞯膹碗s工件加工作為數控機床的核心加工技術，不僅能降低企業(yè)的經濟成本投入，節(jié)省技術人員的時間成本，而且能夠加快工件生產的生產效率。

3 基于特征的復雜工件數控加工關鍵技術的不足之處

現如今，技術人員對數控機床的應用熟練程度已經達到了很高的水平，數控機床對基于特征復雜工件的關鍵加工技術也有了相當廣泛的應用。然而，在加工的的關鍵技術方面，仍會出現一些比較困難的問題，雖然這些問題并不嚴重，但是因這些問題所造成的損失往往很大。如果想要解決問題，就要追根溯源，找到問題產生的根源所在，所以我們就要清楚的了解數控機床對基于特征復雜工件加工所存在的問題，而數控機床的構造和工作原理就是這些問題的根源所在?？萍嫉陌l(fā)展日新月異，數控機床的質量是否達標，也需要長期的實踐才能得以確認，以免在加工生產和工件使用中出現重大的問題。在加工一些復雜工件的零件時，加工的技術難度非常大，在技術人員操作的過程中難免出現一些問題。例如，在加工復雜工件過程中，工作人員必須要做好針對復雜工件的裝夾工作，之后利用數控機床的主軸旋轉，對工件加以車削，最終使工件得以加工完成，而對工件的裝夾和車削最容易出現問題，由于操作的力度不夠，會導致復雜工件的安裝位置不準確，影響工件的最終成型。操作人員的技術水平不足和失誤，也常常會導致工件加工的最終尺寸不標準或質量不達標，造成財、物的損失。因此，必須重視上述問題，并尋求解決辦法，以減少損失，從而達到增加效益的目的。

4 基于特征的復雜工件數控加工關鍵技術的改進措施

數控機床對基于特征復雜工件加工所存在的問題，極大的影響了對數控機床技術的應用，這些問題是當前必須要解決的。針對這些問題，必須做出相應的改進措施或解決辦法，并最終應用于數控機床技術之中，最終達到減損增收的目的。其一，針對復雜工件加工過程，在加工之前，工作人員需要對復雜工件、數控機床的車刀和車架進行檢查和勘測，檢查合格之后方可進行基于特征復雜工件的加工，從而使問題發(fā)生的概率得以降低。其二，工作人員要在數控機床出廠之前對其進行仔細的檢測，并對其功能進行逐一測試，以減少出廠使用后的錯誤發(fā)生。其三是針對數控機床操作人員問題，需要在選拔時就考慮操作人員的細心問題，聘用一些技術熟練，工作細心的技術人員，并且在上崗前，進行崗前在培訓和測試，以檢驗技術人員的水平是否能達到標準，在技術人員上崗之后，要定期的對技術人員進行技術培訓和素質教育，要使技術人員不僅在技術層面達到精通，而且在工件的加工過程中也能達到細致和耐心。企業(yè)要極強對考核制度的健全和完善，做好獎罰措施，將工作人員生產的產品的驗證結果和其薪酬掛鉤，從而促進其提升個人技能。企業(yè)也要加強管理制度的建設，做到對基于特征復雜工件加工的全過程管理。

5 總結

現如今我國工廠生產逐步實現了自動化和智能化，手工機床逐漸被數控機床所代替，發(fā)揮了良好的效益?；谔卣鞯膹碗s工件因其特征明顯，加工復雜，應用數控加工關鍵技術非常具有必要性。企業(yè)在復雜元件生產時一定要加強管理和檢驗，做好質量控制，加強職工培訓，為基于特征的復雜工件數控加工質量提供保證。

參考文獻：

[1]周奎，曾祥錄，陶華.工件旋轉與刀軸擺動數控加工關鍵技術研究[J].機床與液壓，2010（14）：3-5.

[2]鄧朝暉，劉戰(zhàn)強，張曉紅.高速高效加工領域科學技術發(fā)展研究[J].機械工程學報，2010（23）：106-120.

[3]楊志紅.基于反求工程的復雜曲面數控加工關鍵技術的研究[J]. 機械制造與自動化，2008（04）：98-100.

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關鍵詞：液壓系統(tǒng)圖；分解；倒推；整合；識讀方法

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0091-03

一、引言

現代數控機床的全自動化控制需借助液壓傳動輔助機床實現整機的自動運行，如自動換刀、制動、工作臺自動交換等。但液壓傳動在密閉管道內進行，難以觀察和測量，故障診斷比較困難。目前較普遍的方法是根據液壓系統(tǒng)原理圖進行故障診斷，所以本文著重分析數控機床液壓系統(tǒng)原理圖的識讀方法。

二、“瀏覽—分解—倒推—整合”數控機床液壓系統(tǒng)原理圖讀圖法

1.“瀏覽—分解—倒推—整合”讀圖法基本原理。液壓系統(tǒng)一般是一個主動力源同時為多個執(zhí)行元件供油。按一般讀系統(tǒng)圖的方法，從動力源開始，到執(zhí)行元件結束。將遇到多個分支油路，若逆向考慮：油液從執(zhí)行元件開始流動，到液壓泵結束，則能避免這個難題。因此，“瀏覽—分割—倒推—整合”讀圖法基本原理為：①瀏覽：快速瀏覽系統(tǒng)圖，了解系統(tǒng)動作循環(huán)、執(zhí)行元件的功能、執(zhí)行元件數目等，大概把握系統(tǒng)圖的復雜程度。②分解：以執(zhí)行元件為中心，將系統(tǒng)進行分解，分解為若干個分支油路。③倒推：假定起點是執(zhí)行元件，終點是液壓泵，所有液壓元件處于連通狀態(tài)，分析油液流經的液壓元件。然后按油液實際流向，詳細分析該回路。④整合：根據數控機床液壓系統(tǒng)的動作要求，以信號為紐帶，整合所有分支油路，歸納出整個液壓系統(tǒng)的工作原理和特點。

2.“瀏覽—分解—倒推—整合”讀圖法基本步驟。①了解：了解數控機床及其液壓系統(tǒng)的功能以及對液壓系統(tǒng)的要求。②瀏覽：了解液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)、執(zhí)行元件數目與功能、液壓泵數目等。③系統(tǒng)分解：按執(zhí)行元件數目將系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)。④子系統(tǒng)分析：分析每個子系統(tǒng)的運動和原理。根據倒推原理，將每個子系統(tǒng)劃分成各分支回路，并對各分支回路的工作原理進行分析。首先分析各分支回路由哪些基本回路組成。第二分析基本回路中液壓元件的功能和相互連接關系。第三根據運動循環(huán)，分析每步動作的進、回油路線。最后根據進、回油路線，分析每個分支回路的原理，并分析各子系統(tǒng)之間的聯系。⑤整合：包括子系統(tǒng)整合和系統(tǒng)整合。子系統(tǒng)整合主要依據關鍵液壓元件，如換向閥、壓力閥等的不同狀態(tài)；系統(tǒng)整合主要依據各子系統(tǒng)間順序、同步、互鎖等要求。信號是紐帶，并做出信號控制元件的動作順序圖或狀態(tài)圖。⑥歸納：全面分析液壓系統(tǒng)的工作原理后，歸納出設備液壓系統(tǒng)的特點。

三、實例分析

以MJ-50型數控車床液壓系統(tǒng)原理圖為例，應用“瀏覽—分解—倒推—整合”讀圖法進行讀圖，液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

第一步了解MJ-50型數控車及其液壓系統(tǒng)。MJ-50型數控車床主要用來加工軸類零件的內外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成形回轉體表面等。液壓系統(tǒng)實現零件加工所需的輔助運動：主軸卡盤的夾緊與松開、卡盤夾緊力高低壓轉換、刀架夾緊與松開、刀架轉位、尾座套筒的伸出與縮回。液壓系統(tǒng)所需力及流量變化較小，主要負載是提供加工零件的夾緊力、預緊力以及刀盤的鎖緊力和一些油缸換位動作的平衡。一般采用中低壓系統(tǒng)即可。

第二步瀏覽液壓系統(tǒng)原理圖?？芍?，非循環(huán)動作，有四個執(zhí)行元件，分別實現上述輔助功能，一個液壓泵供油，圖中已指明執(zhí)行元件的運動方向。

第三步系統(tǒng)分解。圖1中有四個執(zhí)行元件，故將該系統(tǒng)分解為：主軸卡盤、刀架的夾緊與松開、刀架轉位和尾座套筒4個子系統(tǒng)。

第四步子系統(tǒng)分析。根據油液倒推原理，理出分支回路。以卡盤子系統(tǒng)為例，經倒推可知此子系統(tǒng)有兩個分支回路，由換向、鎖緊和減壓三種基本回路組成。是主換向閥，實現主軸卡盤的夾緊與松開：1YA通電，卡盤實現正卡夾緊，2YA通電，卡盤實現反卡夾緊；電磁換向閥4實現卡盤高、低壓夾緊力切換：圖示狀態(tài)時，減壓閥8接入系統(tǒng)，高壓夾緊，電磁鐵3YA通電，4右位工作，減壓閥9接入系統(tǒng)，低壓夾緊；液壓泵1提供能源，單向閥2保證液壓泵出口的油不倒流。各元件的連接關系見圖1。經分析，這兩個分支回路的進、回油路線為。進油路線：高壓回路：12843卡盤液壓缸；低壓回路：12943卡盤液壓缸?；赜吐肪€都為：卡盤液壓缸3油箱。正卡夾緊與松開工作原理：當1YA通電時，閥3左位工作，泵出口壓力油經閥8、閥4、閥3到液壓缸右腔，液壓缸左腔的油液經閥3直接回油箱，活塞左移，卡盤正卡高壓夾緊。當2YA通電時，活塞右移，卡盤松開。

第五步系統(tǒng)整合。根據設備對各子系統(tǒng)動作的要求，以信號為紐帶，將各子系統(tǒng)整合成一個整體。系統(tǒng)工作原理如下：按下油泵啟動按鈕時，卡盤和刀架都必須處于夾緊狀態(tài)，如圖1所示。數控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，首先刀架松開：4YA通電閥6右位工作，液壓油進入刀架液壓缸下腔，上腔油液經閥6右位回油箱，該液壓缸活塞上移，刀架松開；然后，刀架轉位：若8YA通電，閥5左位接入系統(tǒng)，油液經閥5左位進入液壓馬達，液壓馬達帶動刀架正轉，若7YA通電，則刀架反轉，轉速分別由單向調速閥11和12控制；最后刀架復位夾緊：刀架轉位到指定位置后7YA或8YA斷電，液壓馬達停轉，同時4YA斷電，刀架夾緊，換刀過程結束。加工長軸類零件時需使用尾座，當6YA通電時，閥7左位工作，泵出口油液經減壓閥10、換向閥7左位進入尾座套筒液壓缸左腔，液壓缸右腔油液經單向調速閥13、閥7左位回油箱，缸筒帶動尾座套筒伸出，壓力計16顯示伸出時的預緊力大小。當5YA通電時，缸筒帶動尾座套筒縮回。

第六步歸納液壓系統(tǒng)的特點：①采用單向變量液壓泵向系統(tǒng)供油，能量損失小。②用換向閥控制卡盤，實現高、低壓夾緊的轉換，并且分別調節(jié)高、低壓夾緊壓力的大小，因此可根據工件情況調節(jié)夾緊力，操作方便簡單。③用液壓馬達實現刀架轉位，可實現無級調速，并能控制刀架正、反轉。④用換向閥控制尾座套筒的伸出或縮回，并能調節(jié)尾座套筒伸出工作時的預緊力大小，能適應不同工件的需要。⑤壓力計14、15、16可分別顯示系統(tǒng)相應處壓力，便于故障診斷和調試。

四、結論

“瀏覽—分解—倒推—整合”是分析復雜液壓系統(tǒng)原理圖最基本的方法，實質是通過分解將復雜的系統(tǒng)簡化為簡單的液壓回路，通過對簡單回路的分析整合出復雜系統(tǒng)的原理?；睘楹?、化整為零、各個擊破、歸納整合是這種方法的突出特征。但這種方法要靈活運用，上述的六個基本步驟也要靈活進行。

參考文獻：

[1]王美姣.一種新的液壓傳動系統(tǒng)圖識讀方法[J].液壓與氣動，2009.

[2]肖龍.液壓與氣壓傳動技術[M].北京：高等教育出版社，2011.

[3]曹智軍.數控機床與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

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關鍵詞：數控加工；加工精度；影響因素

隨著現代制造業(yè)的快速發(fā)展，對機械產品的精度要求越來越高。數控機床的出現大大增強了機械制造的能力，為經濟和社會進步做出了重大貢獻。數控機床搭配了可程序化控制的自動控制系統(tǒng)，在驅動方式和加工結構等功能方面都有較大幅度的改變，能夠更加精準、快速地完成更為復雜、精密的零件加工。數控機床在加工的過程中能夠更大程度上保證產品輸出質量，并提高加工速度，整體上提高了機械制造的能力和生產效率。數控機床雖然有著諸多優(yōu)點，但在加工過程中也會受到一些因素干擾，進而對產品質量產生影響。

1、數控機床的工作原理

數控機床在很大程度上提高了機床加工的精度和效率，同時裝有可編程控制的自動化系統(tǒng)和多工位刀塔，能夠進行多種復雜、精密的零件加工，具有實用性強、加工精度高、自動化程度高等特點.數控機床在工作時，主要是按照相應的順序對待加工工件進行處理，結合參數和數控要求的數控語言，對加工程序進行編制，之后輸入，計算機數字化控制)裝置中，對加工程序進行進一步的處理和完善，之后向系統(tǒng)發(fā)出命令，由系統(tǒng)驅動機床部件推動刀具運動，從而實現對于零件的加工。

2、數控機床加工精度的影響因素

由數控機床的組成可以知道，通常情況下影響數控加工精度的主要因素包括兩部分，一是機床本身所具有的機械精度，一是機床所配備的伺服控制系統(tǒng)的驅動精度。綜合實踐來分析，在眾多影響數控加工精度的因素中：機床本身制造誤差大約占到1/2，設備加工過程中誤差所占比例約為1/3，檢測誤差所占比例約為1/6。

2.1伺服系統(tǒng)驅動因素

通過對數控機床的原理分析可知，伺服系統(tǒng)是數控機床的中樞控制部分，主要是通過將驅動機床的部件轉化為零件進行加工。伺服系統(tǒng)的功能實現又是通過電機驅動絲杠完成的，絲杠的傳動精度就成為伺服系統(tǒng)的控制精度。數控加工設備通常采用半閉環(huán)控制伺服進給系統(tǒng)控制，在產品加工過程中，絲杠收到伺服系統(tǒng)信號需要反向運轉時會有短暫的空轉狀態(tài)，這一空轉現象會引起反向間隙誤差，進而影響數控加工精度。此外數控設備在傳動過程中容易受到外界振動和載荷的影響，繼而出現彈性形變，引發(fā)彈性間隙誤差。

2.2刀具參數變化因素

數控機床的加工過程靠的是刀具在程序控制下完成對產品的切削、銑磨等，以最終完成對產品的加工過程。在車刀切削的過程中，車刀存在主偏角和刀尖圓弧半徑，在切削棒料零件時，車刀的軸線會產生細微的偏差，如果不對偏差加以考慮，當主偏角不斷減溫知新深圳大學工程訓練中心廣東深圳518060小時偏差會不斷增大。因此，在數控設備加工過程中刀具的參數對于加工精度也有著一定的影響，需要在程序編程的過程中按照產品的特征，將刀具軸線所產生的偏差加以分析，對刀具產生的位移長度進行修正。此外，在數控機床運轉時，車刀的刀尖圓弧半徑、主偏角、刀尖與零件中心的高度偏差等都可能影響數控機床的加工精度，需要在編程時進行考慮和分析。

3、提高數控加工精度的措施

3.1伺服系統(tǒng)誤差及抑制

數控加工過程中伺服系統(tǒng)的精確度對加工質量的影響是直接的，對于伺服系統(tǒng)方面引起的誤差必須高度重視。為了更好地抑制伺服系統(tǒng)誤差，應從機床的設計階段就采取相應的措施，如采用動態(tài)性能優(yōu)越的驅動裝置，增強伺服裝置的抗壓、抗載能力等。當數控設備的伺服裝置選定后，還應該在系統(tǒng)參數設置方面進行優(yōu)化，可以選擇盡可能高的位置環(huán)增益，以保證各進給軸的位置開環(huán)增益相等。伺服系統(tǒng)對直線、圓弧加工的影響及抑制方法：①速度誤差不影響單軸直線加工時停止位置的準確性，只是在時間上實際位置達到指令位置有些滯后，但不影響精度。②當各進給軸位置開環(huán)增益不相等時，以45°時加工誤差最大。③加工圓弧時，為抑制伺服系統(tǒng)引起的輪廓加工誤差，首先應設置各進給軸位置開環(huán)增益相等，且盡可能大。

3.2提高床身導軌的幾何精度

現代科技在機械制造行業(yè)的廣泛應用，數控加工設備也逐漸呈現出高速、高效、高精度的趨勢。數控加工技術發(fā)展的同時也對數控設備的結構提出了相應的要求，比如數控機床底座鑄件的重量及承重、承壓要求，數控導軌的精度、抗壓、防震設計等。一般來說，全功能數控車床為了保證各方面功能實現，會使用斜床造型來簡化鑄件整體結構，降低機床自身重量?；诹W角度考慮，采用斜床后的機床多采用封閉式筒形結構，如此會大大提升機床整體的抗扭與抗彎強度，以確保設備在復雜的工況作業(yè)下，能夠始終維持良好的穩(wěn)定性。再者，從刀位的的移動速度來看，隨著速度的加快要求導軌具備更好的抗負荷能力；為了保證數控車床在高負荷切削的條件下擁有良好的精度保持性和較高的剛性，可以采用鑲鋼滑動導軌副結構，以確保導軌獲得最佳的幾何精度。

4、結束語

數控機床的加工精度是保證產品質量的前提條件，如何進一步確保數控加工精度已經成為機械制造業(yè)重點關注的課題。隨著我國機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，數控加工設備作為其中重要的生產設備，在制造業(yè)中占有重要的地位。數控加工過程中，影響其加工精度的因素眾多，需要針對不同原因引起的加工誤差采取對應的措施，以最大程度的保證數控加工質量。

作者:溫知新 單位:深圳大學工程訓練中心

參考文獻:

[1]夏瑩.數控機床加工精度影響因素分析及對策研究[J].科技傳播,2013(12):98-99.

[2]丁美玲.數控機床加工精度的影響因素分析及對策[J].機電信息,2014(15):75-77.

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一、《數控機床》課程中實施虛擬仿真教學的意義

1.課程特點必須實施虛擬仿真

《數控機床》課程涉及知識面較廣，它的教學內容包含有識圖能力、金屬材料、力學、機械傳動、公差、電氣控制、液壓控制、數控原理等專業(yè)知識，其專業(yè)性很強，離開了實踐環(huán)境，課程的教學達不到教學目標和教學效果，更談不上專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)。本課程完全實施實踐是不能滿足教學內容系統(tǒng)化和基礎理論夠用的需求，根據本課程的特殊性，課程的教學應在虛擬仿真的環(huán)境中實施，完成數控結構、調試及保養(yǎng)等核心教學內容的學習。

2.實踐需求必須實施虛擬仿真

很多職業(yè)學校的數控機床課程教學缺少實習場所，目前添置的數控維修裝置一般采用實驗臺，對本門課程的教學不能完全適用。

3.教學改革必須實施虛擬仿真

很多學校的數控機床實驗室建設跟不上數控機床市場發(fā)展的步伐，仿真系統(tǒng)要做到數控機床硬件為較前沿狀態(tài)，能展現數控前沿技術。

二、《數控機床》課程與虛擬仿真的對接策略

1.數控機床虛擬仿真的特點

數控機床虛擬仿真的優(yōu)勢有投資小、直觀、安全、耐用無損耗，學生可以自由地操作演練，實現反復訓練及多種層次的實訓教學。直觀的數控仿真運行過程，采用三維動畫的方式能真實地反映數控機床各系統(tǒng)的工作原理，把抽象的、難以表達的原理內容變得生動、形象、逼真，教師可以控制原理的演示進程。

2.數控機床仿真制作的要求

（1）數控機床仿真必須實現三維結構設計

數控機床虛擬仿真軟件及課件必須能提供數控機床中各個組成部分零部件的三維實體造型，虛擬仿真中實現零件的360度的回旋查看，實現移動及縮放，充分反映各個零部件的真實結構，通過零部件的透明、隱藏和剖面屬性設置，使學生能深入清楚地觀察數控機床的內部結構，最終實施交互式教學。

（2）數控機床仿真必須實施虛擬拆裝

虛擬拆裝是理實一體化的直接體現，通過數控機床的虛擬零部件的拆裝，讓學生了解數控機床裝配的基本知識、工藝要求及拆裝順序，既可以實現Z向、Y向、X向伺服拆裝，也可以實現整機的機械拆裝。仿真拆卸中列出本實驗所需要用的設備、儀器、儀表、工具等，所有設備等均制作三維模型，并可跟真機一樣操作使用。根據仿真中提供設備、儀器、儀表、工具等的操作使用方法或使用說明書，學生可以方便地找到故障現象、故障設置點，總結出故障原因，設定故障排除過程。

（3）數控仿真中應包含保養(yǎng)與維護

按照數控機床保養(yǎng)的內容及規(guī)定，讓學生進行了仿真保養(yǎng)及日常維護的操作，實現理論與實訓一體化的教學目的。

（4）數控仿真應加強資源庫建設

通過豐富的多媒體素材、三維模型，交互操作的課例不斷充實，形成專業(yè)教學的資源庫；編制大量的試題，運用練習程序實現交互式練習，實現自學與訓練結合，實現自動評分與教學進度管理，最終實現學生的鑒定與考核。

仿真是一種教學手段，實施仿真后再實施真實的實踐體驗，既是對知識的體驗和再認識，也是對學生安全保護的一種方法。目前，學生安全問題放到一個很重要的位置上，實施仿真教學在多個環(huán)節(jié)上具有較明顯的優(yōu)勢特征，我們有理由相信：數控機床虛擬仿真教學是教學手段中不可缺少的一環(huán)。

參考文獻：

[1]吳波，伊延吉.仿真軟件在數控教學中的應用淺析[J].科技信息，2010（19）.

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【關鍵詞】多工位；專用夾具；夾具布局

0 前言

數控加工技術作為一種先進制造技術，在當前零件加工中占有十分重要的位置[1]。多工位數控加工將多個加工工位布置在一臺數控機床上，通過對數控機床及機械手的聯動控制，實現加工零件自動裝夾，從而實現連續(xù)加工，使加工過程緊湊，提高加工效率，保證加工精度，降低人工成本。

在數控加工中，數控夾具的設計和裝配是生產加工的重要組成部分[2]，數控夾具設計的優(yōu)劣將直接影響零件的質量和加工的效率，夾具的設計必須保證工件安裝簡單，定位精確，夾緊力可靠。因此，如何O計優(yōu)質可靠的夾具及合理安裝布置夾具是現代制造技術的一個重要研究課題[3]。本文以實現方形鋁塊表面多工位連續(xù)加工為樣本，設計開發(fā)數控專用夾具，對夾具在工作臺上的合理布局和夾具結構的設計過程兩方面進行探究。

1 工作臺布局及加工流程

多工位數控加工專用夾具布置如圖1所示，五工位均布，結構相同，布局緊湊，分別進行平面銑削、型腔銑削、曲面加工、校標加工和鉆孔加工等五個工位加工。其加工流程為：首先通過控制系統(tǒng)操縱機械手夾持待加工件，由裝在機械手的感應器讀取夾持鄰面的尺寸，然后根據尺寸數據調整機械手將待加工件準確放到待加工工位①，同時執(zhí)行工位①平面加工，當工位①加工完成，機床傳輸加工完成信號給機械手，機械手將工位①零件夾到待加工位②，并將待加工位①零件放入加工工位①，按此順序執(zhí)行后面加工操作直至五個面全部加工完成，最后由機械手將成品件放到指定區(qū)域。待所有工位都加工完成，工作臺重新移到工位①，進入下一個循環(huán)。

2 夾具方案設計及工作原理

多工位數控加工專用夾具設計如圖2所示，主要由定位裝置和氣動夾緊裝置兩部分組成[4]。

2.1 定位裝置

定位裝置主要由底板和三個定位塊組成，其中的兩個定位塊安裝在垂直相排布的同一平面上，從而限制了零件的部分自由度。為了減少設計步驟，簡化加工工藝，縮短加工時間及節(jié)約加工成本，設計的三個定位塊在尺寸和外形上保持一致性，采用一次性線切割完成。為了保證及時清理切屑，保證連續(xù)定位精度，設計過程中充分考慮排屑空間。

2.2 氣動夾緊裝置

氣動夾緊裝置主要由氣缸組件、中間連接塊和楔形塊組成。氣缸組件的氣缸桿鉸接中間連接桿，中間連接桿上設有斜導向面，斜導向面正對著楔形塊的楔形面，且落在楔形塊的來回伸縮軌跡上。為了滿足不同尺寸規(guī)格的方形鋁塊加工需求，在中間連接塊上設計了可調壓緊裝置，其裝置主要由螺桿和螺母組成，螺母固定在中間連接塊上，螺桿的一側端面旋入螺母后貫穿中間連接桿。

2.3 夾具工作原理

氣缸組件的氣缸桿通過帶動整個中間連接件向工件夾緊方向移動，在楔形塊和可調壓緊裝置的共同作用下，將方形鋁塊固定在工作臺上，使整個工件夾緊定位，實現氣缸桿單方向運動控制兩個垂直方向的夾緊力。

3 結論

本文從多工位數控加工專用夾具的布局和設計出發(fā)，重點介紹了多工位數控加工的流程、夾具設計的特點及夾具工作原理。夾具設計過程遵循一致性原則，具有較好的通用性，設計結構簡單，裝夾方便，布局合理，定位準確。

【參考文獻】

[1]盛伯浩.我國數控機床現況與技術發(fā)展策略[J].制造技術與機床，2006（2）：17-21.

[2]黃劍波.數控機床夾具的發(fā)展[J].電子機械工程，2011，27（5）：33-36.

篇9

關鍵詞：光柵尺 數控機床 應用 維修

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-056-02

在數控機床位置檢測系統(tǒng)中，檢測裝置作為核心部件為保證機床加工精度和速度要求扮演重要角色。由于線性光柵尺動態(tài)性能良好，運動速度恒定性高，能夠直接測量機械位置，因此能夠最準確的反應機床的實際位置，是所有采用閉環(huán)控制機床和設備上進給軸的最佳選擇。

1 線性光柵尺工作原理

光柵尺位置測量系統(tǒng)由光源、透鏡、指示光柵、光電元件、信號處理電路以及標尺光柵組成。通常情況下，除標尺光柵外，光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和信號處理電路裝在一個部件內，這個部件稱為讀數頭。線性光柵尺依據相對運動的原理來產生光信號，這些信號經過光電器件的轉換處理后，用來檢測機械裝置的位移，如圖1所示。輸出信號是由光源通過刻在直線尺或盤片的柵格線后，再經光電轉換裝置的處理產生的。讀數裝置由光源、刻線玻璃與柵格窗、以及光電二極管接收裝置組成。紅外線光束被光電二極管接收前，先通過有刻線軌跡的板與柵格窗，有刻線軌跡的板與柵格窗，有刻線軌跡的板與柵格窗間的相對運動回產生正弦波形式的光波，這種光波經光電二極管接收后，會轉換成最初始的電流正弦波信號，這些電信號的周期與柵距是一樣的。

2 線性光柵尺的優(yōu)勢分析

線性光柵尺在測量直線軸位置的時候無需其他任何附加機械傳動部件，控制環(huán)囊括全部進給機構，安裝在滑板上的線性光柵尺可以檢測出機械傳遞誤差并能在控制系統(tǒng)電路中給予修正。因此，線性光柵尺能夠消除以下誤差：（1）滾珠絲杠溫度特性導致的位置誤差；（2）滾珠絲杠的反向間隙誤差；（3）滾珠絲杠螺距誤差引起的運動特性誤差。因此，線性光柵尺是高精度定位和高速加工必備測量裝置。

3 機械結構與性能

3.1 機械結構

數控機床所用的線性光柵尺均采用封閉式結構（如圖2所示）：鋁制金屬外殼能夠保護光柵尺、掃描單元以及軌道免受灰塵、切屑和切削液的污染；自動向下壓下的彈性密封條保持外殼的密封；掃描單元的運動軌道摩擦力很小，軌道內置在光柵尺上；連接器將掃描單元和安裝板連接在一起并補償光柵尺和機床導軌的不對正誤差；光柵尺和安裝板間的橫向和軸向誤差允許為2至3mm，具體數值與光柵尺型號有關。

3.2 溫度特性

切削速度的提高和全封閉機床的廣泛應用使機床防護罩內的溫度不斷提高。由于線性光柵尺的溫度特性直接決定著機床加工精度，因此，線性光柵尺的溫度特性指標越來越重要。一般線性光柵尺的溫度特性應與工件或所測對象一致。當溫度發(fā)生變化的時候，線性光柵尺的膨脹或收縮特性必須是確定的和可重現的。線性光柵尺所用的光柵基體具有確定的熱膨脹系數，用戶可以選擇最適合其應用所需溫度特性的線性光柵尺。

3.3 動態(tài)性能

機床效率和機床性能的不斷提高必然要求更大的進給速度和更高的加速度，同時還必須保持高水平的加工精度。要快速和準確地傳遞進給運動，就要求機床和線性光柵尺具有更高的剛性。 HEIDENHAIN公司的線性光柵尺在測量方向上有很高的剛性。這是機床達到高質量和高精度運動軌跡的重要因素。此外，光柵尺優(yōu)良的動態(tài)性能還來源于它重量輕的運動部件。

3.4 耐用性

機床進給軸的運動行程非常長，三年的運動行程通常要達到10，000 km。因此，光柵尺的長期穩(wěn)定和堅固可靠格外重要：它是保證機床穩(wěn)定可用的基礎。由于線性光柵尺在設計中充分考慮了各個細節(jié)，即使光柵尺工作多年后依然能正常使用。使用壽命長是因為采用非接觸的光電掃描法掃描測量基準，而且光柵尺外殼中的掃描光柵采用滾珠導軌結構。這種密封結構，加上特殊的掃描原理和通過壓縮空氣建立正壓環(huán)境的支持使線性光柵尺具有超強的抗污能力。完善的防護裝置確保優(yōu)異的抗電氣噪聲的能力。

4 應用與維修

對于機床控制而言，線性光柵尺能夠消除滾珠絲杠的反向間隙、消除絲桿、導軌由于溫度變化所帶來的位置誤差、消除滾珠絲杠的螺距誤差所帶來的位置誤差。線性光柵尺常常應用于以下場合：高精密機床（提高加工精度，提升產品的品質）；大型機床（大型龍門、臥加、鏜銑床等使用光柵尺能夠減小由于過長的傳動鏈帶來的傳動誤差，同時減小溫度變化帶來的形變誤差）；采用直驅技術的新型電機（直線電機等）。

維修案例1：

某機械廠有的TH6940數控加工中心采用SIEMENS 840D系統(tǒng)，在使用過程中產生了25000異常報警，是Y軸光柵尺的硬件故障，通過修改30200和30240參數屏蔽光柵尺后異常報警消失，故障源除了光柵尺外還有電纜和測量板，因為Y軸光柵尺拆卸有一定難度，就首先從較容易拆卸的測量板入手，Y軸測量板與其它軸型號相同所以可以調換檢驗，調換后發(fā)現機床正常，故故障為Y軸測量控制板與功率模塊之間的連接插針接觸不良所導致。

維修案例2：

某公司的數控加工中心縱向工作臺的線性光柵尺（SIEMENS）在測量數據過程中丟數（即工作臺移動全程記錄的數據變小，而返回到終點數據也不能減計數到零）。首先確定是讀數頭部分還是信息處理電路的故障。由于只是縱向工作臺的移動測量數據出錯，而其它方向的測量數據均無異常。把縱向讀數頭的信號送到其它方向的信息處理電路，測量的數據仍然是錯誤的，故判斷故障在讀數頭。經細致檢查，懷疑故障可能是光敏元件不良，換上新的光敏元件，故障消除。

篇10

關鍵詞：數控機床；技術；電氣系統(tǒng)；故障分析

隨著現代城市化進程的加快,全國各大中小城市無論在城市基礎建設及規(guī)模的擴展上,還是各種各樣的數控企業(yè)的增加上都有著空前的飛躍。大到國家，小到一個家庭都在不斷的需求數控機床電氣系統(tǒng)的供應，這就顯得數控技術尤為重要；為了充分發(fā)揮數控資源的優(yōu)勢，進而實現數字程序控制的技術，從而來滿足人們在數控技術資源上的需要。本文主要是通過對數控機床的電氣系統(tǒng)進行分析，并將其數控技術的穩(wěn)定使用來滿足當代人們的需求。

1數控機床的概述

1.1數控機床的基本知識。所謂的數控機床，也就是數字控制機床，是利用一種裝有程序控制系統(tǒng)來實現自動化的機床。該控制系統(tǒng)能夠有邏輯地處理具有控制編碼或者其他符號指令規(guī)定的程序，并將其翻譯、編碼，并用代碼化的數字進行表示，在通過信息載體進行輸入數控裝置中。在通過運算進行處理，再由數控專職進行發(fā)出各種控制信號。老控制機床的相關動作，根據圖紙要求的形狀和尺寸的零件一一進行加工出來。對于數控機床來說，它更好的解決了復雜、精密、多品種的零件的加工問題，它是一種高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發(fā)展新方向。

1.2數控機床的工作原理。對于數控機床的工作原理來說，主要是在普通機床上進行加工零件時，機床的運動開始與結束，運動的先后順序、刀具及零件的相對位置等等都要由人工進行完成，在數控機床上進行加工零件，就需要把加工零件所需要的所有機床動作按照程序的行駛進行記錄下來，保存在某種存儲物上面，并輸入到數控裝置中，由數控裝置進行一一處理程序，然后再將其控制信號發(fā)在制定的機床上進行驅動相關的機床，進而協(xié)調機床上的每一個動作，使其產生的主要運動和進給運動等一系列的機床運動，最后，來完成零件的加工工作。

1.3數控機床的發(fā)展趨勢?，F今，數控技術和數控裝備是每個國家工業(yè)現代化的重要基礎。我國數控技術與世界現今國家相比雖然會有差距，但這就說明，我們要更加了解數控技術國內外的法杖狀況對我國數控領域的發(fā)展會有一定的重要意義。數控技術已經四十多年的歷史，他主要是被應用在機械學、控制學、計算機科學及電子學等等基礎學科，它將會發(fā)展一門具有綜合性的新型學科。數控機床會向個性化、開放性方向進行發(fā)展；個性化的發(fā)展包括：高速化、高精度化、智能化、復合化及柔性化等等，個性化的發(fā)展可更好地促進機床的效率和加工的精度，而智能化的發(fā)展更加為其后續(xù)的診斷故障和維修故障提供方便；開放性的發(fā)展可以使軟件平臺和硬件平臺的開放式系統(tǒng)，也可以更好地解決傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件的產業(yè)化生產都會存在一定的問題。因此，目前利用開放性數控系統(tǒng)的體系結構規(guī)章、通信規(guī)范、運行平臺及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等進行研究其核心，數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)的未來之路。

2數控機床電氣系統(tǒng)的分析

2.1數控機床對電氣系統(tǒng)的要求。對于數控機床的電氣系統(tǒng)的基本要求來說，其中要包括：較高的穩(wěn)固性、新技術的發(fā)展、穩(wěn)定的安全性、方便維護及良好的控制性等等。一是，穩(wěn)固性，數控機床是長時間連續(xù)運轉的設備，就說明其本身就具有很高的穩(wěn)固性；二是，新技術的發(fā)展，數控機床在保證穩(wěn)固性的基礎上，電氣系統(tǒng)要具有一定先進性，才能更好地為生活中的新型組合功能電氣元件的使用和新型電子電氣的使用；三是，電氣系統(tǒng)的裝置絕緣要做好防護，接地也要牢固，其操作人員更要做足安全問題；四是，數控機床中的電氣系統(tǒng)會比較復雜，會有很多的易損部件就需要進行維護，萬一出現故障，就需要故障排除，方便器件的維護才是最為重要的；因此，良好的控制性是必須的。

2.2電氣系統(tǒng)的故障分析及診斷方法。對于電氣系統(tǒng)的故障分析來說，首先，要利用直觀法來進行診斷，并利用感官進行檢查。例如，可以利用人的感官對故障發(fā)生時的各種光、聲和味等各種現象來進行觀察，就需要維修工作人員要有一定的實踐經驗，并利用各種學科的知識和綜合判斷的能力進行對電氣系統(tǒng)的故障診斷；其次，要利用參數調整法進行診斷，數控參數會直接影響數控機床的性能。數控系統(tǒng)在設置中的參數會根據從不同的機床、不同的工作狀態(tài)的要求，而這些參數不僅僅會使電氣系統(tǒng)與具體機床直接相互匹配，更是使機床各項功能達到最佳化的狀態(tài)。同時，也要對對維修人員的要求會很高，這樣對具體系統(tǒng)的主要參數會十分知曉，而且一定要有豐富的電氣調試經驗；最后，要利用交換法進行診斷，當我們發(fā)現故障的時候，就可以利用系統(tǒng)中的相同兩個板互換進行相關的檢查，并將一系列相應的參數進行交換來確定其故障問題；所以，一定要考慮周全，設計好一定的方案，并做好交換檢查的需要。

3數控機床的日常維護

3.1電源的維護及保養(yǎng)。對于數控機床的電源維護來說，一定要確定電壓值是否正常、電氣連接是否接觸不良、開關是否有效及電氣和接觸器是否正常工作等等，要確定以上幾種檢查是否安全，才能更好地為數控機床的電源及時進行維護和保養(yǎng)。

3.2電氣部分的維護保養(yǎng)。為了降低數控機床的故障率，就要提高數控機床工作效率，所以更加度數控機床做好定期的日常維護和定期的保養(yǎng)。在電氣部分主要包括：電源輸入線路、繼電器、接觸器及控制電路，所以具體檢查的步驟主要分為以下幾種：1）檢查電源的電壓值是否正常，若輸入的電壓要是超出一定范圍，就需要進行相應的調整；2）檢查所用電氣的連接是否正常；3）檢查各類開關是否有效，更加可以借助數控系統(tǒng)的變成控制其輸入輸出模塊上的LED指示燈進行檢查確認。綜上所述,安全穩(wěn)定的數控機床是數控系統(tǒng)的主旋律，也是整個計算機平臺上的永恒主題。在當前數控技術隨著時代的快速發(fā)展而大幅度提高的同時，應做好工作人員的操作安全管理知識，只有通過合理和健全的制度，嚴格的管理，先進的方法，有力的完善數控技術和數控機床的建設，才能使國家數控系統(tǒng)走向標準化的道路。提高數控機床在正常工作環(huán)境下的可靠性和安全性，能夠滿足人們日益增長的社會經濟發(fā)展的需求，才能更好地促進數控機床操作在周圍環(huán)境下和諧建的發(fā)展。

參考文獻

[1]陸偉.數控機床電氣系統(tǒng)的特點及維修關鍵技術分析[J].電子技術與軟件工程，2015（17）：124.