導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控機(jī)床論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

對于數(shù)控機(jī)床來說，合理的日常維護(hù)措施，可以有效的預(yù)防和降低數(shù)控機(jī)床的故障發(fā)生幾率。

首先，針對每一臺機(jī)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(nèi)容以及功能器件和元件的保養(yǎng)周期。

其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進(jìn)行必要的調(diào)整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。

另外，對數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓要實(shí)行時時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)超出正常的工作電壓，就會造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件的損壞。所以配電系統(tǒng)在設(shè)備不具備自動檢測保護(hù)的情況下要有專人負(fù)責(zé)監(jiān)視，以及盡量的改善配電系統(tǒng)的穩(wěn)定作業(yè)。

當(dāng)然很重要的一點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動的，要注意將電刷從直流電動機(jī)中取出來，以免由于化學(xué)腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機(jī)損壞。這是非常嚴(yán)重也容易引起的故障。

2.數(shù)控機(jī)床一般的故障診斷分析

2.1檢查

在設(shè)備無法正常工作的情況下，首先要判斷故障出現(xiàn)的具置和產(chǎn)生的原因，我們可以目測故障板，仔細(xì)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(xiàn)象，造成板子的過流、過壓、短路。觀察阻容、半導(dǎo)體器件的管腳有無斷腳、虛焊等，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍，判斷故障產(chǎn)生的原因。

2.2系統(tǒng)自診斷

數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發(fā)光二級管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，興起了新的接口診斷技術(shù)，JTAG邊界掃描，該規(guī)范提供了有效地檢測引線間隔致密的電路板上零件的能力，進(jìn)一步完善了系統(tǒng)的自我診斷能力。

2.3功能程序測試法

功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動變成的方法，編制成一個功能測試程序，送人數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個測試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確定和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。

2.4接口信號檢查

通過用可編程序控制器在線檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接回信號，并與接口手冊正確信號相對比，也可以查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。

2.5診斷備件替換法

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來越大技術(shù)也越來越復(fù)雜，按常規(guī)方法，很難把故障定位到一個很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，為了縮短停機(jī)時間，在沒有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對故障模塊進(jìn)行替換檢查，對于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作，盡最大可能縮短故障停機(jī)時間。

上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時并無嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法同時進(jìn)行。最主要的是根據(jù)診斷的結(jié)果間接或直接的找到問題的關(guān)鍵，或維修或替換盡快的恢復(fù)生產(chǎn)。3數(shù)控機(jī)床故障診斷實(shí)例

由于數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動部分是強(qiáng)弱電一體的，是最容易發(fā)生問題的。因此將驅(qū)動部分作簡單介紹：驅(qū)動部分包括主軸驅(qū)動器和伺服驅(qū)動器，有電源模塊和驅(qū)動模塊兩部分組成，電源模塊是將三相交流電有變壓器升壓為高壓直流，而驅(qū)動部分實(shí)際上是個逆變換，將高壓支流轉(zhuǎn)換為三相交流，并驅(qū)動伺服電機(jī)，完成個伺服軸的運(yùn)動和主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此這部分最容易出故障。以CJK6136數(shù)控機(jī)床和802S數(shù)控系統(tǒng)的故障現(xiàn)象為例，主要分析一下控制電路與機(jī)械傳動接口的故障維修。

如在數(shù)控機(jī)床在加工過程中，主軸有時能回參考點(diǎn)有時不能。在數(shù)控操作面板上，主軸轉(zhuǎn)速顯示時有時無，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)正常。分析出現(xiàn)的故障原因得該機(jī)床采用變頻調(diào)速，其轉(zhuǎn)速信號是有編碼器提供，所以可排除編碼器損壞的可能，否則根本就無法傳遞轉(zhuǎn)速信號了。只能是編碼器與其連接單元出現(xiàn)問題。兩方面考慮，一是可能和數(shù)控系統(tǒng)連接的ECU連接松動，二是可能可和主軸的機(jī)械連接出現(xiàn)問題。由此可以著手解決問題了。首先檢查編碼器與ECU的連接。若不存在問題，就卸下編碼器檢查主傳動與編碼器的連接鍵是否脫離鍵槽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)就是這個問題。修復(fù)并重新安裝就解決了問題。

數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機(jī)械問題、數(shù)控系統(tǒng)的問題、傳感元件的問題、驅(qū)動元件的問題、強(qiáng)電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點(diǎn)，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題。還可能使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大?？傊?，在面對數(shù)控機(jī)床故障和維修問題時，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)問題后才去解決問題，要做好日常的維護(hù)工作和了解機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

參考文獻(xiàn)

[1]陳蕾、談峰，淺析數(shù)控機(jī)床維護(hù)維修的一般方法［J］，機(jī)修用造，2004（10）

[2]邱先念，數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修[J]，設(shè)備管理與維修，2003（01）

[3]王超，數(shù)控機(jī)床的電器故障診斷及維修[J]，蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2003（02）

[4]王剛，數(shù)控機(jī)床維修幾例[J]，機(jī)械工人冷加工，2005（03）

[5]李宏慧、謝小正、沙成梅，淺談數(shù)控機(jī)床故障排除的一般方法［J］，甘肅科技，2004（09）

[6]萬宏強(qiáng)、姚敏茹，基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機(jī)床設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)的框架研究[J]，精密制造與自動化，2004（04）

篇2

論文摘要：本人于2007年4月份進(jìn)入廣東省廣州昊達(dá)機(jī)電有限公司進(jìn)行畢業(yè)前的綜合實(shí)踐，從事有關(guān)變頻器的工作。本文介紹了采用數(shù)控車床的主軸驅(qū)動中變頻控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式，并簡述了無速度傳感器的矢量變頻器的基本應(yīng)用。

前言

數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計算機(jī)、電機(jī)及其拖動、自動控制、檢測等技術(shù)為一身的自動化設(shè)備。其中主軸運(yùn)動是數(shù)控車床的一個重要內(nèi)容，以完成切削任務(wù)，其動力約占整臺車床的動力的70%～80%。基本控制是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動換檔和無級調(diào)速。

在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動機(jī)。為滿足數(shù)控車床對主軸驅(qū)動的要求，必須有以下性能:(1)寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高;(2)在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動要小;(3)加減速時間短;(4)過載能力強(qiáng);(5)噪聲低、震動小、壽命長。

本文介紹了采用數(shù)控車床的主軸驅(qū)動中變頻控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式，并闡述了無速度傳感器的矢量變頻器的基本應(yīng)用。

第1章變頻器矢量控制闡述

70年代西門子工程師F.Blaschke首先提出異步電機(jī)矢量控制理論來解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在siemens，AB，GE，F(xiàn)uji等國際化大公司變頻器上。

采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時需要準(zhǔn)確地輸入異步電動機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動機(jī)參數(shù)自動檢測、自動辨識、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動異步電動機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動地對異步電動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識，并根據(jù)辨識結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對普通的異步電動機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。

第2章數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式

2.1主軸變頻控制的基本原理

由異步電機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為:

n=(60f/p)×(1-s)

其中P—電動機(jī)的極對數(shù)，s—轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz(甚至更高頻率)之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過分磨損及過熱，一般可以通過設(shè)定最高頻率來進(jìn)行限定。

圖2-1所示為變頻器在數(shù)控車床的應(yīng)用，其中變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括:(1)數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號;(2)數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號;(3)變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號。因此所有關(guān)于對變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。

2.2主軸變頻控制的系統(tǒng)構(gòu)成

不使用變頻器進(jìn)行變速傳動的數(shù)控車床一般用時間控制器確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)指令速度開始進(jìn)刀，而使用變頻器后，機(jī)床可按指令信號進(jìn)刀，這樣一來就提高了效率。如果被加工件如圖2-2所示所示形狀，則由圖2-2中看出，對應(yīng)于工件的AB段，主軸速度維持在1000rpm，對應(yīng)于BC段，電機(jī)拖動主軸成恒線速度移動，但轉(zhuǎn)速卻是聯(lián)系變化的，從而實(shí)現(xiàn)高精度切削。

在本系統(tǒng)中，速度信號的傳遞是通過數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定通道(電壓或電流)，通過變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置，數(shù)控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數(shù)控車床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。第3章無速度傳感器的矢量控制變頻器

3.1主軸變頻器的基本選型

目前較為簡單的一類變頻器是V/F控制(簡稱標(biāo)量控制)，它就是一種電壓發(fā)生模式裝置，對調(diào)頻過程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié)，常見的有線性V/F控制(用于恒轉(zhuǎn)矩)和平方V/F控制(用于風(fēng)機(jī)水泵變轉(zhuǎn)矩)。

標(biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍1:10)，因此在車床主軸變頻使用過程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。

所謂矢量控制，最通俗的講，為使鼠籠式異步機(jī)像直流電機(jī)那樣具有優(yōu)秀的運(yùn)行性能及很高的控制性能，通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位，用以維持電機(jī)內(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。

矢量控制相對于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點(diǎn)有:(1)控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機(jī)的電樞電流加勵磁電流調(diào)節(jié)相媲美;(2)能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場合;(3)調(diào)速范圍大(1:100);(4)可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。

當(dāng)然相對于標(biāo)量控制而言，矢量控制的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動機(jī)的參數(shù)。矢量控制分無速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度(萬分之五)，而前者為千分之五，但是在數(shù)控車床中無速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無速度傳感器的矢量變頻器。

3.2無速度傳感器的矢量變頻器

無速度傳感器的矢量變頻器目前包括西門子、艾默生、東芝、日立、LG、森蘭等廠家都有成熟的產(chǎn)品推出，總結(jié)各自產(chǎn)品的特點(diǎn)，它們都具有以下特點(diǎn):(1)電機(jī)參數(shù)自動辯識和手動輸入相結(jié)合;(2)過載能力強(qiáng)，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ;(4)各種保護(hù)齊全(通俗地講，就是不容易炸模塊)。

無速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且改善了針對各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。圖3-1所示，為某品牌無速度傳感器變頻器產(chǎn)品在低頻和正常頻段時的轉(zhuǎn)矩測試數(shù)據(jù)(電機(jī)為5.5kW/4極)。從圖中可知，其在低速范圍時同樣可以產(chǎn)生強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。在實(shí)驗(yàn)中，我們同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者具有更強(qiáng)的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段(如30Hz或50Hz)相同。3.3矢量控制中的電機(jī)參數(shù)辨識

由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。從圖3-2的異步電動機(jī)的T型等效電路表示中可以看出，電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。

參數(shù)辨識中分電機(jī)靜止辨識和旋轉(zhuǎn)辨識2種，其中在靜止辨識中，變頻器能自動測量并計算頂子和轉(zhuǎn)子電阻以及相對于基本頻率的漏感抗，并同時將測量的參數(shù)寫入;在旋轉(zhuǎn)辨識中，變頻器自動測量電機(jī)的互感抗和空載電流。

在參數(shù)辨識中，必須注意:(1)若旋轉(zhuǎn)辨識中出現(xiàn)過流或過壓故障，可適當(dāng)增減加減速時間;(2)旋轉(zhuǎn)辨識只能在空載中進(jìn)行;(3)如辨識前必須首先正確輸入電機(jī)銘牌的參數(shù)。

3.4數(shù)控車床主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置

從圖1-1中可以看出，使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分:

1矢量控制方式的設(shè)定和電機(jī)參數(shù);

2開關(guān)量數(shù)字輸入和輸出;

3模擬量輸入特性曲線;

4SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。

第4章結(jié)束語

對于數(shù)控車床的主軸電機(jī)，使用了無速度傳感器的變頻調(diào)速器的矢量控制后，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):大幅度降低維護(hù)費(fèi)用，甚至是免維護(hù)的;可實(shí)現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度;實(shí)現(xiàn)低速和高速情況下強(qiáng)勁的力矩輸出。

參考文獻(xiàn)

1.王侃夫.數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

2.杜金城.電氣變頻調(diào)速設(shè)計技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2001.

篇3

1.1數(shù)控機(jī)床的工作場地選擇

(1)避免陽光的直接照射和其它熱輻射、避免太潮

濕或粉塵過多的場所,盡量在空調(diào)環(huán)境中使用,保持室溫20℃左右。由于我國處于溫帶氣候、受季風(fēng)影響、溫

度差異大,對于精度高、價格貴的數(shù)控機(jī)床,應(yīng)置于有空調(diào)的房間中使用。(2)要避免有腐蝕氣體的場所。因

腐蝕氣體易使電子元件變質(zhì),或造成接觸不良,或造成

元件短路,影響機(jī)床的正常運(yùn)行。(3)要遠(yuǎn)離振動大的設(shè)備(如沖床、鍛壓設(shè)備等)。對于高精度的機(jī)床還應(yīng)采用防振措施(如防振溝等)。(4)要遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源,使

機(jī)床工作穩(wěn)定。

1.2數(shù)控機(jī)床的電源

數(shù)控系統(tǒng)對電源要求較嚴(yán),一般要求工作電壓為220V±10%。針對我國供電工況,對于有條件的企業(yè),可

為數(shù)控機(jī)床采取專線供電或增設(shè)穩(wěn)壓裝置,以減少供電品質(zhì)差的影響,為數(shù)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供有力保證。

1.3數(shù)控機(jī)床配置合適的自動編程系統(tǒng)

手工編程對于外形不太復(fù)雜或編程量不大的零件

程序,簡單易行。當(dāng)工件比較復(fù)雜時(如凸輪或多維空

間曲面等),手工編程周期長(數(shù)天或數(shù)周)、精度差、易

出錯。因此,快速、準(zhǔn)確地編制程序就成為提高數(shù)控機(jī)床使用率的重要環(huán)節(jié);為此,有條件的用戶最好配置必

要的自動編程系統(tǒng),提高編程效率。

1.4數(shù)控機(jī)床配置必要的附件和刀具

為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工能力,必須配備必要

的附件和刀具。切忌花了幾十萬元錢買來一臺數(shù)控機(jī)床,因缺少一個幾十元或幾百元的附件或刀具而影響整

機(jī)的正常運(yùn)行。由于單獨(dú)簽訂合同購買附件的單價大大高于隨同主機(jī)一起供貨的附件單價,因此,有條件的企業(yè)盡量在購買主機(jī)時一并購置易損部件及其它附件。

1.5加工前的準(zhǔn)備

加工前要審查工件的數(shù)控加工工藝性,應(yīng)重視生

產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作(包括工件數(shù)控加工工藝分析、加工程

序編制、工裝與刀具配置、原材料準(zhǔn)備及試切加工等)

以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間,充分提高數(shù)控機(jī)床的使用效率。

合理安排適合在數(shù)控機(jī)床加工的各種工件,安排好數(shù)控機(jī)床加工運(yùn)轉(zhuǎn)所需的節(jié)拍。

1.6為維修保養(yǎng)做好準(zhǔn)備

建立一支高水平的維修隊伍,保存好設(shè)備的完整

2.數(shù)控機(jī)床的常見故障

2.1故障發(fā)生的階段

故障是指設(shè)備或系統(tǒng)因自身原因而喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象。發(fā)生故障具有相同的規(guī)律,一般分為三個區(qū)域:

(1)初期運(yùn)行區(qū),故障率較高,故障曲線呈上升趨勢,此區(qū)故障多數(shù)屬于設(shè)計制造和裝配缺陷造成的。(2)正常

運(yùn)行區(qū),此時故障曲線趨近水平,故障率低,此區(qū)故障一

般是由操作和維護(hù)不良造成的偶發(fā)事故。(3)衰老區(qū),此區(qū)故障率大,故障曲線上升快,主要原因是運(yùn)行過久、機(jī)

件老化和磨損過度造成的。

2.2故障的分類

按結(jié)構(gòu)分為機(jī)械和電氣兩類;按故障源分為機(jī)械故障和控制故障兩類;就其數(shù)控系統(tǒng)而言分為硬件故障、軟件故障、干擾故障三類。要判斷是機(jī)械方面故障

還是控制系統(tǒng)故障,其分析方法是:先檢查控制系統(tǒng),

看程序能否正常運(yùn)行,顯示和其它功能鍵是否正常,有無報警現(xiàn)象等;再檢查電機(jī)和檢測元件,是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn),有無間歇或抖動現(xiàn)象,有無定位不準(zhǔn)等問題。如果沒有上述問題,則可初步判斷故障原因在機(jī)械方面,著重檢查傳動環(huán)節(jié)。檢查傳動環(huán)節(jié)時應(yīng)使電機(jī)斷電,用手動并配合打表檢查機(jī)器。

3.數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析

(1)位置環(huán)。這使數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令,并與位

置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較,進(jìn)一步完成控制任務(wù)的

關(guān)鍵環(huán)節(jié);它有很高的工作頻度,并與外設(shè)相聯(lián)接,容易發(fā)生故障。常見的故障有:1)位控環(huán)報警:可能是測量回路開路,測量系統(tǒng)損壞,位控單元內(nèi)部損壞。2)不

發(fā)指令就運(yùn)動,可能是漂移過高,正反饋,位控單元故

障,測量元件損壞。3)測量元件故障,一般表現(xiàn)為無反饋值;機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn);高速時漏脈沖產(chǎn)生報警,可

能的原因是光柵或讀頭臟了;光柵壞了。

(2)伺服驅(qū)動系統(tǒng)。它與電源電網(wǎng)、機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián),工作中一直處于頻繁的啟動和運(yùn)行狀態(tài),也是故

障多發(fā)部位。其主要故障有:1)系統(tǒng)損壞。一般由網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大或電壓沖擊造成。地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好,會給

機(jī)床帶來電壓超限,尤其是瞬間超限,若無專門的電壓監(jiān)控儀,則很難測到。在查找故障原因時,要加以注意,

還有一些是由于特殊原因造成的損壞。2)加工時工件表面達(dá)不到要求,走圓弧插補(bǔ)軸換向時出現(xiàn)凸臺,電機(jī)低

速爬行或振動,這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng),各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起,解

決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。3)保險燒斷,或電機(jī)過熱,以至燒壞,這類故障一般是機(jī)械負(fù)載過大或卡死。

(3)電源部分。電源失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個系統(tǒng)。一般在歐美國家,這類問

題較少,在設(shè)計方面的因素考慮的不多;但在中國由于電源波動較大、質(zhì)量差,還隱藏有高頻脈沖類的干擾,加上人為的因素(如突然拉閘斷電等),這些原因可造成電源故障失控或損壞。再者,數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)

據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi),系統(tǒng)斷電后依靠電源的后備蓄電池或鋰電池保持。

因而,停機(jī)時間比較長,拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失,使系統(tǒng)不能運(yùn)行。

(4)可編程序控制器邏輯接口。數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制(如刀庫管理,液壓啟動等),主要由PLC實(shí)現(xiàn),必須采

集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息(如斷電器,伺服閥,指示燈等),它與外界繁多的各種信號源和執(zhí)行元件相連接,

變化頻繁,發(fā)生故障的可能性較多,故障類型較多。

(5)其它。由于環(huán)境條件,例如干擾,溫度,濕度超過允許范圍,操作不當(dāng),參數(shù)設(shè)定不當(dāng),都可能造成停

機(jī)或故障。不按操作規(guī)程拔插線路板,或無靜電防護(hù)措施等,也可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。

4常見故障的排除方法

(1)初始化復(fù)位法。一般情況下,由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警,可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次清

除故障;若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除,清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄;若初始化后故障仍無排除,則需進(jìn)行硬件診斷。

(2)參數(shù)更改、程序更正法。系統(tǒng)參數(shù)是系統(tǒng)功能的依據(jù),參數(shù)設(shè)定有誤可能造成系統(tǒng)的故障或某功能

無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機(jī),對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查,改正所有錯誤,確保正常運(yùn)行。

(3)調(diào)節(jié)、最佳化調(diào)整法。調(diào)節(jié)簡單易行的辦法,可通過對電位計的調(diào)節(jié),修正系統(tǒng)故障。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)

節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間,可使伺服系統(tǒng)達(dá)到既有較高的動態(tài)響應(yīng)特性,又不發(fā)生振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),先正向調(diào)節(jié)使電機(jī)起振,然后向反向慢慢調(diào)節(jié),直到消除震蕩即可。

(4)備件替換法。采用好的備件替換診斷出的壞線路板,并做相應(yīng)的初始化啟動,使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn),

然后將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。

(5)改善電源質(zhì)量法。目前一般采用穩(wěn)壓電源,以改善電源波動。對于高頻干擾可用電容濾波法,通過這

些預(yù)防性措施可減少電源板的故障。

(6)維修信息跟蹤法。一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際工作中屬于設(shè)計缺陷造成的偶然故障,可以不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員,以此做為故障排除的依據(jù),有利于正確徹底地排除故障。

礎(chǔ)上已設(shè)計了一套新型應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng),該系統(tǒng)集

數(shù)據(jù)采集和處理功能于一體,減少了中間環(huán)節(jié),操作更便捷、更簡單且測試結(jié)果更精確[22]。

結(jié)束語

SHPB裝置是研究材料動載特性的理想工具,SHPB

測試裝置的發(fā)展是力學(xué)、材料學(xué)、計算機(jī)等技術(shù)在應(yīng)用

領(lǐng)域的綜合集成。各學(xué)科的協(xié)同發(fā)展將有力地推動

SHPB技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大以及SHPB測試技術(shù)的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]馬嘵青.沖擊動力學(xué)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1992.

[2]KolskyH.Aninvestigationofthemechanicalpropertiesofmaterials

atveryhighratesofloading[C].Proc.Phys.Soc.B62,1949:676～700.

篇4

太浦河泵站的設(shè)計凈揚(yáng)程為1.39m，單泵流量50m3/s，裝有6臺斜150軸伸泵，葉輪直徑4.1m，是國內(nèi)最大的斜軸伸式水泵。由于該水泵的揚(yáng)程特低、流量很大，要求水泵裝置具有很高的水力效率和良好的汽蝕性能。葉片是水泵的最重要部件，它直接影響和決定水泵的能量指標(biāo)、汽蝕性能、水壓脈動和泵組的運(yùn)行振動。通過國際招標(biāo)，水泵由無錫水泵廠制造。該廠采用數(shù)控機(jī)床對葉片進(jìn)行加工，以保證原型水泵與模型水泵有很好的水力相似，葉片各方面的技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到或超過招標(biāo)文件規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。

2水泵葉片技術(shù)要求

2.1葉片材料

水泵葉片材料采用ZG0Cr13Ni4Mo。其化學(xué)成分見表1，物理指標(biāo)見表2。

表1ZG0Cr13Ni4Mo材料化學(xué)成分

化學(xué)成分

C

Si

Mn

S

Cr

Ni

Mo

含量（%）

≤0.06

≤1.00

≤1.00

≤0.030

5～14.0

3.50～4.50

0.40～1.00

表2ZG0Cr13Ni4Mo材料物理指標(biāo)

物理指標(biāo)

σb

σs

δ

ψ

HB

數(shù)值

760Mpa

550MPa

15%

35%

≥240

該材料的特性是抗汽蝕性能好，可焊性好，硬度較高，耐磨損，在水輪機(jī)和水泵制造中較常使用。

2.2葉片加工技術(shù)要求

太浦河水泵的設(shè)備招標(biāo)文件編制時，兼顧了葉片常規(guī)加工和數(shù)控機(jī)床加工的兩種要求。招標(biāo)文件規(guī)定：葉片型線允許偏差不超過±0.15%D（D為葉輪直徑m），葉片厚度的允許偏差為-3%T～+6%T（T為葉片厚度）。葉片正背面的波浪度應(yīng)低于2/100，在進(jìn)水口等容易產(chǎn)生汽蝕的部位葉片波浪度應(yīng)小于1/100。葉輪葉片安放角最大偏差不大于±15/。葉片表面粗糙度不得大于6.3μm。

3葉片加工方式

軸流式水泵的葉片加工一般采用兩種方式：一種是葉片表面手工打磨的常規(guī)加工方式，另一種是數(shù)控機(jī)床加工方式。

3.1常規(guī)加工方式

常規(guī)加工方式工藝較簡單，費(fèi)用低，軸流式水泵葉片基本采用常規(guī)加工。其主要工藝過程如下：

a：葉片固溶處理（不銹鋼）

b：葉片表面隨形磨、打磨

c：按葉片坐標(biāo)，三坐標(biāo)工具檢測坐標(biāo)、劃中心孔位置線及零度位置線

d：鉆兩端中心孔

e：粗加工葉片柄部

f：探傷檢查

g：精加工葉片柄部

h：鉆定位孔或銑鍵槽

I：葉片稱重分組和轉(zhuǎn)子體裝配

j：加工葉片外球形

k：校靜平衡

常規(guī)加工的葉片表面有兩種處理方式。對小型水泵，葉片鑄造時表面不留加工余量，葉片精度主要由木模和鑄造精度來保證，變形量比較大，葉片表面極個別處（約1～2處）最大變形可達(dá)到5～6-12mm（根據(jù)葉片大小和葉型厚度）。對大型或重要的水泵，葉片鑄造時表面留3～4mm加工余量，在探傷檢查后，葉片表面多次采用坐標(biāo)檢測和打點(diǎn)，對其用砂輪進(jìn)行手工表面打磨，重新劃葉片零度線，以達(dá)到設(shè)計要求。葉片表面的精度主要由操作工及測量手段保證，一般能達(dá)到1.5mm，有一定的誤差。該方法采用坐標(biāo)投影測量（游標(biāo)精度0.02mm、實(shí)測經(jīng)濟(jì)精度≤0.5mm）。

3.2數(shù)控機(jī)床加工

葉片采用數(shù)控機(jī)床加工是一種最先進(jìn)的加工方式，雖然它的加工費(fèi)用較高，但對于大型水泵河特殊要求的水泵，可以保證原型葉片的型線、表面粗糙度和精度、各葉片重量具有很高的一致性。數(shù)控機(jī)床加工主要工藝過程如下：

a：葉片固溶處理（不銹鋼）

b：葉片表面隨形磨、打磨

c：按葉片坐標(biāo)，坐標(biāo)投影檢測坐標(biāo)、劃中心孔位置線及零度位置線

d：鉆兩端中心孔

e：粗加工葉片柄部

f：葉片坐標(biāo)檢測、記錄、重新劃葉片零度線

g：探傷檢查

h：精加工葉片柄部

I：鉆定位孔或銑鍵槽

j：葉片坐標(biāo)檢測、記錄

k：葉片表面數(shù)控加工

l：葉片稱重分組和轉(zhuǎn)子體裝配

m：加工葉片外球形

n：校靜平衡

與常規(guī)葉片加工方式相比，數(shù)控機(jī)床加工方式增加了葉片表面坐標(biāo)檢測和數(shù)控加工的工藝流程。

數(shù)控機(jī)床有三軸、四軸、五軸幾種形式。三軸數(shù)控機(jī)床僅有X、Y、Z三個坐標(biāo)，銑刀位置不調(diào)整，宜加工一般要求的工件。四軸和五軸數(shù)控機(jī)床除有X、Y、Z三個坐標(biāo)外，還有刀頭旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)，可以調(diào)整加工誤差，工件加工精度很高。數(shù)控機(jī)床在加工方法上又有2.5軸、三軸聯(lián)動、四軸聯(lián)動、五軸聯(lián)動的不同加工。運(yùn)轉(zhuǎn)速度上又可分為傳統(tǒng)的低速銑床和現(xiàn)代的高速銑床。數(shù)控機(jī)床配置有CAD/CAM/CAE軟件，可以按設(shè)計的曲面型線，仿型加工。數(shù)控加工采用不同的加工方式和加工工藝，其達(dá)到的精度、效果也不相同。

3.3兩種加工方式比較

雖然傳統(tǒng)的低速銑床也可加工葉片的曲面，但難以控制葉片的型線，尤其在葉片比較薄的地方，傳統(tǒng)的低速銑床在切削力的作用下，產(chǎn)生振動和彈性退讓，降低了加工精度。一般傳統(tǒng)三軸銑床加工表面粗糙較差和存在著加工死角，通常在工藝上還要進(jìn)行大量的表面打磨。數(shù)控機(jī)床將葉片型線輸入控制箱內(nèi)，可以隨意控制和調(diào)整銑刀的加工，用直線、圓弧命令逼近零件，控制刀位軌跡使葉片表面的實(shí)際曲線與設(shè)計的曲線完全一致，精加工后的葉片表面不用打磨，便達(dá)到設(shè)計要求。

數(shù)控機(jī)床加工的葉片型線和精度，根據(jù)編制的設(shè)計程序控制加工，可以不再對葉片表面進(jìn)行檢測。數(shù)控機(jī)床的精度由有關(guān)部門按規(guī)定期限定期進(jìn)行檢驗(yàn)，所以它的可靠性和精度遠(yuǎn)高于常規(guī)葉片加工后的檢測方式。

4太浦河水泵葉片加工

太浦河泵站斜150軸伸泵葉輪直徑4.1米，每個葉輪有三個葉片，每個葉片重～1.95t，共18個葉片。為保證水泵葉片的加工質(zhì)量，無錫水泵廠選擇了富春江水工機(jī)械廠的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，它的加工效果非常好。

數(shù)控機(jī)床加工的太浦河水泵葉片，葉片加工精度實(shí)測數(shù)值：

葉片正面波浪度0.4～0.8/100，集中區(qū)域0.5～0.8/100，并均勻分布。

葉片背面波浪度0.4～1.2/100，其中≤1/100的區(qū)域占總面積的87.7%。

葉片表面粗糙度1.6～5.3μm，集中分布區(qū)域2.6～3.8μm。

實(shí)測2502個點(diǎn)坐標(biāo)，其坐標(biāo)誤差-3～+4mm，絕對值≤3mm的占90.67%。

按要求每個葉片重量誤差≤39kg。實(shí)測18個葉片，重量誤差0～35kg，其中≤25kg的占88.89%，≤10kg的占50%。

坐標(biāo)誤差即為葉片允許誤差，葉輪直徑4.1m，允許誤差為±6.15mm。

5數(shù)控機(jī)床加工的經(jīng)濟(jì)性

數(shù)控機(jī)床的價格比較貴，所以加工的費(fèi)用比常規(guī)加工的要高。加工費(fèi)用由機(jī)床折舊費(fèi)、日常維護(hù)費(fèi)、操作人員和管理人員費(fèi)、加工中的正常損耗如刀具、電、氣、冷卻液等費(fèi)用構(gòu)成。最簡單的計算方法是單位工時價格×工時數(shù)。工時包括軟件計算工時和裝夾、換刀等工時。確定數(shù)控加工的方法非常豐富，從2.5軸至5軸聯(lián)動，速度從低速至高速、工藝變化很多，刀位軌跡變化多，為有良好的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)根據(jù)不同加工件的產(chǎn)品質(zhì)量要求，選定最優(yōu)數(shù)控加工程序和經(jīng)濟(jì)的加工方法。

比如，加工余量的確定是為了保證葉片能加工出來，應(yīng)根據(jù)葉片大小、厚度，選擇合適的葉片單面加工余量，太浦河水泵葉片的尺寸可放5～13mm余量；葉片根部、進(jìn)出口邊圓角等處可考慮以磨代銑降低費(fèi)用。為了經(jīng)濟(jì)、高效又高精度的加工葉片，加工精度可通過人機(jī)交互設(shè)定。粗加工時三軸聯(lián)動重切削加工去除大量表面余量，精加工時采用五軸聯(lián)動高速加工，消除加工死角及薄壁處的振動和彈性退讓，表面加工后不用打磨。在運(yùn)行軟件上可以首先用CAD三維設(shè)計、造型葉片，修改葉片表面缺陷，對表面光滑處理。然后用CAM靈活設(shè)計加工方法、確定加工參數(shù)、刀具等，進(jìn)行刀軌的校核、編輯、優(yōu)化、模擬仿真以獲得最佳加工刀位軌跡，通過后處理程序生成加工程序。

太浦河水泵的葉輪直徑4.1m，每個葉片重1.95t，由于委托外廠數(shù)控機(jī)床加工，每個葉片費(fèi)用近8萬元。0Cr13Ni4Mo的材料比較硬，如葉片鑄造余量留得比較大，將增加數(shù)控機(jī)床的加工量和加工工時數(shù)?？刂迫~片的鑄造質(zhì)量，可以控制加工費(fèi)用。

6結(jié)束語

篇5

20世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計算機(jī)的出現(xiàn)，給自動化技術(shù)帶來了新的概念，用數(shù)字化信號對機(jī)床運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制，推動了機(jī)床自動化的發(fā)展。

采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實(shí)現(xiàn)的。他們在制造飛機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動機(jī)翼時，利用全數(shù)字電子計算機(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線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時的最高水平。

1952年，麻省理工學(xué)院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時控制三軸的運(yùn)動。這臺數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機(jī)床。

這臺機(jī)床是一臺試驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產(chǎn)出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當(dāng)時的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計資料表明，到1966年實(shí)際使用的約6000臺數(shù)控機(jī)床中，85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發(fā)出來的。這種機(jī)床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用。1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡稱為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。

80年代，國際上出現(xiàn)了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨(dú)長時間少人看管運(yùn)行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用。

目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。

所以機(jī)床數(shù)控技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動化的基礎(chǔ)技術(shù)。

那什么是車床呢？據(jù)資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進(jìn)行切削的。1797年，英國機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動刀架的現(xiàn)代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。

為了提高機(jī)械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848年，美國又出現(xiàn)回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。

車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。

普通車床的加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。

轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯(lián)合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車、船舶或移動修理站

看機(jī)床的水平主要看金屬切削機(jī)床，其他機(jī)床技術(shù)和復(fù)雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機(jī)床，也只是方法的改變，沒什么復(fù)雜性和科技含量。

我國的數(shù)控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因?yàn)樗唵?，基本屬于勞動密集型?/p>

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發(fā)展為數(shù)控車床，銑床發(fā)展為加工中心。高精度多軸機(jī)床，可以讓復(fù)雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機(jī)上的一個復(fù)雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復(fù)合數(shù)控機(jī)床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設(shè)計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。

由普通發(fā)展到數(shù)控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應(yīng)性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很。現(xiàn)在用數(shù)控設(shè)備，只要你會編程，把參數(shù)輸進(jìn)去就可以了，很簡單，剛畢業(yè)的技校學(xué)生都會，而且批量的產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。

自美國在50年代末搞出世界一臺數(shù)控車床后，機(jī)床制造業(yè)就進(jìn)入了數(shù)控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數(shù)控機(jī)床，但后來中國進(jìn)入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數(shù)控機(jī)床水平，差距就是20年了，其實(shí)奮起直追還有希望，但國營工廠不思進(jìn)取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯(lián)的路子，什么叫蘇聯(lián)的路子，舉個例子來講：比如，生產(chǎn)一根軸，蘇聯(lián)的方式是建一個專用生產(chǎn)線，用多臺專用機(jī)床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數(shù)發(fā)生了變化，這條線就報廢了，生產(chǎn)人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產(chǎn)品生產(chǎn)幾十年不變樣。到了1980年代后，當(dāng)時搞商品經(jīng)濟(jì)，這些廠不能迅速適應(yīng)市場，經(jīng)營就困難了，到了90年代就大量破產(chǎn)，大量職工下崗?，F(xiàn)代的生產(chǎn)也有大批量生產(chǎn)，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設(shè)備是數(shù)控的，適應(yīng)起來就快。專業(yè)機(jī)床的路子已經(jīng)到頭了，;西方走的路和前蘇聯(lián)不一樣，當(dāng)年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯(lián)了幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，讓蘇聯(lián)在潛艇的推進(jìn)螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯(lián)的機(jī)床制造業(yè)也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數(shù)控機(jī)床，但數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，還是要數(shù)德國。德國本來在機(jī)械方面就是世界第一，數(shù)控機(jī)床無非就是搞機(jī)電一體化，機(jī)械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統(tǒng)方面，德國的電子系統(tǒng)工業(yè)本來就強(qiáng)大，所以在上世紀(jì)六、七十年代，德國就執(zhí)機(jī)床界的牛耳了。

但日本人的強(qiáng)項(xiàng)就是仿造，從上世紀(jì)70年代起，日本大量從德國引進(jìn)技術(shù)，消化后大量仿造，經(jīng)過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國，直到現(xiàn)在還是。他們在機(jī)床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機(jī)床復(fù)合（一機(jī)多種功能）化方面，是世界第一。數(shù)控機(jī)床的核心就在數(shù)控系統(tǒng)方面，日本目前在系統(tǒng)方面也排世界第一，主要是它的發(fā)拿科公司。第一代的系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī)，我們現(xiàn)在也能造，第二代用交流伺服電機(jī)?，F(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)的核心就是交流伺服電機(jī)和系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制軟件，交流伺服電機(jī)我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學(xué)、機(jī)械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機(jī)床的各軸運(yùn)動，而這些軸是用伺服電機(jī)驅(qū)動的，一般的系統(tǒng)能同時控制3軸，高級系統(tǒng)能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統(tǒng)，但“做秀”的成份多，還沒實(shí)用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機(jī)床，100％進(jìn)口。

機(jī)床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。我們目前不要說系統(tǒng)，就是國內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進(jìn)口的，主要是買日本的，我們自產(chǎn)的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內(nèi)的各大機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)100％外購，各廠家一般都買日本發(fā)那科、三菱的系統(tǒng)，占80％以上，也有德國西門子的系統(tǒng)，但比較少。德國西門子系統(tǒng)為什么用的少呢？早期，德國系統(tǒng)不太能適合我們的電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性不夠，西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來西門子系統(tǒng)改進(jìn)了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統(tǒng)漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。

就國產(chǎn)高級數(shù)控機(jī)床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。美國為什么沒有能成為數(shù)控機(jī)床制造大國呢？這個和他們當(dāng)時制定產(chǎn)業(yè)政策的人有關(guān)，再加上當(dāng)時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機(jī)床屬于投資大，見效慢，回報率底的產(chǎn)業(yè)，而且需要技術(shù)積累。不太附和美國情況。但后來美國發(fā)現(xiàn)，機(jī)床屬于戰(zhàn)略物資，沒有它，飛機(jī)、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機(jī)床廠，規(guī)定了一些單位只能買國產(chǎn)設(shè)備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數(shù)控機(jī)床行業(yè)。美國機(jī)床在世界上沒有什么競爭力。

歐洲的機(jī)床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機(jī)床，瑞士的相當(dāng)好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機(jī)床。西班牙為了讓中國進(jìn)口他們的機(jī)床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國、臺灣的數(shù)控機(jī)床制造能力比大陸地區(qū)略強(qiáng)，不過水平差不多。他們也是在上世紀(jì)90年代引進(jìn)日本技術(shù)發(fā)展的。韓國應(yīng)該好一點(diǎn)，它有自己制造的、已經(jīng)商業(yè)化了的數(shù)控系統(tǒng)，但進(jìn)口到中國的機(jī)床，應(yīng)我們的要求，也換成了日本系統(tǒng)。我們對他們的系統(tǒng)信不過。韓國數(shù)控機(jī)床主要有兩家：大宇和現(xiàn)代。大宇目前在我國設(shè)有合資企業(yè)。臺灣機(jī)床和我們大體一樣，自己造機(jī)械部分，系統(tǒng)采購日本的。但他們的機(jī)床質(zhì)量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實(shí)他們比我們國產(chǎn)的要好一點(diǎn)。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機(jī)床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機(jī)床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內(nèi)的競爭中，也打著“國產(chǎn)”的旗號。

近來隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也引起了世界一些主要機(jī)床廠商的注意，2000年，日本最大的機(jī)床制造商“馬扎克”在中國銀川設(shè)立了一家數(shù)控機(jī)床合資廠，據(jù)說制造水平相當(dāng)高，號稱“智能化、網(wǎng)絡(luò)化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機(jī)床廠大隈公司在北京設(shè)立了一家能年產(chǎn)1000臺數(shù)控機(jī)床的控股公司，德國的一家很有名的企業(yè)也在上海設(shè)立了工廠。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，各廠家也在努力追趕。國內(nèi)買機(jī)床最多的是軍工企業(yè)，一個購買計劃里，80％是進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)床滿足不了需要。今后五年內(nèi)，這個趨勢不會改變。不過就目前國內(nèi)的需要來講，我國的數(shù)控機(jī)床目前能滿足中低檔產(chǎn)品的訂貨。

美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家。因其社會條件不同，各有特點(diǎn)。

1.美國的數(shù)控發(fā)展史

美國政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線，而且電子、計算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于1982年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從90年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。

2.德國的數(shù)控發(fā)展史

德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后，德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競相采用。

3.日本的數(shù)控發(fā)展史

日本政府對機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后，1978年產(chǎn)量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人，科研人員超過600人，月產(chǎn)能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內(nèi)約占70%，對加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。4.我國的現(xiàn)狀

我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。 

 在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。

2003年開始，中國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率，1999年，我們國家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控華率是5－8％，目前預(yù)計是15－20％之間。一、什么是數(shù)控機(jī)床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國目前各種門類的數(shù)控機(jī)床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機(jī)床集團(tuán)收購了德國西思機(jī)床公司，意義很大，如果大力消化技術(shù)，可以縮短不少差距。大連機(jī)床公司也從德國引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)。上海一家企業(yè)購買日本著名的機(jī)床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業(yè)倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經(jīng)濟(jì)不景氣，有不少在80年代很出名的機(jī)床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向六個方面：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國和瑞士的機(jī)床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國的機(jī)床業(yè)一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應(yīng)該能進(jìn)世界前4名。三、數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠商是：日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍，但機(jī)床的硬件方面不行，質(zhì)量精度一般。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠的簡易數(shù)控系統(tǒng)也不錯。我們國家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。

四、機(jī)床精度1、機(jī)械加工機(jī)床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復(fù)定位精度等5種。2、機(jī)床精度體系：目前我們國家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系：德國VDI標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)GB，國標(biāo)和國際標(biāo)準(zhǔn)差不多。3、看一臺機(jī)床水平的高低，要看它的重復(fù)定位精度，一臺機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計法),就是一臺高精度機(jī)床，在0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計法)以下，就是超高精度機(jī)床，高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機(jī)床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機(jī)床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業(yè)機(jī)床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機(jī)床公司”的機(jī)床公司，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯，目前效益良好，年產(chǎn)600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產(chǎn)1200臺。2、2003年，德國著名的機(jī)床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠合資建廠，年生產(chǎn)能力為1000臺，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產(chǎn)能力不知。5、臺灣省的著名機(jī)床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產(chǎn)能力800臺。5、民營企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況1、浙江日發(fā)公司，2000年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠商海天公司投資生產(chǎn)機(jī)床，主要是從日本引進(jìn)技術(shù)，目前剛開始，起點(diǎn)比較高。3．2002年，西安北村投產(chǎn)，名字象日本的，其實(shí)老板是中國人，采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床，水平相當(dāng)不錯。六、軍工企業(yè)技改情況軍工企業(yè)得到國家撥款開始于當(dāng)年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規(guī)模技改開始了，軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業(yè)開始停止購買普通設(shè)備。尤其是近3年來，我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國內(nèi)機(jī)床廠哪里采購了大批普通數(shù)控機(jī)床，國內(nèi)機(jī)床廠商為了迎接這次大技改，也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)，爭取軍工企業(yè)的高端訂單。聽在軍工企業(yè)的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實(shí)，總書記掌權(quán)以來，已經(jīng)把國防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上，他說，我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展，我們國家會誕生世界水平的機(jī)床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國。

參考文獻(xiàn)：

1.《機(jī)床與液壓》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

2.參考資料：/f?kz=211006537

3.參考網(wǎng)址：/question/79231131.html?fr=qrl&fr2=query

4.《機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢》黃勇陳子辰浙江大學(xué)

5.《中國機(jī)械工程》

6.《數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用》作者：李佳

7.《機(jī)械設(shè)計與制造工程》2001年第30卷第1期

8《機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

篇6

20世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計算機(jī)的出現(xiàn)，給自動化技術(shù)帶來了新的概念，用數(shù)字化信號對機(jī)床運(yùn)動及其加工過程進(jìn)行控制，推動了機(jī)床自動化的發(fā)展。

采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實(shí)現(xiàn)的。他們在制造飛機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動機(jī)翼時，利用全數(shù)字電子計算機(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線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時的最高水平。

1952年，麻省理工學(xué)院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時控制三軸的運(yùn)動。這臺數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機(jī)床。

這臺機(jī)床是一臺試驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產(chǎn)出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當(dāng)時的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計資料表明，到1966年實(shí)際使用的約6000臺數(shù)控機(jī)床中，85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發(fā)出來的。這種機(jī)床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用。1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡稱為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。

80年代，國際上出現(xiàn)了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨(dú)長時間少人看管運(yùn)行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用。

目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。

所以機(jī)床數(shù)控技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動化的基礎(chǔ)技術(shù)。

那什么是車床呢？據(jù)資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進(jìn)行切削的。1797年，英國機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動刀架的現(xiàn)代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。

為了提高機(jī)械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848年，美國又出現(xiàn)回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。

車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。

普通車床的加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。

轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨(dú)電動機(jī)驅(qū)動的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯(lián)合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車、船舶或移動修理站

看機(jī)床的水平主要看金屬切削機(jī)床，其他機(jī)床技術(shù)和復(fù)雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機(jī)床，也只是方法的改變，沒什么復(fù)雜性和科技含量。

我國的數(shù)控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因?yàn)樗唵?，基本屬于勞動密集型?/p>

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發(fā)展為數(shù)控車床，銑床發(fā)展為加工中心。高精度多軸機(jī)床，可以讓復(fù)雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機(jī)上的一個復(fù)雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復(fù)合數(shù)控機(jī)床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設(shè)計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。

由普通發(fā)展到數(shù)控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應(yīng)性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很?，F(xiàn)在用數(shù)控設(shè)備，只要你會編程，把參數(shù)輸進(jìn)去就可以了，很簡單，剛畢業(yè)的技校學(xué)生都會，而且批量的產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。

自美國在50年代末搞出世界一臺數(shù)控車床后，機(jī)床制造業(yè)就進(jìn)入了數(shù)控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數(shù)控機(jī)床，但后來中國進(jìn)入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數(shù)控機(jī)床水平，差距就是20年了，其實(shí)奮起直追還有希望，但國營工廠不思進(jìn)取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯(lián)的路子，什么叫蘇聯(lián)的路子，舉個例子來講：比如，生產(chǎn)一根軸，蘇聯(lián)的方式是建一個專用生產(chǎn)線，用多臺專用機(jī)床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數(shù)發(fā)生了變化，這條線就報廢了，生產(chǎn)人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產(chǎn)品生產(chǎn)幾十年不變樣。到了1980年代后，當(dāng)時搞商品經(jīng)濟(jì)，這些廠不能迅速適應(yīng)市場，經(jīng)營就困難了，到了90年代就大量破產(chǎn)，大量職工下崗?，F(xiàn)代的生產(chǎn)也有大批量生產(chǎn)，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設(shè)備是數(shù)控的，適應(yīng)起來就快。專業(yè)機(jī)床的路子已經(jīng)到頭了，;西方走的路和前蘇聯(lián)不一樣，當(dāng)年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯(lián)了幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，讓蘇聯(lián)在潛艇的推進(jìn)螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯(lián)的機(jī)床制造業(yè)也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數(shù)控機(jī)床，但數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，還是要數(shù)德國。德國本來在機(jī)械方面就是世界第一，數(shù)控機(jī)床無非就是搞機(jī)電一體化，機(jī)械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統(tǒng)方面，德國的電子系統(tǒng)工業(yè)本來就強(qiáng)大，所以在上世紀(jì)六、七十年代，德國就執(zhí)機(jī)床界的牛耳了。

但日本人的強(qiáng)項(xiàng)就是仿造，從上世紀(jì)70年代起，日本大量從德國引進(jìn)技術(shù)，消化后大量仿造，經(jīng)過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國，直到現(xiàn)在還是。他們在機(jī)床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機(jī)床復(fù)合（一機(jī)多種功能）化方面，是世界第一。數(shù)控機(jī)床的核心就在數(shù)控系統(tǒng)方面，日本目前在系統(tǒng)方面也排世界第一，主要是它的發(fā)拿科公司。第一代的系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī)，我們現(xiàn)在也能造，第二代用交流伺服電機(jī)?，F(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)的核心就是交流伺服電機(jī)和系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制軟件，交流伺服電機(jī)我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學(xué)、機(jī)械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機(jī)床的各軸運(yùn)動，而這些軸是用伺服電機(jī)驅(qū)動的，一般的系統(tǒng)能同時控制3軸，高級系統(tǒng)能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統(tǒng)，但“做秀”的成份多，還沒實(shí)用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機(jī)床，100％進(jìn)口。

機(jī)床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。我們目前不要說系統(tǒng)，就是國內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進(jìn)口的，主要是買日本的，我們自產(chǎn)的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內(nèi)的各大機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)100％外購，各廠家一般都買日本發(fā)那科、三菱的系統(tǒng)，占80％以上，也有德國西門子的系統(tǒng)，但比較少。德國西門子系統(tǒng)為什么用的少呢？早期，德國系統(tǒng)不太能適合我們的電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性不夠，西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來西門子系統(tǒng)改進(jìn)了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統(tǒng)漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。

就國產(chǎn)高級數(shù)控機(jī)床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。

美國為什么沒有能成為數(shù)控機(jī)床制造大國呢？這個和他們當(dāng)時制定產(chǎn)業(yè)政策的人有關(guān)，再加上當(dāng)時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機(jī)床屬于投資大，見效慢，回報率底的產(chǎn)業(yè)，而且需要技術(shù)積累。不太附和美國情況。但后來美國發(fā)現(xiàn)，機(jī)床屬于戰(zhàn)略物資，沒有它，飛機(jī)、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機(jī)床廠，規(guī)定了一些單位只能買國產(chǎn)設(shè)備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數(shù)控機(jī)床行業(yè)。美國機(jī)床在世界上沒有什么競爭力。

歐洲的機(jī)床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機(jī)床，瑞士的相當(dāng)好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機(jī)床。西班牙為了讓中國進(jìn)口他們的機(jī)床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國、臺灣的數(shù)控機(jī)床制造能力比大陸地區(qū)略強(qiáng)，不過水平差不多。他們也是在上世紀(jì)90年代引進(jìn)日本技術(shù)發(fā)展的。韓國應(yīng)該好一點(diǎn)，它有自己制造的、已經(jīng)商業(yè)化了的數(shù)控系統(tǒng)，但進(jìn)口到中國的機(jī)床，應(yīng)我們的要求，也換成了日本系統(tǒng)。我們對他們的系統(tǒng)信不過。韓國數(shù)控機(jī)床主要有兩家：大宇和現(xiàn)代。大宇目前在我國設(shè)有合資企業(yè)。臺灣機(jī)床和我們大體一樣，自己造機(jī)械部分，系統(tǒng)采購日本的。但他們的機(jī)床質(zhì)量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實(shí)他們比我們國產(chǎn)的要好一點(diǎn)。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機(jī)床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機(jī)床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內(nèi)的競爭中，也打著“國產(chǎn)”的旗號。

近來隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也引起了世界一些主要機(jī)床廠商的注意，2000年，日本最大的機(jī)床制造商“馬扎克”在中國銀川設(shè)立了一家數(shù)控機(jī)床合資廠，據(jù)說制造水平相當(dāng)高，號稱“智能化、網(wǎng)絡(luò)化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機(jī)床廠大隈公司在北京設(shè)立了一家能年產(chǎn)1000臺數(shù)控機(jī)床的控股公司，德國的一家很有名的企業(yè)也在上海設(shè)立了工廠。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，各廠家也在努力追趕。國內(nèi)買機(jī)床最多的是軍工企業(yè)，一個購買計劃里，80％是進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)床滿足不了需要。今后五年內(nèi)，這個趨勢不會改變。不過就目前國內(nèi)的需要來講，我國的數(shù)控機(jī)床目前能滿足中低檔產(chǎn)品的訂貨。

美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家。因其社會條件不同，各有特點(diǎn)。

1.美國的數(shù)控發(fā)展史

美國政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線，而且電子、計算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于1982年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從90年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。

2.德國的數(shù)控發(fā)展史

德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后，德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競相采用。

3.日本的數(shù)控發(fā)展史

日本政府對機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床后，1978年產(chǎn)量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人，科研人員超過600人，月產(chǎn)能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內(nèi)約占70%，對加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。

4.我國的現(xiàn)狀

我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。 

 在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。

2003年開始，中國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率，1999年，我們國家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控華率是5－8％，目前預(yù)計是15－20％之間。一、什么是數(shù)控機(jī)床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國目前各種門類的數(shù)控機(jī)床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機(jī)床集團(tuán)收購了德國西思機(jī)床公司，意義很大，如果大力消化技術(shù)，可以縮短不少差距。大連機(jī)床公司也從德國引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)。上海一家企業(yè)購買日本著名的機(jī)床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業(yè)倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經(jīng)濟(jì)不景氣，有不少在80年代很出名的機(jī)床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向六個方面：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國和瑞士的機(jī)床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國的機(jī)床業(yè)一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應(yīng)該能進(jìn)世界前4名。三、數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠商是：日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍，但機(jī)床的硬件方面不行，質(zhì)量精度一般。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠的簡易數(shù)控系統(tǒng)也不錯。我們國家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。

四、機(jī)床精度1、機(jī)械加工機(jī)床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復(fù)定位精度等5種。2、機(jī)床精度體系：目前我們國家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系：德國VDI標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)GB，國標(biāo)和國際標(biāo)準(zhǔn)差不多。3、看一臺機(jī)床水平的高低，要看它的重復(fù)定位精度，一臺機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計法),就是一臺高精度機(jī)床，在0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計法)以下，就是超高精度機(jī)床，高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機(jī)床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機(jī)床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業(yè)機(jī)床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機(jī)床公司”的機(jī)床公司，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯，目前效益良好，年產(chǎn)600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產(chǎn)1200臺。2、2003年，德國著名的機(jī)床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠合資建廠，年生產(chǎn)能力為1000臺，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產(chǎn)能力不知。5、臺灣省的著名機(jī)床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產(chǎn)能力800臺。5、民營企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況1、浙江日發(fā)公司，2000年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠商海天公司投資生產(chǎn)機(jī)床，主要是從日本引進(jìn)技術(shù)，目前剛開始，起點(diǎn)比較高。3．2002年，西安北村投產(chǎn)，名字象日本的，其實(shí)老板是中國人，采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床，水平相當(dāng)不錯。六、軍工企業(yè)技改情況軍工企業(yè)得到國家撥款開始于當(dāng)年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規(guī)模技改開始了，軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業(yè)開始停止購買普通設(shè)備。尤其是近3年來，我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國內(nèi)機(jī)床廠哪里采購了大批普通數(shù)控機(jī)床，國內(nèi)機(jī)床廠商為了迎接這次大技改，也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)，爭取軍工企業(yè)的高端訂單。聽在軍工企業(yè)的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實(shí)，總書記掌權(quán)以來，已經(jīng)把國防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上，他說，我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展，我們國家會誕生世界水平的機(jī)床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國。

參考文獻(xiàn)：

1.《機(jī)床與液壓》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢》黃勇陳子辰浙江大學(xué)

5.《中國機(jī)械工程》

6.《數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用》作者：李佳

7.《機(jī)械設(shè)計與制造工程》2001年第30卷第1期

8《機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

篇7

論文摘要：本文首先介紹了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性，而重點(diǎn)在于介紹如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造，包括數(shù)控系統(tǒng)的選擇、數(shù)控改造中對主要機(jī)械部件改裝探討和機(jī)床數(shù)控改造主要步驟，并列舉了幾個數(shù)控改造的實(shí)例，最后說明了數(shù)控改造中的問題并提出了建議。

1機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性

微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)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(jī)的威力。

由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。

可以實(shí)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(jī)床提高3～7倍。

由于計算機(jī)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(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)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(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)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(qiáng)度，節(jié)省了勞動力（一個人可以看管多臺機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)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(jī)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(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。

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

2如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造

2．1數(shù)控化改造的內(nèi)容。機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能，對機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)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(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

步進(jìn)電機(jī)拖動的開環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)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(yùn)動的位移量、速度和運(yùn)動方向。這種系統(tǒng)不需要將所測得的實(shí)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(jìn)電機(jī)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(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。

異步電動機(jī)或直流電機(jī)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(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號，隨時與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動功率更大的特性指標(biāo)?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。

交/直流伺服電機(jī)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(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)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(jié)構(gòu)與調(diào)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(jī)作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當(dāng)前生產(chǎn)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(nèi)公司如中國珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)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(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動電機(jī)的功率和用戶的要求。3數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討。

一臺新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計上要達(dá)到：有高的靜動態(tài)剛度；運(yùn)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(jī)床數(shù)控改造時應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。

滑動導(dǎo)軌副。對數(shù)控車床來說，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)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(dǎo)軌變形對加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和。

齒輪副。一般機(jī)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(jī)床上使用的齒輪精度等級都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無間隙傳動，因而改造時，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。

滑動絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。被加工件精度要求不高時可采用滑動絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。

篇8

關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 制造強(qiáng)國 發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，由數(shù)控機(jī)床組成的柔性化制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直備受制造業(yè)的關(guān)注，其設(shè)計、制造和應(yīng)用的水平在某種程度上代表了一個國家的制造業(yè)水平和競爭力。近年來，國內(nèi)機(jī)床設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展在市場需求旺盛的情況下，設(shè)備以滿足市場和用戶需求為主，在高性能加工的設(shè)備和技術(shù)上并沒有進(jìn)行很好的研究和技術(shù)儲備，在市場趨于平穩(wěn)的時期，我國的機(jī)床工業(yè)勢必會更加缺乏競爭力。因此，國家將數(shù)控機(jī)床作為重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，在發(fā)展規(guī)劃中明確了發(fā)展高速、高精度數(shù)控加工設(shè)備作為主要的支持發(fā)展方向，將提升裝備水平和核心技術(shù)放在重要的位置。

“機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)的現(xiàn)代化，取決于我國的機(jī)床發(fā)展水平。振興裝備制造業(yè)，首先要振興機(jī)床工業(yè)，要大力發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床”。振興裝備制造業(yè)，機(jī)床工業(yè)需先行，這是一條經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀規(guī)律。在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動和國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，中國機(jī)床工業(yè)行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)銷兩旺，行業(yè)綜合水平落后的面貌得到改變。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速增長，我國制造業(yè)在國際上的地位日益提高。目前，我國正處在工業(yè)化的中期階段，制造業(yè)仍然是國民經(jīng)濟(jì)的主體和支柱。但從總體上看，我國制造業(yè)與先進(jìn)國家的差距還比較明顯。有人坦言：“無論今后科學(xué)技術(shù)怎樣進(jìn)步，發(fā)展先進(jìn)的制造業(yè)將是人類社會永恒的主題，制造業(yè)也將永遠(yuǎn)是人類社會的‘首席產(chǎn)業(yè)’?！痹诋?dāng)今世界上，高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的最重要標(biāo)志。制造業(yè)最重要的基礎(chǔ)是裝備制造業(yè)。現(xiàn)在我國已是制造業(yè)大國，但并不是制造業(yè)強(qiáng)國。目前我國的裝備制造業(yè)水平有限，以至于不能很好地滿足現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的主要方向體現(xiàn)在信息化制造方面，其中自動化、智能化制造則是裝備制造業(yè)中的主導(dǎo)技術(shù)，這對于高速、高精度、低消耗的產(chǎn)品制造來說尤為重要。

數(shù)控機(jī)床是近展起來的具有廣闊發(fā)展前景的新型自動化機(jī)床，是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能精度和效率日趨提高，因此對加工機(jī)械產(chǎn)品零部件生產(chǎn)設(shè)備――機(jī)床也相應(yīng)提出了高性能高精度與高自動化的要求。大批量的產(chǎn)品，如汽車拖拉機(jī)與家用電器的零件，以及航空航天、內(nèi)燃機(jī)、軍工、汽車、船舶等行業(yè)需要的重要加工設(shè)備，尤其是高剛性、高精度、高穩(wěn)定性、高復(fù)合型的精密數(shù)控臥式銑鏜床更是航天和軍工企業(yè)急需的關(guān)鍵設(shè)備。

“十一五”期間，國家對裝備制造業(yè)提出要求：變“制造大國”成為“制造強(qiáng)國”，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)開發(fā)高檔數(shù)控機(jī)床，提升行業(yè)水平。自主開發(fā)高速精密臥式機(jī)床，研究其相關(guān)的設(shè)計和制造技術(shù)并取得突破，對國家在高端裝備領(lǐng)域擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力，將起到至關(guān)重要的影響。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)對高速數(shù)控機(jī)床的需求也越來越多。2010年9月8日國務(wù)院召開常務(wù)會議審議并原則通過《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、新能源、新材料和新能源汽車七個產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)⒓辛α考涌焱七M(jìn)，國家將加強(qiáng)財稅金融等政策扶持力度。國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)部部長馮飛預(yù)計，未來十年將是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的十年，到2020年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)占工業(yè)增加值比重可望達(dá)到20%以上。機(jī)床工業(yè)由于技術(shù)含量和工藝要求極高，屬于技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)壁壘很高，無論在國內(nèi)還是全球范圍，行業(yè)格局變化都比較緩慢。機(jī)床本屬于機(jī)械行業(yè)，而機(jī)械行業(yè)與下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資密切相關(guān)。下游行業(yè)每年固定資產(chǎn)投資中，約60%用于購買機(jī)械產(chǎn)品。設(shè)備工器具購置在固定資產(chǎn)投資中的比例保持在20％左右，并長期保持穩(wěn)定。因此在機(jī)床行業(yè)下游產(chǎn)業(yè)中，固定資產(chǎn)投資的主要部分都是用來購買裝備制造工具――機(jī)床。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，機(jī)床下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資增速遠(yuǎn)快于全社會平均增速水平。數(shù)控機(jī)床的需求來自于下游的機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資，2011年汽車及零部件、航空航天設(shè)備、高速列車、軍工、電子信息、電力設(shè)備、船舶、工程機(jī)械、模具等高端裝備業(yè)崛起，行業(yè)產(chǎn)能高速擴(kuò)張，繼續(xù)帶動數(shù)控機(jī)床消費(fèi)的高速增長。羅百輝表示，2011年高端裝備自主創(chuàng)新勢頭將更為強(qiáng)勁，繼續(xù)帶動機(jī)械工業(yè)15%以上的增速。目前我國正處于重化工業(yè)化時期，這是超脫于經(jīng)濟(jì)短期波動、在近幾十年里對中國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響的因素，對我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展也起著促進(jìn)作用。它與長期向好的中國宏觀經(jīng)濟(jì)一樣，成為機(jī)械工業(yè)近30年來持續(xù)快速發(fā)展的最好注解。所謂重化工業(yè)化時期，也就是工業(yè)化的中期，即從解決短缺為主的開放逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對機(jī)床市場尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需求。中國已經(jīng)超過德國，成為世界第一大機(jī)床市場。數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床消費(fèi)的主流。預(yù)計2015年數(shù)控機(jī)床消費(fèi)將超過60億美元，臺數(shù)將超過10萬臺。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是：①平臺數(shù)字化。②運(yùn)行高速化。③加工高精化。④功能復(fù)合化。⑤控制智能化。⑥伺服驅(qū)動高性能控制。中高檔數(shù)控機(jī)床的比例會大幅增加，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的比例不會有太大變化，而非數(shù)控的普通機(jī)床的需求將會大幅度減少。

參考文獻(xiàn)：

［1］張江華.TK7640數(shù)控銑鏜床的運(yùn)動誤差分析及其補(bǔ)償（碩士論文），2007.

［2］暢越星.數(shù)控落地銑鏜床主軸箱動力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計研究（碩士論文），2007.

［3］李軍華，數(shù)控機(jī)床主傳動齒輪綜合嚙合剛度研究（碩士論文），2007.

［4］張利平主編.液壓氣動技術(shù)速查手冊.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［5］姚銀歌.大型數(shù)控落地銑鏜床CAE與主軸箱優(yōu)化設(shè)計研究及應(yīng)用（碩士論文），2010.

［6］姜華.高速精密臥式加工中心開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究（博士論文），2007.

篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床故障維修

 

由于數(shù)控機(jī)床具有先進(jìn)性、復(fù)雜性和高智能化的特點(diǎn)，特別是近幾年數(shù)控系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)，給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來巨大的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的領(lǐng)頭軍。數(shù)控機(jī)床是一種典型而復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，種類繁多，形式多樣，通常是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動等于一體的加工設(shè)備，其中任何一部分出現(xiàn)故障，都可能使機(jī)床停機(jī)，從而造成生產(chǎn)停頓，給企業(yè)的正常生產(chǎn)帶來較大的影響。因此，提高數(shù)控機(jī)床維修人員的素質(zhì)和能力，就顯得十分重要。本文介紹了數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的一些原則和常用方法。

一、故障診斷的一般原則

數(shù)控機(jī)床主要由主機(jī)CNC裝置、PMC可編程控制器、主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給伺服驅(qū)動單元、顯示裝置、操作面板、輔助控制裝置、通信裝置等組成。故障原因不外乎是操作錯誤、參數(shù)錯誤、外界環(huán)境及電源造成的故障、線路故障、器件損壞等。通常的故障診斷原則有：（1）先靜后動。先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下，通過觀察測量，分析確定為非破壞性故障后，方可給機(jī)床送電。論文參考網(wǎng)。在工作狀態(tài)下，進(jìn)行動態(tài)的的觀察、檢驗(yàn)和測試，查找故障點(diǎn)。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可送電。（2）先機(jī)后電。一般來說，機(jī)械故障較易察覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷難度較大，先排除機(jī)械性故障，往往可以達(dá)到事半功倍的效果。（3）先外后內(nèi)。根據(jù)機(jī)床故障原因調(diào)查統(tǒng)計，80％以上來自于外部原因，只有不到20％是內(nèi)部原因引起的。因此維修人員應(yīng)由外向內(nèi)進(jìn)行排查，盡量避免隨意啟封、拆卸，否則可能會擴(kuò)大故障，使機(jī)床精度減弱，降低性能。（4）先簡后繁。當(dāng)出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。如果是功能性的故障，就應(yīng)先從執(zhí)行元件入手，看看氣缸、電磁閥、電機(jī)、接觸器等，是否存在卡滯等性能下降現(xiàn)象；然后是傳感器、行程開關(guān)等輸入信號元件；再次是電氣接頭、插件、活動的電線電纜等部位。這些外部元件受環(huán)境因素影響較大，比如磕碰、腐蝕、積塵等。還有元件本身的不良和機(jī)械磨損等原因，都決定了它們常是故障的根源。通常，簡單問題解決后，難度大的問題也就變得容易了。

二、故障診斷與完善方法

2.1常規(guī)檢測法是通過觀察或借助簡單的工具確定機(jī)床故障的方法。這種方法應(yīng)先弄清楚故障的癥狀，有何特征及伴隨情況，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷電路板。它可以簡單地歸納為4個字：“問，看，嗅，摸”。問，就是調(diào)查情況，在診斷故障前，修理人員詢問操作手故障發(fā)生前的機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)情況，產(chǎn)生在哪道程序及時間，操作方式是否得當(dāng)?shù)?；看，就是觀察，仔細(xì)檢查有無保險絲燒斷，元器件有無燒焦或開裂等情況；嗅，就是從機(jī)床散發(fā)出的某些特殊氣味來判斷，如某些元件燒焦的氣味；摸，就是用手觸試可能產(chǎn)生故障的溫度、振動情況，以及元器件有無松動等。

2.2測量比較診斷法數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家為了調(diào)整、維修機(jī)床的便利，在印刷電路板上往往設(shè)計了多個檢測用的端子。用戶也可利用這些端子，將懷疑有故障的印刷電路板同正常電路板進(jìn)行比較。通過測量這些端子的電壓與波形，可以分析故障的具體部位與原因。維修人員如果能在機(jī)床正常狀態(tài)時，留心記錄這些印刷電路板的測量端子，或一些關(guān)鍵部位的電壓值和波形，在機(jī)床出現(xiàn)故障時，查找故障部位及原因?qū)臃奖恪?/p>

2.3自診斷法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，借助系統(tǒng)的診斷功能，可以迅速、準(zhǔn)確地查明原因，并確定故障部位。

三、舉例說明常見非機(jī)械故障和排除方法

3.1北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的XK5040數(shù)控立銑，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC-3MA1.故障現(xiàn)象驅(qū)動Z軸時就產(chǎn)生31號報警。2.檢查分析查維修手冊，31號報警為誤差寄存器的內(nèi)容大于規(guī)定值。論文參考網(wǎng)。根據(jù)31號報警指示，將31號機(jī)床參數(shù)的內(nèi)容由2000改為5000，與X、Y軸的機(jī)床參數(shù)相同，然后用手輪驅(qū)動Z軸，31號報警消除，但又產(chǎn)生了32號報警為：Z軸誤差寄存器的內(nèi)容超過±32767式數(shù)模交換器的命令值超出了-8192～+8191的范圍。將參數(shù)改為3333后，32號報警消除，31號報警又出現(xiàn)。反復(fù)修改機(jī)床參數(shù)，故障均不能排除。為診斷Z軸位置控制單元是否出現(xiàn)了故障，將800，801，802診斷號調(diào)出，實(shí)現(xiàn)800在-1與-2之間變化，801在+1與-1之間變化，802卻為0，沒有任何變化，這說明Z軸、Y軸的位置信號控制進(jìn)行交換，即用Y軸控制信號去控制Z軸，用Z軸去控制Y軸，Y軸就產(chǎn)生31號報警（實(shí)際是Z軸報警）。論文參考網(wǎng)。同時，診斷號8012為“0”，802有了變化。通過這樣交換，再次說明Z軸位置控制單元有問題，這樣就將故障定位在Z軸伺服電動機(jī)上。打開Z軸伺服電動機(jī)，發(fā)現(xiàn)位置編碼器與電動機(jī)之間的十字聯(lián)絡(luò)塊脫落，致使電動機(jī)在工作中無反饋信號而產(chǎn)生上述故障報警。3.故障處理將十字聯(lián)絡(luò)塊與伺服電動機(jī)位置編碼器重新連接好，故障排除。

3.2一臺加工中心配量FANUC-6M1.故障現(xiàn)象機(jī)床在自動方式中出現(xiàn)416號報警。2.故障分析按下列順序檢查：脈沖編碼器未出現(xiàn)不良；各連接器均牢固連接；X軸卯制線路板未出現(xiàn)異常；用萬用表測量電動機(jī)連接線，也未發(fā)現(xiàn)問題。在重新啟動機(jī)床，回零之后，用自動方式運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)床正常但1H后又出現(xiàn)416號報警，再次按上述順序復(fù)查一遍，發(fā)現(xiàn)反饋信號有一根已斷，換按備用線后，機(jī)床正常，報警不再出現(xiàn)。

四、結(jié)論

因此，對維修人員來說，熟悉系統(tǒng)的自診斷功能是十分重要。包括開機(jī)自診斷和運(yùn)行自診斷。開機(jī)自診斷，就是數(shù)控系統(tǒng)通電后，系統(tǒng)自診斷軟件會對系統(tǒng)最關(guān)鍵的硬件和控制軟件檢查，如CPU、RAM、ROM等芯片，I／O口及監(jiān)控軟件。如果正常，將進(jìn)人正常操作界面，如檢測不通過，即在液晶上顯示報警信息或報警號，指出哪個部分發(fā)生了故障，將故障原因定位在一定的范圍內(nèi)，然后通過維修手冊找出造成故障的真正原因，根據(jù)書上的說明進(jìn)行排除；運(yùn)行自診斷，

參考文獻(xiàn)：

[1] 任麗華. 數(shù)控機(jī)床常見電氣故障的診斷方法[J]黑龍江紡織, 2006, (01) .

[2] 李玉琴, 潘祖聰, 劉琳嬌. 數(shù)控機(jī)床常見故障診斷方法及實(shí)例[J]. 安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2010, (01) :76-78

[3] 薛福連. 數(shù)控機(jī)床故障診斷及處理[J]. 設(shè)備管理與維修, 2010, (04) :23

[4] 馮華勇. 數(shù)控機(jī)床的電氣維修與故障的排除[J]四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2007, (06) .

篇10

關(guān)鍵詞：普通機(jī)床 數(shù)控改造 結(jié)構(gòu)設(shè)計 精度 鄭州論文 開題報告

一、課題概述、背景及意義

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

微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機(jī)的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 ②可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。③ 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”。④ 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。⑤ 擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。此外，機(jī)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(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。

機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機(jī)床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級也只需花費(fèi)購買新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。

在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個"永恒"的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。

目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國機(jī)床數(shù)控化率不到3%。我國大量的普通機(jī)床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線，用普通機(jī)床加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動元件，無檢測反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國家加大了對這類機(jī)床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機(jī)床數(shù)控化計劃，車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數(shù)控改造為例，研究機(jī)床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計，機(jī)床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造數(shù)控改造后，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動強(qiáng)度?；谏鲜龇治?，本課題的研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。

二、主要研究內(nèi)容

1.普通車床數(shù)控改造方案的確定，進(jìn)行總體設(shè)計。

2.對普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，包括主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)床縱、橫進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計等。

3. 對改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

4. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分析。

5. 對影響伺服傳動精度的因素齒輪傳動精度、滾珠絲杠副傳動精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

6. 對影響伺服元件伺服精度的因素步進(jìn)電機(jī)步矩角精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

三、擬解決的關(guān)鍵問題

1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計與計算。

2. 對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

3. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制模型，分析系統(tǒng)的誤差來源及影響系統(tǒng)精度的因素。

4. 設(shè)計步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制精度。

四、擬解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計與計算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，運(yùn)動部件慣量計算，步進(jìn)電機(jī)的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計算、滾珠絲杠副的剛度驗(yàn)算等。

2. 對改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。

3. 根據(jù)伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制原理模型，分別對伺服驅(qū)動元件的伺服精度、伺服機(jī)械傳動元件傳動精度進(jìn)行分析，分析影響經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床定位精度主要因素。

4. 在伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制電路中加入步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動設(shè)計，改善步矩角特性，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的定位精度。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

1. 運(yùn)用機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計思路與方法進(jìn)行普通車床數(shù)控改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計上達(dá)到有高的靜動態(tài)剛度;運(yùn)動副之間的摩擦系數(shù)小，傳動無間隙;便于操作和維修。

2. 從經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的控制原理模型分析影響整個系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素，分析影響機(jī)床機(jī)床定位精度的各項(xiàng)誤差來源，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法并應(yīng)用于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計中。

3. 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動技術(shù)，設(shè)計基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動電路，減小步進(jìn)電機(jī)的步距角及機(jī)床的脈沖當(dāng)量，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工精度，改善電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，減小噪聲，增加控制的靈活性。

六、課題預(yù)計目標(biāo)

1.普通車床數(shù)控改造的方案的研究，進(jìn)行總體設(shè)計。

2. 對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型，并根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。

3. 研究提高機(jī)械傳動部件的傳動精度與剛度的方法，對普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，改善伺服進(jìn)給系統(tǒng)的伺服特性。

4. 設(shè)計一種基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率。

七、課題研究進(jìn)展計劃

預(yù)計本課題研究進(jìn)展主要分以下幾個階段：

1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻(xiàn)資料并撰寫開題報告

2. 2007年12月～2008年03月 收集相關(guān)方面的資料，以普通車床數(shù)控改造為例進(jìn)行總體設(shè)計

3. 2008年03月～2008年04月 學(xué)習(xí)機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計等方面知識

4. 2008年04月～2008年07月 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制普通車床數(shù)控改造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖

5. 2008年07月～2008年08月 學(xué)習(xí)機(jī)床控制精度等方面知識

6. 2008年08月～2008年09月 對機(jī)床進(jìn)行精度分析

7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機(jī)床控制精度的措施

8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業(yè)論文

9. 2008年12月 畢業(yè)答辯

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉躍南.機(jī)床計算機(jī)數(shù)控及其應(yīng)用[m].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2] 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計[m].北京：兵器工業(yè)出版社，1999.

[3] 周文玉.數(shù)控加工技術(shù)基礎(chǔ)[m].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.

[4] 朱曉春.數(shù)控技術(shù)[m].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5]張柱良. 數(shù)控原理與數(shù)控機(jī)床. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[6]]朱正偉. 數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng). 北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

[7] c616車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造總體方案及主要部件的設(shè)計[j]，機(jī)床與液壓，1999，3：50~52.

[8] 楊祖孝.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給滾珠絲杠的選擇和計算[j]，機(jī)床與液壓，1999，3：50~52.

[9] 徐樺.直線滾動導(dǎo)軌副的選擇程序及壽命分析[j]，機(jī)械設(shè)計與制造，1999，3：3~5.

[10] 翁史烈.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊-設(shè)計基礎(chǔ)[m].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[11] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊[m].北京：化工出版社，2003.

[12] 劉曉宇.劉德平.普通機(jī)床數(shù)控化改造關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計與計算[j]，機(jī)械設(shè)計與制造，2007，9：42~44.

[13] 唐林.c616車床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造總體方案及主要零部件的設(shè)計 [j]，新技術(shù)新工藝，2007，6：48~50.

[14] 南京工藝裝備制造廠 精密滾珠絲杠副說明書

[15] p.p.acarnley.stepping motors.a guid to modern theory　and practice.short run press ltd，1982

[16] h.j van de straete etal: servo motor selection criterion for mechantronic application, ieee/asme trans.on mechantronics,vol.3,no.1 43~44,1998.

[17] kuo b.c.and wells b.h.microcomputer control of stepmotors.csrl report no.237，control systems research　laboratory，university of hlinois，p.17，august 1976

[18] y.koren, c.c.lo. advanced controllers for feed drive [j]，annals of the cirp, 1992,41 (2), 689-698.

[19] 遇天志.開放式數(shù)控工作臺開發(fā)[d].西安：西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院，2002.

[20] 戴曙.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計[j]，制造技術(shù)與機(jī)床，1994，10：45～49.

[21]徐杜，蔣永平，周韶勇等.全數(shù)字式步進(jìn)電機(jī)連續(xù)細(xì)分方法與實(shí)現(xiàn)[j].微特電機(jī)，1997， 2：25～29.

[22]王宗培.步進(jìn)電動機(jī)及其控制系統(tǒng)[m].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1984.4～5.

[23]周尊源，s m歐文斯.正弦波細(xì)分步進(jìn)電機(jī)微步驅(qū)動器[j].微特電機(jī)，1997，(5)：29～37.

[24]范正翹，劉進(jìn)，程勝.單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)綜合微步距驅(qū)動系統(tǒng)[j].微特電機(jī)，1996，(3)：30～31.

[25] 張福榮,王鈞,李志梅.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動對加工精度的影響[j]，機(jī)床與液壓，2006，4：92~99.

[26] 程樹康.步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制電流的定量描述[j].電工電能新技術(shù)，1990，3：25～27.

[27] 肖本賢.步進(jìn)電機(jī)微步驅(qū)動技術(shù)研究.[j].自動化與儀表，1997，5：20～23.