1.國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概述

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行探討開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子electron、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的運用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境(environment)以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境(environment)下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。

2.數(shù)控機床發(fā)展趨勢

2.1性能發(fā)展方向

2.1.1高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。

1機械加工誤差的分析

（1）加工原理誤差。加工原理誤差是在實際的機械零件加工過程中，使用和理論加工方法類似的技術(shù)、刀具輪廓以及傳動比等使得產(chǎn)生的零件參數(shù)與理論有所偏差。這也是數(shù)控機床機械加工中最常出現(xiàn)的精度誤差原因。產(chǎn)生這種誤差的原因有兩種：a.實際的加工中使用類似的加工方法，在數(shù)控機床的實際操作中，為了使加工的流程看起來和理論相似，使用的加工方法和理論上有所差距，這必然會造成加工原理上的誤差。b.實際機械加工中使用的工具和理論模具不一樣，比如刀具輪廓的使用，理論上機械加工要求刀具應(yīng)當(dāng)具有很高精度的刀具曲面，但是實際操作中，機械加工的刀具不能達到理想的要求，一般會采用近似的刀具曲面，像弧線、直線等線性進行替代，這種情況就會造成刀具輪廓加工過程中帶來的加工理論誤差。（2）工藝系統(tǒng)誤差。a.機械零件受力點位置變化引起誤差。在機械加工工藝的生產(chǎn)中，工藝系統(tǒng)的切削著力點通常會伴隨著切削的位置進行變化，兩者之間位置的變化，使得加工零件受力點在不斷變化，在位置的交錯中，會造成一定的誤差。b.機械加工受力程度的變化引起誤差。在機械加工中，零件受力點在不斷變化過程中，點受到的切削程度也會不一樣，由于被加工的零件本身就存在材質(zhì)、形狀和尺寸的不均勻情況，在加工的過程中就會形成不同受力點切削的力度不一，形成加工工藝中的誤差。

2數(shù)控機床機械加工精度提升的誤差補償技術(shù)

在現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用中，保證機械加工的精度的方法有兩種，一是提高數(shù)控機床的質(zhì)量，二是采用誤差補償技術(shù)，本文著重從誤差補償技術(shù)進行精度提升的研究。誤差補償一般又可以分為誤差預(yù)防和誤差補償技術(shù)，在誤差補償技術(shù)中常用的方法是誤差建模、誤差測量、誤差補償實施。（1）硬件靜態(tài)補償法。在機械加工精度控制中利用硬件靜態(tài)補償法是指通過添加外部硬件機構(gòu)，在外力的作用下讓機床運用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運動來減少加工中的誤差。在加工螺絲時由于加工機床絲杠之間存在誤差，通過螺距校正尺來進行絲杠之間的螺距，就屬于是靜態(tài)補償法。由于靜態(tài)補償法的局限性，只能在停止時進行數(shù)值或者是硬件的參數(shù)調(diào)整進行補償，在運動時不能進行實時的補償，這種硬件靜態(tài)補償法被使用的頻率相對較低，一般會和其他方法進行綜合使用。（2）靜態(tài)補償法和動態(tài)補償法綜合使用。上面已經(jīng)給提到靜態(tài)補償法是在數(shù)控機床加工的靜止時，通過調(diào)整參數(shù)進行誤差補償，這種補償法可以對精度進行系統(tǒng)補償提高，不能在運動中進行隨機的誤差補償，通過和動態(tài)補償法的相結(jié)合可以實現(xiàn)加工精度的大大提高。動態(tài)補償是在加工的切削情況下，依據(jù)機床的工況、環(huán)境條件和空間位置的變化追蹤進行補償量亦或參數(shù)補償，通過運動的實時現(xiàn)狀進行反饋補償，例如在軸承的機床加工中，通過對熱量、幾何形狀、切削程度的監(jiān)控進行及時的參數(shù)修改補償，是一種具有現(xiàn)實實際意義的誤差補償法，但對于數(shù)控機床的技術(shù)水平要求極高，投入的成本很大。（3）進給伺服系統(tǒng)補償法。伺服系統(tǒng)是驅(qū)動各加工坐標(biāo)軸運動的傳動裝置。這種補償系統(tǒng)可以正反兩個方向運行，能夠根據(jù)加工軌跡的要求，進行實時的正向或者反向運動，其加工控制精度可以達到0.1微米，另外它的調(diào)速范圍寬、快速響應(yīng)并無超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩。在典型的數(shù)控機床進給系統(tǒng)中由步進電機構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)，步進電機的角位移或者線位移與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它將指令脈沖變成步進電機輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動來控制機床加工；閉環(huán)進給位置伺服系統(tǒng)，它主要是采用直流伺服電動機或交流伺服電動機驅(qū)動，機床工作臺的實際位移可通過檢測裝置及時反饋給數(shù)控裝置中的比較器，以便于指令位移信號進行比較，兩者差距有作為伺服電機的控制信號，進而驅(qū)動工作臺消除位移誤差；半閉環(huán)進給位置伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單元構(gòu)成，光電脈沖編碼器發(fā)出的脈沖，一方面用作位置的反饋信號，另一方面用作測速信號。當(dāng)點擊的負載變化時候，反饋脈沖信號的頻率將會隨著變化，在實際的機床加工中，通過控制伺服電機的轉(zhuǎn)速進行精度誤差的減小。（4）修改G代碼補償法。G代碼是編制機床加工程序的語言，G代碼中有刀具的補償功能，像G44、G43是刀具長度補償。G代碼的補償原理是通過對刀位信息的修改來補償誤差的范圍。這種補償也被廣泛用于數(shù)控機床的機械加工誤差補償，例如Hsu等人建立的五軸機床誤差補償模型，根據(jù)對模型對CAM軟件生成的初始刀位進行修改，用修改G代碼的方法完成數(shù)控機床機械加工誤差補償。這種補償方法需要G代碼的編程人員進行工件的幾何形狀確定，確定工藝過程和刀具軌跡，在進行實際的運行中，如果出現(xiàn)位置偏移就需要通過修改G代碼進行誤差補償，一般運用于比較簡單的加工零件，其形狀不復(fù)雜，主要是直線和圓弧組成的輪廓，數(shù)據(jù)的處理量不大，在遇到工作量大，復(fù)雜的零件時候，就需要通過計算機的G代碼控制進行修改，程序員通過計算機輔助進行編程。（5）坐標(biāo)偏置補償法。坐標(biāo)偏置補償法是利用數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)原點偏移，參照位置等信號的反饋進行機床誤差的補償。在程序員進行操作時候，可以通過數(shù)控系統(tǒng)的直觀顯示進行零件加工的誤差校對，對于出現(xiàn)誤差的，可以通過操作數(shù)控系統(tǒng)對原點坐標(biāo)進行重新設(shè)置，使其對出現(xiàn)的誤差進行補償，這種補償方法適用于三軸坐標(biāo)的數(shù)控機床。這種補償法一般在使用側(cè)頭時候用的是固定側(cè)頭，同時還需要一定的軟件補償，保證地基的穩(wěn)定。

3結(jié)束語

綜上所述，誤差補償法可以有效的提高數(shù)控機床機械加工精度，并能夠給數(shù)控機床帶來經(jīng)濟效益。誤差補償可以有效的控制數(shù)控機床機械加工過程的零件精度，有助于提高機械加工工藝技術(shù)，能夠適應(yīng)數(shù)控機械加工企業(yè)的高級精度、高級質(zhì)量水平化發(fā)展方向。誤差補償法是在原有數(shù)控機床的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)的技術(shù)和手段，來實現(xiàn)零件設(shè)計的理論值，目前誤差補償?shù)募夹g(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用和被相關(guān)學(xué)者所關(guān)注，并且在通過不斷完善和更新誤差補償技術(shù)，使其成為現(xiàn)代社會精密工程的主要技術(shù)。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進步和發(fā)展，使得數(shù)控機床一定要與新型制造技術(shù)相結(jié)合，才能發(fā)展得更好。對此,國家和相關(guān)企業(yè)也提出了較高要求，對于數(shù)控機床在技術(shù)的引進和完善相關(guān)投入力度也在不斷加大。而有相關(guān)研究表明，只有在充分了解機械自身結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上,將其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，并引進新制造技術(shù)，把握其發(fā)展方向,才能滿足各個領(lǐng)域?qū)?shù)控技術(shù)的需求。：數(shù)控機床；結(jié)構(gòu)設(shè)計；制造技術(shù)目前,我國數(shù)控機床利用率比較低，對比西方國家來說起步晚、技術(shù)不完善，使得生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距。為了適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展，數(shù)控機床一定要引進新技術(shù)，并對結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化予以高度重視。

1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)特點

1.1自動化。數(shù)控機床可以進行自動化的操作，生產(chǎn)效率相對較高。除切割、成型的生產(chǎn)過程可以由工作人員進行控制以外，大多情況下都不需要人力的參與。而通過自動化，能夠準(zhǔn)確生產(chǎn)出所需要的工業(yè)產(chǎn)品，能夠在保證生產(chǎn)安全性和高效性的同時，避免人力、物力、財力的浪費。1.2高技術(shù)化。數(shù)控機床通過操作計算來進行工作，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在運作相對穩(wěn)定、安全、精準(zhǔn)等，通過高技術(shù)應(yīng)用，使生產(chǎn)過程變得更加簡單。這就要求數(shù)控操作人員的技術(shù)隨之提升，確保熟練掌握操作方式方法。企業(yè)可以聘請專家學(xué)者給操作人員講解最先進的技術(shù)知識，使操作人員能夠適應(yīng)數(shù)控機床結(jié)構(gòu)上的變化、升級、創(chuàng)新。1.3智能化。在生產(chǎn)產(chǎn)品過程當(dāng)中，數(shù)控機床直接在機械內(nèi)部設(shè)計相關(guān)生產(chǎn)程序，只要掌握操作程序就能夠進行智能化的操作，使數(shù)控機床的集成功能得以充分發(fā)揮。通過將產(chǎn)品加工程序進行升級，逐漸使人力脫離數(shù)控機床操作。智能化也能夠適應(yīng)高科技經(jīng)濟的快速發(fā)展，但是智能化的操作需要與相關(guān)高技能人才相匹配，只有在兩者有機結(jié)合的情況下才能給數(shù)控機床提供有力支持。

2數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的策略

2.1提高數(shù)控機床的穩(wěn)定性。從機床運轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面來看，數(shù)控機床由于長時間的運行，往往會受到損害，導(dǎo)致在后期生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生不穩(wěn)定的因素，影響產(chǎn)品質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)。在了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)之上，通過合理的方式減小運行過程中所產(chǎn)生的慣性和不必要的波動?？梢圆捎眯滦筒牧蠈⑵鋬?nèi)部升級，對于提高穩(wěn)定性有很大幫助。例如，可以采用剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計，減輕相關(guān)材料的重量，對于機械自身則可以選用防震效果較好的材料，從而增加數(shù)控機床的穩(wěn)定性。2.2提高數(shù)控機床的精準(zhǔn)性。企業(yè)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，有時候并不符合標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是機床在生產(chǎn)過程當(dāng)中的精準(zhǔn)性逐漸下降。影響精準(zhǔn)性的因素有內(nèi)部因素、外部環(huán)境因素、自身結(jié)構(gòu)因素等。對此，相關(guān)技術(shù)人員一定要從機床的自身情況出發(fā)，通過定期檢查、維修、養(yǎng)護工作，提高機床精準(zhǔn)性。2.3引進新技術(shù)。為了使數(shù)控機床得到更好發(fā)展，企業(yè)要大膽引進新技術(shù)。其中，三維穩(wěn)定性仿真技術(shù)能夠有效提升機床的操作技術(shù)，通過產(chǎn)品模型的具體測算和設(shè)計，建立信息電路的操作流程。通過貪婪算法能夠準(zhǔn)確快速的計算出所需要產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而有效減少工作當(dāng)中存在的不足，為機床的具體操作流程提供有效指導(dǎo)，使其在高效運轉(zhuǎn)當(dāng)中達到理想的生產(chǎn)目標(biāo)。

3數(shù)控機床機械制造技術(shù)新動態(tài)

一、數(shù)控機床外觀造型主要結(jié)構(gòu)

工作臺是數(shù)控機床加工過程中最危險的區(qū)域。加工過程中各種刀具的高速運動，冷卻液、加工廢屑不停飛濺，都會影響著操作人員的安全，所以，在這一區(qū)域添加安全防護功能的隔離板，是降低安全事故，也是保護操作員的必要措施。導(dǎo)軌式數(shù)控機床加工工件的必要組成部分，防護導(dǎo)軌是為了降低生產(chǎn)損耗，增加使用壽命，保證產(chǎn)品精度，所以，加強對導(dǎo)軌的防護非常重要。另外，可以加裝刮屑板來清理導(dǎo)軌上的廢屑，也可以加裝金屬蓋來阻擋外界的灰塵。

二、數(shù)控機床外觀造型設(shè)計

在數(shù)控機床外觀造型設(shè)計過程中，堅持下列基本原則：

（1）數(shù)控機床的色彩設(shè)計要滿足以下特點：第一，色彩的表達要與機床的相應(yīng)功能相統(tǒng)一，在不同功能部位設(shè)計不同的色彩進行區(qū)分。第二，根據(jù)人機協(xié)調(diào)的原則，采用偏中性的色彩設(shè)計，降低工人的疲勞感。第三，色彩的設(shè)計要與相應(yīng)的工作環(huán)境協(xié)調(diào)，不同的環(huán)境采用不同的色彩，比如在寒冷的環(huán)境用暖色調(diào)，高溫環(huán)境用冷色調(diào)。第四，美學(xué)原則，在外觀色彩設(shè)計時要搭配適當(dāng)色彩帶給人美得心里感受。第五，符合企業(yè)的品牌形象，對同一品牌機床的色彩設(shè)計要大體上同一并具有一定的延續(xù)性，有利于建立長久的品牌形象認知。

（2）形態(tài)設(shè)計的原則，數(shù)控機床的設(shè)計要符合單純化原則，堅持簡潔、大方的形態(tài)設(shè)計。首先，在加工制造中均衡與穩(wěn)定的形態(tài)更容易讓人產(chǎn)生安全感。其次，機床形態(tài)設(shè)計要在單純、穩(wěn)定和均衡的基礎(chǔ)上，做到變化與統(tǒng)一相互結(jié)合，減少單調(diào)、刻板的感覺。

1數(shù)控機床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結(jié)果在CRT上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下，實時自動地對數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠程診斷實現(xiàn)遠程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計算機網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機床制造廠家，數(shù)控機床出現(xiàn)故障后，通過機床廠家的專業(yè)人員遠程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機床故障的實用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。

1數(shù)控機床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結(jié)果在CRT上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下，實時自動地對數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠程診斷實現(xiàn)遠程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計算機網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機床制造廠家，數(shù)控機床出現(xiàn)故障后，通過機床廠家的專業(yè)人員遠程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機床故障的實用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。

1五軸數(shù)控機床精度建模

為進一步了解五軸數(shù)控機床的加工精度建模，本文選擇了某機床集團生產(chǎn)的五軸數(shù)控機床為研究對象，其中包括床身、工作臺、工件、橫向溜板、豎向溜板、繞軸擺動頭等多個部分。首先把集層抽象成纖維多體系統(tǒng)后對基層的各個零件的誤差量進行了解，清楚每個部件之間的誤差量，以此為具體建議五軸數(shù)控機床精度模型提供理論上的基礎(chǔ)。五軸數(shù)控機床的特征：五軸數(shù)控機床具有很強的幾何特點，主要體現(xiàn)在幾何誤差項中，即以軸為例時，沿著軸移動就會產(chǎn)生相應(yīng)的定位誤差—（），方向產(chǎn)生的直線度誤差—（），方向產(chǎn)生的直線度誤差—（）；另外，滾動時，相應(yīng)的位置也產(chǎn)生了誤差，即滾轉(zhuǎn)誤差—（），偏擺誤差—（），俯仰誤差—（）。所以在對五軸數(shù)控機床加工精度模型建立前必須分析軸和軸的幾何誤差，以便于更好地掌握各個部件間的運動關(guān)系，從而確定出正確的空間點，最終建立標(biāo)準(zhǔn)的模型。

2五軸數(shù)控機床加工精度模型建立

根據(jù)五軸數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設(shè)計精度模型，并建立相應(yīng)的控制坐標(biāo)體系，然后根據(jù)五軸數(shù)控機床特征分析并確定旋正卡爾坐標(biāo)，最后設(shè)定卡爾坐標(biāo)系，即“（，，……）”。將其中刀具的坐標(biāo)設(shè)為，然后以點為基礎(chǔ)建立坐標(biāo)體系，即：，，刀具形成的點坐標(biāo)軸體系函數(shù)分析結(jié)果為：通過對上面坐標(biāo)的分析得到機床在實際成型運動中，會針對點形成相應(yīng)的坐標(biāo)，即：，，從上面的數(shù)據(jù)坐標(biāo)關(guān)系我們了解到建立機床加工精度模型時，要注意模型的坐標(biāo)范圍，并明確刀具形成點和位移點之間的變換關(guān)系，以保證測量效果。另外，還需要控制刀具成型點的位置，最好提前根據(jù)坐標(biāo)設(shè)定刀具位置，然后在建立模型時將刀具的位置嚴格控制在提前設(shè)定好的位置范圍內(nèi)，以最大限度地減少刀具組裝誤差距離。最后，還需要根據(jù)刀具應(yīng)用需求確定測量標(biāo)準(zhǔn)及要求，然后在該要求及標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上構(gòu)建五軸刀具精度模型，并分析精度模型控制要素的數(shù)據(jù)坐標(biāo)位置關(guān)系，以保證坐標(biāo)模型得到高效應(yīng)用。

3五軸數(shù)控機床幾何誤差分析

五軸數(shù)控機床加工精度模型建立過程中還需要分析五軸數(shù)控機床加工精度幾何誤差，包括幾何誤差、熱誤差、載荷誤差和伺服系統(tǒng)誤差等。其中幾何誤差最容易測量，并且任何幾何誤差都可以通過運動建模的方法來進行分析，受到的環(huán)境因素影響最小。而熱誤差、載荷誤差和伺服系統(tǒng)誤差等的測量及分析難度較高，所以相比較而言，本文還是選擇幾何誤差進行分析。本文選擇的五軸龍門數(shù)控機床擁有個關(guān)鍵運動部件，各個關(guān)鍵零部件都可能存在靜態(tài)和運動誤差個部分，其中運動誤差又分為項線位移和項角位移誤差，這里可以根據(jù)剛體六自由度假設(shè)理論分析出每個軸運動都會產(chǎn)生項種誤差，所以個軸就有項運動誤差，以此為基礎(chǔ)分析出五軸數(shù)控機床幾何坐標(biāo)體系中軸與軸、軸及軸、軸和軸之間，垂直度誤差及靜態(tài)誤差分別存在項和項，所以五軸數(shù)控機床的幾何誤差參數(shù)一共有項。

摘要：從教學(xué)機床與生產(chǎn)機床的工作特點方面、從管理和維修方面，指出了教學(xué)數(shù)控機床使用過程中存在的問題，并分析其原因，提出了改進措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床管理維護

數(shù)控機床是利用數(shù)字化信號對機床的運動及其加工進行控制的機床，是數(shù)控技術(shù)與機床技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[1,2]，它有加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、對零件加工的適應(yīng)性強等優(yōu)點，使其應(yīng)用日益擴大，已經(jīng)成為機械制造業(yè)的標(biāo)志性裝備。

我國目前的現(xiàn)狀是[3]：國內(nèi)數(shù)控技能人才嚴重缺乏，阻礙了我國制造實力的提高，教育部等六部委啟動了“制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)技能型緊缺人才培訓(xùn)工程”,對高技能型人才的培養(yǎng)提出了具體的方案。許多高職院校根據(jù)自身特點、結(jié)合市場需要，開設(shè)了數(shù)控技術(shù)專業(yè)，為滿足實踐教學(xué)，除設(shè)置實訓(xùn)基地外，還相繼配備現(xiàn)代化的數(shù)控機床等設(shè)備。數(shù)控機床是精密的機電一體化產(chǎn)品、價格昂貴，其管理和維修要求嚴格，如何管理和維護好這些數(shù)控機床，使之更好地滿足教學(xué)需求，最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢，已經(jīng)成為各個學(xué)校普遍關(guān)注的問題。本文經(jīng)對各校教學(xué)實訓(xùn)基地的調(diào)研，根據(jù)數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)原理及使用特點，結(jié)合設(shè)備管理方面的實踐經(jīng)驗，分析了教學(xué)用數(shù)控機床使用中出現(xiàn)的問題，并提出了改進措施，以供同行參考。

一、教學(xué)用數(shù)控機床的特點

教學(xué)用數(shù)控機床與生產(chǎn)用數(shù)控機床相比主要有下列特點：使用目的不同。生產(chǎn)用數(shù)控機床的主要目的是提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益，以生產(chǎn)為主。教學(xué)用數(shù)控機床主要是用于滿足教學(xué)工作，將學(xué)生的理論知識通過實際操作轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^認識的機床，是一種以試驗為主的機床。操作人員不同。生產(chǎn)用數(shù)控機床的操作人員，一般是具有豐富實踐經(jīng)驗的工人。教學(xué)用數(shù)控機床的操作人員，大部分是新手——學(xué)生，第一次將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐的操作，經(jīng)驗很少，所以故障率較高。維修和管理方式不同。生產(chǎn)用數(shù)控機床往往配有專業(yè)的維修人員，一般都是有計劃、系統(tǒng)性的管理和維修。教學(xué)因數(shù)控機床缺少專業(yè)人員進行管理和預(yù)防性維護，往往是故障發(fā)生后再去彌補，很少將故障消除在萌芽狀態(tài)。使用效率不同。與生產(chǎn)用數(shù)控機床相比，教學(xué)用數(shù)控機床作為一種演示型機床，大部分時間處于停工狀態(tài)，機床的利用率不高，可能造成資源浪費。

[論文關(guān)鍵詞]故障故障診斷診斷內(nèi)容診斷原則診斷方法

[論文摘要]數(shù)控機床故障的診斷是數(shù)控機床維修的關(guān)鍵。一般來說，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就不同。本文從數(shù)控機床故障診斷的內(nèi)容、原則、方法等方面入手來簡要闡述一下數(shù)控機床故障的診斷方法。

系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)失去了規(guī)定的功能。數(shù)控機床是個很復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機、電、液、氣等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的。機械磨損、機械銹蝕、機械失效、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵、操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機床出故障。

一、數(shù)控機床故障診斷內(nèi)容

故障診斷的內(nèi)容：

1）動作診斷：監(jiān)視機床各動作部分，判定動作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機床主軸。2）狀態(tài)診斷：當(dāng)機床電機帶動負載時，觀察運行狀態(tài)。3）點檢診斷：定期點檢液壓元件、氣動元件和強電柜。4）操作診斷：監(jiān)視操作錯誤和程序錯誤。5）數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷：不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在故障診斷上有它的共性。

摘要：應(yīng)某公司要求，為解決數(shù)控機床對刀精度不高引起的零件加工誤差以及連接線因?qū)Φ堆b置使用不當(dāng)在連接處出現(xiàn)斷裂，影響數(shù)控機床正常使用的問題，設(shè)計了一種精準(zhǔn)對刀裝置，并對其設(shè)計細節(jié)和改進后所具備的優(yōu)勢進行了闡述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；對刀裝置；精密

1現(xiàn)狀分析

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，該控制系統(tǒng)能夠有邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。數(shù)控機床加工零件精度高、生產(chǎn)效率高、勞動強度低，但對操作人員要求也高，尤其是對刀要求。對刀是指通過刀具或?qū)Φ豆ぞ叽_定工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系之間的空間位置關(guān)系，并將對刀數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)的存儲位置。它是數(shù)控加工中最重要的操作內(nèi)容，其準(zhǔn)確性將直接影響零件的加工精度。數(shù)控加工中的對刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ禰1]。對刀裝置也稱為“對刀儀”或“刀具預(yù)調(diào)儀”，其實對刀儀和刀具預(yù)調(diào)儀是兩個儀器。對刀儀主要用于機內(nèi)的對刀，可以看作機床的一個選購附件。刀具預(yù)調(diào)儀用于機外對刀，是一臺獨立的機器[2]。

2思路構(gòu)建及設(shè)計細節(jié)

現(xiàn)有的數(shù)控機床對刀裝置，為了滿足市場需求，一般都是針對如何更好地對刀和如何更方便使用者使用這些方面進行優(yōu)化，往往忽略了是否能夠很好地對連接線進行防護，具體而言，在數(shù)控機床正常使用時，其連接線會因為使用不當(dāng)而在連接處出現(xiàn)斷裂，從而影響數(shù)控機床的正常使用，需要較高頻率地更換[3]。光學(xué)對刀裝置通常采用工業(yè)相機與機內(nèi)對刀的方式進行機床對刀裝置的設(shè)計，其主要工作流程如圖1所示。針對現(xiàn)有設(shè)備存在的技術(shù)問題進行分析和研究，以保護數(shù)控機床連接線為目的初步構(gòu)建了一種新型數(shù)控機床對刀裝置的設(shè)計思路，如圖2所示。新型數(shù)控機床對刀裝置在對刀設(shè)備本體的內(nèi)部設(shè)計安裝了固定穩(wěn)定柱，在穩(wěn)定柱的右側(cè)設(shè)計環(huán)形插接槽，在環(huán)形插接槽內(nèi)壁的前側(cè)和后側(cè)均設(shè)計弧形卡槽，在穩(wěn)定柱前側(cè)和后側(cè)的右側(cè)均設(shè)計圓形通孔，在兩個圓形通孔的內(nèi)部固定安裝擠壓裝置，在環(huán)形插接槽的內(nèi)部插接環(huán)形插接塊，在環(huán)形插接塊的前側(cè)和后側(cè)設(shè)計放置槽，兩個放置槽的內(nèi)部固定安裝卡接機構(gòu)，在環(huán)形插接塊的右側(cè)固定連接有連接管道。在穩(wěn)定柱的前端安裝有紅外線探測頭。對刀裝置設(shè)計的核心部位為擠壓裝置，如圖3所示。擠壓裝置上設(shè)計了圓形擋塊，圓形擋塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁固定連接，圓形擋塊的內(nèi)部滑動連接設(shè)計了擠壓桿，擠壓桿的前側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至穩(wěn)定柱的前側(cè)，擠壓桿的前側(cè)固定安裝有提拉手柄，擠壓桿的外表面套設(shè)有第一擠壓彈簧，第一擠壓彈簧的前側(cè)與圓形擋塊的后側(cè)固定連接，第一擠壓彈簧的后側(cè)固定安裝有圓形塊，圓形塊的內(nèi)部與擠壓桿的外表面固定連接，擠壓桿的后側(cè)貫穿圓形通孔并延伸至弧形卡槽的內(nèi)部。第一擠壓彈簧和圓形塊均位于圓形通孔的內(nèi)部，圓形塊的外表面與圓形通孔的內(nèi)壁滑動連接。圓形擋塊的內(nèi)部設(shè)計有圓形配合孔，圓形配合孔的內(nèi)壁與擠壓桿的外表面滑動連接?？ń訖C構(gòu)包括第二擠壓彈簧，第二擠壓彈簧的后側(cè)與放置槽的內(nèi)壁固定連接，第二擠壓彈簧的前側(cè)固定安裝有方形限位塊，方形限位塊的外表面與放置槽的內(nèi)壁滑動連接，方形限位塊的前側(cè)固定安裝有弧形卡塊，弧形卡塊的前側(cè)與弧形卡槽的內(nèi)部卡接。放置槽內(nèi)壁的頂部和底部均設(shè)計有限位槽，方形限位塊的頂部和底部均固定安裝有限位塊，兩個限位塊均與限位槽滑動連接，如圖4所示。