机床数控制造范文第1篇

关键词：高速/高精实现 BP神经网络 PID控制器 AHP回收评估

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00

1 数控机床及其发展历史

数控机床是采用数字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床。在1952年，美国研制出世界上第一台数控机床后，其他工业国家相继对数控机床进行研制。我国在1958年也研发出第一台数控机床。从这一阶段起，由于其自身在精度和可控度方面的自然优势，数控机床逐渐取代了传统加工机床，成为制造行业的中坚力量。

2 数控机床在动力源上的改善

提高生产率最主要、最直接的方式是提高加工速度，而高速加工与高速数控机床的开发应用紧密相关。为实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机等得到了快速发展，其应用领域逐步扩大。高频电主轴、直线电机、转矩电机等越来越多地应用在高档数控装备中。这些新兴电机集成了机械传动结构和电气动力源，也实现了高速高精化，且高度集成，使得机床体积不断减小。

数控机床未来在动力源上将有如下的几种优化方式：

（1）利用高频电主轴。高频电主轴直接将电动机装配在主轴中，不需中间传动环节，是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点。在多工件复合加工机床、多轴联动多面体加工机床、并联机床和柔性加工单元中，电主轴更有机械主轴不可替代的优越性。

目前，利用高性能电主轴替代复杂的机床传动箱体系统已经成为主流。这样一方面减少了复杂传动系统所致加工精度的降低，又可以尽可能缩小机床体积。

（2）直线电机。直线电机专为动态性能和运动精度要求高的机床设计，虽然其价格高于传统的伺服电机，但它大大简化了机械传动结构，有效提高了机床动态性能。直线电机驱动的工作平台具有高速、高加速度、高精度、行程不受限制等特点，因而满足现代数控机床对于进给伺服电机的要求。

当前主流数控机床的运动主要是电机带动滚珠丝杠副，从而将角位移转化为直线位移，运动误差是电机误差和滚珠丝杠副制造安装误差的累积。但如果采用直线电机的传动链没有误差，所有的误差来源于电机，这样就更容易实现精确控制。基于此，未来数控机床的工作台将会由高性能直线电机直接驱动。

（3）转矩电机。转矩电机是一种同步电机，其转子直接固定在所要驱动的部件上，因而没有机械传动元件，它像直线电机一样直接驱动装置。转矩电机所能达到的角加速度比传统的蜗轮蜗杆传动所能达到的角加速度高6倍，应用于摆动叉形主轴头时加速度可达到3g。由于转矩电机可达到极高的静态和动态负载刚性，因而能大大提高回转轴和摆动轴的定位和重复定位精度。

机床加工工件过程中，有时需要低转速大转矩的动力输出，用蜗轮蜗杆传动或液压辅助回路实现虽然各具一定的优点，但都需占用较大的体积。转矩电机的出现及其性能的不断改进有望在未来成为解决这类问题的有效手段，在保证加工精度的基础上减小机床体积。

3 数控机床未来的“智能神经系统”

数控系统在控制性能上正向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制等功能，而且人机界面友好，并具有故障诊断专家系统。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。

神经网络模型现在已经成功地运用于模式识别。事实上，我们工程当中遇到的许多问题从本质上讲几乎没有完全的线性模型，人们根据自己经验对非线性问题做出各种假设和逼近，从而使得非线性问题转化为线性问题。这个过程事实上就是一种建模，模型不能完全反应系统的原理。但是产生的误差可以接受。利用神经网络来构建智能系统其实就是在模仿这个过程，仿真一个“人脑”然后“集成”到数控机床中去。为了对这种手段的可行性进行更加有力的论证，下面简单地用一个基于BP神经网络的PID控制环节仿真来说明问题。

3.1基于BP神经网络的PID控制环节仿真

BP（BackPropagation）神经网络由以Remerhalt和McCelland为首的科学家小组提出，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络。BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。选用BP神经网络的原因是它和我们要仿真的PID控制的控制方式比较类似，可以使得仿真工作量减少。

BP神经网络由信息的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入信息，并传递给中间层各神经元；中间层是内部信息处理层，负责信息变换，根据信息变化能力的需求，中间层可以设计为单隐层或多隐层结构；最后一个隐层传递到输出层各神经元的信息，经进一步处理后，完成一次学习的正向传播处理过程，由输出层向外界输出信息处理结果。当实际输出与期望输出不符时，进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层，按误差梯度下降的方式修正各层权值，向隐层、输入层逐层反传。周而复始的信息正向传播和误差反向传播过程，是各层权值不断调整的过程，也是神经网络学习训练的过程，此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度或预先设定的学习次数为止。

神经网络在控制过程中处于不断地“学习”输出状态，输出参数就是PID控制器的三个关键参数：比例系数kp、积分系数ki、微分系数kd，如图2所示。反映这个“智能”PID控制器调整过程的误差曲线中表示的是相对误差，单位是10-3，如图3。

从上面的仿真过程可以出，并不只限于PID控制器，基于神经网络模型可设计出各种具有智能参数选择的数控机床控制系统。

3.2基于神经网络模型的工艺参数及流程设计智能系统

利用神经网络的原理，用以往的参数选择来“训练”工艺选择的神经网络，可以对未知情况做出更理想的非线性预测，使数控机床在加工时实现真正的智能化。

现有的关于神经网络的应用方式大多把神经网络选择参数的过程看作是一种优化算法，这样的理解是普遍接受的。但是，依旧可以把神经网络看成是一个具有智能的“大脑”，它选择参数的过程就是“思考”、“学习”的过程。然而这样认为可能会引起很多人的疑问――神经网络的输入输出都是矩阵，如何来对复杂的外界进行认知，学习呢？对于这个问题可以效仿早期使用单片机时的做法――引入类似译码器的东西，即对于外界的事物可以进行编码作为输入。根据上面的基于BP神经网络的PID仿真过程已经说明引入神经网络来完成智能的“思考”具有很高的可操作性。同样，利用神经网络来使得数控机床自己“知道”加工所需的材料及参数也非常可行。对于材料，可以把各种钢编号，神经网络的输出中某些具体的数就对应这种编号，从而表示出机床的选择。然后不断完善其它的参数输出，使整个系统具有一定的复杂性和可靠性，最终可以达到大量应用的目的。

要完成这个目标有一个无法回避的问题，并且是实现这个技术的关键问题：在PID仿真的过程中，理想输出就是一个正弦波，可以用一个误差函数精确地说明离最终目标还差多少，神经网络还要修正多少。但是，如果引入不表示数量只表示编号的数值，神经网络就无法确定调整量，无法精确描述反馈。显然，实现这个技术目前需要解决的主要问题就是如何科学合理地刻画这些模糊的输出误差，从而来调整网络参数。如果这个问题得到了一般性的解决，真正的含有“大脑”的智能化数控机床也就指日可待。

4 数控机床回收再制造科学评估系统

制造业给人类带来了前所未有的文明和财富的同时，也带来了不可忽视的环境问题。现在逐渐盛行的“绿色制造”将会深深地影响数控机床产品的生命周期。

用绿色制造的观点来看待废旧的数控机床，可以发现，废旧数控机床是一种具有很高的回收再利用价值的机电产品。它具有很高的经济价值，数控机床制造需要消耗大量普通钢铁材料及部分高档钢材，数控机床的回收再利用可以二次使用钢铁资源，从而大大避免资源浪费；其次回收数控机床具有很好的环境价值，数控机床中的电子元件的处理可以避免破坏生态环境；此外，数控机床机械部分具有耐久性，性能稳定的特点，适合于循环回收再利用；同时，数控机床属于标准化产品，功能部件互换性好，这大大简化了回收再利用工艺。近年来先进的机床机械功能部件、驱动系统和控制系统的发展为数控机床的回收再利用提供了良好的技术支撑，使得其具备一定可行性。基于以上分析，数控机床未来再制造产业将会成为数控机床产品不可或缺的来源。

考虑到未来的设计理论应该更为完善，这里假设数控机床的设计者普遍不考虑如何设计机床机构来提升其可回收性。那么，在未来一个自然而然的需求就是，数控机床的再制造需要一种普适性的理论来提高效率。目前国内外使用的评价方法有：模糊层次评价法、加权评分法、层次分析法等。

相对来说比较成熟的评价决策方法是模糊层次评价法，其具体步骤如下：

（1）对构成评价系统的目的、评价指标建立多级递阶的结构模型；

（2）对同属一级的要素以上一级的要素为准则进行两两比较，根据评价尺度确定其相对重要度，建立判断矩阵；

（3）解权重判断矩阵，并检验每个矩阵的一致性，计算出最底层指标的组合权重；

（4）建立最底层评价指标的隶属函数，求出隶属度；

（5）对待评价对象进行综合得分分析。

为使判断定量化，一般都引用1～9的比例标度法。之后再写出一致化矩阵，计算一致性比例，从而可用反向断定一开始决策时对各个指标的偏重是否存在不一致性。反复迭代修改最终可以评价出废旧数控机床的合理回收工艺方案。

这样的方法使决策者可利用数学方法来避免思维的不一致性，并且方法本身和机床的具体结构没有任何关系，所以又符合之前提出的普遍适应的需求。

参考文献

[1]李斌，李曦.数控技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.

[2]王建明.电机及机床电气控制[M].北京：北京理工大学出版社，2012.

[3]Simon.Haykin.神经网络原理[M].机械工业出版社，2004.

[4]闫晓玲，冷崇杰.机床数控化再制造[J].北京工商大学学报.

机床数控制造范文第2篇

关键词：自动换刀装置 回转刀架 机械手

1、引言

数控机床上的自动换刀装置使工件一次装夹后能进行多工序加工，从而避免多次定位带来的误差，减少因多次安装造成的非故障停机时间，提高了生产率和机床利用率。自动换刀的方式大致有以下三种。

1）回转刀架换刀 这种换刀方式将多把刀具安装在回转刀架上，因而回转刀架本身就是刀库。换刀过程的主要动作是分度和转位。其机械结构简单，只能用于数控车床、数控车削中心等工作时刀具不转的机床上。

2）多主轴回转刀架换刀 这种换刀方式中回转刀架也是刀库，常用在转塔式数控镗铣床等刀具需要能旋转的工作场合中。在换刀时，首先要使主轴与主传动系统脱开，然后刀具连同主轴一起转位，在下一工序需用的刀具到达工作位置后，刀具主轴与主传动系统接通。这种方式结构紧凑，换刀动作简单，时间少，在加工使用刀具不多时优越性很明显，但刀具容量有限，转位时刀尖回转半径受到机床布局的限制，主轴的刚度差，而且回转刀架连同电机、变速箱随进给系统运动，显得笨重，隔振、隔热都差，使用受到许多局限。

3）刀库换刀 是目前加工中心大量使用的换刀方式，这种换刀方式的主要特征是带有独立的刀库。由于有了刀库，机床只要一个固定主轴夹持刀具，可以使用先进的切削用量提高加工精度和生产率，有利于提高主轴刚度。独立的刀库增加了刀具储存的数量，有利于扩大机床功能，并有利于隔离各种影响加工精度的干扰，但机械结构比较复杂。刀库换刀按照换刀过程有无机械手参与分成有机械手和无机械手两种情况。

2、刀库与换刀机械手的维护要点

1）为了防止在机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞，严禁把超重、超长的刀具装入刀库。

2）为了防止换错刀具导致事故发生，顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库上的顺序要正确，其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致。

3）用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。检查刀座上的锁紧是否可靠。

4）经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作。

5）开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械手液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常要及时处理。

3、换刀装置故障诊断实例

1）故障现象：JCS-018立式加工中心采用FANUC-BESK7CM系统。自动换刀时机械手不换刀。

故障检查与分析：

故障发生后检查机械手的情况，机械手在自动换刀时不能换刀，而在手动时又能换刀，且刀库也能转位。同时，机床除机械手在自动换刀时不换刀这一故障外，全部动作均正常，无任何报警。检查机床控制电路无故障；机床参数无故障；硬件上也无任何警示。考虑到刀库电动机旋转及机械手动作均由富士变频器所控制，故将检查点放在变频器上。观察机械手在手动时的状态，刀库旋转及换刀动作均无误，观察机械手在自动时的状态，刀库旋转时，变频器工作正常，而机械手换刀时，变频器不正常，其工作频率由35变为了2。检查数控程序中的换刀指令信号已经发出，且变频器上的交流接触器也吸合，测量输入接线端上Xl、X2的电压，在手动和自动时均相同，并且，机械手在手动时，其控制信号与变频无关：因此，考虑是变频器设定错误。

从变频器使用说明书上知：该变频器的输出频率有3种设定方式，即0l、02、03等3种。对X1、X2输入端而言，01方式为X1ON，X2OFF；02方式为XlOFF，X2ON；03方式X10N，X20N。检查0l方式下，其设定值为0102，故在机械手动作时输出频率只有2Hz，液晶显示屏上也显示为02。

故障原因：操作者误将变频器设定值修改，致使输出频率太低，而不能驱动机械手工作。

故障处理：将其按说明书重新设定为0135后，机械手动作恢复正常。

2）故障现象：

某卧式加工中心，在自动换刀时发现刀链运动不到位，并且在一定时间后CNC出现报警。维修过程：根据CNC报警显示，故障原因是换刀时间超出，检查电气控制系统，没有发现异常，电机转动良好。判定故障是由于机械传动方面原因造成的。拆下减速器的防护罩，卸下伺服电机，拆开减速器检查，发现减速器内的一传动轴上的连接键脱落，致使传动链中断，刀库无法进行旋转，修复减速器后故障排除。

3）故障现象：

某加工中心，在自动换刀时出现刀链运动不到位，机床出现驱动器过载报警。维修过程：根据该机床机构，分析刀库伺服电机过载，机械传动系统方面的原因主要有刀库传动链或减速器卡死、刀具重量超过标准以及不良。经过检查，确认以上故障均不存在。为了判断故障部位，卸下伺服电机进行单独旋转试验，最终发现有很多冷却液在伺服电机内部，致使绕组产生了短路。检查后确认电机与减速器连接处的密封磨损是致使冷却液进入伺服电机的根本原因。经维修处理后，故障排除。

参考文献：

（1）《数控机床维修》蒋红平主编 高等教育出版社

（2）《数控机床电气控制》陈子银主编 北京理工大学出版社

（3）《实用数控机床故障诊断及维修技术500例》周炳文主编 中国知识出版社

（4） 《刀库及换刀装置故障诊断与维修》 周瑜飞 《科技创业月刊》

（5）《刀库在数控立式车床上的应用》 李鸣峰 《科技传播》

（6）《数控机床故障分析与维修实训》 刘本锁 冶金工业出版社

机床数控制造范文第3篇

关键词：数控机床 车轴加工 加工工艺 编程过程

中图分类号：TG3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01

数控机床在应用中所依靠的是计算机对其进行工作指挥，在工作中将一些列的数字指令输入到计算机中，以此控制机床的各个部件完成对零件的加工。在加工的过程中应用的原理就是先对零件的尺寸与工艺进行分析，然后将零件的基本信息变为代码与程序，然后按照程序的指令机床完成复杂的指令执行，进而控制伺服系统进行分配，完成多种复杂的加工动作最终完成零件的加工。而在复杂部件的精确控制下，零件的加工余量和给进参数等都可以在计算机的控制下更加的精确，而这就可以保证加工的精度更高，尤其是对复杂零件的加工，完全可以保证其加工的质量，所以数控机床是当代大批量精细加工中不可缺少的重要设备。如：随着铁路建设的大幅发展，对车辆的速度要求也随之提高，所以铁路货车车辆的车轴加工质量要求也随之提高。如新型的车辆在车轴的上要求其承载性能提高且加工的精度更加细化。车轴的不同直径的相互过度由不同的半径的圆弧构成，在普通机床上由人为控制是不能达到其精度需求的，所以必须借助数控机床来完成对其的整体化加工，下面就以此为例分析数控机床在货车车辆中的应用。

1 数据编程与控制

数控机床的程序编制，在实际的应用中对数控机床的编程有自动和人工两种，人工编制是自动编制的基础，人工编制主要是针对零件的加工工艺和数据等进行程序编制，面对复杂性较高的货车车轴，主要采用的是人工编制。数控系统，在数控系统中因为不同的加工特征而有不同的控制系统，如德国与西班牙等系统，其中在这些系统中，日本的数控系统具有较强的插补功能，且人机界面方便操作，是大多数国内厂家采用的控制系统，这里的加工也是在该系统的帮助下完成的。

2 数控加工货车车轴的过程分析

在对货车车轴的加工中，其毛坯在进入到自动加工前已经进行了定位的成孔，其整个长度和周身部分的直径都已经经过定尺，在后续加工中不需要进行大范围改动。毛坯轴进入到自控加工中时对其进行粗车、精车、滚压、组装、轴颈磨削等，最终达到设计标准。其中车轴的轮座和防尘板等结构的加工余量最大，为了保证生产的效率，可以分机床流水作业的模式完成对轴承的粗车、精车、滚压等。其中精车在数控机床上完成，并为后续加工保有余量。针对此工艺，数控机床的编程主要也是对此进行。

（1）在加工中首先确定的是装夹方案，针对货车车轴的基本尺寸与加工要求，在数控机床中采用的是托架定位，车轴装夹以定位孔为标准位置，机床的前端与后端都为活顶尖。装夹后尾部向前进行顶进锁死，车轴由主轴上拨叉带动进行旋转。因为机床的中部有托架，所以车削只能分部进行，两端分别进行车削。此时应注意，拨叉前端与车轴前端的接触间隙，防止因为顶尖孔加深而导致拨叉与车轴端面顶死的情况，或者顶尖不到位而降低加工的精度。

（2）应明确进给的线路，这是整个加工中控制零件运动轨迹的重要要素，其控制的是刀具从起步到来看零件的运行轨迹，即进刀与退刀的点与路径，这是编程的核心依据。如果可以合理的选择进给的路线可有效的缩短空刀进程，提高效率，尤其是对循环加工的零件而言，效率提升与延长刀具使用寿命都是十分重要的。车轴完成粗车后，仍然只是在车轴的端面和中心孔位置的定位，所以精细加工的过程中应从车轴的端面开始，向车轴的中间位置开始加工，以此进行的加工方过程为对刀、起刀、斜线、直线等过程，并分别对不同的直径完成车削加工，在多处的圆弧相切位置车削曲面、倒角等，直至完成对整个零件的加工，最后快速的退刀至起点位置，准备下一次加工。

按照加工零件的路线设定，这样既可按照每一个步骤进行程序的指令选择，这就是编程的最基本步骤。如选择快速移动指令、直线插补指令、平面顺时针指令、保证速度指令等等，将这些指令结合起来就完成了对数控加工路线的设定。

（3）确定系统坐标系。在车削过程中，必须在工件上确定一个加工的原点，及以某一个点为基准进行旋转等控制，并以此建立一个工件的坐标系统。工件的坐标是保证编程简单化，尺寸换算简单化，误差最小化的重要基础。为了提高零件的加工精度，方便计算与程序编制，通常将加工程序的原点设置在车轴轴线与前端面的交叉点，这样就可保证程序基准与设计、组装等的标准统一。

（4）刀具选取。在完成编程的时候还需要考虑刀具的选择，在放大的情况下刀具的接触点不是一个理想化的点而是一个圆弧，所以在进行倒角和斜面加工、圆弧切削的时候都会出现不足或者过量的情况。此时控制系统会利用自身设定对刀具进行补偿，通过不同的补偿指令控制人员可以自动控制刀尖的运动模式，以此避免出现切削不足或者过量的情况。但是生产前必须对刀具进行合理的选择，并针对刀具的型号来选择补偿指令这样才能达到加工精度。

（5）切削用量的选择。车削用量是对刀具切削过程的控制，及对深度、进给量、速度等的限定，在数控加工中应安装工艺手册选择不同的切削用量来配合车轴的加工，如要达到Ra1.6标准就需要控制吃刀深度为0.3～0.5 mm，进给量则为0.1～0.2 mm/r，切削速度则应按照车刀材料和车轴而定。

3 结语

综合上面的分析可见，在货车车轴的加工中，因为其精细加工的精度要求较高，所以必须借助自动化设备来保证加工精度与效率，此时数控机床的应用就可突出其优势。同时配合合理的工艺设置与编程就可达到加工的目标。

参考文献

[1] 马海洋，周荃，张爱英，等.数控车床典型试件加工工艺分析与程序编制[J].潍坊高等职业教育，2008，21（3）：31-32.

[2] 韦兰花，黄政魁.典型零件的数控车床加工工艺分析与设计[J].广西轻工业，2009，28（9）：15-17.

机床数控制造范文第4篇

关键词：机床；数控；改造；集成；性能；调整

科学技术是第一生产力。随着我国社会经济的快速发展，社会各行各业开始将先进的科技水平应用在制造行业当中，推动了我国科技水平的进一步发展。但是从国际水平来看，我国制造行业水平依然落后于国外发达国家，阻碍了国民经济的发展。为了改变这一社会现状，我们必须要对制造业的发展现状进行全面分析，采取科学合理的措施来提高制造业中各个设备的水平，即对传统的机床进行改造，使其实现数控化，从而确保制造行业的健康发展。下文简单对机床数控化电气改造设计进行分析，以供参考。

一、普通机床数控化改造的优势

1、节约费用

与购置新的数控机床相比，普通机床的数控化改造一般可节省大约60%～80%的费用。由于大型机床机械部分所占比重较大，可节约的费用更加可观，符合产业节能环保的发展趋势。

2、操作更加容易，维修更为方便

由于是老设备的改造升级，操作人员对设备熟悉，在操作使用和维修方面不必花费太多的时间和精力进行培训。

二、对机床进行数控化改造的主要内容

对机床进行数控化改造也就是以旧机床为基础，通过科学合理的改造使机床具有数控化功能，满足当前制造业的发展。在实际工作中，对机床进行数控化改造的内容主要包括以下几个方面：

1、对机床精度的恢复以及机床传动部分的改进

制造企业在生产以及发展过程中，如果长时间使用机床，且没有对其进行必要的维护，那么在导轨、轴承等部位必然会出现磨损情况，这对于机床的正常运行产生巨大的影响。因此在实际工作中，我们很有必要对机床进行改造。首先需要将旧机床进行机床大修，这样可以在一定程度上提高其精准度，从而达到新机床的制造标准。但是在实际工作中我们可以清楚的知道，在机床进行精度改造与机床大修存在着明显的不同，也就是说，机床数控改造应当进行精度的恢复以及传动部分的改进，只有这两个部分进行改造，才能够确保机床实现数控化与自动化要求。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极减速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。另外，在机床上还要加一些辅助装置，如冷却系统、空气过滤器、自动换刀装置、排屑装置等。

2、选定数控系统

在对机床进行数控化改造的过程中，选定数控系统是关键的工作环节之一。在选择数控系统的过程中，相关工作人员应当考虑到以下两个方面的工作：首先，要求确保机床的功能多样化，使其功能得到充分发挥；其次，还要求数控系统在实际工作中提高其可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。

当前生产数控系统的公司比较多，国外的公司如SIEMENS公司、FANUC公司、国内的公司如广州数控GSK公司、华中数控系统有限公司等。一般，进口系统较国产系统性能稳定，但价格昂贵，将其用于机床改造，有些得不偿失。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高；另外，随着生产而后技术的不断发展，标准型数控系统制造成本越来越低，售价也在不断降低，所以在系统选择上一般可以考虑国产标准型数控系统，例如广州数控体贴或华中数控系统。

3、电气系统的改造设计

机床数控化改造工作执行的过程中，通常情况下原机床的电气控制装置只能做报废处理，从而依据改造的需求来重新制作专门的电气控制装置。数控机床强电控制工作中，所必须要加以重视的关键在于，数控系统本身各个接口特性以及形式之间是否完全相配，不仅如此，还应当要尽可能的对于强点控制线路进行简化处理。

因此，在执行电气控制系统的改造设计工作之中，所需要加以遵循的原则在以下几个方面：在机床能够充分满足控制需求的情况之下，确保改造设计方案的经济性、简便性，在改造的过程中，要依据实际情况和条件，不能够盲目的追寻高参数以及全自动化，只要能够做到操作快捷、使用维修简便即可。而改造的设计方案之中，刀架电动机、冷却泵电动机、主轴电动机等几个部分实质是需要确保做到自动控制的。数控机床机电控制系统本身，除了要利用辅助运动装置以及辅助控制系统以外，还必须要将各个不同部分的开关、形成等纳入到自动化控制之中。改造完成之后的控制系统本身，不仅仅要能够保留住传统控制系统所具备的优势，还要具备小巧、灵活、通用、维护方便等方面的特性。

4、整机联接调试

当久机床之上的各个不同部件都完成了改造工作之后，便可以针对其进行试组装，从而确保各个部分运行无误，存在问题的部件需要采取适当的调试措施。一般情况下，都是现对于电气控制环节加以调试，来观察某个简单的动作是否运行正常，各个环节正常之后，才能够联动调试。

三、结语

综上所述，就现阶段的数控化改造方案来说，实质上机床类型不同的情况下，所呈现出的相关改造内容也有着较大的差异性。因此，在实际执行机床数控化改造工作的过程中，并不是要完全按照某个模式来进行，可以依据实际情况的不同，选择更加合适的改造措施，利用科学合理的方式来使得传统形式的机床数控化得以在性能上大幅度提升。此外，当机床数控的改造工作完成之后，还需要立即对于相关的编程人员、操作人员加以培训，这能够促使改造后的机床尽快的发挥出自身所具有的效用。

参考文献

[1]刘爱英.机床的数控化改造与人才的培养[J].科技信息.2010（10）

机床数控制造范文第5篇

【关键词】普通机床；数控改造；具体措施；技术及人员要求

进入新世纪以来，中国机床工具市场取得很大的发展，尤其数控设备成果喜人，特别是2008年金融危机以来，中国数控市场不冷反热，各企业及时调整产品结构，产业升级，新产品新技术层出不穷，中高档产品已成主流，大多数企业迫切希望更好地掌握国际先进的数控技术用于机床改造。

1.历史回顾及现状

改革开发以来，中国大量的机械机床设备需要升级改造，机械加工领域的数控技术需要迫切，上世界80年代至今，德国西门子公司在北京等地建立工厂，着重推广数控技术。数控机床的再制造开始于20世纪90年代，作为新的经济增长行业，正处在黄金时代。我国金属加工业需求层次不同，从国防军工、精密加工等高端需求到模具制造、汽车零件加工的中高端市场，直至普通轴类零件的中低端需求，都对数控系统的改造提供了广阔的空间。

2.数控改造的内容

（1）普通机床改造成数控机床。数控机床的使用寿命一般是1012年，而对于已经到期的一些旧机床，尤其是一些进口机床，其机械刚性有可能还好于新机床，所以，再制造的价值非常大。比如使用光栅的数显钻床改造成数控钻床，一般用步进电机；旧的光显镗床改造成数控镗床，一般用半闭环交流伺服系统；普通车床的数控改造，等等。

（2）原有的数控机床升级换代。随着机场的需求功能不断完善，尤其是车间信息化的发展，数控改造不只是针对单台机床，而是要提高整体效率。少数情况机床价格较高，机械基础较好，如大中型数控铣床、卧式加工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸轮加工机床和刀具磨床等，制造周期长，技术含量高，机床原值高，但苦于数控系统老化，备件支持匮乏，电器维修成本高，或原系统市场已被淘汰，此时应及时进行新数控系统的升级改造，如同时对机械项目进行维修，其价值会更加可观。

（3）在现有的数控系统基础上开发新的功能。机床保留基座主体，结构有较大的进步或改进，如龙门铣床或龙门刨床，采用直线电机或直线导轨，高速电主轴等新技术，使其成为高速铁路的导轨磨床；普通液压靠模凸轮磨床的通过二次结构设计，数控系统升级，采用数控系统高精度轮廓控制，使之变为高速高精度数控凸轮磨床，数控车床通过局部结构变化，安装上带动力头的数控刀架，并通过配置CS轴的分度定位功能，将其改造成数控车削中心；通过结构设计与采用数控系统，将普通的车床再制造成为数控旋压机，等等。上述内容多体现了如下特点：需要融入结构创新和二次设计，大量采用系统的新的功能新的技术，缺点是技术门槛高，市场应用面窄，社会需求量和供应量不大。

3.数控改造的具体措施

我国中小型城市在上世纪90年代中期逐步开展上述工作，一般机床的改装非常普遍，这是由我国国情所决定的。改革开发带来的技术进步，数控机床的高精度、高效益等优点的不断显现和人们的新的认识，促使社会积极推进数控化进程，外国西门子、法拉克，国产广数系统、华中系统等被大量采用，大多属于普及型或经济型数控系统。其伺服系统采用步进电机，具体的改造措施一般有如下几个方面：（1）增加或更换滚珠丝杠。原滑台如采用液压的则拆除，选用新的滚珠丝杠及相应的机械连接工艺设计。（2）增加自动刀库。现在江苏昆山产的台湾盛钰刀库应用较广。（3）主轴增加交流变频器。（4）PMC的应用。这种改造已经突破了原来设备的结构限制，在不增加能源和消耗的前提下，节约了成本，为社会作出了贡献。

数控改造的前提是如何真正实现有意义有价值的系统升级，而不是简单地修理和更换电路元件，通过改造融入更多的自主知识产权，将新技术用于数控改造，提高原机床的性能和精度，降低能耗。

4.数控改造的技术及人员要求

对企业或用户来说，他们希望将先进的数控系统成功地应用于终端设备上，使其发挥最大的效能，因此从事数控技术改造的人员来说就必须具备以下要求：（1）熟悉机床结构，对机床结构和设备的加工工艺有较深入的了解；（2）熟悉机床的生产工艺流程，了解客户的个性化需求；（3）较强的就业和吃苦耐劳的精神；（4）有丰富的维修经验，对机、电、液、工艺等方面有较强的理论与实践能力，精通数控系统、相关机床参数及PMC程序等。具体操作方面应注意如下几方面：1）与用户积极沟通，共同确定项目的解决方案；2）考虑方案成本提高性价比；3）应考虑项目实施的可操作性；4）知识储备多有经验能够掌握有效的资源与信息。例如，西门子数控系统对机床制造厂商和机床在制造人员来说要求是比较高的。从事二次开发的应用人员，除要了解系统之外，更多的是要了解机床，这样才能提供操作性能良好功能强大的数控机床。目前有些功能不是系统没有提供，而是机床制造厂或开发人员没有挖掘出。西门子数控系统是一个大的平台，其对环境如温度湿度和抗干扰等方面的要求较高，如果局限原来的走线、安装不规范，使用者对系统缺乏理解，理论基础不扎实，就会增加偶发性故障。

系统改造完以后，进行调试和确定合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、光学、控制、传感等，因此必须由项目负责人进行，其他人员配合。调试步骤可从简到繁、从小到大、从外到里进行，也可先局部后全局、先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能随便修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。

5.前景展望

低成本是推动数控改造市场迅速膨胀的关键因素，现在不少大企业原先进口的机床已经远超过了“服役期”，但这些设备价值不菲，单价在几百万元甚至上千万元，而且机械部分还可以使用，因此急需进行改造。只要正确有效地将CNC、伺服系统、机床电气系统和机械部分集成于一体，就能最终交给用户一台经过改造或等于再制造的具有个性特色的专用数控机床，使企业从中获得更大的经济效益，使资产获得有效的增值。因此该行业的前景十分远大光明。

总之，数控机床改造具有很好的发展前途，但它对数控系统制造商和数控机床改造者均提出较高的要求。我国的机床改造业也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。机床改造作为新的经济增长行业，是个“永恒”的课题，必将生机盎然。 [科]

【参考文献】

[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例.机械工业出版社，2006.