数控机床知识范文第1篇

【关键词】PLC；数控机床；电气控制系统；实现

1前言

数控机床电气控制系统在工业生产中不可或缺，其能够通过工艺改进及优化，实现生产质量及效益提升。因微电子、计算机和自动控制技术均取得了突破及发展，以往数控机床技术已经不具备适用性，难以满足当前的生产及工艺要求。以PLC为依托，将其应用到数控机床电气控制系统中，有助于提高数控系统自动化水平及其生产效率，为机械加工和生产提供良好的外部条件。

2数控机床结构

2．1基本结构

通常情况下，数控机床基本结构包含三个方面内容:(1)机床主体。主要用以各零部件加工，满足实际生产要求。(2)电气控制单元。将主体部分工作作为重点控制内容，包含运动、逻辑、工艺等。其在电气控制系统中不可或缺。(3)数据控制系统。该部分功用是执行零件加工工作，经电磁阀控制，使机械各运动顺利完成。其是PLC的核心部分，既能够对系统软件及程序等，进行全面分析，在其使用过程中的作用也是不可规避的。

2．2数控机床特殊结构

(1)急停按钮。该按钮通常处于断开状态，而开关灯接触点也是闭合的。一旦按下急停按钮，会使接触点断开，系统中全部控制继电器也会随之断开。切断电源能够使系统更加安全。当一切回归正常后，能够复位继续开展相关工作。(2)超程限位程序。该程序处于松动状态。按下某条轴超程限位开关，会使接触点断开，其在控制回路中的继电器处于断电状态。当系统接收到报警信息后，安全性比较高［1］。

3PLC概述及作用

3．1PLC概述

PLC即可编程控制器件，它以可编程存储器为依托，借助存储器，实施逻辑运算、顺序控制、定时等相关指令。而各机械自动化控制则通过数字实现。PLC作为一种计算机设备，主应用界面是工业控制。主要结构包含电源、CPU、存储器、输入输出、功能模块。其语言简明，编程和应用极为简便。同时，它具备完整的硬件设施，适用性强，用户能够以此为基础，对系统进行灵活配置，使其功能和规模各异。其以软件对中间及时间继电器进行替代，仅包含少量硬件元件，可靠性高。该背景下，集成电路技术应用比较多，通过微处理器，抵抗各类干扰。

3．2PLC在数控机床电气控制系统中的作用

数控机床具备自动化特征，内置程序控制系统，在工业加工中应用普遍。其本质是设备产品，有助于加生产效率提升及企业经济效益实现。数控机床控制系统为数控机床提供运行依托，能够对具有控制编码或气体符号指令规定的程序进行逻辑处理，在数控装置中，以代码形式输入和呈现，实现机床动作控制，并听从指令，执行相关操作。但是，当前技术的变革和加工规模的扩大，使该系统在运行中受到诸多桎梏，稳定性难以保障，运行效率难以保障，且易发生安全事故，出现人员伤亡或财产损失。数控机床运行效率与其性能具备直接相关性。因而，需加大该系统研究力度。作为可编程控制器件，PLC核心是微处理器，将其应用于机械制造加工中，极具优越性。其是对传统继电控制系统的创新，使接线更加简单、灵活、可靠，有助于机械数控装置自动化水平的提升。同时，PLC具备很强抗干扰性和自我检测能力，在该领域极具适用性，使数控机床运行更加安全、可靠［2］。

4PLC下的数控机床电气控制系统

PLC属于全闭环系统，主要构成要素有电动机、变频器、光栅尺，实施控制过程中，精度极高。

4．1电气控制系统组成

该系统主要构成元素有工控机、电源模块、电动机模块、光栅尺、SIMOTION、传感器和变频器等，如图1所示。(1)电源模块。经变频器，实现交流电向直流电转化。继而借助逆变器，使直流电转化为预定频率交流电。电源模块可细分为可调和不可调。前者依托于参数，以预定可变值，对转化出来的直流电进行稳定，可与SIMOTION实现通信。不可调电源模块仅能对固定直流电压值进行输出，无法与SIMOTION进行通信。(2)电动机模块。依托于电动机模块，实现直流电至预定频率交流电逆变，以服务于电动机。该模块共有装机桩柜型和书本型两种，书本型又可以单轴和双轴两种形式细化。(3)SIMOTION运动控制器。在电气控制系统中，其居于核心位置，运行速度及可靠性直接关乎电气控制系统性能。主要功能包含运动、逻辑和工艺控制三个方面。

4．2电气控制系统硬件部分

硬件设计属电气控制系统重点内容，可细化为如下三个方面内容。(1)机械手自动换刀。其自由度共2个，能够提高数控机床性能及工作效率。具体实施方法是经电磁阀开关控制，伸展机械臂或夹紧刀具，顺利完成机械手各动作，使换刀过程更加简便，具备自动化特征。(2)断刀检测。光纤传感器是断刀检测系统核心，在24V电源上，直接对OC门三根接入线进行接入。经上述操作，实现电平输出。执行加工操作时，很容易磨损刀具，或出现断裂情况。为保障加工质量及性能，需对刀具实施检测。一旦磨损，机床可自动换刀，并向上机位发出通知。光纤传感器对断刀检测提供技术依托。(3)深度检测。通常情况下，机械手或人工插入刀具深度，决定了换刀过程中的主轴夹紧位置。因而，可借助深度检测器，对刀具深度实施检测［3］。

4．3PLC下的数控机床电气控制研究方法

电气控制系统是否安全、可靠，主要取决于数控机床电气控制方法。该过程中PLC数控机床电气控制研究极为必要。软件设计在电气控制系统中尤为重要，属核心部件。在SIMOTION中运行的软件为下位机软件。上位机进行数据接收，并对执行部件工作过程实施控制，并检测机床状态。完成轴组装工作之后，可依托于程序实施相关操作，经操作系统，对SIMOTION内部程序实施调用。工控机多进行文件信息读取，实施数据传递。SIMOTION经数据接收后，对电动机模块进行控制和驱动，以带动工作台，实施位置控制。同时，经光栅尺，对工作台信息进行检测，后传递给SIMOTION，以实施工作台位置调整。但其不能够直接识别光栅尺信号，执行该工作之前，需要借助传感器，实现光栅尺信号转化，使其为标准信号。通过多个传感器，检测工作台状态，并发送至电气控制系统。传感器信号，经ET200，至SIMOTION，实现处理，最终传至电气控制系统。

5数控机床电气控制系统常见故障

为有效预防或规避数控机床加工过程中，对操作人员、机床本身或工件产生损害，可将急停和超程作为重点处理对象。急停按钮的主要作用是当数控系统或机床出现紧急情况时，使其立即停止工作，或将伺服驱动器等动力装置主电源立即切断。一旦发现数控系统中有自动报警信息，按下急停按钮。完成信息查看及故障处理之后，回归原有状态，使系统能够正常工作。通常情况下，机床会因如下原因出现无法复位情况。首先，电气原因，急停回路被切断、损坏限位开关或急停按钮等。其次，设置系统参数时，存在偏差，无法对系统信号进行正常输入输出，也不能够及时复位，出现急停故障及问题。PLC软件没有及时向系统发送复位信息。对KA中间继电器和PLC程序实施检查。第三，PLC系统复位所需信息，与相关要求不符合，未能对电源模块、接线问题和伺服动力电源空气开关实施准确检查。第四，PLC程序编写存在偏差［4］。

6PLC下的数控机床电气控制系统设计

电机、光栅尺和变频器是PLC数控机床电气控制系统的主要构成元素。以该技术为依托，能够实现传统数控技术升级及改进，提升其精确度。该系统在全封闭状态下，执行换刀、断刀、刀位及通信检测等相关功能，使数控机床更具自动化特征，实现生产效率及工艺水平的提升。

6．1优选电气控制系统方式

数控机床系统能否成功，与其电气控制方式具备很大相关性。为提升产品加工精度，需将电气机床控制系统性能提升作为重点考量内容。基于上述要素考量，产品加工精度及效率由数控机床性能决定。依据实际工况，全面分析零件加工条件，对系统功能具备清晰的认知和了解，依据相关特性，实施程序编辑。依据PLC控制，对X轴和Y轴予以确定。该控制方式极为封闭，经该操作，可对PLC电气控制系统的文件处理、数据处理及人机交互能力进行全面发挥。因而，将闭环控制作为最佳控制方式，经计算机加运动控制器和电机光栅尺方式实现。同时，以传感器为依托，连接数控机床，并及时反应感应信息。运动控制器中轴数量不是固定不变的，具备扩展性特征，使系统维护及升级更加便利。倘若以标准接口，实施系统运动控制接入，便于其对PLC功能执行进行有效控制。而光栅尺又能够向控制系统传送高精度位置信息。该部分工作任务由系统配合完成。

6．2以PLC为依托的程序设计

数控机床电气控制中，PLC属于重点内容。数控机床的PLC程序，能够实现处理时间控制，使其在几十毫秒至几百毫秒之间。以该种方式，使数据信息处理更加科学、便利。该过程中，也会存在诸多制约性因素。例如，部分响应速度要求高的信号畅通性不足。因而，设计PLC程序时，可对其实施高级程序和低级程序划分。继而依据控制功能特性，将低级程序划分为多个模块，执行编译工作。主要编译内容有主轴、三大直线轴及各类操作面板等。

6．3PLC下数控机床电气控制系统参数配置

研究该系统工作时，需将参数配置作为重点考量内容。该过程中涉及到的相关参数包括完成机床各类所需功能、数控系统与机床结构相匹配所需设置的各类数值。因而，无论是软硬件设计，还是PLC程序设计，都要重点参考立式加工中心各功能及结构相关要求。以此为依据，对数控机床各指标参数进行科学设置。科学执行上述操作，能够使基于PLC技术数控机床电气控制系统在应用过程中，与实际生产需求相符合，最大程度发挥系统性能优势，达到良好的生产设计效果［5］。

6．4PLC与数控系统及数控机床间信息交换

信息共享及交换是数控机床控制系统运行过程中的重点内容。当信息无法正常传递或交换，会对整个系统运作产生干扰。以数控机床控制系统为界面，为对PLC进行有效应用，可重点关注信息之间的传递和交换。该过程中，信息的产生、传递和交换以PLC、数控机床和数控机床控制系统为主要依托。为使信息传递和交换更加便利，需对底层PLC控制和上位机监控实施全面组合，以对数控机床控制系统进行科学设置。分别将PLC主机安装在集控系统3个控制室中，在PLC、数控机床、数控机床控制系统间建立良好的连接关系。在PLC输入接口对机床外侧I/O单元接口进行有效连接。编程人员可依据数控机床的信息传递情况，进行自由定义及修改，继而将其传递至机床。在机床接口对PLC输出接口进行接入时，也可对由PLC通过输出接口向机床传递出的信息内容及地址进行自由定义。然后由CNC至PLC。开展信息交流及交换工作时，经由CNC厂家，对PLC送至CNC的全部信号地址和含义进行确定。PLC编程者仅有使用权限，不能够对该类信息进行随意更改或增删。

7结语

综上所述，在数控机床电气控制系统中，对PLC技术进行科学应用，有助于其逻辑处理能力提升及完善。设计人员要对该过程进行严格控制，使设计内容更加完整，从而达到良好的生产应用效果。同时，该系统也具备成本和功能方面的优势。但受外部科技环境制约，其仍然存在诸多限制性因素。应用正确的方式，对其进行加工设计，提升其生产效率及精确度，为数控机床电气控制工作开展奠定良好的基础，实现设备性能提升，使其功能更加完善及多样化。

参考文献:

［1］王玲．基于PLC的数控机床电气控制系统研究［J］．新技术新工艺，2013(12):125～127．

［2］陈丽芳．浅析基于PLC的数控机床电气控制系统的设计［J］．科技展望，2015(16):149．

［3］陈北莉．基于PLC的数控双面镗组合机床控制系统设计［J］．自动化与仪器仪表，2015(06):54～55，58．

［4］丁立．数控机床电气控制系统的PLC设计［J］．数字技术与应用，2012(11):28，31．

数控机床知识范文第2篇

关键词：数控机床操作实训机械制造专业技工院校教学改革

技工院校要在职业教育大潮生存与发展，迫切需要在专业和课程等各方面积极推动改革。笔者以数控机床操作实训课程为例，谈谈有关推动教学改革的实践经验。

一、数控机床操作实训课程改革的关键问题与特点

数控机床操作实训是机械制造专业的一门必修课程，是机械制造专业学生必须要掌握的技能。通过数控机床操作实训，让学生亲身体验到机械产品是如何从毛坯制作加工成零件，最后把零件加工成产品。同时，通过数控机床操作实训，更有助于理论知识具体化和形象化。

1.数控机床操作实训课程的特点

通过数控机床操作实训课程教学，有助于提高学生的创造能力，分析问题与解决问题的能力，从而全面提高学生素质。数控机床操作实训有助于提高学生动手能力，培养企业生产需要的技术人员，为此，数控机床操作实训课程教学要以企业需求为原则，着力提高学生核心职业技能。数控机床操作实训课程不仅要提高学生的职业技能，更应该着力培养学生的职业道德与职业理想，从而提高学生的综合素质，使学生能够更好地服务企业和社会。

2.数控机床操作实训课程改革的关键问题

提高数控机床操作实训课程教学质量的关键问题在于时间充足、内容实用、人员配置合理、考核方法科学有效、实训教学与生产过程紧密相连，这些也是数控机床操作实训课程改革要着重解决的问题。

3.传统数控机床操作实训课程教学方式与特点

传统数控机床操作实训课程教学的过程为：首先教师要讲解理论，然后让学生现场操作、教师在现场辅导，最后对数控机床操作实训进行考核与综合测评。传统数控机床操作实训教学更多体现为理论课程延续，其特点表现为操作内容过于简单，导致学生对实训兴趣性不高，实训效果不理想。正是基于这些因素，非常有必要推进数控机床操作实训课程改革。

二、数控机床操作实训课程改革思路与内容

1.数控机床操作实训课程改革思路

这种改革思路是在保留传统数控机床操作实训教学优点的基础上加大对实训内容的开发，加大对数控机床操作实训课程教学内容和教学方式改革，拓展数控机床操作实训课程的实训内容，使实训教学方式多样化，不断提高实训效果。数控机床操作实训课程改革最终要实现操作企业化、实训标准专业化、实训项目产品化、实训内容多样化。

2.数控机床操作实训课程改革内容

数控机床操作实训项目控制标准：工具、量具与设备维护参照企业标准，设备的安置要符合企业标准。操作环境及方式可以参照国家职业技能鉴定的训练内容和考核标准制定实训内容。为了使数控机床操作实训内容多样化，可以从增加项目加工工序的种类、增加设备工具的使用内容入手。

3.数控机床操作实训课程改革定位

数控机床操作实训课程改革定位为数控铣、加工中心机床使用，数控电加工机床应用，CAD/CAM应用。

4.数控机床操作实训课程改革教学内容选择

数控机床操作实训课程着重选择的学习领域包括数控铣床操作、凸模零件加工工艺分析与编程加工、凹模零件加工工艺分析与编程加工、模具零件孔加工、模具零件中非圆二次曲线加工、数控电火线切割机床操作加工、数控电火花脉冲机床操作加工等。

5.数控机床操作实训课程改革教学实施技术要求

课程改革教学实施技术要求包括设备使用、手工操作、具量使用以及技术测量等方面，设备使用要求规范、操作流程正确，手工操作方法要求规范、零件程序编写正确、零件公差尺寸控制合格，具量使用方法正确，技术测量数据准确、误差控制在合理范围。

6.实训课程改革教学效果

数控机床操作实训课程改革着重于教学内容和教学方式，能够有效提升技校生实训技能和实训兴趣，培养学生独立思考与解决问题的能力，使学生养成吃苦耐劳的精神，形成安全第一、质量第一和文明生产的良好习惯，为后续专业学习奠定良好的基础。

三、改革方向

拓展实训项目，使实训内容多样化，多利用现代化教学手段与教学模式，让学生了解现代机械加工发展方向，多让学生了解到现代机械加工方法与操作要领。

参考文献：

[1]郑颂波.中职数控车工操作实训教学改革的思考[J].中小企业管理与科技,2014(1).

[2]王伟中,楼建勇.数控机床编程与操作实训课程教学研究与实践[J].职业,2008(29).

数控机床知识范文第3篇

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。

为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。

1总体战略

制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。

1.1以科技创新为先导

中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。

为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。

1.2在商品化上狠下工夫

近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。

影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。

另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。

因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。

1.3将管理和营销作为产业发展重点

经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境［1］。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。

因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。

1.4大力加强技术支持和服务

数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。

1.5坚持可持续发展道路

可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。

国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证［2］。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。

2技术途径

2.1发展具有中国特色的新一代PC数控系统

数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。

实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年［3］）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。

目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。

几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。

因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的PentiumII、PentiumIII等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。

由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。

这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。

此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。

2.2推进数控功能部件的专业化生产

解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：

(1)新型永磁电主轴单元电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。

因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。

(2)廉价的高性能伺服系统目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。

(3)直线交流伺服系统直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。

(4)零传动数控转台与摆头数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。

(5)高速高精度检测装置高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。

2.3加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗

数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。

(1)大力发展低价位数控机床低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。

(2)加速开发高速高效数控机床高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。

在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。

(3)突破重型数控机床的设计制造技术重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。

目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。

3结语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

作者简介

周凯男，1954年生。清华大学（北京市100084）精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。70余篇。

参考文献

1杨皖苏，严鸿和.机械科学与技术,1997，26(4):1～6

数控机床知识范文第4篇

关键词：数控机床；机械加工技术；应用

数控机床自问世以来，为机械加工行业带来了翻天覆地的变化。数控机床具有很多优点，比如加工出的产品柔性好、精度高，生产率比较高，劳动强度低，工作人员工作条件得到了改善。数控机床在机械应用中具有重要的作用，随着我国的经济与生产水平逐渐追赶上国际水平，计算机技术的迅猛发展伴随着目前设计技术的快速进步，数控机床机械应用技术的使用范围也在不断加深[1]，这些都为了更加适应生产生活的需要。所以对于数控机床机械加工技术进行分析和研究具有一定意义。

1数控机床的应用范围和要求

1.1数控机床的使用范围

数控机床的使用范围很广泛，可生产品种多且批量小的零件，也可应用于形状特殊结构复杂或者经常更改形状的产品，甚至对一些购买时价格贵且不能随便报废的产品也是可以使用数控机床的，这样更能保证产品的质量和效率。在一些需要批量大，对精度的要求又比较高的产品使用现代化的机电一体数控机床效果更好[2]。

1.2数控机床的使用要求

虽然数控机床机械应用具有诸多优点，可以大大的提高生产效率和生产质量，但是数控机床的使用过程中还是有很多要求的，只有满足了这些要求，才能最大限度的发挥数控机床的作用。首先，数控机床使用对操作维修工作者的技术水平要求高，因为数控机床集合了计算机技术、机床结构、自动控制等技术，同时也包含着精密测量和微电子技术[3]，因此，要求机床的操作者、维修者以及管理保养人员具有较高的专业技术素养，同时也要有较高的文化水平。因为数控机床的使用主要是根据程序进行生产加工，对程序的编制需要编程人员既有理论知识做支持又有实践技巧。因此，数控机床的操作者必须要具备理论基础，而且上岗前应该对该机床的结构和工作原理进行相应培训，在实际上机操作前也要进行专门的训练。不仅仅是对工作人员有要求，在数控机床使用的过程中，要想保证机床正常的运转，按时完成工作，就要对数控机床进行正确且有效的维护，因此维修人员也要有专门的培训，之后才能允许其上岗。其次数控机床对夹具和刀具的要求较高，要求在生产单件或者生产批量不大时用通用夹具，如果大批量生产时可以使用专用夹具或者组合夹具，这样可以大大的节省加工的时间。这些夹具能够自动夹紧或松开。同时数控机床要求刀具精度高，使用寿命要长，尺寸稳定变化小，这样可以在机外预调，需要换刀时可以快速的更换，也要求刀具可以很好的控制切屑的折断、卷出和排出，刀具也必须具有较好的可冷却性能，减少刀具的磨损，提高产品的质量。

2数控机床的机械加工特点

2.1柔性强

柔性就是平时所说的适应性，是指数控机床会针对生产产品的变化而变化的能力[4]。在数控机床上加工零件，需要之前输入编制的程序，而如果想要改变加工的零件时，只需要重新编程，然后再输入数控机床就行，而真正的生产过程则都是自动化，根本不需改变机床的任何硬件。这样在生产结构复杂的单件产品或者生产批量不够大的产品时，甚至在试制新产品时就方便很多。数控机床的柔性，使得数控机床的生产得到迅速发展[5]。

2.2产品精度高，质量稳定

数控机床是全自动化机器，只要输入固定的程序，所生产出来的产品质量稳定，合格率高。数控机床的传动系统和机床结构的热稳定性很高，刚度也很高，同一批零件生产出来的产品误差很小，一致性得到大大提高。

2.3生产效率高

数控机床的结构刚性好，可以进行强力切削，提高了切削效率，节省了很多时间。从数控机床的夹具和刀具来说，工件装配用时更短，刀具也可以根据需要随时更换，并且在更换零件时不需要调整整个机床，这样又省下了安装和调试的时间。由于数控机床加工出的零件质量高，一般不需要大量检验，只需要做首件检验，和工件关键尺寸的抽样检查就可以，节省下的时间又可以多生产产品，这样生产效率便大大提高了。

3结束语

随着世界经济的不断发展，数控机床也进行着日新月异的发展，并且逐渐向着高速、高精度、绿色、网络、智能化等方向发展。我国作为世界制造大国，主要依靠劳动力、价格、资源等方面的优势，可是从技术方面和自主研发方面与国外发达国家存在着差距。所以我们要不断研发自己的先进技术，加强技术创新与人才培训力度，争取早日实现数控机床的转变，实现从低端到高端，从加工初级产品到高级产品的转变，也实现创造与创新。

参考文献：

[1]李业农.数控机床及其应用[M].北京：国防工业出版社，2006.

[2]朱晓春.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]李立.数控机床[M].北京：高等教育出版社，2005.

[4]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统[M].西安：西北工业大学出版社，1997.

数控机床知识范文第5篇

1.1在机床设备中应用数控机床是现代机电的重要组成，能够有效的提高制造业的工作效率。数控机床的应用改变了原来的零件加工方式，能够使用数字化技术处理零件的加工工艺，使用编程指令，让人工操作得到了取代，提高了加工效率。在机床设备中应用数控技术，能够让生产工序和各项设备有机配合，不再调整机床工作台的位置，能够实现复杂零件的加工。

1.2在工业中应用在工业中，主要是将数控技术应用在机械设备生产线上。采用编程方法，把需要的指令输入到了计算机中，然后通过控制计算机实现机械设备远程自动化控制技术，不再使用人工控制。数控技术具有很高的精确度，在保证了加工质量的同时，还能够提高生产效率，人工工作的环境也得到了改善。在工业中应用数控机床能够完成复杂的加工任务，在精度方面也有很好的精确度，在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出现了故障，数控机床的相关传感和检测系统，就能够把故障的相关信息传输到计算中，计算机就会停止机床的工作，能够很好的保护数控机床设备。这样能够很大的节省人力资源，让企业的成本降低。

1.3在机械加工中应用我国科学技术发展非常迅速，不进行数控车床技术的更新就不能跟上时展的步伐。很多的机械制造商已经意识到了先进技术的潜力，不断地引进先进的焊件。数控气割技术轻松的解决了单件下料难的问题，在工作的时候，只要保证压缩接触面积均匀，就能够实现很好的密封功能，对于产品的内外环凹凸面加工提供了保证，实现毛坯到成品持续加工。数控技术在机械浮动油封中也得到了很大的应用，能够将数控镗铣床编程和现代机械设备进行结合，通过提前编制好齿形子程序，调整结合角度就可以满足质量的要求。在机械加工中，使用数控车床技术，还能够提高零件焊接的精度，进行密封，能够从毛坯到成品持续加工，很大程度上提高了加工效率。

2数控机床增效措施

数控机床加工工艺和加工设备中有一些问题，缺乏数控机床加工工艺的知识库和数据库，缺乏加工切削参数，缺乏数字化管理系统和制造系统。数控机床在加工的时候，需要很长的准备时间和等待时间，发生故障之后调试的时间也很长，这些都降低了数控机床的效率。对我国数控机床加工工艺现状进行认真分析之后，研究出了一些增加数控机床效率的方法。

2.1提高自动化程度数控技术在发展过程中，会逐渐的提高自动化程度，这是数控技术发展的趋势，也是制造领域的要求。自动化程度加快之后，能够减少加工的时间，提高加工的效率。经过柔性生产线和柔性制造单元以及复合加工技术，能够提高数控技术的自动化和连续性，这样可以有效的降低加工所需要的辅助时间，提高了生产效率。

2.2优化加工过程数控车床加工过程还存在一定的缺陷，通过优化生产加工过程，能够减少加工准备时间。在加工中，使用先进配套的管理方式、生产技术、机械零件制造执行系统、刀具自动配送、机械设备管理等，能够增强设备的开动率和完整性，对于数控机床的持续运行和高效管理具有很好的作用。

2.3优化加工设计和工艺数控机床加工工艺需要优化，在保证零件质量的前提下，通过减少加工的时间，提高加工的效率。数控机床使用先进的刀具或者是高性能的数控机械机床等，能够仿真模拟数控机床的加工，从而优化控制数控机床程序。优化加工工艺和加工设计，能够提高加工的性能，提高切削效率和主轴的加工效率。

3总结