溫控技術論文范文
時間：2023-04-01 15:48:21
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篇1
進入新世紀，科學技術得到了快速的發展，勞動生產率也得到了顯著的提高，現代社會發展追求的目標是更加高效與節能的發展模式，提高數控機床機械技術加工效率這一命題也正是在這種背景下提出的。因此，我們可以得知提高數控機床機械技術加工效率是適應時代潮流的產物，對于提高勞動生產率，促進社會發展有著極其重要的意義。另一方面，提高數控機床機械技術加工效率可以降低勞動強度，降低成本投入，這也是響應國家節能減排政策的具體體現。最后需要認識到的是提高數控機床機械技術加工效率對于促進加工企業的發展與進步也有著十分重要的意義和價值。綜上所述，提高數控機床機械技術加工效率對于現代社會的發展有著極其重要的理論意義與現實價值。
2影響數控機床機械技術加工效率的相關因素
1）規章制度不完善。
近些年，數控機床取得了一定的發，但是針對某些方面仍然存在一定的問題，一些設備與零件仍然存在很大的問題，在實際的工作之中數控機床還沒有制定合理科學的規章制度保障數控機床的正常工作，這是影響數控機床發展最為主要的因素之一。
2）編制程序有失規范。
數控機床與傳統機床相比較最為突出的有點就是增加了數字與計算機控制的部分，這就必然需要相關軟件的支撐，由此可見，軟件的編制程序對于提高數控機床機械技術加工效率也有著十分重要的理論意義與現實價值。程序的編制在很大程度上可以對數控機床機械技術加工效率產生最為直接的影響。
3提高數控機床機械技術加工效率的策略
3.1軟件系統
1）專業操作人員。
在實際的工作之中，專業的操作人員對于提高控機床機械技術加工效率有著十分重要的作用，他們是對數控機床軟件進行實際操作的人員，其專業能力與業務素養對于控機床機械技術加工效率有著直接的關系。因此，加工企業應該充分的重視數控機床操作人員業務能力的提高。具體的實施方式有很多，其中比較重要的方式可以分為以下幾種：①加工企業應該針對操作人員進行定期的培訓，不斷的提高他們的綜合素質與業務能力，讓員工掌握相關的理論知識與注意事項；②應該不斷引進相關的專業人才整體提高數控機床操作人員的整體素質，保障數控機床機械技術加工效率的提高。
2）進一步規范操作流程。
與普通機床相比，數控機床在的操作流程更加復雜，操作工藝相對較多。因此，在實際的工作之中，為了進一步提高數控機床機械技術加工效率，我們應該嚴格的規范數控機床的操作流程，減少數控機床工作之中的冗雜流程，制度嚴格的工作步驟與檢驗步驟，真正實現數控機床工作的科學化與規范化，以此來提高數控機床機械技術加工效率。
3）創新管理模式。
數控機床有著其自身的特點，其中最為突出的特點就是需要進行科學的管理，只有這樣才能更好的發揮數控機床的優勢，促進加工企業的不斷發展與進步。因此，在實際的工作之中一定要注重數控機床管理模式的創新，對不同工藝的數控機床制定不同的管理模式，實現管理模式的與時俱進，只有這樣才能更好的促進數控機床機械技術加工效率的提高。
3.2硬件方面
在提高數控機床機械技術加工效率過程中最為重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析數控機床的工作特點，針對其具體的工作環境采取相應的措施，在實際的工作中需要注意的方面很多其中比較重要的方面主要是以下幾個方面。
1）恒定的電網供電水平。
數控機床依靠科技技術與電腦尖端技術，對電網供電系統有著極為苛刻的限制。就目前應用較為廣泛的數控機床來說，其裝置內部欠壓保護裝置的報警系統在不穩定的電網系統中很難維持恒定的工作狀態，要解決這個問題最直接的辦法就是根據運行中數控機床的自身特性，有方向有策略的針對的配置交流穩壓器，以減少高峰及低谷時段供電不穩定對整個加工高效所產生的后果。
2）加強對設備選型的研究。
在實際的工作中，我們應該注重加強數控機床設備選型的研究，尤其是針對數控系統方面也更是需要重視。在具體的工作之中，應該根據工作的具體環境和具體條件，結合生產的產品等因素對設備的型號進行選擇。另外，一個加工企業購買多種控機床的過程中應該買一個廠家出產額設備，方便維修，有利于工藝之間的連接，從而實現數控機床機械技術加工效率的提高。
3）做好機床的維護和管理。
數控機床的管理與維護對于保障數控機床正常工作，提高數控機床的使用壽命有著極其重要的作用與價值。機床是對數控機床進行維護和保養最為重要的方式之一，要結合機床實際的工作環境與工作狀態，對機床進行適當的保養。另外，還應該針對不同型號的機床選擇不同的油，只有這樣才能保障機床的正常工作，提高數控機床機械技術加工效率。
4結束語
篇2
1、高速、高效
機床向高速化方向發展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。
20世紀90年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元(電主軸，轉速15000－100000r/min)、高速且高加/減速度的進給運動部件(快移速度60~120m/min，切削進給速度高達60m/min)、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平
。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統(含監控系統)和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，為開發應用新一代高速數控機床提供了技術基礎。
目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5000~8000m/min以上；主軸轉數在30000轉/分(有的高達10萬r/min)以上；工作臺的移動速度(進給速度)：在分辨率為1微米時，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1微米時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內；小線段插補進給速度達到12m/min。
2、高精度
從精密加工發展到超精密加工，是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級(<10nm)，其應用范圍日趨廣泛。
當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數控機床的加工精度已由±10μm提高到±5μm；精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm，提高到±1~1.5μm，甚至更高；超精密加工精度進入納米級(0.001微米)，主軸回轉精度要求達到0.01~0.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主軸(電機與主軸一體化)，主軸徑向跳動小于2µm，軸向竄動小于1µm，軸系不平衡度達到G0.4級。
高速高精加工機床的進給驅動，主要有“回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。此外，新興的并聯機床也易于實現高速進給。
滾珠絲杠由于工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高(ISO34081級)，而且實現高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機床所采用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。
滾珠絲杠屬機械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應地造成運動滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993年開始在機床上應用直線電機直接驅動，由于是沒有中間環節的“零傳動”，不僅運動慣量小、系統剛度大、響應快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208m/min，加速度2g，并且還有發展余地。
3、高可靠性
隨著數控機床網絡化應用的發展，數控機床的高可靠性已經成為數控系統制造商和數控機床制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續正常工作，無故障率在P(t)＝99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對一臺數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1(數控的可靠比主機高一個數量級)。此時數控系統的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。
當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。
4、復合化
在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。
柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明，機床復合加工能提高加工精度和加工效率，節省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。
5、多軸化
隨著5軸聯動數控系統和編程軟件的普及，5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點，由于在加工自由曲面時，5軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5軸聯動機床以其無可替代的性能優勢已經成為各大機床廠家積極開發和競爭的焦點。
最近，國外還在研究6軸聯動控制使用非旋轉刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。
6、智能化
智能化是21世紀制造技術發展的一個大方向。智能加工是一種基于神經網絡控制、模糊控制、數字化網絡技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：
為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數自動生成；
為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；
簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；
智能診斷、智能監控，方便系統的診斷及維修等。
世界上正在進行研究的智能化切削加工系統很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。
7、網絡化
數控機床的網絡化，主要指機床通過所配裝的數控系統與外部的其它控制系統或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。數控機床一般首先面向生產現場和企業內部的局域網，然后再經由因特網通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。
隨著網絡技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字制造的概念。數字制造，又稱“e-制造”，是機械制造企業現代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。機械制造企業在普遍采用CAD/CAM的基礎上，越加廣泛地使用數控加工設備。數控應用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設計、虛擬制造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成為當代機床發展的重要趨勢。在數字制造的目標下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進企業管理軟件已經脫穎而出，為企業創造出更高的經濟效益。
8、柔性化
數控機床向柔性自動化系統發展的趨勢是：從點(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網絡集成制造系統)的方向發展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。柔性自動化技術是制造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國制造業發展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為前提，以易于聯網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發展；數控機床及其構成柔性制造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯結，向信息集成方向發展；網絡系統向開放、集成和智能化方向發展。
9、綠色化
篇3
1.1體系管理要求
一般而言，計量技術機構建立管理體系時，主要依據的標準和規范有：ISO9001：2008、JJF1033-2008、JJF1069-2012、ISO/IEC17025：2005、ISO/IEC17020：2004、《實驗室資質認定評審準則》等。在ISO9001：2008質量體系管理過程中，需要根據實際要求，對質量手冊、程序文件、質量記錄、作業指導書等體系文件進行修訂。在開展內審、外審活動時，除了需要進行質量活動的過程管理，還需要做好歷次質量活動文件質量的歸檔和整理，以及歷次不符合項等數據的統計。JJF1033-2008、JJF1069-2012、ISO/IEC17025：2005等規范涉及計量標準的管理。在日常計量標準管理中，從新建項目申請通過，到計量標準新建標資料的建檔、已有計量標準的動態維護，以及JJF1033-2008、JJF1069-2012、CNAS申請（考核）資料的輸出，所有這些管理過程涉及面廣，各類考核規范要求各異，包含材料繁多，期間還涉及申報材料的審核、回退、批準、歸檔等過程，每個步驟需要嚴格按照考核規范的要求進行。此外，體系管理過程中需要涉及很多項目的統計分析。諸如質量簡報內容、政府委托的各類考核、各類項目所依據的規程、各類檢定員的資質統計等。
1.2制約因素
體系管理包含機構日常運行各個方面，而體系所依據的各個規范之間難免有交叉重復的要素，日常管理中難免會有重復操作及遺漏。例如JJF1033-2008與ISO/IEC17025：2005中對于計量標準器及配套設備的管理都有相應的要求，當設備因評價不符合需要變更時，需要分別根據兩個技術規范的要求進行相應類似操作（如圖1所示）。這樣既增加了工作量，又加大了出錯概率。圖1管理要素交叉示例類似這些問題都不利于體系的有效運作，進而會影響機構的檢測質量。檢測質量一方面關系到能否滿足客戶的檢測要求，另一方面從機構自身的角度來說，檢測質量也關系到計量技術機構的生命，關系到機構自身的發展。因此，如何完善體系管理是機構始終需要重視的工作。
1.3體系管理信息化
體系管理雖然包含內容龐雜，但大多有法（標準、規范）可依。在管理過程中可以將不同的考核規范要求分門別類，各類管理要素結構化羅列。因此，可以通過計算機技術，將體系管理信息化。1）文件材料電子化。將管理過程中所涉及的材料電子化，一并進入管理信息系統，實現無紙化管理；2）材料格式的模板化。各類材料模板依據考核規范的要求固化到系統中，操作時可直接調用模板輸入；3）管理要素系統化。將各類考核規范的要求固化到系統中，包含所有必需的管理要素；4）操作流程系統化。將日常操作中的材料提交、審核、回退、審批、修改、歸檔等操作流程固化到系統中，提高效率。
2實現目標
通過對體系管理各要素及要素間關聯性的分析研究，將體系管理各要素納入信息系統，可以實現以下目標。1）管理要素全覆蓋。各管理要素在系統中進行管理，結合系統的工作提醒、提前預警等功能，減少工作遺漏，做到全面覆蓋。2）閉環管理。在系統中，某一項工作從發起到流程審批，直到最后的、歸檔，各節點環環相扣，并可設置各節點完成時限，形成完整的閉環管理。3）實時動態管理。諸如計量標準、儀器設備、人員持證項目等都會有有效時限，系統可以針對這些有時限要求的要素提前預警。涉及某一崗位的所有待處理工作都會在系統中有待辦提醒，便于管理人員及時對各項工作進行實時管理。4）無紙化辦公。依據各項考核標準所形成的考核材料會形成很多文檔，除了最后確定的申報版本需要形成紙質材料外，前期內部流轉及最后歸檔的文檔都可以盡量電子化，這樣既可以實現無紙化辦公，同時電子文檔也可以實現高效檢索。
3系統實現
3.1設計原則
3.1.1實用性
開發的系統必須滿足實用性需求，做到使用方便，輸入數據量盡量小，界面直觀，易學易用，不同業務之間界面轉換速度快。
3.1.2功能完整性
所提出的業務都能夠在計算機平臺上完成，對于同一類型的業務，由于輸入要求或地址模式等條件的不同，將設計不同的功能模塊。
3.1.3高性能
系統在性能上做到實時性強、數據容量小、響應速度快、穩定性高、出錯率低、容錯性好等優點。
3.1.4數據安全性
安全性永遠是數據庫的重要課題，必須采取多種措施保證數據庫的安全。
3.1.5美觀化設計
在滿足實用性的條件下，界面設計做到美觀大方，大小適中，排列整齊，各種控制鍵的中文名字簡單明了，不同的業務甚至不同的功能有不同的界面。美觀的界面配色柔和，減輕視覺疲勞，給員工一個良好的計算機工作環境。
3.1.6系統可擴展性
在滿足一期方案的基礎上，考慮今后系統可能新增功能帶來的系統軟硬件的變化，為系統的擴充預留接口。
3.2系統結構和功能
系統結構如圖2所示。主要包括體系文件、質量活動、項目管理、統計分析。
3.2.1體系文件
質量手冊、程序文件、作業指導書、質量記錄等體系文件在系統中保持最新版本，體系文件出現更新時，在系統中完成審批流程并歸檔。
3.2.2質量活動
外審、內審、管理評審、附加評審等質量管理活動納入系統管理。系統具備各類質量活動的按期提醒功能。在系統中進行質量活動計劃的制定和審批、質量活動計劃的、質量活動過程的流轉、質量活動結果的輸出、質量活動需改進項的管理。
3.2.3項目管理
包括新項目申請及不同項目定位的材料管理，包括計量標準管理、法定授權、資質認定、實驗室認可、檢查機構認可等內容。材料按照不同考核規范的要求在系統中設置模板，直接在系統中輸入或以附件的形式提交。各類考核申請、復查等所需的材料可以從系統自動輸出word版本，打印即可用。建標完成后具備動態管理的功能，可以預警將到期的計量標準，并提醒相關負責人關注。所有資料在系統中歸檔，便于檢索。
3.2.4統計分析
通過對系統內各功能模塊相關信息的抓取匯總，生成各類統計內容。包括通過匯總質量活動的相關內容，生成質量簡報；統計歷次外審、內容、管理評審、附加審核等活動的不符合項出現次數、出現范圍、整改完成情況等內容；統計許可證考核情況；統計能源計量審查情況；統計檢定、校準、檢測、檢查對應項目及所依據的規程；統計各類人員資質等。
3.3主要數據庫設計
3.3.1儀器設備
實現儀器設備的動態信息化管理，實時監測計量標準器及配套設備的使用情況，提前提醒相關人員按期送檢標準器。設備信息與計量標準等其他相關模塊自動關聯，設備更新后其他部門相應更新。主要字段包括名稱、型號、測量范圍、不確定度或準確度等級或最大允許誤差、制造廠、出廠編號、末次檢定或校準日期、檢定及校準機構、檢定或校準證書號等。
3.3.2人員資質
實時維護各類人員所擁有的相應資質信息，包括檢定員、各類考評員、注冊計量師、內審員等信息。人員資質信息統一更新后，自動關聯的相應考核模塊信息也同步更新。主要字段包括姓名、所屬部門、資質類型、取證時間、證書到期時間、證書編號等。
3.3.3檢測方法
提供檢定規程、校準規范、國家標準等計量技術規范的查詢、閱讀、更新功能。檢測方法與計量標準等相關內容保持同步更新。主要字段包括規程/規范編號、年號、名稱等。
3.3.4可開展項目
提供項目的檢索、查詢、更新等功能。可以生成檢定、校準、檢測、檢查項目對照表，并作為各類考核材料中可開展項目的數據來源。主要字段包括項目名稱、測量范圍、測量不確定度/準確度等級/最大允許誤差、依據文件名稱、依據文件編號等。
4結語
篇4
論文摘要：本文首先介紹了機床數控化改造的必要性，而重點在于介紹如何進行機床數控化改造，包括數控系統的選擇、數控改造中對主要機械部件改裝探討和機床數控改造主要步驟，并列舉了幾個數控改造的實例，最后說明了數控改造中的問題并提出了建議。
1機床進行數控化改造的必要性
微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。
由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
可以實現加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“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”。
可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現時間無看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。
宏觀上看，工業發達家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業（包括軍、民機械工業）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。
2如何進行機床數控化改造
2．1數控化改造的內容。機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
2．2數控系統的選擇
數控系統主要有三種類型，改造時，應根據具體情況進行選擇。
步進電機拖動的開環系統。該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環系統，該系統的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節距精度，所以系統的位移精度較低。該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。
異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統。該系統與開環系統的區別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據產品技術要求，決定是否采用這種系統。
交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統。半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數控系統的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和沈陽高檔數控國家工程研究中心。選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。3數控改造中主要機械部件改裝探討。
一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。
滑動導軌副。對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，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。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。
齒輪副。一般機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，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。
滑動絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動直接關系到傳動鏈精度。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5
數控機床在現代制造業中扮演著一個重要的角色。本論文介紹了THY5940型立式加工中心設計思想和設計過程。主要敘述了數控進給系統的傳動設計及主要傳動件滾珠絲杠及其支承的設計計算。并對進給系統進行了校驗，取得了預期的效果。
該機床適用于摩托車、汽車、輕工機械等行業提高生產率。不僅對刀具的位置或軌跡進行控制，而且還具有自動換刀和補償功能，具有很高的強度，剛度和抗震性。以前采用的專用機床加工零件，雖然效率較高，但制約被加工零件的改進。而加工中心具有柔性，從而能適應產品在最短時間內達到商品化。本加工中心的設計擬采用主機，數控系統(包括伺服和驅動系統)及相關配套件三部分組成。在對以前研究成果分析總結的基礎上，按照技術要求指標，對初步擬訂的方案進行細化，論證，完善和總結。
加工中心的進給系統承擔加工中心各直線坐標軸的定位和切削進給，進給系統的好壞將直接影響整機的運行狀態和精度指標。設計過程中應使進給穩定性和快速響應的特性。同時，要求有合理的控制系統，而且要求對驅動元件和機械傳動裝置的參數進行合理的選擇，使整個進給系統工作時的動態特性相匹配。
THY5940型立式加工中心機床解決了單件，小批量，特別是復雜型面的零件的加工自動化問題。對于提高企業的生產率，提高工件的加工精度以及提高機床的使用壽命都具有十分重要的意義。
經過研究，本論文基本取得了預期效果，完成了進給系統的設計計算。同時，對數控機床的進給系統設計方法的研究也取得一定的效果。
關鍵詞：數控技術；數控機床；進給系統；滾珠絲杠
Abstract
Numericalcontrolmachinetoolsplayanimportantroleinnowadaysmanufacturing.ThisarticleintegratethedesignmethodanddesignprocessoftheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940.Itspecifiesthedrivingdesignandimportantdrivingaccessory–ballbearingandit，sbearingoftheenteringsystemofNCmachiningcenter.Inthesameway,checkouttheenteringsystem.Wehaveachievedthemethodofintelligentdesign.
Thismachineappliestocar/motorcycleandlightindustryofengineinordertoimprovetheirproductionratio.Itisnotonlycontrolthepositionandtrackofthefalchion,butalsohasthefunctionofchangethefalchionautomaticallyandcompensates;havehighintension/Steeltonandnon-shake.Intheolddays,peopleoftenusespecialmachinetoproductaccessories.Althoughhaveahighproductionratio,hobbletheimprovingofproducingaccessories.ButNCmachiningcenterisflexible,soitcanadoptthechangedproductionandorganizeproductionandshortenregulateperiodofproductionpossibly.TheNCmachinecenterdesignadoptmain–frame\NCmachiningcentersystemandcorrelativeaccessories,onthebaseoftheformerstudyprogeny.
TheenteringsystemofNCmachiningbearsNCmachiningalllinecoordinateordinationandcuttingentering.Theadvantageanddisadvantageofenteringsystemwillinfluencethedrivingstationofthewholemachineandprecisionguideline.Intheprocessofdesign,weshouldmakesurethattheinterringsystemmeetsthestabilityandresponsequickly.Contemporary,requirereasonablecontrolsystem.Furthermore,havealogicalchoosefortheparameterofdrivingsettings.Sothewholeenteringsystemcanmatchthemachinewhenitisworking.
TheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940settletheproblemsoftheproductautomaticallyofoneaccessorysmallproductionandcomplexaccessories.Thismachinehasanimportantroleinimprovingtheproductionofenterprisetoimprovetheproductprecisionandadvancethelongevityofmachine.
Afterthisstudy,wehaverealizedtheanticipatepurpose.Wehavecompletedtheantitypeoftheintelligentdesignsystem,andwehaveachievedthemethodofintelligentdesign.
Keywords：Numericalcontroltechnology；Numericalcontrolmachinetool；Feedsystem；Ballbearingguidescrew
THY5940型立式加工中心是為汽車/摩托車/輕工機械等行業提高生產效率而開發的新產品。該機床總體布局為工作臺固定，立柱移動式。主運動采用數字交流伺服電機拖動，可無機調速。該加工中心除針對汽車零件的加工外，還可以對其它種類的零件進行銑、鏜、鉆、擴、攻絲、平面及任何曲面的加工，它是輕工機械領域較為理想的設備，特別適合于汽車、摩托車行業以及輕工機械行業大批量生產的需要。該產品既可單機使用，也可以通過小的改動與柔性生產線聯機使用。因此，產品使用范圍廣。
根據加工特點及提高生產率的要求，采用加工和裝夾同時進行。使工作臺的一側為加工區，另一側為卸載區。加工時工作臺固定，加工完工作后，只做旋轉運動，代替交換工作臺的功能。機床的三個移動坐標(X、Y、Z)均由主軸實現。主軸箱側掛于立柱上，并實現Z向進給。立柱在滑座上移動實現Y向進給。滑座在床身上移動實現X向進給。在工作臺兩側設有螺旋排屑槽，將切屑排至機床的后面，在通過鏈式排屑器(與冷卻水箱一體)傳至切屑集中處。整機設有防護間，電器柜在防護間一側便于操作，液壓站安置在電器柜后面，從整體上設計較為合理。
目前我國數控機床的數量和品種，尚不能完全滿足國內市場需求，自2000年以來，我國數控機床年產量以平均37%的速度增長，2003年國產數控金屬切削機床年產量達到36000多臺。但由于進口機床的大量涌入，國產金切數控機床在國內市場的占有率明顯下降。2003年我國國內機床總消費為67.3億美元，其中進口機床41.3億美元，已連續三年成為世界最大的機床進口國。進口依存率113%，國內市場自我滿足率僅為44%，遠遠低于日本的86%，意大利的67%和德國的59%，可以說已威脅到我國機械制造基礎產業的安全。同時僅2003年1年，就有德國吉特邁集團，日本牧野銑床，日本豐田工，意大利利雅路集團及韓國大宇機床等在我國開辦獨資企業。在開拓國際市場的同時，中國機床企業在國內卻面臨著越來越嚴峻的競爭形式。2004年我國機床進口突破了55億美元大關。[1]
分析表明，中國機床市場目前仍分為中低端和高端兩個領域。眾多中國企業，通常是國有企業占據低端市場，“低端混戰“愈演愈烈，但高端市場則主要由外國制造商，特別是被歐洲，日本的制造商壟斷。我國汽車，航空和航天，發電，船舶，特別是軍工等行業急需的高技術數控機床75%甚至100%依賴進口。部分高檔數控機床仍然被作為戰略物資在國際市場上受到禁運限制。
但如今這一切正發生改變，新產品開發有了很大突破，技術含量高的產品山主導地位。沈陽機床集團機床股份有限公司中捷友誼)為上海磁懸浮快速列車線生產的s臺數控銼銑床組成的軌道梁生產線就是一個例子。數控機床發展的關鍵配套產品通過政府的支持有了突破和快速發展，如北京航天機床數控系統集團公司建立了具有自主知識產權的新一代開放式數控系統平臺;煙臺第_機床附件)開發為數控機床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置。我國機床市場正形成以數控機床為主流的消費，但我國在數控機床網絡化方面與國外仍然有很大差別。
本機床為THY5940型立式銑鏜加工中心，產品規格為400*630*2。
技術參數
項目單位規格
型號THY5940
工作臺尺寸mm400x630x2
承重kg500
立柱橫向行程Xmm600
立柱縱向行程Ymm400
主軸箱垂直行程Zmm600
工作臺回轉C0°\180°
主軸錐孔ISO7:24No.40
主軸轉速r/min45-6000
主軸最大扭矩N.m
180
主電機功率kw7
主軸中心到立柱導軌面距離mm530
主軸端面到工作臺面最小距離mm210
切削進給X、Y、ZMm/min1-10000
快速移動X/Y/Zm/min24/24/15
刀庫容量把16
定位精度X、Y、Zmm±0.005
重復定位精度X、Y、Zmm±0.003
機床重量kg10000
機床外形尺寸(長x寬x高)mm2760x2850x2725
目錄
摘要I
ABSTRACTII
第1章引言1
第2章THY5940簡介4
2.1機床的設計參數4
2.2機床坐標與進給傳動機構5
第3章進給系統的設計計算6
3.1數控機床進給傳動系統機械結構6
3.1.1進給傳動系統的機械結構6
3.1.2設計傳動系統時應注意的問題7
3.1.3傳動過程中的關鍵元件8
3.2滾珠絲杠的選擇9
3.3絲杠拖動電機的確定9
3.3.1絲杠的轉動慣量J9
3.3.2電機的選擇10
3.4剛度計算11
第4章滾珠絲杠副的校驗與進給系統誤差分析13
4.1機床定位精度與絲杠精度13
4.2滾珠絲杠的疲勞強度13
4.3死區誤差的分析14
4.4由傳動剛度的變化引起的定位誤差14
第5章機床的總體設計思路16
5.1主軸箱平衡和主軸箱拖動16
5.2滑座及立柱拖動16
5.3床身及滑座拖動16
5.4機床的防護系統17
結論18
篇6
本文作者研究的主要是數控車床的主傳動系統，這類主傳動系統的設計可用于對普通車床的改造，以適應當前我國機床工業發展的現狀，具有一定的經濟效益和社會效益。
本文作者完成的設計主要包括根據一些原始數據（其中包括機床的類型、規格等）結合實際條件和情況對車床一些參數進行擬定，再根據擬定的參數，進行傳動方案的比較，確定傳動方案。然后計算各傳動副的傳動比及齒輪齒數，再估算齒輪的模數和各軸的軸徑，并對齒輪和軸的強度、剛度進行校核。除此之外，還要對箱體內的主要結構進行設計，一些零件的選型，如電磁離合器的選擇等，從而完成對整個主傳動系統的設計。
關鍵詞：數控車床主傳動系統設計
Abstract
Whatauthorofthistextstudynumericalcontrolmaintransmissionoflathemainly,themaindesignoftransmissioncanusefortoordinarytransformationoflathe,Inordertoadapttothecurrentsituationofthepresentindustrialdevelopmentoflatheofourcountry,havecertaineconomicbenefitsandsocialbenefit.
Thedesignthattheauthorofthistextfinishedincludesaccordingtosomeinitialdatamainly(type,specificationofincludingthelathe,etc.)Combineactualconditionandsituationdrafttosomeparametersoflathe,andthenaccordingtotheparameterdrafted,Carryonthecomparisonofthetransmissionscheme,confirmthetransmissionscheme.Itthencan''''tcalculateeverytransmissiontransmissionofthepacksthanandgearwheeltoothcount,estimatemodulusandtheeveryaxlefoot-pathsofaxleofgearwheelmore,Andchecktheintensity,rigidityofgearwheelandaxle.Inaddition,willdesignthemainstructureinthebodyofthecase,theselectingtypesofsomeparts,Electromagneticchoiceofclutch,etc.,finishtowholemaindesignoftransmissionforinstance.
Keywords：NCmachinetool;maindrivingsystem;design
這次畢業設計中,我所從事設計的課題是經濟型數控車床主傳動機構設計。此類數控車床屬于經濟型中檔精度機床，這類機床的傳動要求采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內實現電控變速。總體的設計方案就是對傳動方案進行比較，繪出轉速圖，對箱體及內部結構進行設計，包括軸和齒輪的設計、校核等。
為什么要設計此類數控車床呢？因為隨著我國國民經濟的不斷發展，我國制造業領域涌現出了許多私營企業，這些企業的規模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數控系統，其功能雖然豐富，但成本高，對于這些中小型企業來說購置困難，但是中小型企業為了發展生產，希望對原有機床進行改造，進行數控化、自動化，以提高生產效率。我國機床工業的發展現狀是機床擁有量大、工業生產規模小，突出的任務就是用較少的資金迅速改變機械工業落后的生產面貌，使之盡可能提高自動化程度，保證加工質量，減輕勞動強度，提高經濟效益。我國是擁有300多萬臺機床的國家，而這些機床又大量是多年累積生產的通用機床，自動化程度低，要想在近幾年內用自動和精密設備更新現有機床，不論是資金還是我國機床廠的能力都是辦不到的。因此，普通機床的數控改造，大有可為。它適合我國的經濟水平、教育水平和生產水平，已成為我國設備技術改造主要方法之一。目前，我國經濟型數控系統發展迅速，研制了幾十種簡易數控系統，有力地促進了我國數控事業的發展。經濟型數控機床系統就是結合現實的生產實際，我國的國情，在滿足系統基本功能的前提下，盡可能地降低價格。
經濟型數控車床有許多優點。1）其降格便宜，且性能價格比適中，與進口標準數控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設備中占有較大比重的普通車床，適合在生產第一線大面積推廣。從提高資本效率出發，改造閑置設備，能發揮機床的原有功能和改造后的新增功能，提高機床的使用價值。2）適用于多品種、中小批量產品的適應性強。在普通車床上加工的產品，大都可在經濟型數控車床上進行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應和達到批量生產的要求。3）相對于普通車床，經濟型數控車床能提高產品質量，降低廢品損失。數控有較高的加工精度，加工出的產品尺寸一致性好，合格率高。4）采用數控車床，能解決復雜的加工精度，還能節約大量工裝費用，降低生產成本。5）采用此類車床，還能減輕工人勞動強度將工人從緊張、繁重的體力勞動中解脫出來。6）可以提高工人素質，促進技術進步。數控系統的出現擴大了工人的視野，帶動了學習微電子技術的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創造了條件，促進了工廠的技術進步。7）增強了企業應變能力，為提高企業競爭能力創造了條件。企業應用經濟型數控設備對設備進行改造后，提高了加工精度和批量生產的能力，同時又保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設備自身對產品更新換代所需要的應變能力，增強企業的競爭能力。
本設計中的數控車床主傳動系統的特點就是主電機采用雙速電機，這樣可以簡化箱體內的結構。操縱方式并非是完全數控，而是采用采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內實現電控變速。本設計就是對在我國應用非常廣泛的C6型數控車床進行的改造，具有廣泛的適應性。C6型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的普通車床。實踐證明，把這種車床改造為數控車床，已經收到了良好的經濟效益。
總體的設計方案就是對傳動方案進行比較，繪出轉速圖，對箱體及內部結構進行設計，包括軸和齒輪的設計、校核等。設計時一要注意設計的科學性和條理性，另一點就是要注意和實際的結合。設計的依據主要是以經驗或類比為基礎的傳統(經驗)設計方法。作為一名尚未畢業的大學生，經驗自然是我們所欠缺的，所以除了老師的指導，最主要的就是借鑒書上的設計方法。書上雖然不會有完全相同的示例，但一些其他類型的主軸箱設計方法在這個課題上同樣適用，適用也只是大體上的適用，具體到一些細節的設計就需我們自己查設計手冊了。比如說其中涉及到電磁離合器的設計就需自己解決。雖然我們很缺乏設計的經驗，但還應處處從實際出發。從大處講，聯系實際是指在進行機床工藝可能性的分析、參數擬定和方案確定中，既要了解當今的先進生產水平和可能趨勢，更應了解我國實際生產水平，使設計的機床、機器在四化建設中發揮最佳的效益。從小處講，指對設計的機床零部件的制造、裝配和維修要進行認真的、切實的考慮和分析，對推薦的設計數據和資料要結合實際情況進行取舍。通過設計實踐，了解和掌握結合實際、綜合思考的設計方法。
總體設計方案擬定
1．1擬定主運動參數
機床設計的初始，首先需要確定有關參數，它們是傳動設計和結構設計的依據，影響到產品是否能滿足所需要的功能要求。根據擬定的參數、規格和其他特點，了解典型工藝的切削用量，了解極限轉速、和級數Z、主傳動電機功率N。
1．2運動設計
根據擬定的參數，通過結構網和轉速圖的分析，確定傳動結構方案和傳動系統圖。傳動方案有多種，傳動型式更是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱。分離傳動的主軸箱與變速箱；擴大變速范圍可以用增加傳動組數，也可用背輪機構、分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。然后計算各傳動比及齒輪的齒數。
1．3動力計算和結構草圖設計
估算齒輪模數m和軸頸d，選擇和計算離合器。
將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設計。
1．4軸和齒輪的驗算
在結構草圖的基礎上，對一根傳動軸和齒輪的剛度、強度進行校核。
1．5主軸變速箱裝配設計
主軸變速箱裝配圖是以結構草圖為“底稿”，進行設計和繪制的。圖上各零部件要表達清楚，并標明尺寸和配合。
目錄
0引言1
1總體設計方案擬定3
1．1擬定主運動參數(、、Z)3
1．2運動設計3
1．3動力計算和結構草圖設計3
1．4軸和齒輪的驗算3
1．5主軸變速箱裝配設計3
2參數擬定4
2.1車床主參數(規格尺寸)和基本參數4
2.2各級轉速的確定4
3．運動設計5
3．1主擬定傳動方案5
3．2傳動方案的比較5
3．2．1采用單速電機5
3．2．2采用雙速電機6
3．3各級傳動比的計算7
3．4各軸轉速的確定方法9
3．4．1Ⅰ軸的轉速9
3．4．2中間傳動軸的轉速9
3．5轉速圖擬定10
4動力計算11
4.1齒輪的計算11
4.1.1確定齒輪齒數和模數（查表法）11
4．1.2確定齒輪的齒數和模數（計算法）并校核12
4．1.3齒輪的精度設計；15
4.2電磁離合器的選擇和使用19
5軸的設計和驗算21
5.1軸的結構設計21
5.2軸的強度校核(以Ⅰ軸為例)21
5.2.1選擇軸的材料22
5.2.2初估軸徑22
5.2.3結構設計22
5．2.4軸的受力分析23
5.3軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)25
6主軸變速箱的裝配設計28
6.1箱體內結構設計的特點28
6.2設計的方法(以軸的布置為例)28
7結論31
致謝32
參考文獻33
附件清單34
附件清單
1數控車床總裝圖CK-000A3一張
2主傳動系統裝配圖CK-001A0一張
3內隔套零件圖CK-101A4一張
4齒輪零件圖CK-102A3一張
5齒輪零件圖CK-103A3一張
6齒輪零件圖CK-108A3一張
7擋油環零件圖CK-114A4一張
8擋油環零件圖CK-115A3一張
9主軸零件圖CK-116A1一張
10軸承透蓋零件圖CK-117A3一張
11齒輪零件圖CK-118A3一張
12齒輪零件圖CK-120A3一張
13Ⅰ軸零件圖CK-121A3一張
14內隔套零件圖CK-122A4一張
15內隔套零件圖CK-123A4一張
16帶輪零件圖CK-124A3一張
17軸承透蓋零件圖CK-125A4一張
18外隔套零件圖CK-126A4一張
19齒輪零件圖CK-127A4一張
20內隔套零件圖CK-129A4一張
21齒輪零件圖CK-131A3一張
22內隔套零件圖CK-132A4一張
23齒輪零件圖CK-133A3一張
24外隔套零件圖CK-134A4一張
25內隔套零件圖CK-135A4一張
26床頭箱零件圖CK-139A0一張
27端蓋零件圖CK-140A4一張
28外隔套零件圖CK-143A4一張
29軸承透蓋零件圖CK-146A3一張
30傳動鍵零件圖CK-147A4一張
31卡口墊零件圖CK-148A3一張
篇7
關鍵詞：伺服驅動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制
1引言
信息時代的高新技術流向傳統產業，引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業開始了一場大規模的機電一體化技術革命。
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。
2全閉環交流伺服驅動技術
在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統，并充分發揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。
一般情況下，這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環，也作位置環。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是：伺服系統只接受速度指令，完成速度環的控制，位置環的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環的機床數控系統就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統的推廣。目前，國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統，使得高精度自動化設備的實現更為容易。其控制原理如圖1所示。
該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。
3直線電機驅動技術
直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業得到重視，并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環節，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。
1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。
2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。
4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7.效率高由于無中間傳動環節，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發展也越來越快，在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統，它能提供很高的動態響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。
4可編程計算機控制器技術
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段。可編程計算機控制器（PCC）就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
基于這樣的操作系統，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。
PCC在工業控制中強大的功能優勢，體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS（分布式工業控制系統）技術互相融合的發展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發展潛力。
5運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常采用專業運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業中設備自動化的各個領域。
這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
篇8
20世紀中期，隨著電子技術的發展，自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現，給自動化技術帶來了新的概念，用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發展。
采用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。
1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。
這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。
在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現并獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而，由于當時的數控系統采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以后，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數控機床中，85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機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，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代，國際上出現了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控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。
目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。
那什么是車床呢？據資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。
古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進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構來改變主軸轉速。
為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；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世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。
車床依用途和功能區分為多種類型。
普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。
轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，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。
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，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。
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、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高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，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高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運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅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，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站
看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。
我國的數控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。
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，車床發展為數控車床，銑床發展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，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，最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。
由普通發展到數控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，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。現在用數控設備，只要你會編程，把參數輸進去就可以了，很簡單，剛畢業的技校學生都會，而且批量的產品質量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一臺數控車床后，機床制造業就進入了數控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，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的路子，什么叫蘇聯的路子，舉個例子來講：比如，生產一根軸，蘇聯的方式是建一個專用生產線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數發生了變化，這條線就報廢了，生產人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經濟，這些廠不能迅速適應市場，經營就困難了，到了90年代就大量破產，大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數控的，適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了，;西方走的路和前蘇聯不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯了幾臺五軸聯動的數控銑床，讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的制造，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，前蘇聯的機床制造業也落后了，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控機床，但數控機床的發展，還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執機床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機，我們現在也能造，第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅動的，一般的系統能同時控制3軸，高級系統能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。
機床是一個國家制造業水平高低的象征，其核心就是數控系統。我們目前不要說系統，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠，數控系統100％外購，各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統，占80％以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。
就國產高級數控機床而言，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控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產業政策的人有關，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產業，而且需要技術積累。不太附和美國情況。但后來美國發現，機床屬于戰略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規定了一些單位只能買國產設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什么競爭力。
歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，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床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、臺灣的數控機床制造能力比大陸地區略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經商業化了的數控系統，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家：大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統采購日本的。但他們的機床質量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，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。這些廠目前在國內的競爭中，也打著“國產”的旗號。
近來隨著中國的經濟發展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數控機床合資廠，據說制造水平相當高，號稱“智能化、網絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000臺數控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。
目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今后五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。
1.美國的數控發展史
美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。
2.德國的數控發展史
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相采用。
3.日本的數控發展史
日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。4.我國的現狀
我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數控機床，發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。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用于生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處于從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，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備都稱為機床，數控機床就是在普通機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后，機床就成了數控機床。當然，普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化，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。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。我國目前各種門類的數控機床都能生產，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，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數控設備的發展方向六個方面：智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控這幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍，但機床的硬件方面不行，質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。
四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯，目前效益良好，年產600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產能力為1000臺，生產數控車床、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，目前生產能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產能力800臺。5、民營企業進入機床行業情況1、浙江日發公司，2000年投產，生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床，主要是從日本引進技術，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術。生產小型儀表數控車床，水平相當不錯。六、軍工企業技改情況軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規模技改開始了，軍工企業進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床，國內機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術，爭取軍工企業的高端訂單。聽在軍工企業的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權以來，已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上，他說，我們要建立和經濟發展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業和汽車行業的發展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產大國。
參考文獻：
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8《機電新產品導報》2005年第12期
9.《瞭望》2007年第37期
篇9
1.控制目標和策略
在實際工作中，極其的作業形式和作業方法都存在著一定的差異，所以智能控制技術在控制目標和控制策略的選擇上也存在著很大的不同。在智能控制技術應用于挖掘機領域方面，其主要要實現的控制目標就是要實現節能環保，同時也要提高機械生產的效率。智能控制技術使用在壓路機領域方面主要就是要實現碾壓的質量和壓實的速度。當前挖掘機主要有兩種控制策略,一是“負載適應控制”另一種是“動力適應控制”。負載適應控制主要就是指在發動機發出功率已經穩定的情況下，液壓系統能夠根據實際的需要對自身的運行狀態進行適當的調整，從而使其能夠以最佳的狀態來完成工作。動力適應控制就是在實際的工作中發動機要根據運行的具體情況支持發動機的動力輸出，這也極大的節約了能源。采用“負載適應控制”技術的挖掘機,一般設有幾種動力選擇模式,如最大功率模式,標準功率模式和經濟功率模式,每種模式下的發動機輸出功率基本恒定,同時液壓泵業設有幾條恒功率曲線與之匹配。由于系統中采用了發動機速度傳感控制技術（ESS控制技術）,在匹配時將每種功率模式下的泵的吸收功率設定為大于或等于該模式下的發動機輸出功率,這樣可以使液壓系統充分吸收利用發動機的功率,減少能量損失。還可以通過對泵的吸收功率的調節,協調負載與發動機的動力輸出,避免發動機熄火。在實際的工作中，操作人員需要根據作業面的具體情況選擇發動機電費模式，所以這種方式在實行的過程中還需要一定的人工參與，如果操作不當，非常容易造成浪費的現象。采用動力適應控制以后挖掘機就能夠開啟自動控制的模式，在作業的過程中，該技術可以根據實際的需要為發動機的運行提供一定的動力，這樣也有效的避免了資源和能源的浪費現象，該系統可以根據機械運行的實際需要來供給動力，在運行的過程中不需要過多人工的操作和參與，在經濟性和高效性上都有著很好的表現。這一系統的運行思路是讓機器對施工的具體情況進行有效的識別，同時根據其分析的具體狀況制定適當的解決辦法，發動機和該系統在運行的過程中會對運行的狀態進行適當的調整，這樣就能夠保證其在運行的過程中處于良好的狀態。在挖掘機智能控制技術中還需要一些節能和為操作提供方便的方法，采用這些方法能夠更好的對系統進行維護和保養，能夠更加有效的提升整個系統的性能和運行質量。智能壓路機在使用智能控制技術的過程中需要根據設定的質量和目標對壓實的效果進行有效的檢測和控制，同時還要通過系統的自我調節來尋找最佳的解決方案。
2.控制方法
任何智能控制系統包含三個過程：
（1）采集信息；
（2）處理信息并做出決策和思考；
（3）決定執行。挖掘機是通過檢測液壓系統得運行參數來識別載荷大小的,如檢測液壓系統中泵的控制壓力,泵的輸油壓力和各機構（行走,回轉,動臂提升和斗桿收回）的工作壓力等。有的還檢測先導手柄的位移量和系統流量等。挖掘機控制器根據采集的信息,通過模糊控制理論推理出所需功率的大小和發動機的最佳轉速。執行決定的過程是由控制器驅動發動機油門執行器,使發動機設定到理想的轉速和輸出功率。而壓路機是通過連續檢測振動輪的振動加速來識別地面壓實質量的。振動輪內的旋轉偏心快產生的振動,理論上是一條正弦曲線。當振動輪在地面上振動時,曲線總是被擾動的,在軟地面上額度擾動小,在硬地面上的擾動大。通過對壓路機振動輪的加速度進行快速傅立葉變換處理,能夠計算出地面壓實的數據。
二、結語
篇10
通常情況下，數控機床的系統一般由三種系統構成，分別為反饋檢測系統、NC控制系統和伺服驅動系統。數控機床的電氣控制系統對于數控機床的加工方面會產生不同程度和不同方面的影響。從數控機床的加工精度方面來看，其中位置伺服控制系統能夠對于機床加工的精度方面產生很大程度上的影響。所以，位置精度屬于比較重要的指標之一。要想保持位置精度的準確性，不僅需要在系統使用的時候選擇正確的開環放大的倍數，還需要對于位置檢測中的元件能夠有一定的精度上的要求。另外，由于數控機床屬于精度高且效率也很高的一種自動化的設備，它能夠為數控機床的生產提供更高的生產效率，但是如果這個系統出現問題和重大故障，那么其所帶來的損失也是不可估量的。因此，數控機床電氣控制系統的可靠性和安全性也是值得關注的一方面。
2數控機床電氣控制系統出現的問題
數控機床在電器控制系統方面的故障一般都是強電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。
2.1弱電故障弱電指的是數控機床電氣控制系統中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發生的故障和軟件發生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內部的芯片或者是接插件等出現的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內部發生的各種動作性的問題或者是數據出現丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現錯誤或者是計算機的運行出現錯誤以及系統的程序或者是參數出現錯誤等。
2.2強電故障強電部分指的是控制系統之中出現的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因為其處于一種高壓以及大電流的工作狀態之下，所以一般強電發生故障的次數要多于弱點故障，因此需要相關的維護和維修人員能夠予以重視。
3解決方法
3.1調節法在解決數控機床電氣控制系統的眾多辦法中，調節的方法是其中最為簡單的一種。調節法主要是通過對于電位計進行調整，以此來達到修復系統出現的故障的目的。最佳的調整辦法是對于伺服驅動系統和被拖動的機械系統來進行系統的調整，并實現最佳的匹配的一種較為綜合性的調節的辦法。這種調節的辦法也較為簡單，可以使用一臺但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對于觀察指令和速度反饋的一種相互響應的關系。一般都是通過對于速度調節器的比例系數以及積分的時間進行調整，促使伺服系統能夠達到比較高的動態響應的一種特征，但是又不會出現振蕩的一種最恰當的狀態。另外，在現場如果沒有示波器的情況下，相關的工作人員可以根據自己以往的工作經驗，調節來使得電機起振并向反方向慢慢進行調節，一直調節到消除振蕩狀態為止。
3.2復位法如果數控機床的電氣控制系統由于突發性故障而引起系統報警的情況，那么可以是他呀復位法患者是開關系統電源來進行依次地操作來消除故障。但是如果系統內部的工作存儲的區域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統出現混亂的現象，那么就需要對于系統進行初始化操作來進行清除，但是在清除之前需要提前做好數據和信息的拷貝，以免丟失數據。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進行硬件方面的檢查和診斷。
3.3更正法所謂的更正法指的是對于系統中的參數進行修改，程序更正的辦法。系統的參數主要是用來確定系統的功能的一種依據，如果系統的參數在設定的時候出現錯誤那么就很可能造成系統出現故障或者是系統中的某一項的功能失去作用。有的時候可能會因為用戶的程序出現錯誤而導致系統出現故障而停止運作。在這種情況下，系統修復可以使他系統的搜索功能進行檢查，來對于用戶的程序中出現的錯誤進行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發現錯誤之后進行改正，系統才能恢復運行。數控機床電氣控制系統的發展在未來的發展道路中將不斷走向開放式的發展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優點，將會促使更多的數控系統生產的商家逐步走向甲方是的發展形勢。其中，數控機床電氣控制系統在速度方面也將走向高速化的發展道路，精度方面也會得到一定的發展。另外，數控機床的電氣控制系統還會向智能化方面進行轉變。人工智能機在我國的研究和發展已經走向了一定的程度，其在計算機領域的發展也在不斷深入，數控系統的智能化程度也將趕上時代的潮流，走向智能化的發展道路。
4結語