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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。

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1.1數控技術的概念

數控技術，也就是通過計算機編碼的形式，實現同設備的對接，并且進行自動化操作和遠程運行過程的技術。這是一個將機械化同信息化相結合的技術，可以說比較廣泛的運用在工業生產的過程中。而現階段，由于信息技術的進一步發展，計算機的操作水平也有了飛躍性的提高，數控技術的復雜程度和精密程度也有了進一步的增強，在工業生產實踐過程中能夠發揮作用的領域也越來越廣，因而能夠進一步的在生產生活的過程中發揮自己的作用。

1.2數控技術的運用狀況

現階段的數控技術已經不僅僅是機床加工而已了，可以說從機械制造到使用方面，都可以有數控技術的具體應用。相對而言，自動化運行的成果，也是由于數控技術的產生而帶來的，因而機械自動化方面，可以說是運用比較廣泛的領域。就我國的現實情況來說，在工業生產方面本身已經達到世界先進水平，但就技術水平來說，還具有一定的差距。數控技術實際上也處于這樣的狀況，發展迅速但是距離高端水平尚有距離，因而在重視程度方面的加強，以及我國信息技術的發展，都可以說從環境方面加強了數控技術的發展空間。

2數控技術在煤炭工業中的意義

2.1對于精度和效率的提高

應當說在精度方面的提高也是很明顯的，數控技術之下實現了機械的自動化運作，因而實際上誤差相對于一般的人工操作就會有很大的緩解。由于自動化操作本身只是對于指令的重復執行，基本上只會因為機械本身為誤差而出現問題，就精度來說，可以有效地避免人工操作失誤的狀況，對于精度也是有提升的。效率方面同樣也是如此，數控技術本身的傳導和操作都運轉自如，也可以說是渾然一體，因而從煤的采集到輸送方面實際上都是完全的數字控制，對于生產效率來說，必然的也是大幅度地進行了節約的功能。

2.2對于安全生產的促進

安全性的提升可以說也是顯而易見的，由于數控技術的運用，使得操作人員能夠相對遠離操作一線，從而使得相對有一定危險性的采煤行業在對于人員的威脅方面有顯著的下降。數控技術一般而言更加適用于露天的煤礦開采，在露天開采方面的使用也更加廣泛，因而就這方面來說，對于開采的本身危險性的降低，以及通過精密化的操作來減少運行風險，都可以說不可忽視[1]。即使在井下開采，數控技術的運用同樣對于及時的預警以及危險操作的替代，有著不可忽視的作用。即使需要特定人員對于數控系統進行監控，也并非親臨一線，靠近生產的最前沿，因而在環境方面也可以說有一定的安全保障。再加上自動監測系統的出現，也進一步使得生產系統的故障排除有了更多的依靠。

2.3對于采煤成本的節約

成本方面也可以說有相當的結約。首先是人力成本方面，在機械大量使用之前可以說是典型的人力密集型產業需要大量的人力成本，而在機械使用之后則會對于人力成本有明顯的需求降低。而在數控技術發展普及之后，需要進行操作的人員需求則會進一步降低，從而更多的減少人力資源成本。而在技術成本上也可以這么說，大量的設備操作被簡化到計算機控制，可以對于機械操作方面作出很大的節約。而智能控制之下也能夠提高采煤的效率，從而減少對于原煤的篩選工作，進一步的減少成本支出。

3數控技術在采煤生產中的具體實用

3.1采煤機械制造方面

在機械制造方面，可以說數控機床的出現以及大范圍的使用進一步加強了采煤機械制造的效能，從而可以在重工業的源頭方面有著更進一步的發展。就采煤行業來說，采煤機是其主要的工作機械，而數控技術運用在機械制造方面，最主要的還是加強了機械本身的精密程度，并且能夠進一步將一些需要更高精度的技術運用在新的機械方面，從而加強采煤機械的效能[2]。比如說對于氣割的控制就屬于數控運用的典型方面，通過這些方面的使用，可以說對于采煤行業本身來說，作用是不可忽視的。

3.2采煤機械運行方面

而在采煤機械的運用方面，可以說數控技術的使用則是更加的廣泛，通過數控技術的有效使用，可以使得采煤機械真正的實現系統化的運轉，并且完全實現自動化的效率使用。可以說對于控制來說，最主要的幾方面包括對于數控的自動關停、以及對于采用量的控制以及傳輸的一體化方面都是可以看得見的。而同樣的，在數控技術的自動故障檢測方面，也可以說是大幅度的排除了安全風險，使得效率和安全水平有了進一步的提高。

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1報警

將供、配電系統中的自動化技術與移動客戶端相結合，內嵌手機短消息報警裝置，從而能夠對供、配電系統的狀態進行監控管理，一旦出現問題，能夠在第一時間通知運行人員及管理人員，對設備問題及時處理，避免電器設備發生故障。在自動化系統中支持各種綜合自動化監控單元通訊接口，實現在線操作，獲取斷路器及隔離開關的實時狀態信息，當狀態信息不對應時裝置報警。

2全方位數據采集與指令管理

在集控站自動化系統中，各站安裝了微機保護、測控一體化設備以及其它的電子設備，采用分層式網絡結構實現通信管理機與設備的數據交換，而且該系統配置了數字錄音系統，能夠對調度指令進行存儲、記錄、錄音以及查詢，具有全方位數據采集的特點，具有良好的擴充性與維護性。

3煉油供、配電系統中集控站自動化技術的應用特點

3.1綜合操作屏操作直觀

采用嵌入式技術支撐的綜合操作屏能夠將傳統的常規控制屏、信號顯示屏于一體，從而在同一界面下實現信號顯示、遙控以及模擬操作功能，操作人員能夠對設備進行有效操作，因為煉油供、配電低通需要頻繁的對設備進行操作，采用傳統的控制技術需要更多的人力資源。采用集控站自動化技術，能夠通過屏幕對配、供電設備進行監視、模擬與操作，在可視的情況下實現遙控控制。

3.2確保操作唯一性

集控站自動化系統的建設能夠進行遠程控制、后臺操作與管理，在運行過程中，一旦進行某項操作，必須禁止其它操作。采用集控站自動化技術，采用電子碼鑰匙進行控制管理，能夠確保操作的唯一性，避免多箱操作引發雙系統錯誤。相比于傳統的“五防”邏輯判斷的方式實現閉鎖，集控站自動化技術能夠通過設備狀態數據的采集進行邏輯判斷，并且采用接點串連閉鎖技術，具有遙控、強制性閉鎖的功能，能夠確保系統安全、穩定地運行，有效杜絕站間防誤閉鎖、雷擊等影響。

3.3預演、操作、告警圖像聯動

集控站自動化系統能夠對遙控操作進行判斷，通過模擬或操作現場設備時，從而最大限度地發揮系統功能。采用自動化系統能夠對設備進行自動跟蹤與定位，提升培訓的有效性，當出現告警事件時，系統能夠調出相應區域的參數及圖像，從而更加直觀地了解系統的情況。

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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?？筛鶕a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。

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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?；诖采砩弦苿訉崿FX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

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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?？傮w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：數控機床，單片機數控系統，改裝設計

第一章概述

機床作為機械制造業的重要基礎裝備，它的發展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現了質的突破，導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數控機床的誕生和發展。計算機的出現和應用，為人類提供了實現機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發展，數控機床也得到迅速的發展和廣泛的應用，同時使人們對傳統的機床傳動及結構的概念發生了根本的轉變。數控機床以其優異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創機械產品向機電一體化發展的先河。數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制介質上，然后將數字信息送入數控裝置或計算機，經過譯碼，運算，發出各種指令控制機床伺服系統或其它的執行元件，加工出所需的工件。數控機床與普通機床相比，其主要有以下的優點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現新工件加工。2.加工精度高；3.生產效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經濟效益；6.有利于生產管理的現代化。數控機床已成為我國市場需求的主流產品，需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業化和產品開發上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產數控機床與先進國家的同類產品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產值只有先進工業國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。隨著數控機床越來越多的普及應用，數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床，而我國的舊機床很多，用經濟型數控系統改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產經濟型數控系統，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產經濟型數控系統?？梢灶A料，今后，機床的經濟型數控化改造將迅速發展和普及。所以說，本畢業設計實例具有典型性和實用性。

第二章總體方案的設計

2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。利用微機對縱、橫向進給系統進行開環控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅動元件采用步進電機，傳動系統采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經濟型數控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數控系統運動方式的確定數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統、連續控制系統。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統采用兩軸聯動連續控制系統。（2）伺服進給系統的改造設計數控機床的伺服進給系統有開環、半閉環和閉環之分。因為開環控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優點。所以，本設計決定采用開環控制系統。（3）數控系統的硬件電路設計任何一個數控系統都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數控系統的基礎，性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運行。在設計的數控裝置中，CPU的選擇是關鍵，選擇CPU應考慮以下要素：1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關；2.可擴展存儲器的容量與數控功能的強弱相關；3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外，還應根據數控系統的應用場合、控制對象以及各種性能、參數要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心，增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統。2.3總體方案的確定經總體設計方案的論證后，確定的CA6140車床經濟型數控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動采用步進電機驅動。由8031單片機組成微機作為數控裝置的核心，由I/O接口、環形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動，經齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉動，從而實現車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經電機驅動的自動控制的自動轉位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發生器同步旋轉，發出兩路信號：每轉發出的脈沖個數和一個同步信號，經隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2－1所示：

第三章微機數控系統硬件電路設計

3.1微機數控系統硬件電路總體方案設計本系統選用8031CPU作為數控系統的中央處理機。外接一片2764EPROM，作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬件框圖如圖3－1所示：圖3－28031芯片內部結構圖各引腳功能簡要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口，每個端口8根I/O線。當系統擴展外部存儲器時，P0口用來輸出低8位并行數據，P2口用來輸出高8位地址，P3口除可作為一個8位準雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數據輸入端。P3.1TXD：串行數據輸出端P3.2INT0：外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0：定時器/計數器0外部輸入端P3.5T1：定時器/計數器1外部輸入端P3.6WR：外部數據存儲器寫選通。P3.7RD：外部數據存儲器讀選通。在進行第二功能操作前，對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD：RST為復位信號線輸入引腳，在時鐘電路工作以后，該引腳上出現兩個機器周期以上的高電平，完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式：一種是加電自動復位，另一種為開關復位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。

VPP：當EA為高電平且PC值小于0FFFH時CPU執行內部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時，CPU僅執行外部程序存儲器中的程序。XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入，使用外部震蕩器時必須接地；XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出，使用外部震蕩器時，接收震蕩信號；（2）片外三總線結構單片機在實際應用中，常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳，除了電源、復位、時鐘輸入以及用戶I/O口外，其余的引腳都是為了實現系統擴展而設置的，這些引腳構成了三總線形式：⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此，外部存儲器直接尋址范圍為64KB。由P0口經地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉數據總線DB數據總線寬度為8位，由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3－3所示：3.1.28255A可編程并行I/O口擴展芯片8255A可編程并行I/O口擴展芯片可以直接與MCS系列單片機系統總線連接，它具有三個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，通過編程能夠方便地采用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與設備之間的信息交換。8255A的結構及引腳功能：1、8255A的結構8255A的內部結構如圖3－4所示。其中包括三個8位并行數據I/O端口，二個工作方式控制電路，一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數據總線緩沖器。各部分功能介紹如下：（1）三個8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入鎖存器?？删幊虨?位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入緩沖器，C口可分作兩個4位口，用于輸入或輸出，也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態控制信號。（2）工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個端口分成A、B兩組，A組控制A口各位和C口高四位，B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器，用來接收由CPU寫入的控制字，以決定兩組端口的工作方式。也可根據控制字的要求對C口按位清“0”或置“1”。（3）讀/寫控制邏輯電路它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號，控制各個口的工作狀態。（4）數據總線緩沖器它是一個三態雙向緩沖器，用于和系統的數據總線直接相連，以實現CPU和8255A之間信息的傳送。

參考文獻：

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[3]李圣怡等，Windows環境下軟硬件接口設計.長沙:國防科技大學出版社,2001

[4]顧京，數控加工編程及操作.北京:高等教育出版社,2002

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?，F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?，F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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3.參考網址：/question/79231131.html?fr=qrl&fr2=query

4.《機床數控系統的發展趨勢》黃勇陳子辰浙江大學

5.《中國機械工程》

6.《數控機床及應用》作者：李佳

7.《機械設計與制造工程》2001年第30卷第1期

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