數控機床論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇數控機床論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

數控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經各部分的執行功能，最后共同完成機械執行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現切削加工任務。工作時，各項功能相互結合，發生故障時也混在一起，故障現象和原因并非簡單一一對應。一種故障現象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現，數控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。

數控機床進給伺服系統所驅動的移動部件在低速運行時，出現移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現象，稱為爬行；而當其高速運行時，移動部件又出現明顯的振動。這一故障現象就是典型的進給系統的爬行與振動故障。

造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現了故障所導致，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產生爬行故障。

一、分析機械部分原因與對策

因為數控機床低速運行時的爬行現象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關，由此數控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。

如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的也有助于分析爬行問題，導軌副狀態不好，導軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導軌油是一種非常有效的措施。這種導軌油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性防止爬行。

其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現爬行。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環節，調整補償環節，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。

二、分析進給伺服系統原因與對策

如果故障原因在進給伺服系統，則需分別檢查伺服系統中各有關環節。數控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關，所以也就離不開分析進給伺服系統的速度環，檢查速度調節器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節器自身故障。根據故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發電機表面是否光整；還可檢查系統插補精度是否太差，檢查速度環增益是否太高；與位置控制有關的系統參數設定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環節逐項檢查、分類排除。

三、其它因素

有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統數控機床在一次切削加工時出現過載爬行。經過仔細核查，發現電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統確認無故障，隨后對加工程序進行檢查，發現工件曲線的加工，采用細微分段圓弧逼近來實現，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61改為G64指令連續切削，爬行消除。

如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。

數控機床是技術密集和知識密集的設備，故障現象是多樣的，其表現形式也沒有簡單的規律可遵循，這就要求維修的技術人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。

篇（2）

我國數控機床在近十余年來已經取得了較大的發展和普及，尤其是經濟型數控機床發展更快，在一些地區和行業初步形成了規模。然而，其服務與發展相比還不相稱，明顯滯后于發展。必須建立系統的綜合服務體系，數控機床才能健康持續地發展。

數控機床是在普通機床的基礎上發展起來的，不妨先看看普通機床的服務。由于普通機床的發展和使用歷史已經悠久，很自然地形成了它的服務體系，而且已經是一個成熟的、有效的體系。正因為如此，人們習以為常，反而不覺得它的存在。如果歸納一下，這個體系至少有3個要素：

培訓上崗普通機床的操作者和調試維修人員通常都拜過師傅，由師傅帶教的。“師傅帶徒弟”就是培訓；“滿師”就是考核合格，才有資格上崗。

人員專業化“機修工”是一個常見的職業工種，已經普及和滲透到企業、社會。對于普通機床的調試、維修、保養等均有這些專職人員司職。用戶一般可以做到小修大修不出廠，有問題自我消化，很少再找生產廠的。

服務社會化其一是服務機構社會化，“機修廠”是遍布各地的常見單位，它提供各類機床的專業維修服務，且不受機床的生產廠家、型號規格的限制；其二是技術教育社會化，各級各類工科技術學校都設置機修專業，輸送合格的通用人才。另外，“師傅帶徒弟”的方式依然存在。

數控機床是典型的機電一體化產品，除普通機床作基礎外，一般配備有數控系統、自動刀架、編碼器，有的還有變頻器、自動送料裝置等，集中了機械、電子技術于一體。因而數控機床更加需要完善的、有效的、及時的服務。

然而，我國的數控機床從機床廠剛出來就有先天不足。這是因為我國的機床廠自身機械技術力量雖然較強，但是電子技術方面較弱，電子類技術人員普遍匱乏，而配套部分又恰恰最需要運用電子技術。機床廠對數控機床的服務從主觀上和客觀上都沒有做好準備，更加談不上服務體系。數控機床生產廠無法獨立承擔全面的技術服務，因而配套部分的服務依賴于配套廠就不足為奇了。這樣，一方面把服務體系割裂開來，另一方面只要用戶方面反映一點問題，機床廠就要拉上配套廠一幫人去，結果往往又是一點小問題，勞民傷財，配套廠是“有苦難言”。

數控機床的用戶，絕大部分屬于機械加工業，客觀上也有電子技術力量薄弱的問題，往往只會簡單操作而缺乏配套部分的維修知識，出現一些故障就束手無策，甚至停機待修，影響生產。中、高擋數控機床的人員配備相對還好一點，普及的經濟型數控機床的人員配備則不夠理想，不少就是普通機床的操作人員，未經過嚴格培訓考核就上機操作。大家都知道沒有經過培訓取得“汽車駕駛證”的人是嚴禁開汽車的。對于技術含量很高的數控機床（即便是經濟型）怎么能允許未經培訓考核就上崗操作呢？汽車有了故障，駕駛員大多能作前期診斷和處理，汽車修理廠也隨處可見，修理十分方便。而數控機床有了故障，自己不能處理，還只能找生產廠或配套廠。說到底，還是人們對數控機床服務的認識沒有到位，觀念沒有更新，服務體系沒有構建起來。

盡管隨著數控機床的發展，機床廠也在不斷提高和完善自己的服務，提高自身素質，強調用戶培訓，服務狀況有所改善。但是由于起點不高，認識不深，自身條件不足，還不能從根本上解決服務問題。

因此必須盡快構建與數控機床發展相適應的綜合服務體系，才能加快數控機床的發展和普及。

根據我國數控機床發展的現狀，參考其他比較成熟的服務體系，我國的數控機床的綜合服務體系在下列要點上必須達成共識：

1必須由數控機床廠主動承擔全面服務，即由機床廠承擔包括機床、配套部分在內的全部服務，改變目前機床廠和各個配套廠分散服務的狀況。因為

機床廠是產品的最終完成者，直接面對用戶，承擔全面服務是理所當然。

機床廠既然生產數控機床，對數控系統是屬于必須掌握的核心技術，沒有這個基礎是很難參與競爭的；而其他配套件如刀架、傳感器等技術對于熟悉數控技術的人來說是不難掌握的。機床廠不能長期依賴配套廠服務，否則無從提高自身素質和能力，增強競爭力。

控機床及其配套部分的技術已經比較成熟，質量穩定提高，用戶反映的問題集中在調試和維修上，由機床廠指導用戶使用和維修是最合適的。

數控機床使用中反映的問題是相互關聯和影響的，初期很難判斷問題在那個部分。如回轉刀架動作失靈，就要檢查刀架、數控系統、機床電器。如果分別由配套廠來檢查和證明自己配套部分沒有問題，或是發現問題解決了，各自的時間和費用已經浪費了。這種看似滑稽的情況，其實是經常發生的。

機床廠實行綜合的全面服務，提高服務人員技術素質后，可以精簡人員，提高效率。同時，減少配套單位的服務，也會得到相應的經濟補償，有利于降低成本。機床廠承擔全面服務后，同樣可以協調與配套單位的相互配合。

2要強調培訓考核后上崗，建立針對不同層面的培訓體系

機床廠自身要培養出一支掌握機電一體化技術的隊伍，以適應生產、檢驗、服務工作。尤其要使服務人員能獨立承擔數控機床的調試及維修工作。

機床廠要強調對用戶進行培訓，要形成制度。培訓考核合格后方可允許操作數控機床。培訓要求是使用戶能正確使用、規范操作、能處理常見故障。擁有數控機床較多的用戶，應盡量培訓出專職維修人員，能獨立排除故障，做到修理基本不出廠門。

由機床行業與教育部門協調，繼續并加強在各類大、中專學校、技工職業學校辦好機電一體化專業，為社會輸送和儲備合格人才。不斷補充和完善針對數控機床服務的內容。已經從事此項工作的，要給以再學習的機會和條件。

實踐已經證明，誰抓住了培訓誰就主動，誰就發展得快一點。數控系統生產廠家對培訓的認識和行動要早些。而只有機床廠抓住了培訓，才算是數控機床發展的關鍵！

3逐步在數控機床的用戶集中地建立數控機床維修點

篇（3）

數控機床是集高、精、尖技術于一體，集機、電、光、液于一身的高技術產物。具有加工精度高、加工質量穩定可靠、生產效率高、適應性強、靈活性好等眾多優點，在各個行業受到廣泛歡迎，在使用方面，也是越來越受到重視。但由于它是集強、弱電于一體，數字技術控制機械制造的一體化設備，一旦系統的某些部分出現故障，就勢必使機床停機，影響生產，所以如何正確維護設備和出現故障時能及時搶修就是保障生產正常進行的關鍵。

1.數控機床的維護

對于數控機床來說，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低數控機床的故障發生幾率。

首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養內容以及功能器件和元件的保養周期。

其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數控系統內的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。

另外，對數控系統的電網電壓要實行時時監控，一旦發現超出正常的工作電壓，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件的損壞。所以配電系統在設備不具備自動檢測保護的情況下要有專人負責監視，以及盡量的改善配電系統的穩定作業。

當然很重要的一點是數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，要注意將電刷從直流電動機中取出來，以免由于化學腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機損壞。這是非常嚴重也容易引起的故障。

2.數控機床一般的故障診斷分析

2.1檢查

在設備無法正常工作的情況下，首先要判斷故障出現的具置和產生的原因，我們可以目測故障板，仔細檢查有無由于電流過大造成的保險絲熔斷，元器件的燒焦煙熏，有無雜物斷路現象，造成板子的過流、過壓、短路。觀察阻容、半導體器件的管腳有無斷腳、虛焊等，以此可發現一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍，判斷故障產生的原因。

2.2系統自診斷

數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發光二級管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。近年來隨著技術的發展，興起了新的接口診斷技術，JTAG邊界掃描，該規范提供了有效地檢測引線間隔致密的電路板上零件的能力，進一步完善了系統的自我診斷能力。

2.3功能程序測試法

功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動變成的方法，編制成一個功能測試程序，送人數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確定和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。

2.4接口信號檢查

通過用可編程序控制器在線檢查機床控制系統的接回信號，并與接口手冊正確信號相對比，也可以查出相應的故障點。

2.5診斷備件替換法

隨著現代技術的發展，電路的集成規模越來越大技術也越來越復雜，按常規方法，很難把故障定位到一個很小的區域，而一旦系統發生故障，為了縮短停機時間，在沒有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對故障模塊進行替換檢查，對于現代數控的維修，越來越多的情況采用這種方法進行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統正常工作，盡最大可能縮短故障停機時間。

上述診斷方法，在實際應用時并無嚴格的界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法同時進行。最主要的是根據診斷的結果間接或直接的找到問題的關鍵，或維修或替換盡快的恢復生產。3數控機床故障診斷實例

由于數控機床的驅動部分是強弱電一體的，是最容易發生問題的。因此將驅動部分作簡單介紹：驅動部分包括主軸驅動器和伺服驅動器，有電源模塊和驅動模塊兩部分組成，電源模塊是將三相交流電有變壓器升壓為高壓直流，而驅動部分實際上是個逆變換，將高壓支流轉換為三相交流，并驅動伺服電機，完成個伺服軸的運動和主軸的運轉。因此這部分最容易出故障。以CJK6136數控機床和802S數控系統的故障現象為例，主要分析一下控制電路與機械傳動接口的故障維修。

如在數控機床在加工過程中，主軸有時能回參考點有時不能。在數控操作面板上，主軸轉速顯示時有時無，主軸運轉正常。分析出現的故障原因得該機床采用變頻調速，其轉速信號是有編碼器提供，所以可排除編碼器損壞的可能，否則根本就無法傳遞轉速信號了。只能是編碼器與其連接單元出現問題。兩方面考慮，一是可能和數控系統連接的ECU連接松動，二是可能可和主軸的機械連接出現問題。由此可以著手解決問題了。首先檢查編碼器與ECU的連接。若不存在問題，就卸下編碼器檢查主傳動與編碼器的連接鍵是否脫離鍵槽，結果發現就是這個問題。修復并重新安裝就解決了問題。

數控機床故障產生的原因是多種多樣的，有機械問題、數控系統的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題。還可能使故障范圍進一步擴大。總之，在面對數控機床故障和維修問題時，首先要防患于未燃，不能在數控機床出現問題后才去解決問題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

參考文獻

[1]陳蕾、談峰，淺析數控機床維護維修的一般方法［J］，機修用造，2004（10）

[2]邱先念，數控機床故障診斷及維修[J]，設備管理與維修，2003（01）

[3]王超，數控機床的電器故障診斷及維修[J]，蕪湖職業技術學院學報，2003（02）

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我國數控機床在近十余年來已經取得了較大的發展和普及，尤其是經濟型數控機床發展更快，在一些地區和行業初步形成了規模。然而，其服務與發展相比還不相稱，明顯滯后于發展。必須建立系統的綜合服務體系，數控機床才能健康持續地發展。

數控機床是在普通機床的基礎上發展起來的，不妨先看看普通機床的服務。由于普通機床的發展和使用歷史已經悠久，很自然地形成了它的服務體系，而且已經是一個成熟的、有效的體系。正因為如此，人們習以為常，反而不覺得它的存在。如果歸納一下，這個體系至少有3個要素：

培訓上崗普通機床的操作者和調試維修人員通常都拜過師傅，由師傅帶教的。“師傅帶徒弟”就是培訓；“滿師”就是考核合格，才有資格上崗。

人員專業化“機修工”是一個常見的職業工種，已經普及和滲透到企業、社會。對于普通機床的調試、維修、保養等均有這些專職人員司職。用戶一般可以做到小修大修不出廠，有問題自我消化，很少再找生產廠的。

服務社會化其一是服務機構社會化，“機修廠”是遍布各地的常見單位，它提供各類機床的專業維修服務，且不受機床的生產廠家、型號規格的限制；其二是技術教育社會化，各級各類工科技術學校都設置機修專業，輸送合格的通用人才。另外，“師傅帶徒弟”的方式依然存在。

數控機床是典型的機電一體化產品，除普通機床作基礎外，一般配備有數控系統、自動刀架、編碼器，有的還有變頻器、自動送料裝置等，集中了機械、電子技術于一體。因而數控機床更加需要完善的、有效的、及時的服務。

然而，我國的數控機床從機床廠剛出來就有先天不足。這是因為我國的機床廠自身機械技術力量雖然較強，但是電子技術方面較弱，電子類技術人員普遍匱乏，而配套部分又恰恰最需要運用電子技術。機床廠對數控機床的服務從主觀上和客觀上都沒有做好準備，更加談不上服務體系。數控機床生產廠無法獨立承擔全面的技術服務，因而配套部分的服務依賴于配套廠就不足為奇了。這樣，一方面把服務體系割裂開來，另一方面只要用戶方面反映一點問題，機床廠就要拉上配套廠一幫人去，結果往往又是一點小問題，勞民傷財，配套廠是“有苦難言”。

數控機床的用戶，絕大部分屬于機械加工業，客觀上也有電子技術力量薄弱的問題，往往只會簡單操作而缺乏配套部分的維修知識，出現一些故障就束手無策，甚至停機待修，影響生產。中、高擋數控機床的人員配備相對還好一點，普及的經濟型數控機床的人員配備則不夠理想，不少就是普通機床的操作人員，未經過嚴格培訓考核就上機操作。大家都知道沒有經過培訓取得“汽車駕駛證”的人是嚴禁開汽車的。對于技術含量很高的數控機床（即便是經濟型）怎么能允許未經培訓考核就上崗操作呢？汽車有了故障，駕駛員大多能作前期診斷和處理，汽車修理廠也隨處可見，修理十分方便。而數控機床有了故障，自己不能處理，還只能找生產廠或配套廠。說到底，還是人們對數控機床服務的認識沒有到位，觀念沒有更新，服務體系沒有構建起來。

盡管隨著數控機床的發展，機床廠也在不斷提高和完善自己的服務，提高自身素質，強調用戶培訓，服務狀況有所改善。但是由于起點不高，認識不深，自身條件不足，還不能從根本上解決服務問題。

因此必須盡快構建與數控機床發展相適應的綜合服務體系，才能加快數控機床的發展和普及。

根據我國數控機床發展的現狀，參考其他比較成熟的服務體系，我國的數控機床的綜合服務體系在下列要點上必須達成共識：

1必須由數控機床廠主動承擔全面服務，即由機床廠承擔包括機床、配套部分在內的全部服務，改變目前機床廠和各個配套廠分散服務的狀況。因為

機床廠是產品的最終完成者，直接面對用戶，承擔全面服務是理所當然。

機床廠既然生產數控機床，對數控系統是屬于必須掌握的核心技術，沒有這個基礎是很難參與競爭的；而其他配套件如刀架、傳感器等技術對于熟悉數控技術的人來說是不難掌握的。機床廠不能長期依賴配套廠服務，否則無從提高自身素質和能力，增強競爭力。

控機床及其配套部分的技術已經比較成熟，質量穩定提高，用戶反映的問題集中在調試和維修上，由機床廠指導用戶使用和維修是最合適的。

數控機床使用中反映的問題是相互關聯和影響的，初期很難判斷問題在那個部分。如回轉刀架動作失靈，就要檢查刀架、數控系統、機床電器。如果分別由配套廠來檢查和證明自己配套部分沒有問題，或是發現問題解決了，各自的時間和費用已經浪費了。這種看似滑稽的情況，其實是經常發生的。

機床廠實行綜合的全面服務，提高服務人員技術素質后，可以精簡人員，提高效率。同時，減少配套單位的服務，也會得到相應的經濟補償，有利于降低成本。機床廠承擔全面服務后，同樣可以協調與配套單位的相互配合。轉2要強調培訓考核后上崗，建立針對不同層面的培訓體系

機床廠自身要培養出一支掌握機電一體化技術的隊伍，以適應生產、檢驗、服務工作。尤其要使服務人員能獨立承擔數控機床的調試及維修工作。

機床廠要強調對用戶進行培訓，要形成制度。培訓考核合格后方可允許操作數控機床。培訓要求是使用戶能正確使用、規范操作、能處理常見故障。擁有數控機床較多的用戶，應盡量培訓出專職維修人員，能獨立排除故障，做到修理基本不出廠門。

由機床行業與教育部門協調，繼續并加強在各類大、中專學校、技工職業學校辦好機電一體化專業，為社會輸送和儲備合格人才。不斷補充和完善針對數控機床服務的內容。已經從事此項工作的，要給以再學習的機會和條件。

實踐已經證明，誰抓住了培訓誰就主動，誰就發展得快一點。數控系統生產廠家對培訓的認識和行動要早些。而只有機床廠抓住了培訓，才算是數控機床發展的關鍵！

3逐步在數控機床的用戶集中地建立數控機床維修點

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2、數控技術特點和發現現狀

數控技術能很方便的改變加工工藝中的工藝參數，有利于新產品的研發和換批加工。能確保加工的精度減少輔助時間，從而實現一次工作完成多道復雜的加工工序。對于普通機床難以完成的零價加工，如對復雜零件和零件曲面狀的加工能高質量的完成。采用的是模塊化的工具，一方面減少了安裝和換刀的時間，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的標準化。隨著現在的微處理器的產生以及現代的SOPC技術的發展，在機械加工和和機械設備的維修檢測以及集成的程度上都有很大的提高。我國的自主創新能力不足，目前我國的數控技術只是處于對進口產品的模仿階段，在技術創新方面缺乏。歸其原因就是我們對引進的先進技術的研究不深入，最重要的是我國缺乏完善的鼓勵創新機制。還有就是我國的產品網絡程度不高，可靠性和穩定新不高。現階段我國主要的串口通訊技術和NC程序傳送技術的集成化和網絡水平有限。所以在煤礦數控技術的研究和應用的領域還有很長的路要走。

3、煤礦數控機床的結構

構成數控機床的主體結構，有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅動裝置和測量裝置等構成。計算機系統在煤礦機床的數控系統中占據著一個核心地位，系統通過輸入以及輸出命令的各種轉換來對數據進行處理，從而完成來對工程執行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充當了一個人機交換的媒介，傳輸各種各樣的程序。PLC在煤礦數控機床設備中發揮著信息的交換作用，它是一個雙方面信息交換空間，不僅要實現與控制中心的信號進行交換，還要與數控機床的開關信號進行交換，所以它的信息存量特別大。信息交換的地址不能隨意的刪除或者更換，都是已經事先設計好的地址。對煤礦數控機床的設計有三個重要的模塊，分別是主傳動數控化、傳動的數控化以及對伺服進給系統三方面的設計改造。

4、煤礦機械數控機床的設計

應綜合考慮系統應用的場合，所需控制的對象以及對系統提出的基本要求這些因素之后，再選擇使用合適的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位機的CPU是目前我國常用的CPU芯片。有時候也選用8位機的CPU，例如8080，8031，Z80等。應用于普通數控機床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51單片機。選擇它們主要是看重了配套芯片比較廉價，而且實用性和普及都是很強的，此外，對于它們的制造和維修也都是很方便的。這些特點使得它們完全符合改造需求。電氣控制系統的目的就是為了滿足被控對象工藝，有效的促進產品的質量和生產效率的進一步提升。在設計PLC控制系統的過程中，要按照下列原則進行。

一、堅持完整性原則，也就是說，要確保可以滿足工業生產過程和機械設備的需要。

二、經濟性原則，就是產品一經設計出可以做到簡單實用。

三、可靠性原則，就是PLC控制系統在設計完成后可以穩定可靠的運行。

四、發展性原則，就是對現在已有的生產工藝進行全面的檢查后給未來的發展留出一定的空間。

通過機床的傳動實現不同的工件在不同的速度下運行時的協調。傳動的性能會對零件的質量和生產效率產生很大的影響，在設計中還要考慮其經濟性，利用原來的電動機拖動機床的傳動，達到機床的正常高效率運行。在加工的設計中，考慮到變換了切削轉矩以及機床電壓，會使得電機轉速也發生變化，使得生產精度提高，其影響會直接反應在零件的表面生產。在主軸的設計中應加入變頻調速系統，用來完成機械換擋。傳動系統主要是將接受系統的指令傳輸給傳送系統需要進行工作的部分。驅動系統會根據指令進行相應設定的工作，之后會進行機械的加工處理，從而生產出符合規定要求的零件。對于精度要求很高的參數設置需要依據傳動要求進行相應的設定，同時，開環控制是對驅動系統進行改造的過程中不可缺少的環節。當現代機床與傳統的進行比較時可以發現，現代機床具有更高的穩定性，而且自身發生故障的可能性越來越低，工作中出現的故障也大多是由于人為操作失誤所引起。數控機床都是由機械和電氣等多方面的程序構成，維修人員要從內到外仔細的檢查，最大限度的排除因為隨意的卸載造成的機床性能降低。此外，對于參數的設置也要能夠起到將滾珠絲杠螺母副之間的軸向間隙減小甚至消除的作用，這樣的操作可以更加有效地提高傳動的剛度。在設計中，對數據庫的整理也是很有必要的，它是遠程數據庫的基礎，網絡數據庫是將數據和資源實現共享的核心技術，然后經過本地計算機的處理完成數據的存貯和查詢。

5、煤礦數控機床伺服系統設計

數控機床的伺服系統有三種，即開環，半閉環和閉環三種。其中閉環的控制方案的優點很多也很突出，閉環的系統的機床精度很高，在補償機械運動中的誤差小，能減小甚至消除干擾與間隙等因素對精度的影響。但是閉環系統的機構較其他系統復雜，使用技術難度較大，對該系統的調試和維修困難，再有就是生產的造價高，在實際的生產過程中使用閉環的控制系統沒有太大的必要性。ActiveX的其實就是一個開放的平臺。其工作內容就是給程序的開發人員和用戶，還有Web生產廠商提供在互聯網創建程序集成過程中的方向。ActiveX服務器控件能把所有的能執行的代碼還有程序融入到該服務器系統之中，并嵌入到Web中，讓用戶能通過網絡就能得到想要的程序，不需要遠程的客戶端就能進行遠程的執行。

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構建以太網監控網絡對數控系統的要求

機床以太網監控網絡要求數控系統在硬件上具有以太網功能，即具有以太網卡或快速以太網卡，在“軟件”方面則要求CNC具有內置的以太網函數。其內部通訊處理機制如圖2所示。對于內置以太網卡，通訊過程的處理是通過CNC的CPU。這就意味著CNC的運行條件會影響內置以太網卡的通訊，相應地，內置以太網卡的通訊狀況也會影響CNC的處理過程。

內置以太網函數的處理優先級低于如下操作：自動循環或手動方式下每個主軸的運動控制。因此，在自動運行期間，通訊速度將會降低。另一方面，由于內置以太網函數的優先級高于CNC的屏幕顯示操作、C語言執行器(除高級任務)、宏命令執行器(除執行宏)。在執行內置以太網的通訊時，這些操作將會被延時處理。

由以太網方式聯接的網絡傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統內置了一些函數接口，使以太網聯接可以實現控制計算機和數控系統的直接通訊。也就是說，在這種方式下不但可以實現通訊數據的快速傳輸，而且可以在主控計算機端自動獲得完全的設備信息、生產信息、遠程控制加工中心，為自動化生產創造更完備的條件。

數控機床網絡控制系統要更好的適應生產的需要，在傳統DNC軟件的功能基礎上還需具備四個功能模塊：NC程序管理模塊、現場監控模塊、遠程監控模塊以及基于Internet進行遠程訪問的數據通信部分。

功能模塊

NC程序管理模塊

NC程序作為加工過程中重要資源之一，對其進行高效的數據化管理已經成為DNC軟件不可缺少的一部分。NC程序的管理根據管理目標對象，分為對程序進行生命周期內的管理和NC程序內部信息管理。

在本模塊中對NC程序的整個生命周期進行了嚴格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴格的管理手段。在不同時期，對NC程序的狀態可設置為編輯、審核、定型三種，其工作過程如圖3所示。程序的最初狀態是可以自由編輯的，經過審核後可以開始進行試加工。而程序一旦經試切驗證完成后就到達定型狀態，不能再進行編輯，直至消亡。

對NC程序的內部屬性進行管理主要包括程序號、程序注釋、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、加工范圍、機床、用戶信息等進行管理。在本系統中可對程序根據圖號、零件名稱、工序、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。

現場監控模塊

現場監控模塊是實現遠程監控系統的基礎。通過五類線或超五類線與具有以太網功能的數控機床直接聯接，可以實現控制、監測和對數控機床的診斷。此外，目前市場上有一些軟件生產商把只具有串口通訊功能的加工中心以以太網方式甚至是無線方式聯接。這兩種方式在本質上是區別于以太網聯接的，它們只是通過轉接口變換了聯接方式，將串行數據轉變成以太網方式傳輸，其通訊的瓶頸依然存在于串口通訊。但這種做法可以克服工廠施工條件惡劣、布線不便等問題。

本模塊與CNC進行通訊，可以實時采集數控機床的加工狀態、聯網狀態、刀具信息、操作履歷，以及對刀具壽命進行管理。并且通過一定的權限確認，可以在線修改各種設備參數和運行參數，從而實現底層設備的完全監控。通過對采集到的工況數據進行處理，可以及時獲取加工業績、機床利用率等生產管理所需要的數據，如圖4所示。

遠程監控模塊

遠程監控模塊是利用計算機技術和網絡技術，提供廣域范圍內共享資源的平臺，并為實時監測監控、故障診斷提供支持。用戶可以隨時通過網絡查詢設備運行狀態以及設備現場的工況，對生產過程進行實時的遠程監控，如圖5所示。甚至可以將機床的梯形圖傳送至遠程的控制主機，用梯形圖實施機床故障的遠程診斷。為保證生產的安全性，梯形圖必須用密碼保護，以防無關人員修改。

基于Internet的數據通訊模塊

由于生產狀況的千變萬化，生產過程中會出現很多隨機的情況，因此不同地點、不同部門的專業人員要對同一設備進行工作，就需要有一個自由交流的平臺，通過網絡實現信息交互、經驗交流，最終實現設備的遠程監控。本模塊在基于網絡技術的基礎上，為客戶提供了文字交流的平臺，如圖6所示。

FANUC系統的以太網功能是通過以太網卡或FANUC快速以太網卡遵循TCP/IP協議實現的。網絡控制軟件要與數控機床進行正常通訊，需進行以下設置：

設置控制計算機側的TCP/IP協議；

設置CNC側的以太網卡和內置以太網函數；

物理連接個人計算機和CNC。

篇（7）

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：

1.《機床與液壓》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

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（8）

長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境(environment)以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境(environment)下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。

2.數控機床發展趨勢

2.1性能發展方向

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

2.1.2柔性化包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。

2.1.3工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。

2.1.4實時智能化早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境(environment)，其運用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的探討和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理(manage)及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。

2.2功能發展方向

2.2.1用戶界面圖形化用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機(computer)軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。

2.2.2科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境(environment)技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理(manage)數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

2.2.3插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。

2.2.4內裝高性能PLC數控系統內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。

2.2.5多媒體技術應用多媒體技術集計算機(computer)、聲像和通信（communicate）技術于一體，使計算機(computer)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。

2.3體系結構的發展

2.3.1集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可*性。

2.3.2模塊化硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。

2.3.3網絡化機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。

3.存在的問題及相關解決方法深度思考

3.1不斷加強技術創新是提高國產數控機床水平的關鍵國產數控機床缺乏核心技術，從高性能數控系統到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創出了自己的品牌，但其產品的功能、性能的可*性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產數控機床制造商通過技術引進、海內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對機床結構與精度、可*性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，國產數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數用戶的認可。

3.2制造水平與管理手段依然落后一些國產數控機床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全*手工，加工質量在生產進度的緊逼下不能得到穩定與提高。另外很多國產數控機床制造商的生產管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業無法形成足夠生產規模。如國外機床制造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控制。因此我們在引進技術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。

3.3服務水平與能力欠缺也是影響國產數控機床占有率的一個重要因素由于數控機床產業發展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務。有些企業派出的人員對生產的數控機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好數控機床，更不能指導用戶使用好機床;有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶發揮機床的最大效益、加工出高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產數控機床的市場占有率。

3.4加大數控專業人才的培養力度從我國數控機床的發展形式來看需要三種層次的數控技術人才：第一種是熟悉數控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術操作人員;第二種是熟悉數控機床機械結構及數控系統軟硬件知識的中級人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗;第三種是精通數控機床結構設計以及數控系統電氣設計、能夠進行數控機床產品開發及技術創新的數控技術高級人才。我國應根據需要有目標的加大人才培養力度，為我國的數控機床產業提供強大的技術人才支撐

參考文獻

（1）王愛玲教授主編的系列教材《現代數控技術系列》（六本）(①《現代數控原理及系統》②《現代數控機床伺服及檢測技術》③《現代數控編程技術及應用》④《現代數控機床故障診斷及維修》、⑤《現代數控機床操作技術教程》⑥《現代數控機床》)，2002年1月國防工業出版社出版以來，2004年已3次印刷，2005年1月再版。

（2）李郝林主編：《機床數控技術》，機械工業出版社出版，2002年9月第1版；

（3）宋本基主編：《數控機床》，哈爾濱工程大學出版，1999年3月第1版；

（4）王永章等主編：《數控技術》，高等教育出版社，2003年4月第2次印刷；

（5）朱曉春主編.數控技術[M].機械工業出版社，2006年9月；

（6）馮志剛主編.數控宏程序編程方法、技巧與實例[M].機械工業出版社，2007年7月。

篇（9）

1數控機床的故障診斷技術

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

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

遠程診斷實現遠程診斷的數控系統，必須具備計算機網絡功能。因此，遠程診斷是近幾年發展起來的一種新型的診斷技術。數控機床利用數控系統的網絡功能通過互聯網連接到機床制造廠家，數控機床出現故障后，通過機床廠家的專業人員遠程診斷，快速確診故障。

2數控機床故障的實用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。

相序表－可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表－可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表－可不斷線檢測電流。測振儀－是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆－可測量數字電路的脈沖、電平。IC測試儀－用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

②診斷用技術資料主要有：數控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表，PLC程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動系統使用說明書等。數控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。

③故障處理。故障軟故障－由調整、參數設置或操作不當引起硬故障－由數控機床（控制、檢測、驅動、液氣、機械裝置）的硬件失效引起。

故障處理對策除非出現影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應保持故障現場。從機床外觀、CRT顯示的內容、主板或驅動裝置報警燈等方面進行檢查。可按系統復位鍵，觀察系統的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。

篇（10）

一、前言

隨著我國機械加工的快速發展,國內的數控機床也越來越多。由于數控機床的先進性和故障的不穩定性,大部分故障都是以綜合故障形式出現,所以數控機床的維修難度較大,并且數控機床維修工作的不規范,使得數控維修工作處于一種混亂狀態,為了規范數控維修工作,提高數控機床的利用價值,本文提出五步到位數控維修法。

二、五步到位法

1.故障記錄到位

數控機床發生故障時,對于操作人員應首先停止機床,保護現場,并對故障進行盡可能詳細的記錄,并及時通知維修人員。

⑴故障發生時的情況記錄

1)發生故障的機床型號,采用的控制系統型號,系統的軟件版本號。

2)故障的現象,發生故障的部位,以及發生故障時機床與控制系統的現象。

3)發生故障時系統所處的操作方式。

4)若故障在自動方式下發生,則應記錄發生故障時的加工程序號,出現故障的程序段號,加工時采用的刀具號等。

5)若發生加工精度超差或輪廓誤差過大等故障,應記錄被加工工件號,并保留不合格工件。

6)在發生故障時,若系統有報警顯示,則記錄系統的報警顯示情況與報警號。

7)記錄發生故障時,各坐標軸的位置跟隨誤差的值。

8)記錄發生故障時,各坐標軸的移動速度、移動方向,主軸轉速、轉向等。

⑵故障發生的頻繁程度記錄

1)故障發生的時例與周期。

2)故障發生時的環境情況。

3)若為加工零件時發生的故障,則應記錄加工同類工件時發生故障的概率情況。

4)檢查故障是否與“進給速度”、“換刀方式”或是“螺紋切削”等特殊動作有關。

⑶故障的規律性記錄。

⑷故障時的外界條件記錄。

2.故障檢查到位

維修人員故障維修前,應根據故障現象與故障記錄,認真對照系統、機床使用說明書進行各頂檢查以便確認故障的原因。當數控設備出現故障時,首先要搞清故障現象,向操作人員了解第一次出現故障時的情況,在可能的情況下觀察故障發生的過程,觀察故障是在什么情況下發生的,怎么發生的,引起怎樣的后果。搞清了故障現象,然后根據機床和數控系統的工作原理,就可以很快地確診并將故障排除,使設備恢復正常使用。故障檢查包括:

⑴機床的工作狀況檢查。

⑵機床運轉情況檢查。

⑶機床和系統之間連接情況檢查。

⑷CNC裝置的外觀檢查。

維修時應記錄檢查的原始數據、狀態,記錄越詳細,維修就越方便,用戶最好編制一份故障維修記錄表,在系統出現故障時,操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料,供維修時參考。

3.診斷故障到位

故障診斷是進行數控機床維修的第二步,故障診斷是否到位,直接影響著排除故障的快慢,同時也起到預防故障的發生與擴大的作用。首先維修人員應遵循以下兩條原則:

(1)充分調查故障現場。這是維修人員取得維修第一手材料的一個重要手段。

(2)認真分析故障的原因。分析故障時,維修人員不應局限于CNC部分,而是要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細的檢查,并進行綜合判斷,達到確珍和最終排除故障的目的。

1)直觀法。2)系統自診斷法。3)參數檢查法。4)功能程序測試法。5)部件交換法。6)測量比較法。7)原理分析法。8)敲擊法。9)局部升溫法。10)轉移法。

除了以上介紹的故障檢測方法外,還有插拔法、電壓拉偏法、敲擊法等等,這些檢查方法各有特點,維修人員可以根據不同的現象對故障進行綜合分析,縮小故障范圍,排除故障。

4.維修方法到位

在數控機床維修中,維修方法的選擇到位不到位直接影響著機床維修的質量,在維修過程中經常使用的維修方法有以下幾種:

(1)初始化復位法。由于瞬時故障引起的系統報警,可用硬件復位或開關系統電源依次來清除故障,若系統工作存貯區由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統進行初始化清除,清除前應注意作好數據拷貝記錄,若初始化后故障仍無法排除,則進行硬件診斷。

(2)參數更改,程序更正法。系統參數是確定系統功能的依據,參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機,對此可以采用系統搜索功能進行檢查,改正所有錯誤,以確保其正常運行。

(3)調節、最佳化調整法。調節是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調節,修正系統故障。

(4)備件替換法。用好的備件替換診斷出壞的線路板,并做相應的初始化啟動,使機床迅速投入正常運轉,然后將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。

(5)改善電源質量法。目前一般采用穩壓電源,來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法,通過這些預防性措施來減少電源板的故障。

(6)維修信息跟蹤法。一些大的制造公司根據實際工作中由于設計缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善系統軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員

(7)修復法。對數控機床的故障進行恢復性修復、調整、復位行程開關、修復脫焊、斷線、修復機械故障等。

5.維修記錄到位

維修時應記錄、檢查的原始數據、狀態較多,記錄越詳細,維修就越方便,用戶最好根據本廠的實際清況,編制一份故障維修記錄表,在系統出現故障時,操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料,供再維修時參考。

通常維修記錄包括以下幾方面的內容;(1)現場記錄;(2)故障原因;(3)解決方法;(4)遺留的問題;(5)日期和停工的時間;(6)維修人員情況;(7)資料記錄。

三、結束語

五步到位法的實施,提高重復性故障的維修速度,提高維修者的理論水平和維修能力,有利于分析設備的故障率及可維修性,改進操作規程,提高機床壽命和利用率,并能充分實現資源共享。使其具有可利用性、可持續發展性,為規范數控維修行業奠定堅實的基礎。

參考文獻: