時(shí)間：2022-10-25 15:58:35
開(kāi)篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)床數(shù)控化，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：機(jī)床；數(shù)控機(jī)床；機(jī)電一體化
我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3％。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60％以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上）。可見(jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。
1 機(jī)床改造的意義
目前，我國(guó)的工廠企業(yè)，除了一些新建單位外，大多數(shù)都存在“技術(shù)老化”的問(wèn)題設(shè)備役齡在15年以上的，所占比重相當(dāng)大，面對(duì)這么多陳舊設(shè)備應(yīng)該怎么辦？這是一個(gè)急待解決的大問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，我們同樣要?jiǎng)?chuàng)造和引進(jìn)新技術(shù)，新工藝，新設(shè)備，進(jìn)行必要的設(shè)備更新。另一方面動(dòng)員機(jī)械制造業(yè)的廣大職工，堅(jiān)持自力更生和勤儉本企業(yè)的方針，大搞技術(shù)革新，挖掘設(shè)備潛力，更具有現(xiàn)實(shí)意義。而改造機(jī)床是深受大家歡迎的一種革新形式，為滿足生產(chǎn)的需要已經(jīng)做出了重大的貢獻(xiàn)。例如，某機(jī)械廠生產(chǎn)的只要產(chǎn)品是板框壓濾機(jī)，生產(chǎn)批量很大，僅慮壓板每年需要兩萬(wàn)多塊，總重量2200多噸。為了滿足生產(chǎn)的需要，如果設(shè)計(jì)制造一條新的加工作業(yè)線，需要投資20余萬(wàn)元，便改裝成了專用加工作業(yè)線。此作業(yè)線自1960年投產(chǎn)以來(lái)，到現(xiàn)在已使用了20多年了，一直負(fù)擔(dān)者全部慮壓板的生產(chǎn)任務(wù)，并且加工質(zhì)量很穩(wěn)定。又如，這個(gè)廠利用一臺(tái)報(bào)廢了的皮帶傳動(dòng)龍門刨的床身，改裝成了一臺(tái)行程8米的導(dǎo)軌磨，從1972年改裝成功到現(xiàn)在，共大修本廠機(jī)床400多臺(tái)次，協(xié)助兄弟廠大修床身百余臺(tái)，并且修磨精度高，光潔度好；然而改裝這臺(tái)機(jī)床只投資5000元，可是購(gòu)買一臺(tái)新的導(dǎo)軌磨床卻要花費(fèi)10幾萬(wàn)元。
改造機(jī)床的效益是多方面的，再?gòu)奶岣呱a(chǎn)率看，假設(shè)改造機(jī)床100萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)生產(chǎn)率提高20%，這就等于多生產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)新機(jī)床；反之，如果不對(duì)舊機(jī)床實(shí)行技術(shù)改造，當(dāng)前生產(chǎn)的新機(jī)床在技術(shù)水平上或數(shù)量上又不能及時(shí)地滿足生產(chǎn)需要時(shí)，那就勢(shì)必會(huì)影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。通過(guò)上述事例不難看出，機(jī)床改造不但是解決設(shè)備“技術(shù)老化”的重要途徑，能夠滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，而且可以獲得十分客觀的經(jīng)濟(jì)效果。
2 普通機(jī)床數(shù)控化改造的策略
隨著我國(guó)對(duì)外開(kāi)放步伐的加快，我國(guó)機(jī)床加工業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)代。通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，以及我國(guó)對(duì)科技的自主攻關(guān)，開(kāi)發(fā)研制出一系列具有自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，為我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)自主研發(fā)的數(shù)控機(jī)床已達(dá)1300多個(gè)品種，具有很高的覆蓋率。目前我國(guó)新研發(fā)的數(shù)控機(jī)床絕大部分已經(jīng)達(dá)到了上世紀(jì)80年代中期的國(guó)際水準(zhǔn)，也有一部分達(dá)到了90年代的國(guó)際水準(zhǔn)。我國(guó)對(duì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的研發(fā)已由研究開(kāi)發(fā)階段邁向推廣應(yīng)用階段，由封閉型系統(tǒng)向開(kāi)放型系統(tǒng)過(guò)渡。一些單項(xiàng)目的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)于國(guó)際水平持平。雖然數(shù)控機(jī)床能夠生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、精確度高以及多變的零部件，能夠使得加工的零部件質(zhì)量得到提升，提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用推廣過(guò)程中也受到了諸多其它條件的限制。
對(duì)舊式機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造，可是進(jìn)行小批量零部件生產(chǎn)、加工出多品種且復(fù)雜的零件、零部件的加工精度和生產(chǎn)效率均得到提高，節(jié)約成本，縮短了生產(chǎn)周期，更加適合我國(guó)國(guó)情的需要。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)正是結(jié)合我國(guó)的國(guó)情以及實(shí)際生產(chǎn)的需要而誕生的。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)發(fā)展飛快，已經(jīng)研制出幾十種NC系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床主要具有如下特點(diǎn)：價(jià)位低廉。進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床需要幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的資金，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床僅需要幾萬(wàn)元，其具有較高的性價(jià)比。正因如此，其很適合在一線生產(chǎn)線上進(jìn)行大面積的推廣。能夠滿足多種產(chǎn)品的生產(chǎn)的需要，并能夠進(jìn)行中小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，能滿足不同產(chǎn)品的需求。在普通機(jī)床上能夠加工的零件，在經(jīng)濟(jì)型機(jī)床上也能進(jìn)行加工，對(duì)于加工不同的零件只需要通過(guò)修改加工程序變可是實(shí)現(xiàn)，能夠很快的達(dá)到批量生產(chǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量較高，降低了廢品的產(chǎn)生率。由于數(shù)控機(jī)床的精確度較高，因此其所加工生產(chǎn)出的零件尺寸均統(tǒng)一，合格率高。能夠有效控制復(fù)雜零件加工精確度。普通機(jī)床在加工復(fù)雜零件時(shí)需要成熟技工邊加工邊與樣板進(jìn)行核對(duì)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且生產(chǎn)出零件質(zhì)量得不到保證，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是通過(guò)程序進(jìn)行加工，加工時(shí)間短，且質(zhì)量有所保證。使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度得到降低。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，使得工人擺脫了緊張而繁重的體力勞動(dòng)。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前，在機(jī)械加工工業(yè)中，絕大多數(shù)是舊式機(jī)床，如果改用微機(jī)控制、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的改造，會(huì)使機(jī)床適應(yīng)小批量、多品種、復(fù)雜零件的加工，不但提高加工精度和生產(chǎn)率，而且成本低、周期短，適合我國(guó)國(guó)情。利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的機(jī)電一體化改造的方法有兩種，一種是以微機(jī)為中心設(shè)計(jì)控制部件；另一種是采用標(biāo)準(zhǔn)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置，前者需要重新設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，比較復(fù)雜；后者選用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化的微機(jī)空控制系統(tǒng)，比較簡(jiǎn)單。隨著當(dāng)今工業(yè)設(shè)備對(duì)精密程度的要求越來(lái)越高，加工設(shè)備的機(jī)械加工設(shè)備的加工的精密程度也要求越來(lái)越高。而在中國(guó)的機(jī)械加工設(shè)備的車床中普通車床占了很大比例。這已經(jīng)越來(lái)越制約著當(dāng)今工業(yè)的發(fā)展。而數(shù)控機(jī)床由于價(jià)格昂貴，且需要較高技術(shù)的加工工人。所以對(duì)機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造很是必要。
參考文獻(xiàn)
論文摘要：本文首先介紹了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性，而重點(diǎn)在于介紹如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造，包括數(shù)控系統(tǒng)的選擇、數(shù)控改造中對(duì)主要機(jī)械部件改裝探討和機(jī)床數(shù)控改造主要步驟，并列舉了幾個(gè)數(shù)控改造的實(shí)例，最后說(shuō)明了數(shù)控改造中的問(wèn)題并提出了建議。
1機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性
微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。
由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。
可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。
由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)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(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)時(shí)間無(wú)看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
2如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造
2．1數(shù)控化改造的內(nèi)容。機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：其一是恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)；其二是NC化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機(jī)床、CNC機(jī)床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新；其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
2．2數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。
異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)。可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。
交/直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環(huán)系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題。當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國(guó)外著名公司的如德國(guó)SIEMENS公司、日本FANUC公司；國(guó)內(nèi)公司如中國(guó)珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心。選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶的要求。3數(shù)控改造中主要機(jī)械部件改裝探討。
一臺(tái)新的數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)上要達(dá)到：有高的靜動(dòng)態(tài)剛度；運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙；功率大；便于操作和維修。機(jī)床數(shù)控改造時(shí)應(yīng)盡量達(dá)到上述要求。不能認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了數(shù)控機(jī)床的要求，還應(yīng)對(duì)主要部件進(jìn)行相應(yīng)的改造使其達(dá)到一定的設(shè)計(jì)要求，才能獲得預(yù)期的改造目的。
滑動(dòng)導(dǎo)軌副。對(duì)數(shù)控車床來(lái)說(shuō)，導(dǎo)軌除應(yīng)具有普通車床導(dǎo)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(qū)。同時(shí)要有足夠的剛度，以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響，要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和。
齒輪副。一般機(jī)床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動(dòng)精度，數(shù)控機(jī)床上使用的齒輪精度等級(jí)都比普通機(jī)床高。在結(jié)構(gòu)上要能達(dá)到無(wú)間隙傳動(dòng)，因而改造時(shí)，機(jī)床主要齒輪必須滿足數(shù)控機(jī)床的要求，以保證機(jī)床加工精度。
滑動(dòng)絲杠與滾珠絲杠。絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。被加工件精度要求不高時(shí)可采用滑動(dòng)絲杠，但應(yīng)檢查原絲杠磨損情況，如螺距誤差及螺距累計(jì)誤差以及相配螺母間隙。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級(jí)，螺母間隙過(guò)大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。
一、伺服系統(tǒng)的選擇
伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它既是數(shù)控系統(tǒng)CNC系統(tǒng)與刀具、主軸間的信息
傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)，其性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能。例如，數(shù)控機(jī)床的最高移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)均取決于伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。伺服系統(tǒng)按控制方式分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)三類，在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中，一般選用價(jià)格較低的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的執(zhí)行元件――伺服電機(jī)，通常采用步進(jìn)電機(jī)或永磁式交流伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是由脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)控制的，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動(dòng)變?yōu)榱悖子诳刂疲瑑r(jià)格最低，選擇的關(guān)鍵是對(duì)參數(shù)進(jìn)行確定。確定參數(shù)的具體方法是：先計(jì)算電機(jī)的步距角，確定其步距精度，然后再對(duì)它的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇，最后選定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。永磁式交流伺服電機(jī)常用于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，效率高，但啟動(dòng)特性欠佳。其選擇方法是：先確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，其次選擇負(fù)載慣量，然后再確定它的額定轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行電機(jī)預(yù)選，最后通過(guò)進(jìn)一步的速度、加減速轉(zhuǎn)矩及連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩的驗(yàn)算檢驗(yàn)預(yù)選電機(jī)是否符合要求。
二、數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中樞，是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)類型較多，選擇時(shí)要保證購(gòu)得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。
1.考慮被改造機(jī)床的功能要求
根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能與準(zhǔn)備改造的機(jī)床所能達(dá)到的功能相匹配。既要避免因片面追求數(shù)控系統(tǒng)的高性能指標(biāo)，而選擇了功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于改造機(jī)床功能的系統(tǒng)，造成功能過(guò)剩、資金浪費(fèi)。且在一定程度上還可能潛伏數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加帶來(lái)故障率升高的隱患，又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿足機(jī)床全部功能要求。不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用，使機(jī)床的優(yōu)良性能發(fā)揮不出來(lái)。
2.考慮數(shù)控系統(tǒng)的制造廠商
老牌著名跨國(guó)公司主要有德國(guó)的西門子、日本的發(fā)那科和三菱、法國(guó)的NVM等，國(guó)內(nèi)主要有華中數(shù)控、中國(guó)珠峰、北京航天等。目前，進(jìn)口系統(tǒng)的性能優(yōu)于國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)，價(jià)格也較高，適用于大型高精度機(jī)床。國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡(jiǎn)單，性能較穩(wěn)定，價(jià)格便宜，對(duì)一般車床、銑床已能放心使用，且近幾年國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)也有較大進(jìn)步，與世界先進(jìn)技術(shù)的差距越來(lái)越小。
3.考慮數(shù)控系統(tǒng)與其他配件的匹配
如果數(shù)控系統(tǒng)和電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的品種、牌號(hào)太雜，在連接各部件時(shí)就可能會(huì)出現(xiàn)輸入與輸出信號(hào)的不匹配，及在傳送中信號(hào)產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。因此，選擇時(shí)要優(yōu)先考慮能提供進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)的廠家的數(shù)控系統(tǒng)。另外，在資金允許的條件下盡量向著名廠家型號(hào)系列靠攏。一般著名廠商此類系統(tǒng)零件篩選更嚴(yán)格，制造工藝更規(guī)范可靠，性能穩(wěn)定，能更好地預(yù)防電器元件的故障或提前失效引起的設(shè)備故障，有利于維修。
三、機(jī)床機(jī)械部件的改造
1.主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造
在對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)盡量保留原主軸箱齒輪變速換檔機(jī)構(gòu)，只把主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)由原來(lái)的機(jī)械控制變?yōu)橛蓴?shù)控系統(tǒng)控制。當(dāng)然，如果為了擴(kuò)大變速范圍，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的自動(dòng)變速，也可以將原來(lái)的單速電機(jī)更換為多速電機(jī)，這樣可以使機(jī)床性能更好。但多速電機(jī)的功率是隨轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電機(jī)功率要大，還要增加一套電機(jī)變速系統(tǒng)，改裝比較麻煩。對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行簡(jiǎn)易數(shù)控改造時(shí)，最好不要用這種方法。另外，為了使改裝后的機(jī)床主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)保持必然聯(lián)系，要在主軸箱內(nèi)安裝一個(gè)與主軸同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器。如普通車床改裝為數(shù)控車床時(shí)，在主軸箱內(nèi)裝主軸脈沖編碼器，以保證改造后的車床具備螺紋加工的功能。
2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造
在對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，一般應(yīng)該把原來(lái)的進(jìn)給變速傳動(dòng)裝置及操縱機(jī)構(gòu)全部
拆除。而每個(gè)方向的進(jìn)給傳動(dòng)都改成各自獨(dú)立的功率步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)減速齒輪直接與帶動(dòng)滑板
移動(dòng)的絲杠連接，分別實(shí)現(xiàn)各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各坐標(biāo)的控制。例如，普通機(jī)床的簡(jiǎn)易化數(shù)控改裝，通常都是把原來(lái)由主軸箱到進(jìn)給箱的傳動(dòng)路線切斷，將溜板箱拆除，直接把齒輪減速箱和功率步進(jìn)電機(jī)安裝在縱向絲杠的右端和橫向絲杠的外端。在對(duì)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)改裝的同時(shí)，也要對(duì)此傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置元件進(jìn)行相應(yīng)的改造。
（1）絲杠。絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，改造時(shí)，為了滿足數(shù)控機(jī)床上較高精度零件的加工要求，應(yīng)該用滾珠絲杠螺母副替換原普通機(jī)床上的梯形絲杠螺母副。滾珠絲杠螺母副把傳動(dòng)絲杠與螺母之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)榱藵L動(dòng)摩擦，減小摩擦損失，精度保持性傳動(dòng)平穩(wěn)性，傳動(dòng)效率等都得以提高，其傳動(dòng)效率可達(dá)到92%～98%，是普通絲杠螺母副的3倍左右。
（2）拖板。拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制、直線控制，還是輪廓控制，被加工零件的最終坐標(biāo)精度都將受到拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。除拖板及配件精度要高外，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)到絲杠間的傳動(dòng)齒輪也要采用間隙消除結(jié)構(gòu)，以滿足傳動(dòng)精度和靈敏度的要求。常用的消隙方法有剛度調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩種：剛性調(diào)整法傳動(dòng)剛度較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整起來(lái)很費(fèi)時(shí)；柔性調(diào)整法，一般用彈簧彈力自動(dòng)消除齒側(cè)間隙，傳動(dòng)剛度較低，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。改造中，可根據(jù)機(jī)床加工目標(biāo)選用，選用時(shí)可參考有關(guān)資料。
（3）機(jī)床導(dǎo)軌。為了使改造后的機(jī)床有較高的開(kāi)動(dòng)率和精度保持性，應(yīng)充分考慮機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)普通機(jī)床床身等大件多采用摩擦系數(shù)較大的普通鑄鐵，改造中，在對(duì)達(dá)不到預(yù)定要求的機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修磨、刮研后，要在上面貼上耐磨、吸振的聚四氟飛烯軟帶。
四、刀架的改造
刀架是否需要進(jìn)行改造，要根據(jù)改造后機(jī)床的主要加工對(duì)象來(lái)確定。若采用一把刀即可完成本機(jī)床上的加工，就沒(méi)有必要對(duì)刀架進(jìn)行改造；若需采用多把刀，如普通車床改裝后需要三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對(duì)刀架部件進(jìn)行改造，拆掉原手動(dòng)刀架，裝上電氣或液壓驅(qū)動(dòng)，由數(shù)控裝置控制的自動(dòng)刀架。機(jī)床的數(shù)控化改造要考慮的因素很多，除了上面提到的主要內(nèi)容外，由于機(jī)床控制方式的改變，還要對(duì)其進(jìn)行電氣部分的重新設(shè)計(jì)，機(jī)
關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造 教學(xué)設(shè)計(jì) 任務(wù)驅(qū)動(dòng)
中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（b）-0125-01
1 課程定位與設(shè)計(jì)思路
1.1 課程定位
本課程是數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)選修課程，主要完成普通機(jī)床的數(shù)控改造和數(shù)控機(jī)床原有數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)換代改造。采取工作過(guò)程導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，提升學(xué)生職業(yè)崗位能力，同時(shí)拓展學(xué)生數(shù)控機(jī)床安裝調(diào)試能力，使學(xué)生能夠進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床機(jī)維修的能力，從而增強(qiáng)學(xué)生從事數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)的職業(yè)能力，提升數(shù)控設(shè)備維修人才的技術(shù)水平。
前修課程為：《數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)與檢測(cè)》、《數(shù)控機(jī)床電氣安裝與調(diào)試A》、《數(shù)控機(jī)床電氣裝調(diào)實(shí)訓(xùn)》、《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修A》、《數(shù)控機(jī)床維修實(shí)訓(xùn)》。
1.2 設(shè)計(jì)思路
通過(guò)對(duì)數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)數(shù)控機(jī)床裝調(diào)工、數(shù)控機(jī)床維修員等就業(yè)崗位的工作內(nèi)容與工作過(guò)程的分析，要求從業(yè)人員不僅具備數(shù)控機(jī)床裝調(diào)、維修技能，還要能夠?qū)ζ胀C(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造以及數(shù)控機(jī)床升級(jí)改造。在進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造時(shí)要完成以下任務(wù)。
了解用戶提供的機(jī)械零件加工要求及其生產(chǎn)組織情況以及用戶對(duì)機(jī)床的改造設(shè)想，通過(guò)與用戶溝通協(xié)商，制定機(jī)床的數(shù)控改造方案，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行選型，確定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，然后向用戶提出報(bào)價(jià)方案。
根據(jù)企業(yè)與用戶簽訂的技術(shù)改造協(xié)議和關(guān)鍵零部件清單，設(shè)計(jì)機(jī)床改造的主軸系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、導(dǎo)軌與滾珠絲杠及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)、電動(dòng)刀架安裝結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝配圖及其相關(guān)的零部件、電氣控制系統(tǒng)圖及其電氣安裝圖，編制機(jī)械零部件清單和電氣元器件清單。
根據(jù)機(jī)械裝配圖及其相關(guān)的零件圖（含機(jī)械零部件清單），聯(lián)系協(xié)作企業(yè)完成相關(guān)的機(jī)械加工任務(wù)和電氣柜的制作任務(wù)。聯(lián)系相關(guān)的供應(yīng)商購(gòu)置機(jī)械零部件和電氣元器件（包供應(yīng)部門）。
根據(jù)機(jī)械裝配圖安裝主軸系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)（導(dǎo)軌與絲杠）、電動(dòng)刀架、硬限位與回零裝置。根據(jù)電氣原理圖和電氣安裝圖，安裝數(shù)控控制系統(tǒng)的兩個(gè)電氣柜。
分別進(jìn)行數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)的功能調(diào)試，繼而進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的精度檢測(cè)與調(diào)試，使其達(dá)到國(guó)家規(guī)定的數(shù)控機(jī)床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定檢驗(yàn)報(bào)告。
2 課程目標(biāo)
學(xué)生以獨(dú)立或小組合作的形式，通過(guò)教師指導(dǎo)或者借助數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè)等資料，制定普通機(jī)床的數(shù)控改造和數(shù)控機(jī)床原有數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)換代改造作業(yè)計(jì)劃，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成上述計(jì)劃、實(shí)施、檢查并進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋。在實(shí)施計(jì)劃的過(guò)程中，使用工具、設(shè)備和材料等要符合勞動(dòng)安全和環(huán)境保護(hù)規(guī)定，對(duì)已完成的任務(wù)進(jìn)行記錄、存檔和評(píng)價(jià)反饋。
學(xué)習(xí)完本課程后，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造和數(shù)控機(jī)床原有數(shù)控系統(tǒng)的升級(jí)換代改造，包括：①電動(dòng)刀架的安裝與調(diào)試；②主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試；③進(jìn)給系統(tǒng)（含伺服系統(tǒng)與導(dǎo)軌絲杠系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試；④PMC控制（含機(jī)床操作面板）的軟硬件設(shè)計(jì)；⑤機(jī)床的功能調(diào)試；⑥機(jī)床的精度檢驗(yàn)。
3 教學(xué)內(nèi)容
按照數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，本課程采用工作過(guò)程導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，融“教、學(xué)、做”為一體，“知識(shí)、技能、素質(zhì)”培養(yǎng)為一體。
具體學(xué)習(xí)內(nèi)容如下。
數(shù)控系統(tǒng)的組成，數(shù)控機(jī)床電氣原理圖，普通機(jī)床數(shù)控化改造的主要電機(jī)的選擇方法，機(jī)床數(shù)控化改造的機(jī)械結(jié)構(gòu)改造，改造的機(jī)床PLC程序、數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)，普通機(jī)床數(shù)控化改造的刀架及系統(tǒng)的改造，本課程內(nèi)容包括兩個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，學(xué)習(xí)項(xiàng)目描述如表1所示。
4 教學(xué)方法與手段
《普通機(jī)床數(shù)控化改造》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，為突出課程的實(shí)踐性和職業(yè)性，本課程倡導(dǎo)教學(xué)方法的多樣化。本課程主要采用項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法方法，輔助采用案例教學(xué)、學(xué)生互評(píng)、學(xué)生實(shí)操等方法。
項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)：在課程中根據(jù)數(shù)控機(jī)床維修人員的需求，選定機(jī)床數(shù)控化改造過(guò)程為項(xiàng)目，以此為導(dǎo)向，讓學(xué)生完成機(jī)床數(shù)控化改造的整個(gè)過(guò)程，以培養(yǎng)學(xué)生機(jī)床升級(jí)改造的技能。結(jié)合學(xué)院和專業(yè)的現(xiàn)有教學(xué)和實(shí)訓(xùn)條件，以機(jī)床數(shù)控化改造的工作過(guò)程為載體，通過(guò)了解機(jī)械零件加工要求確認(rèn)機(jī)床改造后需要實(shí)現(xiàn)的功能（資訊）、制定機(jī)床的數(shù)控改造方案（計(jì)劃）、設(shè)計(jì)機(jī)床改造部分的機(jī)械裝配圖以及電氣控制原理圖（實(shí)施）、小組互評(píng)、學(xué)生自評(píng)教師點(diǎn)評(píng)（評(píng)價(jià)）的工作過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)。
學(xué)生互評(píng)：每完成一個(gè)改造設(shè)計(jì)任務(wù)，各組同學(xué)進(jìn)行互評(píng)，相互查缺補(bǔ)漏，以達(dá)到知識(shí)互補(bǔ)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)主要涉及5個(gè)方面：1）采用基于業(yè)務(wù)層/支撐層的雙層虛擬網(wǎng)絡(luò)，支撐層提供底層硬件設(shè)備支持，業(yè)務(wù)層由虛擬機(jī)構(gòu)成，完成服務(wù)請(qǐng)求；2）在邏輯上，支撐層與外部網(wǎng)絡(luò)完全隔離，其僅為業(yè)務(wù)層提供虛擬機(jī)運(yùn)行的硬件資源，間接對(duì)外提供云計(jì)算服務(wù)，增強(qiáng)系統(tǒng)安全性；3）業(yè)務(wù)層確保與外部網(wǎng)絡(luò)的通信，外部網(wǎng)絡(luò)的智能終端能夠訪問(wèn)到上層的虛擬機(jī)集群，并提供的相應(yīng)的云計(jì)算服務(wù)；4）通過(guò)虛擬機(jī)所提供外部接口，業(yè)務(wù)層口實(shí)現(xiàn)了與其他外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，完成平臺(tái)內(nèi)部與外部之間的數(shù)據(jù)流通；5）支撐層支持業(yè)務(wù)層虛擬機(jī)的遷移與復(fù)制以及計(jì)算資源分配。通過(guò)虛擬機(jī)集群的形式，業(yè)務(wù)層實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的重新組合與分配。
2、虛擬網(wǎng)絡(luò)分層架構(gòu)設(shè)計(jì)
平臺(tái)沿用虛擬化網(wǎng)絡(luò)基于業(yè)務(wù)層/支撐層的雙層架構(gòu)，雙層架構(gòu)設(shè)計(jì)沿用了虛擬化計(jì)算通用框架，其優(yōu)點(diǎn)是邏輯上，將提供服務(wù)的虛擬機(jī)獨(dú)立劃分為一個(gè)層次，與支撐層的物理設(shè)備完全分離，增強(qiáng)系統(tǒng)的兼容性。確保系統(tǒng)的硬件設(shè)備無(wú)縫升級(jí)，且不會(huì)影響到虛擬機(jī)層的業(yè)務(wù)處理。
3、外部接口設(shè)計(jì)
各地區(qū)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)必須進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和匯總，最后形成教育資源調(diào)度與推送的指標(biāo)參數(shù)。平臺(tái)框架設(shè)計(jì)在業(yè)務(wù)層采用中央核心數(shù)據(jù)庫(kù)，并在匹配加上分布式接口數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)模式。本研究為確保數(shù)據(jù)資源的靈活性和適用性，在通用的數(shù)據(jù)庫(kù)接口的基礎(chǔ)上，允許客戶端的用戶對(duì)存儲(chǔ)管理模式以及數(shù)據(jù)格式進(jìn)行自定義操作。平臺(tái)的外部數(shù)據(jù)完整性和完備性由外部系統(tǒng)統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)。本平臺(tái)真正用來(lái)運(yùn)作的數(shù)據(jù)庫(kù)是中央數(shù)據(jù)庫(kù)，其用途涵蓋了業(yè)務(wù)運(yùn)行、數(shù)學(xué)模型分析與計(jì)算、內(nèi)容推送、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和報(bào)表生成等。各個(gè)接口數(shù)據(jù)庫(kù)的交互數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)的分析、匯總、統(tǒng)計(jì)后由服務(wù)器組的進(jìn)行一體化加工，格式統(tǒng)一后存儲(chǔ)到中央數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)資源有匹配性地從中央數(shù)據(jù)庫(kù)分配給各個(gè)接口數(shù)據(jù)庫(kù)，供外部服務(wù)調(diào)用。
4、支撐層架構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1支撐層架構(gòu)
支撐層通過(guò)平臺(tái)的虛擬機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)接口，為業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)運(yùn)行提供計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。1）在邏輯上與孟海斌蔡金蘋外部網(wǎng)絡(luò)隔離，可以間接對(duì)外提供服務(wù)。其僅為業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)運(yùn)行提供各種硬件支持；2）硬件異構(gòu)系統(tǒng)能夠支持各種不同的硬件設(shè)備，確保系統(tǒng)的兼容性。通過(guò)平臺(tái)統(tǒng)一的內(nèi)部接口為業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)提供硬件支撐；3）支持業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)控制和調(diào)度硬件資源的分時(shí)使用以及資源過(guò)度預(yù)分配。
4.2網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)接口
支撐層為虛擬機(jī)軟件提供網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)接口，一般不直接向業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)提供數(shù)據(jù)接口。借助虛擬機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)各種虛擬機(jī)磁盤映像的存取操作。業(yè)務(wù)層虛擬機(jī)在對(duì)自身磁盤訪問(wèn)的過(guò)程中本質(zhì)上間接調(diào)用了支撐層的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)模塊。支撐層的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)接口極具特點(diǎn)：1）訪問(wèn)接口的虛擬化；2）分布式存儲(chǔ)本身的虛擬化；3）存儲(chǔ)接口的統(tǒng)一化。
4.3虛擬機(jī)磁盤映像池
為保存業(yè)務(wù)層各虛擬機(jī)的虛擬磁盤映像，支撐層的虛擬機(jī)磁盤映像池通過(guò)分布式存儲(chǔ)的方式實(shí)現(xiàn)。磁盤映像池對(duì)外提供四種磁盤映像，共兩大類，其性能特征也不盡相同。磁盤映像包括只讀映像、差分映像、動(dòng)態(tài)映像和準(zhǔn)靜態(tài)映像四類。
4.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)池
業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)由支撐層的虛擬機(jī)磁盤映像池統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)盤和系統(tǒng)盤。當(dāng)多個(gè)虛擬機(jī)組成集群時(shí)，必須對(duì)各個(gè)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行共享，“共享”區(qū)域由支撐層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)池負(fù)責(zé)分配。
4.5虛擬機(jī)接口
虛擬機(jī)軟件是實(shí)現(xiàn)本平臺(tái)的雙層虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵所在。支撐層的各種硬件設(shè)備資源通過(guò)虛擬機(jī)接口統(tǒng)一分配、統(tǒng)一調(diào)度，劃分給多個(gè)虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)使用。
4.6計(jì)算資源池
計(jì)算資源池對(duì)支撐層的GPU和CPU等硬件計(jì)算資源進(jìn)行整合，給業(yè)務(wù)層的虛擬機(jī)提供分布式并行計(jì)算能力。尤其針對(duì)高密集度的統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)接口，虛擬機(jī)第一時(shí)間獲取到所需要的硬件資源。
5、業(yè)務(wù)層架構(gòu)設(shè)計(jì)
業(yè)務(wù)層基于虛擬機(jī)集群模式實(shí)現(xiàn)，這確保了硬件資源調(diào)整和配置的靈活性。根據(jù)各地區(qū)的不同實(shí)際情況，業(yè)務(wù)層的具體的應(yīng)用可以制訂個(gè)性化方案，平臺(tái)的包容性和兼容性得到保障。中央數(shù)據(jù)庫(kù)使整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)、信息有效統(tǒng)一起來(lái)，避免與各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分割。
6、總結(jié)
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 任務(wù)調(diào)度 刀具分配 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
引言
隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造行業(yè)中應(yīng)用范圍的不斷拓展，當(dāng)前制造行業(yè)正逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、信息化。隨著數(shù)控車床在制造過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控設(shè)備的合理管理及維護(hù)，提高設(shè)備的應(yīng)用效率。其中，以現(xiàn)代通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的技術(shù)將數(shù)控設(shè)備與管理系統(tǒng)集成起來(lái)，提高制造加工企業(yè)對(duì)上層設(shè)備以及生產(chǎn)資源的管理、調(diào)配。
一、數(shù)控機(jī)床任務(wù)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)
為了提高對(duì)整個(gè)車間數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)任務(wù)的合理分配，任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)管理人員應(yīng)該根據(jù)機(jī)床的具體負(fù)荷、基于負(fù)荷平衡原則，將生產(chǎn)任務(wù)合理的分配到各個(gè)機(jī)床上，并將數(shù)控加工數(shù)據(jù)上傳至各個(gè)機(jī)床中。由于部分機(jī)床在加工過(guò)程中存在著相關(guān)的約束因素，諸如刀具加工限制因素等，所以需要在這些生產(chǎn)因素作用下，對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工任務(wù)進(jìn)行合理調(diào)度。
在調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)不同的算法（例如遺傳算法、模擬退火算法等）計(jì)算統(tǒng)計(jì)得到不同的調(diào)度方法，建設(shè)形成對(duì)應(yīng)的調(diào)度系統(tǒng)。所選用的算法應(yīng)該盡量保證其具有更加廣泛的全局搜索能力，確保整個(gè)加工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠合理的接駁。
在利用算法進(jìn)行結(jié)果求解時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)備相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)位調(diào)度工作做好前期準(zhǔn)備，包括加工機(jī)床、使用刀具、被加工零件編號(hào)、采用的加工工藝、交貨日期等。這些數(shù)據(jù)可以采用“人工輸入”與“網(wǎng)絡(luò)上傳”兩種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行。
在利用算法的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)影響加工的若干約束條件進(jìn)行分析。例如，刀具數(shù)量條件，由于受到加工成本等方面因素的限制，加工過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)閿?shù)量不足而造成刀具分配緊張的問(wèn)題。因此，在加工過(guò)程中要考慮不同因素對(duì)加工任務(wù)的影響程度，保證系統(tǒng)能夠根據(jù)加工情況自動(dòng)將影響程度較小的相關(guān)因素予以剔除，保證整個(gè)加工流程得以順利進(jìn)行。同時(shí)，還可以根據(jù)刀具的實(shí)際情況，在對(duì)刀具優(yōu)先等級(jí)進(jìn)行設(shè)定的基礎(chǔ)上，選擇不同優(yōu)先等級(jí)的刀具對(duì)不同優(yōu)先等級(jí)的零件進(jìn)行加工，合理解決加工過(guò)程中的刀具分配問(wèn)題，從而更好的解決機(jī)床任務(wù)調(diào)度的問(wèn)題。
二、數(shù)控機(jī)床刀具網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)
（一）當(dāng)前存在的組要問(wèn)題
在數(shù)控機(jī)床任務(wù)調(diào)度管理系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，相關(guān)的管理程序涉及到數(shù)控機(jī)床刀具的管理和排序。作為一個(gè)相對(duì)完整的流程，刀具管理工作應(yīng)該能夠在相對(duì)完善的知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)以及信息協(xié)調(diào)機(jī)制的支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)諸多業(yè)務(wù)的協(xié)同，保證機(jī)床的生產(chǎn)效率最高。但是，部分企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中依然存在一些問(wèn)題，主要包括：
1、刀具網(wǎng)絡(luò)化管理的實(shí)施缺乏數(shù)據(jù)積累，數(shù)據(jù)庫(kù)建立困難
刀具技術(shù)方案階段是整個(gè)工作的源頭，而且對(duì)數(shù)控刀具業(yè)務(wù)的影響程度也最大，而且在整個(gè)階段也最為薄弱，存在著諸多的影響因素：其一，當(dāng)前主要應(yīng)用的刀具技術(shù)方案、使用技術(shù)等依然停留在技術(shù)文件中，沒(méi)有及時(shí)的整理成可入庫(kù)的數(shù)據(jù)；其二，藝人采用翻閱紙質(zhì)刀具樣本、經(jīng)驗(yàn)交流、現(xiàn)場(chǎng)搜尋的方式進(jìn)行刀具選擇工作，難以保證工作的合理性；其三，主要看重對(duì)相關(guān)刀具的日常管理及維護(hù)，不能對(duì)刀具相關(guān)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述，使得刀具的具體加工應(yīng)用不能得以實(shí)施。
2、任務(wù)環(huán)節(jié)之間缺少協(xié)同、效率較低
各個(gè)子任務(wù)環(huán)節(jié)間缺少相關(guān)的業(yè)務(wù)協(xié)同管理，尤其是刀具各項(xiàng)業(yè)務(wù)之間缺少與其他業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的邏輯關(guān)聯(lián)，使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的刀具管理工作處于一個(gè)松散的管理模式中，企業(yè)的生產(chǎn)成本難以得到控制、成本優(yōu)化方式難以實(shí)施、生產(chǎn)效率低下。例如，在生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中，因?yàn)榈毒哂?jì)劃、業(yè)務(wù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計(jì)劃、任務(wù)安排等環(huán)節(jié)的脫節(jié)，導(dǎo)致刀具庫(kù)存長(zhǎng)期居高不下刀具準(zhǔn)備周期過(guò)長(zhǎng)。
二、數(shù)控刀具管理信息化處理系統(tǒng)
（一）不同信息系統(tǒng)中的刀具
深度應(yīng)用信息技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控刀具的管理是刀具管理工作的一個(gè)重要手段。隨著企業(yè)信息化程度的不斷深入，CAD、CAM、CAPP、MRP、ERP鞥在制造行業(yè)中的應(yīng)用范圍不斷得到拓展。上述各個(gè)系統(tǒng)都從多個(gè)角度涉及到了刀具管理問(wèn)題，而且也達(dá)到了對(duì)應(yīng)的刀具管理目的。但是，正是由于上文中提到的各個(gè)加工環(huán)節(jié)之間由于管理信息割裂，導(dǎo)致刀具信息管理系統(tǒng)之間存在著“信息孤島”，充分發(fā)揮信息技術(shù)在刀具管理工作中的作用。
（二）數(shù)控刀具管理信息化平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
構(gòu)建的數(shù)控機(jī)床刀具管理信息化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過(guò)企業(yè)內(nèi)部、外部的刀具資源數(shù)據(jù)庫(kù)以及刀具應(yīng)用技術(shù)，形成了刀具管理信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源。該系統(tǒng)還在用戶的應(yīng)用層面構(gòu)建起了刀具搜索模塊、刀具臺(tái)賬模塊、刀具數(shù)據(jù)維護(hù)、業(yè)務(wù)管理模塊；而在業(yè)務(wù)邏輯層面則實(shí)現(xiàn)了刀具計(jì)劃、刀具備用、刀具存儲(chǔ)、刀具應(yīng)用等功能。另外，該系統(tǒng)還可以很好的與CAPP、CAM等自動(dòng)生成系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)控刀具生成計(jì)劃方案的業(yè)務(wù)協(xié)同；最后，該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了與MRP、ERP系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控刀具準(zhǔn)備階段的業(yè)務(wù)協(xié)同；另外，還能夠和生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)刀具應(yīng)用的業(yè)務(wù)協(xié)同。
（三）系統(tǒng)性能
數(shù)控刀具分配與管理信息化系統(tǒng)需要達(dá)到的性能要求為：
1、具有與制造生產(chǎn)線統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)，滿足不同類型刀具在加工參數(shù)、數(shù)據(jù)管理表達(dá)以及存儲(chǔ)等方面的要求。
2、擁有靈活的數(shù)控刀具分類、刀具屬性定義管理模塊，可以適應(yīng)多樣化的管理、查詢需求。
3、具有足夠的開(kāi)放性，能夠與系統(tǒng)外部共享刀具數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)，甚至將之納入到管理系統(tǒng)當(dāng)中統(tǒng)一管理。
4、具有數(shù)據(jù)累積、更新的能力，可以及時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。
5、能夠快速、方便的進(jìn)行刀具搜索。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 控制技術(shù)
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)線操作人員的知識(shí)和能力要求越來(lái)越高。
一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
(一)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)
對(duì)零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動(dòng)加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對(duì)那些普通機(jī)床很難加工或無(wú)法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。
加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺(tái)最小移動(dòng)量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動(dòng)加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時(shí)可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。
良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用；同時(shí)還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價(jià)格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
自動(dòng)化程度高。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員的人數(shù)，同時(shí)有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級(jí)的制造系統(tǒng)發(fā)展。
(二)數(shù)控機(jī)床的缺點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床的主要缺點(diǎn)如下：價(jià)格較高，設(shè)備首次投資大；對(duì)操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時(shí)。手工編程的工作量大。
二、數(shù)控機(jī)床的種類
數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類如下：
按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床：這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。
按運(yùn)動(dòng)方式分類。按運(yùn)動(dòng)方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條直線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。
按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價(jià)格便宜，適用于自動(dòng)化程度要求不高的場(chǎng)合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全，價(jià)格適中，應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全，價(jià)格較貴。
三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展
機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動(dòng)控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國(guó)機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運(yùn)性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的自動(dòng)化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計(jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動(dòng)編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級(jí)階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動(dòng)化。
綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來(lái)越顯示出強(qiáng)大的威力。
四、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。在技能要求日益提高的今天，對(duì)數(shù)控機(jī)床的熟悉與了解已成為該行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員必不可少的一環(huán)。筆者結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)談?wù)剶?shù)控機(jī)床的優(yōu)、缺點(diǎn)，及其種類以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，供大家參考：
一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
(一)、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)
對(duì)零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動(dòng)加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對(duì)那些普通機(jī)床很難加工或無(wú)法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺(tái)最小移動(dòng)量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動(dòng)補(bǔ)償進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動(dòng)加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時(shí)可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用；同時(shí)還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價(jià)格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)化程度高。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員的
人數(shù)，同時(shí)有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級(jí)的制造系統(tǒng)發(fā)展。
(二)數(shù)控機(jī)床的缺點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床的主要缺點(diǎn)價(jià)格較高，設(shè)備首次投資大；對(duì)操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時(shí)。手工編程的工作量大。
二、數(shù)控機(jī)床的種類
數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床：這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。按運(yùn)動(dòng)方式分類。按運(yùn)動(dòng)方式，數(shù)控機(jī)床可分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條直線，而且對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價(jià)格便宜，適用于自動(dòng)化程度要求不高的場(chǎng)合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全，價(jià)格適中，應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全，價(jià)格較貴。
三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；一體；變化；核心
數(shù)控技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化是當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向，機(jī)械制造的競(jìng)爭(zhēng)其實(shí)質(zhì)是數(shù)控的競(jìng)爭(zhēng)。《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》將“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”確定為16個(gè)科技重大專項(xiàng)之一。通過(guò)國(guó)家相關(guān)計(jì)劃的支持，我國(guó)在數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)研究方面有了較大突破，創(chuàng)造了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果和核心技術(shù)。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）中高檔數(shù)控機(jī)床的開(kāi)發(fā)取得了較大進(jìn)展，在五軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工、數(shù)字化設(shè)計(jì)以及高速加工等一批關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，自主開(kāi)發(fā)了包括大型、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床，精密及超精密數(shù)控機(jī)床以及一大批專門化高性能機(jī)床，并形成了一批中檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化基地。
（2）關(guān)鍵功能部件的技術(shù)水平、制造質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高，功能逐步完善，部分性能指標(biāo)接近國(guó)際先進(jìn)水平，形成了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的功能部件。開(kāi)發(fā)出了高速主軸單元、高速滾珠絲杠、重載直線導(dǎo)軌、高速導(dǎo)軌防護(hù)裝置、直線電機(jī)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、刀庫(kù)與機(jī)械手、A/C 軸數(shù)控銑頭、高速工具系統(tǒng)、數(shù)字化量?jī)x等高性能功能部件樣機(jī)，其中有的品種已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
（3）中高檔數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用取得一定成果。通過(guò)自主研發(fā)或與國(guó)外開(kāi)展技術(shù)合作，在中檔數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)上取得明顯進(jìn)展。初步解決了多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)難題；為適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的配套要求，相繼開(kāi)發(fā)出交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸交流伺服控制系統(tǒng)，并形成了系列化產(chǎn)品。
1、與國(guó)外的差距
1.1高檔數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)供應(yīng)能力不足。盡管我國(guó)機(jī)床行業(yè)近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，數(shù)控化率穩(wěn)步提高，但機(jī)床消費(fèi)和生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)性矛盾仍然比較突出。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)中高檔機(jī)床的需求量逐漸超過(guò)低檔機(jī)床。但國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床以低檔為主，高檔數(shù)控機(jī)床絕大部分依賴進(jìn)口。
1.2自主創(chuàng)新能力不足。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的基礎(chǔ)、共性技術(shù)研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進(jìn)行。能力薄弱，技術(shù)創(chuàng)新投入不足，引進(jìn)消化吸收能力差，低水平生產(chǎn)能力過(guò)剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術(shù)人才。雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對(duì)基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究，忽視了自主開(kāi)發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)速度慢。
1.3 產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性及服務(wù)等能力不強(qiáng)。國(guó)產(chǎn)機(jī)床在質(zhì)量、交貨期和服務(wù)等方面與國(guó)外著名品牌相比存在較大的差距。在質(zhì)量方面，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)MTBF 與國(guó)際先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相差較大。國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心的MTBF 與國(guó)際上先進(jìn)水平也有較大差距。在交貨期方面，絕大多數(shù)企業(yè)由于任務(wù)重拖期交貨。服務(wù)體系不健全，在市場(chǎng)開(kāi)拓、成套技術(shù)服務(wù)、快速反應(yīng)能力等方面不能滿足市場(chǎng)快節(jié)奏和個(gè)性化的要求。
1.4 功能部件發(fā)展滯后。機(jī)床是由各種功能部件（主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控伺服系統(tǒng)等）在床身、立柱等基礎(chǔ)機(jī)架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床整體技術(shù)與數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展是相互依賴、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。我國(guó)數(shù)控機(jī)床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數(shù)控系統(tǒng)等也有專門的制造廠家，其中個(gè)別產(chǎn)品的制造水平接近國(guó)際先進(jìn)水平。但整體上，我國(guó)機(jī)床功能部件發(fā)展緩慢、品種少、產(chǎn)業(yè)化程度低，精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況還不過(guò)硬。目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。衡量數(shù)控機(jī)床水平的高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動(dòng)功能部件等還依賴進(jìn)口。
2、國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)2004年10月，完成的《數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床大致發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾方面：
2.1 智能、高速、高精度化
新一代數(shù)控機(jī)床為提高生產(chǎn)效率，向超高速方向發(fā)展，采用新型功能部件（如電主軸、直線電機(jī)、LM 直線滾動(dòng)系統(tǒng)等）主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15，000r/min 以上。計(jì)算機(jī)技術(shù)及其軟件控制技術(shù)在機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)中占的比重越來(lái)越大，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件的復(fù)雜化，帶來(lái)了機(jī)床系統(tǒng)及其硬件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，數(shù)控機(jī)床的智能化程度日趨提高。一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005 mm（ISO 標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)法），就是一臺(tái)高精度機(jī)床，在0.005mm（ISO 標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)法）以下，就是超高精度機(jī)床。高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展，精密度已達(dá)到微米級(jí)。
2.2 設(shè)計(jì)、制造綠色化
綠色設(shè)計(jì)是一種綜合考慮了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用和回收等整個(gè)生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進(jìn)設(shè)計(jì)理論和方法。它在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、制造及其活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，從而使得產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源利用率最高。數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮：綠色材料設(shè)計(jì)；可拆卸性設(shè)計(jì)；節(jié)能性設(shè)計(jì)；可回收性設(shè)計(jì)；模塊化設(shè)計(jì)；綠色包裝設(shè)計(jì)等。綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床在制造時(shí)要考慮：節(jié)約資源的工藝設(shè)計(jì)；節(jié)約能源的工藝設(shè)計(jì)；環(huán)保型工藝設(shè)計(jì)等
2.3 復(fù)合化與系統(tǒng)化
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；新技術(shù)；趨勢(shì)
0 引言
在世界經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快的影響下，各個(gè)國(guó)家間呈現(xiàn)出越來(lái)越激烈的競(jìng)爭(zhēng)，并且這為企業(yè)的良好發(fā)展提供了契機(jī)，尤其是制造行業(yè)應(yīng)當(dāng)把握住機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。應(yīng)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)促進(jìn)了制造行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的特點(diǎn)是質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高，因此能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)理想的經(jīng)濟(jì)效益。
1 數(shù)控機(jī)床的組成部分和特點(diǎn)
通常而言，數(shù)控機(jī)床的組成部分是：（1）主機(jī)，其屬于數(shù)控機(jī)床的主體，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部件是主軸、立柱、機(jī)床身等，其作用是為了對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行切削加工；（2）數(shù)控設(shè)備，其屬于數(shù)控機(jī)床的核心部分，主要有軟件和硬件（紙帶閱讀機(jī)、鍵盒、CRT顯示器、印刷電路板），用以將數(shù)字化零件程序輸入，且存儲(chǔ)輸入信息、插補(bǔ)運(yùn)算、變換數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行一系列的控制；（3）驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其屬于數(shù)控機(jī)床執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)部分，主要有進(jìn)給電機(jī)、主軸電機(jī)、進(jìn)給單元，以及驅(qū)動(dòng)單元組成。基于數(shù)控設(shè)備的控制，借助電液伺服系統(tǒng)或電氣完成進(jìn)給與主軸驅(qū)動(dòng)。在幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的情況下，能夠加工空間曲線、平面曲線、直線，定位；（4）輔助設(shè)備，其指的是數(shù)控機(jī)床的一部分配件，確保數(shù)控機(jī)床的監(jiān)測(cè)、照明、、排屑、冷卻等，這主要有監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備、刀具設(shè)備、數(shù)控分度頭、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、交換工作臺(tái)、排屑設(shè)備、氣動(dòng)設(shè)備，液壓設(shè)備等等；（5）編程和其它的一些附屬裝置，其主要作用是存儲(chǔ)和編制零件程序。
在數(shù)控單元當(dāng)中包括數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控與操作部分，其屬于數(shù)控機(jī)床的核心。相比較于普通的機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是：（1）生產(chǎn)效率高（通常是普通機(jī)床的幾倍）、機(jī)床的剛性大，精度高；（2）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定；（3）機(jī)床的自動(dòng)化能力強(qiáng)、能夠使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕；（4）能夠?qū)嵤┒嘧鴺?biāo)聯(lián)動(dòng)，可以對(duì)復(fù)雜形狀的零件進(jìn)行加工；（5）在改變加工零件的情況下，通常僅僅要求對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行改變，如此能夠使生產(chǎn)準(zhǔn)備的時(shí)間減少；（6）需要操作工作者和維修工作者都具備較高的素質(zhì)。
2 數(shù)控機(jī)床新技術(shù)的特性
（1）在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用新型智能化的機(jī)器人。在最初的階段，智能機(jī)器人的工作主要是裝卸搬運(yùn)，在日益進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)影響下，新型的智能機(jī)器人業(yè)已具備視覺(jué)與觸覺(jué)的功能，可以憑借感官完成一些人工方面的事項(xiàng)。應(yīng)用一些智能機(jī)器人不但使大量的物力和人力節(jié)省，而且也使大量的費(fèi)用減少。
（2）復(fù)合加工技術(shù)的應(yīng)用。復(fù)合加工業(yè)已由初期的鉆、車等加工步驟向加工齒面、削磨內(nèi)外圓，以及表面助理轉(zhuǎn)變。
（3）直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用。功率和扭矩較大的直線點(diǎn)擊重點(diǎn)用在重載機(jī)床與高速機(jī)床，這不但使高定位精度和快速度實(shí)現(xiàn)，而且力矩電機(jī)會(huì)代替普通的機(jī)械傳動(dòng)。在國(guó)際機(jī)械制造領(lǐng)域當(dāng)中，業(yè)已出現(xiàn)相似的成功例子，接下來(lái)的發(fā)展就是推廣與普及。
（4）應(yīng)用綠色機(jī)床技術(shù)。學(xué)術(shù)界很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)探究的重點(diǎn)就是綠色機(jī)床。在注重?cái)?shù)控機(jī)床高精度和高速度的過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)重視它的環(huán)保性。機(jī)床的環(huán)保會(huì)對(duì)人們的健康產(chǎn)生直接性的影響，怎樣節(jié)能減排以及確保工作者身體健康以及提高工作效率，這是綠色機(jī)床的根本所在。
3 數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）高精度。各個(gè)工業(yè)大國(guó)都十分注重提升數(shù)控機(jī)床的加工精度，通常來(lái)講，數(shù)控機(jī)床的加工精度涵蓋數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的幾何精度和數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的加工精度。在提高數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定性以及應(yīng)用補(bǔ)償技術(shù)和輔助策略的基礎(chǔ)上能夠大大地提高數(shù)控機(jī)床的精度。
（2）高穩(wěn)定性。針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的制造商來(lái)講，其非常重視的一個(gè)問(wèn)題是數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性，如果一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性能非常高，就會(huì)使數(shù)控機(jī)床的事故率大大地降低，這不但有利于制造工作的順利進(jìn)行，而且有利于生產(chǎn)效率的大大提升。為此，衡量數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)是數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性。
（3）高效性。具體來(lái)講，高效性是指大大地提高數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行速度，這一是能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率的提升，二是能夠使投入的費(fèi)用降低，在生產(chǎn)的過(guò)程中普遍性地應(yīng)用零件的高速加工。
（4）智能化。針對(duì)各種領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程而言，一致的理想是智能化。應(yīng)用一種模擬網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控與數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，憑借電子計(jì)算機(jī)編制本來(lái)人工操作的運(yùn)行程序?yàn)橐环N既定的模式，且以機(jī)器控制代替人力控制的方法就是智能化加工。通常而言，應(yīng)用智能化重點(diǎn)包括智能維修、智能分析，以及智能監(jiān)控。
（5）網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化又稱“e-制造”，是把數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制，在計(jì)算機(jī)上操作使用，虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來(lái)越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過(guò)軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢(shì)。
4 結(jié)論
總之，數(shù)控加工技術(shù)對(duì)于制造業(yè)的重要性不言而喻， 其對(duì)一國(guó)經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、綜合實(shí)力和國(guó)際地位的推動(dòng)作用是十分突出的。針對(duì)制造領(lǐng)域的重要性來(lái)講，數(shù)控加工技術(shù)舉足輕重。其有利于國(guó)家綜合實(shí)力、國(guó)防經(jīng)濟(jì)，以及國(guó)際地位的提升，當(dāng)前形勢(shì)下，一個(gè)非常顯著的問(wèn)題是我國(guó)的制造領(lǐng)域的發(fā)展不夠先進(jìn)，依舊滯后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，這就要求進(jìn)一步地探究數(shù)控加工這種機(jī)械制造技術(shù)。在對(duì)新型技術(shù)引進(jìn)的過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)不斷地創(chuàng)新，進(jìn)而不再依賴于發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控技術(shù)，自主研發(fā)有著國(guó)際先進(jìn)能力的數(shù)控機(jī)床技術(shù)，從而使我國(guó)逐步地轉(zhuǎn)變成為世界性的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。
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關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;先進(jìn)技術(shù);未來(lái)機(jī)床
前言
數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，其技術(shù)水平的高低代表了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展水平。數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜的機(jī)電液系統(tǒng)，與其它電子產(chǎn)品和機(jī)械制造業(yè)不同的是，它已經(jīng)具備了相對(duì)成熟的理論和可靠技術(shù)。數(shù)控機(jī)床的先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到了精密高速?gòu)?fù)合加工機(jī)研發(fā)制造領(lǐng)域，此后隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和完善，其功能也將會(huì)越來(lái)越多，操作方法越來(lái)越簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性越來(lái)越好，數(shù)控機(jī)床的性價(jià)比也會(huì)越來(lái)越好，應(yīng)用和發(fā)展空間廣闊。
1.數(shù)控機(jī)床的概念和特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，包括主機(jī)、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、輔助裝置。數(shù)控機(jī)床發(fā)展以及經(jīng)歷了三個(gè)階段，一個(gè)是上世紀(jì)50年代的初級(jí)階段，一個(gè)是上世紀(jì)90年代的中級(jí)階段，第三階段是上世紀(jì)末，數(shù)控機(jī)床普遍用于生產(chǎn)，柔性單元、柔性系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)中央集成制造系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用[1]，數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入成熟階段。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床技術(shù)會(huì)出現(xiàn)五大特點(diǎn)：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集成化和微型化。這將會(huì)給制造業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
2.數(shù)控機(jī)床的先進(jìn)技術(shù)
不管是國(guó)內(nèi)國(guó)外，先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床都會(huì)應(yīng)用到企業(yè)的核心技術(shù)，力求生產(chǎn)出高技術(shù)、高效益的數(shù)控機(jī)床，并根據(jù)企業(yè)自身的特點(diǎn)，用最低的成本生產(chǎn)出最高效益的產(chǎn)品。還必須有科學(xué)的管理和應(yīng)用，才能發(fā)揮這種技術(shù)高密度集合的數(shù)控機(jī)床的最大價(jià)值。
我國(guó)的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)形成了開(kāi)放的結(jié)構(gòu)體系，機(jī)床制造商通過(guò)開(kāi)放平臺(tái)增加自己需要的硬件和軟件。目前的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)主要有可重構(gòu)技術(shù)、軟件伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、CNC系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)[2]。
2.1可重構(gòu)技術(shù)
可重構(gòu)技術(shù)使數(shù)控機(jī)床成為以用戶為中心的模塊化機(jī)床，用戶可以根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品的變化對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)、布局和加工功能進(jìn)行轉(zhuǎn)變，提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，滿足了不同的加工工業(yè)的需求，克服了實(shí)際批量生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)控機(jī)床功能利用低的缺點(diǎn)，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。
2.2軟件伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)
數(shù)控系統(tǒng)中另一個(gè)重要組成部分是軟件伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。就是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制算法采用的伺服裝置。這項(xiàng)技術(shù)具有幾大優(yōu)點(diǎn)值得我們重視，穩(wěn)定;基于數(shù)值計(jì)算、精度高;通過(guò)參數(shù)設(shè)定、調(diào)整減少;ASIC電路容易形成。伺服技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)而言已經(jīng)取得了重大突破，突破的結(jié)果產(chǎn)生了數(shù)字交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。隨著電力電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)及控制理論、微電子技術(shù)的發(fā)展、軟件運(yùn)算及處理能力的提高，系統(tǒng)的運(yùn)算速度有了很大的提高，伺服技術(shù)可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)，推動(dòng)了高精密高加速加工技術(shù)的發(fā)展。
2.3CNC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)就是通信、共享信息。通信聯(lián)網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)采集等功能，能夠保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備高質(zhì)量完成任務(wù)，并將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)的數(shù)據(jù)傳送到管理層，管理層得到數(shù)據(jù)后會(huì)下達(dá)生產(chǎn)管理及調(diào)度的命令。因此，CNC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。
2.4自適應(yīng)技術(shù)
自適應(yīng)技術(shù)借助高動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，使機(jī)床部件具有自動(dòng)適應(yīng)性，能夠自主地適應(yīng)加工過(guò)程和外界環(huán)境等，反應(yīng)更快、更加精確也更堅(jiān)實(shí)更靈活，通常情況下，它能夠有效地消除振動(dòng)、變形、噪聲等內(nèi)部干擾，加工更穩(wěn)定更經(jīng)濟(jì)，具有一定的智能化。
3.數(shù)控技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控機(jī)床以后的發(fā)展前景會(huì)更加廣闊，在結(jié)構(gòu)體系、功能方面、性能方面都會(huì)有很大的改革和轉(zhuǎn)變。具體有以下幾方面的內(nèi)容：
3.1高速化與高精度化
數(shù)控機(jī)床一直追求的是高效率、高質(zhì)量。提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的前提是高速度和精準(zhǔn)的加工技術(shù)。縮短生產(chǎn)周期，企業(yè)才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)。
3.2智能化
數(shù)控技術(shù)已經(jīng)智能化了，并且智能化會(huì)滲透到數(shù)控機(jī)床的各方面。為了驅(qū)動(dòng)方便更多人性化的設(shè)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)，會(huì)出現(xiàn)智能診斷、智能監(jiān)控系統(tǒng)和感應(yīng)裝置，系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候會(huì)得到及時(shí)的反饋和維護(hù)，減少了查找故障的時(shí)間，為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展提供了機(jī)會(huì)。
3.3驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化
并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)床通過(guò)機(jī)床主軸和機(jī)座之間采用多桿并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，控制桿系中桿的長(zhǎng)度使得桿系支撐的平臺(tái)獲得相應(yīng)自由度的運(yùn)動(dòng)。多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量多種功能都會(huì)得到實(shí)現(xiàn)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的加工，具有重量輕、速度快等優(yōu)勢(shì)。
3.4網(wǎng)絡(luò)化
數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是一個(gè)必然趨勢(shì)。機(jī)床依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和在線監(jiān)測(cè)功能，同時(shí)方便對(duì)機(jī)床進(jìn)行程序的修改。數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)后會(huì)有幾個(gè)能力：可靠性、隨時(shí)性、穩(wěn)定性、在線性，方便采集數(shù)據(jù)，程序交換，實(shí)現(xiàn)電腦監(jiān)控的執(zhí)行。
總的來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)很好。首先在功能方面，將來(lái)的用戶界面會(huì)出現(xiàn)圖形化，通過(guò)三維的立體式的動(dòng)態(tài)圖來(lái)展現(xiàn)，非專業(yè)人員也能很好的操控，方便用戶使用。將來(lái)的計(jì)算可視化也會(huì)用于自動(dòng)的編程和預(yù)處理等多個(gè)方面，數(shù)控技術(shù)也會(huì)加入多媒體技術(shù)，使機(jī)床能夠綜合處理圖像、文字、聲音等混合信息。在結(jié)構(gòu)方面，未來(lái)機(jī)床會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)模式化、數(shù)控功能專門化、數(shù)控技術(shù)智能化。將來(lái)機(jī)床智能化會(huì)自動(dòng)適應(yīng)控制技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)的環(huán)境，智能發(fā)出指令指使機(jī)床工作，自行檢測(cè)發(fā)生的故障，在未來(lái)也會(huì)自行修復(fù)產(chǎn)生的故障。智能化驅(qū)動(dòng)裝置會(huì)分析機(jī)床的數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，使機(jī)床具有更好的運(yùn)動(dòng)效果。智能化將成為未來(lái)生產(chǎn)廠家必爭(zhēng)的技術(shù)和核心。
4.結(jié)束語(yǔ)
國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)制造業(yè)，制造業(yè)離不開(kāi)數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床技術(shù)又是發(fā)展制造業(yè)的基礎(chǔ)。面對(duì)市場(chǎng)的需求，數(shù)控機(jī)床會(huì)實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、數(shù)字化[3]，隨著計(jì)算機(jī)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床也會(huì)得到很大的發(fā)展和提高。
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關(guān)鍵詞：普通機(jī)床 數(shù)控改造 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 精度 鄭州論文 開(kāi)題報(bào)告
一、課題概述、背景及意義
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、fmc、fms外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行cad、cae、cam、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行mis(管理信息系統(tǒng))、cims等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達(dá)20.8%，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 ②可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。③ 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”。④ 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。⑤ 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統(tǒng))以及cims計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機(jī)床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。
目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。我國(guó)大量的普通機(jī)床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線，用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開(kāi)環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國(guó)家加大了對(duì)這類機(jī)床的改造力度，國(guó)防科工委更是推行了萬(wàn)臺(tái)機(jī)床數(shù)控化計(jì)劃，車床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數(shù)控改造為例，研究機(jī)床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，機(jī)床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造數(shù)控改造后，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。基于上述分析，本課題的研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。
二、主要研究?jī)?nèi)容
1.普通車床數(shù)控改造方案的確定，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
2.對(duì)普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)床縱、橫進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
3. 對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
4. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對(duì)影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分析。
5. 對(duì)影響伺服傳動(dòng)精度的因素齒輪傳動(dòng)精度、滾珠絲杠副傳動(dòng)精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。
6. 對(duì)影響伺服元件伺服精度的因素步進(jìn)電機(jī)步矩角精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。
三、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
2. 對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制模型，分析系統(tǒng)的誤差來(lái)源及影響系統(tǒng)精度的因素。
4. 設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制精度。
四、擬解決方案及關(guān)鍵技術(shù)
1. 普通車床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計(jì)算、滾珠絲杠副的剛度驗(yàn)算等。
2. 對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制原理模型，分別對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)元件的伺服精度、伺服機(jī)械傳動(dòng)元件傳動(dòng)精度進(jìn)行分析，分析影響經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床定位精度主要因素。
4. 在伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制電路中加入步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，改善步矩角特性，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的定位精度。
五、創(chuàng)新點(diǎn)
1. 運(yùn)用機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方法進(jìn)行普通車床數(shù)控改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)上達(dá)到有高的靜動(dòng)態(tài)剛度;運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙;便于操作和維修。
2. 從經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的控制原理模型分析影響整個(gè)系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素，分析影響機(jī)床機(jī)床定位精度的各項(xiàng)誤差來(lái)源，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法并應(yīng)用于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
3. 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，減小步進(jìn)電機(jī)的步距角及機(jī)床的脈沖當(dāng)量，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的加工精度，改善電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，減小噪聲，增加控制的靈活性。
六、課題預(yù)計(jì)目標(biāo)
1.普通車床數(shù)控改造的方案的研究，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
2. 對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型，并根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對(duì)影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。
3. 研究提高機(jī)械傳動(dòng)部件的傳動(dòng)精度與剛度的方法，對(duì)普通車床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善伺服進(jìn)給系統(tǒng)的伺服特性。
4. 設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率。
七、課題研究進(jìn)展計(jì)劃
預(yù)計(jì)本課題研究進(jìn)展主要分以下幾個(gè)階段：
1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻(xiàn)資料并撰寫開(kāi)題報(bào)告
2. 2007年12月～2008年03月 收集相關(guān)方面的資料，以普通車床數(shù)控改造為例進(jìn)行總體設(shè)計(jì)
3. 2008年03月～2008年04月 學(xué)習(xí)機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面知識(shí)
4. 2008年04月～2008年07月 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制普通車床數(shù)控改造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖
5. 2008年07月～2008年08月 學(xué)習(xí)機(jī)床控制精度等方面知識(shí)
6. 2008年08月～2008年09月 對(duì)機(jī)床進(jìn)行精度分析
7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機(jī)床控制精度的措施
8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業(yè)論文
9. 2008年12月 畢業(yè)答辯
參 考 文 獻(xiàn)
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