数控机床的概述精选(九篇)

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第1篇：数控机床的概述范文

关键词：CAT-180数控热旋压机床；西门子840D数控系统；改造

1 概述

该机床是19世纪末期从西班牙DENN公司引进的数控热旋压机床，主要用于金属筒形部件（Φ140mm-Φ180mm）的热旋压，由于该机床使用时间过长，部分配件老化，使其加工精确度降低，而且存在设备部件复杂、维修成本高等问题。因此为了保证生产，降低维修成本，我们通过对进出料系统、温度补偿等装置，以及部分电气系统和机械系统的改造，机床的进出料系统采用气动式装置，机床的驱动轴采用SIMODRIVE 611D伺服驱动，从而使设备恢复原貌。

2 机床结构的构成

机床主要包括主轴驱动、液压系统、进给轴驱动、上下料装置、装置、刀具管理等，由直流电机作为主轴（SP轴），其作为旋转轴，可分为高速和低速旋转，并带电动换挡结构，主轴电机采用原来机床的直流电机，由ABB公司生产的M3AA 250 SMA-4型电机；横向轴为X轴、纵向轴为Z轴（对着主轴），其中Y轴为虚拟轴，需要适配第三几何轴。X轴和Z轴的位移检测元件采用的是绝对值编码器，通过液压驱动控制X轴和Z轴的位移量。这样通过三轴联动，可以对金属圆筒部件进行热旋压。

3 西门子840D数控系统简介

西门子840D、SIMODRIVE611D数字驱动和S7-300PLC，用MTS位移传感器作为位置和速度检测元件，通过伺服阀控制油缸活塞的位移量，经各信号的相互传递，构成全数字闭环控制系统。该系统适于机床各式各样复杂部件的加工任务，并有其精度高的特点。它由NCU（数控单元）、MMC、PLC等部件构成该数控系统，并用总线相连各部件来完成信号的传输任务。

3.1 NCU控制模块

NCU单元是西门子840D数控系统中的中央控制单元，它为系统的核心，负责处理CNC的一切功能及机床的控制，它与611D伺服驱动的总线连接，用来接收数控指令并向系统提供信号反馈；NC和S7-300PLC内的CPU都一起集成在NCU模块中，与MMC、主轴驱动、伺服驱动等连接。

3.2 人机界面

它是MMC和OP建立的西门子840D与操作者互相交互的界面，是执行NC数据的输入以及数据的显示，其中OP单元，带有10.4寸的TFT显示屏、NC键盘；MMC是一台小型计算机，并带独立的CPU、硬盘和软驱，其中PCU是为操作面板匹配而设计的MMC模块，该机床为PCU50，并配有高级HMI，同时带有WINDOWS NT4.0，用于人机可视化交互，如编程、诊断等功能；其中MCP是数控操作台上有用户自定义功能按键的操作面板，通过MP总线连接各模块，主要控制机床的相关动作、主轴以及进给轴。

3.3 PLC控制模块

PLC模块是NCU的子模块，由电源模块（PS）和接口模块（IM）以及信号模块（SM）等组成，用于机床的控制与监控。其中电源模块（PS）是PLC和NC的供应电源；接口模块（IM）是用在不同等级的互连；信号模块（SM）有DI型（SM321）、DI/DO型（SM323）、DO型（SM322）等。其中西门子公司提供的840dtoolbox包含有机床的部分程序，安装下载后可实现主轴的旋转以及X轴和Z轴的控制，还可以增加用户自定义的程序来实现液压、气动、、冷却等辅助控制，这些功能需要在SIMATIC Manager件上编程才能实现。

4 机床设计

4.1 进给驱动控制原理

该机床系统是全闭环控制系统，采用MTS磁制伸缩式位移传感器，为其提供位置反馈和速度反馈，其输出为绝对数值SSI数字输出，有着控制精度高，信号不漂移及变值的特点；在伺服油缸中装有浮动永磁磁环，当磁环移动时上下感测到的位移即为活塞的位移。当CNC发出指令时，信号通过NCU各总线传递给伺服驱动系统，当位移传感器检测的位置不在指令发出的位置时，它通过位置控制电路输出±10V的电压信号，传送到伺服编码器使能端（D和E端），控制液压缸活塞的位移量，同时，位移传感器输出0-10V的速度信号，反馈给机床，位移传感器发出的位置和速度反馈信号传输到系统后，对伺服阀作出相应的位置和速度调整，从而对进给轴的位移和速度实现精确控制，并在人机界面中显示出来；当位置传感器检测到CNC给出的指令一致时，位置控制电路系统停止发出±10V电压信号，从而进给轴停止。如图1。

4.2 主轴控制原理

主轴采用是原来的主轴驱动直流电机。CNC中发出的速度S指令，由指定的速度值决定，其速度还可以通过主轴倍率开关进行转换。当信号经过PLC时，对S码进行译码出来，再经模拟输出转换为十六位数的整数，然后送给数模转换模块，转换为需要的数字信号，并输出±10V的电压信号传递给主轴驱动系统，控制其转速，如图2所示。

4.3 上下料装置的改进

为了安全，降低成本，操作简单，我们采用气缸作为上下料装置，首先把金属圆筒经过中频加热到一定的温度后，把加热好的料进入旋压机加工时，用小车把料推向旋轮底部，再用顶料气缸把料推向旋压机卡爪内，通过卡爪夹紧、加热补偿，主轴旋转，进行热旋压；完成后，出料时，首先出料气缸把小车推向出料口，卡爪松开后，顶料杆把金属成形圆筒推出到小车上，推出来后，小车再慢慢退回到出料的初始位置，进行自动下料，从而实现上料和下料的全部过程。图3为上下料装置。

5 机床调试

5.1 PLC程序设计

机床的外部动作由MCP操作面板的用户自定义区域在PLC中设定地址，其主轴和X轴、Z轴也在MCP控制面板上。通过线路检查合理后方可试车，调试时，首先对系统的PLC程序及NCK数据总清，PLC程序才能调试。通过安装840dtoolbox后，打开s7-300软件就能打开gp8x0d65这个文件夹的程序，下载到CPU中，然后对FC功能块进行调试，下载成功后，MCP上的灯不再闪烁，同时对机床的各轴参数进行修改后，各轴就可以正常工作，同时还需对机床数据以及PLC数据备份。通过PLC的编程，能够对系统的各种信号进行处理，与对轴的定位控制以及的控制。

5.2 报警文本制作

当机床发生故障时，显示屏上会提示故障信息及故障代码，同时，机床可能停止工作，以提醒操作者采取适当的措施去处理该机床，为机床的维护提供了便利。报警由系统报警、用户报警组成，其中系统报警是机床在出厂前已经编辑好的报警文本，这些报警的代码可以通过《西门子840D诊断手册》查阅该报警的具体问题及解决措施。

用户报警文本制作：

在制作用户报警时，首先要在MBDDE.INI文本中进行相关设置，同时还需要具备三个条件才能实现：

（1）PLC程序处理相应报警信号

用户自定义报警共有25组号码，每一组有64个号码与之对应，如DB2.DBX184.3对应的报警号为700035，如图4。在编写PLC程序时，要对该机床的报警编写合适的报警号，以便出现故障时查验。为实现报警，还需触发相应的报警信号在NC设置的激活动作。

（2）在程序OB1中需调用FC10

该机床发出的报警帮助信息t由NC自动处理，但出厂时设置的机床报警及操作信息经接口信号传送到DB2进行处理，这些信号再通过功能块FC10经PLC传递给MMC和NC，并且在MMC上显示报警信息和故障代码。当机床报警信号由0变为1时，报警信息在MMC上立刻显示，由1变到0时，只要操作者按下复位键，系统及时复位，报警代码消失，如图5所示。

（3）编好报警文本并传入系统

当我们需要编写英文报警文本时，需在MMC中的Microsoft的Dos环境中的ASCⅡ编辑器中编写，但编写中文报警文本时，必须通过个人电脑安装的winpcin软件编写中文报警信息并把文件传输到mb.dir文件中才能实现该报警。

6 结束语

该机床通过改造后运行比较稳定，功能强大，程序设计简单，维护方便，加工精确度得到提高，降低了设备维修成本，提高了设备利用率。

参考文献

[1]杨斌.西门子840D数控系统的介绍[J].CAD/CAM与制造业信息化，2004（6）：87-89.

[2]徐斌.西门子840D数控系统在龙门铣上的开发应用[D].浙江工业大学，2015：13-15.

[3]刘佳佳.大型强力数控旋压机液压伺服系统研究[D].北京工业大学，2014：22-26.

[4]杨永.SIEMENS 840D用户报警文本的制作[J].机床与液压，2009（2）：213-215.

第2篇：数控机床的概述范文

关键词：数控机床；改造技术；加工效率；安全水平

在我国，应用的数控机床大多是从国外引进的，我国在数控机床自主研发能力方面与国外发达国家之间仍存在一定的差距。引进国外数控机床不仅增加了企业的运营成本，同时也对数控机床的维修工作提出了更高的要求。在这样的情况下，工作人员要及时排除数控机床故障，提升生产效率，就必须从数控机床的改造工作入手，对其进行优化。本文从数控机床改造的必要性出发，对其改造技术要求进行了论述，现作如下总结。

1改造数控机床的必要性

1.1可有效提升加工效率

对数控机床进行改造主要是通过技术创新与技术改造的方法，在传统数控机床的基础上对其进行优化，突出其使用性能。改造数控机床后，由之前的工人一人控制1台变为一人控制2台。这有利于提高加工效率，节省人力资源。除此之外，还可以提升加工精度，降低废品率，对于缩短生产周期、提升企业经济效益具有重要的促进意义。

1.2可有效提高安全水平

基于当前我国机床数控化程度普遍不高，在安全水平方面也处于相对落后的状态，机床在未得到及时改造的情况下，极易在使用过程中发生安全事故。而对数控机床进行合理改造后，工作人员可充分遵循人机工程的相关要求，提升机床的自动化、智能化水平，由此提升数控机床的安全水平，大幅降低工作人员在操作时与危险部位接触的概率，进而降低事故发生率。

1.3可有效提高维修便捷性

如果工作人员对数控机床设备缺乏相应的了解，便难以判断其实际性能是否符合实际加工要求，维修的工序也因此变得较复杂。通过改造数控机床，工作人员可精确计算机床的实际加工能力，同时，在熟知机床特性的情况下，维修难度也随之明显降低，这有助于提升机床的加工效率。通常情况下，对经改造后的机床进行适当调试后，便可实现机床的全负荷运转。

1.4可有效降低机床成本

部分大型机床的价格相对较高，导致机床的购置成本难以得到有效降低。这一问题可通过对机床进行数控改造进行解决。研究表明，对机床进行数控改造后，所花的费用仅为原机床购置费用的1/3，且可在一定程度上缩短购置时间。除此之外，还可以有效降低机房更新过程中造成的污染排放量和能源消耗量。

2改造数控机床的相关技术要求

对机床进行数控改造的实质就是将普通机床与数控装置进行连接，使其充分满足现代化生产需求，从而实现生产效益的最大化。在数控机床改造过程中，除了要确保机床能达到标准的设计要求外，还要尽可能地发挥机床的使用性能。为从根本上提高数控机床的应用效能，笔者特对其改造技术要求作了如下总结。

2.1滑动导轨副

导轨是数控机床的重要组成部分，对机床的整体性能具有重要影响。通常情况下，工作人员在改造数控机床时，要确保其导轨性能与实际改造需求相符，具体要注意以下几点：

①在导向精度与工艺性方面，应与普通车床的基本要求相符；

②应具备一定的耐摩擦和耐磨损能力，由此尽可能地减少摩擦阻力，减少致死区；

③应具有一定的刚度，以保障导轨的防护性和度以及产品的加工精度。

2.2滑动丝杠与滚珠丝杠

丝杠会对传动链精度产生直接影响，加工件的精度要求与拖动扭矩要求可对其主要指标产生决定性的影响。在加工件要求较低且原丝杠基本未受磨损的情况下，可将滑动丝杠作为首选。通常情况下，滑动丝杠的等级应不小于6级。如果螺母存在间隙过大的现象，就应及时更换。滚珠钢丝具有传动效率较高、摩擦损失较小、使用寿命相对较长、传送精度相对较高的特点，可有效降低电机的启动力矩，满足对精度要求较高的零件加工需求。与滚珠丝杠相比，滑动丝杠的价格相对较低，但由于其精度也相对较低，因此，对于具有较高精度要求的零件加工，应将滚珠丝杠作为首选。

2.3齿轮副

机床的变速箱和主轴箱是齿轮的主要集中点，对传动精度有着至关重要的影响。在改造机床的过程中，为进一步提高传动精度，工作人员应在普通机床的基础上进一步提升齿轮精度，由此实现传动精度的提升。要保障机床的加工精度，就要确保传动结构无间隙，同时还要根据数控机床的实际要求，对机床的齿轮作出相应改造。

2.4安全防护

要从根本上提升数控机床的改造效果，就要对其安全防护性能进行有效改造。首先，应重视滚珠丝杠副的安全防护工作，采取相应的措施防止硬砂砾、切屑等尘粒进入滚道当中，对元件的精密度产生不良影响；其次，应将整体铁板防护罩加在纵向丝杠上，由此对其形成防护；最后，应确保大拖板与滑动导轨接触两端面的密封性，防止硬质异物进入，对导轨造成损伤。

3结束语

综上所述，对机床进行数控改造是实现机械机械自动化的必经环节，同时也是实现机床自动化、智能化的有效途径。在改造数控机床的过程中，工作人员需充分遵循机床运作的客观规律，并在此基础上通过创新技术不断革新、改造机床，由此实现机床应用效率的大幅提升。

参考文献

［1］韩冲.数控机床电气改造问题研究［J］.科技与企业，2014（08）：269.

［2］周霞瑜.数控机床维修改造中需要注意的要点探析［J］.科技创新与应用，2014（08）：95.

［3］王小军.论职业院校数控机床升级改造的必要性及改造方法［J］.电子制作，2014（24）：205.

第3篇：数控机床的概述范文

【关键词】数控技术 数控加工 机械机床 发展前景

数控技术也叫做计算机数控技术，是利计算机技术利用一种数字程序来控制机械设备的技术，是当今建筑行业中一个非常重要的使用装备，也是当今社会发展中重要的产业。一个国家要想发展好工业，就必须要用先进的技术作为支撑，刚好数控机床就是先进的数控技术中的其中一种，数控机床是典型的机电一体化产品，是一种装有程序由计算机技术控制的自动化高效能机床，代表了现代数控技术控制机械机床的发展方向。

一、我国数控技术的发展

随着计算机技术日的功能越来越强大，已经成为数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面，我国处于相对落后的状态，先进的数控技术却为我国原本落后的数控产业的发展提供良好的契机。我国是数控技术在经历了半个世纪的发展，现在已经掌握了自己的装备，取得了比较大的进步。此外，还建立了数控开发技术，数控机床生产基地，培养了专业的数控人才，形成了自己专有的数控产业。虽然我国的数控机床多是用旧机床进行改造的，但是就目前来说，我国在现代化数控技术上飞快的发展速度充分说明了这些年我国在数控行业中的整体实力的壮大，改变了中国依赖传统机床的的局面。

二、数控技术在建筑行业的应用

（一）数控技术的功能

在先进的数控技术的发展下，数控技术是不仅给建筑行业的机械加工带来了便利，也给其他行业在机械加工方面带来了很大的帮助。数控技术是计算机程序对机械设备进行远程控制的方法，它包含了传统的制造技术、感应检测技术、光机电技术、计算机技术等，同时它还拥有利用编好的程序对数控机械设备实现了远程控制功能，提高了机械设备的灵活性和工作效率。在先进的数控技术下，数控机械设备在不同行业的领域下得到了不同的发展需求。

（二）数控机械对施工的概念

在建筑行业的生产中，数控加工技术主要是在机器设备的生产线上工作。数控技术机械化施工是指利用三维设计图数据的模型、建筑工地的数据采集系统、数控机械控制系统等多个平台，通过建筑工地的信息资源来实现对工地的施工机械管理、控制的施工模式。数控加工技术主要是代替工作人员完成那些细密的焊接加工任务，这样在提高了生产效率的同时又保了生产的质量，同时又节省了劳动力，用低成本实现了高效率。如果机械设备在运作的时候出现了故障，数控加工技术会通过自带的检测系统将设备在工作时发生故障的信息发送给计算机系统，并且会自动停止机械设备相应的工作，减少了企业不必要的损失。

（三）数控技术机械化的施工原理

数控机械化施工采用的是智能机器人一样的动态定位技术或者GPS监测技术，通过监测技术和传感器发来的信号，用图像或者声音来指引操作员自动控制铲刀等机械准确施工。

三、数控机械设备的应用

（一）数控技术在建筑业中的应用

数控控制技术在机械设备运转中有着非常重要的作用，它是现在化机电一体化重要组成的部分，能够进一步提高机床的生产工作效率。机械机床会执行计算机数控技术发出的指令，因为数控技术利用数字化信息技术把数控机床工作时所要用的全部工件的信息以及工艺信息都进行了数字化处理，实现了对数控机床的远程加工引导，让数控机床等机械设备实现自动化生产的功能，给建筑业带来了先进的技术。数控机床最大的特点也是最大的优势就是不需要重新调动机床工作台的位置，而是操作人员只需要将控制机床的程序输入到系统中，就可以让数控机床自动工作，从而解决了建筑行业复杂的加工问题。

（二）数控技术加工系统的应用

如今，数控技术被各行各业广泛的使用，其装备的性能也在不断的被提高，与其相应的设备也发生了改变。数控机床的外壳在毛坯制造的时候开始引进焊件，采用数控气割解决了诸多容易发生安全事故的问题，并且数控技术系统利用切削加工满足了满足了机床在生产产品时的精度需求和质量要求。

四、改造数控机床对建筑行业的意义

随着科学技术的不断发展，数控技术发展的速度也越来越快，广泛使用数控技术是建筑行业发展的重要标志，而当前传统的机床已经无法满足企业的生产需求，但我国有一些中小型的建筑企业在机床这方面没有过多的了解，对此给企业造成了生产成本的不断增高，严重影响了中小型建筑企业的经济效益。而数控机床的改造恰恰解决了建筑业的这个问题，数控机床的改造不但有利于推动数控技术的现代化整体水平，还以高精密度和智能化的优势为中小型建筑企业提高了生产效率，减低运作成本，机床的性能也更加稳定，同时还解决了传统机床在作业中所遇到的困难，给作业人员减轻了工作负担。对传统机床进行数控化改造，其实就是利用先进的机损件技术对传统机床里面的元件的功能进行数字化信息处理，让其实现可以自动化生产，将其原来的性能达到像新购置的数控机床功能一样的效果。

五、结束语

当前数控机床在我国建筑行业中有很大的市场需求，能够满足我国建筑行业对数控机床等设备需求的唯一办法利用先进的计算机数控技术将传统的普通机床进行数控化的改造，对其建立相应的工作体系。旧机床的改造具有很大的意义，它将带来及巨大的市场效益，对中小型建筑行业的流动资金和降低生产成本有较大的帮助。不仅数控机床对建筑行业的发展有着重要的作用，数控技术还奠定了我国数控技术产业和数控机械设备制造业的可持续性发展，因此，大力发展先进的数控技术已经成为了国家加快速度发展经济、提高综合国力和数控地位的重要途径。

参考文献：

[1]钟良伟.建筑机械机床数控化改造方法研究.2016（03）：

212-214

第4篇：数控机床的概述范文

1 电气控制柜的设计

在本设计中，组合式加工机床的电气柜中装配的电子设备主要包括：LG变频器（两个），欧姆龙CQM1H型可编程逻辑控制器（PLC）一个。主轴电机使用18．5kw容量的变频器进行控制，而主轴箱走刀电机和主轴箱快速电机以及立柱行走电机使用5．5kW容量的变频器控制。而且在操作站与组合式加工机床的电器柜之间的传输方式使用了总线式传输方式，并且使用插头连接手控操作站、床身分线盒和控制柜，因此不但大量的减少了控制电缆的数量，而且方便工作人员进行维护、检修和移动等工作。电器柜的柜门上分别安装了电源启动/停止控制按钮以及两个电机转速显示表，方便工作人员对主回路电源进行控制。在电器柜的内部，通过空气开关、变压器、继电器以及接触器等大量电器设备进行多级保护。为了防止PLC被电路故障或其他原因损坏，因此，接触器需要通过继电器对PLC进行控制。

2 可编程逻辑控制器（PLC）程序设计

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），是一种通过进行数字运算实现具体操作的电子系统，是现代工业的核心控制部件。本设计采用可编程逻辑控制器是OMRON（欧姆龙）公司的CQM1H型PLC控制器，可编程逻辑控制器（PLC）在组合式加工机床控制电路中，主要不但需要接收来自限位开关的信号、按钮控制信号、空气开关监控信号、电机过载信号、变频器保护信号等来自外部的信号，还需要接受指示信号、输入变频器控制信号以及输出变频器控制信号等。因为按钮控制信号以及指示信号在实际生产中，与组合式加工机床的控制柜距离比较远，因此本设计对控制柜进行连接控制时，采用了欧姆龙总线链接模块（B7A）实现，并且将操作站模块通过两芯电缆或者三芯电缆连接到PLC链接模块。本设计使用OMRON（欧姆龙）公司的CX-programmer软件实现编程功能，这样可以方便工作人员或技术人员对所有的点进行实时监控，帮助工作人员准确的了解每个点的运行状态，以便在实际生产工作中根据情况进行实时调试。

3 组合式加工机床变频器参数调整

本设计中，组合式加工机床的电器柜里面的需要配置两台变频器，其中一台变频器单独对主轴进行控制，另外一台变频器连接接触器，对主轴箱走刀、速度电机以及立柱行走电机进行控制， LC变频器根据需要设置分为“功能组1、功能组2、驱动组、输入＼输出组（I/O组）、通讯组（选项组）、外部组、应用组”，并且将这七组参数设置成出厂缺省参数设置，并且提供相关功能，方便工作人员根据具体工作需求对部分参数进行更改。

3.1 变频器基本参数的设置

LG变频器是组合式数控加工机床电气控制系统的核心部件，因此变频器的参数设置将直接影响组合式数控加工机床的工作性能。在对变频器的基本参数进行设置时，应该首先对电机功率进行设置和选择，或者参考变频器的型号对电机功率进行选择。

3.2 特定功能的应用

组合式加工机床工作台（立柱）的传动轴以及主轴箱是不同的传动轴分别是不同的轴，在实际工作中，为了实现电机可以满足所选定的轴的工作状态和需求，因此需要应用第二电机功能参数，根据不同的情况或需求设置相关的参数，实现对所选轴的控制。第二参数功能具体的配置和使用方法如下：工作人员首先任意选择一个多功能端口，并且设置对应的输入/输出参数（I/O参数），将这个设置好的端口保持在激活状态下，然后进行启用第二电机功能操作。在对参数进行设置时，具体的参数包括：“第二电机加速时间、第二电机减速时间、第二电机转折频率、第二电机V/F方式、第二电机正转矩补偿、第二电机反转矩补偿、电子热保护等级（一分钟）、电子热保护等级（连续）、第二电机额定电机电流”。因为主要由加工轴控制工作台（立柱）的行走，因此在低速动作阶段时，需要较高的转矩，所以在工作中采用用户V/F方式进行控制，工作人员可以最大频率与0的范围内，对四个点进行设置，根据具体需要设置不同电压，通常情况下，会将较高输出电压设置为第一个点，这样可以保证较高的输出转矩。

4 结论

在本文设计的组合式数控加工机床电气控制设计中，电气控制系统中的核心部件是两台LG变频器。因此，这两台LG变频器的具体参数设置和相关参数调整，将对合式数控加工机床的工作效率、加工精度和整体性能产生直接影响。其中一台LG变频器主要负责控制三台电机，这三台电机分别作用于两个轴。而且在该设计中，为了读一不同的电机进行有效的保护，采用了第二电机的相关功能，根据具体情况设置了相应的参数，实现了对不同的电机的进行分别保护的功能。在组合式数控加工机床的工作台（立柱）控制中，本设计采取的控制方式为用户V/F控制方式，使组合式数控加工机床在实际生产加工时操作更加方便灵活，可以很好的满足单位的生产需要。另外，在本设计中的传输方式采用了总线式传输方式，使用一根10芯的通讯电缆实现控制信号的传输，因此大量的减少了连接在电器柜与控制台之间的电缆数量，这样可以方便单位根据具体的情况和生产需求移动，不但减少了成本，而且方便工作人员进行调整和维护，有效的提高了组合式数控加工机床的整体工作性能和实用性。通过实验分析和实际应用反馈，该设计有效的提高了组合式数控加工机床的工作效率，完全达到了设计要求，可以为工作人员和设计人员在以后的组合式数控加工机床电气控制设计工作中提供参考和帮助。

参考文献

第5篇：数控机床的概述范文

一、伺服系统的选择

伺服系统是数控机床的重要组成部分，它既是数控系统CNC系统与刀具、主轴间的信息

传递环节，又是能量放大与传递的环节，其性能在很大程度上决定了数控机床的性能。例如，数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等重要指标均取决于伺服系统的动态和静态性能。伺服系统按控制方式分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统三类，在普通机床的数控化改造中，一般选用价格较低的开环控制系统。该系统的执行元件――伺服电机，通常采用步进电机或永磁式交流伺服电机。步进电机是由脉冲数字信号进控制的，每转一转步距误差自动变为零，易于控制，价格最低，选择的关键是对参数进行确定。确定参数的具体方法是：先计算电机的步距角，确定其步距精度，然后再对它的转矩进行选择，最后选定步进电机驱动器。永磁式交流伺服电机常用于进给驱动系统中，容量大，结构简单，运行可靠，效率高，但启动特性欠佳。其选择方法是：先确定电机的额定转速，其次选择负载惯量，然后再确定它的额定转矩，进行电机预选，最后通过进一步的速度、加减速转矩及连续工作转矩的验算检验预选电机是否符合要求。

二、数控系统的选择

数控系统是数控机床的中枢，是最关键的环节。目前，市场上数控系统类型较多，选择时要保证购得最适合的系统，就必须要充分考虑改造中各方面的因素。

1.考虑被改造机床的功能要求

根据机床的功能要求选择数控系统，以使数控系统所具有的功能与准备改造的机床所能达到的功能相匹配。既要避免因片面追求数控系统的高性能指标，而选择了功能远远多于改造机床功能的系统，造成功能过剩、资金浪费。且在一定程度上还可能潜伏数控系统复杂程度的增加带来故障率升高的隐患，又要保证所选数控系统能满足机床全部功能要求。不要出现一些因必须的系统功能短缺，影响其它功能的使用，使机床的优良性能发挥不出来。

2.考虑数控系统的制造厂商

老牌著名跨国公司主要有德国的西门子、日本的发那科和三菱、法国的NVM等，国内主要有华中数控、中国珠峰、北京航天等。目前，进口系统的性能优于国产系统，价格也较高，适用于大型高精度机床。国产系统功能较简单，性能较稳定，价格便宜，对一般车床、铣床已能放心使用，且近几年国产系统也有较大进步，与世界先进技术的差距越来越小。

3.考虑数控系统与其他配件的匹配

如果数控系统和电机及驱动器的品种、牌号太杂，在连接各部件时就可能会出现输入与输出信号的不匹配，及在传送中信号产生滞后等现象。因此，选择时要优先考虑能提供进给伺服系统和主轴驱动的厂家的数控系统。另外，在资金允许的条件下尽量向著名厂家型号系列靠拢。一般著名厂商此类系统零件筛选更严格，制造工艺更规范可靠，性能稳定，能更好地预防电器元件的故障或提前失效引起的设备故障，有利于维修。

三、机床机械部件的改造

1.主传动系统的改造

在对主传动系统进行改造时，应尽量保留原主轴箱齿轮变速换档机构，只把主轴的正转、反转和停转由原来的机械控制变为由数控系统控制。当然，如果为了扩大变速范围，实现加工过程中的自动变速，也可以将原来的单速电机更换为多速电机，这样可以使机床性能更好。但多速电机的功率是随转速的变化而变化的，所以电机功率要大，还要增加一套电机变速系统，改装比较麻烦。对普通机床进行简易数控改造时，最好不要用这种方法。另外，为了使改装后的机床主传动和进给传动保持必然联系，要在主轴箱内安装一个与主轴同步旋转的旋转脉冲编码器。如普通车床改装为数控车床时，在主轴箱内装主轴脉冲编码器，以保证改造后的车床具备螺纹加工的功能。

2.进给传动系统的改造

在对进给传动系统进行改造时，一般应该把原来的进给变速传动装置及操纵机构全部

拆除。而每个方向的进给传动都改成各自独立的功率步进电机，经减速齿轮直接与带动滑板

移动的丝杠连接，分别实现各坐标方向的运动，进行各坐标的控制。例如，普通机床的简易化数控改装，通常都是把原来由主轴箱到进给箱的传动路线切断，将溜板箱拆除，直接把齿轮减速箱和功率步进电机安装在纵向丝杠的右端和横向丝杠的外端。在对机床进给传动系统改装的同时，也要对此传动系统中的传动装置元件进行相应的改造。

（1）丝杠。丝杠是将回转运动转换为直线运动的传动装置，改造时，为了满足数控机床上较高精度零件的加工要求，应该用滚珠丝杠螺母副替换原普通机床上的梯形丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副把传动丝杠与螺母之间的滑动摩擦变为了滚动摩擦，减小摩擦损失，精度保持性传动平稳性，传动效率等都得以提高，其传动效率可达到92%～98%，是普通丝杠螺母副的3倍左右。

（2）拖板。拖板是数控系统直接控制的对象，不论是点位控制、直线控制，还是轮廓控制，被加工零件的最终坐标精度都将受到拖板运动精度、灵敏度和稳定性的影响。除拖板及配件精度要高外，由驱动电机到丝杠间的传动齿轮也要采用间隙消除结构，以满足传动精度和灵敏度的要求。常用的消隙方法有刚度调整法和柔性调整法两种：刚性调整法传动刚度较好，结构简单，但调整起来很费时；柔性调整法，一般用弹簧弹力自动消除齿侧间隙，传动刚度较低，传动平稳性差，结构复杂。改造中，可根据机床加工目标选用，选用时可参考有关资料。

（3）机床导轨。为了使改造后的机床有较高的开动率和精度保持性，应充分考虑机床导轨的耐磨性。当前国内普通机床床身等大件多采用摩擦系数较大的普通铸铁，改造中，在对达不到预定要求的机床导轨进行修磨、刮研后，要在上面贴上耐磨、吸振的聚四氟飞烯软带。

四、刀架的改造

刀架是否需要进行改造，要根据改造后机床的主要加工对象来确定。若采用一把刀即可完成本机床上的加工，就没有必要对刀架进行改造；若需采用多把刀，如普通车床改装后需要三、四把刀才能完成全部车工工序，就必须对刀架部件进行改造，拆掉原手动刀架，装上电气或液压驱动，由数控装置控制的自动刀架。机床的数控化改造要考虑的因素很多，除了上面提到的主要内容外，由于机床控制方式的改变，还要对其进行电气部分的重新设计，机

第6篇：数控机床的概述范文

关键词：数控机床操作实训；机械制造专业；技工院校；教学改革

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

一、数控机床操作实训课程改革的关键问题与特点

数控机床操作实训是机械制造专业的一门必修课程，是机械制造专业学生必须要掌握的技能。通过数控机床操作实训，让学生亲身体验到机械产品是如何从毛坯制作加工成零件，最后把零件加工成产品。同时，通过数控机床操作实训，更有助于理论知识具体化和形象化。1.数控机床操作实训课程的特点通过数控机床操作实训课程教学，有助于提高学生的创造能力，分析问题与解决问题的能力，从而全面提高学生素质。数控机床操作实训有助于提高学生动手能力，培养企业生产需要的技术人员，为此，数控机床操作实训课程教学要以企业需求为原则，着力提高学生核心职业技能。数控机床操作实训课程不仅要提高学生的职业技能，更应该着力培养学生的职业道德与职业理想，从而提高学生的综合素质，使学生能够更好地服务企业和社会。2.数控机床操作实训课程改革的关键问题提高数控机床操作实训课程教学质量的关键问题在于时间充足、内容实用、人员配置合理、考核方法科学有效、实训教学与生产过程紧密相连，这些也是数控机床操作实训课程改革要着重解决的问题。3.传统数控机床操作实训课程教学方式与特点传统数控机床操作实训课程教学的过程为：首先教师要讲解理论，然后让学生现场操作、教师在现场辅导，最后对数控机床操作实训进行考核与综合测评。传统数控机床操作实训教学更多体现为理论课程延续，其特点表现为操作内容过于简单，导致学生对实训兴趣性不高，实训效果不理想。正是基于这些因素，非常有必要推进数控机床操作实训课程改革。

二、数控机床操作实训课程改革思路与内容

1.数控机床操作实训课程改革思路这种改革思路是在保留传统数控机床操作实训教学优点的基础上加大对实训内容的开发，加大对数控机床操作实训课程教学内容和教学方式改革，拓展数控机床操作实训课程的实训内容，使实训教学方式多样化，不断提高实训效果。数控机床操作实训课程改革最终要实现操作企业化、实训标准专业化、实训项目产品化、实训内容多样化。2.数控机床操作实训课程改革内容数控机床操作实训项目控制标准：工具、量具与设备维护参照企业标准，设备的安置要符合企业标准。操作环境及方式可以参照国家职业技能鉴定的训练内容和考核标准制定实训内容。为了使数控机床操作实训内容多样化，可以从增加项目加工工序的种类、增加设备工具的使用内容入手。3.数控机床操作实训课程改革定位数控机床操作实训课程改革定位为数控铣、加工中心机床使用，数控电加工机床应用，CAD/CAM应用。4.数控机床操作实训课程改革教学内容选择数控机床操作实训课程着重选择的学习领域包括数控铣床操作、凸模零件加工工艺分析与编程加工、凹模零件加工工艺分析与编程加工、模具零件孔加工、模具零件中非圆二次曲线加工、数控电火线切割机床操作加工、数控电火花脉冲机床操作加工等。5.数控机床操作实训课程改革教学实施技术要求课程改革教学实施技术要求包括设备使用、手工操作、具量使用以及技术测量等方面，设备使用要求规范、操作流程正确，手工操作方法要求规范、零件程序编写正确、零件公差尺寸控制合格，具量使用方法正确，技术测量数据准确、误差控制在合理范围。6.实训课程改革教学效果数控机床操作实训课程改革着重于教学内容和教学方式，能够有效提升技校生实训技能和实训兴趣，培养学生独立思考与解决问题的能力，使学生养成吃苦耐劳的精神，形成安全第一、质量第一和文明生产的良好习惯，为后续专业学习奠定良好的基础。

三、改革方向

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

参考文献：

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

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

第7篇：数控机床的概述范文

【关键词】数控机床；维修和改造；问题与措施

随着经济的发展，数控机床技术发展迅速，在现代企业发展中起着重要作用。数控机床在不断地改造，所以其应用范围将逐渐扩大。由于数控机床结构比较复杂，种类繁多，一旦出现故障，则面临着维修和改造的问题。因此，需要加强对数控机床维修和改造方面的研究。

1.数控机床维修改造中存在的问题

第一，数控机床缺乏安全操作的环境。数控设备缺乏齐全的安全操作功能，具体表现是：对于容易喷出液体或其他物质的数控设备，没有安装具有连锁保护功能的防护门；对于操作人员必须处于安全区才能启动的设备，没有安装双手控制的预防装置，或者没有按照规定的技术标准进行安装；对于缺相就会烧毁电器的部分，没有安装三联动断路器。滚珠丝杠副是数控机床中一种重要的精密构建，在数控机床维修改造的过程中，经常没有针对这一构件制定有效的安全保护措施，导致数控机床在工作过程中，许多粉尘、碎屑、沙粒进入到滚珠丝杠副，从而损坏这一构件。

第二，乱接中线到PE。按照相关技术要求，不能将保护接地线与电器内部的中线连接起来，在机械电柜内部，也不能安装PE兼用端子。但是在数控机床维修改造过程中，有的工作人员经常将机床中的PE接地端与三相380v中的一相连接起来，形成了AC220V，直接危害着工作人员的人身安全。

第三，非单一电源。根据相关技术标准，应该将电气设备安装在单一电源上，但是在实际工作中，为了走线方便，工作人员经常另外引线。在这种情况下，当切断设备电源开光后，由于没有及时切断设备的所有电源，从而对技术人员的人身安全产生了威胁。

第四，电气设备保护不当。电动机烧毁的主要原因是电动机的热积累，根据相关技术要求，如果电动机连续工作0.5kw以上，则必须采取热保护措施。在数控机床设备维修改造过程中，使用了“时间-电流”的保护器件经常与电动机不匹配，当被保护设备烧组的时间常数与保护器件的时间常数的差异较大时，保护作用在大大降低。

第五，数控操作人员规范意识较低。数控操作人员在安装和使用设备的过程中，规范操作意识较差，没有按照规定的操作要点进行操作，结果导致数控设备容易出现故障。尤其是对于已经维修改造过的设备，如果操作人员没有将器件标志粘贴在维修器件上，一旦设备出现问题，则很难确定故障来源，不利于设备的维修和改造。

2.改进数控设备维修改造工作的措施

2.1大型专用数控设备技术要点

对于大型数控设备主轴而言，基本都是采取齿轮变速的转动方式，这样能有效地扩大功率变速范围，即使在低速时也能传递较大的转矩。一般齿轮变速都存在挂档问题，可以利用电动瞬动解决这一问题，所以在利用大惯量部件进行延时时，可以用时间继电器进行检测。同时，挂档限位开关需要回答计算机是否挂档成功，挂档的瞬间点应该向接口输入口令，在PAL系统中很难顺利完成这一操作过程，所以PAL无法有效地处理电动机运动问题。

需要注意的是，应该在数控设备上保留手动挂档按钮开关。在进行专有数控机床改造时，可以通过参数宏调用的方式来实现零件加工程序与PLC程序间信息的传递。对于大型专用数控机床来说，应该注意夹紧和放松等问题，具体来说，坐标轴运动时应该放松，到达目的地时应该夹紧。同时，应该坐标轴划分成低夹和高夹两个程度，这样能有效地避免坐标轴夹紧时出现抖动情况。

2.2掌控数控机床结构

由于数控机床出现故障，所以需要进行维修和改造，要想有效地解决数控设备改造中的问题，需要从根源上杜绝设备故障的出现。首先，对于制造商而言，应该借鉴和吸收国外先进经验，不断完善数控机床生产技术，制造出高性能、高密度的数控设备，掌控数控机床机构，当设备出现故障时，才能及时找出故障源头，并进行维修和改造。

2.3数控设备导轨

数控设备导轨不仅需要具备普通车床导向的精度与性能，同时还需要具备较高的耐磨性。因此，需要提高数控设备的精度，避免其导轨变形影响加工精度。在操作时，可以使用导轨和防护来提高其加工精度。一般情况下，机床齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中，所以，数控机床的齿轮精度高于普通机床。在改造数控机床结构时，需要充分满足无间隙转动的技术要求。

2.4数控机床维修改造的调试和验收

在数控机床维修的过程中，需要对相关设备进行合理调试，合理验收维修标准。在调试数控机床的过程中，应该指定专人负责机械、光学、传感以及液压等操作进行科学调试，按照从简到难、从外到里、从小到大的顺序进行调试。在制定数控设备维修标准时，应该坚持实事求是的原则，结合数控设备的结构特征开展系统考核。

2.5培养专业数控设备维修改造人员

数控机床是机电一体化高科技产品的典型代表，如果维修改造人员的专业知识较差，则无法快速地找出机床故障，并制定解决措施，那么数控机床改造也就无从谈起。因此，对于数控机床行业来说，培养一批专业性强的维修和改造数控设备人才具有非常重要的意义。国家和企业应该建立专门的数控设备维修和改造机构，负责数控设备维修的人员应该具备机电一体化知识，且素质较高。以下人员可以参与到数控机床维修改造培训：电气工程师、机修钳工以及机械工程师。

为了调动数控设备维修改造人员培训的积极性，企业应该尽量为培训机构创造有利条件，对于参与培训的人员，企业需要配置技术手册、测试仪器以及工具器具，从而提高其维修改造能力。

3.总结

综上所述，数控机床维修改造中存在许多问题，数控机床缺乏安全操作的环境，乱接中线到PE，非单一电源，电气设备保护不当，数控操作人员规范意识较低。因此，企业需要制定有效措施进行改善，掌控数控机床结构，进行数控设备导轨和数控机床维修改造的调试、工作验收，培养专业数控设备维修改造人员。

参考文献

[1]孟咏梅.数控机床维修改造中的问题与对策研究[J].科技创新与应用，2014，12（3）：83-84

第8篇：数控机床的概述范文

1.以学生为中心的课程教学方案

地方本科院校着重培养应用型人才，在课程教学方案中着重加强学生应用实践创新能力的培养，在教学中应及时更新内容，多引进企业行业目前应用广泛的实例。例如在课程第二章中数控编程内容拓宽知识面，增加课时，由原来的简单指令的讲解，扩展到复合指令的应用。实例讲解选取企业工厂实际加工的零件，如图1所示。以我院新购进的华中数控系统为重点介绍固定循环指令，让学生体会到用循环指令比用G01简单指令编程方便得多。同时，这章内容的课时由原来的8课时增加至10学时，切实提高学生的实践能力，如图2所示为方俊同学为选取实例零件编写的零件程序部分。

图1 案例

图2 学生编写程序（部分）

2.以学生为中心的教学方法

单纯课程板书已不能满足信息化的要求，要借助现代化的教学手段。在讲授数控编程这一章内容时，借助网络下载仿真软件，实操机床，能够强化效果。图3为课堂中讲授车削零件的程序，并在仿真机床操作加工。据实验教师反映，通过仿真软件的学习，学生再到数控机床操作，效果更好。

图3 使用模拟仿真软件教学

3.以学生为中心的考核方式

第9篇：数控机床的概述范文

【关键词】数控机床；可靠性技术

引言

随着经济全球化的不断深入，产品结构愈发复杂，功能日益多样化，顾客对产品的综合性价比要求不断提高，市场需求向着小批量、多品种发展。数控机床适用于复杂异形件加工，质量稳定、精度高、柔性好、节省时间，符合先进制造业的加工需求。数控机床的技术水平成为衡量一个国家工业生产力的重要尺度。

早在“十一五”计划中，国务院就将数控机床作为发展制造业的重头戏。国务院在《加快振兴装备制造业的若干意见》中指出：要大力发展精密、高度、大型数控装备及配套部件，改变高精度数控机床基本依靠进口的局面。截止到2010年，经济型数控机床的国产市场占有率已逾五成，普及型数控机床也占到了44%，高端数控机床份额较低，只有5%。可以预见，在“十二五”期间，大型高精度数控机床是机床行业的发展重点。

1、国产数控机床可靠性现状分析

近年来，我国的数控技术取得了巨大进步，但与国外同类型产品相比，无论是设计水平还是稳定性都相距甚远，故障率高、运行不稳定、工艺粗糙、互换性差是几个突出的问题。藉由一定的数据统计分析，我国数控机床的可靠性问题集中在以下几点：

（1）国产机电元器件质量差。在国内低压电器、机电元器件市场中，粗制滥造、恶意压价现象严重，真假难辨。接插器、连接器、继电器、触发器、开关、按键、键盘、双绞线等部件故障率较高。继电器的弹簧耐疲劳性差、温度特性差，高温下的簧片变形或绝缘材料失效会使继电器动作失灵。连接器、接插器的重复使用次数太少，寿命短，使用一段时间后电阻增大，由于簧片易疲劳，造成正在运行的系统突然停止、程序紊乱等事故。如果这些部件应用到数控机床，不仅无法保障工件质量，严重的还会造成生产事故。

（2）电源及工艺技术。根据相关的技术统计，电气系统九成以上的故障是由于电源故障或电源对干扰信号的传导。强电设备会发出很强的脉冲噪声，通过传导影响电子设备运行，对电源系统产生严重的污染。实际中应当追根溯源，从电源降噪入手，利用电磁兼容性原理解除干扰。

（3）CNC安装不当。数控系统的正确安装是保证数控机床正常运行的重要环节，如果没有按照安装手册的要求安装调试，忽略了电磁干扰因素，或者布线凌乱，都会使伺服驱动轴失控，轻则影响零件加工，重则会引起机器报废。由于工人缺乏经验或者运行环境恶劣，都会使数控机床免疫能力低下，极易发生故障。

2、提高数控机床运行可靠性的具体手段

2.1提高数控系统和伺服系统的设计可靠性

在设计数控系统时，可采用模块化硬件形式，按照不同机床的功能需求合理组建模块，遵循通用化、标准化原则，兼顾人机对话、机械故障自诊断、机床自保护、刀具管理功能，这样既提高了机床的使用稳定性，又降低了使用与维护成本。

数控机床的运行上限速率与伺服系统的性能息息相关，跟踪定位精度、工作稳定性、零件表面质量、生产效率等指标是控制系统和机床之间电传动的互联环节。交流替直流、数字信号取代模拟信号都可以提高伺服系统设计可靠性，同时数字驱动系统增强了系统柔度和适应性。

2.2正确操作数控系统

（1）参数配置错误、逻辑程序编写失误都会给数控机床埋下质量隐患，一旦等到投入使用才发现问题，不仅给用户带来了不便，也影响了自己的信誉。举例说明，在修正数控转台定位精度时常用到螺距误差补偿功能，如果参数设置不正确导致转台同向旋转定位，反而会使得误差累积；加减速时间设置过短会对机床传动链造成冲击，缩短寿命。

（2）可应用系统宏功能进行参数化编程。在加工小尺寸深孔时，如应用系统宏功能，用户只需修改相应的工艺参数（加工距离、进给量、进给速度、分级占用比），便能完成加工任务，新手也一样能操作机床。系统的工件号检索功能为不同零件的加工提供索引，通过选择开关即可应用相应的加工程序。

2.3采用有效隔离屏蔽技术

CNC系统和输入输出通道中的滤波环节降噪功能有限，还应配置隔离设备，阻断I/O电气联系，尽可能减小干扰信号。变压器隔离、继电器隔离和光电隔离使用较为广泛。对I/O端口进行光电隔离，使I/O各自使用不同电源，信息传递具有单向性，有效防止干扰信号在输入输出端之间互通。电磁铁和电磁阀相连处可用继电器进行隔离，变电气冲击为机械接触。某些干扰严重的场合还需变压器耦合隔离。

屏蔽干扰信号主要从两方面入手，一是将取东西单元、变压器、机柜等干扰源屏蔽起来，阻断静电和电磁信号的传递；二是用双层金属屏蔽控制系统，防止高压线、雷电等外在物质的干扰。综合这些手段，数控机床的可靠性可以大大提高。

2.4合理布线和接地

数控机床的地线比较繁杂。逻辑电路、小信号回路以及直流电源工作回路，不可与继电器、电磁阀回路混搭。系统中的机架箱体等结构件应予以接地，接地电缆的横截面积不得小于10mm2，电阻在一欧姆以下为宜。布线要遵循“强弱分开”的原则，强电电路要与弱点电路分开，输入输出、脉冲和电平线也要有一定间距。利用金属屏蔽线隔开输入信号线后，还要用金属蛇形管各自走线。可编程控制器尽量配置独立电源并接地，严禁与其他设备串联接地。

结语

在第十二个五年计划期间，我国的机械制造业会朝着柔性化、集成化、自动化、智能化的方向不断挺近，数控机床需求量巨大，这给机床行业提供了良好的发展契机。我国加入WTO后，国产数控机床面临巨大冲击，提高机床设计可靠性，增强自己的市场竞争力显得格外重要。广大同仁应重视可靠性技术的研究，促进研究成果产业化，为中国数控机业添砖加瓦！

参考文献

[1]许彬彬.基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析[D].吉林大学，2011