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機床數控制造范文1
關鍵詞：高速/高精實現 BP神經網絡 PID控制器 AHP回收評估
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）07-0000-00
1 數控機床及其發展歷史
數控機床是采用數字控制技術對機床加工過程進行自動控制的一類機床。在1952年，美國研制出世界上第一臺數控機床后，其他工業國家相繼對數控機床進行研制。我國在1958年也研發出第一臺數控機床。從這一階段起，由于其自身在精度和可控度方面的自然優勢，數控機床逐漸取代了傳統加工機床，成為制造行業的中堅力量。
2 數控機床在動力源上的改善
提高生產率最主要、最直接的方式是提高加工速度，而高速加工與高速數控機床的開發應用緊密相關。為實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機等得到了快速發展，其應用領域逐步擴大。高頻電主軸、直線電機、轉矩電機等越來越多地應用在高檔數控裝備中。這些新興電機集成了機械傳動結構和電氣動力源，也實現了高速高精化，且高度集成，使得機床體積不斷減小。
數控機床未來在動力源上將有如下的幾種優化方式：
（1）利用高頻電主軸。高頻電主軸直接將電動機裝配在主軸中，不需中間傳動環節，是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉速高、可無級調速等一系列優點。在多工件復合加工機床、多軸聯動多面體加工機床、并聯機床和柔性加工單元中，電主軸更有機械主軸不可替代的優越性。
目前，利用高性能電主軸替代復雜的機床傳動箱體系統已經成為主流。這樣一方面減少了復雜傳動系統所致加工精度的降低，又可以盡可能縮小機床體積。
（2）直線電機。直線電機專為動態性能和運動精度要求高的機床設計，雖然其價格高于傳統的伺服電機，但它大大簡化了機械傳動結構，有效提高了機床動態性能。直線電機驅動的工作平臺具有高速、高加速度、高精度、行程不受限制等特點，因而滿足現代數控機床對于進給伺服電機的要求。
當前主流數控機床的運動主要是電機帶動滾珠絲杠副，從而將角位移轉化為直線位移，運動誤差是電機誤差和滾珠絲杠副制造安裝誤差的累積。但如果采用直線電機的傳動鏈沒有誤差，所有的誤差來源于電機，這樣就更容易實現精確控制。基于此，未來數控機床的工作臺將會由高性能直線電機直接驅動。
（3）轉矩電機。轉矩電機是一種同步電機，其轉子直接固定在所要驅動的部件上，因而沒有機械傳動元件，它像直線電機一樣直接驅動裝置。轉矩電機所能達到的角加速度比傳統的蝸輪蝸桿傳動所能達到的角加速度高6倍，應用于擺動叉形主軸頭時加速度可達到3g。由于轉矩電機可達到極高的靜態和動態負載剛性，因而能大大提高回轉軸和擺動軸的定位和重復定位精度。
機床加工工件過程中，有時需要低轉速大轉矩的動力輸出，用蝸輪蝸桿傳動或液壓輔助回路實現雖然各具一定的優點，但都需占用較大的體積。轉矩電機的出現及其性能的不斷改進有望在未來成為解決這類問題的有效手段，在保證加工精度的基礎上減小機床體積。
3 數控機床未來的“智能神經系統”
數控系統在控制性能上正向智能化發展。隨著人工智能在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制等功能，而且人機界面友好，并具有故障診斷專家系統。伺服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載并自動優化調整參數。
神經網絡模型現在已經成功地運用于模式識別。事實上，我們工程當中遇到的許多問題從本質上講幾乎沒有完全的線性模型，人們根據自己經驗對非線性問題做出各種假設和逼近，從而使得非線性問題轉化為線性問題。這個過程事實上就是一種建模，模型不能完全反應系統的原理。但是產生的誤差可以接受。利用神經網絡來構建智能系統其實就是在模仿這個過程，仿真一個“人腦”然后“集成”到數控機床中去。為了對這種手段的可行性進行更加有力的論證，下面簡單地用一個基于BP神經網絡的PID控制環節仿真來說明問題。
3.1基于BP神經網絡的PID控制環節仿真
BP（BackPropagation）神經網絡由以Remerhalt和McCelland為首的科學家小組提出，是一種按誤差逆傳播算法訓練的多層前饋網絡。BP網絡能學習和存貯大量的輸入-輸出模式映射關系，而無需事前揭示描述這種映射關系的數學方程。它的學習規則是使用最速下降法，通過反向傳播來不斷調整網絡的權值和閾值，使網絡的誤差平方和最小。選用BP神經網絡的原因是它和我們要仿真的PID控制的控制方式比較類似，可以使得仿真工作量減少。
BP神經網絡由信息的正向傳播和誤差的反向傳播兩個過程組成。輸入層各神經元負責接收來自外界的輸入信息，并傳遞給中間層各神經元；中間層是內部信息處理層，負責信息變換，根據信息變化能力的需求，中間層可以設計為單隱層或多隱層結構；最后一個隱層傳遞到輸出層各神經元的信息，經進一步處理后，完成一次學習的正向傳播處理過程，由輸出層向外界輸出信息處理結果。當實際輸出與期望輸出不符時，進入誤差的反向傳播階段。誤差通過輸出層，按誤差梯度下降的方式修正各層權值，向隱層、輸入層逐層反傳。周而復始的信息正向傳播和誤差反向傳播過程，是各層權值不斷調整的過程，也是神經網絡學習訓練的過程，此過程一直進行到網絡輸出的誤差減少到可以接受的程度或預先設定的學習次數為止。
神經網絡在控制過程中處于不斷地“學習”輸出狀態，輸出參數就是PID控制器的三個關鍵參數：比例系數kp、積分系數ki、微分系數kd，如圖2所示。反映這個“智能”PID控制器調整過程的誤差曲線中表示的是相對誤差，單位是10-3，如圖3。
從上面的仿真過程可以出，并不只限于PID控制器，基于神經網絡模型可設計出各種具有智能參數選擇的數控機床控制系統。
3.2基于神經網絡模型的工藝參數及流程設計智能系統
利用神經網絡的原理，用以往的參數選擇來“訓練”工藝選擇的神經網絡，可以對未知情況做出更理想的非線性預測，使數控機床在加工時實現真正的智能化。
現有的關于神經網絡的應用方式大多把神經網絡選擇參數的過程看作是一種優化算法，這樣的理解是普遍接受的。但是，依舊可以把神經網絡看成是一個具有智能的“大腦”，它選擇參數的過程就是“思考”、“學習”的過程。然而這樣認為可能會引起很多人的疑問――神經網絡的輸入輸出都是矩陣，如何來對復雜的外界進行認知，學習呢？對于這個問題可以效仿早期使用單片機時的做法――引入類似譯碼器的東西，即對于外界的事物可以進行編碼作為輸入。根據上面的基于BP神經網絡的PID仿真過程已經說明引入神經網絡來完成智能的“思考”具有很高的可操作性。同樣，利用神經網絡來使得數控機床自己“知道”加工所需的材料及參數也非常可行。對于材料，可以把各種鋼編號，神經網絡的輸出中某些具體的數就對應這種編號，從而表示出機床的選擇。然后不斷完善其它的參數輸出，使整個系統具有一定的復雜性和可靠性，最終可以達到大量應用的目的。
要完成這個目標有一個無法回避的問題，并且是實現這個技術的關鍵問題：在PID仿真的過程中，理想輸出就是一個正弦波，可以用一個誤差函數精確地說明離最終目標還差多少，神經網絡還要修正多少。但是，如果引入不表示數量只表示編號的數值，神經網絡就無法確定調整量，無法精確描述反饋。顯然，實現這個技術目前需要解決的主要問題就是如何科學合理地刻畫這些模糊的輸出誤差，從而來調整網絡參數。如果這個問題得到了一般性的解決，真正的含有“大腦”的智能化數控機床也就指日可待。
4 數控機床回收再制造科學評估系統
制造業給人類帶來了前所未有的文明和財富的同時，也帶來了不可忽視的環境問題?，F在逐漸盛行的“綠色制造”將會深深地影響數控機床產品的生命周期。
用綠色制造的觀點來看待廢舊的數控機床，可以發現，廢舊數控機床是一種具有很高的回收再利用價值的機電產品。它具有很高的經濟價值，數控機床制造需要消耗大量普通鋼鐵材料及部分高檔鋼材，數控機床的回收再利用可以二次使用鋼鐵資源，從而大大避免資源浪費；其次回收數控機床具有很好的環境價值，數控機床中的電子元件的處理可以避免破壞生態環境；此外，數控機床機械部分具有耐久性，性能穩定的特點，適合于循環回收再利用；同時，數控機床屬于標準化產品，功能部件互換性好，這大大簡化了回收再利用工藝。近年來先進的機床機械功能部件、驅動系統和控制系統的發展為數控機床的回收再利用提供了良好的技術支撐，使得其具備一定可行性?；谝陨戏治觯瑪悼貦C床未來再制造產業將會成為數控機床產品不可或缺的來源。
考慮到未來的設計理論應該更為完善，這里假設數控機床的設計者普遍不考慮如何設計機床機構來提升其可回收性。那么，在未來一個自然而然的需求就是，數控機床的再制造需要一種普適性的理論來提高效率。目前國內外使用的評價方法有：模糊層次評價法、加權評分法、層次分析法等。
相對來說比較成熟的評價決策方法是模糊層次評價法，其具體步驟如下：
（1）對構成評價系統的目的、評價指標建立多級遞階的結構模型；
（2）對同屬一級的要素以上一級的要素為準則進行兩兩比較，根據評價尺度確定其相對重要度，建立判斷矩陣；
（3）解權重判斷矩陣，并檢驗每個矩陣的一致性，計算出最底層指標的組合權重；
（4）建立最底層評價指標的隸屬函數，求出隸屬度；
（5）對待評價對象進行綜合得分分析。
為使判斷定量化，一般都引用1～9的比例標度法。之后再寫出一致化矩陣，計算一致性比例，從而可用反向斷定一開始決策時對各個指標的偏重是否存在不一致性。反復迭代修改最終可以評價出廢舊數控機床的合理回收工藝方案。
這樣的方法使決策者可利用數學方法來避免思維的不一致性，并且方法本身和機床的具體結構沒有任何關系，所以又符合之前提出的普遍適應的需求。
參考文獻
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機床數控制造范文2
【關鍵詞】綠色制造；數控機床；回收再利用
引言
伴隨著經濟的發展，資源過度開采和環境過度污染的問題越發嚴重。為了解決這些問題，人們開始采取綠色制造這一現代制造模式降低制造生產對環境的污染。而在數控機床的回收再利用環節，同樣應該考慮到機床再制造對環境的影響。因此，有必要對面向綠色制造的數控機床回收再利用問題展開探討，從而更好的促進制造業的可持續發展。
1.綠色制造與數控機床回收再利用
所謂的綠色制造，其實指的就是在確保產品質量、功能和成本的前提下采取的一種現代制造模式，可以提高資源利用效率，并考慮到產品制造對環境的影響。作為一個閉環控制系統，綠色制造是一種可以實現廢棄物循環利用的節能生產模式，能夠進行產品的清潔生產。而數控機床回收再利用工藝是通過使用數控機床原有零件進行產品的再制造，可以通過采取相應的加工方法恢復機床零部件的尺寸、形狀和性能，所以也是一種實現資源充分利用的工藝方法[1]。在該工藝中運用綠色制造理念，可以考慮到機床回收再利用對環境的污染，并且保持資源利用率最高，繼而使得到回收再利用的機床保持最佳的性能。
2.面向綠色制造的數控機床回收再利用
2.1回收再利用的原理
在面向綠色制造實現對數控機床回收再利用時，需要清楚掌握機床回收再利用的原理。首先，需要遵循系統性原理進行機床回收。具體來講，就是根據機床零件材料組成使用不同的回收工藝，然后根據國家規定要求按照材料形式回收。其次，需要遵循最優化原理進行機床的回收再利用。在滿足產品特定要求的基礎上，需要設立產品回收再利用的目標函數，并且通過求解函數使產品產出率最高，而物料消耗最小。再者，數控機床回收再利用需要遵循能量守恒原理，并且確保流入系統的物料總量與系統物料保有量和系統流出物料量之和相等。此外，數控機床回收再利用需要遵循物料流循環原理[2]。具體來講，就是確保在系統流出的物料為另一個系統需要流入的物料。
2.2機床回收對象及分類
在進行數控機床的回收再利用時，需要明確機床回收對象，并且完成對象的合理分類。就目前來看，數控機床回收的對象主要為零部件，可以劃分成有價值零部件、有毒害零部件和含有不同材料的零部件。其中，機床回收的主要利益來自于有價值的零部件，機床回收的綠色環保效益主要來自于有毒害零部件。而在處理含有不同材料的零部件時，需要進行材料回收純度的提高。在進行機床拆卸之前，需要對零部件回收利潤進行評估，然后再進行零部件回收再利用的分類。就目前來看，數控機床零部件回收可以劃分成幾個層次，即重用、再制造、高級回收、次級回收、三級回收、四級回收和處理。除了四級回收和處理的零部件，其他層次的零部件都可以得到重新利用[3]。而四級回收的零部件一般將用于燃燒發電，需要處理的零部件一般會被填埋處理。
2.3機床拆卸經濟性分析
按照拆卸程度，數控機床拆卸可以被劃分成完全拆卸、部分拆卸、目標零部件拆卸這三種形式。從經濟角度考慮，一般很少使用完全拆卸方式進行機床拆卸。而所謂的部分拆卸，就是在拆卸到某個零部件時，經評估認為剩余零部件拆卸成本高于回收價值，所以不再進行剩余零部件的拆卸。所謂的目標零部件拆卸，一般是出于環境因素考慮或者需要進行某個零部件的重用。比如某個零部件如果有較大的價值，或者某個零部件對環境有較大破壞性，就需要被重點拆除。在機床拆卸的過程中，拆卸作業的經濟性由回收價值、拆卸成本、處理成本、拆卸深度和拆卸順序決定。在分析拆卸作業的經濟性時，需要先確定拆卸對象和深度，然后確定零部件的回收層次，然后確定采取的拆卸方式。
2.4機床使用狀況的檢測
完成機床零部件的拆卸清洗后，需要對零部件的使用狀況進行檢測，然后再確定零部件的回收利用方式。首先，可以利用簡單輔助工具對機床狀態信息進行初步了解，從而獲取機床直觀的狀態信息。比如，機床零部件有無破損、缺失、噪聲或氣味等。其次，根據機床報廢和損壞程度，確定機床測試項目及參數。在測試后，需要對測試結果及信號進行收集整理。再者，根據取得的信號和數據，需要使用相應的方法和數據處理技術進行數據及信號的處理，從而進行與機床故障最密切的特征信息的提取。而通過對這些信息值進行檢驗，并且了解信息值變化規律，則能夠對機床的工作性能進行判斷，并且了解故障對機床性能的影響程度。最后，根據之前取得的數據，執行相應的機床性能測試報表。
2.5機床的回收再利用方式
完成零部件性能檢測后，可以將零部件按照破損程度劃分成無損壞型、可修復型和不可修復型三種。無損壞型零部件可以被直接存放至備品庫，可修復型零部件需要經過加工處理后在利用，不可修復型零件需要進行回爐再利用。而機床的本體回收再利用需要劃分成兩部分，即機床液壓、和冷卻系統的再利用及機床機械部分的再利用。一般的情況下，需要進行液壓泵、冷卻泵等零部件的再制造，并且完成對過濾器等零部件的修復再制造，然后將壓力表等零部件直接處理。此外，在進行機床電氣部分零部件的回收再利用時，由于電子元器件使用壽命較短，所以一般只需要進行電子元器件的分類回收。
結論
總而言之，為了降低數控機床回收再利用對周圍環境的污染，人們開始運用綠色制造的模式進行機床的回收再利用。而從本文的研究來看，想要面向綠色制造進行機床的回收再利用，還要遵循相應的回收原則，并且清楚回收的對象及其分類條件。在此基礎上，還要做好零部件回收的經濟性評價，并且確定零部件的使用情況，從而采取合理的回收再利用方式。
參考文獻
[1]孫紹彬，李桂花.綠色制造技術在數控機床中的應用[J].機電產品開發與創新，2012，02：168-170.
機床數控制造范文3
【關鍵詞】機床改造項目 數控機床電氣控制 課程改革
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2012）09C-0061-02
數控機床電氣控制是數控技術專業的核心課程之一。通過本課程的學習，使學生掌握數控機床電氣系統的基礎知識，并訓練數控機床電氣系統安裝調試的基本能力。以往的教學實踐證明，大部分高職學生不擅長抽象思維和演繹式為主的學習方式。知識傳授式的教學模式不僅難以激發學生的學習興趣，也不利于訓練學生的綜合職業能力，導致學生的總體學習效果不佳，因此我們必須進行教學模式改革。面對形象思維強于邏輯思維的高職學生，應以真實的“工作項目”為載體，采用“行動導向”方法引導學生完成實際的工作任務，通過完成任務的行動過程，實現專業能力、方法能力和社會能力的有效培養。
一、課程改革的背景
以廣西水利電力職業技術學院為例。該院實訓中心擁有20多臺數控機床，既有近年新購的設備，也有服役了10多年的老設備。其中3臺于1999年購進的數控車床經過多年使用，數控系統及電機驅動裝置出現故障，并且無法找到配件，導致機床已經不能工作。為了保證數控機床實訓教學的正常進行，并節約設備經費，學校決定對這3臺數控車床的電氣系統進行升級改造。該院數控技術專業的教師曾多次參與企業的數控機床改造與維修項目，在工作中積累了豐富的實踐經驗，因此有能力完成此次數控車床的升級改造任務。本次機床改造項目也為推進數控機床電氣控制課程改革提供了一條道路，即以機床改造項目為載體，通過引導學生進行數控車床電氣系統的升級改造，訓練數控機床電氣系統的設計、安裝和調試能力。下面對該課程的教學改革做一些總結和探討。
二、課程教學設計
（一）確定課程教學內容
本次改造選用廣州數控設備有限公司生產的GSK980TB系統替換原有KENT-10T數控系統，并更換新的交流伺服驅動裝置，僅保留原機床的主軸電機和電動刀架。因此數控車床的電氣系統要根據GSK980TB的要求進行重新設計和安裝，要通過教學過程由學生來完成機床的改造任務，達到預定的功能要求。
學習的內容是工作，因此根據數控機床電氣系統改造的工作過程，將課程的教學過程劃分為三個階段：電氣系統功能設計、電氣系統安裝和機床功能調試。每個階段又可以劃分若干個工作步驟（見表1），每個工作步驟作為一個工作任務由教師指導學生來完成。
在電氣系統功能設計階段，依據設計任務書的要求指導學生分步完成數控車床各項功能的設計，在設計過程中逐步展開相關知識點的教學。例如在主軸功能設計中引入變頻器的應用知識，在坐標軸功能設計中引入伺服電機的驅動技術。讓每個知識點都有一個任務作為載體，學生通過完成工作任務的過程，既能明確學習的目的，又能訓練數控機床電氣系統的設計能力，并掌握相關的應用知識。在電氣系統安裝階段，訓練學生繪制電氣系統安裝接線圖的能力，掌握電器設備安裝、接線的工藝知識。在機床功能調試階段，使學生掌握數控機床通電調試的步驟和系統參數的功能，訓練根據機床性能要求正確設置系統參數的能力。
（二）教學過程的組織方式
教學過程的組織要以學生為主體，必須讓學生在課堂上充分行動起來，不是被動接受知識，也不是看老師表演。在知識傳授式教學過程中，教師的角色好比是“演員”，學生的角色就像是“觀眾”；而行動導向式教學要求將兩者的地位進行提升，學生升格為“演員”，教師升格為“導演”。教師應引導學生參與整個教學過程，學生通過主動和全面的學習，達到腦力勞動和體力勞動的統一。應按照“完整行動模式”組織教學，盡可能要求學生獨立獲取信息，獨立制訂計劃，獨立決策，獨立實施，獨立檢查和評估，經歷完整的工作過程。
以主軸設計任務為例，本次改造的數控車床主軸采用變頻器進行調速控制，因此主軸功能設計要解決CNC、變頻器和主軸電機之間的電路連接以及變頻器參數設置的問題?！爸鬏S功能設計”工作任務的教學組織過程如下：第一，教師用實訓設備演示數控系統對主軸電機的控制過程，學生總結主軸電機運轉的特點，通過銘牌了解主軸電機的類型。第二，學生在教材中找出異步電機轉速公式，討論異步電機調速方法，得出異步電機可以通過改變電源頻率的方式進行調速的結論。第三，教師指導學生操作變頻器調節異步電機轉速，使學生了解變頻器的功能。第四，教師介紹變頻器外部接口的功能，講解變頻器基本工作原理。第五，教師指導學生操作CNC控制變頻器工作，同時測量模擬量輸入端子的電壓值，通過電壓值與頻率值的比較理解CNC與變頻器信號接口的功能。第六，學生設計CNC、變頻器和主軸電機之間的電氣連接圖，教師進行講評。第七，教師介紹變頻器常用參數設置方法，指導學生設置參數并觀察變頻器運行狀態的變化。學生在教師的引導下完成上述幾個步驟的工作后，不僅訓練了變頻主軸電氣線路的設計能力，還掌握了變頻器的應用知識。
分組教學是行動導向教學順利實施的一個重要手段。如果不進行分組教學，一個教師在面對幾十個學生時，必然造成監管不到位的情況，同時也不能有效的培養學生的溝通、交流與協作的能力?？蓪⒁粋€40人的班級劃分成8個小組，以小組作為直接的教學對象。每個教學任務的完成都需要學生進行小組討論、實施，并以小組為單位提交成果。分組教學有如下優點：第一，能有效提高教學效率，分組后教師的指導對象由40個減少為8個，教師能更有效的指導每個小組的學習過程。第二，能鍛煉學生的合作能力、溝通交流與協商能力。第三，能有效提高學生的學習效率，形成集思廣益，相互學習，取長補短的學習氛圍。在分組的時候要注意均衡每個小組成員能力，要讓先進學生與后進學生搭配，男生與女生搭配，充分調動學生參與教學行動的積極性。
（三）課程考核方式
考核的目的是檢查學生的學習狀況，調動學生學習的積極性、主動性和創造性，好的考核方式對提高學生的職業技能和綜合素質發揮著重要的導向和激勵作用。本門課程采用以能力本位為目標的課程考核體系（見表2），考核方式的特點如下：一是將能力測評與知識考試相結合，在課程總成績中，項目完成質量占70％，理論筆試占30％。二是項目考核以小組為單位分階段進行，在完成一個階段的某一項工作任務后，教師根據任務的完成質量進行評分，然后以該階段所有工作任務分數的平均值作為該小組在這一階段的成績。三是對個人在小組中的表現進行評價，在完成一個階段的工作任務后，采取個人自評、小組評價和教師評價相結合的方式對每個學生在工作過程中的表現進行測評。四是激勵學生構建榮辱與共、相互幫助、共同進步的學習氛圍，在小組項目考核成績中，任務完成質量分占70％，答辯分占30％。答辯由教師對小組中隨機抽取的成員進行提問，根據其對相關知識的掌握情況進行評分。這樣的做法促使學生不僅要主動完成任務，而且還要積極幫助其他組員學習。
機床數控制造范文4
關鍵詞：數控機床 車軸加工 加工工藝 編程過程
中圖分類號：TG3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01
數控機床在應用中所依靠的是計算機對其進行工作指揮，在工作中將一些列的數字指令輸入到計算機中，以此控制機床的各個部件完成對零件的加工。在加工的過程中應用的原理就是先對零件的尺寸與工藝進行分析，然后將零件的基本信息變為代碼與程序，然后按照程序的指令機床完成復雜的指令執行，進而控制伺服系統進行分配，完成多種復雜的加工動作最終完成零件的加工。而在復雜部件的精確控制下，零件的加工余量和給進參數等都可以在計算機的控制下更加的精確，而這就可以保證加工的精度更高，尤其是對復雜零件的加工，完全可以保證其加工的質量，所以數控機床是當代大批量精細加工中不可缺少的重要設備。如：隨著鐵路建設的大幅發展，對車輛的速度要求也隨之提高，所以鐵路貨車車輛的車軸加工質量要求也隨之提高。如新型的車輛在車軸的上要求其承載性能提高且加工的精度更加細化。車軸的不同直徑的相互過度由不同的半徑的圓弧構成，在普通機床上由人為控制是不能達到其精度需求的，所以必須借助數控機床來完成對其的整體化加工，下面就以此為例分析數控機床在貨車車輛中的應用。
1 數據編程與控制
數控機床的程序編制，在實際的應用中對數控機床的編程有自動和人工兩種，人工編制是自動編制的基礎，人工編制主要是針對零件的加工工藝和數據等進行程序編制，面對復雜性較高的貨車車軸，主要采用的是人工編制。數控系統，在數控系統中因為不同的加工特征而有不同的控制系統，如德國與西班牙等系統，其中在這些系統中，日本的數控系統具有較強的插補功能，且人機界面方便操作，是大多數國內廠家采用的控制系統，這里的加工也是在該系統的幫助下完成的。
2 數控加工貨車車軸的過程分析
在對貨車車軸的加工中，其毛坯在進入到自動加工前已經進行了定位的成孔，其整個長度和周身部分的直徑都已經經過定尺，在后續加工中不需要進行大范圍改動。毛坯軸進入到自控加工中時對其進行粗車、精車、滾壓、組裝、軸頸磨削等，最終達到設計標準。其中車軸的輪座和防塵板等結構的加工余量最大，為了保證生產的效率，可以分機床流水作業的模式完成對軸承的粗車、精車、滾壓等。其中精車在數控機床上完成，并為后續加工保有余量。針對此工藝，數控機床的編程主要也是對此進行。
（1）在加工中首先確定的是裝夾方案，針對貨車車軸的基本尺寸與加工要求，在數控機床中采用的是托架定位，車軸裝夾以定位孔為標準位置，機床的前端與后端都為活頂尖。裝夾后尾部向前進行頂進鎖死，車軸由主軸上撥叉帶動進行旋轉。因為機床的中部有托架，所以車削只能分部進行，兩端分別進行車削。此時應注意，撥叉前端與車軸前端的接觸間隙，防止因為頂尖孔加深而導致撥叉與車軸端面頂死的情況，或者頂尖不到位而降低加工的精度。
（2）應明確進給的線路，這是整個加工中控制零件運動軌跡的重要要素，其控制的是刀具從起步到來看零件的運行軌跡，即進刀與退刀的點與路徑，這是編程的核心依據。如果可以合理的選擇進給的路線可有效的縮短空刀進程，提高效率，尤其是對循環加工的零件而言，效率提升與延長刀具使用壽命都是十分重要的。車軸完成粗車后，仍然只是在車軸的端面和中心孔位置的定位，所以精細加工的過程中應從車軸的端面開始，向車軸的中間位置開始加工，以此進行的加工方過程為對刀、起刀、斜線、直線等過程，并分別對不同的直徑完成車削加工，在多處的圓弧相切位置車削曲面、倒角等，直至完成對整個零件的加工，最后快速的退刀至起點位置，準備下一次加工。
按照加工零件的路線設定，這樣既可按照每一個步驟進行程序的指令選擇，這就是編程的最基本步驟。如選擇快速移動指令、直線插補指令、平面順時針指令、保證速度指令等等，將這些指令結合起來就完成了對數控加工路線的設定。
（3）確定系統坐標系。在車削過程中，必須在工件上確定一個加工的原點，及以某一個點為基準進行旋轉等控制，并以此建立一個工件的坐標系統。工件的坐標是保證編程簡單化，尺寸換算簡單化，誤差最小化的重要基礎。為了提高零件的加工精度，方便計算與程序編制，通常將加工程序的原點設置在車軸軸線與前端面的交叉點，這樣就可保證程序基準與設計、組裝等的標準統一。
（4）刀具選取。在完成編程的時候還需要考慮刀具的選擇，在放大的情況下刀具的接觸點不是一個理想化的點而是一個圓弧，所以在進行倒角和斜面加工、圓弧切削的時候都會出現不足或者過量的情況。此時控制系統會利用自身設定對刀具進行補償，通過不同的補償指令控制人員可以自動控制刀尖的運動模式，以此避免出現切削不足或者過量的情況。但是生產前必須對刀具進行合理的選擇，并針對刀具的型號來選擇補償指令這樣才能達到加工精度。
（5）切削用量的選擇。車削用量是對刀具切削過程的控制，及對深度、進給量、速度等的限定，在數控加工中應安裝工藝手冊選擇不同的切削用量來配合車軸的加工，如要達到Ra1.6標準就需要控制吃刀深度為0.3～0.5 mm，進給量則為0.1～0.2 mm/r，切削速度則應按照車刀材料和車軸而定。
3 結語
綜合上面的分析可見，在貨車車軸的加工中，因為其精細加工的精度要求較高，所以必須借助自動化設備來保證加工精度與效率，此時數控機床的應用就可突出其優勢。同時配合合理的工藝設置與編程就可達到加工的目標。
參考文獻
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[2] 韋蘭花，黃政魁.典型零件的數控車床加工工藝分析與設計[J].廣西輕工業，2009，28（9）：15-17.
機床數控制造范文5
數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。在技能要求日益提高的今天，對數控機床的熟悉與了解已成為該行業專業技術人員必不可少的一環。筆者結合自身的經驗談談數控機床的優、缺點，及其種類以及數控技術的發展及其未來的發展趨勢，供大家參考：
一、數控機床的優點與缺點
(一)、數控機床的優點
對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。生產效率高。由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。良好的經濟效益。使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。自動化程度高。數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的
人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。
(二)數控機床的缺點
數控機床的主要缺點價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工復雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。
二、數控機床的種類
數控機床的種類很多，主要分類按工藝用途分類。按工藝用途，數控機床可分類如下。普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。按運動方式分類。按運動方式，數控機床可分類點位控制數控機床。數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數控車床、數控銑床等。按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。開環控制系統的數控機床。閉環控制系統的數控機床。半閉環控制系統的數控機床。按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機床。經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數控機床。這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機床。這類數控機床功能齊全，價格較貴。
三、數控機床控制技術的發展
機床數控制造范文6
關鍵詞：機床；數控；改造；集成；性能；調整
科學技術是第一生產力。隨著我國社會經濟的快速發展，社會各行各業開始將先進的科技水平應用在制造行業當中，推動了我國科技水平的進一步發展。但是從國際水平來看，我國制造行業水平依然落后于國外發達國家，阻礙了國民經濟的發展。為了改變這一社會現狀，我們必須要對制造業的發展現狀進行全面分析，采取科學合理的措施來提高制造業中各個設備的水平，即對傳統的機床進行改造，使其實現數控化，從而確保制造行業的健康發展。下文簡單對機床數控化電氣改造設計進行分析，以供參考。
一、普通機床數控化改造的優勢
1、節約費用
與購置新的數控機床相比，普通機床的數控化改造一般可節省大約60%～80%的費用。由于大型機床機械部分所占比重較大，可節約的費用更加可觀，符合產業節能環保的發展趨勢。
2、操作更加容易，維修更為方便
由于是老設備的改造升級，操作人員對設備熟悉，在操作使用和維修方面不必花費太多的時間和精力進行培訓。
二、對機床進行數控化改造的主要內容
對機床進行數控化改造也就是以舊機床為基礎，通過科學合理的改造使機床具有數控化功能，滿足當前制造業的發展。在實際工作中，對機床進行數控化改造的內容主要包括以下幾個方面：
1、對機床精度的恢復以及機床傳動部分的改進
制造企業在生產以及發展過程中，如果長時間使用機床，且沒有對其進行必要的維護，那么在導軌、軸承等部位必然會出現磨損情況，這對于機床的正常運行產生巨大的影響。因此在實際工作中，我們很有必要對機床進行改造。首先需要將舊機床進行機床大修，這樣可以在一定程度上提高其精準度，從而達到新機床的制造標準。但是在實際工作中我們可以清楚的知道，在機床進行精度改造與機床大修存在著明顯的不同，也就是說，機床數控改造應當進行精度的恢復以及傳動部分的改進，只有這兩個部分進行改造，才能夠確保機床實現數控化與自動化要求。數控機床的主軸驅動系統和進給驅動系統分別采用交、直流主軸電動機和伺服電動機驅動。這兩類電動機調速范圍大，并可無極減速，因此使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統大為簡化。由電動機直接連接主軸或滾珠絲杠。目前數控機床進給系統中常用的機械傳動裝置主要有滾珠絲杠副、靜壓蝸桿蝸母條和預加載荷雙齒輪齒條三種。機床采用的導軌是新材料低摩擦因數的導軌，如滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。另外，在機床上還要加一些輔助裝置，如冷卻系統、空氣過濾器、自動換刀裝置、排屑裝置等。
2、選定數控系統
在對機床進行數控化改造的過程中，選定數控系統是關鍵的工作環節之一。在選擇數控系統的過程中，相關工作人員應當考慮到以下兩個方面的工作：首先，要求確保機床的功能多樣化，使其功能得到充分發揮；其次，還要求數控系統在實際工作中提高其可靠性。一般以性能價格比來選取，并適當考慮售后服務和故障維修等有關情況。如選用企業內已有數控機床中相同型號的數控系統，對今后操作、編程、維修等都帶來較大的方便。伺服驅動系統的選取，也按改造數控機床的性能要求決定。若采用同一家公司配套供應的數控系統和伺服驅動系統，改造產品的質量和維修更容易得到保證。
當前生產數控系統的公司比較多，國外的公司如SIEMENS公司、FANUC公司、國內的公司如廣州數控GSK公司、華中數控系統有限公司等。一般，進口系統較國產系統性能穩定，但價格昂貴，將其用于機床改造，有些得不償失。國產系統在目前市場上有各種經濟型和標準型數控系統供應。其中，經濟型數控系統具有結構簡單，操作方便，技術易于掌握及制造成本低等優點，系統性能相對較差，可靠性不高；另外，隨著生產而后技術的不斷發展，標準型數控系統制造成本越來越低，售價也在不斷降低，所以在系統選擇上一般可以考慮國產標準型數控系統，例如廣州數控體貼或華中數控系統。
3、電氣系統的改造設計
機床數控化改造工作執行的過程中，通常情況下原機床的電氣控制裝置只能做報廢處理，從而依據改造的需求來重新制作專門的電氣控制裝置。數控機床強電控制工作中，所必須要加以重視的關鍵在于，數控系統本身各個接口特性以及形式之間是否完全相配，不僅如此，還應當要盡可能的對于強點控制線路進行簡化處理。
因此，在執行電氣控制系統的改造設計工作之中，所需要加以遵循的原則在以下幾個方面：在機床能夠充分滿足控制需求的情況之下，確保改造設計方案的經濟性、簡便性，在改造的過程中，要依據實際情況和條件，不能夠盲目的追尋高參數以及全自動化，只要能夠做到操作快捷、使用維修簡便即可。而改造的設計方案之中，刀架電動機、冷卻泵電動機、主軸電動機等幾個部分實質是需要確保做到自動控制的。數控機床機電控制系統本身，除了要利用輔助運動裝置以及輔助控制系統以外，還必須要將各個不同部分的開關、形成等納入到自動化控制之中。改造完成之后的控制系統本身，不僅僅要能夠保留住傳統控制系統所具備的優勢，還要具備小巧、靈活、通用、維護方便等方面的特性。
4、整機聯接調試
當久機床之上的各個不同部件都完成了改造工作之后，便可以針對其進行試組裝，從而確保各個部分運行無誤，存在問題的部件需要采取適當的調試措施。一般情況下，都是現對于電氣控制環節加以調試，來觀察某個簡單的動作是否運行正常，各個環節正常之后，才能夠聯動調試。
三、結語
綜上所述，就現階段的數控化改造方案來說，實質上機床類型不同的情況下，所呈現出的相關改造內容也有著較大的差異性。因此，在實際執行機床數控化改造工作的過程中，并不是要完全按照某個模式來進行，可以依據實際情況的不同，選擇更加合適的改造措施，利用科學合理的方式來使得傳統形式的機床數控化得以在性能上大幅度提升。此外，當機床數控的改造工作完成之后，還需要立即對于相關的編程人員、操作人員加以培訓，這能夠促使改造后的機床盡快的發揮出自身所具有的效用。
參考文獻
[1]劉愛英.機床的數控化改造與人才的培養[J].科技信息.2010（10）
