数控机床工作原理范文
时间：2023-09-15 17:31:09
导语：如何才能写好一篇数控机床工作原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：A工作原理；面板设计；电气保护
1.SINUMERIK 810D系统
SINUMERIK 810D是一种具有免维护性能的操作面板控制系统，是西门子公司针对中国市场进行性价比优化的产品。其核心部件―CCU（数控驱动单元）将MMC、OP以及I/O模块集于一体，具有无电池、无风扇、免维护等特点。该系统具备中文界面的高质量显示面板，易于操作和编程。它可通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来，控制六个数字进给轴和一个数字或模拟主轴。驱动系统的模块化结构为各种应用提供了最大灵活性，并且易于安装，可靠性高，布线费用低。该系统是用于控制各类车床和铣床的理想控制系统，非常适合于车间级加工应用。此外，SINUMERIK 810D系统中还含有丰富多样的工艺循环，以铣床为例，除了常用的钻孔、镗孔、铰孔、攻丝循环以外，还包含对线性排列孔和圆周排列孔进行钻、镗、铰、攻丝的循环；端面铣削循环；轮廓铣削循环；圆形和矩形型腔铣削循环；长孔铣削循环；圆周槽和圆弧槽铣削循环；螺纹铣削循环等多种铣削循环的功能。SINUMERIK 810D数控系统采用了当今先进的控制概念、适用于钻削、铣削以及车削和磨削机床加工的控制。其能力涵盖了目前绝大多数大型、特殊、高速、高精度加工机床的要求。SINUMERIK 810D数控系统建立在综合的系统平台上，通过系统设定功能而适用于几乎所有的控制系统，810D与SIMODRIVE 611数字驱动系统和SIMATIC S7可编程序控制器一起，构成了一个全数字控制系统，用于各种复杂零件加工任务，并优于其他系统的动态品质和控制精度。SINUMERIK 810D数控系统采用开放式系统理念，可以在数控核心部分使用标准开发工具而实现用户指定的系统循环和编制用户所需特殊的界面。
1.1 SINUMERIK 810D系统的功能
（1）CNC功能。数控系统可以控制车床、钻铣床等机床。其可以控制六个进给轴和一个数字或模拟主轴的同时保证三轴联动，具有直线插补、平面圆弧插补、螺旋线插补、空间圆弧（CIP）插补等控制方式。系统可以进行螺纹加工、变距螺纹加工等加工方式。并且能满足旋转轴控制、端面和柱面坐标转换（C轴功能）、前馈控制、加速度突变限制、刀具寿命监控、主轴准停控制、刚性攻丝、恒线速切削、FRAME功能（坐标的平移、旋转、镜象、缩放）。
（2）显示和操作。系统采用标准TFT液晶显示器，全PC键盘操作。可连接机床控制面板、手持操作单元、软盘驱动器等。在操作使用上，其系统用户界面分成五个工作区，即：机床、参数、程序编辑、服务、诊断。
（3）轴的控制。连接SIMODRIVE 61l数字伺服系统，其可控制六个数字进给轴和一个数字或模拟主轴。其工艺特性：
a.控制精度0.001ram
b.进给速度0.01mm/min-10000m/min
c.主轴转速0.1rpm-99000rpm
d.进给倍率O%-120%（内部0%150%），快速进给倍率200%
（4）PLC编程。S7 300型PLC的输入输出点数是通过扩展模块的方式实现的，其最多可以有四个机架，每个机架最多可以插8个输出模块。
（5）刀具管理。SINUMERIK 810D系统的刀具功能是比较有特色的地方，与其他数控系统不同的是，它并不是每一个刀号只能对应一个刀具半径值和一个刀具长度值，而是在每一个刀具号下面最多可以存储9组刀具补偿值――每个刀具号（T号）下面包含了9个刀沿号（D号），每个刀沿中都可以单独存储一个刀长补偿值和一个刀具半径补偿值。这样做的好处是可以为每把刀具设定多个刀偏值，分别用于粗加工、半精加工以及精加工，却不必担心由于占据了多个D号而与其他的刀具发生混乱。
（6）安全与诊断
整个CNC系统可对其各部分的运行进行实时监控，当有故障发生时，系统除对相应部分进行保护外，并可进行自我诊断，在显示器上显示报警信息。同时增加了安全锁，可对用户分级，对各级用户赋予不同的操作。
2.操作及工作原理
2.1系统上电
（1）接通主电源：首先合上电气控制柜的总空气开关。控制柜电源指示灯亮。
（2）启动810D系统：按操作面板上的“系统启动”按钮，“机床有电”指示灯亮，（显示屏进入主界面），810D数控系统启动成功。
（3）启动液压系统：旋转操作面板上的“液压启停”开关至启动位置（如果液压系统不工作或液压系统工作不正常，其它功能均不能实现）。检查液压系统压力，系统正常工作压力为2Mpar。
2.2主电机启动及点动
（1）主电机启动操作：主电机有两种运行方式，即工作运行（常车切削）和点动运行。工作运行有正、反常车。设有启动及停止按钮；点车运行是为了装工件，工件调整和对刀调整等，因此设有正点动按钮、反点动按钮。
（2）普通车床功能：主电机正转起动主轴旋转，实现原普通车床功能。注意：主电机启动前，保证A、B、C换挡手柄啮合才能实现（只有C手柄离开1：4和1：l的空档处时，PLC控制离合器齿轮脱开，C轴伺服使能失效，主轴才能启动）。启动主电机，主轴旋转，进入原普通车床功能。具体步骤如下：
将主轴C变速手柄移动至任意档位（不能停在1：4和1：l之间位置），接近开关不发出信号，PLC控制液压离合器松开电磁铁1DT，油缸推动离合器使齿轮脱开（C轴电机和主轴脱离），“C轴啮合”指示灯亮。此时，可以使用原机床的各项进给及主轴功能
2.3主电机的制动
本机床采用能耗制动。即当按压停车按钮SBll（SBlo），延时后，KM2、KM5相继失电而KM6得电，电机定子绕组串接，整流二极管D投入工作，定子绕组通过半波整流后的脉动直流而产生制动力矩，电动机开始制动，延时2两秒后断开。
2.4快速及进给电气传动控制
（1）托扳、滑板移动方向及其选择：机床托扳装有左、右、前、后快速移动或进给的离合器。控制托板快速或走刀。其方向由面板上的“方向选择开关”来选择。其动力由快速电机和走刀电机分别拖动。
（2）托扳、滑板工作制及其选择：托扳、滑板的工作方式分为快速和进给。工作状态由方向选择开关选择。说明：无论何种工作方式，何种方向的操作，其电气控制线路原理相仿，只是快速时，其操作方法和点动方式相同，进给运动为常车形式而异。（注意：只有在原普通车床和C轴非使能状态时，才可以使用托板和尾座快速功能。若要使用托板进给功能，主电机必须运行。因为进给速度由主电机的速度决定）。若要停止进给，按压“走刀停止”按钮即可停止。此时电磁离合器脱开，走刀就迅速停止进给。
3.810D面板设计
西门子SINUMERIK 810D属于紧凑型的数控系统，它将显示屏集成在MMC当中，MCP面板包括了手轮、键盘。在安装过程中西门子公司给出了标准的安装尺寸和模式。我们设计了车床主轴以及电机的控制面板如图3.1，同时在完成安装后的810D控制面板图如图3.2所示。
4.电器保护
（1）各分支电路均设有自动空气开关。
（2）各电机分支电路均安装有电动机保护型断路器。
（3）液压泵保护。
油泵采用自动空气开关作短路和过热保护。在运转中，当发生故障时，其自动空气开关自动跳闸，这时机床的所有动作均不能动作。机床运转前首先必须开动油泵，不然主轴、快速进给及走刀均都不能开动。
（4）C轴和原机床主轴的互锁，C轴使能状态和原普通车床状态互锁。
结论
本文设计的机床控制系统采用西门子SINUMERIK 810D数控系统，伺服驱动系统采用了SIMODRIVE611D模块和1FK7系列伺服电机，在伺服电机与主轴之间安装减速器和机械传动装置从而达到大减速比的要求，实现了系统C轴的精确分度功能。并根据需要设计了基于SINUMERIK 810D系统的面板。
篇2
【关键词】数控机床；检测反馈；装置
1前言
科学技术是第一生产力。人类历史上发生过三次工业革命，都对世界的生产技术与生产方式带来突发性的改变。尤其是第三次工业革命之后，计算机的出现，企业开始走机械化生产，传统的手工制造业也逐步被取代。信息技术的快速发展以及互联网的普及，数控技术也开始快速的发展。如今，数控机床的技术也比过去先进很多，尤其是一些大企业，拥有世界一流的数控机床技术，为企业的生产研发提供了巨大的技术支持。数控机床，中文全称为数字控制机床，它的英文名称为Computernumericalcontrolmachinetools，数控机床属于一种的称。从功能上看，数控机床是一种自动化机床，这种机床装有是程序控制系统。数控机床的里面的控制系统能可以非常科学地处理具有控制编码或者其他符号指令规定的程序，这种处理方式具有一定逻辑性，数控机床里面的控制系统，还可以将其译码，最终用代码化的数字来标志，借助相关的信息载体输进相应的数控装置。数控机床的功能，还包括可以通过经运算处理由数控装置发送各类控制信号，控制系统能够很好地控制机床的动作，并且根据相关的按图纸规定的形状与尺寸，实现零件加工的自动化，大大提升了生产的效率。数控机床，作为机电一体化的高科技产品，它是一种将机床、信息技术、电动机及拖动、动控制、检测等相关技术为一体的自动化设备，在现代生产中，数控机床发挥着非常重要的作用。数控机床在当今的生产中，非常科学有效地解决了各种实际生产的复杂、精密以及小批量、多品类等复杂的加工问题，作为一种具有高效能、柔性度非常高的自动化机床，它已经是很好地代表了当今机床控制技术的发展最新方向。
2数控机床的检测反馈装置介绍
2．1数控机床检测反馈装置原理介绍
在数控机床中，反馈装置是其重要的一个部分，反馈装置系统是闭环或者半闭环类型的数控机床检测环节，这个反馈装置能够包含在伺服系统中，一般来说是由检测元件以及其相对应的电路构成的。总的来说，检测反馈装置的作用是能够检测数控机床坐标轴的具体移动速率以及位移，同时能够很快速的将数据以及信息及时反馈到数控装置以及伺服驱动里面，从而形成完善的闭环控制系统。一般来说，数控系统的结构方式会直接决定检测位置的安装，同时也会直接决定检测信号反馈的位置。数控机床的重要构成部分———反馈装置，它可以直接影响到生产加工的精度，对于实际的生产效率产生重要的作用，最终对于自动化程度也产生了比较关键的影响。检测反馈装置的关键功能主要是将检测到的位移及速度测量信号当做反馈的信号，同时检测装置会将这些信号转化为相对应数据符号，接着检测装置将这些信号发送回电脑，在电脑里面讲这些信号与数控装置里面发出的各种脉冲指令信号开始相关的对比，假如出现误差，检测装置就会开始扩大后控制驱动以及执行相关部件，以致可以让其向偏差可以消除的方向变动，逐步减少偏差，最终可以实现零偏差。
2．2数控机床对位置检测反馈装置的要求
由于数控机床经常要进行大规模的作业，它对于位置检测反馈装置是要求比较高的，否则数控机床在实际运作中容易出现故障。通常来说，检测反馈装置受到温度以及湿度方面干扰会比较小，要求能够满足相关的精度要求，同时能够长期稳定地维持一定的精度。检测反馈装置要满足机床运作的相关要求，检测反馈装置抗干扰性要比较强，同时能够适应数控机床运作环境的标准。检测反馈装置要能够与电脑方便连接，同时检测反馈装置要方便使用维护以及安装，同时要讲究经济适用。
3数控机床的检测反馈装置的注意事项
3．1培养优秀的技术人才
数控机床的检测反馈装置技术不断发展，很多大企业从国外引进先进的技术，但是国内的相关技术人才比较紧缺。在实际机床运作中，很多技术人员对于新的检测反馈装置技术不熟悉，因此操作方面也偶尔出现一些错误，严重影响了机床的运作效率。因此，要让数控机床的检测反馈装置技术很好地应用到实际生产中，就要加大力度对技术人才的培养。企业方面，可以对现有数控机床技术人才进行培训，加强技术人员对检测反馈装置知识的学习，包括数控机床对检测反馈装置的要求，检测反馈装置的工作原理等。
3．2做好检测反馈装置的使用及维护工作
数控机床的使用必须按照相关的规定，遵守安全手册才能进行。但是在实际中，很多企业的数控机床使用程序比较混乱，一些技术人员并没有按照相关的步骤进行操作，一些检测反馈装置很多时候是因为操作不当而无法工作，甚至使用寿命也开始缩短。其次，检测反馈装置的维护工作未做好，一些装置容易受到损坏。因此，企业要完善数控机床的检测反馈装置的使用与维护相关制度，完善数控机床的使用流程，定期对检测反馈装置的保养，延长相关设备的使用寿命。
4结语
总的来说，数控机床相关技术发展非常迅速，数控机床的检测反馈装置在实际运作中显得非常重要。本课题重点阐述了数控机床的检测反馈装置的工作原理，以及数控机床对检测反馈装置的要求，提出了检测反馈装置必须要具有较强的抗干扰性，能够适应数控机床运作环境的相关要求，并提到了检测反馈装置的应该经济适用。作为企业，要使用数控机床的反馈装置，就要加强对优秀的技术人才的培养，尤其是要加强对现有检测反馈装置技术知识的学习，深入了解与熟悉数控机床对检测反馈装置的要求，学习检测反馈装置的工作原理等。本课题最后提出了要做好检测反馈装置的使用及维护，定期对检测反馈装置的保养，延长相关设备的使用寿命。
参考文献:
［1］乔强．数控机床精度检测装置及误差分析研究［D］．太原:四川大学，2000．
［2］邢曦．数控机床伺服单元检测装置的研究［D］．沈阳:沈阳工业大学，2009．
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［4］贾继虔．数控机床的位置检测装置及其应用［J］．组合机床与自动化加工技术，2002(07):43～44．
篇3
关键词：数控机床；精密机械；结合体
1 数控机床的工作原理及发展趋势：
1.1数控机床的工作原理
数控机床的工作原理即为，将控制要求和信息以及反馈信息等转化为数字信号，送人数控装置处理后输出控制机械加工过程。
1.2数控机床的发展趋势
1.2.1高速度、高精度
当前先进制造技术的主体是效率和质量。因此高速度、高精度技术的发展可最大限度地提高生产的效率和产品的质量，缩短生产周期提高市场竞争力。目前HyperNach进给速度最大达60ndmin，快速为100m／min，加速度达2g，主轴转速达60000/min。
1.2.2多轴联动加工和复合加工
多轴联动加工可充分利用刀具几何形状进行切削，从而大大提高了零件的表面光洁度和加工效率。如一般一台5轴机床的加工效率相当于2台3轴联动机床的加工效率。目前采用复合主轴头的机床更为方便的实现了多面和多轴在同一台机床上的并行使用。
1.2.3智能化、开放式、网络化是当前数控系统的共同发展方向
智能化的数控系统涵盖的方面很多，如加工方面的智能化，即加工过程的自适应控制，工艺参数的自生成；故障诊断方面的智能化。即智能监控机床各个部分运行情况，发送故障报告等。开放式既是数控系统的开发可以统一的在一个平台上进行。这样既可以解决数控系统软件不能产业化的问题，又大大加快了数控功能系列化的进程。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
1.3维修维护工作的意义
数控加工在当前制造行业中占据着主导地位，它的发展将带动制造业的飞速发展，同时也将影响社会的发展进程。因此，使数控机床能够实时高效的工作也是—项重要工作。
2 维护与维修的一般方法
数控机床是各种高精技术结合的生产工具，因此在日常的使用中维修维护工作对其使用寿命和精度起着很重要的作用，那么数控机床的维修维护工作一般应如何进行呢?
2.1数控机床的维护，对数控机床进行日常合理的维护工作，可以大大降低数控机床的故障发生几率。概括为以下几个方面需要注意：
2.1.1针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。
2.1.2应尽量少开数控柜和强电柜的门。因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。
2.1.3定期清扫数控柜通风系统。应每天检查数控系统柜各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则会引起数控系统柜内温度高(一般不能超过55℃)，造成过热报警或数控系统工作不可靠。
2.1.4对数控系统的电网电压进行定期或定时监测。当电网电压超出数控系统所能承受的额定范围时，数控系统的正常工作会受到影响，严重的可能导致数控系统内部电子器件损坏。
2.1.5定期更换存储器和伺服驱动器电池(不需保持电池的存储器除外)。为使数控系统数据和伺服驱动器内部的参数数据在不通电的情况下不丢失，为两者配备了保持电池。一般情况下每年应更换一次，并且应在数控系统通电的状态下更换电池。
2.1.6数控系统长期不使用的情况下，其维护工作应注意以下两方面：首先，要定期给数控系统通电，并空运行，这样可以利用数控系统本身电子和电器元件的热量驱散数控柜内的潮气。达到保持电器元件稳定可靠性的目的。其次，如果数控机床是采用直流伺服电动机作为机械驱动首端部件的，应在长期停用前将内部的电刷取出，以此避免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏的结果。
2.2由于数控机床是多种尖端技术的结合体，因此数控机床的维修工作不能随意而为之，因为那样可能导致机床的故障范围扩大。数控机床维修工作可大致分为以下几个步骤：
2.2.1问
这里的问包括：①问机床操作者，在机床出现故障后，维修工作进行之前应及时准确的询问故障是在何种情况下出现的，出现时伴随着怎样的现象。由于操作者是故障出现时的第一目击人又熟知机床特性，所以他的描述会有助于维修人员缩小故障范围，减少时间，提高效率。②问机床，机床的自诊断系统对维修人员是最好的参考，它可以准确的提供所出现的故障的代码以便于维修人员能够准确定位故障的出处。近年来兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，完善了系统的自诊断能力。
2.2.2察
察主要是根据机床操作人员所提供的相关信息对可能出现故障的部件或元件外观进行观察。如检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围判断故障产生的原因。
2.2.3切
犹如中医切脉一样，当维修人员完成了上述两个步骤还不能准确定位故障的出处时，应该对机床故障进行进一步的检测来确定故障的出处究竟在何处。对数控机床故障的切可大致分为：①强电检测，其中包括配电、电动机动力线、电器元件完好性等的检测。②弱点检测，其中包括反馈信号、数控系统输出信号等的检测。
以上诊断方法并无严格界定，应以实际情况为准进行实地分析得出数控机床的故障所在，下面以实例分析来验证以上故障处理方法的实用性。
3 主轴高速飞车故障排除：
故障设备：国产CK6140数控车床，采用FANUC OTE数控系统。故障现象：当接通电源时，主轴就高速飞车。
故障分析：造成主轴高速飞车的原因有：(1)装在主轴电动机尾部的测速发电机故障；(2)激磁回路故障，弱磁电流太小；(3)速度设定错误。根据以上分析，在停电状态下，用手旋转测速发电机，测速发电机反馈电压正常，在开机瞬间，测量激磁电压也正常。而主轴给定电压测得为14.8V(正常时最高给定电压为±10V)，故初步诊断故障为NC主板硬件故障。
故障处理：改主板上给定电压有关的电路较多，除电阻、电容、二极管等常规元件外，还有很多集成电路，不可能把所有有关的线路一一分割，进行试验。但由于给定输出为14.8V，因此怀疑是15V电源通过元件加到了输出上。由于无该系统主板的原理图等资料，采用最基本的测电阻的方法，从外到里逐个元件测量对15V电源的电阻值，最终发现一块运放损坏，其输出与15V短接。更换后运行正常。
4 结束语
数控机床故障的产生是多种多样的。所以，在维修时需要根据现象有理有据的分析、排除，最后达到维修的目的。切勿盲目的乱动。否则可能会导致故障更加的严重。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。
参考文献
[1]陈蕾、谈峰浅析数控机床维护维修的一般方法[J]，机修用造,2004(10)
篇4
关键词：数控机床；复杂工件；问题及建议
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.024
目前我国在机床工作中，数控技术被广泛应用。相比于手控机床，数控机床其适用范围非常普遍。在对数控机床进行应用时，基于特征的复杂工件是非常重要的加工零件，因此技术工作人员必须要对复杂工件进行充分具体的了解并加强研究。
1 数控机床的总体构造和特点
随着经济和科技的快速发展，我国企业越来越重视工件的质量和产出率，而与工件质量和生产密切相关的是数控机床。数控机床的构造和工作原理，对大多数人来说是比较陌生的，然而对技术人员而言则是极其熟悉的。从其总体构造而言，计算机数控装置是最为重要的一个部位，该位置能够对工件加工的尺径和数据充分设置，保证工作有效落实。除此之外，操作面板的作用和地位也非常之高。数控机床在工作过程中需要工作人员的实时操作，如此方能保证机床的稳定运行，操作面板则是通过控制数控操作全过程，保证工件顺利完成。另外，数控机床构造中海油辅助装置以及电气回路等装置。虽然数控机床和手控机床相比较为复杂，但是其能提升运行效率，因此被广泛应用。从其特点而言，数控机床工作效率很高，工作人员先设置好程序，再手动上好工件，只需要按一下按钮即可让机械自动工作了，工件成品的质量也很有保证。此外，数控机床还有整洁和干净的特点，在过去应用手工机床过程中，工作人员要实时的对机床进行油洗，防止锈蚀产生。而数控机在工作中产生的屑直接掉到槽内，极大降低了垃圾碰撞的情况。另外，在数控工作中，工作人员不会沾染油渍。
2 基于特征的复杂工件数控加工关键技术
数控机床对于复杂工件的加工，能对其特点进行很好的诠释。很多复杂工件的特征极其模糊，并且还具有极高的加工难度。复杂工件往往凹凸不平而且大小又不对称，数控机床对于复杂工件的加工，就是应用机床的主轴来带着这些复杂工件做旋转运动，最终使复杂工件得以加工成型。数控机床对于基于特征复杂工件的加工，主要是按照复杂工件的个性需求，先对其所需的型号和尺寸加以设置，将其所需的尺寸通过数字形式输入到数控机床的计算机控制器和控制面板上。工作人员在规定条件下操作，完成对复杂工件的加工。基于特征的复杂工件加工作为数控机床的核心加工技术，不仅能降低企业的经济成本投入，节省技术人员的时间成本，而且能够加快工件生产的生产效率。
3 基于特征的复杂工件数控加工关键技术的不足之处
现如今，技术人员对数控机床的应用熟练程度已经达到了很高的水平，数控机床对基于特征复杂工件的关键加工技术也有了相当广泛的应用。然而，在加工的的关键技术方面，仍会出现一些比较困难的问题，虽然这些问题并不严重，但是因这些问题所造成的损失往往很大。如果想要解决问题，就要追根溯源，找到问题产生的根源所在，所以我们就要清楚的了解数控机床对基于特征复杂工件加工所存在的问题，而数控机床的构造和工作原理就是这些问题的根源所在。科技的发展日新月异，数控机床的质量是否达标，也需要长期的实践才能得以确认，以免在加工生产和工件使用中出现重大的问题。在加工一些复杂工件的零件时，加工的技术难度非常大，在技术人员操作的过程中难免出现一些问题。例如，在加工复杂工件过程中，工作人员必须要做好针对复杂工件的装夹工作，之后利用数控机床的主轴旋转，对工件加以车削，最终使工件得以加工完成，而对工件的装夹和车削最容易出现问题，由于操作的力度不够，会导致复杂工件的安装位置不准确，影响工件的最终成型。操作人员的技术水平不足和失误，也常常会导致工件加工的最终尺寸不标准或质量不达标，造成财、物的损失。因此，必须重视上述问题，并寻求解决办法，以减少损失，从而达到增加效益的目的。
4 基于特征的复杂工件数控加工关键技术的改进措施
数控机床对基于特征复杂工件加工所存在的问题，极大的影响了对数控机床技术的应用，这些问题是当前必须要解决的。针对这些问题，必须做出相应的改进措施或解决办法，并最终应用于数控机床技术之中，最终达到减损增收的目的。其一，针对复杂工件加工过程，在加工之前，工作人员需要对复杂工件、数控机床的车刀和车架进行检查和勘测，检查合格之后方可进行基于特征复杂工件的加工，从而使问题发生的概率得以降低。其二，工作人员要在数控机床出厂之前对其进行仔细的检测，并对其功能进行逐一测试，以减少出厂使用后的错误发生。其三是针对数控机床操作人员问题，需要在选拔时就考虑操作人员的细心问题，聘用一些技术熟练，工作细心的技术人员，并且在上岗前，进行岗前在培训和测试，以检验技术人员的水平是否能达到标准，在技术人员上岗之后，要定期的对技术人员进行技术培训和素质教育，要使技术人员不仅在技术层面达到精通，而且在工件的加工过程中也能达到细致和耐心。企业要极强对考核制度的健全和完善，做好奖罚措施，将工作人员生产的产品的验证结果和其薪酬挂钩，从而促进其提升个人技能。企业也要加强管理制度的建设，做到对基于特征复杂工件加工的全过程管理。
5 总结
现如今我国工厂生产逐步实现了自动化和智能化，手工机床逐渐被数控机床所代替，发挥了良好的效益。基于特征的复杂工件因其特征明显，加工复杂，应用数控加工关键技术非常具有必要性。企业在复杂元件生产时一定要加强管理和检验，做好质量控制，加强职工培训，为基于特征的复杂工件数控加工质量提供保证。
参考文献：
[1]周奎，曾祥录，陶华.工件旋转与刀轴摆动数控加工关键技术研究[J].机床与液压，2010（14）：3-5.
[2]邓朝晖，刘战强，张晓红.高速高效加工领域科学技术发展研究[J].机械工程学报，2010（23）：106-120.
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篇5
关键词：液压系统图；分解；倒推；整合；识读方法
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0091-03
一、引言
现代数控机床的全自动化控制需借助液压传动辅助机床实现整机的自动运行，如自动换刀、制动、工作台自动交换等。但液压传动在密闭管道内进行，难以观察和测量，故障诊断比较困难。目前较普遍的方法是根据液压系统原理图进行故障诊断，所以本文着重分析数控机床液压系统原理图的识读方法。
二、“浏览—分解—倒推—整合”数控机床液压系统原理图读图法
1.“浏览—分解—倒推—整合”读图法基本原理。液压系统一般是一个主动力源同时为多个执行元件供油。按一般读系统图的方法，从动力源开始，到执行元件结束。将遇到多个分支油路，若逆向考虑：油液从执行元件开始流动，到液压泵结束，则能避免这个难题。因此，“浏览—分割—倒推—整合”读图法基本原理为：①浏览：快速浏览系统图，了解系统动作循环、执行元件的功能、执行元件数目等，大概把握系统图的复杂程度。②分解：以执行元件为中心，将系统进行分解，分解为若干个分支油路。③倒推：假定起点是执行元件，终点是液压泵，所有液压元件处于连通状态，分析油液流经的液压元件。然后按油液实际流向，详细分析该回路。④整合：根据数控机床液压系统的动作要求，以信号为纽带，整合所有分支油路，归纳出整个液压系统的工作原理和特点。
2.“浏览—分解—倒推—整合”读图法基本步骤。①了解：了解数控机床及其液压系统的功能以及对液压系统的要求。②浏览：了解液压系统的动作循环、执行元件数目与功能、液压泵数目等。③系统分解：按执行元件数目将系统分解为若干个子系统。④子系统分析：分析每个子系统的运动和原理。根据倒推原理，将每个子系统划分成各分支回路，并对各分支回路的工作原理进行分析。首先分析各分支回路由哪些基本回路组成。第二分析基本回路中液压元件的功能和相互连接关系。第三根据运动循环，分析每步动作的进、回油路线。最后根据进、回油路线，分析每个分支回路的原理，并分析各子系统之间的联系。⑤整合：包括子系统整合和系统整合。子系统整合主要依据关键液压元件，如换向阀、压力阀等的不同状态；系统整合主要依据各子系统间顺序、同步、互锁等要求。信号是纽带，并做出信号控制元件的动作顺序图或状态图。⑥归纳：全面分析液压系统的工作原理后，归纳出设备液压系统的特点。
三、实例分析
以MJ-50型数控车床液压系统原理图为例，应用“浏览—分解—倒推—整合”读图法进行读图，液压系统原理图如图1所示。
第一步了解MJ-50型数控车及其液压系统。MJ-50型数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。液压系统实现零件加工所需的辅助运动：主轴卡盘的夹紧与松开、卡盘夹紧力高低压转换、刀架夹紧与松开、刀架转位、尾座套筒的伸出与缩回。液压系统所需力及流量变化较小，主要负载是提供加工零件的夹紧力、预紧力以及刀盘的锁紧力和一些油缸换位动作的平衡。一般采用中低压系统即可。
第二步浏览液压系统原理图。可知，非循环动作，有四个执行元件，分别实现上述辅助功能，一个液压泵供油，图中已指明执行元件的运动方向。
第三步系统分解。图1中有四个执行元件，故将该系统分解为：主轴卡盘、刀架的夹紧与松开、刀架转位和尾座套筒4个子系统。
第四步子系统分析。根据油液倒推原理，理出分支回路。以卡盘子系统为例，经倒推可知此子系统有两个分支回路，由换向、锁紧和减压三种基本回路组成。是主换向阀，实现主轴卡盘的夹紧与松开：1YA通电，卡盘实现正卡夹紧，2YA通电，卡盘实现反卡夹紧；电磁换向阀4实现卡盘高、低压夹紧力切换：图示状态时，减压阀8接入系统，高压夹紧，电磁铁3YA通电，4右位工作，减压阀9接入系统，低压夹紧；液压泵1提供能源，单向阀2保证液压泵出口的油不倒流。各元件的连接关系见图1。经分析，这两个分支回路的进、回油路线为。进油路线：高压回路：12843卡盘液压缸；低压回路：12943卡盘液压缸。回油路线都为：卡盘液压缸3油箱。正卡夹紧与松开工作原理：当1YA通电时，阀3左位工作，泵出口压力油经阀8、阀4、阀3到液压缸右腔，液压缸左腔的油液经阀3直接回油箱，活塞左移，卡盘正卡高压夹紧。当2YA通电时，活塞右移，卡盘松开。
第五步系统整合。根据设备对各子系统动作的要求，以信号为纽带，将各子系统整合成一个整体。系统工作原理如下：按下油泵启动按钮时，卡盘和刀架都必须处于夹紧状态，如图1所示。数控系统发出换刀指令后，首先刀架松开：4YA通电阀6右位工作，液压油进入刀架液压缸下腔，上腔油液经阀6右位回油箱，该液压缸活塞上移，刀架松开；然后，刀架转位：若8YA通电，阀5左位接入系统，油液经阀5左位进入液压马达，液压马达带动刀架正转，若7YA通电，则刀架反转，转速分别由单向调速阀11和12控制；最后刀架复位夹紧：刀架转位到指定位置后7YA或8YA断电，液压马达停转，同时4YA断电，刀架夹紧，换刀过程结束。加工长轴类零件时需使用尾座，当6YA通电时，阀7左位工作，泵出口油液经减压阀10、换向阀7左位进入尾座套筒液压缸左腔，液压缸右腔油液经单向调速阀13、阀7左位回油箱，缸筒带动尾座套筒伸出，压力计16显示伸出时的预紧力大小。当5YA通电时，缸筒带动尾座套筒缩回。
第六步归纳液压系统的特点：①采用单向变量液压泵向系统供油，能量损失小。②用换向阀控制卡盘，实现高、低压夹紧的转换，并且分别调节高、低压夹紧压力的大小，因此可根据工件情况调节夹紧力，操作方便简单。③用液压马达实现刀架转位，可实现无级调速，并能控制刀架正、反转。④用换向阀控制尾座套筒的伸出或缩回，并能调节尾座套筒伸出工作时的预紧力大小，能适应不同工件的需要。⑤压力计14、15、16可分别显示系统相应处压力，便于故障诊断和调试。
四、结论
“浏览—分解—倒推—整合”是分析复杂液压系统原理图最基本的方法，实质是通过分解将复杂的系统简化为简单的液压回路，通过对简单回路的分析整合出复杂系统的原理。化繁为简、化整为零、各个击破、归纳整合是这种方法的突出特征。但这种方法要灵活运用，上述的六个基本步骤也要灵活进行。
参考文献：
[1]王美姣.一种新的液压传动系统图识读方法[J].液压与气动，2009.
[2]肖龙.液压与气压传动技术[M].北京：高等教育出版社，2011.
[3]曹智军.数控机床与维修[M].北京：机械工业出版社，2011.
篇6
关键词：数控加工；加工精度；影响因素
随着现代制造业的快速发展，对机械产品的精度要求越来越高。数控机床的出现大大增强了机械制造的能力，为经济和社会进步做出了重大贡献。数控机床搭配了可程序化控制的自动控制系统，在驱动方式和加工结构等功能方面都有较大幅度的改变，能够更加精准、快速地完成更为复杂、精密的零件加工。数控机床在加工的过程中能够更大程度上保证产品输出质量，并提高加工速度，整体上提高了机械制造的能力和生产效率。数控机床虽然有着诸多优点，但在加工过程中也会受到一些因素干扰，进而对产品质量产生影响。
1、数控机床的工作原理
数控机床在很大程度上提高了机床加工的精度和效率，同时装有可编程控制的自动化系统和多工位刀塔，能够进行多种复杂、精密的零件加工，具有实用性强、加工精度高、自动化程度高等特点.数控机床在工作时，主要是按照相应的顺序对待加工工件进行处理，结合参数和数控要求的数控语言，对加工程序进行编制，之后输入，计算机数字化控制)装置中，对加工程序进行进一步的处理和完善，之后向系统发出命令，由系统驱动机床部件推动刀具运动，从而实现对于零件的加工。
2、数控机床加工精度的影响因素
由数控机床的组成可以知道，通常情况下影响数控加工精度的主要因素包括两部分，一是机床本身所具有的机械精度，一是机床所配备的伺服控制系统的驱动精度。综合实践来分析，在众多影响数控加工精度的因素中：机床本身制造误差大约占到1/2，设备加工过程中误差所占比例约为1/3，检测误差所占比例约为1/6。
2.1伺服系统驱动因素
通过对数控机床的原理分析可知，伺服系统是数控机床的中枢控制部分，主要是通过将驱动机床的部件转化为零件进行加工。伺服系统的功能实现又是通过电机驱动丝杠完成的，丝杠的传动精度就成为伺服系统的控制精度。数控加工设备通常采用半闭环控制伺服进给系统控制，在产品加工过程中，丝杠收到伺服系统信号需要反向运转时会有短暂的空转状态，这一空转现象会引起反向间隙误差，进而影响数控加工精度。此外数控设备在传动过程中容易受到外界振动和载荷的影响，继而出现弹性形变，引发弹性间隙误差。
2.2刀具参数变化因素
数控机床的加工过程靠的是刀具在程序控制下完成对产品的切削、铣磨等，以最终完成对产品的加工过程。在车刀切削的过程中，车刀存在主偏角和刀尖圆弧半径，在切削棒料零件时，车刀的轴线会产生细微的偏差，如果不对偏差加以考虑，当主偏角不断减温知新深圳大学工程训练中心广东深圳518060小时偏差会不断增大。因此，在数控设备加工过程中刀具的参数对于加工精度也有着一定的影响，需要在程序编程的过程中按照产品的特征，将刀具轴线所产生的偏差加以分析，对刀具产生的位移长度进行修正。此外，在数控机床运转时，车刀的刀尖圆弧半径、主偏角、刀尖与零件中心的高度偏差等都可能影响数控机床的加工精度，需要在编程时进行考虑和分析。
3、提高数控加工精度的措施
3.1伺服系统误差及抑制
数控加工过程中伺服系统的精确度对加工质量的影响是直接的，对于伺服系统方面引起的误差必须高度重视。为了更好地抑制伺服系统误差，应从机床的设计阶段就采取相应的措施，如采用动态性能优越的驱动装置，增强伺服装置的抗压、抗载能力等。当数控设备的伺服装置选定后，还应该在系统参数设置方面进行优化，可以选择尽可能高的位置环增益，以保证各进给轴的位置开环增益相等。伺服系统对直线、圆弧加工的影响及抑制方法：①速度误差不影响单轴直线加工时停止位置的准确性，只是在时间上实际位置达到指令位置有些滞后，但不影响精度。②当各进给轴位置开环增益不相等时，以45°时加工误差最大。③加工圆弧时，为抑制伺服系统引起的轮廓加工误差，首先应设置各进给轴位置开环增益相等，且尽可能大。
3.2提高床身导轨的几何精度
现代科技在机械制造行业的广泛应用，数控加工设备也逐渐呈现出高速、高效、高精度的趋势。数控加工技术发展的同时也对数控设备的结构提出了相应的要求，比如数控机床底座铸件的重量及承重、承压要求，数控导轨的精度、抗压、防震设计等。一般来说，全功能数控车床为了保证各方面功能实现，会使用斜床造型来简化铸件整体结构，降低机床自身重量。基于力学角度考虑，采用斜床后的机床多采用封闭式筒形结构，如此会大大提升机床整体的抗扭与抗弯强度，以确保设备在复杂的工况作业下，能够始终维持良好的稳定性。再者，从刀位的的移动速度来看，随着速度的加快要求导轨具备更好的抗负荷能力；为了保证数控车床在高负荷切削的条件下拥有良好的精度保持性和较高的刚性，可以采用镶钢滑动导轨副结构，以确保导轨获得最佳的几何精度。
4、结束语
数控机床的加工精度是保证产品质量的前提条件，如何进一步确保数控加工精度已经成为机械制造业重点关注的课题。随着我国机械制造业的飞速发展，数控加工设备作为其中重要的生产设备，在制造业中占有重要的地位。数控加工过程中，影响其加工精度的因素众多，需要针对不同原因引起的加工误差采取对应的措施，以最大程度的保证数控加工质量。
作者:温知新 单位:深圳大学工程训练中心
参考文献:
[1]夏莹.数控机床加工精度影响因素分析及对策研究[J].科技传播,2013(12):98-99.
[2]丁美玲.数控机床加工精度的影响因素分析及对策[J].机电信息,2014(15):75-77.
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一、《数控机床》课程中实施虚拟仿真教学的意义
1.课程特点必须实施虚拟仿真
《数控机床》课程涉及知识面较广，它的教学内容包含有识图能力、金属材料、力学、机械传动、公差、电气控制、液压控制、数控原理等专业知识，其专业性很强，离开了实践环境，课程的教学达不到教学目标和教学效果，更谈不上专业素养的培养。本课程完全实施实践是不能满足教学内容系统化和基础理论够用的需求，根据本课程的特殊性，课程的教学应在虚拟仿真的环境中实施，完成数控结构、调试及保养等核心教学内容的学习。
2.实践需求必须实施虚拟仿真
很多职业学校的数控机床课程教学缺少实习场所，目前添置的数控维修装置一般采用实验台，对本门课程的教学不能完全适用。
3.教学改革必须实施虚拟仿真
很多学校的数控机床实验室建设跟不上数控机床市场发展的步伐，仿真系统要做到数控机床硬件为较前沿状态，能展现数控前沿技术。
二、《数控机床》课程与虚拟仿真的对接策略
1.数控机床虚拟仿真的特点
数控机床虚拟仿真的优势有投资小、直观、安全、耐用无损耗，学生可以自由地操作演练，实现反复训练及多种层次的实训教学。直观的数控仿真运行过程，采用三维动画的方式能真实地反映数控机床各系统的工作原理，把抽象的、难以表达的原理内容变得生动、形象、逼真，教师可以控制原理的演示进程。
2.数控机床仿真制作的要求
（1）数控机床仿真必须实现三维结构设计
数控机床虚拟仿真软件及课件必须能提供数控机床中各个组成部分零部件的三维实体造型，虚拟仿真中实现零件的360度的回旋查看，实现移动及缩放，充分反映各个零部件的真实结构，通过零部件的透明、隐藏和剖面属性设置，使学生能深入清楚地观察数控机床的内部结构，最终实施交互式教学。
（2）数控机床仿真必须实施虚拟拆装
虚拟拆装是理实一体化的直接体现，通过数控机床的虚拟零部件的拆装，让学生了解数控机床装配的基本知识、工艺要求及拆装顺序，既可以实现Z向、Y向、X向伺服拆装，也可以实现整机的机械拆装。仿真拆卸中列出本实验所需要用的设备、仪器、仪表、工具等，所有设备等均制作三维模型，并可跟真机一样操作使用。根据仿真中提供设备、仪器、仪表、工具等的操作使用方法或使用说明书，学生可以方便地找到故障现象、故障设置点，总结出故障原因，设定故障排除过程。
（3）数控仿真中应包含保养与维护
按照数控机床保养的内容及规定，让学生进行了仿真保养及日常维护的操作，实现理论与实训一体化的教学目的。
（4）数控仿真应加强资源库建设
通过丰富的多媒体素材、三维模型，交互操作的课例不断充实，形成专业教学的资源库；编制大量的试题，运用练习程序实现交互式练习，实现自学与训练结合，实现自动评分与教学进度管理，最终实现学生的鉴定与考核。
仿真是一种教学手段，实施仿真后再实施真实的实践体验，既是对知识的体验和再认识，也是对学生安全保护的一种方法。目前，学生安全问题放到一个很重要的位置上，实施仿真教学在多个环节上具有较明显的优势特征，我们有理由相信：数控机床虚拟仿真教学是教学手段中不可缺少的一环。
参考文献：
[1]吴波，伊延吉.仿真软件在数控教学中的应用浅析[J].科技信息，2010（19）.
篇8
【关键词】多工位；专用夹具；夹具布局
0 前言
数控加工技术作为一种先进制造技术，在当前零件加工中占有十分重要的位置[1]。多工位数控加工将多个加工工位布置在一台数控机床上，通过对数控机床及机械手的联动控制，实现加工零件自动装夹，从而实现连续加工，使加工过程紧凑，提高加工效率，保证加工精度，降低人工成本。
在数控加工中，数控夹具的设计和装配是生产加工的重要组成部分[2]，数控夹具设计的优劣将直接影响零件的质量和加工的效率，夹具的设计必须保证工件安装简单，定位精确，夹紧力可靠。因此，如何O计优质可靠的夹具及合理安装布置夹具是现代制造技术的一个重要研究课题[3]。本文以实现方形铝块表面多工位连续加工为样本，设计开发数控专用夹具，对夹具在工作台上的合理布局和夹具结构的设计过程两方面进行探究。
1 工作台布局及加工流程
多工位数控加工专用夹具布置如图1所示，五工位均布，结构相同，布局紧凑，分别进行平面铣削、型腔铣削、曲面加工、校标加工和钻孔加工等五个工位加工。其加工流程为：首先通过控制系统操纵机械手夹持待加工件，由装在机械手的感应器读取夹持邻面的尺寸，然后根据尺寸数据调整机械手将待加工件准确放到待加工工位①，同时执行工位①平面加工，当工位①加工完成，机床传输加工完成信号给机械手，机械手将工位①零件夹到待加工位②，并将待加工位①零件放入加工工位①，按此顺序执行后面加工操作直至五个面全部加工完成，最后由机械手将成品件放到指定区域。待所有工位都加工完成，工作台重新移到工位①，进入下一个循环。
2 夹具方案设计及工作原理
多工位数控加工专用夹具设计如图2所示，主要由定位装置和气动夹紧装置两部分组成[4]。
2.1 定位装置
定位装置主要由底板和三个定位块组成，其中的两个定位块安装在垂直相排布的同一平面上，从而限制了零件的部分自由度。为了减少设计步骤，简化加工工艺，缩短加工时间及节约加工成本，设计的三个定位块在尺寸和外形上保持一致性，采用一次性线切割完成。为了保证及时清理切屑，保证连续定位精度，设计过程中充分考虑排屑空间。
2.2 气动夹紧装置
气动夹紧装置主要由气缸组件、中间连接块和楔形块组成。气缸组件的气缸杆铰接中间连接杆，中间连接杆上设有斜导向面，斜导向面正对着楔形块的楔形面，且落在楔形块的来回伸缩轨迹上。为了满足不同尺寸规格的方形铝块加工需求，在中间连接块上设计了可调压紧装置，其装置主要由螺杆和螺母组成，螺母固定在中间连接块上，螺杆的一侧端面旋入螺母后贯穿中间连接杆。
2.3 夹具工作原理
气缸组件的气缸杆通过带动整个中间连接件向工件夹紧方向移动，在楔形块和可调压紧装置的共同作用下，将方形铝块固定在工作台上，使整个工件夹紧定位，实现气缸杆单方向运动控制两个垂直方向的夹紧力。
3 结论
本文从多工位数控加工专用夹具的布局和设计出发，重点介绍了多工位数控加工的流程、夹具设计的特点及夹具工作原理。夹具设计过程遵循一致性原则，具有较好的通用性，设计结构简单，装夹方便，布局合理，定位准确。
【参考文献】
[1]盛伯浩.我国数控机床现况与技术发展策略[J].制造技术与机床，2006（2）：17-21.
[2]黄剑波.数控机床夹具的发展[J].电子机械工程，2011，27（5）：33-36.
篇9
关键词：光栅尺 数控机床 应用 维修
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-056-02
在数控机床位置检测系统中，检测装置作为核心部件为保证机床加工精度和速度要求扮演重要角色。由于线性光栅尺动态性能良好，运动速度恒定性高，能够直接测量机械位置，因此能够最准确的反应机床的实际位置，是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的最佳选择。
1 线性光栅尺工作原理
光栅尺位置测量系统由光源、透镜、指示光栅、光电元件、信号处理电路以及标尺光栅组成。通常情况下，除标尺光栅外，光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路装在一个部件内，这个部件称为读数头。线性光栅尺依据相对运动的原理来产生光信号，这些信号经过光电器件的转换处理后，用来检测机械装置的位移，如图1所示。输出信号是由光源通过刻在直线尺或盘片的栅格线后，再经光电转换装置的处理产生的。读数装置由光源、刻线玻璃与栅格窗、以及光电二极管接收装置组成。红外线光束被光电二极管接收前，先通过有刻线轨迹的板与栅格窗，有刻线轨迹的板与栅格窗，有刻线轨迹的板与栅格窗间的相对运动回产生正弦波形式的光波，这种光波经光电二极管接收后，会转换成最初始的电流正弦波信号，这些电信号的周期与栅距是一样的。
2 线性光栅尺的优势分析
线性光栅尺在测量直线轴位置的时候无需其他任何附加机械传动部件，控制环囊括全部进给机构，安装在滑板上的线性光栅尺可以检测出机械传递误差并能在控制系统电路中给予修正。因此，线性光栅尺能够消除以下误差：（1）滚珠丝杠温度特性导致的位置误差；（2）滚珠丝杠的反向间隙误差；（3）滚珠丝杠螺距误差引起的运动特性误差。因此，线性光栅尺是高精度定位和高速加工必备测量装置。
3 机械结构与性能
3.1 机械结构
数控机床所用的线性光栅尺均采用封闭式结构（如图2所示）：铝制金属外壳能够保护光栅尺、扫描单元以及轨道免受灰尘、切屑和切削液的污染；自动向下压下的弹性密封条保持外壳的密封；扫描单元的运动轨道摩擦力很小，轨道内置在光栅尺上；连接器将扫描单元和安装板连接在一起并补偿光栅尺和机床导轨的不对正误差；光栅尺和安装板间的横向和轴向误差允许为2至3mm，具体数值与光栅尺型号有关。
3.2 温度特性
切削速度的提高和全封闭机床的广泛应用使机床防护罩内的温度不断提高。由于线性光栅尺的温度特性直接决定着机床加工精度，因此，线性光栅尺的温度特性指标越来越重要。一般线性光栅尺的温度特性应与工件或所测对象一致。当温度发生变化的时候，线性光栅尺的膨胀或收缩特性必须是确定的和可重现的。线性光栅尺所用的光栅基体具有确定的热膨胀系数，用户可以选择最适合其应用所需温度特性的线性光栅尺。
3.3 动态性能
机床效率和机床性能的不断提高必然要求更大的进给速度和更高的加速度，同时还必须保持高水平的加工精度。要快速和准确地传递进给运动，就要求机床和线性光栅尺具有更高的刚性。 HEIDENHAIN公司的线性光栅尺在测量方向上有很高的刚性。这是机床达到高质量和高精度运动轨迹的重要因素。此外，光栅尺优良的动态性能还来源于它重量轻的运动部件。
3.4 耐用性
机床进给轴的运动行程非常长，三年的运动行程通常要达到10，000 km。因此，光栅尺的长期稳定和坚固可靠格外重要：它是保证机床稳定可用的基础。由于线性光栅尺在设计中充分考虑了各个细节，即使光栅尺工作多年后依然能正常使用。使用寿命长是因为采用非接触的光电扫描法扫描测量基准，而且光栅尺外壳中的扫描光栅采用滚珠导轨结构。这种密封结构，加上特殊的扫描原理和通过压缩空气建立正压环境的支持使线性光栅尺具有超强的抗污能力。完善的防护装置确保优异的抗电气噪声的能力。
4 应用与维修
对于机床控制而言，线性光栅尺能够消除滚珠丝杠的反向间隙、消除丝杆、导轨由于温度变化所带来的位置误差、消除滚珠丝杠的螺距误差所带来的位置误差。线性光栅尺常常应用于以下场合：高精密机床（提高加工精度，提升产品的品质）；大型机床（大型龙门、卧加、镗铣床等使用光栅尺能够减小由于过长的传动链带来的传动误差，同时减小温度变化带来的形变误差）；采用直驱技术的新型电机（直线电机等）。
维修案例1：
某机械厂有的TH6940数控加工中心采用SIEMENS 840D系统，在使用过程中产生了25000异常报警，是Y轴光栅尺的硬件故障，通过修改30200和30240参数屏蔽光栅尺后异常报警消失，故障源除了光栅尺外还有电缆和测量板，因为Y轴光栅尺拆卸有一定难度，就首先从较容易拆卸的测量板入手，Y轴测量板与其它轴型号相同所以可以调换检验，调换后发现机床正常，故故障为Y轴测量控制板与功率模块之间的连接插针接触不良所导致。
维修案例2：
某公司的数控加工中心纵向工作台的线性光栅尺（SIEMENS）在测量数据过程中丢数（即工作台移动全程记录的数据变小，而返回到终点数据也不能减计数到零）。首先确定是读数头部分还是信息处理电路的故障。由于只是纵向工作台的移动测量数据出错，而其它方向的测量数据均无异常。把纵向读数头的信号送到其它方向的信息处理电路，测量的数据仍然是错误的，故判断故障在读数头。经细致检查，怀疑故障可能是光敏元件不良，换上新的光敏元件，故障消除。
篇10
关键词：数控机床；技术；电气系统；故障分析
随着现代城市化进程的加快,全国各大中小城市无论在城市基础建设及规模的扩展上,还是各种各样的数控企业的增加上都有着空前的飞跃。大到国家，小到一个家庭都在不断的需求数控机床电气系统的供应，这就显得数控技术尤为重要；为了充分发挥数控资源的优势，进而实现数字程序控制的技术，从而来满足人们在数控技术资源上的需要。本文主要是通过对数控机床的电气系统进行分析，并将其数控技术的稳定使用来满足当代人们的需求。
1数控机床的概述
1.1数控机床的基本知识。所谓的数控机床，也就是数字控制机床，是利用一种装有程序控制系统来实现自动化的机床。该控制系统能够有逻辑地处理具有控制编码或者其他符号指令规定的程序，并将其翻译、编码，并用代码化的数字进行表示，在通过信息载体进行输入数控装置中。在通过运算进行处理，再由数控专职进行发出各种控制信号。老控制机床的相关动作，根据图纸要求的形状和尺寸的零件一一进行加工出来。对于数控机床来说，它更好的解决了复杂、精密、多品种的零件的加工问题，它是一种高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展新方向。
1.2数控机床的工作原理。对于数控机床的工作原理来说，主要是在普通机床上进行加工零件时，机床的运动开始与结束，运动的先后顺序、刀具及零件的相对位置等等都要由人工进行完成，在数控机床上进行加工零件，就需要把加工零件所需要的所有机床动作按照程序的行驶进行记录下来，保存在某种存储物上面，并输入到数控装置中，由数控装置进行一一处理程序，然后再将其控制信号发在制定的机床上进行驱动相关的机床，进而协调机床上的每一个动作，使其产生的主要运动和进给运动等一系列的机床运动，最后，来完成零件的加工工作。
1.3数控机床的发展趋势。现今，数控技术和数控装备是每个国家工业现代化的重要基础。我国数控技术与世界现今国家相比虽然会有差距，但这就说明，我们要更加了解数控技术国内外的法杖状况对我国数控领域的发展会有一定的重要意义。数控技术已经四十多年的历史，他主要是被应用在机械学、控制学、计算机科学及电子学等等基础学科，它将会发展一门具有综合性的新型学科。数控机床会向个性化、开放性方向进行发展；个性化的发展包括：高速化、高精度化、智能化、复合化及柔性化等等，个性化的发展可更好地促进机床的效率和加工的精度，而智能化的发展更加为其后续的诊断故障和维修故障提供方便；开放性的发展可以使软件平台和硬件平台的开放式系统，也可以更好地解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产都会存在一定的问题。因此，目前利用开放性数控系统的体系结构规章、通信规范、运行平台及数控系统功能软件开发工具等进行研究其核心，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。
2数控机床电气系统的分析
2.1数控机床对电气系统的要求。对于数控机床的电气系统的基本要求来说，其中要包括：较高的稳固性、新技术的发展、稳定的安全性、方便维护及良好的控制性等等。一是，稳固性，数控机床是长时间连续运转的设备，就说明其本身就具有很高的稳固性；二是，新技术的发展，数控机床在保证稳固性的基础上，电气系统要具有一定先进性，才能更好地为生活中的新型组合功能电气元件的使用和新型电子电气的使用；三是，电气系统的装置绝缘要做好防护，接地也要牢固，其操作人员更要做足安全问题；四是，数控机床中的电气系统会比较复杂，会有很多的易损部件就需要进行维护，万一出现故障，就需要故障排除，方便器件的维护才是最为重要的；因此，良好的控制性是必须的。
2.2电气系统的故障分析及诊断方法。对于电气系统的故障分析来说，首先，要利用直观法来进行诊断，并利用感官进行检查。例如，可以利用人的感官对故障发生时的各种光、声和味等各种现象来进行观察，就需要维修工作人员要有一定的实践经验，并利用各种学科的知识和综合判断的能力进行对电气系统的故障诊断；其次，要利用参数调整法进行诊断，数控参数会直接影响数控机床的性能。数控系统在设置中的参数会根据从不同的机床、不同的工作状态的要求，而这些参数不仅仅会使电气系统与具体机床直接相互匹配，更是使机床各项功能达到最佳化的状态。同时，也要对对维修人员的要求会很高，这样对具体系统的主要参数会十分知晓，而且一定要有丰富的电气调试经验；最后，要利用交换法进行诊断，当我们发现故障的时候，就可以利用系统中的相同两个板互换进行相关的检查，并将一系列相应的参数进行交换来确定其故障问题；所以，一定要考虑周全，设计好一定的方案，并做好交换检查的需要。
3数控机床的日常维护
3.1电源的维护及保养。对于数控机床的电源维护来说，一定要确定电压值是否正常、电气连接是否接触不良、开关是否有效及电气和接触器是否正常工作等等，要确定以上几种检查是否安全，才能更好地为数控机床的电源及时进行维护和保养。
3.2电气部分的维护保养。为了降低数控机床的故障率，就要提高数控机床工作效率，所以更加度数控机床做好定期的日常维护和定期的保养。在电气部分主要包括：电源输入线路、继电器、接触器及控制电路，所以具体检查的步骤主要分为以下几种：1）检查电源的电压值是否正常，若输入的电压要是超出一定范围，就需要进行相应的调整；2）检查所用电气的连接是否正常；3）检查各类开关是否有效，更加可以借助数控系统的变成控制其输入输出模块上的LED指示灯进行检查确认。综上所述,安全稳定的数控机床是数控系统的主旋律，也是整个计算机平台上的永恒主题。在当前数控技术随着时代的快速发展而大幅度提高的同时，应做好工作人员的操作安全管理知识，只有通过合理和健全的制度，严格的管理，先进的方法，有力的完善数控技术和数控机床的建设，才能使国家数控系统走向标准化的道路。提高数控机床在正常工作环境下的可靠性和安全性，能够满足人们日益增长的社会经济发展的需求，才能更好地促进数控机床操作在周围环境下和谐建的发展。
参考文献
[1]陆伟.数控机床电气系统的特点及维修关键技术分析[J].电子技术与软件工程，2015（17）：124.
