導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇數控車床論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

數控機床則是從普通機床的基礎上發展過來的，它是一種裝備了數控系統的機床。數控系統則是采用了自動控制技術，能用數控指令來控制機床的運動（稱之為數控控制技術）的自動控制系統。

二、機床的雛形、誕生及發展

機床是人類進行生產勞動的重要工具，也是社會生產力發展水平的重要標志。

1、數控車床的雛形

機床最早的雛形是于公元前2000多年出現的樹木車床。當時，工作時腳踏繩索下端的套圈，利用樹枝的彈性使工作由繩索帶動旋轉，中世紀的彈性棒車床運用的仍是這一原理。1500年左右，意大利人達芬奇曾繪制過車床、鏜床、螺紋加工機床的構想革圖。中國明朝出版的《天工開物》中載有磨床的結構，用腳踏的方法使鐵盤旋轉，加上沙子和水剖切玉石。18世紀的工業革命推動了機床的發展。

1774年，英國人威爾金發明較精密的炮筒鏜床，他用這臺炮鏜床鏜出的汽缸，滿足了瓦特蒸汽機的發展。1770年威爾金森制造了一臺水輪驅動的鏜床。1797年英國人莫利茲創造的車床能實現機動進給和車削螺紋，這是機床結構的一大變革。19世紀以后，由于紡織、動力、交通運輸機械和軍火生產的推動，各種基本類型的機床相繼出現。

2、機床的誕生及發展

普通機床經經歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術、計算機技術及自動化，精密機械與測量等技術的發展與綜合應用，生產了機電一體化的新型機床一一數控機床。

在20世紀40年代，飛機和導彈制造業發展迅速，原來的加工設備已無能力加工航工業需要的高精度的復雜型面零件。1948年，美國PARSONS公司在加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時，首先提出了數控機床的設想，在麻省理工學院（MIT）伺服機構研究所的協助下，于1952年成功研制了世界上第一臺三坐標銑床樣機。后又經過三年時間的改造和自動程序編制的研究，數控機床進入了實用階段。于1958年，美國的KEANEY&TRECKER公司在世界上首先研制成功了帶有自動換刀裝置的加工中心。

可以說，數控機床的誕生為人類帶來了不同凡響的意義。于此同時，數控機床的優越性也著重的體現出來了，在國際的競爭日益劇烈、產品品種變化頻繁的形勢下，各國也開始研究各種不同類型的數控機床，新品種的機床也隨之增長。在這樣的條件下，數控機床也經歷了幾代變化：

1952-1959年采用的是電子管構成的專用數控（NC）系統的數控機床，這是第一代。

1959年由于在計算機行業中研制出晶體管元件，因而便出現了采用晶體管電路NC系統的數控機床，從而跨入了第二代。

1965年出現了開始采用小、中規模集成的NC系統數控機床的第三代。

1970年為數控機床發展的第四代，此時采用大規模集成電路的小型通用電子計算機控制系統的系統數控機床。

1974年開始采用微型電子計算機數控系統（MNC）數控機床，此時為第五代。

在經歷不同的年代的發展，機床的數控化率不斷提高，也使數控機床加工對象改型的適應性加強，加工精度提高，大大的提高了生產效率，為制造業提供了良好的經濟效益，且數控機床由于自動化程度很高，很利用現在化的生產管理，使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。

三、數控機床的發展趨向

數控機床一經使用就了其獨特的優越性和強大生命力，使原來大量不能解決的問題，找到了科學解決的途徑。然而，隨著制造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機床必須不斷發展以更適應生產加工的需要，以達更高更好的效果。

隨著數控機床的不斷發展，不斷提高，同時隨著當今世界的快速發展，數控機床也將會有不同的發展方向：

1、迎合制造業的個性需求。

2、不斷提高加工精度、加工效率，減少加工輔助時間，強調柔性化來滿足生產和組織及管理的需要。

3、強調功能復合化。

4、5軸（坐標）聯動控制技術及5軸聯動數控機床成為世界機床制造業中的一個技術制高點。CIMT2007上共展出了70多臺五軸聯動數控機床，其中有40多臺是中國自主開發的。

5、注重環保，涉及避免油污污染，以及機床再生、回收等方面。

6、智能化發展，即數控機床的控制系統逐步具備自診斷、自適應控制、邏輯分析判斷等功能。最近，日本的山崎馬扎克公司陸續開發了主動振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示；日本大隈公司開發了Thinc智能數字控制系統等等。

7、在并聯結構機床方面，哈爾濱量具刃具集團數控設備公司在CIMT2007上展出的并聯結構機床LINKS-EXE700具有新的突破意義，不單結構進一步簡化，而且加工范圍增大、動作快速、剛性和精度提高；五軸聯動數控編程與使用常規化，可以加工五面體，在工件特別裝夾的情況下，還可作六面加工，這是目前任何機床結構都做不到的。

8、從零件加工方法上來說，稱得上革命性發展是出現了實現快速成型技術原理的機床新品種，它采用電熱、激光束、離子束、電子束作為能量源，以復合紙、高聚物、金屬粉末、高溫合金、復合陶瓷、鑄造型砂等作為加工材料，一改現有金屬切削機床和金屬成型機床“材料去除”加工方法，而采用“材料累加”的方法或稱“增材制造”方法進行機械零件原型制造。

9、水切割已經與激光切割并駕齊驅成為一門嶄新的技術和新的機床門類，中國目前有三、四個單位從事這方面開發，產品已上市。

數控機床的發展方向是多元化的，也可以使其向信息化發展，產生其聯網效應，在數控機床工作時，工人和技術師之間有著短距離的聯系，以確保加工過程的順利，在任何一個環節中如若出現問題，可以不須遠距離就可以解決。

四、中國的數控

我國的數控機床從20世紀80年代開始起步，2003年我國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。在“十五”期間，我國數控機床行業實現了超高速發展。其產量2001年為17521臺，2002年24803臺，2003年36813臺，2004年51861臺，是2001年的3.7倍，平均年增長39％；2005年國產數控機床產量59639萬臺，接近6萬臺大關，是“九五”末期的424倍。中國機床行業在“十五”期間發展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產投資增速快、汽車和機械制造行業發展迅猛、外商投資企業增長速度加快所致。

經過不斷的發展，市場上的需求，近幾年我國機床工業正處在黃金發展時期：機床工具行業連續8年快速增長，連續6年成為世界第一機床消費國、進口國。雖然我國的機床發展水平和國際還有一定的差距，但是部分產品已經達到國際水平。

在2008年4月21~25日的中國第五屆中國國際數控展覽會就體現了我國數控機床的發展，是我國國產數控機床自主創新20年的成果的全面展示。此次國展會就展示出我國的高檔數控機床可謂是遍地開花，其中多家企業也展出了大規模系列產品，柔性制造系統成套的靚麗登場，而數控機床的整體水平也進行了全面的提升，以往的加工中心也從立式脫穎成臥式，這次展會也展示出了許多前所聲譽鵲起有的大型、重型數控機床等。

這次展會也體現我國數控機床的技術先進、質量可靠、性能優越；體現了數控機床在我國經濟的持續快速發展和國家政策的大力支持下，機床工業連續六年取得快速增長；體現數控機床在我國的市場的廣闊，我國的能力之強大。

五、數控機床的接觸

在學校實習時，我也曾經接觸過機床與數控機床，感覺好對機床的調整，例如：對一段圓柱進行車圓錐面的時候，根據要求進行計算，將小滑板法轉到計算出的角度；而數控機床只要根據技術員所編程序進行車削，自動調整，無須人力。從而看出數控機床比一般機床的高技術性、高效率等，體現了數控機床的優越性、高性能。

數控機床根據所實現加工的情況不同，也有不同的型號。我們剛開始接觸數控機床，使用的是模擬型，在廠里所接觸的就屬于實用型，在這兩者之間，也有不同的區別：程序所須代碼的意思不同、系統不同、機床按鍵不同等。同時，根據實際情況所需，數控機床上的功能也隨之變動：有的適用于加工普通零件，有的適用于加工高精度的零件。模型弄數控機床，是根據你所編的程度進行操作，沒有任何的變動，相當于執行你的指令，不會自我完善；實用型數控機床則相反，它會根據所出現的情況，辨別進行完善，例如：機床用麻花鉆進行鉆孔，如果你沒有設置退刀程序，模擬機床會根據你的程序，一直到鉆孔結束；而廠里的機床，可以根據你設置的程序，進行完善，在鉆孔時，會自動退一點點，讓孔內的鐵屑隨著退刀出來，再繼續鉆孔。

篇2

如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進行改造，僅購買新的數控車床，則會增加許多生產廠家設備方面的成本。所以生產廠家對普通車床及長時間使用的車床進行數控化改造是必經之路。

由于進行數控化改造對于改造廠家來說，較雜又亂，但如何對改造的數控機床進行質量控制則是我們一直以來需要探討的問題，在此談一下如何進行改造數控車床的質量控制。

普通車床數控改造分為新機改造和舊機改造，新機改造是用戶購買普通車床或普通光機（指僅帶床頭箱和縱、橫向導軌的車床），改造廠家根據其要求進行數控化改造。舊機改造是指用戶將已經使用過的普通車床或數控車床進行翻新并進行數控化改造。其中舊機改造包括大修車床改造和用戶舊機部件改造。在此淺談改造數控車床在機械方面的質量控制方法、著重控制點和檢驗過程。

1新機改造和舊機大修車床改造都必須經過如下相同改造

(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機。

(2)增加電動刀架和主軸編碼器。

(3)增加軸向電機的驅動裝置，限制運行超程的行程開關，加裝變頻器（客戶需要）以及為了加工和安全所需的電氣部分。

(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導軌副進行配刮。

(5)據需要增加防護設施，如各向絲桿的防護罩，安全防護門，行程開關的防護裝置。

2新機改造和舊機大修車床改造的不同點

(1)新機改造的主軸和尾座部分未進行改動，主軸部分和尾座部分無須進行再改造。

(2)舊機大修車床由于經過長時間使用，導軌已磨損，為了保證大修后，能繼續長時間使用而不變形，必須經過淬火工序，然后磨導軌，且磨導軌后必須保證導軌硬度≥HRC47。

(3)舊機大修車床應根據客戶需要對主軸部分和尾座部分進行改造和調整。

3新機改造和大修機床改造的精度檢驗是檢驗的重要項目

精度檢驗執行JB/T8324.1-1996《簡式數控臥式車床精度》。

4新車床改造的精度質量控制如下

(1)鏟刮檢驗。新車床改造經過對X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進行配刮、對滾珠絲桿副托架與床鞍進行配刮、床身與床鞍導軌副進行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動。檢驗方法如下：用配合面進行涂色，相互配合面進行結合，并相對摩擦，然后對鏟刮面進行鏟刮點數檢驗，并對結合處用塞尺進行結合程度檢驗，其中刮研點不得低于6點/25*25mm，0.03mm的塞尺塞結合處，不入。

(2)絲桿與導軌平行度檢驗：裝配絲桿時，絲桿與導軌的平行度必須≤0.02mm。

(3)精度檢驗的G1項中導軌在垂直平面內的直線度(只許凸)應由普通車床廠家進行保證，不作為重點檢驗項目。

(4)精度檢驗中的主軸部分精度G4、G5、G6項也應由普通車床廠家進行保證，不作為重點檢驗項目。

(5)G11項床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進行保證，不作為改造廠家質量控制的重點項目。5用戶大修車床改造的精度檢驗

由于進行了磨導軌，基準面已變動，所以精度檢驗中的所有項目必須進行檢驗，且應嚴格進行控制，以保證改造后的使用性能。

6大修車床改造和新機改造的其它質量重要控制點

(1)銹蝕檢查：各橫、縱向導軌面，主軸、主軸法蘭盤，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施，如清洗干凈后，用脂等進行防銹檢查：鏟刮面、絲桿和軸承在進行裝配前必須清洗干凈，不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質；電箱內側、防護罩內側無灰塵、臟物。

(3)滲漏檢查：大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持，大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有，必須有冷卻裝置，且以上和冷卻中接頭處，油、水箱等處都不得有滲漏現象。

(4)機床噪聲、溫升、轉速、空運轉試驗：

①主軸在各種轉速下連續空運轉4min，其中最高轉速運轉時間不小于2小時。整機空運行時間≥16h，對圓弧、螺紋、外圓、端面等循環車削進行模擬空運行試驗。

②主軸軸承溫度穩定后，測軸承溫度及溫升滾動軸承：溫度≤70℃，溫升≤40℃；滑動軸承：溫度≤60℃，溫升≤30℃。

③機床噪聲聲壓級空運轉條件下≤83dB(A)，且機床有無不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進給運動進行應平穩，無明顯振動、顫動和爬行現象。

④機床連續空運轉試驗在規定連續空運轉時間內，無故障，運行可靠，穩定。

(5)用戶更換部件（包括機床部分的維修）的改造：由于車床更換部件的改造項目較多，主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機、軸向軸承和系統。

①更換主軸軸承：由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度，必須在更換軸承后，先行檢驗主軸的噪聲在無異常的情況下，整機噪聲聲壓級不得超過83dB（A），然后進行加工精度檢驗，并檢驗加工工件的表面粗糙度。

篇3

如果對所用的普通車床和長時間使用的車床不進行改造，僅購買新的數控車床，則會增加許多生產廠家設備方面的成本。所以生產廠家對普通車床及長時間使用的車床進行數控化改造是必經之路。

由于進行數控化改造對于改造廠家來說，較雜又亂，但如何對改造的數控機床進行質量控制則是我們一直以來需要探討的問題，在此談一下如何進行改造數控車床的質量控制。

普通車床數控改造分為新機改造和舊機改造，新機改造是用戶購買普通車床或普通光機（指僅帶床頭箱和縱、橫向導軌的車床），改造廠家根據其要求進行數控化改造。舊機改造是指用戶將已經使用過的普通車床或數控車床進行翻新并進行數控化改造。其中舊機改造包括大修車床改造和用戶舊機部件改造。在此淺談改造數控車床在機械方面的質量控制方法、著重控制點和檢驗過程。

1新機改造和舊機大修車床改造都必須經過如下相同改造

(1)更換X軸、Z軸絲桿、軸承、電機。

(2)增加電動刀架和主軸編碼器。

(3)增加軸向電機的驅動裝置，限制運行超程的行程開關，加裝變頻器（客戶需要）以及為了加工和安全所需的電氣部分。

(4)X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的配刮、滾珠絲桿副托架與床鞍的配刮、床身與床鞍導軌副進行配刮。

(5)據需要增加防護設施，如各向絲桿的防護罩，安全防護門，行程開關的防護裝置。

2新機改造和舊機大修車床改造的不同點

(1)新機改造的主軸和尾座部分未進行改動，主軸部分和尾座部分無須進行再改造。

(2)舊機大修車床由于經過長時間使用，導軌已磨損，為了保證大修后，能繼續長時間使用而不變形，必須經過淬火工序，然后磨導軌，且磨導軌后必須保證導軌硬度≥HRC47。

(3)舊機大修車床應根據客戶需要對主軸部分和尾座部分進行改造和調整。

3新機改造和大修機床改造的精度檢驗是檢驗的重要項目

精度檢驗執行JB/T8324.1-1996《簡式數控臥式車床精度》。

4新車床改造的精度質量控制如下

(1)鏟刮檢驗。新車床改造經過對X軸、Z軸的絲桿兩端支承面的進行配刮、對滾珠絲桿副托架與床鞍進行配刮、床身與床鞍導軌副進行配刮等。車床的主軸、尾座部分未拆動。檢驗方法如下：用配合面進行涂色，相互配合面進行結合，并相對摩擦，然后對鏟刮面進行鏟刮點數檢驗，并對結合處用塞尺進行結合程度檢驗，其中刮研點不得低于6點/25*25mm，0.03mm的塞尺塞結合處，不入。

(2)絲桿與導軌平行度檢驗：裝配絲桿時，絲桿與導軌的平行度必須≤0.02mm。

(3)精度檢驗的G1項中導軌在垂直平面內的直線度(只許凸)應由普通車床廠家進行保證，不作為重點檢驗項目。

(4)精度檢驗中的主軸部分精度G4、G5、G6項也應由普通車床廠家進行保證，不作為重點檢驗項目。

(5)G11項床頭、尾座兩頂尖的等高度由普通車床廠家進行保證，不作為改造廠家質量控制的重點項目。

5用戶大修車床改造的精度檢驗

由于進行了磨導軌，基準面已變動，所以精度檢驗中的所有項目必須進行檢驗，且應嚴格進行控制，以保證改造后的使用性能。

6大修車床改造和新機改造的其它質量重要控制點

(1)銹蝕檢查：各橫、縱向導軌面，主軸、主軸法蘭盤，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必須采取防銹措施，如清洗干凈后，用脂等進行防銹檢查：鏟刮面、絲桿和軸承在進行裝配前必須清洗干凈，不得留有紅丹粉、鐵削和其它臟物質；電箱內側、防護罩內側無灰塵、臟物。

(3)滲漏檢查：大修車床改造的主軸軸承和齒輪等必須保持，大修車床改造和新車床改造的軸向絲桿和軸承必須有，必須有冷卻裝置，且以上和冷卻中接頭處，油、水箱等處都不得有滲漏現象。

(4)機床噪聲、溫升、轉速、空運轉試驗：

①主軸在各種轉速下連續空運轉4min，其中最高轉速運轉時間不小于2小時。整機空運行時間≥16h，對圓弧、螺紋、外圓、端面等循環車削進行模擬空運行試驗。

②主軸軸承溫度穩定后，測軸承溫度及溫升滾動軸承：溫度≤70℃，溫升≤40℃；滑動軸承：溫度≤60℃，溫升≤30℃。

③機床噪聲聲壓級空運轉條件下≤83dB(A)，且機床有無不正常尖叫、沖擊聲。各軸方向進給運動進行應平穩，無明顯振動、顫動和爬行現象。

④機床連續空運轉試驗在規定連續空運轉時間內，無故障，運行可靠，穩定。

(5)用戶更換部件（包括機床部分的維修）的改造：由于車床更換部件的改造項目較多，主要是更換主軸軸承、軸向絲桿、軸向電機、軸向軸承和系統。

①更換主軸軸承：由于更換主軸軸承是為了保證加工外圓和端面的精度，必須在更換軸承后，先行檢驗主軸的噪聲在無異常的情況下，整機噪聲聲壓級不得超過83dB（A），然后進行加工精度檢驗，并檢驗加工工件的表面粗糙度。

篇4

一、換刀裝置故障

數控車換刀一般的過程是：換刀電機接到換刀信號后，通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉，由霍爾元件發出刀位信號，數控系統再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機反轉縮緊刀架。在我維修數控車的過程中遇到了以下幾個故障現象。

故障一：一臺四刀位數控車床，發生一號刀位找不到，其它刀位能正常換刀的故障現象。

故障分析：由于只有一號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，確定就是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題，導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發現：1號刀位霍爾元件的24V供電正常，GND線路為正常，T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。

解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號刀正常找到。

故障二：一臺六刀位數控車床，換刀時所有刀位都找不到，刀架旋轉數周后停止，并且數控系統顯示換刀報警：換刀超時或沒有信號輸入。

故障分析查找：對于該故障，仍可以排除機械故障，歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原因有以下幾種：1.磁性元件脫落；2.六個霍爾元件同時全部損壞；3.霍爾元件的供電和信號線路開路導致無電壓信號輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來電路圖，利用萬用表對霍爾元件的電氣線路的供電線路進行檢查。結果發現：刀架檢測線路端子排上的24V供電電壓為0V，其它線路均正常。以該線為線索沿線查找，發現從電氣柜引出的24V線頭脫落，接上后仍無反應。由此判斷應該是該線斷線造成故障。

解決辦法：利用同規格導線替代斷線后，故障排除。

故障三：一臺配有FANUC-0imate系統大連機床廠的六刀位車床，選刀正常但是當所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統報警：換刀超時。

故障分析查找：刀架選刀正常，正轉正常，就是不能反向鎖緊。說明蝸輪蝸桿傳動正常，初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上，發現刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關來控制發出的，是不是該開關即周圍線路存在問題呢?為了確認這個故障原因，打開刀架的頂蓋和側蓋，利用萬用表參照電路圖檢查線路，發現線路未有開路和短路，通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關，觀察梯形圖顯示有信號輸入，至此排除電氣線路問題。推斷可能是擋塊運動不到位，位置微動開關未動作。于是重新換刀一次來觀察一下，結果發現：果然擋塊未運動到位。于是把擋塊螺栓擰緊，試換刀一次正常。再換一次刀，原故障又出現了，同時發現蝸桿端的軸套打滑并且爬升現象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開關的擋塊不能到位?于是把該軸套進行了軸向定位處理，將刀架頂蓋裝好。結果刀架鎖緊正常了。

解決辦法：對軸套進行軸向定位故障解決。

二、穩壓電源故障

機床在運行時機床照明燈突然不亮，機床操作面板燈也不亮，系統電源正常，同時系統急停報警，和主軸無信號警。關機后重新上電故障依舊。

故障分析檢查：經詢問當時操作人員，沒有違規操作，排除人為原因，也可以排除機械原因，應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示，這些失電區域都和24V有關，并且該機床擁有兩個穩壓電源，一個是I/O接口電源，另一個為系統電源。失電區域都與I/O接口有關，于是打開電氣柜觀察發現I/O接口穩壓電源指示燈未能點亮，說明該電源未能正常工作或損壞。由穩壓電源的工作原理知道，穩壓電源有電流短路和過載保護的功能，當電源短路或過載時自動關斷電源輸出，以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來，結果發現重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源，負載不大，也不會出現過載現象，應該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發現有一根24V+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯：由于該線與機床發生對地短路，造成該穩壓電源處于自我保護狀態，使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止，導致發生以上故障。至于變頻器報警可能24V信號不能到位發出報警。

解決辦法：用絕緣膠布把接頭處重新包好，重新上電開機所有故障解決，報警解除照明燈也亮了。

三、系統程序鎖故障

一臺數控車，配有FANUC-0i-mate系統，無法輸入對刀值等參數，不能編輯程序，并伴有報警。

故障分析檢查：對此現象首先想到了程序保護開關，通過對比正常的系統發現：與系統鎖住時現象一樣。所以懷疑系統鎖開關壞了，但經過短接，仍不能解決問題。通過觀察故障系統的梯形圖發現X56輸入點無信號輸入，說明這條輸入線路斷路。沿著這條線號利用萬用表檢查，發現在操作面板后面選軸開關接頭處線頭脫落，導致線路無法輸入信號，使PLC邏輯關系不正確，才出現以上故障。

解決辦法：用烙鐵焊錫把脫落的線頭重新焊接好，報警解除，參數輸入正常，故障消失。

四、結束語

以上維修案例，可作為類似故障的排除參考。一般地，對于任何故障，首先是根據現象，根據原理來判斷故障點，分析每一個可能性，如一個開關，一個線接頭，一個螺釘都會是都會是故障原因，參照之前的操作、維修歷史進行分析，能有利于縮小查找范圍，有利于提高維修的效率。

參考文獻：

[1]FANUC-0i-mate使用說明書.

[2]大連機床集團數控車床電器說明書.

篇5

本系統采用自行開發的二維圖形軟件包實現加工零件輪廓的圖形描述,經過工序劃分以及加工工藝參數的人機交互式輸入,實現了數控加工程序直接從圖形到程序的自動編程。

1.系統框架結構和功能

本系統結構模塊的組成框圖如圖1所示,主要由以下模塊組成:

(1)加工工藝規劃模塊。此模塊根據數控加工工藝特點,將其分解為開口槽腔、閉口槽腔、端面車削、螺紋、切斷等工步(開口槽腔、閉口槽腔、螺紋分別有外圓和內孔之分)。任何車削加工零件的外形輪廓加工工藝都可以拆分為以上工步。每一工步都有粗、精加工,可以通過工序管理器來實行加工程序的合并。

(2)特征圖元繪制模塊。此模塊具有簡單的CAD造型功能,能夠完成零件二維輪廓的繪制。

同時在刀位軌跡生成以后能夠實現軌跡的圖形仿真顯示。

(3)工藝參數設定模塊。此模塊對各種加工工藝參數進行交互式輸入,包括起刀點、進退刀矢量、加工余量、切削深度、進給量、切削速度以及機床主軸轉速等工藝參數。

(4)刀位軌跡生成模塊。此模塊根據所選擇的工步以及走刀方式,自動生成刀位軌跡。

(5)G代碼生成模塊。此模塊將系統生成的刀位軌跡轉換為數控車床加工G代碼程序并以文本文檔的形式輸出。

2.零件輪廓的表達以及圖形輸入

數控車床加工的零件多以軸類及盤類零件為主,盡管這些待加工零件是真三維的,但是在實際加工中,一般都是二維的,即刀具在一次切削過程中始終在X-Z平面內運動。因此,本系統可以用直線、圓弧來完成加工零件輪廓的二維描述。

2.1零件輪廓的表達

數控車床加工的零件,其表面輪廓段一般都由直線和圓弧等構成,針對這種情況建立了零件輪廓的統一表達模型,將構成零件輪廓的各輪廓段統一用輪廓邊界點表示,這樣便可以建立整體輪廓的統一描述。可以認為零件的整體輪廓均是由直線和圓弧構成的,對于自由曲線,可以根據自由曲線輪廓段的表面粗糙度要求,采用有理B樣條插值算法將其離散為一系列直線段。

把構成輪廓表面的各輪廓統一稱為邊界點,那么整條輪廓便是由多個首尾相連接的邊界點所組成,每一邊界點內含有一個描述邊界性質的幾何點點集。直線是一個包含兩個幾何點(起點和終點)點集的邊界點;圓弧是一個包含3個幾何點(起點、終點和圓心)點集的邊界點,由于三點不能唯一確定一條圓弧,因此,可以再加上圓弧的旋轉方向(順時針或者逆時針)來確定圓弧。本系統采用面向對象的計算機編程語言Python開發[6,7],在數據結構上采用

Python語言的數據類型列表來表示一個輪廓段的邊界點。如圖2(a)所示的零件輪廓段的數據結構為:Part=[(′Line′,[(2010,12010),(381366,861405)]),(′Oval1′,[0,(381366,861405),(811176,1021418),(591198,621341)]),(′Oval1′,[1,(591198,621341),(461535,381039),(721116,471866)]),(′Line′,[(721116,471866),(821156,201065),(1411307,201065)])]。其中,直線的標志為‘Line’;圓弧的標志為‘Oval1’,圓弧后面的點集列表中的1表示順圓,0表示逆圓。

2.2圖形輸入

零件幾何圖素的輸入主要包括點、線、圓的輸入,通過系統給出的繪圖工具在繪圖區繪出。如點可以通過鍵盤形式進行參數輸入,也可以直接通過鼠標點擊輸入。系統提供了直線和圓弧的繪圖工具。直線主要通過兩點來生成,選取直線的繪圖工具以后,在繪圖區直接鼠標點擊就可以生成直線,連續點擊將生成首尾相連的多條直線。圓弧的繪圖工具包括三點圓弧(起點、終點和圓心)以及兩點半徑圓弧(起點、終點和半徑),通過圓弧的旋轉方向來最終確定為順時針圓弧還是逆時針圓弧。

幾何元素輸入后分別以點線圓的標準形式存放于幾何參數表中,其中點的記錄內容為坐標值(X,Y),直線和圓弧的記錄內容如上文所述。這些數據都以列表的形式存放在計算機的內存中。圖2所示為本系統根據數控車削加工工藝劃分的開口槽腔和閉口槽腔的圖形顯示,其中開口槽腔定義為用水平線與零件輪廓線求交時有且只有一個交點的輪廓形狀,閉口槽腔則只有兩個交點。

零件輪廓數據輸入后往往需要進行修改,可利用圖形編輯菜單項中的撤消、重畫、刪除等功能最終形成該零件的加工輪廓圖形。直線和直線相交的地方,可以進行倒角處理,在作圖過程中,選擇倒角功能,可以通過數據顯示功能來選擇倒角方式(直線倒角還是圓弧倒角),輸入倒角的參數最終實現倒角。

3.刀位軌跡和G代碼程序的生成

刀位軌跡以及G代碼生成是本系統的核心部分,根據前面所述的工步劃分,選擇合適的工步,繪制零件的加工表面二維輪廓圖形,可以使用系統工藝參數數據庫自動提供的預設加工工藝參數,也可以通過人機交互方式完成工藝參數的輸入。同時也可以修改某一工藝中的刀具參數、切削參數等。數控加工中為減少多次安裝帶來的安裝誤差,一般采用一次安裝。

對那些需要調頭加工的部位采用右偏刀反向走刀切削,此外,對于端面處的開口槽腔,加工時可以選擇向下的切削方向。因此加工時的切削方向分為向左、向右和向下的切削方向。

在刀位軌跡規劃中,粗加工的刀位軌跡規劃是關鍵,精加工只是刀具沿著輪廓線走刀,因此其刀位軌跡的生成算法僅僅是加工零件表面曲線的偏置,圖3所示為開口槽腔加工時的刀位軌跡生成程序框圖。而粗加工往往還跟零件的毛坯形狀有關,本系統可以繪制外圓以及內孔加工時的毛坯輪廓曲線,跟零件輪廓曲線結合而確定加工區域。根據加工參數中的起刀點、加工余量、進退刀矢量等參數,用水平線與加工區域求交,求得的交點即為刀具刀尖的運動點坐標。

在點擊主界面上的生成G代碼的按鈕后可以將生成刀位軌跡和G代碼程序顯示在界面上,并可以將零件信息、毛坯信息、加工工藝參數和G代碼程序一起用文本文件保存下來。如圖4所示,主界面左邊顯示的就是圖3中的開口和閉口槽腔沿負Z軸方向水平切削的刀位軌跡,右下角顯示的是生成的G代碼程序。

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一、問題的提出

數控車削加工主要包括工藝分析、程序編制、裝刀、裝工件、對刀、粗加工、半精加工、精加工。而數控車削的工藝分析是數控車削加工順利完成的保障。

數控車削加工工藝是采用數控車床加工零件時所運用的方法和技術手段的總和。其主要內容包括以下幾個方面：

(一)選擇并確定零件的數控車削加工內容；(二)對零件圖紙進行數控車削加工工藝分析；(三)工具、夾具的選擇和調整設計；(四)切削用量選擇；(五)工序、工步的設計；(六)加工軌跡的計算和優化；(七)編制數控加工工藝技術文件。

筆者觀察了很多數控車的技術工人，閱讀了不少關于數控車削加工工藝的文章，發現大部分的使用者采用選擇并確定零件的數控車削加工內容、零件圖分析、夾具和刀具的選擇、切削用量選擇、劃分工序及擬定加工順序、加工軌跡的計算和優化、編制數控加工工藝技術文件的順序來進行工藝分析。

但是筆者分析了上述的順序之后，發現有點不妥。因為整個零件的工序、工步的設計是工藝分析這一環節中最重要的一部分內容。工序、工步的設計直接關系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的設計不合理將直接導致零件的形位公差達不到要求。換言之就是工序、工步的設計不合理直接導致產生次品。

二、分析問題

目前，數控車床的使用者的操作水平非常高，并且能夠獨立解決很多操作上的難題，但是他們的理論水平不是很高，這是造成工藝分析順序不合理的主要原因。

造成工藝分析順序不合理的另一個原因是企業的工量具設備不足。

三、解決問題

其實分析了工藝分析順序不合理的現象和原因之后，解決問題就非常容易了。需要做的工作只要將對零件的分析順序稍做調整就可以。

筆者認為合理的工藝分析步驟應該是：

(一)選擇并確定零件的數控車削加工內容；(二)對零件圖紙進行數控車削加工工藝分析；(三)工序、工步的設計；(四)工具、夾具的選擇和調整設計；(五)切削用量選擇；

(六)加工軌跡的計算和優化；(七)編制數控加工工藝技術文件。

本文主要對二、三、四、五三個步驟進行詳細的闡述。

(一)零件圖分析

零件圖分析是制定數控車削工藝的首要任務。主要進行尺寸標注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術要求分析。此外還應分析零件結構和加工要求的合理性，選擇工藝基準。

1.選擇基準

零件圖上的尺寸標注方法應適應數控車床的加工特點，以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程，又有利于設計基準、工藝基準、測量基準和編程原點的統一。

2.節點坐標計算

在手工編程時，要計算每個節點坐標。在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義。

3.精度和技術要求分析

對被加工零件的精度和技術進行分析，是零件工藝性分析的重要內容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。

(二)工序、工步的設計

1.工序劃分的原則

在數控車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。

(1)保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會在一次裝夾中全部完成。為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應將粗、精加工分開進行。

(2)提高生產效率原則。為減少換刀次數，節省換刀時間，提高生產效率，應將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來加工其他部位，同時應盡量減少空行程。

2.確定加工順序

制定加工順序一般遵循下列原則：

(1)先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進行，逐步提高加工精度。

(2)先近后遠。離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。此外，先近后遠車削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。

(3)內外交叉。對既有內表面又有外表面需加工的零件，應先進行內外表面的粗加工，后進行內外表面的精加工。

(4)基面先行。用作精基準的表面應優先加工出來，定位基準的表面越精確，裝夾誤差越小。

(三)夾具和刀具的選擇

1.工件的裝夾與定位

數控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數，以提高加工效率、保證加工精度。對于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準；對于套類零件，則以內孔為定位基準。數控車床夾具除了使用通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實際操作時應合理選擇。

2.刀具選擇

刀具的使用壽命除與刀具材料相關外，還與刀具的直徑有很大的關系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產率的有效措施。數控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

(四)切削用量選擇

數控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉速S(或切削速度υ)及進給速度F(或進給量f)。

切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對提高數控車床的加工質量至關重要。確定數控車床的切削用量時一定要根據機床說明書中規定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結合實際經驗采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時，首先考慮在機床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進給量f；最后再根據刀具允許的壽命確定一個合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數，提高加工效率，增大進給量有利于斷屑。精車時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉速S(r/min)可根據切削速度υ(mm/min)由公式S=υ1000/πD(D為工件或刀/具直徑mm)計算得出，也可以查表或根據實踐經驗確定。

三、結語

數控機床作為一種高效率的設備，欲充分發揮其高性能、高精度和高自動化的特點，除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外，還應在編程前進行詳細的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優的加工方案。

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第一章概述

機床作為機械制造業的重要基礎裝備，它的發展一直引起人們的關注，由于計算機技術的興起，促使機床的控制信息出現了質的突破，導致了應用數字化技術進行柔性自動化控制的新一代機床－數控機床的誕生和發展。計算機的出現和應用，為人類提供了實現機械加工工藝過程自動化的理想手段。隨著計算機的發展，數控機床也得到迅速的發展和廣泛的應用，同時使人們對傳統的機床傳動及結構的概念發生了根本的轉變。數控機床以其優異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創機械產品向機電一體化發展的先河。數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置，機床電機的啟動和停止，主軸變速，工件松開和夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制介質上，然后將數字信息送入數控裝置或計算機，經過譯碼，運算，發出各種指令控制機床伺服系統或其它的執行元件，加工出所需的工件。數控機床與普通機床相比，其主要有以下的優點：1.適應性強，適合加工單件或小批量的復雜工件；在數控機床上改變加工工件時，只需重新編制新工件的加工程序，就能實現新工件加工。2.加工精度高；3.生產效率高；4.減輕勞動強度，改善勞動條件；5.良好的經濟效益；6.有利于生產管理的現代化。數控機床已成為我國市場需求的主流產品，需求量逐年激增。我國數控機機床近幾年在產業化和產品開發上取得了明顯的進步，特別是在機床的高速化、多軸化、復合化、精密化方面進步很大。但是，國產數控機床與先進國家的同類產品相比，還存在差距，還不能滿足國家建設的需要。我國是一個機床大國，有三百多萬臺普通機床。但機床的素質差，性能落后，單臺機床的平均產值只有先進工業國家的1/10左右，差距太大，急待改造。舊機床的數控化改造，顧名思義就是在普通機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現預定的加工工藝目標。隨著數控機床越來越多的普及應用，數控機床的技術經濟效益為大家所理解。在國內工廠的技術改造中，機床的微機數控化改造已成為重要方面。許多工廠一面購置數控機床一面利用數控、數顯、PC技術改造普通機床，并取得了良好的經濟效益。我國經濟資源有限，國家大，機床需要量大，因此不可能拿出相當大的資金去購買新型的數控機床，而我國的舊機床很多，用經濟型數控系統改造普通機床，在投資少的情況下，使其既能滿足加工的需要，又能提高機床的自動化程度，比較符合我國的國情。1984年，我國開始生產經濟型數控系統，并用于改造舊機床。到目前為止，已有很多廠家生產經濟型數控系統?？梢灶A料，今后，機床的經濟型數控化改造將迅速發展和普及。所以說，本畢業設計實例具有典型性和實用性。

第二章總體方案的設計

2.1設計任務本設計任務是對CA6140普通車床進行數控改造。利用微機對縱、橫向進給系統進行開環控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅動元件采用步進電機，傳動系統采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經濟型數控改造，在確定總體設計方案時，應考慮在滿足設計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數控系統運動方式的確定數控系統按運動方式可分為點位控制系統、點位直線控制系統、連續控制系統。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統采用兩軸聯動連續控制系統。（2）伺服進給系統的改造設計數控機床的伺服進給系統有開環、半閉環和閉環之分。因為開環控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優點。所以，本設計決定采用開環控制系統。（3）數控系統的硬件電路設計任何一個數控系統都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數控系統的基礎，性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運行。在設計的數控裝置中，CPU的選擇是關鍵，選擇CPU應考慮以下要素：1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關；2.可擴展存儲器的容量與數控功能的強弱相關；3.I/O口擴展的能力與對外設控制的能力相關。除此之外，還應根據數控系統的應用場合、控制對象以及各種性能、參數要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經濟型數控機床的改造需要。本設計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設計以8031芯片為核心，增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關組成的控制系統。2.3總體方案的確定經總體設計方案的論證后，確定的CA6140車床經濟型數控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動采用步進電機驅動。由8031單片機組成微機作為數控裝置的核心，由I/O接口、環形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉動，經齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉動，從而實現車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經電機驅動的自動控制的自動轉位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發生器同步旋轉，發出兩路信號：每轉發出的脈沖個數和一個同步信號，經隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2－1所示：

第三章微機數控系統硬件電路設計

3.1微機數控系統硬件電路總體方案設計本系統選用8031CPU作為數控系統的中央處理機。外接一片2764EPROM，作為監控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬件框圖如圖3－1所示：圖3－28031芯片內部結構圖各引腳功能簡要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口，每個端口8根I/O線。當系統擴展外部存儲器時，P0口用來輸出低8位并行數據，P2口用來輸出高8位地址，P3口除可作為一個8位準雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數據輸入端。P3.1TXD：串行數據輸出端P3.2INT0：外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0：定時器/計數器0外部輸入端P3.5T1：定時器/計數器1外部輸入端P3.6WR：外部數據存儲器寫選通。P3.7RD：外部數據存儲器讀選通。在進行第二功能操作前，對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD：RST為復位信號線輸入引腳，在時鐘電路工作以后，該引腳上出現兩個機器周期以上的高電平，完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式：一種是加電自動復位，另一種為開關復位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。

VPP：當EA為高電平且PC值小于0FFFH時CPU執行內部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時，CPU僅執行外部程序存儲器中的程序。XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入，使用外部震蕩器時必須接地；XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出，使用外部震蕩器時，接收震蕩信號；（2）片外三總線結構單片機在實際應用中，常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳，除了電源、復位、時鐘輸入以及用戶I/O口外，其余的引腳都是為了實現系統擴展而設置的，這些引腳構成了三總線形式：⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此，外部存儲器直接尋址范圍為64KB。由P0口經地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉數據總線DB數據總線寬度為8位，由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3－3所示：3.1.28255A可編程并行I/O口擴展芯片8255A可編程并行I/O口擴展芯片可以直接與MCS系列單片機系統總線連接，它具有三個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，通過編程能夠方便地采用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與設備之間的信息交換。8255A的結構及引腳功能：1、8255A的結構8255A的內部結構如圖3－4所示。其中包括三個8位并行數據I/O端口，二個工作方式控制電路，一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數據總線緩沖器。各部分功能介紹如下：（1）三個8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入鎖存器。可編程為8位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口：具有一個8位數據輸出鎖存/緩沖器和一個8位數據輸入緩沖器，C口可分作兩個4位口，用于輸入或輸出，也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態控制信號。（2）工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個端口分成A、B兩組，A組控制A口各位和C口高四位，B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器，用來接收由CPU寫入的控制字，以決定兩組端口的工作方式。也可根據控制字的要求對C口按位清“0”或置“1”。（3）讀/寫控制邏輯電路它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號，控制各個口的工作狀態。（4）數據總線緩沖器它是一個三態雙向緩沖器，用于和系統的數據總線直接相連，以實現CPU和8255A之間信息的傳送。

參考文獻：

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中圖分類號：G715 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2013）14-0027-03

江蘇省徐州技師學院從2003年開始招收數控車工技師，已累計為社會培養1000多名數控車工技師。在這10年的培訓教學與考核中積累了一定經驗，也存在著許多問題，值得我們思考。

一、數控車工技師考核情況簡介

數控車工技師每年由江蘇省技能鑒定部門統一安排在3月、5月、9月和11月共考核四次。各校根據自己的實際情況向市技能鑒定指導中心申報，市技能鑒定部門審核通過后，統一上報省技能鑒定指導中心，由省技能鑒定部門從題庫統一抽取試題進行考核。省技能鑒定部門派考評人員督導，市技能鑒定部門具體實施?？己斯卜譃檎撐拇疝q、理論考核和實操考核三個環節，每個環節獨立考核，單獨給分，以百分制形式進行，低于60分為不及格，三個環節均達到60分，技師才為考核過關，否則不予通過。

1.論文答辯。論文答辯環節是技師考核的第一關，也是至關重要的一關，此關不及格，后面兩關不予考核，取消考試資格。論文答辯小組一般有三名評委組成。學生陳述論文后，評委針對學生的論文對進行提問，問題既有論文內的內容，也有拓展知識。

2.理論考核。理論考核時間為90分鐘，滿分100分，60分及格。題型有填空題、選擇題、判斷題、簡答題、論述題及編程題等幾部分組成。內容包括公差、制圖、材料、軟件、工藝、機床、夾具、編程和刀具等專業內容，知識面較廣。

3.實操考核。實操考核環節由機械加工工藝規程編制、數控車床編程、數控車床加工、零件自檢和數控車床精度檢測等五個模塊組成。總分100分，60分及格，每個模塊權重不同，但都要達到60%才為及格。

（1）加工工藝規程編制模塊。要求學生根據加工圖紙，按照工序獨立編制零件加工工藝規程，內容包括刀具、切削用量、工裝和量具的選擇等。時間為30分鐘，分數占10%。

（2）數控車床編程模塊。要求學生根據圖紙在計算機上獨立繪制二維圖形，自動生成加工程序，并進行仿真加工。時間為90分鐘，分數占20%。

（3）數控車床加工。要求學生根據備料通知要求，把加工程序拷貝或傳輸到機床上進行獨立加工，最終完成圖紙要求的配合件。時間為240分鐘，分數占50%。

（4）零件自檢模塊。要求學生根據零件自檢表規定的內容，對自己加工的零件尺寸、形位公差和表面粗糙度等進行客觀檢測。考評教師根據學生檢測結果與實際結果之間的差值進行評分。時間包括在數控車床加工的240分鐘內，成績占10%。

（5）數控車床精度檢測模塊。要求學生按照數控車床精度檢測模塊規定的內容進行實際檢測，并作記錄。考評教師根據學生檢測方法和檢測結果進行評分。時間為30分鐘，成績占10%。

二、數控車工技師考核存在的問題

1.論文撰寫方面。技工院校的生源質量相對不高，學生大都是未升入高中或大學的落榜生。他們文化基礎知識薄弱，進入技工院校的目的就是想學一門技術，找份合適的工作；他們往往不重視文化知識的進一步學習，而只重視技能訓練。文化課的教學學時較短，論文寫作水平大多只停留在初高中的層次上，甚至更低。所以，要讓這部分學生經過三至四年專業知識學習后再寫出像樣的論文，難度確實很大。不要說文學功底不牢，遣詞造句不行，就是專業素材都很成問題。他們一是沒有實際工作經驗，只是在校內按教師要求進行零件的加工，二是不重視工藝的分析、經驗的積累，三是沒有技術革新的能力。他們的論文要么是書本內容的復制，要么是網上現成論文的下載，要么是教師編制工藝的抄寫，根本沒有創新。能夠寫出自己感想或體會的文章已實屬不易，所以一次通過率往往不高。

2.理論考核方面。數控車工技師理論考核牽涉的知識面非常廣泛，幾乎涵蓋了在校學習的所有專業知識。這些知識點分散在10多門課程中，零散且不系統，又沒有復綱，全靠教師的經驗和學生平時的知識積累。往往經過幾個月的緊張忙碌后，成績還不是很理想，極大地挫傷了學生申報技師考核的積極性。

3.實操考核方面。雖然學生平時很重視實訓操作的訓練，但由于實操考核環節模塊較多，考前一周才能看到實操考核的備料通知單，只能憑教師的經驗和學生的基礎進行考核。如果平時沒有扎實的基本功和識圖、編程、工藝分析等方面的綜合能力，在有限的時間內通過實操項目的考核難度確實很大，而且每個模塊均要達到所占分數的60%以上，否則不能過關，所以總體過關率也不是很高。

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0前言

機械結構虛擬優化設計是以計算機建模和仿真技術為基礎，集計算機圖形學、虛擬現實技術、機械動力學、有限元分析、優化設計等技術為一體，由多學科知識組成的綜合系統技術，是機械結構動力學設計技術在計算機環境中數字化、圖像化的映射。本文分析了機械產品虛擬動態優化設計的一般過程，以數控車床關鍵部件一尾架為例，建立了三維可視化的有限元CAE模型，通過對模型進行結構分析，實現該部件結構的動態優化。

1機械結構虛擬動態優化設計過程

機械產品虛擬動態設計的一般過程是:先建立滿足工作性能要求的產品初始CAD模型(初步設計圖樣)，然后對產品結構進行動力學建模和動態特性分析，再根據工程實際情況，給出結構動態特性的要求或預定的動態設計目標，按結構動力學“逆問題”方法直接求解設計參數，或按結構“正問題”分析法，進行結構改進設計，直到滿足預期性能設計要求，從而獲得一個具有良好靜、動態特性的產品設計方案，如圖1所示。結構動態設計的主要內容包括:

(1)建立一個切合實際的結構動力學模型;

(2)選擇有效的動態優化設計方法。

2機械結構建模分析及優化實例

以數控車床關鍵部件尾架為例進行研究。數控車床動態設計是在“正問題”處理方法的基礎上進行的，數控車床共有零、部件800多個，其中對整機結構性能影響大的零、部件主要有以下幾個:床身、主軸箱、尾架等。為使整機具有良好的動態性能，必須對關鍵部件進行優化。為此，應先建立數控車床主要部件的幾何模型和滿足其動力學特征的有限元模型，進行動態分析，根據動態分析的結果對原部件結構設計的薄弱環節進行動力學修改和結構分析優化，最終得到一個具有良好靜、動態特性的產品設計方案。

數控車床的尾架安置在床身的尾架導軌上，并可沿此導軌調整其縱向位置。尾架套筒的錐孔裝有后頂尖，用以支撐工件。由于尾架頂尖與主軸箱卡盤的同軸度直接影響著車床加工零件的精度，因此，尾架的結構是否合理對保證車床加工高精度很重要。

如圖2為尾架系統的有限元模型，考慮到實際情況，將尾架導軌與兩導軌座作為一體處理，尾架體與導軌之間以互為接觸單元為主，每個導軌座均布4個全約束點，系統共有單元7 049個。得到尾架系統前三階振型如圖3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系統計算頻率及振型特性。

由分析可知，該尾架系統剛度很弱，相當于簡支梁，是整機結構中非常薄弱的部分。綜合新車床的布局，考慮鑄造工藝性，尾架的導軌直接與床身一體，優化后的尾架由上下2部分組成，如圖4所示，其有限元模型如圖5所示。

建立改進尾架的有限元模型，系統共有2 210個體單元，對尾架上下2部分禍合12個節點，前三階固有振型如表2所示。

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1.數控車床維護保養工作的基本條件

數控車床的身價從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業中關鍵產品、關鍵工序的關鍵設備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養及維修工作關注太少，日常忽視對保養與維修工作條件的創造和投入，故障出現臨時抱佛腳的現象很是普遍。因此，為了充分發揮數控車床的效益，我們一定要重視日常維護工作，創造出良好的維修條件。

1.1人員條件

數控車床電氣維修工作的快速性、優質性關鍵取決于電氣維修人員的素質條件。

首先要有高度的責任心和良好的職業道德；知識面要廣，要學習并基本掌握有關數控車床的各學科知識，如計算機技術、模擬與數字電路技術、自動控制與拖動理論、控制技術、加工工藝以及機械傳動技術，當然還包括基本數控知識；應經過良好的技術培訓，數控技術基礎理論的學習，尤其是針對具體數控車床的技術培訓，首先是參加相關的培訓班和車床安裝現場的實際培訓，然后向有經驗的操作、維修人員學習，而更重要且更長時間的是自學；勇于實踐，要積極投入數控車床的維修與操作的工作中去，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力；掌握科學的方法，要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長期的學習和實踐中總結提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學的方法；學習并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具。

1.2物質條件

準備好通用的和專用的數控車床電氣備件；常備電器元件應做到采購渠道快速暢通；必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件；要有完整的數控車床技術圖樣和資料；數控車床使用、維修技術資料檔案。

1.3關于預防性維護

預防性維護的目的是為了降低故障率，其工作內容主要包括下列幾方面的工作：

要分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業務技術水平；建檔針對每臺車床的具體性能和加工對象制定操作規章，建立工作與維修檔案，要經常檢查、總結、改進；建立日常維護保養計劃，保養內容包括坐標軸傳動系統的、磨損情況，主軸等，油、水、氣路，各項溫度控制，平衡系統，冷卻系統，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風狀況等等，及各功能部件和元件的保養周期。

2.數控車床維護保養工作內容

數控車床具有集機、電、液為一體的自動化機床，經各部分的執行功能最后共同完成機械執行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，可見做好數控車床的日常維護保養將直接影響機床性能。數控車床日常維護主要包括機床本體、主軸部件、滾珠絲杠螺母副、導軌副、電氣控制系統、數控系統等維護。

2.1外觀保養

每天做好機床清掃衛生，清掃鐵屑，擦干凈導軌部位的冷卻液。下班時所有的加工面抹上機油，防止生銹；每天注意檢查導軌、機床防護罩是否齊全有效；每天檢查機床內外有無磕、碰、拉傷現象；定期清除各部件切屑、油垢，做到無死角，保持內外清潔，無銹蝕。

2.2主軸的維護

在數控車床中，主軸是最關鍵的部件，對機床的加工精度起著決定性作用。它的回轉精度影響到工件的加工精度，功率大小和回轉速度影響到加工效率。主軸部件機械結構的維護主要包括主軸支撐、傳動、等。

定期檢查主軸支撐軸承：軸承預緊力不夠，或預緊螺釘松動，游隙過大，會使主軸產生軸向竄動，應及時調整；軸承拉毛或損壞應及時更換；定期檢查主軸恒溫油箱，及時清洗過濾器，更換油等，保證主軸有良好的；定期檢查齒輪，若有嚴重損壞，或齒輪嚙合間隙過大，應及時更換齒輪和調整嚙合間隙；定期檢查主軸驅動皮帶，應及時調整皮帶松緊程度或更換皮帶。

2.3滾珠絲杠螺母副的維護

滾珠絲杠傳動由于其有傳動效率高、精度高、運動平穩、壽命長以及可預緊消隙等優點，因此在數控車床使用廣泛。其日常維護保養包括以下幾個方面：

定期檢查滾珠絲杠螺母副的軸向間隙：一般情況下可以用控制系統自動補償來消除間隙；當間隙過大，可以通過調整滾珠絲杠螺母副來保證，數控車床滾珠絲杠螺母副多數采用雙螺母結構，可以通過雙螺母預緊消除間隙；定期檢查絲杠防護罩：以防止塵埃和磨粒黏結在絲杠表面，影響絲杠使用壽命和精度，發現絲杠防護罩破損應及時維修和更換；定期檢查滾珠絲杠螺母副的：滾珠絲杠螺母副劑可以分為脂和油兩種。脂每半年更換一次，清洗絲杠上的舊脂，涂上新的脂；用油的滾軸絲杠螺母副，可在每次機床工作前加油一次。

2.4導軌副的維護

導軌副是數控車床的重要的執行部件，常見的有滑動導軌和滾動導軌。導軌副的維護一般是不定期，主要內容包括：

檢查各軸導軌上鑲條、壓緊滾輪，保證導軌面之間有合理間隙。根據機床說明書調整松緊狀態，間隙調整方法有壓板間隙調整間隙、鑲條調整間隙和壓板鑲條調整間隙等；注意導軌副的：導軌面上進行后，可以降低摩擦，減少磨損，并且可以防止導軌生銹。根據導軌狀況及時調整導軌油量，保證油壓力，保證導軌良好；經常檢查導軌防護罩：以防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導軌面上引起的磨損、擦傷和銹蝕。發現防護罩破損應及時維修和更換。

2.5電氣控制系統的日常維護

數控車床電氣控制系統是機床的關鍵部分，主要包括伺服與檢測裝置、PLC、電源和電氣部件等，其日常維護包括以下幾個方面：

（1）定期檢查電氣部件，檢查各插頭、插座、電纜、各繼電器觸點是否出現接觸不良，短路故障；檢查各印制電路板是否干凈；檢查主電源變壓器、各電機絕緣電路是否在1MΩ以上。平時盡量少開電氣柜門，保持電氣柜內清潔。

（2）伺服電動機的維護。

應用于進給驅動的伺服電動機多采用交流永磁同步電動機，其特點是磁極是轉子，定子的電樞繞組與三相交流電樞繞組一樣，但它有三相逆變器供電，通過轉子位置檢測其產生的信號去控制定子繞組的開關器件，使其有序輪流導通，實現換流作用，從而使轉子連續不斷地旋轉。轉子位置檢測器與轉子同軸安裝，用于轉子的位置檢測，檢測裝置一般為霍爾開關或具有相位檢測的光電脈沖編碼器。

【參考文獻】