數(shù)控專業(yè)畢業(yè)設(shè)計數(shù)控機床產(chǎn)生與發(fā)展

1、數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展1. 緒論 三年的大專生活已接近尾聲，回顧三年的學(xué)習(xí)歷程，感受頗多，上中專時，我的班主任曾對我說：“一切不是上帝安排的，是自己選擇的，不為成功付出代價，就要為失敗付出代價?！敝袑．厴I(yè)走上工作崗位，發(fā)現(xiàn)自身專業(yè)知識的不足，多了一份求學(xué)的渴望，是中北大學(xué)給了我這個機會，經(jīng)過三年的理論學(xué)習(xí)，使我受益匪淺，在中北大學(xué)老師的指導(dǎo)和參考數(shù)控方面的書籍完成了此論文，我衷心感謝中北大學(xué)老師的熱心指導(dǎo)，對參考文獻中的各位作者深表謝意，本論文主要介紹了數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展、數(shù)控機床的分類以及數(shù)控機床的工作原理和組成，闡述了數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床技術(shù)未來的發(fā)展趨勢，并對數(shù)控機床維護、維修工作的安全規(guī)

2、范進行了概括介紹。 2. 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展 2.1數(shù)控技術(shù)與數(shù)控設(shè)備 數(shù)控技術(shù)是指利用數(shù)字信號構(gòu)成的控制程序?qū)υO(shè)備的工作過程實現(xiàn)自動控制的一種技術(shù)，簡稱數(shù)控。它所控制的一般是位移、角度、速度等機械量，也可以是溫度、壓力、流量、顏色等物理量，這些物理量的大小不僅是可測得的，而且可經(jīng)/或/轉(zhuǎn)換，用數(shù)字信號表示。 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)是20世紀(jì)40年代后期發(fā)展起來的一種自動化加工技術(shù)，它綜合了計算機、自動控制、電動機、電氣傳動、測量、監(jiān)控、和機械制造等學(xué)科的內(nèi)容，目前在機械制造業(yè)中已得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)控設(shè)備則是采用數(shù)控系統(tǒng)進行控制機械設(shè)備，其操作命令是用數(shù)字或數(shù)字代碼的形式來描述的，工作過程按照指定

3、的程序自動地進行，裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。數(shù)控機床是數(shù)控設(shè)備的典型代表，其他數(shù)控設(shè)備還有數(shù)控氣割機、數(shù)控繪圖機、數(shù)控測量機、數(shù)控雕刻機、電腦繡花機、數(shù)控插件機等。 隨著微型計算機的發(fā)展，最初的由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的硬件數(shù)控系統(tǒng)已逐漸被淘汰，取而代之的是當(dāng)前廣泛采用的計算機數(shù)控系統(tǒng)，采用存儲程序的專用計算機實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能，從而具有真正的“柔性”，并可以處理硬件邏輯電路難以處理的復(fù)雜信息，使數(shù)控系統(tǒng)的性能大大提高。2.2數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展1.數(shù)控機床的產(chǎn)生 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品日臻精密、復(fù)雜、而且改型頻繁，因此對制造機械產(chǎn)品的設(shè)備機床提出了高性能、高精度、和高自

4、動化的要求。在機械產(chǎn)品中，單件和小批量產(chǎn)品所占比例明顯增多。由于這類產(chǎn)品生產(chǎn)批量小、品種多，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時，機床與工藝裝備均需作較大的變更和調(diào)整，因此這類產(chǎn)品的生產(chǎn)不僅對機床提出“三高”的要求，而且要求機床具有較強的適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。長期以來，這類產(chǎn)品都在通用機床加工，基本上是由人工操作，強度大，而且難以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。 因此，要實現(xiàn)這類產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化成為機械制造業(yè)中長期未能解決的難題。1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，發(fā)生了質(zhì)的飛躍，為人類進入信息社會奠定了

5、基礎(chǔ)。 6年后，即在1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上，在美國parsons公司和麻省理工學(xué)院的共同研制下，誕生了第一臺三坐標(biāo)直線插補連續(xù)控制的立式數(shù)控銑床。該銑床的研制成功是機械制造行業(yè)中的一次技術(shù)革命，使機械制造行業(yè)的發(fā)展進入了一個新的階段。 2.數(shù)控機床的發(fā)展 20世紀(jì)人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明和應(yīng)用，計算機及控制技術(shù)在機械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進步。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，數(shù)控設(shè)備包括車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有1020萬臺，產(chǎn)值上百億美元。 世界

6、制造業(yè)在20世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè)，所以美國人首先提出要振興現(xiàn)代制造業(yè)。20世紀(jì)90年代的全世界數(shù)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改進。例如，美國，德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮；德國機床行業(yè)從2000年至今已接受3個月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。近半個世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。 （1）數(shù)控（nc）階段（19521970） 早期計算機的運算速度低，對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，

7、被稱為硬件連接數(shù)控，簡稱數(shù)控（nc)。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代電子管；1959年的第二代晶體管；1965年的第三代小規(guī)模集成電路。 （2）計算機數(shù)控（cnc）階段（1970年至今） 到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)，于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（cnc）階段（把計算機前面應(yīng)有的“通用”兩個字省略了）。到1971年，美國intel公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱為微處理器，又可稱為中央處理單元（簡稱cpu）。 到1974年，微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)

8、。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當(dāng)時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理，而且當(dāng)時小型機的可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決，由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。 到了1990年，pc機的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于pc的階段。 總之，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代，即1970年的第四代小型計算機；1974年的第五代微處理器；1990年的第六代基于pc。 我國數(shù)控機床制造業(yè)在20世紀(jì)80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實

9、現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)、攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。從2000年8月份的上海數(shù)控機床展覽會和2001年4月北京國際機床展覽會上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。 當(dāng)今世界，工業(yè)國家數(shù)控機床的擁有量反映了

10、這個國家的經(jīng)濟能力和國防實力。目前我國是全世界機床擁有量最多的國家，（近300萬臺），但我們的機床數(shù)控化率僅達到1.9%左右，這與西方工業(yè)國家一般能達到20%的差距太大。日本不到80萬臺機床卻有近10倍于我國的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機床利用率、開動率低，這是發(fā)展我國21世紀(jì)制造業(yè)必須首先解決的最主要問題。每年我們國產(chǎn)全功能數(shù)控機床30004000臺，日本1年產(chǎn)5萬臺數(shù)控機床，每年我們花十幾億美元進口70009000臺數(shù)控機床，即使這樣我國制造業(yè)也很難把行業(yè)中數(shù)控化率大幅度提上去。因此，國家計委、經(jīng)貿(mào)委從“八五”“九五”就提出數(shù)控化改造的方針。當(dāng)時提出數(shù)控化改造的設(shè)備可達810萬臺，需投

11、入80100億資金，但得到的經(jīng)濟效益將是投入的510倍以上。因此，這幾年來承擔(dān)數(shù)控化改造的企業(yè)公司大量涌出，甚至還有美國公司加入?！笆濉逼陂g，國防科工委就在軍工企業(yè)中投入6.8億元，用于對1.21.8萬臺機床的數(shù)控化改造。 2.3 數(shù)控機床的特點 數(shù)控設(shè)備（特別是采用cnc裝置的數(shù)控設(shè)備）是實現(xiàn)柔性自動化的重要設(shè)備，在各行業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用，與其他加工設(shè)備相比，數(shù)控機床具有如下特點。 1.適應(yīng)性強 適應(yīng)性即所謂的柔性，是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。在數(shù)控設(shè)備上進行產(chǎn)品加工，當(dāng)產(chǎn)品改變是時，僅僅需要改變數(shù)控設(shè)備的輸入程序就能適應(yīng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，而不需改變機械部分和控制部分

12、的硬件，而且生產(chǎn)過程是自動完成的。這一特點不僅滿足了當(dāng)前產(chǎn)品更新快的市場競爭需要，而且較好地解決了單件、小批量、多變產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)問題。適應(yīng)性強是數(shù)控設(shè)備最突出的優(yōu)點，也是數(shù)控設(shè)備得以產(chǎn)生和迅速發(fā)展的主要原因。 2.能實現(xiàn)復(fù)雜的運動 普通機械設(shè)備難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)軌跡為三次以上的曲線或曲面的運動，如螺旋槳、汽輪機葉片之類的空間曲面；而數(shù)控設(shè)備則可以實現(xiàn)幾乎是任意軌跡運動和加工任何形狀的空間曲面，適用于復(fù)雜異形零件的加工。 3.精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控設(shè)備是按照預(yù)定程序自動工作的，一般情況下工作過程不需要人工干預(yù)，這就消除了操作者人為產(chǎn)生的誤差。在設(shè)計制造設(shè)備主機時，通常采取了許多措施使數(shù)控設(shè)備

13、的機械部分達到較高的精度。數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量（或分辨率)目前可達0.010.0001mm,同時可以通過實時檢測反饋修正誤差或補償來獲得更高的精度。因此，數(shù)控設(shè)備可以獲得比設(shè)備本身精度更高的加工精度，尤其提高了同批零件的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 4.生產(chǎn)率高 數(shù)控設(shè)備比普通設(shè)備生產(chǎn)率高出許多倍，尤其對某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。生產(chǎn)率高的原因是： 數(shù)控設(shè)備上可采用較大的切削用量，有效地減少了加工中的切削工。 數(shù)控設(shè)備具有自動換速、自動換刀和其他輔助操作自動化等功能，而且無需工序間的檢驗與測量，使輔助時間大為縮短。 工序集中、一機多用的數(shù)控加工中心，在一次裝夾后幾乎可以完成零

14、件的全部加工，這樣不僅可減少裝夾誤差，還可以減少半成品的周轉(zhuǎn)（包括運輸、測量等）時間，生產(chǎn)率的提高更為明顯。 5.減輕勞動強度，改善勞動條件 數(shù)控設(shè)備的工作是按預(yù)先編制好的加工程序自動連續(xù)完成的，操作者除輸入加工程序或操作鍵盤、裝卸工件、關(guān)鍵工序的中間測量及觀看設(shè)備的運行之外，不需進行繁重的重復(fù)手工操作，勞動條件和勞動強度大為改善。 6有利于生產(chǎn)管理 采用數(shù)控設(shè)備能準(zhǔn)確地計算產(chǎn)品生產(chǎn)的工時，并有效地簡化檢驗、工夾具和半成品的管理工作。數(shù)控設(shè)備采用數(shù)控信息的標(biāo)準(zhǔn)代碼輸入，這樣有利于與計算機連接，構(gòu)成由計算機控制和管理的小批量生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理的自動化。 3. 數(shù)控機床的分類 數(shù)控設(shè)備五

15、花八門，品種繁多，各個行業(yè)都有自己的數(shù)控設(shè)備和分類方法，雖然在使用上各自的控制對象不同，但在原理上卻萬變不離其宗。按照數(shù)控系統(tǒng)的基本原理，可進行下述分類。 3.1 按數(shù)控機床的伺服控制系統(tǒng)分類 1.開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，沒有測量反饋裝置。同時，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號流是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。因為無位置反饋，所以精度不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能。 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)是這樣工作的：首先，將控制機床工作臺或刀架運動的位移距離、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過輸入裝置輸入cnc裝置，cnc裝置根據(jù)這些參量指令計算出進給脈沖的序列；其次，對脈

16、沖單元進行功率放大，形成驅(qū)動裝置的控制信號；最后，由驅(qū)動裝置驅(qū)動工作臺或刀架按所要求的速度、軌跡、方向和移動距離，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)一般用功率步進電動機作為伺服驅(qū)動單元。 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的場合得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于步進電動機的低頻共振及丟步等原因，其應(yīng)用有逐漸減少的趨勢。一般適用于經(jīng)濟型數(shù)控機床和舊機床的數(shù)控化改造。 2.半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 這類系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在電動機或絲杠軸端，通過角位移的測量間接得出機床工作臺的實際位置，并與cnc裝置的指令值進行比較用差值進

17、行控制。這類系統(tǒng)可矯正部分環(huán)節(jié)造成的誤差，精度比開環(huán)高，以交、直流伺服電動機作為驅(qū)動元件。 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理是由伺服電動機采樣旋轉(zhuǎn)角度而不是檢測工作臺的實際位置。因此，絲杠的螺距誤差和齒輪或同步帶輪等引起的誤差都難以消除。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此系統(tǒng)控制性能穩(wěn)定。而機械傳動環(huán)節(jié)的誤差，大部分可通過誤差補償?shù)姆椒ㄏ?，因而仍可獲得滿意的精度。 3.閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 這類系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，將工作臺的實際位置檢測出來，并與cnc裝置的指令位置進行比較，用差值進行控制。這類系統(tǒng)可矯正全部傳動環(huán)節(jié)造成的誤差，其精度很高。系統(tǒng)的精度主要取決于檢測裝

18、置的精度，以交、直流伺服電動機作為驅(qū)動元件，用于高精度設(shè)備的控制。 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的工作原理：采樣點從機床的運動部件上直接引出。通過采樣工作臺運動部件的實際位置，即對實際位置進行檢測可以消除整個傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙，因而具有很高的位置控制精度。但是，由于位置環(huán)內(nèi)的許多機械環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定以及調(diào)試?yán)щy。這類系統(tǒng)主要用于精度要求很高的精銑床、超精車床和螺紋車床等。 3.2按機床運動的控制軌跡分類 1.點位控制系統(tǒng) 這類控制系統(tǒng)只控制刀具相對工件從一點移動到另一點的準(zhǔn)確位置，面對于點與點之間的移動的軌跡不進行控制，且移動過程中不進行切削。為了提高加工效率，

19、保證定位精度，系統(tǒng)采用“快速趨近，減速定位”的方法實現(xiàn)控制。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機、數(shù)控電焊機等。 2.直線控制系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)不但要控制點與點的準(zhǔn)確位置，而且要保證兩點之間刀具移動的軌跡是一條直線，且在移動過程中刀具能以給定的進給速度進行切削加工。一般情況下，直線控制系統(tǒng)的刀具運動軌跡是平行于各坐標(biāo)軸的直線；特殊情況下，如果同時驅(qū)動兩套運動部件，其合成運動的軌跡是與坐標(biāo)軸成一定夾角的斜線。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、和數(shù)控鏜銑床等。 3.連續(xù)控制系統(tǒng) 連續(xù)控制系統(tǒng)又稱為輪廓控制系統(tǒng)，大多數(shù)數(shù)控機床具有連續(xù)控制功能。這類系統(tǒng)能對兩個或

20、兩個以上的坐標(biāo)方向進行嚴(yán)格控制。連續(xù)控制系統(tǒng)是多坐標(biāo)同時控制，信息處理比較復(fù)雜，它需要進行復(fù)雜的插補運算。插補運算的作用是：根據(jù)給定的運動代碼指令和進給速度，計算刀具相對于工件的運動軌跡，實現(xiàn)連續(xù)控制。輪廓控制裝置要比點位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機床、數(shù)控加工中心等。 3.3按數(shù)控系統(tǒng)的制造方式分類 1.專用型數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)是各制造廠家專門設(shè)計和制造的，布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、專用性強，但硬件之間彼此不能交換和替代，沒有通用性，如siemens數(shù)控系統(tǒng)、fanuc數(shù)控系統(tǒng)及我國一些數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)等都屬此

21、類。 2.通用型數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)是以pc機作為cnc裝置的支持平臺，再由各數(shù)控機床制造廠根據(jù)數(shù)控的需要，插入自己的控制卡和數(shù)控軟件，構(gòu)成相應(yīng)的cnc裝置。其通用性很強，易于實現(xiàn)升級換代，且抗干擾能力強。 3.4按可控制聯(lián)動的坐標(biāo)軸分類 所謂數(shù)控機床可控制聯(lián)動的坐標(biāo)軸，是指數(shù)控裝置控制幾個伺服電動機，同時驅(qū)動機床移動部件運動的坐標(biāo)軸數(shù)目。 1.兩坐標(biāo)聯(lián)動 數(shù)控機床能同時控制兩個坐標(biāo)軸聯(lián)動，即數(shù)控裝置同時控制x和z方向運動，可用于加工各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體類零件；或機床本身有x、y、z三個方向的運動，數(shù)控裝置中只能同時控制兩個坐標(biāo)，實現(xiàn)兩個坐標(biāo)軸聯(lián)動，但在加工中能實現(xiàn)坐標(biāo)平面的變換，用于加工圖

22、零件的溝槽。 2.三坐標(biāo)聯(lián)動 數(shù)控機床能同時控制三個坐標(biāo)軸聯(lián)動，此時，銑床稱為三坐標(biāo)數(shù)控銑床，可用于加工曲面零件。 3.兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動 數(shù)控機床本身有三個坐標(biāo)能做三個方向的運動，當(dāng)控制裝置只能同時控制兩個坐標(biāo)，而第三個坐標(biāo)只能做等距周期移動，可加工空間曲面。數(shù)控裝置在zx坐標(biāo)平面內(nèi)控制x、z兩坐標(biāo)聯(lián)動，加工垂直面內(nèi)的輪廓表面，控制y坐標(biāo)坐定期等距移動，即可加工出零件的空間曲面。 4.多坐標(biāo)聯(lián)動 數(shù)控機床能同時控制四個以上坐標(biāo)軸聯(lián)動，多坐標(biāo)數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、程序編制復(fù)雜，主要應(yīng)用于加工形狀復(fù)雜的零件。五軸聯(lián)動銑床加工曲面形狀零件，六軸加工中心運動坐標(biāo)系 3.5按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分

23、類 數(shù)控系統(tǒng)一般分為高級型、普及型和經(jīng)濟型三個檔次。數(shù)控系統(tǒng)并沒有確切的檔次界限，其參考評價指標(biāo)包括：cpu性能、分辨率、進給速度、聯(lián)動軸數(shù)、伺服水平、通信功能和人機對話界面等。 1.高級型數(shù)控系統(tǒng) 該檔次的數(shù)控系統(tǒng)采用32位或更高性能的cpu，聯(lián)動軸數(shù)在5軸以上，分辨率可達0.1m以下，進給速度24m/min(分辨率為1m時）或10m/min(分辨率為0.1m時），采用數(shù)字化交流伺服驅(qū)動，具有map高性能通信接口，具備聯(lián)網(wǎng)功能，有三維動態(tài)圖形顯示功能。 2.普及型數(shù)控系統(tǒng) 該檔次的數(shù)控系統(tǒng)采用16位或更高性能的cpu，聯(lián)動軸數(shù)在5軸以下，分辨率在1m以內(nèi)，進給速度24m/min,可采用交、直

24、流伺服驅(qū)動，具有rs-232或dnc通信接口，有crt字符顯示和平面線性圖形顯示功能。 3.經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng) 該檔次的數(shù)控系統(tǒng)采用8位cpu或單片機控制，聯(lián)動軸數(shù)在3軸以下，分辨率為0.01mm,進給速度在68m/min，采用步進電動機驅(qū)動，具有簡單的rs-232通信接口，用數(shù)碼管或簡單的crt字符顯示。 4. 數(shù)控機床的工作原理、組成及日常安全生產(chǎn)，維護規(guī)范 4.1數(shù)控機床的工作原理 數(shù)控機床是用數(shù)字信息進行控制的機床。也就是說，凡是用代碼化的數(shù)字信息將刀具移動軌跡信息記錄在程序介質(zhì)上，然后送入數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼和運算，通過控制機床刀具與工件的相對運動，加工出所需工件的一類機床即為數(shù)控機床。其數(shù)

25、控加工的基本過程是：首先數(shù)控機床在加工前要分析零件圖，擬定零件加工工藝方案，明確加工工藝參數(shù)，然后按編程規(guī)則編制數(shù)控加工程序。當(dāng)加工零件的幾何信息和工藝信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字化信息后，可以用不同方法輸入到機床的數(shù)控系統(tǒng)中，經(jīng)檢查無誤后即可啟動機床，運行數(shù)控加工程序，數(shù)控裝置會自動完成數(shù)控加工程序發(fā)出的各種控制指令。如果不出現(xiàn)故障，直到加工程序運行結(jié)束，零件加工完畢為止。數(shù)控加工的控制過程與計算機控制打印機的打印過程，特別是與計算機控制繪圖機繪圖過程非常相似。 數(shù)字控制是相對于模擬控制而言的。數(shù)控控制系統(tǒng)或cnc系統(tǒng)，用字長來表示不同精度信息，可進行復(fù)雜的算術(shù)運算、邏輯運算和信息處理。通過改變軟件（而非

26、電路或機械機構(gòu)）實現(xiàn)信息處理方式和過程的轉(zhuǎn)換，因此具有很好的柔性功能。 由于cnc系統(tǒng)方便，可靠及精確高，因而廣泛應(yīng)用于機械運動的軌跡、檢測和輔助運動控制等各個方面，其中軌跡控制是機床和工業(yè)機器人的主要控制內(nèi)容。 4.2數(shù)控機床的組成 數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置（cnc）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器（plc）及電氣控制裝置，輔助裝置，機床本體及測量裝置組成。 1.輸入和輸出裝置 輸入和輸出裝置是機床數(shù)控系統(tǒng)和操作人員進行信息交流、實現(xiàn)人機對話的交互設(shè)備。 輸入裝置的作用是將程序載體上的數(shù)控代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置內(nèi)。目前，數(shù)控機床的輸入裝置有

27、鍵盤、磁盤驅(qū)動器、光電閱讀機等，其相應(yīng)的程序載體為磁盤、穿孔紙帶。輸出裝置的作用是：數(shù)控系統(tǒng)通過顯示器為操作人員提供必要的信息。顯示的信息可以是正在編輯的程序、坐標(biāo)值，以及報警信號等。輸出裝置是顯示器，有crt顯示器或彩色液晶顯示器兩種。 2.計算機數(shù)控裝置（cnc裝置） 計算機數(shù)控裝置是計算機數(shù)控系統(tǒng)的核心，是由硬件和軟件兩部分組成的。它接受的是輸入裝置送來的脈沖信號，信號經(jīng)過計算機數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的各個部分，使其進行規(guī)定的、有序的動作。這些控制信號中最基本的信號是各坐標(biāo)軸（即做進給運動的各執(zhí)行部件）的進給速度、進給方向和位

28、移量指令（送到伺服驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件做進給運動），還有主軸的變速、換向和啟停信號，選擇和交換刀具的指令信號，控制冷卻液、潤滑油啟停，工件和機床部分松開和夾緊、分度工作臺轉(zhuǎn)位的輔助指令信號等。 數(shù)控裝置主要包括微處理器（cpu）、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路以及與cnc系統(tǒng)其他組成部分聯(lián)系的接口等。 3.可編程邏輯控制器（plc) 數(shù)控機床通過cnc和plc共同完成控制功能，其中cnc主要完成與數(shù)字運算和管理等有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、查補運算、譯碼、刀具運動的位置伺服控制等。而plc主要完成與邏輯運算有關(guān)的一些動作，它接收cnc的控制代碼m（輔助功能）、和s（主軸轉(zhuǎn)速）、t（選刀、換刀

29、）等開關(guān)量動作信息，對開關(guān)量動作信息進行譯碼，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作如工件的裝夾、刀具的更換、冷卻液的開關(guān)等一些輔助動作。它還接收機床操作面板的指令，一方面直接控制機床的動作（如手動操作機床），另一方面將一部分指令送往數(shù)控裝置用于加工過程的控制。 在fanuc數(shù)控系統(tǒng)中專門用于控制機床的plc，記作pmc，稱為可編程機床控制器。 4.伺服單元 伺服單元接收來自數(shù)控裝置的速度和位移指令。這些指令經(jīng)伺服單元變換和放大后，通過驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)變成機床進給運動的速度、方向和位移。因此，伺服單元是數(shù)控裝置與機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自數(shù)控裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的

30、大功率信號。伺服單元分為主軸單元和進給單元等，伺服單元就其系統(tǒng)而言又有開環(huán)系統(tǒng)，半閉環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之分。 5.驅(qū)動裝置 驅(qū)動裝置把經(jīng)過伺服單元放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過機械連接部件驅(qū)動機床工作臺，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴(yán)格的相對運動，加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。目前常用的驅(qū)動裝置有直流伺服電動機和交流伺服電動機，且交流伺服電動機正逐漸取代直流伺服電動機。 伺服單元和驅(qū)動裝置合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置，計算機數(shù)控裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸實施，伺服驅(qū)動裝置包括主軸驅(qū)動單元（主要控制主軸的速度）、進給驅(qū)動單元（主要是進給系統(tǒng)的速度控制和位置控制）。伺

31、服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。從某種意義上說，數(shù)控機床的功能主要取決于數(shù)控裝置，而數(shù)控機床的性能主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)。 6.機床本體 機床本體即數(shù)控機床的機械部件，包括主運動部件、進給運動執(zhí)行部件（工作臺、拖板及其傳動部件）和支撐部件（床身、立柱等），還包括具有冷卻，潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等功能的輔助裝置。加工中心類的數(shù)控機床還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件，數(shù)控機床機械部分的組成與普通機床相似，由于數(shù)控機床的高速度、高精度、大切削用量和連續(xù)加工的要求，其機械部件在精度、剛度、抗震性等方面要求更高。 此外，為保證數(shù)控機床功能充分發(fā)揮，還有一些輔助系統(tǒng)，如冷卻、潤滑、液壓、（或氣動）

32、、排屑、防護系統(tǒng)等。 4.3數(shù)控機床的主要性能指標(biāo) 1.主要規(guī)格尺寸 數(shù)控車床的主要規(guī)格尺寸有床身與刀架的最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長度、最大車削直徑等；數(shù)控銑床的主要規(guī)格尺寸有工作臺、工作臺t形槽、工作臺行程等。 2主軸系統(tǒng) 數(shù)控機床主軸采用直流或交流電動機驅(qū)動，具有較寬調(diào)速范圍和較高回轉(zhuǎn)精度，主軸本身剛度與抗震性較好?，F(xiàn)在數(shù)控機床主軸普遍達到500010000r/min,甚至更高的轉(zhuǎn)速，對提高加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過操作面板上的轉(zhuǎn)速倍率開關(guān)直接改變轉(zhuǎn)速，每擋間隔5%，其調(diào)節(jié)范圍為50%120%；在加工端面時主軸具有恒定切削速度（恒線速單位為mm/min)。 3.進給系統(tǒng) 該

33、系統(tǒng)有進給速度范圍、快速（空行程）速度范圍、運動分辨率（最小移動增量）定位精度和螺距范圍等主要技術(shù)參數(shù)。 進給速度是影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和刀具壽命的主要因素，直接受到數(shù)控裝置運算速度、機床動特性和工藝系統(tǒng)剛度限制。數(shù)控機床的進給速度可達到1030m/min。其中最大進給速度為加工的最大速度，最大快進速度為不加工時移動的最快速度。進給速度可通過操作面板上的進給倍率開關(guān)調(diào)整，每檔間隔為10%，其調(diào)整范圍為10%200%。 脈沖當(dāng)量（分辨率）是cnc重要的精度指標(biāo)。該指標(biāo)包括兩個方面的內(nèi)容，一是機床坐標(biāo)軸可達到的控制精度（可以控制的最小位移增量），表示cnc每發(fā)出一個脈沖時坐標(biāo)軸移動的距離，稱為實

34、際脈沖當(dāng)量或外部脈沖當(dāng)量；二是內(nèi)部運算的最小單位，稱之為內(nèi)部脈沖當(dāng)量，一般內(nèi)部脈沖當(dāng)量比實際脈沖當(dāng)量設(shè)置得要小，目的是在運算過程中不損失精度，數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量之前，自動將內(nèi)部脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成外部脈沖當(dāng)量。 實際脈沖當(dāng)量取決于絲杠螺距、電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及機械傳動鏈的傳動比，其計算公式為 實際脈沖當(dāng)量=傳動比 數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量取決于脈沖當(dāng)量數(shù)的大小。普通數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量一般為0.001mm，簡易數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量一般為0.01mm，精密或超精密數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量一般為0.0001mm，脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量越高。 定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指數(shù)控機床工作

35、臺或其他運動部件，實際運動位置與指令位置的一致程度，其不一致的差量即為定位誤差。引起定位誤差的因素包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進給系統(tǒng)誤差，以及運動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。定位誤差直接影響加工零件的尺寸精度。重復(fù)定位精度是指在相同的操作方法和條件下，在完成規(guī)定操作次數(shù)過程中得到結(jié)果的一致程度。重復(fù)定位精度一般是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它會影響批量加工零件的一致性，是一項非常重要的性能指標(biāo)。一般數(shù)控機床的定位精度為0.01mm，重復(fù)定位精度為0.005mm。 4.刀具系統(tǒng) 刀具系統(tǒng)包括刀架工位數(shù)、刀具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時間，重復(fù)定位精度各項內(nèi)容。加工中心刀庫容量與換刀時間直接影響其生產(chǎn)率，通常中小

36、型加工中心的刀庫容量為1660把，大型加工中心可達100把以上。換刀時間是指自動換刀系統(tǒng)，將主軸上的刀具與刀庫刀具進行交換所需的時間，換刀一般可在520s的時間內(nèi)完成。 5.電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)包括主電動機、伺服電動機規(guī)格型號和功率等。 6冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)包括冷卻箱容量、冷卻泵輸出量等。 7.外形尺寸及機床重量外形尺寸表示為長寬高；機床重量即機床總體的質(zhì)量。4.4數(shù)控機床的安全生產(chǎn)規(guī)則及日常維護保養(yǎng) 與普通設(shè)備一樣，數(shù)控機床的使用壽命和效率高低，不僅取決于機床本身的精度和性能，很大程度上也取決于它的正確使用和維護。正確使用和精心的維護能防止設(shè)備非正常的磨損，可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，避免突發(fā)

37、故障。可以延長機床使用壽命，防止惡性事故的發(fā)生，從而保障安全運行。也就是說，機床的正確使用與精心維護是貫徹設(shè)備管理以預(yù)防為主的重要環(huán)節(jié)。 1.數(shù)控機床的安全生產(chǎn)規(guī)則 數(shù)控機床的使用環(huán)境要避免光的直射和其他輻射，要避免太潮濕和粉塵過多的場所，特別要避免腐蝕氣體的場所。 為了避免電源不穩(wěn)定給電子組件造成損壞，數(shù)控機床應(yīng)采取專線供電或增設(shè)穩(wěn)壓裝置。 數(shù)控機床的開機、關(guān)機順序，一定要按照機床說明書的規(guī)定操作。 主軸啟動開始切削之前，要關(guān)好防護罩門，程序正常運行中禁止開啟防護罩門。 機床在正常運行時不允許開開電器柜的門，禁止按動“急?！?、“復(fù)位”按鈕。 機床發(fā)生故障，操作者要注意保留現(xiàn)場，并向維修人員如

38、實說明故障發(fā)生的前后情況，以利于分析情況查找故障緣由。 數(shù)控機床的使用一定要有專人負責(zé)，嚴(yán)禁其他人隨意動用數(shù)控設(shè)備。 要認(rèn)真填寫數(shù)控車床工作日志，做好交接班工作，消除事故隱患。 不得隨意更改控制系統(tǒng)內(nèi)制造廠設(shè)定的參數(shù)。 2.數(shù)控機床日常維護、維修工作的安全規(guī)范 數(shù)控機床維修工作必須遵守之與有關(guān)的安全防范措施，避免發(fā)生安全事故或由于操作不當(dāng)造成設(shè)備損壞。只能由經(jīng)過培訓(xùn)的人員來進行數(shù)控機床的維修工作，在檢查機床操作之前要熟悉機床廠家提供的機床說明書。 （1）維修是的安全注意事項 在拆開外罩的情況下開動數(shù)控機床時，衣服可能會卷到主軸或其他部件中，應(yīng)站在離機床遠一點的地方進行檢查操作，以確保衣物不會被

39、卷到主軸或其他部件中。 在檢查機床運轉(zhuǎn)時，要先進行不裝工件的空運轉(zhuǎn)操作，開始就進行實物加工，如果數(shù)控機床誤動作，可能會引起工件掉落或刀尖破損飛出，還可能會造成切屑飛散，傷及人身。因此要站在安全的地方進行檢查操作。 打開電柜門檢查維修時需注意，電柜中有高電壓部分，切勿觸碰高壓部分。 在采用自動方式加工工件時，要首先采用單程序段運行，進給速度倍率要調(diào)低，或采用機床鎖定功能，并且應(yīng)在不裝刀具和工件的情況下運行自動循環(huán)過程，以確認(rèn)機床動作正確。否則機床動作可能不正常，引起工件和機床本身的損害或傷及操作者。 在數(shù)控機床運行之前要認(rèn)真檢查所輸入的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)輸入錯誤，自動運行操作中由于程序或數(shù)據(jù)錯誤，可

40、能引起機床動作失控，從而造成事故。 給定的進給速度應(yīng)該適合于預(yù)定的操作，一般來說，對于每一臺數(shù)控機床有一個可允許的最大進給速度，不同的操作所適用的最佳進給速度不同，應(yīng)參照機床說明書確定最合適的進給速度，否則會加速機床磨損，甚至造成事故。 當(dāng)采用刀具補償功能時，要檢查補償方向和補償量，如果輸入的數(shù)據(jù)不正確，數(shù)控機床可能會動作異常，從而可能引起對工件、機床本身的損害或傷及人員。 （2）更換電子器件時的注意事項 更換電子器件必須在關(guān)閉cnc的電源和強電主電源下進行。如果只關(guān)閉cnc的電源，電源可能仍會繼續(xù)向所維修部件如伺服單元供電，在這種情況下更換新裝置可能會使其損壞，同時操作人員會有觸電的危險。

41、至少要在關(guān)閉電源20min后，才可以更換放大器。在關(guān)閉電源后，伺服放大器和主軸放大器的電壓會保留一段時間，因此即使在放大器關(guān)閉后也有被點擊的危險，至少要在關(guān)閉電源20min后，殘余的電壓才會消失。 在更換電氣單元時，要確保新單元的參數(shù)及其設(shè)置與原來單元的相同。否則錯誤的參數(shù)使機床運動失控，會損壞工件或機床，造成事故。 （3）設(shè)定參數(shù)時的注意事項 為避免由于輸入錯誤的參數(shù)造成機床失控，在修改完參數(shù)后第一次加工工件時，要關(guān)閉機床護罩，通過利用單程序段功能、進給速度倍率功能、機床鎖定功能或采用不裝刀具的工件的操作等方式，驗證機床的運行正常，然后才可以正式使用自動加工循環(huán)等功能。 cnc和plc的參數(shù)

42、在出廠時被設(shè)定在最佳值，所以通常不需要修改其參數(shù)，由于某些原因必須修改其參數(shù)時，在修改之前要確認(rèn)自己完全了解其功能，如果錯誤的設(shè)定了參數(shù)值，機床可能會出現(xiàn)意外的運動，可能造成事故。 （4）日常維護的注意事項 存儲器備用電池的更換。更換存儲器備用電池應(yīng)在機床（cnc)電源接通下進行，并使機床緊急停止，這項工作是在接通電源和電氣柜打開狀態(tài)下進行的，要防止觸及高壓電路，防止觸電。由于cnc利用電池來保存其存儲器中的內(nèi)容，在斷電時換電池，將使存儲器中的程序和參數(shù)等數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)電池電壓不足時在機床操作面板和crt屏幕上會顯示出電池電壓不足報警，當(dāng)顯示出電池電壓不足報警時，應(yīng)在一周內(nèi)更換電池，否則cnc存

43、儲器的內(nèi)容會丟失。更換電池時要按本書中所述的方法進行。 絕對脈沖編碼器電池的更換。絕對脈沖編碼器利用電池來保存絕對位置。如果電池電壓下降會在機床操作面板或crt屏幕上顯示低電池電壓報警，當(dāng)顯示出低電池電壓報警時要在一周內(nèi)更換電池，否則保留在脈沖編碼器中的絕對位置數(shù)據(jù)會丟失。 保險絲的更換。在更換保險絲時，先要找出并消除引起保險絲熔斷的原因，然后才可以更換新的保險絲。因此只有接受過正規(guī)的安全和維護培訓(xùn)的人員，才可以進行這項工作。 數(shù)控機床的維護工作由機床本體（包括液壓、氣動和潤滑裝置等）和電氣控制系統(tǒng)兩大部分組成。 3數(shù)控機床本體的維護 機床本體的維護主要指機床機械部件的維護，由于機械部件處于運

44、動摩擦過程中，因此，對它的維護和維修對保證機床精度是很重要的，如主軸箱的冷卻和潤滑，齒輪副、導(dǎo)軌副和絲杠螺母副的間隙調(diào)整和潤滑，軸承的預(yù)緊，液壓和氣動裝置的壓力和流量的調(diào)整等。數(shù)控機床因其功能、結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，其維護保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其機床種類、型號及實際使用情況，并參照該機床說明書要求，制訂和建立必要的定期及定級保養(yǎng)制度。 （1）使機床保持良好的潤滑狀態(tài) 定期檢查清洗自動潤滑系統(tǒng)，添加或更換幼稚油液，使絲杠、導(dǎo)軌等各運動部位始終保持良好的潤滑狀態(tài)，降低機械磨損速度。 （2）定期檢查液壓、氣壓系統(tǒng) 對液壓系統(tǒng)定期進行油質(zhì)化驗檢查，更換液壓油，并定期對各潤滑、液壓、氣壓系

45、統(tǒng)的過濾器或過濾網(wǎng)進行清洗或更換，對氣壓系統(tǒng)還要注意及時對分水濾氣器放水。 （3）定期進行機床水平和機械精度的檢查并校正 機床機械精度的校正方法有軟、硬兩種。所謂軟方法主要是通過系統(tǒng)參數(shù)補償，如絲杠反向間隙補償、各坐標(biāo)定位精度定點補償、機床回參考點位置校正等。而硬方法一般在機床大修時進行，如進行導(dǎo)軌修刮、滾珠絲杠螺母副預(yù)緊，調(diào)整其反向間隙、齒輪副的間隙調(diào)整等。 （4)適時對各坐標(biāo)軸進行超程限位實驗 尤其是對于硬件限位開關(guān)，由于切削液等原因使之產(chǎn)生銹蝕，平時又主要靠軟件限位起保護作用，但關(guān)鍵時刻因硬件限位開關(guān)銹蝕不起作用將產(chǎn)生碰撞，甚至損壞滾珠絲杠，嚴(yán)重影響其機械精度。試驗時只要用手按一下限位開

46、關(guān)看是否出現(xiàn)超程警報，或檢查相應(yīng)i/o接口輸入信號是否變化。 （5）數(shù)控機床的日常保養(yǎng) 為了使數(shù)控機床保持良好的狀態(tài)，除了發(fā)生故障及時修理外，堅持經(jīng)常的維修保養(yǎng)是非常重要的。堅持定期檢查，經(jīng)常維護保養(yǎng)，可以把許多故障隱患消除在萌芽之中，防止或減少事故的發(fā)生。不同型號的數(shù)控機床日常保養(yǎng)的內(nèi)容和要求不完全一樣，對于具體機床應(yīng)按說明書中的規(guī)定執(zhí)行。 以下列出幾個帶有普遍性的日常維護內(nèi)容： 做好各導(dǎo)軌面的清潔潤滑，有自動潤滑系統(tǒng)的機床要定期檢查，清洗自動潤滑系統(tǒng)，檢查油量及時添加潤滑油，檢查油泵是否定期啟動打油及停止。 每天檢查主軸箱自動潤滑系統(tǒng)工作是否正常，定期更換主軸箱潤滑油。 注意檢查電器柜中冷

47、卻風(fēng)扇工作是否正常，風(fēng)道過濾網(wǎng)有無堵塞，清洗黏附的塵土。 注意檢查冷卻系統(tǒng)，檢查液面高度，及時添加油或水；油、水臟時，應(yīng)及時更換清洗。 注意檢查主軸驅(qū)動皮帶，調(diào)整松緊程度。 注意檢查導(dǎo)軌鑲條松緊程度，調(diào)節(jié)間隙。 注意檢查機床液壓系統(tǒng)油箱油泵有無異常噪音，工作油面高度是否合適，壓力表指示是否正常，管路及各接頭有無泄漏。 注意檢查導(dǎo)軌機床防護罩是否齊全有效。 注意檢查各運動部件的機械精度，減少形狀和位置偏差。 每天下班前做好機床衛(wèi)生清掃，清掃切屑，擦凈導(dǎo)軌部位的冷卻液，防止導(dǎo)軌生銹。 4.數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的日常維護 電氣控制系統(tǒng)包括輸入和輸出裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機床電器柜（也稱強電柜）操

48、作面板等。電氣控制系統(tǒng)的維護主要有以下幾點。 （1）對直流電動機定期進行電刷和換向器檢查、清洗和更換 如果換向器表面臟，應(yīng)用白布沾酒精予以清洗；若表面粗糙，用細金相砂紙予以修整；若電刷長度為10mm以下時，予以更換。 （2）定期檢查電氣部件 檢查各插頭、插座、電纜、各繼電器的觸點是否接觸良好，檢查各印制電路板是否干凈。檢查主電源變壓器、各電動機的絕緣電阻應(yīng)在1m以上。平時盡量少開電氣柜門，以保持電氣柜內(nèi)清潔，夏天用開門散熱是不可取的。定期對電氣柜和有關(guān)電器的冷卻風(fēng)扇進行衛(wèi)生清掃，更換其空氣過濾網(wǎng)等。另外，紙帶光電閱讀機的受光部件太臟，可能發(fā)生讀數(shù)錯誤，應(yīng)及時清洗。電路板上太臟或受濕，可能發(fā)生短

49、路現(xiàn)象，因此，必要時對各個電路板、電器元件采用吸塵法進行衛(wèi)生清掃等。 （3）數(shù)控機床不宜長期封存不用，購買數(shù)控機床以后要充分地利用起來，盡量提高機床的利用率，尤其是投入使用的第一年，更要充分地使用，使其容易出故障的薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露出來，使故障隱患盡可能在保修期內(nèi)得以排除。有了數(shù)控機床舍不得用，這不是對設(shè)備的愛護，反而由于受潮的原因加快電子元件的變質(zhì)或損壞，如數(shù)控機床長期不用時要定期通電，并進行機床功能試驗程序的完整運行。要求每13周能通電運行一次，尤其是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)，應(yīng)每周通電兩次，每次空運行1小時左右，以利用機床本身的發(fā)熱來降低機內(nèi)濕度，使電子元件不致受潮；同時，也能及時發(fā)現(xiàn)有無

50、電池報警發(fā)生，以防系統(tǒng)軟件、參數(shù)的丟失等。 （4）定期更換存儲器用電池 一般數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)對cmos ram存儲器器件設(shè)有可充電電池維持電路，以保證系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲器的信息。在一般情況下，即使電池尚未失效，也應(yīng)每年更換一次，以確保系統(tǒng)能正常工作。電池的更換應(yīng)在cnc裝置通電狀態(tài)下進行，以防更換時ram內(nèi)信息丟失。 （5）備用印制線路板的維護 印制線路板長期不用是很容易出故障的。因此，對于備用的印制電路板應(yīng)定期裝到cnc裝置上通電運行一段時間，以防損壞。 （6）經(jīng)常監(jiān)視cnc裝置用的電網(wǎng)電壓cnc裝置通常允許電網(wǎng)電壓在額定值的10%15%的范圍內(nèi)波動，如果超出此范圍就會造 成系統(tǒng)不能正常工

51、作，甚至?xí)餭nc系統(tǒng)內(nèi)的電子元器件損壞。因此要經(jīng)常監(jiān)視cnc裝置用的電網(wǎng)電壓。5.數(shù)控機床的維修內(nèi)容數(shù)控機床的維修主要有六個部分，包括機床機械部件的維修，輸入和輸出裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機床電器柜（也稱強電柜）及操作面板的維修等。 （1）機床機械部件的維修機床機械部件的維修包括主軸箱的冷卻和潤滑，齒輪副、導(dǎo)軌副和絲杠螺母副的間隙調(diào)整和潤滑，軸承的預(yù)緊，液壓和氣動裝置的壓力和流量的調(diào)整等。 （2）伺服驅(qū)動電路主要是指與坐標(biāo)軸進給驅(qū)動和主軸驅(qū)動的連接電路。數(shù)控機床從電氣角度看，最明顯的特征就是用電氣驅(qū)動替代了普通機床的機械傳動，相應(yīng)的主運動和進給運動由主軸電動機和伺服電動機執(zhí)行完成，而電動

52、機的驅(qū)動必須有相應(yīng)的驅(qū)動裝置及電源配置。由于受切削狀態(tài)、溫度及各種干擾因素的影響，使伺服性能、電氣參數(shù)變化或電氣元件失效，從而引起故障。(3)位置反饋電路位置反饋電路是指數(shù)控系統(tǒng)與位置檢測裝置之間的連接電路。數(shù)控機床最終是以位置控制為目的的，所以位置檢測裝置維護的好壞將直接影響到機床的運動精度和定位精度。 （4）電源及保護電路電源及保護電路由數(shù)控機床強電線路中的電源控制電路構(gòu)成。強電線路由電源變壓器、控制變壓器、各種斷路器、保護開關(guān)、接觸器、熔斷器等連接而成，以便為交流電動機（如液壓泵電動機、冷卻泵電動機及潤滑泵電動機等）、電磁鐵、離合器和電磁閥等執(zhí)行元件供電。 （5）開、關(guān)信號連接電路開、關(guān)

53、信號是數(shù)控系統(tǒng)與機床之間的輸入、輸出控制信號，數(shù)控系統(tǒng)中開關(guān)量信號用二進制數(shù)據(jù)位的“1”或“0”來表示。數(shù)控系統(tǒng)通過可編程控制器（pmc）對開關(guān)量處理，所以通過對pmc的i/o接口狀態(tài)的檢測，就可初步判斷發(fā)生故障的范圍和原因。可編程控制器替代了傳統(tǒng)普通機床強電柜中大部分的機床電器，從而實現(xiàn)對主軸、進給、換刀、潤滑、冷卻、液壓和氣動等系統(tǒng)的開關(guān)量控制。特別要注意的是機床上各部位上的按鈕、限位開關(guān)及繼電器、電磁閥等機床電器開關(guān)，因為這些開關(guān)信號作為可編程控制器的輸入和輸出量，開關(guān)的可靠性將直接影響到機床能否正確執(zhí)行動作，這類故障是數(shù)控機床的常見故障。 （6）數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)屬于計算機產(chǎn)品，其硬件結(jié)

54、構(gòu)是將電子元器件焊到（貼）到印制電路板上成為板、卡級產(chǎn)品，由多塊板、卡通過接插件等連接，再連接外設(shè)就成為系統(tǒng)級最終產(chǎn)品。其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展，如元器篩選、印制電路板的焊接和帖附、生產(chǎn)過程及最終產(chǎn)品的檢驗和整機的考機等都極大地提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。有資料表明：由操作、保養(yǎng)和調(diào)整不當(dāng)產(chǎn)生的故障占數(shù)控機床整個故障的57%，伺服系統(tǒng)、電源及電氣控制部分的故障占數(shù)控機床整個故障的37.5%，而數(shù)控系統(tǒng)的故障只占整個故障的5.5%。 5. 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機床的發(fā)展趨勢5.1數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢數(shù)控設(shè)備性能日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，數(shù)控系統(tǒng)由當(dāng)初的電子管起步，經(jīng)歷了晶體管，小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、小型計

55、算機、超大規(guī)模集成電路、微機式的數(shù)控系統(tǒng)。到1990年，全世界數(shù)控系統(tǒng)專業(yè)生產(chǎn)廠家年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)約13萬臺套。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強大，與此同時加工技術(shù)以及一些其他相關(guān)技術(shù)大發(fā)展對數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進步提出了新的要求。1.數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展20世紀(jì)90年代以來，由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，推動數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用pc機豐富的軟、硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴展性，并可以較容易的實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。近幾年許多國家紛紛開發(fā)這種系統(tǒng)，如美國科學(xué)制造中心與

56、空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站/機床控制器體系結(jié)構(gòu)”ngc，歐共體的“自動化系統(tǒng)中開放式體系機構(gòu)”os-aca,日本的osec計劃等。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機技術(shù)，使編程、操作以及技術(shù)升級和更新變的更加簡單快捷。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進行系統(tǒng)集成，同時它也為用戶根據(jù)實際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時，這種數(shù)控系統(tǒng)可隨cpu升級而升級，而結(jié)構(gòu)可以保持不變。2.數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展現(xiàn)在，實際用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)控系統(tǒng)主要有以下四種類型，它們分別代表了數(shù)控技術(shù)的不同發(fā)展階段。對不同的數(shù)控系統(tǒng)進行分析后發(fā)現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)不但從封閉體系結(jié)構(gòu)向開放體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，而且正在從硬數(shù)控向軟數(shù)控方向發(fā)展的趨勢。（1）傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)，如fanuc 0系統(tǒng)、mitsubishi m50系