选购数控机床应考虑的选择功能
在选购数控机床时，选择原则是：全面配置，充分发挥主机的最大潜力，远近期效益综合考虑。对数控系统选择功能应以实用为主，不一定选太多，尤其是纳入批量生产线中的设备，应越简单越好，对多品种、小批量生产方式的机床要加强编程功能的选择，如随机程序编制(后台编程)、运动图形显示、人机对话程序编制(GPS)、宏程序编程等，虽然可加快程序编制速度，但费用也要相应增加。另一种配置方案是简化配置数控系统程序编制的功能，单独另外配置自动编程机及与数控系统的通信接口，程序处理都事先在编程机上做完成任务，然后花几分钟时间，送入数控系统，这样做能进一步提高机床开动率。
在提高加工质量和工作可靠性上也发展了许多附件，如自动测量装置、接触式测头及相应测量软件、刀具长度和磨损检测、机床热变形补偿软件等附件，这些附件选用原则是要求工作可靠、不片面追求新颖。对一些辅助功能附件，如冷却、防护和排屑等装置主要根据今后在现场使用要求和工艺要求而定，例如，考虑以后加工大裕量铸铁件的要求，则要选用高密封防护罩、大流量淋浴式冷却方式、纸质冷却液过滤器装置等。总之，要选择与生产能力相适应的辅件。
数控机床作为一种高科技产品，包含了多学科的专业内容，对这样复杂的技术设备，要应用好、维修好单靠应用单位自身努力是远远不够的，而且也很难做到，必须依靠和利用社会上的专业队伍。因此，在选购设备时还应综合考虑选购其围绕设备的售前、售后技术服务，其宗旨就是要使设备尽快尽量地发挥作用。
对一些新的数控机床用户来说，最困难的不是缺乏资金购买设备，而是缺乏一支高素质的技术队伍，因此新用户从开始选择设备时起，包括以后的设备到货安装验收、设备操作、程序编制、机械和电气维修等，都需要人才和技术支持。这些条件在短时间内由用户解决是很困难的，当前，各机床制造商已普遍重视商品的售前、售后服务，协助用户对典型工件作工艺分析、进行加工可行性工艺试验以及承担成套技术服务，包括工艺装备研制、程序编制、安装调试、试切工件，直到全面投入生产后快速响应保修服务，为用户举办各类技术人员培训等。
总之，凡重视技术队伍建设、重视职工素质提高的企业，数控机床就能得到合理使用。所以在选择机床时，建议用户花一部分资金选购针对自己短缺的技术服务，使设备尽快发挥作用。
数控机床的组成部分简介
数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。
为了提高机床的加工精度，在上述系统中再加入一个测量装置(即上图中的虚线部分)，这样就构成了闭环控制的数控机床框图。开环控制系统的工作过程是这样的：将控制机床工作台运动的位移量、位移速度、位移方向、位移轨迹等参量通过控制介质输入给机床数控装置，数控装置根据这些参量指令计算得出进给脉冲序列(包含有上述4个参量)，然后经伺服系统转换放大，最后控制工作台按所要求的速度、轨迹、方向和距离移动。若为闭环系统，则在输入指令值的同时，反馈检测机床工作台的实者间有误际位移值，反馈量与输入量在数控装置中进行比较，若有差值，说明二差，则数控装置控制机床向着消除误差的方向运动。
现将各组成部分简述如下：
1、控制介质
数控机床工作时，不需要工人去摇手柄操作机床，但又要自动地执行人们的意图，这就必须在人和数控机床之间建立某种联系，这种联系的媒介物称之为控制介质(或称程序介质、输入介质、信息载体)。
常用的控制介质是8单位的标准穿孔带，且常用的穿孔带是纸质的，所以又称纸带。其宽为25.4mm，厚0.108mm，每行除了必须有一个φ1.17mm的同步孔外，最多可以有8个φ1.33mm的信息孔。用每行8个孔有无的排列组合来表示不同的代码(纸带上孔的排列规定，称为代码)。把穿孔带输入到数控装置的读带机，再由读带机把穿孔带上的代码转换为数控装置可以识别和处理的电信号，并传送到数控装置中去，便完成了指令信息的输入工作。
2、数控装置
数控置是数控机床的中枢，在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。数控装置接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。在计算机数控机床中，由于计算机本身即含有运算器、控制器等上述单元，因此其数控装置的作用由一台计算机来完成。
3、伺服系统
伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，使工作台(或溜板)精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。
在数控机床的伺服系统中，常用的伺服驱动元件有功率步进电机、电液脉冲马达、直流伺服电机和交流伺服电机等。
4、机床
数控机床中的机床，在开始阶段使用通用机床，只是在自动变速、刀架或工作台自动转位和手柄等方面作些改变。实践证明：数控机床除由于切削用量大、连续加工发热多等影响工件精度外，并且由于是自动控制，在加工中不能像在通用机床上那样可以随时由人工进行干预。所以其设计要求比通用机床更严格，制造要求更精密。因而后来在数控机床设计时，
采用了许多新的加强刚性、减小热变形、提高精度等方面的措施，使得数控机床的外部造型、整体布局、传动系统以及刀具系统等方面都已发生了很大的变化。
几类常用机床的应用介绍知识
车床主要用于加工各种回转表面和回转体的端面。如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面，车削端面及各种常用的螺纹，配有工艺装备还可加工各种特形面。在车床上还能做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。
铣床一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面(水平面、垂直面)、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。
刨床主要分为牛头刨床、龙门刨床、单臂刨床及专门化刨床(如刨削大钢板边缘部分的刨边机、刨削冲头和复杂形状工件的刨模机)等。牛头刨床因滑枕和刀架形似牛头而得名，刨刀装在滑枕的刀架上作纵向往复运动，多用于切削各种平面和沟槽。龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门式框架结构而得名，工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面(尤其是长而窄的平面)，也用来加工沟槽或同时加工数个中小零件的平面。大型龙门刨床往往附有铣头和磨头等部件，这样就可以使工件在一次安装后完成刨、铣及磨平面等工作。单臂刨床具有单立柱和悬臂，工作台沿床身导轨作纵向往复运动，多用于加工宽度较大而又不需要在整个宽度上加工的工件。点焊机
插床主要用于加工各种平面(如水平面、垂直面和斜面及各种沟槽，如T形槽、燕尾槽、V形槽等)、直线成型表面。假如配有仿形装置，还可加工空间曲面，如汽轮机叶轮，螺旋槽等。这类机床的刀具结构简单，回程时不切削，故生产率较低，一般用于单件小批量生产。
镗床适用于机械加工车间对单件或小批量生产的零件进行平面铣削和孔系加工，主轴箱端部设计有平旋盘径向刀架，能精确镗削尺寸较大的孔和平面。此外还可进行钻、铰孔及螺纹加工。
磨床用磨料磨具(砂轮、砂带、油石或研磨料等)作为工具对工件表面进行切削加工的机床，统称为磨床。磨床可加工各种表面，如内外圆柱面和圆锥面、平面、齿轮齿廊面、螺旋面及各种成型面等，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。由于磨削加工轻易得到高的加工精度和好的表面质量，所以磨床主要应用于零件精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度非凡材料的精加工。
钻床具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。在摇臂钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔；在台钻上配上万能工作台(MDT-180
型)，还可铣键槽。
齿轮加工机床齿轮是最常用的传动件，有直齿、斜齿和人字齿的圆柱齿轮，直齿和弧齿的圆锥齿轮，蜗轮以及非圆形齿轮等。加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工机床
数控机床的应用知识
数控机床是一种高度自动化的机床。随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，改型频繁。机械加工中，多品种、小批量加工约占80%。这样，对机床不仅要求具有高的精度和生产效率，而且还要具备“柔性”，即灵活通用，能迅速适应加工零件的变更。数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点，是一种灵活而高效的自动化机床。随着电子、自动化、计算机和精密测试等技术的发展，数控机床在机械制造业中的地位将更加重要。
数控系统除用来控制金属切削机床以外.还普遍用于控制诸如线切割机、冲床、气割机之类的简单机器直至机器人之类的复杂设备。在要求可靠性高、柔性强和实现机电一体化等方面对之都有广泛的需要。
数控机床的程序编制应包含以下内容：首先分析零件图样，根据零件的材料、形状尺寸、精度、表面质量、毛坯种类和热处理要求等拟定工艺方案，确定加工路线，进行数值计算得到数控机床所需输人的数据；再加上所需的工艺指令，就可以编写程序单，作为制作数控带的依据。在穿孔机上制成的数控带必须经仔细校对，以防出错。点焊机
机床数控系统是一种位置控制系统，应首先输人根据加工零件具体要求缩制的零件加工程序：然后，数控系统对输入的零件程序数据段进行相应的处理，把数据段插补出理想的刀具运动轨迹，并将插补结果输出到执行部件，使刀具加工出所需要的零件。机床数控系统主要由几个部分组成：零件加工程序的输入、数据处理、插补计算和伺服机构的控制。
应用计算机的数控机床是综合了现代计算机技术、自动控制技术、传感器和测量技术、机械制造技术等领域的晟新成就发展起来的，它使得机械加工达到了更高的水平。
计算机数控系统主要由硬件和软件两太部分组成。系统控制软件配合系统硬件合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息与控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求，有条不紊地进行加工。
机床数控系统工作时，操作者根据被加工零件的图样要求，编制零件加工程序。通常零件加工程序通过键盘手动输入，亦可由上级计算机编程器将零件加工程序直接通过输入接口
输入到控制系统中。
由于数控机床成本较高，目前，多用于形状复杂、精度要求高的中小批量零件加工。随着数控技术的普及及电子器件成本的降低，尤其是计算机数控系统的出现与微型计算机的迅速发展，数控机床的适用范围正在不断地扩展，加工精度不断提高，成本不断降低。
数控机床发展至今已有40多年的历史，它与电子技术、特别是计算机技术的发展密切相关。将在更广泛的领域内应用。
在数控机床的早期产品中，数控装置是专用的。近年来，数控装置中的逻辑电路已被计算机所取代，因而实现了控制多样化和多功能化。从复台化技术的观点来看，增强控制功能，使得操作机床自动化，不是最终目的。控制功能应达到晟佳控制和自适应控制，为此应增加诊断功能。通过传感器反馈，实现加工智能化，并保证系统的可靠性。
数控机床参数的分类知识
无论是哪种型号的CNC系统都有大量的参数，少则几百个，多则上千个，看起来眼花缭乱。经过仔细研究，归纳起来又有一定的共性可言，现提供其分类方式以做参考。1、按参数的表示形式来划分，数控机床的参数可分为三类。
(1)状态型参数
状态型参数是指每项参数的八位二进制数位中，每一位都表示了一种独立的状态或者是某种功能的有无。例如FANUC0—TD系统的1号参数项中的各位所表示的就是状态型参数。
(2)比率型参数
比率型参数是指某项参数设置的某几位所表示的数值都是某种参量的比例系数。例如FANUC0—TD系统的512、513、514号参数项中每项的八位所表示就是比率型参数。
(3)真实值参数
真实值参数是表示某项参数是直接表示系统某个参数的真实值。这类参数的设定范围一般是规定好的，用户在使用时一定要注意其所表示的范围，以免千百万设定参数的参数超出范围值。例如FANUC0—TD系统的522、523、524、525号参数项中每项的八位所表示的就是比率参数。
2、按参数本身的性质可分为两类
(1)普通型参数
凡是在CNC制造厂家提供的资料上有详细介绍参数均可视为普通型参数。这类参数只要按着资料上的说明弄清含义，能正确、灵活应用即可。
(2)秘密级参数
秘密级参数是指数控系统的生产厂在各类公开发行的资料所提供的参数说明中，均有一些参数不做介绍，只是在随机床所附带的参数表中有初始的设定值，用户搞不清其具体的含义。如果这类参数发生改变，用户将不知所措，必须请厂家专业人员进行维护和维修。
选择数控机床时应考虑的几个问题
选择数控机床时，一般应考虑以下几个方面的问题：
(1)数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。
(2)机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。
(3)机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。
(4)机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛坯余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。
(5)装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难易程度和数控加工的可靠性。
应当注意的是，在选择数控机床时应充分利用数控设备的功能，根据需要进行合理的开发，以扩大数控机床的功能，满足产品的需要。然后，根据所选择的数控机床，进一步优化数控加工方案和工艺路线，根据需要适当调整工序的内容。
选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本。选择加工机床一般要考虑到机床的结构、载重、功率、行程和精度。还应依据加工零件的材料状态、技术状态要求和工艺复杂程度，选用适宜、经济的数控机床，综合考虑以下因素的影响。
(1)机床的类别(车、铣、加工中心等)、规格(行程范围)、性能(加工材料)。
(2)数控机床的主轴功率、扭矩、转速范围，刀具以及刀具系统的配置情况。
(3)数控机床的定位精度和重复定位精度。
(4)零件的定位基准和装夹方式。
(5)机床坐标系和坐标轴的联动情况。
(6)控制系统的刀具参数设置，包括机床的对刀、刀具补偿以及A TC等相关的功能。
数控机床的选择知识
选择数控机床时，一般应考虑以下几个方面的问题：
(1)数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小
规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。
(2)机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。下表列出了数控设备最常见的重要规格和性能指标。
(3)机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。
(4)机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛坯余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。
(5)装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难易程度和数控加工的可靠性。
应当注意的是，在选择数控机床时应充分利用数控设备的功能，根据需要进行合理的开发，以扩大数控机床的功能，满足产品的需要。然后，根据所选择的数控机床，进一步优化数控加工方案和工艺路线，根据需要适当调整工序的内容。
选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本。选择加工机床一般要考虑到机床的结构、载重、功率、行程和精度。还应依据加工零件的材料状态、技术状态要求和工艺复杂程度，选用适宜、经济的数控机床，综合考虑以下因素的影响。
(1)机床的类别(车、铣、加工中心等)、规格(行程范围)、性能(加工材料)。
(2)数控机床的主轴功率、扭矩、转速范围，刀具以及刀具系统的配置情况。
(3)数控机床的定位精度和重复定位精度。
(4)零件的定位基准和装夹方式。
(5)机床坐标系和坐标轴的联动情况。
(6)控制系统的刀具参数设置，包括机床的对刀、刀具补偿以及ATC等相关的功能。
机床的加工能力浅析
企业为了预防缺陷的发生，需要按照国家承认和接受的标准，如按照ISO 230标准或ASME B5.54标准进行检验。所以企业必须具备编辑工艺文件的能力和保证机床的工艺精度的能力。这两种标准都要求使用球杆和激光干涉仪按照所推荐的程序检测机床的精度。采用这些标准的目的并不是规定机床必须满足某一精度，而是要找出机床可以达到什么样的精度水平。零件的书面资料规定企业的机床精度必须能生产合格的零件，并在这一地方设定精
度标杆。经测试可以让您了解您的机床能够达到多高的水平。只要机床能够达到那个精度标杆，就具备了工艺加工的能力。
现代的机床都具备测试和校准技术，而且也能够提供这种技术，这样车间能够保证机床的精度并且正常运行。越来越多的工厂和大型车间拥有自己的激光干涉仪和电子设备，而小的工厂则可以通过各种渠道，利用商业化方式，以具有竞争性的价格通过租赁的方式获得设备以及检测服务。
实际上，现在可以为任何车间提供伸缩式球杆检测器，用于机床的快速检测，只要15min就可完成检测任务，以维护机床的加工精度。采用球杆检测可以精确地评价机床的几何精度、正圆度和粘/滑误差、侍服增益误配、振动、齿隙、重复精度和标尺的误配。一些球杆软件可以根据ISO 230-4和ASME B5.54和B5.57标准提供特定误差的诊断，然后提供一份普通的英语清单，按照对机床精度的整体影响顺序，列出各种误差的来源。这可以使机床维修人员直接针对有问题的地方进行处理。
阶段性的球杆测试跟得上机床的性能发展趋势。预防性的维护有利于在机床偏离工艺加工能力前事先做出计划。工业上一般趋向于按照需要，而不是按照时间来校正机床。没有理由为维护而抽出一台正在从事生产的完好机器来进行校正。当发现有什么不正常的情况时，还是让检测球杆和生产的零件来确定。检测期间可以继续生产。点焊机
机上探针检测
今天标准机床所能达到的精度和重复精度已经接近过去只有CMM坐标测量机才能达到的水平。这一功能可以使机床本身在关键的加工工艺阶段，用探针对工件进行自动检测。一旦机床安装了测量仪器，测量探针就变成了操作员的CNC测量计。检测程序可作为加工工艺中的一部分进行编程，并在各个点上自动运行，检测尺寸和位置以及提供必要的补偿。这样可免除操作人员使用千分表和塞规进行测量，并消除人为因素造成控制系统中卡具、零件和刀具偏置所引起的误差。机上检测已成为工艺的一个部分，这是一个经过改进的强大的工艺工具，可在最短的生产时间内，第一次就制造出合格的零件。
可用于自动地确定零件的位置，然后建立起一个工作坐标系统，机上检测可削减设置时间，提高主轴的利用率，降低卡具的成本和消除非生产加工通行时间。在复杂的零件加工方面，原先需要45min时间调试卡具，现应用检测装置只需45s并且全部由CNC自动操作完成。在开始加工铸件或锻件时，检测装置能确定工件的形状，可避免因空切而浪费时间，并可帮助确定最佳的刀具切入角度。工艺过程中的控制是利用检测装置对切削过程中的机床特性、尺寸和位置进行监控，同时验证每一加工工序各种特点之间的精确尺寸关系，以避免发生问题。可以对测头编程，并按程序检测各阶段的实际加工结果，然后自动实现刀具补偿，特别是在粗加工或半精加工以后。
参考检测是将零件特点与一个尺寸样板或已知位置和尺寸的基准表面进行比较，它能使CNC确定定位差距，然后产生一个偏移量来补偿这一差距。在进行关键加工前，通过对仿造样板的检测，CNC就能够针对样板已知的尺寸检查其自身的定位，然后对偏移量进行编程。如果尺寸样板安装在机床上并暴露于同样的环境条件下，那么可使用参考检测监控和补偿热膨胀系数。其所产生的结果是一个闭路循环过程，不会受到操作员影响。
每台机床在其运动过程中以及在其结构中都存在许多自身固有的小误差，因此，在CNC的编程位置与刀尖真实位置之间总是存在着一点微小的差距，即使在两者之间经过激光补偿调节至相当一致以后。可编程人造样板检测是进一步补偿机床其余误差的好方法。它可为工艺控制提供反馈，能够使定位精度接近机床重复精度的规范要求。这种闭路工艺控制可以使加工中心的加工精度达到镗铣床和其他精密机床的加工水平。
许多探针检测操作通过使用内存驻留宏指令程序完成。工作坐标的更新、刀具几何形状的改变以及零件的测量等，由CNC在成功完成探针检测周期后自动确定。这就能消除由错误信息链接或错误计算所造成的严重误差。用于加工以后的零件检验，通过探针检测可以减少脱机检验的长度和复杂性，在某些情况下甚至可以将其全部消除。由于大型昂贵的工件移动起来非常困难，而且又很费时间，所以机上检验特别有利于大型昂贵的工件。
在这里还可以采用两种方法来完成参考检测，即采用机床相关性检测法，将机上测量的数据与以前的CMM测量机数据进行比较;或采用仿造样板检测法，将机上数据与已知尺寸的可追溯性仿造样板进行比较。在进行这一比较时，CNC能够确定机床是否已真正达到规定的加工公差。根据这些结果，就能做出明智的决定，对仍然留在机床上的工件采取正确的处理方法。
非接触式激光对刀
激光对刀仪为验证刀具的尺寸提供了一个快速的自动化方法，特别在模具制造中，对检验长期加工后的刀具磨损，起着关键的作用。激光对刀仪是高速、高精度调刀和检测刀具断裂的有效方法，具有良好的成本效益，在工作状态下，当刀具通过激光束分度或以正常的速度旋转时，它能迅速地测量其长度和直径。随主轴速度工作的激光检测可鉴别因主轴、刀具和刀座夹持不协调和径向振动而引起的误差，这一功能是采用静态对刀系统是无法实现的。有些NC数控对刀仪可以在最高横向行程时检测断??。
当刀具通过激光束运动时，系统电子装置就会检测到激光束的中断，同时向控制器发出一个输出信号。NC数控系统可以在激光束的任何地方精确地测量最小直径为0.2 mm 的刀具。当激光束超过50%阈值而被所检测的刀具阻断时，就会触发系统。非接触式对刀系统采用的是在加工条件下可靠的红色可见光二极管激光器。
先进的电子元件和简化的设计使非接触式对刀替代了接触式系统。由于没有任何运动部件，实际上可以使NC数控系统免于维护。这种设计不存在接触式系统所需的框架和执行机构。有些NC数控激光对刀仪带有保护系统，安装在一个结实的不锈钢装置内，内部充有不间断的压缩空气，即使在测量的过程中，也可防止污染物质、切屑、石墨和冷却液的侵入。这些系统几乎还可以安装在各种尺寸和各种外形的机床上，而对机床的工作不会造成任何影响。
提高工艺水平的强大工具等这些技术的成熟应用以及可支配性对于提高模具加工的自动化水平并实现更好的工艺控制有很大好处。它们能够使模具制造商以更高的几何精度和尺寸精度更快地生产模具，几乎不需要操作员参与、返工或手工精加工作业。
文章编号:1002-0411(2000)01-047-09机床控制流程的一种有限状态机表达方法 雷为民1 于 东2 李本忍2 滕弘飞1 (1.大连理工大学机械工程系 116024; 2.中国科学院沈阳计算技术研究所,高档数控国家工程研究中心 110003) 摘 要:面向过程的IEC-1131-3规范已难以满足机床控制流程表达新的应用需求,为了更好 地支持控制器开放式体系结构设计和面向对象系统实现技术,我们扩展了有限状态机的基本概 念,提出了一种机床控制流程表达的分层式有限状态机(FSM )方法.本文首先对分层式FSM 的组 织方法、特性、形式定义等进行了详细讨论;为了进一步阐明这种方法的表达特性,我们介绍了一 种分层式FSM 表达的机床控制器总体结构,并讨论了这种结构下的开放性设计表达和系统实现 等相关问题.a 关键词:机床控制器,控制流程表达,分层式有限状态机,I EC-1131-3规范 中图分类号:T P 391 文献标识码:B 1 引言 在机床控制系统的规划、设计与实现中,控制流程的设计表达是一个重要的环节,有效的设计表达不仅可以简化系统的复杂度、促进系统的快速实现、充分体现系统体系结构思想,而且可以通过这种形式主义的表达来验证控制流程的合理性,排除控制系统设计中的各种错误. 目前在一般控制系统设计中,比较常见的控制流程表达工具是IEC -1131-3规范[2],在机床控制器设计(特别是控制器中的PLC 设计)中,IEC-1131-3具有广泛的应用基础. 机床控制系统正在经历着新的技术变革,支持开放式体系结构的系统设计和面向对象的系统实现已逐渐成为机床控制器设计和实现技术的主流.IEC-1131-3规范以结构化、模块化过程分析方法为基础,是一种面向过程的表达工具,已难以适应这种新的应用需求. 有限状态机(Finite State M achine,简称FSM )又称有限自动机(Finite Automaton,FA ),是一种具有离散输入输出系统的数学模型,它以一种“事件驱动”的方式工作,可以通过事件驱动下系统状态间的转移,来表达一个控制系统的控制流程. 有限状态机和面向对象程序设计具有相似的工作方式,其基本特性又非常适合表达动态控制行为,我们认为在有限状态机的概念基础上加以扩展,可有效地表达新型机床控制器的控制流程设计. 2 有限状态机基本概念 有限状态机是由状态的有穷集和状态之间的转移关系组成.其形式定义如下. 定义 FSM 是一个五元组, M =(Q ,2,D ,q 0,F ),其中 (1)Q 为有穷状态集; 第29卷第1期 2000年2月 信息与控制Infor mation and Contr o l V ol.29,N o.1 Feb.,2000a 收稿日期:1999-04-19 基金项目:中国科学院机器人学开放实验室基金课题(A970111)
数控机床数据采集系统功能开发说明书中江联合(北京科技有限公司 2011年9月 目录 概述 (3 一、架构说明 (4 二、功能描述 (4 1、启动界面 (4 2、主界面介绍 (4 3、机床树操作 (9 4、图表展示 (11 三、开发要求 (15 1、软件协议 (15 2、所需硬件 (15 3、开发环境 (16 4、开发周期 (16 概述
随着大规模工业生产的演进,数控设备上监控技术的重要性逐步被人们认知,而无论是生产管理、零件管理、设备管理、订单管理、还是企业决策,都离不开对现场生产情况的及时把握。 由于设备本身的通讯限制,反映生产情况的传统方式还是通过人工记录、汇报和整理来完成;同时,电脑管理的手段,也往往因为相互通讯规格不完善或不匹配等原因,造成相同数据的反复输入输出,导致时效性不强、人力和财力的双重浪费。 本资料简单描述了目前国内数控机床数据采集的方式和功能,可以提供给开发人员进行采集软件开发,也可以结合上层模块(MES做综合补充。 数控机床采集分为网卡采集和硬件采集。网卡采集是通过数控系统厂家提供的接口协议来做二次开发;硬件采集是在机床电器柜中添加传感器来达到采集效果。那么在做开发之前就必须要购买这些接口协议和硬件。这里不是所有网卡机床都能进行网卡采集,目前能进行网卡采集的数控系统为FANUC0i系列、SIEMENS840D、HEIDENHAIN Tnc530三种系统,至于MITSUBISHI、MAZAK、OKUMA等网卡系统目前厂家没有提供接口协议或还没有开放,所以只能采用硬件方式采集。 从目前国内数控机床数据采集软件分析来看,功能基本上都是采集开关机、机床状态、报警信息、主轴功率等信息,在采集的过程中把这些信息写入数据库再加以分析,给客户展现出各种效率图表。下面就具体说明采集软件的功能。 一、架构说明 1、系统采用B/S架构,服务器端负责参数设置、访问数据库、人员 权限配置、统计分析等操作。 2、客户端上只是浏览机床的状态图、各种效率报表曲线、报警等信 息。 二、功能描述
自动、半自动车床车工安全操作规程 1、必须遵守普通车工安全操作规程。 2、气动卡盘所需的空气压力，不能低于规定值。 3、装工件时，必须放正，气门夹紧后再开车。 4、卸工件时，等卡盘停稳后，再取下工件。 5、机床各走刀限位装置的螺钉必须拧紧，并经常检查防止松动。夹具和刀具须安装牢靠。 6、加工时，不得用手去触动自动换位装置或用手去摸机床附件和工件。 7、装卡盘时要检查卡爪，卡盘有无缺陷。不符合安全要求严禁使用。 8、自动车床禁止使用锉刀、刮刀、砂布打光工件。 9、加工时，必须将防护挡板挡好。发生故障、调整限位挡块、换刀、上料、卸工件、清理铁屑都应停车。 10、机床运转时不得无人照看，多机管理时(自动车床)，应逐台机床巡回查看。 自动车床学习 一、攻牙不稳定的七大原因 我们在自动车床在加工时经常会遇到因为攻牙而出现的一些问题，就平时所遇到的攻牙不稳定七大原因来谈一下解决方法： 1、挡攻牙梢磨损或弹簧松弛无力。应检查挡攻牙梢有没磨损导致受力不均，再就是检查弹簧是不是调太松或换新的弹簧。 2、攻牙皮带调整不够紧或皮带损坏导致打滑。攻牙三角皮带太松可调整机器后面的调节螺丝调整到合适状态或换新皮带。 3、攻牙小皮带太松可将固定攻牙机的四个小螺丝松掉再将攻牙机往下压，然后上紧四个螺丝。 4、离合器之刹车电豉不良，可换刹车片或更换攻牙机。 5、微动开关坏掉，更换新的微动开关。（怎么更换微动开关待续） 6、凸轮停止开关位置不对。如果启动太慢也会导致攻牙的不稳定。 7、材料变形或夹头内残渣过多。应该多检查材料及多清理夹头。 二、外圆粗糙度不良解决办法 在我们生产中经常会碰到外圆粗糙、尺寸不稳定的情况，一般是什么原因造成的呢？这就要从机器和操作方面来说了，先说下机器方面的问题吧！ 1、夹头调整过松或开闭爪太松或破损，夹头过松时夹头夹不紧材料，会导致材料后退有刀痕；另开闭爪太松或破损时也会导致夹头夹不紧或开闭爪单边受力，应换掉开闭爪或多检查夹头松紧。 2、夹头内残渣太多也会导致夹头夹住材料时不同心，做长单时应定期清理夹头里面的渣子。 3、皮带或凸轮轴太松，皮带或凸轮轴太松时会导致凸轮轴转速不均匀或凸轮轴晃动，这样的话如果两个工序重合时会很容易受影响。 4、各传动连杆之固定螺丝未锁紧或有间隙松动及各部位的压缩弹簧或拉簧过松,这样会导致刀具晃动而产生刀痕， 5、刀架松动或滑板镶条磨损会导致刀架摆动，而车出来的外圆肯定不会稳定了。所以要多检查刀架有没有松动（以手摇不动刀架为宜）。 以下除机器故障外的其他问题： 1、车刀磨损或磨刀方法不正确，刀具磨损是最常见的，所以要多留意刀具的磨损情况，如果刀具磨损很快的话，就要换刀或是凸轮选择不当了 2、车刀中心与材料中心不一致，太低或太高也会影响到产品外圆的尺寸不稳定。所以装刀时要注意中心要对。 3、钻头钻孔钻头磨损或攻牙时导致外圆涨大而产生的外圆不稳定。应多留意钻头有没有磨损及丝锥攻牙时会不会影响外圆。 4、凸轮曲线不均匀或设计不当，也就是度数太小会导致尺寸不稳定。所以在做凸轮时要注意一定要均匀及度数要合理。 5、切削油使用不当，选用合适的切削油也是使产品稳定的重要原因。 6、如果以上问题都排除了外圆还是粗糙或不稳定的话就要怀疑主轴是不是不行了。
普通车床 车切基本知识 一、车刀材料 在切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性，还需具有高的耐热性（红硬性），即在高温下仍能保持足够硬度的性能。 常用车刀材料主要有高速钢和硬质合金。 1.高速钢 高速钢又称锋钢、是以钨、铬、钒、钼为主要合金元素的高合金工具钢。高速钢淬火后的硬度为HRC63～67，其红硬温度550℃～600℃,允许的切削速度为25～30m/min。 高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性，可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨质量较高，故多用来制造形状复杂的刀具，如钻头、铰刀、铣刀等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。 常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。 2.硬质合金 硬质合金是用高耐磨性和高耐热性的WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和Co（钴）的粉末经高压成形后再进行高温烧结而制成的，其中Co起粘结作用，硬质合金的硬度为HRA89～94（约相当于HRC74～82），有很高的红硬温度。在800～1000℃的高温下仍能保持切削所需的硬度，硬质合金刀具切削一般钢件的切削速度可达100～300m/min，可用这种刀具进行高速切削，其缺点是韧性较差，较脆，不耐冲击，硬质合金一般制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上使用。 常用的硬质合金有钨钴和钨钛钴两大类： （1）钨钴类（YG） 由碳化钨和钴组成，适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。 常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。因此，YG8常用于粗加工，YG6和YG3常用于半精加工和精加工。 （2）钨钛钴类（YT） 由碳化钨、碳化钛和钴组成，加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料，如各种钢材。 常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击，所以YT5常用于粗加工，YT15和YT30常用于半精加工和精加工。 二、车刀的组成及结构形式 1.车刀的组成 车刀由刀头和刀体两部分组成。刀头用于切削，刀体用于安装。刀头一般由三面，两刃、一尖组成。 前刀面是切屑流经过的表面。 主后刀面是与工件切削表面相对的表面。 副后刀面是与工件已加工表面相对的表面。
文献综述 ——机床状态监控系统的设计 1．前言 为了使数控机床加工过程安全、可靠、高效、高质量地进行，对加工设备进行状态监测就变得非常重要。本文分析了数控机床状态监测的主要内容，论述了设备状态监测系统的基本组成和状态监测系统实现的关键技术，并针对数控机床的加工过程，总结数控机床状态监测系统的工作流程和系统实现的具体结构。 2．主题 目前，国内大多数机床监控系统属于专用系统，其开放性较差，已不能满足当今制造业的发展需求，属于工厂内部典型的“自动化孤岛”。而计算机软件技术及工业控制网络技术的发展，使得工厂自动化设备的互联成为可能。机床信息采集与监测技术研究已经得到许多科技工作者的高度重视。 数控机床多用PLC控制，同时计算机网络是快捷、高效、广普的信息传递媒介。PC—PLC网络因而成为数控机床数据采集与监控的主要研究方向。但是一方面由于数控机床的封闭性，实际应用中很难直接从PLC读取机床的各种信息；另一方面，一些数控机床厂商如SIEMENS，FANUC等开发有针对自己机床数据采集与监测的软件，但是大多价格昂贵[1～5]。 随着技术的进步，制造业设备的复杂程度和智能化程度不断提高，然而复杂设备因其结构的复杂性，而使其在提高功能或性能时，给系统的可靠性、安全性、可用性、经济性等方面带来了一系列难题，系统发生故障或失效的潜在可能性也越来越大[6]。对设备自动化加工过程进行状态监测的主要目的就是要保证加工系统的安全运行，合理并优化使用自动化设备，避免设备故障，保证加工工件质量，减少额外的辅助工作时间，提高生产效率和设备利用率。同时，设备的状态监测也是对设备进行故障诊断的基础[7]。 数控机床状态监测是指对数控机床加工过程中的某些工作状态数据进行数据采集和处理，通过将实际特征参数与正常值进行比较，从而掌握数控机床的实际工作状态，了解设备工作是否正常合理，同时为故障诊断和预测提供依据。主要包括机床状态监测、刀具状态监测、加工过程监测和加工工件质量监测等4个方面。数控机床的加工过程是一个复杂的物理化学过程，对其进行状态监测涉及很多相关技术。一般的设备状态监测与故障诊断系统主要包括信息获取、特征提取和状态识别3个主要方面。其实无论是状态监测还是故障诊断与预测，数据采集、传输与处理是基础。设计一个状态监测系统，其关键是要设计一个合理的数据采集与处理系统来实现状态监测。
机床电机工作状态监控表地设计 摘要：本设计以某一机床电机为控制对象,设计一装置作为电机工作地作态地监视仪表,本文从硬件和软件两个角度对设计做了说明. 关键字：机床拖动电机、单片机. 一、功能： 机床是刀具厂最重要地工作平台.机床拖动电机有七种工作状态：停运、空载、加载、轻载、重载、超载、卸载.则机床也对应着相应地七种状态.本设计根据机床拖动电机地电流,判断机床负载地工作状态,并用相应地信号指示. 二、机床电机运行参数： 下面为某一机床地三相地拖动电机根据经验判断在不同工作状态下电枢单项电流地估算值和电流变换趋势地理论判断. 在本设计中,我们依据上面地参数进行硬件电路和软件地设计和编写.在实践中,可以进一步把这个设计思想推广到更广泛地案例中.
三、设计原理 电路地设计包括硬件电路地设计和软件地设计.软件和硬件分别完成不同地功能.硬件是整个电路地基础,提供了外部电流信号地采集,转换,滤波及其数字化.而软件则完成信号地逻辑判断和信号驱动信号地生成和输出.原理框图如下： 四、硬件电路： 电路由电源电路,CPU电路,信号采集电路,指示报警电路和串口电平转换电路几部分组成.对于信号采集电路,考虑到在这里电路对电量误差地容忍度,在AD转换器地前端没有加信号调理电路.整体地电路原理图如下：
注：上图采用PROTELL绘制 下面是对部分电路功能地简单介绍 1、CPU CPU是系统仪表地关键性元素,其性能地优劣决定仪表性能地优劣.在一个具体地仪表中,CPU地速度决定整体性能地速度,CPU地精度决定整体仪表地精度.在此设计中,由于仪表地速度要求不高,同时需要地资源较少,因为,从经济地角度出发,CPU采用常见地MCS-96单片机. 2、信号采集电路 信号采集电路不仅完成了信号地采集,同时还要完成对信号地转化,信号地汲取滤波已经信号源地CPU电路地隔离. 3、指示报警电路 此电路完成报警信号地输出已经工作状态地输出.
普通车床是能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式车床，常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜 活顶尖 板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 刀架、尾架和床身 编辑本段附件 1.三爪卡盘（用于圆柱形工件），四爪卡盘（不规则工件） 2.活顶尖（用于固定加工件） 3.中心架（稳定加工件） 4.跟刀架 编辑本段SAJ普通车床变频器应用的主要特点 1、低频力矩大、输出平稳 2、高性能矢量控制 3、转矩动态响应快、稳速精度高 4、减速停车速度快 5、抗干扰能力强 编辑本段普通车床操作规程
广州市XXXX技工学校 教案册 （生产实习） 课题数控车床基本知识 教师 时间
课题练习与作业 图样 技术要求： 1、以01为工件编程原点写出各点的绝对坐标值 2、以02为工件编程原点写出各点的绝对坐标值 名称材料45#额定工时
课题学习要求（引言） 本课题的教学目的 掌握数控加工的入门知识、组成及工作原理，及数控编程的基础知识；熟练数控的基本功能。 掌握数控编程通用 G 代码、M 功能、S 功能、T 功能。 一、数控车床加工特点以及加工流程（0.3课日） 1数控的定义： 数控是指用数字来控制，通过计算机进行自动控制的技术通称为数控技术。 2、数控机床的特点： 1）、具有高度柔性， 2） 、加工精度高， 3） 、加工质量稳定、可靠。 4） 、生产率高。 5） 、改善劳动条件。 6）、利于生产管理现代化。 3、数控机床的组成和工作原理 1）、数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、 CNC 装置（或称CNC 单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机 构）、可编程控制器 PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。 下图是数控机床的组成框图，其中除机床本体之外的部分统称为计算机数控 （CNC ）系统。 2）、工作步骤 在数控机床上加工零件通常经过以下几个步骤: 加 工 阶 段 编 程 阶 段
4、数控车床编程的基础知识 数控车床之所以能够自动加工出不同形状、尺寸及高精度的零件，是因为数控车床按事先编制好的加工程序，经其数控装置“接收”和“处理”，从而实现对零件的自动加工的控制。 使用数控车床加工零件时，首先要做的工作就是编制加工程序。从分析零件图样到获得数控车床所需控制介质（加工程序单或数控带等）的全过程，称为程序编制，其主要内容和一般过程如下图所示： 修改f 丄| | f * | f修改 1）图样分析 根据加工零件的图纸和技术文件，对零件的轮廓形状、有关标注、尺寸、精度、表面粗糙度、毛坯种类、件数、材料及热处理等项目要求进行分析并形成初步的加工方案。 2）辅助准备 根据图样分析确定机床和夹具、机床坐标系、编程坐标系、刀具准备、对刀方法、对刀点位置及测定机械间隙等。 3）制定加工工艺 拟定加工工艺方案、确定加工方法、加工线路与余量的分配、定位夹紧方式并合理选用机床，刀具及切削用量等。 4）数值计算 在编制程序前，还需对加工轨迹的一些未知坐标值进行计算，作为程序输入数据，主要包括：数值换算、尺寸链解算、坐标计算和辅助计算等。对于复杂的加工曲线和曲面还须使用计算机辅助计算。 5）编写加工程序单 根据确定的加工路线、刀具号、刀具形状、切削用量、辅助动作以及数值计算的结果按照数控车床规定使用的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序。此外，还应附上必要的加工示意图、刀具示意图、机床调整卡、工序卡等加工条件说明。 6）制作控制介质 加工程序完成以后，还必须将加工程序的内容记录在控制介质上，以便输入到数控装置中。如穿孔带、磁带及软盘等，还可采用手动方式将程序输入给数控装置。 7）程序校核 加工程序必须经过校验和试切削才能正式使用，通常可以通过数控车床的空运行检查程序格式有无出错或用模拟防真软件来检查刀具加工轨迹的正误，根据加工模拟轮廓的形状，与图纸对照检查。 但是，这些方法尚无法检查出刀具偏置误差和编程计算不准而造成的零件误差大小，及切削用量选用是否合适、刀具断屑效果和工件表面质量是否达到要求，所以必须采用首件试切的方法来进行实际效果的检查，以便对程序进行修正。
1．数控机床控制系统由哪几部分组成? 答：数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。 2. 进给伺服系统的作用是什么? 答：伺服驱动装置是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。伺服系统的作用就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随进给控制信息，执行机械运动，驱动工作台向指定的位置运动。 3. 数控机床按被控对象运动轨迹分为哪几类? 答：1）点位控制的数控机床 点位控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。 2）直线控制的数控机床 直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。 3）轮廓控制的数控机床 轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。它不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 4. 试简述数控装置的组成。 答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。 CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的 工作，两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。 5. 数控装置硬件结构是如何分类的？
数控机床状态和数据实时采集及分析 在制造企业数字化工厂的方案设计中，SFC底层数据管理对企业工厂信息化平台的支撑是必不可少的。对于已经具备ERP/MRPⅡ/MES/PDM等上层管理系统的企业来说，迫切需要实时了解车间底层详细的设备状态信息，而盖勒普MDC系统是绝佳的选择。 MDC是一套用来实时采集、并报表化和图表化车间生产过程详细制造数据的软硬件解决方案（Manufacturing Data Collection & Status Management，简称MDC）。在上世纪90年代初，盖勒普最早把MDC以精益制造管理理念及解决方案引入中国，基于全球20多年的技术沉淀和国内近14年的本地应用，真正助力中国离散制造企业的数字化制造集成生产管理落地。盖勒普MDC通过多种灵活的方法获取生产现场的实时数据，结合近100种专用计算、分析和统计方法，直观反映当前或过去某段时间的生产状况，帮助企业生产部门通过反馈信息做出科学和有效的决策。作为生产管理平台（SFC）的重要系 统之一，与ERP\MES等系统可实现高效集成。 MDC可以解决如下问题： 1.当前设备是正在加工中、故障还是空闲？ 2.设备停机的原因是什么？ 3.设备停机时间内耗费的成本是多少？ 4.产量是由于哪些原因下降？ 5.谁在进行零件的生产？哪一班组？生产绩效？ 6.生产设备是怎样被利用的？ 7.哪些生产环节可以被改善？ 8.工厂设备现有的生产能力是多少？ 等等 以上所有问题的答案都可以在任何一台MDC系统终端上显示。此外，MDC系统还能够直观反映当前或过去某段时间的设备状态，使企业对工厂的设备状况一目了然。MDC 主要功能如下： 一、强大的设备状态采集 盖勒普MDC系统提供了与各类设备PLC通讯的数据采集接口，支持Siemens、Fanuc、Heidenhain、Hurco、Mazak、Okuma、Mitsubishi等基本上所有型号的控制系统。对于非数控设备也提供了多种采集方案，针对焊接机、热处理炉、注塑机、温控及测试测量设备等都可以实现组态联网。MDC系统的这一全球领先和实用的集成化技术，将帮助企业在工厂的网络化和数字化管理方面在达到一个新的高度。
普通车床的常见故障与排除 普通车床属于机械行业中最为常见的装备，运行中涉及到很多技术，如电机技术、传感技术、自动化技术等，表现出综合性的特点。普通车床的工作能力强，其可提供高精度、高水平的机械制造服务。虽然普通车床的工作能力强，但是仍旧面临着故障的干扰。 一、普通车床分析 机械加工厂内，普通机床在车间内，占有大部分的影响比重，渗透到机械加工的行业中，行业提高了对普通车床故障的重视度，致力于采取故障排除的方法，保障普通车床的有效性。车床在机械行业中，用于加工各种各样的回转表层，如圆面、锥面等，同时也能够加工螺纹、沟槽等，利用床身、刀架等普通车床的部件，配合普通车床的工作原理，实现主运动、进给运动，在车床车刀、工件的运动过程中，促使毛坯可以加工成指定的几何尺寸。 普通车床使用中，故障是不可避免的问题，如果不能在第一时间排除车床内的故障，就会干扰车床的运行水平，进而影响到车床加工的精度、速度，不利于车床的高效性。普通机床的故障出现于日常的运行和使用中，为了提高普通车床的工作能力，应该将故障作为首要的监督对象，保护好普通机床的运行过程。普通车床故障中存在一些典型的征兆，有经验的操作人员会根据车床故障的征兆，大概地判断运行故障，及时把控车床运行中的故障信息，弥补车床运行时的缺陷，进而落实好故障排除的方法。 二、车床故障原因
普通车床的故障原因表现出多样化的特点，以下列举普通车床故障中最常见的故障原因： 第一，普通车床零部件的质量原因，车床本身的机械装置、元件设备等，其在车床运行的过程中发生了质量问题，导致自身出现失灵或失控的情况，就会影响到普通车床的整体情况，出现磨损、破坏等问题，直接影响到车床的加工精度，进而干扰普通车床的实际运行。零部件的质量原因是普通车床故障中最直接的原因，引起一系列的故障问题。第二，普通车床的安装、装配工艺内，缺乏精度控制的措施。例如：普通车床主体安装中，如主轴箱、进给箱，其在安装中没有严格按照精度实行控制，只要有一处出现故障，就会干扰到普通车床的整体精度，不能保障普通车床的有效装配，导致安装与装配误差，在车床运行中引出故障干扰，逐渐降低了车床运行的精确度。 第三，普通车床使用时，存在不合理的操作，干扰了车床的技术参数，导致车床在自身加工的范围内，缺乏有效的工作能力。普通车床操作中，如果操作人员不能按照车床的工作规程执行，就会引起诸多故障问题，尤其是普通车床的精确度，直接增加了车床的运行负担，加重了车床的使用压力。 第四，普通车床在运行中，保养与维修措施不到位。保养与维修是降低故障发生率的一项措施，而且决定了车床的使用效率。车床缺乏保养、维修，导致车床处于带病作业的状态，不能维持良好的工作状态，就会缩短车床的运行寿命，不能提高普通车床的加工效率。
姜堰中等专业学校 《机床数控系统》试题及答案1 一、选择题（每题2分，共20分） 1、数控机床的组成部分包括( B ) A．输入输出装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库 B．输入输出装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件 C．输入输出装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件 D．输入输出装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库 2、计算机数控系统的优点不包括( C ) A．利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高 B．充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能 C．数控系统功能靠硬件实现，可靠性高 D．系统性能价格比高，经济性好 3、机床数控系统是一种( C ) A．速度控制系统B．电流控制系统C．位置控制系统D．压力控制系统4、半闭环控制系统的传感器装在( A ) A．电机轴或丝杠轴端B．机床工作台上C．刀具主轴上 D．工件主轴上5、步进电动机多相通电可以( A ) A．减小步距角B．增大步距角C．提高电动机转速D．往往能提高输出转矩 6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( C ) A．0.1mm B．1mm C．10mm D．100mm 7、所谓开环的数控伺服系统是指只有( B ) A．测量实际位置输出的反馈通道B．从指令位置输入到位置输出的前向通道C．开放的数控指令D．位置检测元件 8、FANUC 0i系列数控系统操作面板上用来显示图形的功能键为（ C ）。 A PRGRM B OPR/ALARM C AUX/GRAPH D OFFSET 9．数控系统所规定的最小设定单位就是（ C ）。 A 数控机床的运动精度 B 机床的加工精度 C 脉冲当量 D 数控机床的
毕业设计(论文) 题系目 别 数控机床状态监控系统设计 机械工程系 专业班级机械工程及其自动化07K3 班学生姓名 指导教师 二○一一年六月
数控机床状态监控系统设计 摘要 为了使数控机床加工过程安全、可靠、高效、高质量地进行，对加工设备进行状态监测就变得非常重要。本文分析了数控机床状态监测的主要内容，介绍了应用AT89C51 单片机测量数控车床切削力和切削温度的方法，论述了设备状态监测系统的基本组成和状态监测系统实现的关键技术，并针对数控机床的加工过程，给出了数控机床状态监测系统实现的具体结构和系统的工作流程。重点阐述了单片机实现连续自动采样、A/D 转换的方法。给出了单片机测控系统的原理、结构及进行数据采集的部分程序。 系统的结构主要包括单片机、传感器、滤波装置、放大电路、程序存储器、静态数据存储器、A/D 转换芯片、I/O 接口的扩展以及键盘和LED 显示器接口。 系统工作的流程图主要包括总体流程图、A/D 转换流程图以及LED 显示器流程图。关键词：AT89C51 单片机；数控机床；状态监控；传感器
CNC MACHINE TOOL CONDITION MONITORING SYSTEM DESIGN Abstract CNC machining process in order to make safe, reliable, efficient and quality manner, the processing equipment condition monitoring becomes very important. This article describes the application of CNC lathes AT89C51 microcontroller measuring cutting forces and cutting temperature method, analysis of CNC machine tool condition monitoring of main content, discusses the basic equipment condition monitoring systems and condition monitoring system composed of key technologies, and for CNC machine tools process, gives CNC machine condition monitoring systems to achieve the specific structure and system workflow. SCM focuses on the continuous automatic sampling, A / D conversion method. Shows the principle of single-chip control system, structure and data collection part of the program. Structure of the system including the microcontroller, sensors, filtering device, amplifier, program memory, static memory, A / D conversion chip, I / O interface expansion and keyboard and LED display interface. Work flow system include the overall flow, A / D converter and LED displays flow chart flow chart. Keywords: AT89C51 microcontroller ;CNC machine; condition monitoring ;sensors
第七章数控机床的控制系统概述 学习目的： 1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？ 2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？ 3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？ 4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？ 第一节数控机床的控制系统 一、数字控制技术简介 1．数字控制技术 数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。 数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。 2．数控系统和数控机床 用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。 最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。 现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。 数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。 顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。 数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。 数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。 二、数控机床控制系统的组成
任务一数控机床安全操作与保养 【任务描述】 学习安全操作规范，日常维护与保养要求，着装要求，按照规范进行铣床操作、维护和 保养 【学习目标】 1、能够正确穿戴好工作服及相关防护用品。 2、能够根据安全操作规范的要求，规范操作铣床并时刻遵守操作铣床时的注意事项。 3、能够按照日常把偶昂的要求，独立完成铣床的日常维护保养工作。 4、能够熟知数控实训场地、生产现场的规范操作和文明生产要求的基本内容和重要性。 【学习准备】 1、实习报告册 2、工作服 3、工作帽 4、教材 【相关知识】 一、数控铣床安全操作规程 1、数控铣床由指导老师负责管理，任何学员使用该设备及工具、材料等都应服从管理。 2、在工作场合内，禁止大声喧哗、嬉戏追逐；禁止吸烟；不得随意触摸、启动各种开关。 3、不准带手套操作；禁止从事一些未经指导老师同意的工作，严格遵守本规程。 4、学员必须严格按照数控铣床操作说明书进行操作。 5、学员除在数控铣床上进行实习外，其他一切设备，工具未经同意不准动用。 6、开动机床前必须了解数控铣床大致构造，各手柄和操作面板上各按键的用途和操作方法。 7、在运行加工前，首先检查工件、刀具有无稳固夹紧，确认操作的安全性，检查数控铣床 8、各部分润滑是否正常，各运转部分是否正常。 9、操控控制面板上的各种功能按钮时，一定要辨别清楚并确认无误后，才能进行操控，不 要盲目操作。 10、机床运转期间，勿将身体任何一部分接近数控铣床移动范围内，不得隔着机床传递物件， 11、更不要试着用嘴吹切屑、用手去抓切屑或清除切屑。 12、换刀、装夹工件时必须停机进行。 13、机床运行时，操作者不能离开岗位，如有异常情况（如工件松动、设备有异声或程序有 误等）应立即停止、关掉电源，并报告指导老师或。 14、实操时，同组学员要注意工作场所的环境，互相关照、互相提醒，防止发生人员或设备 的安全事故。
前言 随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大的变化。另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。尤其对引进的CNC机床，大多花费了几十万到上千万美元。在许多行业中，这些设备均处于关键的工作岗位，若在出现故障后不及时维修排除故障，就会造成较大的经济损失。我们现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的差距，并且在数控机床电气维修技术方面我国还没有形成一套成熟的、完整的理论体系，这就给数控机床的维修与诊断带来了很多的不便，因此，一篇讲座形式的文章不可能把已经形成了一门专门学科的数控机床电气维修技术理论完整地表述出来，本文仅是将许多前辈的经验总结加以适当的归纳整理，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。 控机床是现代高科技发展的产物，每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件的检测、工序间检测及加工完毕检测等。目前完成这些高精度检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线检测。在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。闭环在线检测的优点是：能够保证数控机床精度，扩大数控机床功能，改善数控机床性能，提高数控机床效率。 关键词：数控机床装置检测刀具
目录 中国机床行业得现状及发展方向 (2) 1、?引言?2 ２、我国机床行业发展现状 (2) 2、１、概述 (2) 2、2、机床行业调查报告 (3) 2、2、1、数控机床市场占有率?５ ２、2、2、机床进出口情况?7 2、2、3、行业上市公司得经营状况 (10) 11 2、2、4、制造业对机床得需求情况? 3、?国家相关政策扶持及要求................................................. 1５ 16 3、1、《高档数控机床与基础制造专项规划》? 3、2、《高档数控机床与基础制造装备重大专项指南》?１6 17 3、2、1、对制造业要求? 3、2、2、重点发展得产品............................................ １9 3、3、《关于调整重大技术装备进口税收政策暂行规定》...................... １9 中国机床行业得现状及发展方向 裴家杰 北京理工大学 1.引言 机床工具行业就是国民经济得基础装备产业，就是装备制造业发展得重中之重。随着国民经济持续、快速、稳定增长,我国机床工具行业已取得了长足得发展与进步。但就是,与发达国家相比,我们得差距仍然明显。针对行业与国际先进水平得差距,国家制定了机床工具行业“十二五”发展规划。旨在指导我国机床工具行业协调与可持续发展，加快行业产业结构调整、促进产业升级、发展中高档数控机床、提高行业得国际竞争力,使行业走上新型工业化道路。
经过50多年得努力,我国机床工具行业有了很大发展,为国民经济与国防建设提供了大量得基础工艺装备,为国家得现代化进程做出重要贡献。全行业就是由金切机床、锻压机械、铸造机械、木工机床、量刃具、磨料磨具、机床附件(含滚动功能部件）、机床电器（含数控系统)八个小行业组成得。各个小行业生产得产品按不同特征分为若干类型与众多得品种、规格,已经形成门类品种比较齐全、主机与配套件有一定基础得生产制造体系,并拥有具备相当技术力量得科研院所与一批重点骨干企业。我国已进入世界机床生产大国、消费大国与进口大国得行列［1]。 2.我国机床行业发展现状 ２、１、概述 中国机床工业经过进几年得高速发展,已经具备相当规模,产品门类齐全,数控机床得品种从几百种发展到近两千种,全行业开发出一批市场急需得新产品,填补了国内空白。一批高精、高速、高效,一批多坐标、复合、智能型，一批大规格、大吨位、大尺寸得数控机床新产品满足了国家重点用户需要。目前，中国机床工业正在通过调整产业结构、产品结构,提高自主创新能力，转变发展方式,借鉴国际先进制造技术，培育企业搞水平得自主开发与创新能力,以精密、高效、柔性、成套、绿色需求为方向,以改革、改组、改造为动力,购并国际名牌企业与产品,努力提高国产机床市场占有率,不断拓宽机床工具产品得发展空间。 中国机床工业2009年在世界金融危机背景下一枝独秀，产值跃居世界第一,但中国机床工业虽大却不强,与世界先进水平仍有很大得差距。中国机床工业得“大”表现在:２009年中国首次成为世界机床第一大国,连续八年就是世界机床第一消费大国与第一进口国;“不强”表现在: (1)低档产品产能过剩。中国经济建设所需得高档数控机床主要依赖进口,中国拥有比较完善得产业链，但就是发展中高档数控机床所需得数控系统与功能部件主要来自境外。中国机床工具行业生产得主导产品与国民经济发展需求不相适应,行业抵挡产品产能过剩与高档产品能力不足，国产高性能功能部件与主机发展配套失调,科研计划成果多但产业化应用效果不明显。 (2)科技基础薄弱、产品质量水平低。从整体上讲,我国机床工业技术水平低,
数控机床设计包括的基本内容 1.主体设计（机械结构设计）:基础和前提 2.控制部分设计：数控系统设计和PLC设计 3.伺服系统设计：驱动装置、反馈系统 4.辅助装置设计：自动换刀、自动交换工作台自动装卸零件、测量和搬运零件等）精度：是指机床主要部件的形状、相互位置及相对运动的精确程度。刚度是指机床系统抵抗变形的能力 运动设计的任务：先了解工件表面形成的几何方法，确定机床上的基本成形运动有哪些，分别由那些部件完成。机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数包括尺寸参数、运动参数、动力参数，主参数：代表机床的规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数。一般用机床的最大加工尺寸或加工能力确定。动力参数：电动机的功、液压缸的牵引力、液压马达或步进电动机的额定转矩等 确定主轴结构的总体原则：一般为空心阶梯轴，其直径从前往后逐渐减小或者从中间往两端逐渐缩小，各阶梯之间留有退刀槽，可根据需要在加工花键，螺纹等。主轴前端的结构形式用作安装刀具和夹具，故已经标准化主轴材料: 主轴的材料，应根据主轴的耐磨性、热处理方法和热处理后的变形来选择。①钢材E值较大，刚度好，故主轴材料首选钢材。②只有载荷大和有冲击时，或精密机床需要减少热处理后的变形时或有其他特殊要求时，才考虑选用合金钢。③对于高精度加工机床的主轴，采用微晶玻璃的新材料。 主轴传动件布置形式1.主轴不承受传动力2.主轴尾端承受传动力 3.主轴前端承受传动力4.主轴两支承间承受传动力轴承选择：根据主轴组件的转速、承载能力及回转精度等要求选择。★中小型数控机床（车床、铣床、加工中心、磨床）的主轴组件多采用滚动轴承；★重型数控机床采用液体静压轴承； ★高精度数控机床（如坐标磨床）采用气体静压轴承；转速达（2-10）×104r/min的主轴可采用磁力轴承或陶瓷滚动轴承。 在使用中，应根据主轴组件工作性能的要求、制造条件和经济效果综合考虑，合理选用。轴承预紧：径向预紧是利用轴承内圈膨胀来消除间隙量(a)无控制装置(b)控制螺母(c)控制环轴向预紧轴承都是通过内、外圈之间的相对轴向位移来调整间隙的。（a修磨内圈（b内、外隔套（c无控制装置（d弹簧预紧主轴组件设计计算步骤 1）根据机床类型、主轴的工作条件、使用要求和经验值估算，参照同类机床初步选择主轴直径。2）为了提高主轴组件的刚度和抗振性，在满足结构要求的前提下，尽量缩短悬伸量a 3）根据刚度和变形量反复计算得到主轴最佳跨距 4）初步确定主轴组件的尺寸参数，进行主轴组件的初步设计（轴向结构及空间位置），并对上述尺寸参数予以修正。5）对主轴组件进行必要的刚度验算，对于高速主轴组件还需要对其临界转速进行验算。提高主轴组件的措施 1提高旋转精度(1)选配法首先对轴承进行选配（高点导向）使其偏心量最小，然后再对轴承进行一次选配，位于同一轴向平面内且在轴线的左侧，应使后轴承的的精度比前轴承的精度第一级(2)装配后精加工2改善动态特性，减少共振①使主轴组件的固有频率避开激振力的频率。②主轴轴承的阻尼对主轴组件的抗振性影响很大，特别是前轴承。③采用三支承结构时，其中辅助支承的作用在很大程度上是为提高抗振性。④采用消振装置。3控制主轴组件温升，减少热变形①减少轴承发热量合理选择轴承类型和精度，保证支承的制造和装配质量，采用适当的润滑方式，均有利于减少轴承发热。②采用散热装置通常采用热源隔离法、热源冷却法和热平衡法，这些方法能够有效地降低轴承温升减少主轴组件热变形。主轴直径的选择 主轴直径选择直接影响主轴部件的刚度，直径越粗，刚度越高，同时与他相配的的轴承等零件的尺寸越大，故设计之初，只能根据统计资料选择主轴直径，铣床一般D2=(0.7到0，9)D1 刚度限制一般应取d/D ≤0.7 主轴悬伸量的确定 悬伸量大小：对主轴组件的刚度和抗振性有显著影响。悬伸量小，轴端位移就小，刚度得到提高。悬伸量确定：主轴端部的结构型式及尺寸、刀具或夹具的安装方式、前轴承的类型及配置、润滑与密封装置的结构尺寸等。主轴最佳跨距的选择 主轴组件初步确定后，通常还需对主轴组件进行刚度验算和稳定性验算；对于高速主轴组件还需对其临界转速进行验算。大型机床、重型机床还要进行强度验算。 滚珠丝杠螺母副的计算和选用 选择导程：L0应按承载能力及传动精度、传动速度选取。L0大，承载能力大；L0小，传动精度高。原则：在满足数控机床加工精度的条件下，导程应尽可能取大些。计算作用于丝杠轴向动载荷Cc，根据最大动载荷大小选择丝杠副的型号。当丝杠转速n≥10r/min时，滚珠丝杠螺母副的主要破坏形式是工作表面的疲劳点蚀，因此选择丝杠以计算动载荷为依据。当丝杠转速n<10r/min时，以最大静载荷Foc为选择丝杠依据