数控机床论文范文

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关于数控机床来说，合理的日常保护办法，能够有用的防备和下降数控机床的毛病发生几率。

首要，针对每一台机床的具体功用和加工目标拟定操作规程树立作业、毛病、修理档案是很重要的。包含保养内容以及功用器材和元件的保养周期。

其次，在一般的作业车间的空气中都含有油雾、尘埃乃至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控体系内的印制线路或电子器材上，很简略引起元器材之间绝缘电阻下降，乃至却是元器材及印制线路遭到损坏。所以除非是需求进行必要的调整及修理，一般状况下不答应随意翻开柜门，更不答应在运用进程中翻开柜门。

别的，对数控体系的电网电压要实施不时监控，一旦发现超出正常的作业电压，就会形成体系不能正常作业，乃至会引起数控体系内部电子部件的损坏。所以配电体系在设备不具有主动检测保护的状况下要有专人担任监督，以及尽量的改进配电体系的安稳作业。

当然很重要的一点是数控机床选用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要留意将电刷从直流电动机中取出来，避免由于化学腐蚀作用，是换向器外表腐蚀，形成换向功用受损，致使整台电动机损坏。这是非常严峻也简略引起的毛病。

2.数控机床一般的毛病确诊剖析

2.1查看

在设备无法正常作业的状况下，首要要判别毛病呈现的具置和发生的原因，咱们能够目测毛病板，仔细查看有无由于电流过大形成的保险丝熔断，元器材的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，形成板子的过流、过压、短路。调查阻容、半导体器材的管脚有无断脚、虚焊等，以此可发现一些较为显着的毛病，缩小检修规划，判别毛病发生的原因。

2.2体系自确诊

数控体系的自确诊功用随时监督数控体系的作业状况。一旦发生反常状况，立即在CRT上显现报警信息或用发光二级管指示毛病的大致原因，这是修理中最有用的一种办法。近年来跟着技能的开展，兴起了新的接口确诊技能，JTAG鸿沟扫描，该标准供给了有用地检测引线距离细密的电路板上零件的才干，进一步完善了体系的自我确诊才干。

2.3功用程序测验法

功用程序测验法便是将数控体系的常用功用和特别功用用手艺编程或主动变成的办法，编制成一个功用测验程序，送人数控体系，然后让数控体系作业这个测验程序，借以查看机床履行这些功用的精承认和牢靠性，然后判别出毛病发生的或许原因。

2.4接口信号查看

经过用可编程序操控器在线查看机床操控体系的接回信号，并与接口手册正确信号比较照，也能够查出相应的毛病点。

2.5确诊备件替换法

跟着现代技能的开展，电路的集成规划越来越大技能也越来越杂乱，按惯例办法，很难把毛病定位到一个很小的区域，而一旦体系发生毛病，为了缩短停机时刻，在没有确诊备件的状况下能够选用相同或相容的模块对毛病模块进行替换查看，关于现代数控的修理，越来越多的状况选用这种办法进行确诊，然后用备件替换损坏模块，使体系正常作业，尽最大或许缩短毛病停机时刻。

上述确诊办法，在实践运用时并无严厉的边界，或许用一种办法就能扫除毛病，也或许需求多种办法一起进行。最首要的是依据确诊的成果直接或直接的找到问题的要害，或修理或替换赶快的恢复出产。3数控机床毛病确诊实例

由于数控机床的驱动部分是强弱电一体的，是最简略发生问题的。因而将驱动部分作简略介绍：驱动部分包含主轴驱动器和伺服驱动器，有电源模块和驱动模块两部分组成，电源模块是将三相沟通电有变压器升压为高压直流，而驱动部分实践上是个逆变换，将高压支流转换为三相沟通，并驱动伺服电机，完结个伺服轴的运动和主轴的作业。因而这部分最简略出毛病。以CJK6136数控机床和802S数控体系的毛病现象为例，首要剖析一下操控电路与机械传动接口的毛病修理。

如在数控机床在加工进程中，主轴有时能回参考点有时不能。在数控操作面板上，主轴转速显现时有时无，主轴作业正常。剖析呈现的毛病原因得该机床选用变频调速，其转速信号是有编码器供给，所以可扫除编码器损坏的或许，不然底子就无法传递转速信号了。只能是编码器与其衔接单元呈现问题。两方面考虑，一是或许和数控体系衔接的ECU衔接松动，二是或许可和主轴的机械衔接呈现问题。由此能够着手处理问题了。首要查看编码器与ECU的衔接。若不存在问题，就卸下编码器查看主传动与编码器的衔接键是否脱离键槽，成果发现便是这个问题。批改并从头设备就处理了问题。

数控机床毛病发生的原因是多种多样的，有机械问题、数控体系的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路衔接的问题等。在检修进程中，要剖析毛病发生的或许原因和规划，然后逐步扫除，直到找出毛病点，切勿盲意图乱动，不然，不光不能处理问题。还或许使毛病规划进一步扩展。总归，在面临数控机床毛病和修理问题时，首要要防患于未燃，不能在数控机床呈现问题后才去处理问题，要做好日常的保护作业和了解机床自身的结构和作业原理，这样才干做到有的放矢。

参考文献

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[6]万宏强、姚敏茹，依据网络的数控机床设备长途毛病确诊技能的结构研讨[J]，精细制作与主动化，2004,04

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论文摘要：自己于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行结业前的归纳实践，从事有关变频器的作业。本文介绍了选用数控车床的主轴驱动中变频操控的体系结构与作业办法，并简述了无速度传感器的矢量变频器的底子运用。

前语

数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、核算机、电机及其拖动、主动操控、检测等技能为一身的主动化设备。其间主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完结切削使命，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。底子操控是主轴的正、反转和中止，可主动换档和无级调速。

在现在数控车床中，主轴操控设备一般是选用沟通变频器来操控沟通主轴电动机。为满意数控车床对主轴驱动的要求，有必要有以下功用:(1)宽调速规划，且速度安稳功用要高;(2)在断续负载下，电机的转速动摇要小;(3)加减速时刻短;(4)过载才干强;(5)噪声低、轰动小、寿数长。

本文介绍了选用数控车床的主轴驱动中变频操控的体系结构与作业办法，并论述了无速度传感器的矢量变频器的底子运用。

第1章变频器矢量操控论述

70时代西门子工程师F.Blaschke首要提出异步电机矢量操控理论来处理沟通电机转矩操控问题。矢量操控完结的底子原理是经过丈量和操控异步电动机定子电流矢量，依据磁场定向原理别离对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行操控，然后抵达操控异步电动机转矩的意图。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为发生磁场的电流分量(励磁电流)和发生转矩的电流分量(转矩电流)别离加以操控，并一起操控两分量间的幅值和相位，即控拟定子电流矢量，所以称这种操控办法称为矢量操控办法。矢量操控办法又有依据转差频率操控的矢量操控办法、无速度传感器矢量操控办法和有速度传感器的矢量操控办法等。这样就能够将一台三相异步电机等效为直流电机来操控，因而取得与直流调速体系相同的静、动态功用。矢量操控算法已被广泛地运用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。

选用矢量操控办法的通用变频器不只可在调速规划上与直流电动机相匹配，并且能够操控异步电动机发生的转矩。由于矢量操控办法所依据的是精确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在运用时需求精确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需求运用速度传感器和编码器。现在新式矢量操控通用变频器中现已具有异步电动机参数主动检测、主动辨识、自习惯功用，带有这种功用的通用变频器在驱动异步电动机进行正常作业之前能够主动地对异步电动机的参数进行辨识，并依据辨识成果调整操控算法中的有关参数，然后对一般的异步电动机进行有用的矢量操控。

第2章数控车床主轴变频的体系结构与作业办法

2.1主轴变频操控的底子原理

由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为:

n=(60f/p)×(1-s)

其间P—电动机的极对数，s—转差率，f—供电电源的频率，n—电动机的转速。从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改动频率即能够滑润地调理电机转速，而关于变频器而言，其频率的调理规划是很宽的，可在0～400Hz(乃至更高频率)之间恣意调理，因而主轴电机转速即能够在较宽的规划内调理。

当然，转速进步后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，避免电机过火磨损及过热，一般能够经过设定最高频率来进行限制。

图2-1所示为变频器在数控车床的运用，其间变频器与数控设备的联络一般包含:(1)数控设备到变频器的正反转信号;(2)数控设备到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控设备的毛病等状况信号。因而一切关于对变频器的操作和反应均可在数控面板进行编程和显现。

2.2主轴变频操控的体系构成

不运用变频器进行变速传动的数控车床一般用时刻操控器承认电机转速抵达指令速度开端进刀，而运用变频器后，机床可按指令信号进刀，这样一来就进步了功率。假如被加工件如图2-2所示所示形状，则由图2-2中看出，对应于工件的AB段，主轴速度坚持在1000rpm，对应于BC段，电机拖动主轴成恒线速度移动，但转速却是联络改动的，然后完结高精度切削。

在本体系中，速度信号的传递是经过数控设备到变频器的模仿给定通道(电压或电流)，经过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控设备就能够便利而自在地操控主轴的速度。该特性曲线有必要包含电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同装备，以满意数控车床快速正反转、自在调速、变速切削的要求。第3章无速度传感器的矢量操控变频器

3.1主轴变频器的底子选型

现在较为简略的一类变频器是V/F操控(简称标量操控)，它便是一种电压发生办法设备，对调频进程中的电压进行给定改动办法调理，常见的有线性V/F操控(用于恒转矩)和平方V/F操控(用于风机水泵变转矩)。

标量操控的缺点在于低频转矩不可(需求转矩进步)、速度安稳性欠好(调速规划1:10)，因而在车床主轴变频运用进程中被逐步筛选，而矢量操控的变频器正逐步进行推行。

所谓矢量操控，最浅显的讲，为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优异的作业功用及很高的操控功用，经过操控变频器输出电流的巨细、频率及其相位，用以坚持电机内部的磁通为设定值，发生所需求的转矩。

矢量操控相关于标量操控而言，其长处有:(1)操控特性非常优秀，能够直流电机的电枢电流加励磁电流调理相媲美;(2)能习惯要求高速呼应的场合;(3)调速规划大(1:100);(4)可进行转矩操控。

当然相关于标量操控而言，矢量操控的结构杂乱、核算烦琐，并且有必要存贮和频频地运用电动机的参数。矢量操控分无速度传感器和有速度传感器两种办法，差异在于后者具有更高的速度操控精度(万分之五)，而前者为千分之五，可是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的操控功用现已契合操控要求，所以这儿引荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。

3.2无速度传感器的矢量变频器

无速度传感器的矢量变频器现在包含西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有老练的产品推出，总结各自产品的特色，它们都具有以下特色:(1)电机参数主动辩识和手动输入相结合;(2)过载才干强，如50%额外输出电流2min、180%额外输出电流10s;(3)低频高输出转矩，如150%额外转矩/1HZ;(4)各种保护完全(浅显地讲，便是不简略炸模块)。

无速度传感器的矢量操控变频器不只改进了转矩操控的特性，并且改进了针对各种负载改动发生的不特定环境下的速度可控性。图3-1所示，为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测验数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知，其在低速规划时相同能够发生强壮的转矩。在试验中，咱们相同将2Hz的矢量变频操控和V/F操控变频进行比较发现，前者具有更强的输出力矩，切削力简直与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。3.3矢量操控中的电机参数辨识

由于矢量操控是着眼于转子磁通来操控电机的定子电流，因而在其内部的算法中许多涉及到电机参数。从图3-2的异步电动机的T型等效电路标明中能够看出，电机除了惯例的参数如电机极数、额外功率、额外电流外，还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。

参数辨识平分电机中止辨识和旋转辨识2种，其间在中止辨识中，变频器能主动丈量并核算顶子和转子电阻以及相关于底子频率的漏感抗，并一起将丈量的参数写入;在旋转辨识中，变频器主动丈量电机的互感抗和空载电流。

在参数辨识中，有必要留意:(1)若旋转辨识中呈现过流或过压毛病，可适当增减加减速时刻;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前有必要首要正确输入电机铭牌的参数。

3.4数控车床主轴变频矢量操控的功用设置

从图1-1中能够看出，运用在主轴中变频器的功用设置分以下几部分:

1矢量操控办法的设定和电机参数;

2开关量数字输入和输出;

3模仿量输入特性曲线;

4SR速度闭环参数设定。

第4章结束语

关于数控车床的主轴电机，运用了无速度传感器的变频调速器的矢量操控后，具有以下显着长处:大幅度下降保护费用，乃至是免保护的;可完结高功率的切开和较高的加工精度;完结低速和高速状况下微弱的力矩输出。

参考文献

1.王侃夫.数控机床操控技能与体系[M].北京:机械工业出版社,2002.

2.杜金城.电气变频调速规划技能[M].北京:我国电力出版社,2001.

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常见毛病按发生原因分为机械毛病和电气毛病两类。所以，修理中首要要判别是机械毛病仍是电气毛病，先查看电气体系看程序能否正常作业，功用键是否正常，有无报警现象等，再查看是否有缺相、过流、欠压或运动反常等现象。依据上述状况，则可初步判别毛病原因在机械方面仍是在电气方面。

2典型毛病确实诊与扫除办法

2.1惯例查看法①报警处理:数控体系发生毛病时，一般在操作面板上给出毛病信号和相应的信息。一般体系的操作手册或调整手册中都有具体的报警内容和处理办法。一起能够运用操作面板或编程器依据电路图和PLC程序，查出相应的信号状况，按逻辑关系找出毛病点进行处理。②无报警或无法报警的毛病处理:当体系无法作业，停机或体系没有报警但作业不正常时，需求依据毛病发生前后的体系状况信息，运用已把握的理论根底，进行剖析，做出正确的判别。这种运用可编程操控器进行PLC中止状况剖析，其间断原因以中止仓库的办法回忆。

例如：一台SCHIESSVMG67轴五连动数控机床，选用西门子840D体系其可编程操控器S7300在作业中发生中止毛病，运用体系确诊中止仓库的办法能够非常敏捷的找到毛病原因，经过SIMATICManager拜访这一功用，挑选菜单功用PLC->Diagnostic/setting->ModuleInformation->DiagnosticBuffer，可翻开确诊缓冲器，确诊缓冲器中按先后顺序存储着一切可用于体系确诊的事情。选中了一个事情后，在“DtailsonEvent"信息框中能够看到关于该事情的具体阐明：事情,ID代号和事情号、块类型和号码，依据事情，如导致该事情的指令的相对STL行地址。单击〖HelponEvent〗按钮，可翻开事情协助信息窗口。单击〖OpenBlock〗按钮，可在线翻开CPU中呈现中止的块，如运用这种办法在实践修理作业中是非常敏捷有用的。修理人员应当充沛了解体系的自确诊功用的一些特别处理办法。这样就会少走弯路，较快扫除毛病。

2.2初始化法一般状况下，由于瞬时毛病引起的体系报警，可用硬件复位或开关体系电源顺次铲除毛病;若体系作业存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压形成紊乱，则有必要对体系进行初始化铲除。

例如：一台德国PFH100KW-6米数控龙门铣镗床选用西门子840C数控体系，由于体系作业存贮区紊乱，开关后只定在一个初始化界面，体系底子无法进入，一般性复位无效，有必要对体系进行初始化铲除，就选用了初始化复位法，进入〖startup〗菜单->运用〖generalresetmodeinformationonstartup〗->挑选〖endgenresetmode〗进行这种特别的复位法之后，体系才干重启进行正常操作，毛病免除。

2.3参数批改法在数控机床修理中，有时要运用某些参数来调整机床，有些参数要依据机床的作业状况进行必要的批改，这种办法与机械修理相配合是非常有用的。例如：一台法国Forestφ250数控落地镗选用NUM1060体系匍匐严峻，虽进行了X轴导轨的大修但此方向立柱的作业仍无法满意加工要求，原因是前导轨现已严峻研伤，在机械调理才干有限的根底上试着进行参数更改，将P21Servo-systemloopgaincoefficient伺服体系的方位环增益系数逐步修调，NUM机床参数的设置进程及操作办法介绍如下：①上电后按软键Fll-SELECTTHEUTILITY②挑选0项ACCESSTOUTILITYPROGRAMMES③挑选第5项SETUPDATA④这时呈现画面WARNINGMACHINECONTROLWILLBESTOPPEDWHENCHANGINGPARAMETESOK?(Y/N)，键人Y字母⑤呈现画面MACHINESETUPDATA0DISPLAY1CHANGE……，假如更改请键入1⑥呈现PARAMETER?假如更改参数P21则键入P21⑦呈现该参数后将光标移到字按#键入参数值回车即可⑧按键CTRL+XOff体系复位退出参数设定即可

经屡次调试P21数值由950终究降为700后机床匍匐毛病得到好转，确保了出产的进行。所以修理人员要多查资料多了解机床各种参数的含义及参数更改的办法。这样就能够在机械调理才干必定的根底上经过修正NC数据使机床的功用得到更好更大的发挥，进步它的加工精度。

3数控机床电气、液压和冷却体系的保养

3.1电气体系的保养

3.1.1铲除电气柜内的积灰，坚持电路板、电气元件外表洁净。由于环境温度过高，数控柜内一般都要加装空调设备。设备空调后，数控体系的牢靠性有显着的进步。

3.1.2机床周围电器查看机床各部件之间衔接导线、电缆不得被腐蚀与破损，发现危险后及时处理，以避免短路、断路。紧固好接线端子和电器元件上的压线螺钉，使接线头结实牢靠。

3.1.3机床电源查看数控体系供电是否正常，电压动摇是否在答应规划之内，整个数控电气体系接地是否杰出牢靠。接地牢靠是体系避免搅扰、作业牢靠确实保。

例如：一台美国AB的10×40米数控车铣床在调试进程中发现，机床通讯常常忽然中止很反常，经过查看发现电控框屏蔽层接地欠好，使程序信号受搅扰引起失真，是导致上述问题的原因，将电缆屏蔽层、机床配电柜元器材杰出接地后毛病扫除。

3.2液压体系的保养要守时对油箱内的油液进行替换，且有时机床油号的挑选也要由作业现场的环境温度，油路体系不同而定。守时查看替换密封件，清洗油箱和管路，避免液压体系走漏。查看体系的噪声、振荡、压力、温度等是否正常，将毛病扫除在萌发状况。

3.3冷却体系保养查看导轨油箱的油量，油泵是否能守时发动、中止。守时查看油泵、清洗过滤器、油箱、替换油。如切削液太脏，应清洗切削液箱、替换切削液。在运用进程中，因而，要求除了把握数控机床的功用及精心操作外，还要留意消除各种晦气的影响要素。

应该着重的是，尽管数控机床的体系种类繁复，可是各类数控机床的保养办法底子相同。只需操作者与修理人员做到仔细操作，精心保护，就能够及时发现和消除危险，削减修理费用，然后确保了数控机床更长时刻安全牢靠的作业，实在遵循了设备管理以防为主的主导思维，然后有用确实保和进步了企业的经济效益。

参考文献:

[1]刘永久.数控机床毛病确诊与修理技能.北京:机械工业出版社.2006.

[2]管士昌.数控机床修理保养中的几个问题.设备管理与修理1990,2.

[3]崔洪才.浅谈数控机床的保护.设备管理与修理2001.No9.

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太浦河泵站的规划净扬程为1.39m，单泵流量50m3/s，装有6台斜150轴伸泵，叶轮直径4.1m，是国内最大的斜轴伸式水泵。由于该水泵的扬程特低、流量很大，要求水泵设备具有很高的水力功率和杰出的汽蚀功用。叶片是水泵的最重要部件，它直接影响和决议水泵的能量目标、汽蚀功用、水压脉动和泵组的作业振荡。经过国际投标，水泵由无锡水泵厂制作。该厂选用数控机床对叶片进行加工，以确保原型水泵与模型水泵有很好的水力类似，叶片各方面的技能目标能够抵达或逾越投标文件规则的各项技能要求。

2水泵叶片技能要求

2.1叶片资料

水泵叶片资料选用ZG0Cr13Ni4Mo。其化学成分见表1，物理目标见表2。

表1ZG0Cr13Ni4Mo资料化学成分

化学成分

C

Si

Mn

S

Cr

Ni

Mo

含量,%

≤0.06

≤1.00

≤1.00

≤0.030

5～14.0

3.50～4.50

0.40～1.00

表2ZG0Cr13Ni4Mo资料物理目标

物理目标

σb

σs

δ

ψ

HB

数值

760Mpa

550MPa

15%

35%

≥240

该资料的特性是抗汽蚀功用好，可焊性好，硬度较高，耐磨损，在水轮机和水泵制作中较常运用。

2.2叶片加工技能要求

太浦河水泵的设备投标文件编制时，统筹了叶片惯例加工和数控机床加工的两种要求。投标文件规则：叶片型线答应差错不逾越±0.15%D,D为叶轮直径m，叶片厚度的答应差错为-3%T～+6%T,T为叶片厚度。叶片正反面的波涛度应低于2/100，在进水口等简略发生汽蚀的部位叶片波涛度应小于1/100。叶轮叶片安放角最大差错不大于±15/。叶片外表粗糙度不得大于6.3μm。

3叶片加工办法

轴流式水泵的叶片加工一般选用两种办法：一种是叶片外表手艺打磨的惯例加工办法，另一种是数控机床加工办法。

3.1惯例加工办法

惯例加工办法工艺较简略，费用低，轴流式水泵叶片底子选用惯例加工。其首要工艺进程如下：

a：叶片固溶处理,不锈钢

b：叶片外表随形磨、打磨

c：按叶片坐标，三坐标东西检测坐标、划中心孔方位线及零度方位线

d：钻两头中心孔

e：粗加工叶片柄部

f：探伤查看

g：精加工叶片柄部

h：钻定位孔或铣键槽

I：叶片称重分组和转子体装置

j：加工叶片外球形

k：校静平衡

惯例加工的叶片外表有两种处理办法。对小型水泵，叶片铸造时外表不留加工余量，叶片精度首要由木模和铸造精度来确保，变形量比较大，叶片外表极个别处,约1～2处最大变形可抵达5～6-12mm,依据叶片巨细和叶型厚度。对大型或重要的水泵，叶片铸造时外表留3～4mm加工余量，在探伤查看后，叶片外表屡次选用坐标检测和打点，对其用砂轮进行手艺外表打磨，从头划叶片零度线，以抵达规划要求。叶片外表的精度首要由操作工及丈量手法确保，一般能抵达1.5mm，有必定的差错。该办法选用坐标投影丈量,游标精度0.02mm、实测经济精度≤0.5mm。

3.2数控机床加工

叶片选用数控机床加工是一种最先进的加工办法，尽管它的加工费用较高，但关于大型水泵河特别要求的水泵，能够确保原型叶片的型线、外表粗糙度和精度、各叶片分量具有很高的一致性。数控机床加工首要工艺进程如下：

a：叶片固溶处理,不锈钢

b：叶片外表随形磨、打磨

c：按叶片坐标，坐标投影检测坐标、划中心孔方位线及零度方位线

d：钻两头中心孔

e：粗加工叶片柄部

f：叶片坐标检测、记载、从头划叶片零度线

g：探伤查看

h：精加工叶片柄部

I：钻定位孔或铣键槽

j：叶片坐标检测、记载

k：叶片外表数控加工

l：叶片称重分组和转子体装置

m：加工叶片外球形

n：校静平衡

与惯例叶片加工办法比较，数控机床加工办法添加了叶片外表坐标检测和数控加工的工艺流程。

数控机床有三轴、四轴、五轴几种办法。三轴数控机床仅有X、Y、Z三个坐标，铣刀方位不调整，宜加工一般要求的工件。四轴和五轴数控机床除有X、Y、Z三个坐标外，还有刀头旋转的坐标，能够调整加工差错，工件加工精度很高。数控机床在加工办法上又有2.5轴、三轴联动、四轴联动、五轴联动的不同加工。作业速度上又可分为传统的低速铣床和现代的高速铣床。数控机床装备有CAD/CAM/CAE软件，能够按规划的曲面型线，仿型加工。数控加工选用不同的加工办法和加工工艺，其抵达的精度、作用也不相同。

3.3两种加工办法比较

尽管传统的低速铣床也可加工叶片的曲面，但难以操控叶片的型线，尤其在叶片比较薄的当地，传统的低速铣床在切削力的作用下，发生振荡和弹性让步，下降了加工精度。一般传统三轴铣床加工外表粗糙较差和存在着加工死角，一般在工艺上还要进行许多的外表打磨。数控机床将叶片型线输入操控箱内，能够随意操控和调整铣刀的加工，用直线、圆弧指令迫临零件，操控刀位轨道使叶片外表的实践曲线与规划的曲线完全一致，精加工后的叶片外表不必打磨，便抵达规划要求。

数控机床加工的叶片型线和精度，依据编制的规划程序操控加工，能够不再对叶片外表进行检测。数控机床的精度由有关部分按规守时限制期进行查验，所以它的牢靠性和精度远高于惯例叶片加工后的检测办法。

4太浦河水泵叶片加工

太浦河泵站斜150轴伸泵叶轮直径4.1米，每个叶轮有三个叶片，每个叶片重～1.95t，共18个叶片。为确保水泵叶片的加工质量，无锡水泵厂挑选了富春江水工机械厂的五轴联动数控机床，它的加作业用非常好。

数控机床加工的太浦河水泵叶片，叶片加工精度实测数值：

叶片正面波涛度0.4～0.8/100，会集区域0.5～0.8/100，并均匀散布。

叶片反面波涛度0.4～1.2/100，其间≤1/100的区域占总面积的87.7%。

叶片外表粗糙度1.6～5.3μm，集平散布区域2.6～3.8μm。

实测2502个点坐标，其坐标差错-3～+4mm，绝对值≤3mm的占90.67%。

按要求每个叶片分量差错≤39kg。实测18个叶片，分量差错0～35kg，其间≤25kg的占88.89%，≤10kg的占50%。

坐标差错即为叶片答应差错，叶轮直径4.1m，答应差错为±6.15mm。

5数控机床加工的经济性

数控机床的价格比较贵，所以加工的费用比惯例加工的要高。加工费用由机床折旧费、日常保护费、操作人员和管理人员费、加工中的正常损耗如刀具、电、气、冷却液等费用构成。最简略的核算办法是单位工时价格×工时数。工时包含软件核算工时和装夹、换刀等工时。承认数控加工的办法非常丰富，从2.5轴至5轴联动，速度从低速至高速、工艺改动许多，刀位轨道改动多，为有杰出的经济性，应依据不同加工件的产品质量要求，选定最优数控加工程序和经济的加工办法。

比方，加工余量的承认是为了确保叶片能加工出来，应依据叶片巨细、厚度，挑选适宜的叶片单面加工余量，太浦河水泵叶片的尺度可放5～13mm余量；叶片根部、进出口边圆角等处可考虑以磨代铣下降费用。为了经济、高效又高精度的加工叶片，加工精度可经过人机交互设定。粗加工时三轴联动重切削加工去除许多外表余量，精加工时选用五轴联动高速加工，消除加工死角及薄壁处的振荡和弹性让步，外表加工后不必打磨。在作业软件上能够首要用CAD三维规划、造型叶片，修正叶片外表缺点，对外表润滑处理。然后用CAM灵敏规划加工办法、承认加工参数、刀具等，进行刀轨的校核、修改、优化、模仿仿真以取得最佳加工刀位轨道，经过后处理程序生成加工程序。

太浦河水泵的叶轮直径4.1m，每个叶片重1.95t，由于托付外厂数控机床加工，每个叶片费用近8万元。0Cr13Ni4Mo的资料比较硬，如叶片铸造余量留得比较大，将添加数控机床的加工量和加工工时数。操控叶片的铸造质量，能够操控加工费用。

6结束语

篇5

20世纪中期，跟着电子技能的开展，主动信息处理、数据处理以及电子核算机的呈现，给主动化技能带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工进程进行操控，推动了机床主动化的开展。

选用数字技能进行机械加工，最早是在40时代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司,ParsonsCorporation完结的。他们在制作飞机的结构及直升飞机的滚动机翼时，运用全数字电子核算机对机翼加工途径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工道路的影响，使得加工精度抵达±0.0381mm,±0.0015in，抵达了其时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控体系，成功地完结了一起操控三轴的运动。这台数控机床被咱们称为国际上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的根底上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司,Bendix-Cooperation正式出产出来。

在此往后，从1960年开端，其他一些工业国家，如德国、日本都连续开发、出产及运用了数控机床。

数控机床中开端呈现并取得运用的是数控铣床，由于数控机床能够处理一般机床难于担任的、需求进行概括加工的曲线或曲面零件。

但是，由于其时的数控体系选用的是电子管，体积巨大，功耗高，因而除了在军事部分运用外，在其他职业没有得到推行运用。

到了1960年往后，点位操控的数控机床得到了敏捷的开展。由于点位操控的数控体系比起概括操控的数控体系要简略得多。因而，数控铣床、冲床、坐标镗床许多开展，据统计资料标明，到1966年实践运用的约6000台数控机床中，85%是点位操控的机床。

数控机床的开展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有主动换刀设备的数控机床，它能完结工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品开端是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司,Keaney&TreckerCorp.开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，依据穿孔带的指令主动挑选刀具，并经过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时刻和替换刀具的时刻。加工中心现在现已成为数控机床中一种非常重要的种类，不只有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于反转全体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首要把几台数控机床衔接成具有柔性的加工体系，这便是所谓的柔性制作体系,FlexibleManufacturingSystem——FMS之后，美、欧、日等也相继进行开发及运用。1974年往后，跟着微电子技能的敏捷开展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功用加强，开展成核算机数字操控机床,简称为CNC机床，进一步推动了数控机床的广泛运用和大力开展。

80时代，国际上呈现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件主动装卸和监控查验设备的柔性制作单元,FlexibleManufacturingCell——FMC。这种单元出资少，见效快，既可独自长时刻少人看守作业，也可集成到FMS或更高档的集成制作体系中运用。

现在，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装置等范畴扩展，从中小批量加工向大批量加工开展。

所以机床数控技能，被认为是现代机械主动化的根底技能。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是首要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花东西等进行相应的加工。车床首要用于加工轴、盘、套和其他具有反转外表的工件，是机械制作和修配工厂中运用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，经过绳子使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械创造家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年选用沟通齿轮，可改动进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨选用了四级带轮和背轮组织来改动主轴转速。

为了进步机械化主动化程度，1845年，美国的菲奇创造转塔车床；1848年，美国又呈现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴主动车床，不久他又制成三轴主动车床；20世纪初呈现了由独自电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次国际大战后，由于军械、轿车和其他机械工业的需求，各种高效主动车床和专门化车床敏捷开展。为了进步小批量工件的出产率，40时代末，带液压仿形设备的车床得到推行，与此一起，多刀车床也得到开展。50时代中，开展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序操控车床。数控技能于60时代开端用于车床，70时代后得到敏捷开展。

车床依用处和功用区分为多种类型。

一般车床的加工目标广，主轴转速和进给量的调整规划大，能加工工件的表里外表、端面和表里螺纹。这种车床首要由工人手艺操作，出产功率低，适用于单件、小批出产和修配车间。

转塔车床和反转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人顺次运用不同刀具完结多种工序，适用于成批出产。

主动车床能按必定程序主动完结中小型工件的多工序加工，能主动上下料，重复加工一批相同的工件，适用于大批、许多出产。

多刀半主动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局办法与一般车床类似，但两组刀架别离装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其出产率比一般车床进步3～5倍。

仿形车床能模仿样板或样件的形状尺度，主动完结工件的加工循环，适用于形状较杂乱的工件的小批和成批出产，出产率比一般车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的反转作业台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在一般车床上设备的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的一起，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。一般带有铲磨附件，由独自电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定外表的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床首要用于车削加工，但附加一些特别部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特色，适用于工程车、船只或移动修理站

看机床的水平首要看金属切削机床，其他机床技能和杂乱性不高，便是近几年很盛行的电加工机床，也仅仅办法的改动，没什么杂乱性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有许多出口，由于它简略，底子归于劳动密集型。

金属加工首要是去除资料，得到想得到的金属形状。去除资料，首要靠车和铣，车床开展为数控车床，铣床开展为加工中心。高精度多轴机床，能够让杂乱零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个杂乱零件，曾经由许多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其间还有作废的，最新的复合数控机床几天乃至几个小时就全干好了，并且精度比你规划的还高。零件精度高就意味着寿数长，牢靠性好。

由一般开展到数控，一个人顶本来的十个，在精度上，更是无法说，习惯性上，零件变了，换个程序就行。把人的要素也降为最低，曾经在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不可，要是谁把握了，那牛得很。现在用数控设备，只需你会编程，把参数输进去就能够了，很简略，刚结业的技校学生都会，并且批量的产品质量也有确保。

自美国在50时代末搞出国际一台数控车床后，机床制作业就进入了数控时代，我国在六十时代也搞出了第一代数控机床，但后来我国进入了什么时代，咱们都知道。等80时代咱们再去看国际的数控机床水平，距离便是20年了，其实奋勇赶上还有期望，但公营工厂不思进取，到了90时代，咱们再去看国际水平，已有30年的距离了。我国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个比方来讲：比方，出产一根轴，苏联的办法是建一个专用出产线，用多台专用机床，优点是批量很简略上去，但一旦这根轴的参数发生了改动，这条线就作废了，出产人员也就没事做了。在1960－1980时代，公营工厂一个产品出产几十年不变样。到了1980时代后，其时搞商品经济，这些厂不能敏捷习惯商场，运营就困难了，到了90时代就许多破产，许多员工下岗。现代的出产也有大批量出产，但首要是单件小批量，不管是那种，只需你的设备是数控的，习惯起来就快。专业机床的路子现已到头了，;西方走的路和前苏联不相同，当年的“东芝”事情，便是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推动螺旋桨上的制作，上了一个层次，让美国的声纳听不到潜艇声响了，所以美国要惩办东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制作业也落后了，他们落后，咱们就更不必说了。尽管，美国搞出了国际第一台数控机床，但数控机床的开展，仍是要数德国。德国本来在机械方面便是国际第一，数控机床无非便是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩余的便是电子体系方面，德国的电子体系工业本来就强壮，所以在上世纪六、七十时代，德国就执机床界的盟主了。

但日自己的强项便是仿制，从上世纪70时代起，日本许多从德国引入技能，消化后许多仿制，经过尽力，日本在90时代起，就逾越了德国，成为国际第一大数控机床出产国，直到现在仍是。他们在机床制作水平上，有一些也走在了国际前面，如在机床复合,一机多种功用化方面，是国际第一。数控机床的中心就在数控体系方面，日本现在在体系方面也排国际第一，首要是它的发拿科公司。第一代的体系用步进电机，咱们现在也能造，第二代用沟通伺服电机。现在的数控体系的中心便是沟通伺服电机和体系内的逻辑操控软件，沟通伺服电机咱们国家现在还没有谁能制作，这是一个光学、机械、电子的归纳体。逻辑操控软件便是操控机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的体系能一起操控3轴，高档体系能操控五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。咱们国家也由有5轴体系，但“做秀”的成份多，还没有用化。咱们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制作业水平凹凸的标志，其中心便是数控体系。咱们现在不要说体系，便是国内造的质量略微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，首要是买日本的，咱们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿数方面都有问题。现在国内的各大机床厂，数控体系100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的体系，占80％以上，也有德国西门子的体系，但比较少。德国西门子体系为什么用的少呢？前期，德国体系不太能合适咱们的电网，咱们的电网安稳性不可，西门子体系的电子伺服模块简略烧坏。日本就不同了，他们的体系就烧不坏。近来西门子体系改进了不少，价格方面仍是略高。德国人很不注重我国，所以他们的体系汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高档数控机床而言，其赢利的主体是被外国人拿走了，我国仅仅挣了一个辛苦钱。美国为什么没有能成为数控机床制作大国呢？这个和他们其时拟定工业方针的人有关，再加上其时美国的劳动力贵，买比制作合算。机床归于出资大，见效慢，回报率底的工业，并且需求技能堆集。不太赞同美国状况。但后来美国发现，机床归于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制作都有问题，所以他们从头拟定方针，拔擢了一些机床厂，规则了一些单位只能买国产设备，便是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床职业。美国机床在国际上没有什么竞赛力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精细机床，瑞士的适当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国归于二流，我国很少买他们的机床。西班牙为了让我国进口他们的机床，不吝借款给我国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制作才干比大陆区域略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90时代引入日本技能开展的。韩国应该好一点，它有自己制作的、现已商业化了的数控体系，但进口到我国的机床，应咱们的要求，也换成了日本体系。咱们对他们的体系信不过。韩国数控机床首要有两家：大宇和现代。大宇现在在我国设有合资企业。台湾机床和咱们大体相同，自己造机械部分，体系收购日本的。但他们的机床质量差，寿数短，现在在大陆影响很坏。其实他们比咱们国产的要好一点。但咱们自己的差，咱们还能忍受，台湾的机床是用美金买来的，用的欠好，那火就大了。台湾最首要的几家机床厂已方案把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂现在在国内的竞赛中，也打着“国产”的旗帜。

近来跟着我国的经济开展，也引起了国际一些首要机床厂商的留意，2000年，日本最大的机床制作商“马扎克”在我国银川设立了一家数控机床合资厂，听说制作水平适当高，声称“智能化、网络化”工厂，和国际同步。本年日本别的一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

现在，国家拟定了一些方针，鼓舞国民运用国产数控机床，各厂家也在尽力追逐。国内买机床最多的是军工企业，一个购买方案里，80％是进口，国产机床满意不了需求。往后五年内，这个趋势不会改动。不过就现在国内的需求来讲，我国的数控机床现在能满意中低档产品的订购。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、规划、制作和运用上，技能最先进、经历最多的国家。因其社会条件不同，各有特色。

1.美国的数控开展史

美国政府注重机床工业，美国国防部等部分因其军事方面的需求而不断提出机床的开展方向、科研使命,并且供给足够的经费，且收罗国际人才，特别考究“功率”和“立异”，注重根底科研。因而在机床技能上不断立异，如1952年研制出国际第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70时代初研制成FMS、1987年创始开放式数控体系等。由於美国首要结合轿车、轴承出产需求，充沛开展了许多大批出产主动化所需的主动线，并且电子、核算机技能在国际上抢先，因而其数控机床的主机规划、制作及数控体系根底厚实，且一向注重科研和立异，故其高功用数控机床技能在国际也一向抢先。当今美国出产宇航等运用的高功用数控机床，其存在的经验是，侧重於根底科研，忽视运用技能，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产值添加缓慢，于1982年被后进的日本逾越，并许多进口。从90时代起，纠正曩昔倾向，数控机床技能上转向有用，产值又逐步上升。

2.德国的数控开展史

德国政府一向注重机床工业的重要战略地位，在多方面大力拔擢。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实践相结合，根底科研与运用技能科研偏重。企业与大学科研部分严密协作，对数控机床的共性和特性问题进行深化的研讨，在质量上精雕细镂。德国的数控机床质量及功用杰出、先进有用、名副其实，出口广泛国际。尤其是大型、重型、精细数控机床。德国特别注重数控机床主机及配套件之先进有用，其机、电、液、气、光、刀具、丈量、数控体系、各种功用部件，在质量、功用上居国际前列。如西门子公司之数控体系，均为国际闻名，竞相选用。

3.日本的数控开展史

日本政府对机床工业之开展反常注重，经过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导开展。在注重人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技能上学习美国，乃至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产值(7,342台)逾越美国(5,688台)，至今产值、出口量一向居国际首位(2001年产值46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先出产值大而广的中档数控机床，许多出口，占去国际广阔商场。在上世纪80时代开端进一步加强科研，向高功用数控机床开展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地开展商场所需各种低中高档数控体系，在技能上抢先，在产值上居国际第一。该公司现有员工3,674人，科研人员逾越600人，月产才干7,000套，销售额在国际商场上占50%，在国内约占70%，对加快日本和国际数控机床的开展起了严重促进作用。4.我国的现状

我国数控技能的开展起步于二十世纪五十时代，我国于1958年研