畢業論文
題目： 學生姓名： 班 級：專 業：指導教師：
年6月16日
2012
摘 要
世界製造業轉移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經進入工業化發展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業正逐漸向發展中國家轉移。我國目前經濟發展已經過了發展初期，正處於重化工業發展中期。
未來10年將是中國機械行業發展最佳時期。美國、德國的重化工業發展期延續了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業發展期平均延續了12年，我們估計中國的重化工業發展期將至少延續10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨着中國重化工業進程的推進，中國企業規模、產品技術、質量等都將得到大幅提升，國產機械產品國際競爭力增強，逐步替代進口，並加速出口。目前，機械行業中部分子行業如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經受益於國際間的產業轉移，並將持續受益；電站設備、工程機械、牀等將受益於產業轉移，加快出口進程
關鍵詞 : 數控 工業化發展 刀具 機牀
目 錄
近年來，發展起來的圖形交互式編程系統（wop，又稱面向車間編程），很受用户歡迎。這種編程方式不使用g、m代碼，而是藉助圖形菜單，輸入整個圖形塊以及相應參數作為加工指令，形成加工程序，與傳統加工時的思維方式類似。圖形交互編程方法在制定標準後，有可能成為各種型號的數控機牀統一的編程方法。
2）使用方法
數控機牀普遍採用彩色crt進行人機對話、圖形顯示和圖形模擬的。有的數控機牀將採用説明書、編程指南、潤滑指南等存入系統共使用者調閲。
3.2 按控制運動軌跡分類
3.2.1．點位控制數控機牀
位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機牀數控系統只控制行程終點的座標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個座標軸之間的運動無任何聯繫。可以幾個座標同時向目標點運動，也可以各個座標單獨依次運動。
這類數控機牀主要有數控座標鏜牀、數控鑽牀、數控衝牀、數控點焊機等。點位控制數控機牀的數控裝置稱為點位數控裝置。
3.2.2．直線控制數控機牀
直線控制數控機牀可控制刀具或工作台以適當的進給速度，沿着平行於座標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據切削條件可在一定範圍內變化。
直線控制的簡易數控車牀，只有兩個座標軸，可加工階梯軸。直線控制的數控銑牀，有三個座標軸，可用於平面的銑削加工。現代組合機牀採用數控進給伺服系統，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鑽鏜加工，它也可算是一種直線控制數控機牀。
數控鏜銑牀、加工中心等機牀，它的各個座標方向的進給運動的速度能在一定範圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機牀應該稱為點位/直線控制的數控機牀。
3.3.3．輪廓控制數控機牀
輪廓控制數控機牀能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機牀移動部件的起點與終點座標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。
常用的數控車牀、數控銑牀、數控磨牀就是典型的輪廓控制數控機牀。數控火焰切割機、電火花加工機牀以及數控繪圖機等也採用了輪廓控制系統。輪廓控制系統的結構要比點位/直線控系統更為複雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然後進行相應的速度與位移控制。
現在計算機數控裝置的控制功能均由軟件實現，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數專用控制系統外，現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。
3.3 按驅動裝置的特點分類
3.3.1開環控制數控機牀
這類控制的數控機牀是其控制系統沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統每發出一個進給指令，經驅動電路功率放大後，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲槓旋轉，通過絲槓螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈衝的頻率與脈衝數所決定的。此類數控機牀的信息流是單向的，即進給脈衝發出去後，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環控制數控機牀。
開環控制系統的數控機牀結構簡單，成本較低。但是，系統對移動部件的實際位移量不進行監測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲槓等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環控制系統僅適用於加工精度要求不很高的中小型數控機牀，特別是簡易經濟型數控機牀。
3.3.2閉環控制數控機牀
接對工作台的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機牀進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環系統的運動精度主要取決於檢
測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環控制數控機牀的系統框圖。圖中a為速度傳感器、c為直線位移傳感器。當位移指令值發送到位置比較電路時，若工作台沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，通過a將速度反饋信號送到速度控制電路，通過c將工作台實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較後得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數控機牀，因把機牀工作台納入了控制環節，故稱為閉環控制數控機牀。
閉環控制數控機牀的定位精度高，但調試和維修都較困難，系統複雜，成本高。
3.3.3半閉環控制數控機牀
半閉環控制數控機牀是在伺服電動機的軸或數控機牀的傳動絲槓上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲槓的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然後反饋到數控裝置中去，並對誤差進行修正。通過測速元件a和光電編碼盤b可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作台的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現控制。由於工作台沒有包括在控制迴路中，因而稱為半閉環控制數控機牀。
半閉環控制數控系統的調試比較方便，並且具有很好的穩定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結構更加緊湊。
3.3.4混合控制數控機牀
將以上三類數控機牀的特點結合起來，就形成了混合控制數控機牀。混合控制數控機牀特別適用於大型或重型數控機牀，因為大型或重型數控機牀需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只採用全閉環控制，機牀傳動鏈和工作台全部置於控制閉環中，閉環調試比較複雜。混合控制系統又分為兩種形式：
（1）開環補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環伺服機構，另外附加一個校正電路。用裝在工作台的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統的誤差。
（2）半閉環補償型。它是用半閉環控制方式取得高精度控制，再用裝在工作台上的直線位移測量元件實現全閉環修正，以獲得高速度與高精度的統一。其中a是速度測量元件（如測速發電機），b是角度測量元件，c是直線位移測量元件。
4.3.合理選擇夾具
1)儘量選用通用夾具裝夾工件，避免採用專用夾具； 2)零件定位基準重合，以減少定位誤差。
4.4.確定加工路線
加工路線是指數控機牀加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。1)應能保證加工精度和表面粗糙要求； 2)應儘量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。
4.5.加工路線與加工餘量的聯繫
目前，在數控車牀還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的餘量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的餘量安排在普通車牀上加工。如必須用數控車牀加工時，則需注意程序的靈活安排。
4.6.夾具安裝要點
目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，並從主軸後端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。
5.2、控制尺寸精度的技巧 5.2.1.修改刀補值保證尺寸精度
由於
2a標註尺寸經換算後而得到的編程尺寸。其中，φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三個尺寸為分別取兩極限尺寸平均值後得到的編程尺寸。
5.2.4.修改程序和刀補控制尺寸
數控加工中，我們經常碰到這樣一種現象：程序自動運行後，停車測量，發現工件尺寸達不到要求，尺寸變化無規律。如用1號外圓刀加工圖3所示工件，經粗加工和半精加工後停車測量，各軸段徑向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。對此，筆者採用修改程序和刀補的方法進行補救，方法如下：
a.修改程序
原程序中的x30不變，x23改為x23.03，x16改為x16.04，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統一公差0.06mm；
b.改刀補
在1號刀刀補001處輸入u-0.06。
經過上述程序和刀補雙管齊下的修改後，再調用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。
數控車削加工是基於數控程序的自動化加工方式，實際加工中，操作者只有具備較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能，方能編制出高質量的加工程序，加工出高質量的工件。
電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機牀座標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過plc與cnc通信，通報現時工作狀態並接受cnc的控制。
進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機牀座標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。
(6)電器硬件電路隨着plc功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機牀櫃中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由plc邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的瞭解，還要對機牀的plc語言與程序深入掌握才行。
(7)機牀(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機牀
各種動作的執行者和機牀各種現實狀態的報告員。
這裏可能的主要故障多數屬於電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脱開或斷裂。
(8)速度測量通常由集裝於主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。
這裏應注意測速反饋電壓的匹配聯接，並且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由於測速反饋線接反或者斷線所致。
(9)位置測量較早期的機牀使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機牀多采
用光柵尺和數字脈衝編碼器作為位置測量元件。它們對機牀座標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到cnc並與指令位移相比較直至座標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。
位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。
(10)外部設備一般指pc計算機、打印機等輸出設備，多數不屬於機牀的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。(1)數據輸入裝置將指令信息和各種
應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閲讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，cnc鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用於大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、pc計算機等等。
(2)數控系統數控機牀的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然後有序地發出各種需要的運動指令和各種機牀功能的控制指令，直至運動和功能結束。
數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。
(3)可編程邏輯控制器是機牀各項功能的邏輯控制中心。它將來自cnc的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機牀的各種信息及工作狀態傳送給cnc，使cnc能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機牀的控制。
當代plc多集成於數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而plc硬件則在規模較大的系統中往往採取分佈式結構。plc與cnc的集成是採取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。
不同廠商的plc有不同的plc語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機牀plc程序的前提是先熟悉該機牀的plc語言。
(4)主軸驅動系統接受來自cnc的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過plc將主軸的各種現實工作狀態通告cnc用以完成對主軸的各項功能控制。
主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例
如零漂等。通常cnc中也設有主軸相關的機牀數據，並且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿衝突。
(5)進給伺服系統接受來自cnc對每個運動座標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機牀座標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過plc與cnc通信，通報現時工作狀態並接受cnc的控制。
進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳
化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機牀座標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。
(6)電器硬件電路隨着plc功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機牀櫃中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由plc邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的瞭解，還要對機牀的plc語言與程序深入掌握才行。
(7)機牀(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機牀
各種動作的執行者和機牀各種現實狀態的報告員。
這裏可能的主要故障多數屬於電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脱開或斷裂。
(8)速度測量通常由集裝於主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。
這裏應注意測速反饋電壓的匹配聯接，並且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由於測速反饋線接反或者斷線所致。
(9)位置測量較早期的機牀使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機牀多采
用光柵尺和數字脈衝編碼器作為位置測量元件。它們對機牀座標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到cnc並與指令位移相比較直至座標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。
位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。
(10)外部設備一般指pc計算機、打印機等輸出設備，多數不屬於機牀的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。
(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閲讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，cnc鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用於大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、pc計算機等等。
(2)數控系統數控機牀的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然後有
序地發出各種需要的運動指令和各種機牀功能的控制指令，直至運動和功能結束。
數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。
(3)可編程邏輯控制器是機牀各項功能的邏輯控制中心。它將來自cnc的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機牀的各種信息及工作狀態傳送給cnc，使cnc能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機牀的控制。
當代plc多集成於數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而plc硬件則在規模較大的系統中往往採取分佈式結構。plc與cnc的集成是採取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。
不同廠商的plc有不同的plc語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機牀plc程序的前提是先熟悉該機牀的plc語言。
(4)主軸驅動系統接受來自cnc的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過plc將主軸的各種現實工作狀態通告cnc用以完成對主軸的各項功能控制。
主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例
如零漂等。通常cnc中也設有主軸相關的機牀數據，並且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿衝突。
(5)進給伺服系統接受來自cnc對每個運動座標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機牀座標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過plc與cnc通信，通報現時工作狀態並接受cnc的控制。
進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機牀座標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。
(6)電器硬件電路隨着plc功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成
與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機牀櫃中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由plc邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的瞭解，還要對機牀的plc語言與程序深入掌握才行。
(7)機牀(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機牀
各種動作的執行者和機牀各種現實狀態的報告員。
這裏可能的主要故障多數屬於電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脱開或斷裂。
(8)速度測量通常由集裝於主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。
這裏應注意測速反饋電壓的匹配聯接，並且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由於測速反饋線接反或者斷線所致。
(9)位置測量較早期的機牀使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機牀多采
用光柵尺和數字脈衝編碼器作為位置測量元件。它們對機牀座標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到cnc並與指令位移相比較直至座標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。
位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。
(10)外部設備一般指pc計算機、打印機等輸出設備，多數不屬於機牀的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。
(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閲讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，cnc鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用於大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、pc計算機等等。
(2)數控系統數控機牀的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然後有序地發出各種需要的運動指令和各種機牀功能的控制指令，直至運動和功能結束。
數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。
(3)可編程邏輯控制器是機牀各項功能的邏輯控制中心。它將來自cnc的各種運動
及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機牀的各種信息及工作狀態傳送給cnc，使cnc能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機牀的控制。
當代plc多集成於數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而plc硬件則在規模較大的系統中往往採取分佈式結構。plc與cnc的集成是採取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。
不同廠商的plc有不同的plc語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機牀plc程序的前提是先熟悉該機牀的plc語言。
(4)主軸驅動系統接受來自cnc的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過plc將主軸的各種現實工作狀態通告cnc用以完成對主軸的各項功能控制。
主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例
如零漂等。通常cnc中也設有主軸相關的機牀數據，並且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿衝突。
(5)進給伺服系統接受來自cnc對每個運動座標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機牀座標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過plc與cnc通信，通報現時工作狀態並接受cnc的控制。
進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機牀座標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。
(6)電器硬件電路隨着plc功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機牀櫃中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由plc邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的瞭解，還要對機牀的plc語言與程序
深入掌握才行。
(7)機牀(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機牀
各種動作的執行者和機牀各種現實狀態的報告員。
這裏可能的主要故障多數屬於電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脱開或斷裂。
(8)速度測量通常由集裝於主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。
這裏應注意測速反饋電壓的匹配聯接，並且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由於測速反饋線接反或者斷線所致。
(9)位置測量較早期的機牀使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機牀多采
用光柵尺和數字脈衝編碼器作為位置測量元件。它們對機牀座標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到cnc並與指令位移相比較直至座標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。
位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。
(10)外部設備一般指pc計算機、打印機等輸出設備，多數不屬於機牀的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。
(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閲讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，cnc鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用於大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、pc計算機等等。
(2)數控系統數控機牀的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然後有序地發出各種需要的運動指令和各種機牀功能的控制指令，直至運動和功能結束。
數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。
(3)可編程邏輯控制器是機牀各項功能的邏輯控制中心。它將來自cnc的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機牀的各種信息及工作狀態傳送給cnc，使cnc能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機牀的控制。
當代plc多集成於數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而plc硬件則在規
模較大的系統中往往採取分佈式結構。plc與cnc的集成是採取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。
不同廠商的plc有不同的plc語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機牀plc程序的前提是先熟悉該機牀的plc語言。
(4)主軸驅動系統接受來自cnc的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過plc將主軸的各種現實工作狀態通告cnc用以完成對主軸的各項功能控制。
主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例
如零漂等。通常cnc中也設有主軸相關的機牀數據，並且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿衝突。
(5)進給伺服系統接受來自cnc對每個運動座標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機牀座標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過plc與cnc通信，通報現時工作狀態並接受cnc的控制。
進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機牀座標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。
(6)電器硬件電路隨着plc功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機牀櫃中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由plc邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的瞭解，還要對機牀的plc語言與程序深入掌握才行。
(7)機牀(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機牀
各種動作的執行者和機牀各種現實狀態的報告員。
這裏可能的主要故障多數屬於電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脱開或斷裂。
(8)速度測量通常由集裝於主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。
這裏應注意測速反饋電壓的匹配聯接，並且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由於測速反饋線接反或者斷線所致。
(9)位置測量較早期的機牀使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機牀多采
用光柵尺和數字脈衝編碼器作為位置測量元件。它們對機牀座標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到cnc並與指令位移相比較直至座標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。
位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。
(10)外部設備一般指pc計算機、打印機等輸出設備，多數不屬於機牀的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。
(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閲讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，cnc鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用於大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、pc計算機等等。
(2)數控系統數控機牀的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然後有序地發出各種需要的運動指令和各種機牀功能的控制指令，直至運動和功能結束。
數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。
(3)可編程邏輯控制器是機牀各項功能的邏輯控制中心。它將來自cnc的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機牀的各種信息及工作狀態傳送給cnc，使cnc能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機牀的控制。
當代plc多集成於數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而plc硬件則在規模較大的系統中往往採取分佈式結構。plc與cnc的集成是採取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。
不同廠商的plc有不同的plc語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機牀plc程序的前提是先熟悉該機牀的plc語言。
(4)主軸驅動系統接受來自cnc的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過plc將主軸的各種現實工作狀態通告cnc用以完成對主軸的各項功能控制。
主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例
如零漂等。通常cnc中也設有主軸相關的機牀數據，並且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿衝突。
(5)進給伺服系統接受來自cnc對每個運動座標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機牀座標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過plc與cnc通信，通報現時工作狀態並接受cnc的控制。
進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機牀座標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。
(6)電器硬件電路隨着plc功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機牀櫃中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由plc邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的瞭解，還要對機牀的plc語言與程序深入掌握才行。
(7)機牀(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機牀
各種動作的執行者和機牀各種現實狀態的報告員。
這裏可能的主要故障多數屬於電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脱開或斷裂。
(8)速度測量通常由集裝於主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。
這裏應注意測速反饋電壓的匹配聯接，並且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由於測速反饋線接反或者斷線所致。
(9)位置測量較早期的機牀使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機牀多采
用光柵尺和數字脈衝編碼器作為位置測量元件。它們對機牀座標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到cnc並與指令位移相比較直至座標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。
位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。
(10)外部設備一般指pc計算機、打印機等輸出設備，多數不屬於機牀的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。
6.2.數控機牀運動座標的電氣控制
數控機牀一個運動座標的電氣控制由電流(轉矩)控制環、速度控制環和位置控制環串聯組成。
(1)電流環是為伺服電機提供轉矩的電路。一般情況下它與電動機的匹配調節已由製造者作好了或者指定了相應的匹配參數，其反饋信號也在伺服系統內聯接完成，因此不需接線與調整。
(2)速度環是控制電動機轉速亦即座標軸運行速度的電路。速度調節器是比例積分(pi)調節器，其p、i調整值完全取決於所驅動座標軸的負載大小和機械傳動系統(導軌、傳動機構)的傳動剛度與傳動間隙等機械特性，一旦這些特性發生明顯變化時，首先需要對機械傳動系統進行修復工作，然後重新調整速度環pi調節器。
速度環的最佳調節是在位置環開環的條件下才能完成的，這對於水平運動的座標軸和轉動座標軸較容易進行，而對於垂向運動座標軸則位置開環時會自動下落而發生危險，可以採取先摘下電動機空載調整，然後再裝好電動機與位置環一起調整或者直接帶位置環一起調整，這時需要有一定的經驗和細心。速度環的反饋環節見前面“速度測量”一節。
(3)位置環是控制各座標軸按指令位置精確定位的控制環節。位置環將最終影響座標軸的位置精度及工作精度。這其中有兩方面的工作：
一是位置測量元件的精度與cnc系統脈衝當量的匹配問題。測量元件單位移動距離
發出的脈
衝數目經過外部倍頻電路和/或cnc內部倍頻係數的倍頻後要與數控系統規定的分辨率相符。例如位置測量元件10脈衝/mm，數控系統分辨率即脈衝當量為0.001mm，則測量元件送出的脈衝必須經過100倍頻方可匹配。
二是位置環增益係數kv值的正確設定與調節。通常kv值是作為機牀數據設置的，數控系統中對各個座標軸分別指定了kv值的設置地址和數值單位。在速度環最佳化調節後kv值的設定則成為反映機牀性能好壞、影響最終精度的重要因素。kv值是機牀運動座標自身性能優劣的直接表現而並非可以任意放大。關於kv值的設置要注意兩個問題，首先要滿足下列公式： kv=v/δ
式中v——座標運行速度，m/min δ——跟蹤誤差，mm
注意，不同的數控系統採用的單位可能不同，設置時要注意數控系統規定的單位。例如，座標運行速度的單位是m/min，則kv值單位為m/(mm·min)，若v的單位為mm/s，則kv的單位應為mm/(mm·s)。
其次要滿足各聯動座標軸的kv值必須相同，以保證合成運動時的精度。通常是以kv值最低的座標軸為準。
位置反饋(參見上節“位置測量”)有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環控制即無位置反饋，步進電機驅動一般即為開環；一種是半閉環控制，即位置測量元件不在座標軸最終運動部件上，也就是説還有部分傳動環節在位置閉環控制之外，這種情況要求環外傳動部分應有相當的傳動剛度和傳動精度，加入反向間隙補償和螺距誤差補償之後，可以得到很高的位置控制精度；
結
語
制定符合中國國情的總體發展戰略，確立與國際接軌的發展道路，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。本文在對數控技術和產業發展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀我國數控技術和產業的發展途徑進行了探討，提出了以科技創新為先導，以商品化為主幹，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為後盾，堅持可持續發展道路的總體發展戰略。在此基礎上，研究了發展新型數控系統、數控功能部件、數控機牀整機等的具體技術途徑。
我們衷心希望，我國科技界、產業界和教育界通力合作，把握好知識經濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰，為在21世紀使我國數控技術和產業走向世界的前列，使我國經濟繼續保持強勁的發展勢頭而共同努力奮鬥！
致
謝
時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業時節，春夢秋雲，聚散真容易。在這個美好的季節裏，我在電腦上敲出了最後一個字，心中湧現的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨着論文的終結，意味着我生命中最純美的學生時代即將結束，儘管百般不捨，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。
三年寒窗，所收穫的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閲讀、實踐中所培養的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學習上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。
還要感謝我的父母，給予我生命並竭盡全力給予了我接受教育的機會，養育之恩沒齒難忘； 他們不僅培養了我對中國傳統文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子裏，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！，還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對他們，我始終心懷感激。最後，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閲、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！
xxxxxxx大學
2011屆本科畢業論文（設計）論文題目：數控機牀的發展與趨勢 學生姓名：xxxx 所在院系： xxxxxx 所學專業： xxxxxx 導師姓名：xxxxx 完成時間：2010年x月xx日 摘要
數控機牀集計算機技術，電子技術，自動控制技術，傳感測量，機械製造，是典型的機電一體化產品。它的發展和應用開創了製造業的新時代，改變了製造業的生產方式，產業結構，管理方式，使世界製造業的格局發生了巨大的變化。
本文主要講述了數控機牀國內外的發展概況，現代數控技術的發展趨勢。介紹了數控機牀的特點，組成與分類，並介紹了可編程控制器（plc）在數控機牀中的應用。重點介紹了磨牀的概況，以及現代數控磨牀的特點，並用plc進行了對自動磨牀電氣系統的改造。
本文在編寫過程中，參閲了同行的教材，資料和文獻，得到了許多幫助，在此謹致謝意。關鍵詞：發展趨勢組成分類概述結構功能 plc 改造 abstract the numerical control engine bed collection computer technology, the electronic technology, the automatic control technology, the sensing survey, the machine manufacture, is the typical integration of machinery ’s development and the application founded the manufacturing industry new times, changed the manufacturing industry production method, the industrial structure, manages the way, caused the world manufacturing industry the pattern to have article mainly narrated the numerical control engine bed domestic and foreign development survey, the modern numerical control technology trend of uced the numerical control engine bed characteristic, the composition and the classification, and introduced programmable controller(plc)in the numerical control engine bed uced with emphasis the grinder survey, as well as the modern numerical control grinder characteristic, and has carried on with plc to the automatic grinder electrical system article in the compilation process, has referred colleague's teaching material, the material and the literature, obtained many help, respectfully offers thanks in word: trend of development textural classification outline structure function plc transformation.目錄
1.前言 1 2.數控機牀概要 2 2.1數控機牀的產生 2 2.2數控機牀的發展 3 2.3數控機牀的組成及工作原理 4 2.3數控技術的複合化 5 2.4數控技術的開放性 6 2.4數控技術的先進性 7 3.國產數控機牀的發展現狀 9 3.1國產數控機牀與國際先進水平差距逐漸縮小 9 3.2國產數控機牀存在的問題 9 3.3核心技術嚴重缺乏 10 3.4民族品牌與國際品牌差距明顯 10 3.5技術創新和成果轉化與市場脱節 11 3.6缺乏先進的管理機制 11 4.國內數控機牀的發展趨勢 11 4.1智能、高速、高精度化 11 4.2設計、製造綠色化 12 4.3複合化與系統化 12 4.4數控系統發展趨勢 12 4.4.1數控系統向開放式體系結構發展 12 4.4.2數控系統向軟數控方向發展 13 4.4.3數控系統控制性能向智能化方向發展 13 4.4.4數控系統向網絡化方向發展 14 4.4.5數控系統向高可靠性方向發展 14 4.4.6數控系統向複合化方向發展 14 4.7.7數控系統向多軸聯動化方向發展 15 裝置的工作原理 15 5.1輸入 15 5.2譯碼 15 5.3插補 15 5.4進給速度處理 15 5.5刀具補償 16 5.6位置控制 16 5.7顯示 16 5.8 io處理 16 5.9診斷 16 裝置的硬件結構 16 6.1單微處理器結構的cnc系統 17 6.2位置控制部分包括位置控制單元和速度控制單元 7.新型功能部件 18 8.結束語 18 致謝 19 參考文獻 20 1 前言
從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機牀給機械製造業帶來了革命性的變化。數控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利於生產管理的現代化以及經濟效益的提高。數控機牀是一種高度機電一體化的產品，適用於加工多品種小批量零件、結構較複雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密複製的零件、需要縮短生產週期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數控機牀的特點及其應用範圍使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。
進入21世紀，我國經濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發展的新時期。機牀製造業既面臨着機械製造業需求水平提升而引發的製造裝備發展的良機，也遭遇到加入世界貿易組織後激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進數控機牀的發展是解決機牀製造業持續發展的一個關鍵。隨着製造業對數控機牀的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機牀的應用範圍還在不斷擴大，並且不斷髮展以更適應生產加工的需要。本文簡要分析了數控機牀高速化、高精度化、複合化、智能化、開放化、網絡化、多軸化、綠色化等發展趨勢，並提出了我國數控機牀發展中存在的一些問題。
裝備工業的技術水平和現代化程度決定着整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業（如信息技術及其產業、航空、航天等國防工業產業）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經説過“各種經濟時代的區別，不在於生產什麼，而在於怎樣生產，用什麼勞動資料生產”。製造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進製造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國製造業廣泛採用數控技術，以提高製造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。
隨着社會的進步和科技的發展，現代機械製造工程領域方面越來越多地採用智能化、自動化，新設備、新技術的應用越來越普遍。我們對市場進行了調研，發現現在機械工業大量採用數控機牀甚至加工中心取代傳統的普通機牀的機械加工，採用計算機集成系統cims取代原有的生產製造管理過程，使企業生產智能化、集成化、網絡化。這將對生產第一線的工作人員提出越來越高的職業技術要求。
調查的結果表明：在數控技術專業方面人才缺口較大。市原來就屬於重工業城市，有許多大中小型企業，而石油化工、機械、鋼鐵等企業都具備數控技術設備。為適應生產技術的迅猛發展。提高企業在市場經濟中的競爭能力，不被淘汰，各企業正積極採取有效措施，添置現代新設備。在數控加工技術人才方面提出更高的要求，要求所需人員即要懂得較深的理論知識，以便使大量的新技術得到利用與開發，同時在實踐技能上更能勝任，由此可見，企業對數控加工技術與應用專業高級技術型人才和技能型人才的需求日益迫切。數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興製造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術範圍覆蓋很多領域：(1)機械製造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。2．數控機牀概要 2.1數控機牀的產生
製造業是生產物質財富的產業，機牀是製造業的主要生產設備，製造業中的絕大多數零件都直接或間接地經過機牀加工，固此機牀(也稱工作母機)是製造業的基礎。在傳統制造業中，對於大批量生產的產品，往往採用組合機牀等專用機牀組成的自動或半自動生產線；對於單件或小批量生產的產品，一般採用通用機牀加工。隨着科學技術的不斷髮展和社會生產力的不斷提高，市場對機械產品的要求越來越高，不僅要求提高產品的質量水平，而且要求加快產品更撕換代的速度．這樣就導致了現代製造業中多品種、中小批量生產的比重不斷增加。在這樣的情況下，再採用傳統的加工機牀就顯得不合理了．這主要體現在兩個方面：①應用專用機牀生產線生產準備週期長、費用高、產品不易更新(有時甚至不可能實現產品更新)； ②應用通用機牀則無法大幅度地提高生產效率或精確地控制產品質量，同時通用機牀也無法加工一些複雜度和精度要求很高的小批量生產的產品。相比之下，數控機牀的出現恰恰滿足了這些要求。
1948年美國帕森斯(p—ns)公司在研製加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機牀時，首先提出利用電子計算機控制機牀加工複雜曲線樣板的新概念。1952年帕森斯公司和麻省理工學院(mit)伺服機構研究所合作研製成功世界e第一台三座標數控銑牀，其數控系統採用脈衝乘法器原理，全部由電子管元件組成，雖然體積龐大，功能簡單，但卻意義重大，標誌着機械製造業進入r一個新的發展階段。1958年我國北京機牀研究所和清華大學開始研製數控機牀，1965年北京第一機牀廠開始生產三座標數控銑牀。
數控機牀的出現極大地促進了機牀行業的技術進步和行業發展。對於整個製造業來説．由於數控機牀的大量使用，使得產品質量大幅度提高，新產品開發週期明顯縮短。目前數控機牀已經遍佈軍工、航空航天、汽車、造船、機車車輛、機牀建築、通用機械、紡織、輕工、電子等幾乎所有制造行業。2.2數控機牀的發展(1)數控機牀的發展簡史
1946年誕生了世界上第一台電子計算機，這表明人類自g造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業，工業社會中創造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進^信息社會奠定了基礎。6年後，即在1 952年，計算機技術應用於機牀上，從而一種新型的用數字程序控制的機牀應運而生。這種機牀是一種綜合運用了計算機技術、自動控制、精密測景和機械設計等新技術的機電體化典型產品。數控機牀是一種裝有程序控制系統(數控系統)的自動化機牀。計算機數控階段也經歷了三個時代，即1970年的第四代——小型計算機，1974年的第五代微處理器和1990年的第六代——基於pc(國外稱為pc_based)。
從1952年美國麻省理工學院研製出第一台試驗性數控系統，到現在已走過了50多年的歷程。數控系統由當初的電子管式起步．經歷了以下幾個發展階段：分立式晶體管式汕規模集成電路式、大規模集成電路式、超大規模集成電路巾型計算機式、微機式的數控系統。
前三代數控裝置屬於採用專用控制計算機的硬件數控裝置，一般稱為nc數控系統。到20世紀80年代，總體發展趨勢是：數控裝置由nc向cnc發展；廣泛採用32位cpu組成多微處理器系統；提高系統的集成度，縮小體積，採用模塊化結構，便於裁剪、擴展和功能升級，滿足不同類型數控機牀的需要；驅動裝置向交流、數字化方向發展；cnc裝置向人t智能化方向發展；採用新型的自動編程系統；增強通信功能；數控系統的可靠性不斷提高。總之，數控機牀技術不斷髮展，功能越來越完善，使用越來越方便，可靠性越來越高，性能價格比也越來越高，到1990年，全世界數控系統專業生產廠家年產數控系統約13萬台(套)。(2)我國敷控機牀發展概況
我國於1958年研製第一台數控機牀．發展過程大致可分為三大階段：1958～1979年為第一階段，】979～1989年為第二階段t從1989年至今為第三階段。第一階段由於我國基礎理論研究滯後，相關工業基礎薄弱，特別是電子技術落後．數控系統沒有突破，雖然我國起步不晚，但發展不快，20世紀60～70年代，由於文革等因索，我國與發達國家差距開始拉大。20世紀70年代國家組織數控機牀攻關，取得一定成效，相繼推出一些數控機牀品種，但從整體來看．我國數控機牀產業尚處於起步階段。第二階段從日、德、美、西先後引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞、匈、奧、韓等國及台灣地區引進數控機牀先進技術和合作、合資生產，解頭了可靠性、穩定性問題，數控機牀開始正式生產和使用，並逐步向前發展。第三階段國家從科技攻關和技術改造兩方面對數控機牀產韭進行了重點扶持，並加快了國產數控系統的開發。普及型數控系統開發成功．為數控機牀商品化和規模化生產奠定了基礎。一些數控機牀主機廠組建牀身、箱體、主軸、軸套等成組單元，廠內組織專業化生產，生產水平進一步提高。cad／(1app／cam開始應用，開發能力、工藝水平和產品質量進一步提高，奠定了產業化基礎。數控機牀進^了快速發展期。2.3數控機牀的組成及工作原理
數控機牀一般由數控系統、伺服系統(包含伺服電機和檢測反饋裝置)、強電控制櫃、機牀本體和各類輔助裝置組成。(1)控制介質
控制介質叉稱信息載體，是聯繫人與數控機牀之間的中間媒介物質。反映了數控加工中的全部信息。數控機牀的加工程序可以存儲在控制質上。常用的控制介質有穿孔紙帶、磁帶和磁盤等。
(2)輸入裝置
輸入裝置的作用是將程序載體(信息載體)上的數控代碼傳遞並存人數控系統內。
(3)數控裝置
數控裝置是數控機牀的核心，其作用是：從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序，經過數控裝置的邏輯電路或統軟件進行編譯，運算處理後，輸出幾種控制信息和指令，控制機牀各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作。
(4)伺服單元和驅動裝置
伺服單元是cnc和機牀本體的聯繫環節，它把來自cnc裝置的微弱指令信號放大成控制驅動裝置的大功率信號。根據接收指令的不同，伺服單元有脈衝式和模擬式之分，而模擬式伺服單元按電源種類叉可分為直流伺服單元和交流伺服單元。伺服單元還包括位置檢測裝置。位置檢測裝置將數控機牀各座標軸的實際位移檢測出來，經反饋系統反饋到機牀的數控系統中。驅動裝置把經放大的指令信號變為機械運動，通過簡單的機械連接部件驅動機牀，使工作台精確定位或接規定的軌跡作嚴格的相對運動，最後加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應，驅動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。
伺服單元和驅動裝置可台稱為伺服驅動系統，它是機牀工作的動力裝置。cnc裝置的指令要靠伺服驅動系統付諸實施，所以，伺服驅動系統是數控機牀的重要組成部分。從某種意義上説，數控機牀功能的強弱主要取決於cnc裝置，而數控機牀性能的好壞主要取決於伺服驅動系統。
(5)輔助控制裝置
輔助控制裝置的主要作用是接收數控裝置輸出的開關量指令信號，經過翻譯、邏輯判斷和運算，再經功率放大後驅動相應的電器，帶動機牀的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令．刀具的選擇和交換指令．冷卻、潤}骨裝置的啟停，工件和機牀部件的鬆開和夾緊，分度工作台的轉位分度等開關輔助動作。當今數控機牀已廣泛採用可編程控制器作為輔助控制裝置。
(6)機廉本體
數控機牀的本體指其機械結構宴體。它與傳統的普通機牀相似，但數控機牀在整體佈局、外觀造型、傳動機構、工具系統及操作機構等方面都發生了很大的變化。歸納起來主要有以下幾個方面：
①採用高性能主軸及主傳動部件。
②進給傳動採用高效傳動件。一般採用滾珠絲槓副、直線滾動導軌副等。③具有完善的刀具自動交換和管理系統。④機牀本身具有很高的動、靜剛度。⑤採用全封閉罩殼。由於數控機牀是自動完成加工的，為了操作安全等因素，一般採用移動門結構的全封閉罩殼．對機牀的加工部件進行全 2.3數控技術的複合化
複合化包括t序複合化和功能複合化。數控機牀的發展已模糊了粗精加工全部工序的概念。加工中心(包括車削中心、磨削中心、電加工中心等)的出現，又把車、銑、鏜、鑽等類的工序集中到一台機牀來完成，打破了傳統的工序界限和分開加工的工藝規程。一台具有自動換刀裝置、自動交換工作台、自動轉換立卧主軸頭的鏜銑加1=中心，不僅一次裝卡可以完成鏜、銑、鑽鉸、攻絲和檢驗等工序，而且還可以完成箱體五個面粗精加工的工序。近年來．又相繼出現了許多跨度更大的功能集中的複合化數控機牀。日本池貝鐵工所的tw4lⅱ立式加工中心．由於採用了u軸，亦可進行車加t。東芝機械的gmc 95立式加工中心，在一根主軸上既可進行切削叉可進行磨削。美國sincnnaillmli，acr()n公司的車、銑、鏜、鑽偏心孔多用途製造中心，在一台車削中心上不僅可以完成迴轉體的外圓和端面的車削加工，還可完成銑平面、鑽斜孔，開曲線槽等，使刀具迴轉的加工中心或膳削中心與工件伺轉的車削中心複合。如意大利safop的車、鏜、銑、磨複合機牀；德國voesl aijlnt_盯einnel公司m30型銑削一車削複合中心；eta公t“('1i。deml趼。er複合車一銑機牀。還有成型機牀與切削機牀的復台，如瑞l raskn的衝孔、成型與激光切割複合；whitne公司等離子加工與衝壓複合等。在多軸和多軸聯動控制方面，日本的fanucl6系統為2～1 5軸；西門子880系統控制軸數達24軸。
例如：採用軸聯動對=三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅粗糙度值降低，而且效率也大幅度提高。一般認為，1台j軸聯動機牀的效率可以等於2白3軸聯動機牀，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動發揮更高的效益。但過去圉5軸聯動數控機牀的數控系統、主機結構複雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機牀高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機牀的發展。當前由於電主軸的出現．使得實現5軸聯動加工的複合主軸頭結構大為簡化，其製造難度和成本太幅度降低，數控系統的價格差距縮小，因此促進了複合主軸頭類型5軸聯動機牀和複合加工機牀(含5面加工機牀)的發展。
在eno 20。l展會上，新日本工機的j面加1二機牀採用複合主軸頭，可宴現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一台機牀上宴現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國dmc公司展出dmuvoutlon系列加工中心，可在一次裝夾完成5面加工和5軸聯動加工，由cnc系統控制或ca州cam直接或間接控制。2.4數控技術的開放性
為適應數控進線、聯網、普艘型個性化、多品種、小批量、柔性化及數控迅速發展的要求，最重要的發展趨勢是體系結構的開放性、設計生產開放式的數控系統。例如美國、歐共體及日本發展開放式數控的計劃等。
①為適應製造自動化的發展，向fmc’、fms和cims提供基礎設備，要求數字控制製造系統不僅能完成通常的加工功能，而且還要具備自動測量、自動上下料、自動換刀、自動更換主軸頭(有時帶座標變換)、自動誤差補償、自動診斷、進線和聯網等功能，廣泛地應用機器人、物流系統。
②fmcc，fmss web bad即d製造及無圖紙製造技術。
③圍繞數控技術、製造過程技術在快速成型，並聯機構機牀、機器人化機牀、多功能機牀等整機方面和高速電主軸、直線電機、軟件補償精度等單元技術方面先後有所突破。並聯杆繫結構的新型數控機牀實用化。這種虛擬軸數控機牀．用較件的複雜性代替傳統機牀機構的複雜性，開拓了數控機牀發展的新領域。④以計算機輔助管理和工程數據庫、因特同等為主體的製造信息支持技術的智能化決策系統，對機械加工中大量信息進行存儲和實時處理，應用數字化網絡技術，使機械加工整體系統趨於資源合理支配並高效地應用。⑤由於採用了神經網絡控制技術、模糊控制技術擻字化阿絡技術，機械加工向虛擬製造的方向發展。
2.4數控技術的先進性
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的裝備。智能化的內容包括在數控系統中的各個方面。
①追求加工效率和加工質量方面的智能化。如加工過程的自適應控制、工藝參數自動生成。②提高驅動眭能及使用連接方便的智能化。如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等。
③簡化編程、簡化操作方面的智能化。如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。④還有智能診斷、智能監控方面的內容，方便系統的診斷及維修等。數控系統在控制性能上向智能化發展。隨着人工智能在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了白適應控制，模糊系統和神經網絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制’學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，並具有故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。伺服系統智能化的主軸交流驅動和智能化伺服裝置，能自動識別負載井自動調整參數。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題，目前許多國家對開放式數控系統進行研究。如美國的n(z(the ne xl generation workstation／mache(butyl)、歐共體osaca“)口easiest鋤architectures如r(kntr01 wth_nautornatlon systems)、日本的osec(0pen system en„„t kern collar)、中國的onc(open n„mal control system鋤)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平台上，面向機牀廠家和晟終用户，通過政變、增加或剪裁結構對象(數控功能)，形成系列化，並可方便地將用户的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中．快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規範、通信規範、配置規範、運行平台、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。
網絡化數控裝備是近兩年國際著名機牀博覽會的一個新亮點。數控裝備的阿絡化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式如敏捷製造成l虛擬企業、全球製造的基礎單元。國內外一些著名數控機牀和數控系統製造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機。在emo 20。i展中，日本山崎馬紮克(mask)公司展出的cpc(cylerproducflonc)，智能生產控制中心)，日本隈(oksma)機牀公司展出的it廣場(信息技術廣場)．德國西門於(s—ns)公司展出的ome(0釁n manufactumg enⅵ„t開放製造環境)等，反映了數控機牀加工向網絡化方向發展的趨勢。
開放式生產對於一些資本密集型的從事大型製造，尤其是生產大批量複雜零件的廠家而言，實現網絡製造更有其特別的意義。阿絡製造在廣義上表現為使用網絡的企業與企業間可進行跨地域的協同設計、協同製造、信息共享、遠程監控及遠程服務，以及企業內部的管理部門(產、供、銷、人、財、物等)坡計部門(cad capp／cae／cam等)、生產部門(生產監測，生產管理，刀夾、量具，材料管理．設備管理等)在網絡、數據庫技術支持下進行系統集成，通過t(，／ip通信協議進行網絡通信，為製造商提供整套且數據信息一致的生產方案，使不同的cw控制程序、編程加工位置以及刀具定位點等數據信息得到統一。通過這樣的網絡通信，數據傳遞的速度得到極大提高。過去要幾個小時才能完成傳輸的大程序，現在只需幾秒鐘即可完成。然而，更為高效的cnc網絡通信功能遠遠不止於快速傳遞數據及信包，通過連接調制解調器與通信軟件，可以實現(1nc機牀的遠程診斷。這樣，一個技術人員即使在機牀生產廠家的辦公室，也可以通過遠程診斷對遠程的cnc機牀進行實時問題診斷，及時做出央定，並直接發出指令進行調整。這一切操作都無需親臨工作現場。採用tcp／ip通信協泌進行網絡通信還有一個基本條件就是機牀數控系統的操作平台最好是wmdo平台，傳統的專用計算機數控系統要做到這一點是很困難的，而第六代數控系統可咀滿足網絡製造的諸多要求。
數控機牀向柔性自動化系統發展的趟勢：一方面從點(數控單機、加_[巾心和數控複合加工機牀)、線(fmc，fms、fil、fml)向面(t段車間獨立製造島、fa)、體(cims、分佈式網絡集成製造系統)的方向發展；另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。黍性自動化技術是製造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國製造業發展的主流趨勢，是先進製造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為前提，以易於聯網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；cnc單機向高精度、高速度和高柔眭方向發展：數控機牀及其構成的柔性製造系統能方便地與cad、(nm、capp、mts)聯結，向信息集成方向發展；網絡系統向開放、集成和智能化方向發展。3國產數控機牀的發展現狀
3.1國產數控機牀與國際先進水平差距逐漸縮小
數控機牀是當代機械製造業的主流裝備，國產數控機牀的發展經歷了30年跌宕起伏，已經由成長期進入了成熟期，可提供市場1,500種數控機牀，覆蓋超重型機牀、高精度機牀、特種加工機牀、鍛壓設備、前沿高技術機牀等領域，產品種類可與日、德、意、美等國並駕齊驅。特別是在五軸聯動數控機牀、數控超重型機牀、立式卧式加工中心、數控車牀、數控齒輪加工機牀領域部分技術已經達到世界先進水平。其中，五軸(座標)聯動數控機牀是數控機牀技術的制高點標誌之一。它集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術於一體，應用於複雜曲面的高效、精密、自動化加工，是發電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。五軸聯動數控機牀的應用，其加工效率相當於2 台三軸機牀，甚至可以完全省去某些大型自動化生產線的投資，大大節約了佔地空間和工作在不同製造單元之間的週轉運輸時間及費用。國產五軸聯動數控機牀品種日趨增多，國際強手對中國限制的五軸聯動加工中心、五軸數控銑牀、五軸龍門銑牀、五軸落地銑鏜牀等均在國內研製成功，改變了國際強手對數控機牀產業的壟斷局面。3.2國產數控機牀存在的問題
由於中國技術水平和工業基礎還比較落後，數控機牀的性能、水平和可靠性與工業發達國家相比，差距還是很大，尤其是數控系統的控制可靠性還較差，數控產業尚未真正形成。因此加速進行數控系統的工程化、商品化攻關，儘快建成與完善數控機牀和數控產業成為當前的主要任務。目前主要問題有： 3.3核心技術嚴重缺乏
統計數據表明，數控機牀的核心技術—數控系統，由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各種開關、傳感器構成，中國90%需要國外進口。如在上海設廠的德國吉特邁集團和意大利利雅路機牀集團，在煙台建廠的韓國大宇綜合機械株式會社，所有的核心技術都被外方掌握。國內能做的中、高端數控機牀，更多處於組裝和製造環節，普遍未掌握核心技術。國產數控機牀的關鍵零部件和關鍵技術主要依賴進口，國內真正大而強的企業並不多。目前世界最大的3 家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其餘還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內有華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控近幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但在電器硬件方面還需進一步提高。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。數控功能部件是另外一個薄弱環節。某種意義上説，功能部件將構築21世紀現代數控機牀。功能部件的性能和價格決定了數控機牀的性能和價格。功能部件不是機牀附件，它是數控機牀的核心代表。國產數控機牀的主要故障大多出在功能部件上，它是影響國產數控機牀使用的主要根源。從國產數控機牀的開發和使用來看，功能部件急需技術攻關。特別在數控刀具滯後現象反映相當強烈。國產數控刀具在壽命、可靠性等方面差距明顯，無論在品種、性能和質量上都遠遠不能滿足用户要求。由於國產刀具品種少、壽命低，嚴重影響數控機牀效率的發揮。調研企業進口的數控機牀，配用大量進口數控刀具，由於價格昂貴，用户不堪負擔。數控立、卧迴轉工作台，數控分度盤和數控電動刀架等數控功能部件市場中海外商家也稍勝一籌。
3.4民族品牌與國際品牌差距明顯
2004年6月一份廣東機牀用户的抽查情況透露，在數控機牀的各個品牌之中，用户對歐洲、日本、美國、韓國和中國台灣等數控機牀品牌的關注度已佔全部市場的60%以上。品牌知名度上的差距，導致用户在選擇加工設備時把更多的機會給了海外數控機牀行業的一些“實力派”。如哈爾濱某發動機(集團)有限公司的缸體生產線是一條全自動加工線，其粗加工選用韓國大宇重工的專機自動線，精加工則選用了英國cross hulle公司的專機自動線，公司製造的高速加工中心和專機自動線、德國產的全自動在線測量機、日本產的全自動密封檢測機和清洗機組成的。曲軸生產線為全自動柔性流水生產線，精加工線由日本的數控高速cbn 磨牀、動平衡機、拋光機等組成。3.5技術創新和成果轉化與市場脱節
適銷對路的產品是企業在市場競爭中取勝的根本。技術創新是產品滿足市場需要的關鍵。多數企業在確定數控技術創新項目上沒有突出重點，市場定位不明確，不能集中力量，突破重點，帶動整體，項目安排帶有盲目性。首先，盲目跟隨國際技術潮流增加生產能力。數控機牀產業本身的水平關鍵要看創新能力、人員素質和企業素質的提高。近年來的改制、改組已有一些初步成效，來之不易。在面對市場需求增加的同時，還是要清醒看市場，穩妥求發展，還是要抓前、抓後(即抓開發、抓銷售、抓質量、抓服務)，慎重抓能力。中國要成為製造市場，而不是加工市場，機牀行業也應正確看待這個問題。否則就造成科技攻關的新產品差距仍然很大，浪費了有限的人力物力；其次技術創新取得成果後，缺乏市場化的全面安排，質量保證體系的不健全，尚未制定相應的規範和標準，製造工藝研究嚴重滯後。造成數控機牀市場佔有率逐年下降；再次，不重視質量和服務。機牀行業是第1 個提出質量承諾聲明的行業，在市場好轉的時候，企業對質量和服務更要重視，對用户更加周到和熱情，一個企業的品牌往往是在市場好的時候樹立的，也往往是在市場好的時期丟掉的。3.6缺乏先進的管理機制
多數企業都受到生產經營缺乏動力、自我約束機制不健全、勞動生產率低下等問題的嚴重困擾。適應市場經濟需求的以企業為主體、產學研相結合的技術創新體系尚未形成，缺乏吸引高層次、高素質人才創新創業的環境，無法有效整合相關技術、產業和資源優勢，形成合力開展聯合攻關，共同打造技術創新平台。所以必須按照經濟發展的客觀要求，建立以公司法人為主要內容的現代企業制度。真正確立以用户為中心的市場經濟觀念，認真調整產品結構和組織結構。真正讓市場在資源配置中起基礎作用。4國內數控機牀的發展趨勢
根據2004年10月，完成的《數控機牀產業發展專項規劃》。國內數控機牀大致發展趨勢表現在以下幾方面：
4.1智能、高速、高精度化
新一代數控機牀為提高生產效率，向超高速方向發展，採用新型功能部件(如電主軸、直線電機、lm直線滾動系統等)主軸轉速達15,000r/min以上。計算機技術及其軟件控制技術在機牀產品技術中佔的比重越來越大，計算機系統及其應用軟件的複雜化，帶來了機牀系統及其硬件結構的簡化，數控機牀的智能化程度日趨提高。一台機牀的重複定位精度如果能達到0.005 mm(iso 標準、統計法)，就是一台高精度機牀，在0.005mm(iso 標準、統計法)以下，就是超高精度機牀。高精度的機牀，要有最好的軸承、絲槓。隨着電腦輔助製造(cam)系統的發展，精密度已達到微米級。4.2設計、製造綠色化
綠色設計是一種綜合考慮了產品設計、製造、使用和回收等整個生命週期的環境特性和資源效率的先進設計理論和方法。它在不犧牲產品功能、質量和成本的前提下，系統考慮產品開發、製造及其活動對環境的影響，從而使得產品在整個生命週期中對環境的負面影響最小，資源利用率最高。數控機牀在設計時要考慮：綠色材料設計；可拆卸性設計；節能性設計；可回收性設計；模塊化設計；綠色包裝設計等。綠色製造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代製造模式，通過綠色生產過程生產出綠色產品。數控機牀在製造時要考慮：節約資源的工藝設計；節約能源的工藝設計；環保型工藝設計等。隨着世界經濟的迅速發展，尤其是國內改革開放以來工業化程度的加快，所帶來的環境污染問題越來越嚴重，環境保護的呼聲越來越高，環保問題已經成為各國經濟可持續發展的制約因素之一。數控機牀作為裝備製造業的核心，能否順應環保趨勢，加大綠色設計與製造的研製，將是影響經濟發展的重要要素之一。
4.3複合化與系統化
工件一次裝夾，能進行多種工序複合加工，可大大地提高生產效率和加工精度，是機牀一貫追求的。由於產品開發週期愈來愈短，對製造速度的要求也相應提高，機牀也朝高效能發展。機牀已逐漸發展成為系統化產品，用一台電腦控制一條生產線的作業。產品對外觀曲線要求的提高，機牀五軸加工、六軸加工已日益普及，機牀加工的複合化已是不可避免的發展趨勢。4.4數控系統發展趨勢
4.4.1數控系統向開放式體系結構發展
計算機技術的飛速發展，推動數控技術更快地更新換代。許多數控系統生產廠家利用pc機豐富的軟硬件資源開發開放式體系結構的新一代數控系統。開放式體系結構使數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，並可以較容易地實現智能化、網絡化。，開放式體系結構可以大量採用通用微機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結構的新一代數控系統，其硬件、軟件和總線規範都是對外開放的．數控系統製造商和用户可以根據這些開放的資源進行系統集成，同時它也為用户根據實際需要靈活配置數控系統帶來極大方便，促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用，開發生產週期大大縮短。同時，這種數控系統可隨cpu升級而升級，而結構可以保持不變。4.4.2數控系統向軟數控方向發展
①傳統數控系統，如fanuco系統、mitstjbishi m50系統、810m,7／c系統等，是一種專用的封閉體系結構的數控系統。目前，這類系統還是佔領了製造業的大部分市場。但由於開放式體系結構數控系統的發展，傳統數控系統的市場正在受到挑戰，已逐漸減小。②“pc嵌人nc”結構的開放式數控系統，如fanuco和16l、sinumerz840d、nutr-1060、ab 9／：360等，是數控軟件技術和當今計算機豐富的軟件資源相結合開發的產品．具有一定的開放性。但它的nc部分仍然是傳統的數控系統，用户無法介人數控系統的核心。這類系統結構複雜，功能強大，價格昂貴。
⑧“nc嵌人pc”結構的開放式數控系統。它由開放式體系結構運動控制卡和pc機共同構成。這種運動控制卡通常選用高速dsf’作為cpu，具有很強的運動控制和plc控制能力。它本身就是一個數控系統，可以單獨使用。它開放的函數庫供用户在windows台下自行開發構造所需的控制系統，因而，這種開放式體系結構運動控制卡被廣泛應用於製造業自動化控制的各個領域。
④soft型開放式數控系統。這是一種最新開放式體系結構的數控系統。它提供給用户最大的選擇和靈活性，它的cnc軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅動和外部i／o之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅動程序一樣。用户可以在windows nt平台上，利用開放的cnc內核開發所需的各種功能，構成各種類型的高性能數控系統，與前幾種數控系統相比，so訂型開放式數控系統具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟件智能替代複雜的硬件，正在成為當代數控系統發展的重要趨勢。其典型產品有美國mdsi公司的open cnc、德國p0werautomatlon公司的p．～8000 nt等。
4.4.3數控系統控制性能向智能化方向發展 隨着人工智能在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，並具有故障診斷專家系統，使自診斷和故障監控功能更趨完善。為日本mazak公司最新推出的e—zizith型卧式加工中心，將信息技術與製造技術融為一體。在製造過程中，加工、檢測一體化是實現快速製造、快速檢測和快速響應的有效途徑，已形成將測量(m„㈣nt)、建模(modelling)、加_i=(m衄u‟tildng)、機器操作(m刪pulator)四者(即4m)融合在一個系統中，實現信息共享．促進測量、建模、加工、操作一體化的4m智能系統。4.4.4數控系統向網絡化方向發展 數控系統的網絡化，主要指數控系統與外部的其他控制系統或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。數控系統一般首先面向生產現場和企業內部的局域網，然後再經由因特網通向企業外部．這就是所謂的i㈣i[erl∥intranet技術。隨着網絡技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字製造的概念。數字製造，又稱“e一製造”，是機械製造企業現代化的標誌之一，也是國際先進機牀製造商當今標準配置的供貨方式。隨着信息化技術的大量採用，越來越多的國內用户在進口數控機牀時要求具有遠程通訊服務等功能。為模具車間利用inkmet技術進行的網絡化控制數控加工．數控系統的網絡化進一步促進了柔性自動化製造技術的發展，現代柔性製造系統從點(數控單機、加工中心和數控複合加工機牀)、線(fmcc、fms、rrl、fml)向面(工段車間獨立製造島、fa)、體(c[ms、分佈式網絡集成製造系統)的方向發展。柔性自動化技術以易於聯網和集成為目標，同時注重加強單元技術的開拓、完善，能方便地與cad、cam、capf。、mix3聯結，向信息集成方向發展，網絡系統向開放、集成和智能化方向發展。4.4.5數控系統向高可靠性方向發展 隨着數控機牀網絡化應用的日趨廣泛，數控系統的高可靠性已經成為數控系統製造商追求的目標。對於每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16h內連續正常工作，無故障率在99％以上，則數控機牀的平均無故障運行時間(mtbf)就必須大於3000h。如主機與數控系統的失效率之比為10：l(數控的可靠比主機高一個數量級)，數控系統的mtbf就要大於33333 3h，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的mtbf就必須大於105h。對整條生產線而言，可靠性要求還要更高。
4.4.6數控系統向複合化方向發展
在零件加工過程中，有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升速、降速上，為了儘可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一台機牀上，因此，具有複合功能的機牀成為近年來發展很快的機種。柔性製造範疇的機牀複合加工概念是指將工件一次裝夾後，機牀便能按照數控加工程序自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個複雜形狀零件的主要乃至全部加工工序。4.7.7數控系統向多軸聯動化方向發展
在加工自由曲面時，三軸聯動控制的機牀無法避免切速接近於零的球頭銑刀端部參予切削，進而對工件的加工質量造成破壞性影響，而五軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，並且能使球頭銑刀在銑削三維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度，大幅度提高加工效率．因此．多軸聯動控制的加工中心和數控銑牀已經成為當前的一個開發熱點。cnc裝置的工作原理
cnc裝置在其硬件環境支持下，按照系統監控軟件的控制邏輯．對輸人、譯碼、刀具補償、速度規劃、插補運算、位置控制、l／o接口處理、顯示和診斷等方面進行控制。cnc裝置的主要工作包括以下內容。5.1輸入
輸人cnc裝置的有零件程序、控制參數和補償量等數據。輸人的形式有光電閲讀機輸人、鍵盤輸入、磁盤輸入、連接上級計算機的dnc接口輸人、網絡輸人。從cnc裝置的工作方式看，有存儲器輸人工作方式和mdi(m皿ud directinput，手工直接輸人)工作方式。cnc裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗和代碼轉換等工作。
5.2譯碼
不論系統工作在mdi方式還是存儲器輸入方式下，都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理的，把其中的各種零件輪廓信息(如起點、終點、直線或圓弧等)、加工速度信息(f代碼)和其他輔助信息(m、s、t代碼等)按照一定的語法規則解釋成計算機能夠識別的數據形式，並以一定的數據格式存放在指定的內存專用單元。在譯碼的過程中．還完成對程序段的語法檢查，發現語法錯誤便立即報警。5.3插補
插補的任務是在一條給定起點和終點的曲線上進行“數據點的密化”(擬合)。插補程序在每個插補週期運行一次，在每個插補週期內，根據指令進給速度計算出一個微小的直線數據段。通常，經過若干次插補週期後，插補加工完一個程序段軌跡，即完成從程序段起點到終點的“數據點密化”工作。5.4進給速度處理
編程所給的刀具移動速度，是在各座標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據合成速度來計算各運動座標的分速度。在有些cnc裝置中，對於機牀允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動加減速等也在這裏處理。5.5刀具補償
刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。通常，cnc裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補償作用是把零件輪廓軌跡轉換成刀具中心軌跡。目前，在比較好的cnc裝置中，刀具補償還包括程序段之間的自動轉接和過切削判別，就是所謂的c刀具補償。
5.6位置控制
位置控制處在伺服迴路的位置環上，這部分工作可以由軟件實現，也可以由硬件完成。它的主要任務是在每個採樣週期內，將理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電機。在位置控制中，通常還要完成位置迴路的增益調整、各座標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高機牀的定位精度。5.7顯示
cnc裝置的顯示主要是為操作者提供方便，通常用於零件程序的顯示、參數顯示、刀具位置顯示、機牀狀態顯示、報警顯示等。有些cnc裝置中還有刀具加工軌跡的靜態和動態圖形顯示。
5.8 io處理
主要處理cnc裝置面板開關信號、機牀電氣信號的輸入、輸出和控制(如換刀、換擋、冷卻等)。
5.9診斷 現代cnc裝置都具有聯機和脱機診斷的能力。聯機診斷是指cnc裝置中的自診斷程序，隨時檢查不正確的事件。脱機診斷是指系統運轉條件下的診斷，cnc裝置配備有各種脱機診斷程序，以檢查存儲器、外圍設備(crt、閲讀機、穿孔機)、l，o接口等。脱機診斷指採用遠程通信方式，即所謂的遠程診斷，把用户的cnc通過網絡與遠程通信診斷中心的計算機相連，對cnc裝置進行診斷、故障定位和修復。6 cnc裝置的硬件結構
cnc裝置是在硬件支持下，通過系統軟件控制進行工作的，其控制功能在相當程度上取決於硬件結構。硬件結構根據控制功能的複雜程度，可分別採用單處理器結構和多處理器結構。數控系統的硬件結構，按cnc裝置中各電路板的插接方式，可分為大板式結構和功能模塊式結構；按微處理器的個數，可分為單微處理器結構和多微處理器結構；按硬件的製造方式．可分為專用型結構和個人計算機式結構；按cnc裝置的開放程度，可分為封閉式結構、pc嵌入nc式結構、nc嵌入pc式結構和軟件型開放式結構。6.1單微處理器結構的cnc系統
所謂單微處理器結構，是指在cnc裝置中只有一隻微處理器(cpu)，工作方式是集中控制，分時處理數控系統的各項任務，如存儲、插補運算、輸人／輸出控制、crt顯示等。某些cnc：裝置中雖然用了兩個以上的cpu．但能夠控制系統總線的只是其中的一個cpi_f，它獨佔總線資源，通過總線與存儲器、輸入輸出控制等各種接口相連。其他的cpu則作為專用的智能部件，不能控制總線，也不能訪問存儲器。這是一種主從結構，故被歸納於單微處理器結構中。單微處理器結構簡單，容易實現。單微處理器結構的cnc裝置可劃分為計算機部分、位置控制部分、數據輸入／輸出接口及外圍設備。微處理器cpu是cnc裝置的核心，cpu執行系統程序，首先讀取工件加工程序，對加工程序段進行譯碼和數據處理，然後根據處理後得到的指令，進行對該加工程序段的實時插補和機牀位置伺服控制；它還將輔助動作指令通過可編程控制器(plc)送到機牀，同時接收由plc返回的機牀各部分信息並予以處理，以決定下一步的操作。6.2位置控制部分包括位置控制單元和速度控制單元
位置控制單元接收經插補運算得到的每一個座標軸在單位時間間隔內的位移量，控制伺服電機工作，並根據接收到的實際位置反饋信號。修正位置指令．實現機牀運動的準確控制。同時產生速度指令送往速度控制單元，速度控制單元將速度指令與速度反饋信號相比較，修正速度指令，用其差值去控祕伺服電機，使其以恆定速度運轉。
數據輸入／輸出接口與外圍設備是cnc裝置與操作者之間交換信息的橋樑。例如，通過mdi方式或串行通信，可將工件加工程序送人cnc裝置；通過crt顯示器，可以顯示工件的加工程序和其他信息。在單微處理器結構中，由於僅由一個微處理器進行集中控制，故其功能將受cpu字長、數據字節數、尋址能力和運算速度等因素的限制。如果插補等功能由軟件來實現，則數控功能的實現與處理速度就成為突出的矛盾。解決矛盾的措施可以有：增加浮點協處理器、採用帶有cpu的pl和crt等智能部件。7 新型功能部件
為了提高數控機牀各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：
a.高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉速高、可無級調速等一系列優點，在各種新型數控機牀中已經獲得廣泛的應用；
b.直線電動機：近年來，直線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高於傳統的伺服系統，但由於負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機牀的動態性能有了提高。如：西門子公司生產的1fn1系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用於高速銑牀、加工中心、磨牀、並聯機牀以及動態性能和運動精度要求高的機牀等；德國ex-cell-o公司的xhc卧式加工中心三向驅動均採用兩個直線電動機； c.電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化數控機牀的結構，具有傳動環節少、結構緊湊等一系列優點。8結束語
通過本文的論述可見，目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平台上，面向機牀廠家和最終用户，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，並可方便地將用户的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規範、通信規範、配置規範、運行平台、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機牀博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。國內外一些著名數控機牀和數控系統製造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機牀加工向網絡化方向發展的趨勢，以及數控機牀技術的發展與應用也將更加廣闊。
致謝
畢業設計是對畢業生所學專業知識的一個總結、歸納、深化的過程，其中包含了我們需要時時加強的東西：分析解決問題能力、查閲文獻的能力、統籌編輯的能力、總結經驗的能力等等。在畢業設計的數月期間，我得到了導師的細心指導和關懷，特別是在課題的程序設計過程中，對其中的各種技術問題和疑惑，導師都花費了大量的時間和精力一一為我解答，讓我在這個過程中對數控機牀控制等多方面的知識有了一次新的深入的學習和全面的提升，並能夠逐漸將課本上所學的理論知識與工業生產中的實際問題相結合，從而為以後步入社會解決工作中遇到的實際問題打下良好的基礎。在此，謹嚮導師表示最衷心的感謝！
在課題的研究設計期間，學院、圖書館為我們提供了良好的學習和靜心研究的環境，同組成員也給予了我很多幫助與支持，在這裏一同表示感謝：沒有你們的支持、幫助和鼓勵，我很難拿出這樣的一份最終作品。當然由於時間和知識水平所限，論文中不可避免會出現紕漏和錯誤，懇請各位審閲老師悉心指正，在此不勝感激。參考文獻
[1] 王立新。淺談數控技術的發展趨勢[j].赤峯學院學報。2007.[2] 董淳。數控系統技術發展的新趨勢[j].可編程控制器與工廠自動化。2006.[3] 張亞力。簡述數控發展的新趨勢[j].國土資源高等職業教育研究。2005.[4] 陳芳。數控技術的發展和途徑[j].科技資訊。2008.[5] 唐懷斌。工業控制的進展與趨勢[j].自動化與儀器儀表，1996.[7] 馬國華監控組態軟件及其應用[m].北京：清華大學出版社，2001.3 [8] 2001巡禮［j］.世界製造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.[9] 樑訓王宣 ,周延佑。機牀技術發展的新動向［j］.世界製造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.[10] 2001巡禮［j］.世界製造技術與裝備市場。[11] 楊學桐，李冬茹，何文立，等？距世紀數控機牀技術發展戰略研究［m］.北京：國家機械工業局，2000.[12] 劉助柏．知識創新思維方法論．北京：機械工業出版社，1999 [13] 高鍾毓．機電控制工程．北京：清華大學出版社，2002．
摘要：世界製造業轉移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經進入工業化發展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業正逐漸向發展中國家轉移。
因此，在未來幾年中，隨着中國重工業進程的推進，中國企業規模、產品技術、質量等都將得到大幅提升，國產機械產品國際競爭力增強，逐步替代進口，並加速出口。目前，機械行業中部分子行業如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經受益於國際間的產業轉移，並將持續受益；電站設備、工程機械等將受益於產業轉移，加快出口進程。本文主要討論的是數控車牀加工程序的編制。
關鍵詞：發展趨勢、分類、組成、特點、切削用量
在數控車削中，程序貫穿整個零件的加工過程。由於每個人的加工方法不同，編制加工程序也各不相同，但最終的目的是為了提高數控車牀的生產效率，因此對於選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。本文將從確定走刀路線、選擇合適的g命令等細節出發，分析在數控車削中程序的編制方法。
一、分析零件圖樣
分析零件圖樣是工藝準備中的首要工作，直接影響零件的編制及加工結果。主要包括以下幾項內容：
分析加工輪廓的幾何條件：主要目的是針對圖樣上不清楚尺寸及封閉的尺寸鏈進行處理。
分析零件圖樣上的尺寸公差要求，以確定控制其尺寸精度的加工工藝，如刀具的選擇及切削用量的確定等。
分析形狀和位置公差要求：對於數控切削加工中，零件的形狀和位置誤差主要受機牀機械運動副精度的影響。在車削中，如沿z座標軸運動的方向與其主軸軸線不平形時，則無法保證圓柱度這一形狀公差要求；又如沿x座標軸運動的方向與其主軸軸線不垂直時，則無法保證垂直度這一位置公差要求。因此，進行編程前要考慮進行技術處理的有關方案。
分析零件的表面粗糙度要求，材料與熱處理要求，毛坯的要求，件數的要求也是對工序安排及走刀路線的確定等都是不可忽視的參數。
二、合理確定走刀路線，並使其最短
確定走刀路線的工作是加工程序編制的重點，由於精加工切削程序走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的，因此主要內容是確定粗加工及空行程的走刀路線。走刀路線泛指刀具從對刀點開始運動起，直到返回該點並結束加工程序所經過的路徑。包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。使走刀路線最短可以節省整個加工過程的執行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機牀進給機構滑動部件的磨損。下圖1所示為三種車錐方法，用矩形循環命令進行加工，來分析一下走刀路線合理確定。平行車錐法，這種方法是每次進刀後，車刀移動軌跡平行於錐體母線，隨着每次進刀吃刀，z相尺寸按一定比例增加，與普車加工錐體方法相同，使初學者易懂。z 向尺寸的計算方法是按公式c=d-d／l得出。若c為1：10，含義是直徑x上去除1毫米，長度z上增加10毫米。按該比例可以很簡單的進行編程，並且可以保證每一次車削的餘量相同使切削均勻。圖1b為改變錐角車錐法，是隨着每一次x向進刀，保持z向尺寸為圖紙尺寸，每一刀都改變了錐角的大小，只有最後一刀是圖紙要求的錐角大小。這種車錐法可以不必進行每次z向尺寸的計算，但在加工中由於z向尺寸相同，使加工路線較長，同時切削餘量不均勻，影響工件的表面尺寸和粗糙度，一般適合於錐面較短，餘量不大的錐體中。圖1c為階台加工錐體法，這種加工法是每一次走刀軌跡平行於工件的軸線，加工出許多小的階台，最後一刀車刀沿錐體斜面進行走刀，這種加工方法要先做1：1比例圖，否則易車廢工件，由於是台階狀，所以餘量不均勻，影響錐面加工質量。
顯然，上述三種切削路線中，如果起刀點相同，則平行法車錐體路線最合理，生產中常用此法進行加工。
三、合理調用g命令使程序段最少
按照每個單獨的幾何要素(即直線、斜線和圓弧等)分別編制出相應的加工程序，其構成加工程序的各條程序即程序段。在加工程序的編制工作中，總是希望以最少的程序段數即可實現對零件的加工，以使程序簡潔，減少出錯的機率及提高編程工作的效率。
由於數控車牀裝置普遍具有直線和圓弧插補運算的功能，除了非圓弧曲線外，程序段數可以由構成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到，這時應考慮使程序段最少原則。選擇合理的g命令，可以使程序段減少，但也要兼顧走刀路線最短。如加工上圖1的零件，如果毛坯均為棒料，可以
用直線插補命令g01進行編程，也可以用矩形循環命令g90進行編程，還可以用複合循環命令g71進行編程，都可以加工該工件。如下圖2所示，圖2a為用g01命令確定的走刀路線，與圖2b用g90命令確定路線相同，但用g01時編程複雜，程序段較多，常用於精加工程序中。圖2c為用g71式加工路線，首先走矩形循環進給路線，最後兩刀走輪廓的得等距線和最終輪廓線，走刀路線不是很長，且切削量相同，切削力均勻，與g70命令合用還可以使程序編制簡單，編程時常用。如果使用的數控車牀沒有此命令，應該首先選用g90矩行循環命令進行編程。所以在編程中要靈活應用，選用合理的g命令進行程序編制。
對於非曲線軌跡的加工，所需主程序段數要在保證其加工精度的條件下，進行計算後才能得知。這時，一條非圓曲線應按逼近原理劃分成若干個主程序段（大多為直線或圓弧），當能滿足其精度要求時，所劃分的若干個主程序的段數應為最少。這樣，不但可以大大減少計算的工作量，而且還能減少輸入的時間及內存容量的佔有數。
四、合理安排“回零”路線
在編制較複雜輪廓的加工程序時，為使其計算過程儘量簡化，既不易出錯，又便於校核，編程者有時將每一刀加工完後的刀具終點通過執行“回零”指令（即返回對刀點），使其全返回對刀點位置，然後在執行後續程序。這樣會增加走刀距離，降低生產效率。因此，在合理安排“回零”路線時，應使其前一刀終點與後一刀起點間的距離儘量減短，或者為零，即滿足走刀路線最短的要求。
五、合理選擇切削用量
數控車削中的切削用量是表示機牀主體的主運動和進給運動大小的重要參數，包括切削深度、主軸轉速、進給速度。它們的選擇與普車所要求的基本對應一致，但數控車牀加工的零件往往較複雜，切削用量按一定的原則初定後，還應結合零件實際加工情況隨時進行調整，調整方法是利用數控車牀的操作面板上各種倍率開關，隨時進行調整，來實現切削用量的合理配置，這對操作者來説應該具有一定的實際生產加工經驗。
六、編程中細節問題處理
1、注意g04的合理使用
g04為暫停指令，其作用是刀具在一個指令的時間內暫停止加工。該指令
由於不做實際的切削運動，常常被忽略。但它在對於保證加工精度及在切槽、鑽孔改變運動等方面都有很好的好處，常用於以下幾種情況：
（1）切槽、鑽孔時為了保證槽底、孔底的的尺寸及粗糙度應設置g04命令。
（2）當運行方向改變較大時，應在該改變運行方向指令間設置g04命令。
（3）當運行速度變化很大時應在其運行指令改變時設置 g04命令。
（4）利用g04進行斷削處理，根據粗加工的切削要求，可對以連續運動軌跡進行分段加工安排，每相鄰加工段中間用g04指令將其隔開。加工時，刀具每進給一段後，即安排所設定較短的延時時間（0.5秒）實施暫停，緊接着在進給一段，直至加工結束。其分段數的多少，視斷削要求而定，當斷削不夠理想時，要增加分段數。
2、粗精加工分開編程
為了提高零件的精度並保證生產效率，車削工件輪廓的最後一刀，通常由精車刀來連續加工完成，因此，粗精加工應分開編程。並且，刀具的進、退位置要考慮妥當，儘量不要在連續的輪廓中切入切出或換刀及停頓，以免因切削力的突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接的輪廓上產生劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。
3、編程時常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據。
如果遇到比機牀所規定的最小編程單位還要小的數值時，應儘量向其最大實體尺寸靠攏並圓整。如圖紙尺寸為ø 80+00、026則編程時寫x80.013。
4、編程時儘量符合各點重合的原則。
也就是説，編程的原點要和設計的基準、對刀點的位置儘量重合起來，減少由於基準不重合所帶來的加工誤差。在很多情況下，若圖樣上的尺寸基準與編程所需要的尺寸基準不一致，故應首先將圖樣上的各個基準尺寸換算為編程座標系中的尺寸。當需要掌握控制某些重要尺寸的允許變動量時，還要通過尺寸鏈解算才能得到，然後才可進行下一步編程工作。
5、巧利用切斷刀倒角。
對切斷面帶一倒角的零件，在批量車削加工中比較普遍，為了便於切斷並避免掉頭倒角，可巧利用切斷刀同時完成車倒角和切斷兩個工序，效果較好。同時切刀有兩個刀尖，在編程中要注意使用哪個刀尖及刀寬問題，防止對刀加工時出錯。
總之，數控車牀的編程總原則是先粗後精、先進後遠、先內後外、程序
段最少、走刀路線最短，這就要求我們在編程時，特別注意理論聯繫實際，並在大量的實踐中，對所學的知識進行驗證或修正，做到編制的程序。參考文獻：
1.圖書：劉英超、數控機牀編程與操作、北京、機械工業出版社、2010
2.圖書：劉蔡保、數控車牀編程與操作、北京、化學工業出版社、2009
3.圖書：丁昌滔、數控加工編程與cam、浙江、浙江科學技術出版社、2010
4.圖書： 聶秋根 陳光明、數控加工實用技術、北京、電子工業出版社、2007
5.期刊：牛小鐵、數控加工中的對刀方法、北京工業職業技術學院學報、2003
湖北科技職業學院畢業論文
湖北科技職業學院
畢業論文
論文題目：中國數控機牀的發展 姓 名：××× 學 號：××× 專業班級：××× 指導老師：×××
二〇一五年四月
湖北科技職業學院畢業論文
摘要
自從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機牀的產生給機械製造業帶來了具有革命性意義的改變。數控加工技術具有以下特點：具有高度柔性，加工的精度高，加工質量穩定、可靠，生產效率較高，還可以減輕操作者的勞動強度、改善工作條件，既能促進生產管理的現代化又能促使經濟效益的提高。數控機牀是數字控制機牀（computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機牀。它是一種機電一體化程度較高的產品，可以用於加工各種小批量零件，或者結構較複雜、精度要求較高的零件等等。數控機牀的優良特點及其廣泛的應用範圍使得它成為當代機械製造業的主流裝備，也是市場熱門商品。我國的數控機牀經歷了多年的進步與發展已經取得了不錯的成績，但在科技日益進步的今天，如何進一步推進其發展在今天是一個很關鍵的問題。
關鍵字： 數控機牀 趨勢 發展策略
湖北科技職業學院畢業論文
目錄
第一章 數控機牀的產生
1.1 數控機牀·················································4 1.2數控技術················································ ·4 1.3我國數控機牀現狀··········································5 第二章 數控機牀的發展趨勢
2.1向工序集中化發展········································· ·6 2.2向高速度、高精度方向發展···································7 2.3向柔性化、功能集成化方向發展······························· 8 2.4向智能化方向發展·········································· 9 2.4.1引進自適應控制技術····································· ·9 2.4.2智能故障回放和故障仿真技術······························ ·9 2.4.3刀具壽命自動檢測······································· ·9 2.4.4智能4m數控系統········································ ·9 2.4.5智能化交流伺服驅動技術·································· 10 2.5向高可靠性方向發展······································· 10 2.5.1採用更高集成度電路芯片································· ·10 2.5.2實現硬件功能軟件化······································10 2.5.3增強故障自診斷、自恢復和保護功能·························10 2.6向網絡化方向發展········································· 11 2.7向標準化方向發展········································· 11 2.8向功能複合化方向發展······································12 第三章 中國數控機牀發展策略
3.1加大技術科研力度··········································13 3.2進一步提高數控機牀產品的自主開發、製造能力··················13 3.3加快高性能數控功能部件的研發，提升數控機牀品質·········· ····14 3.4加快技術引進與國際合作學習·································15 結語······················································ ·15
參考文獻················································· ·17
湖北科技職業學院畢業論文
第一章 數控機牀的產生
1.1數控機牀
數控機牀，顧名思義，即採用了數控技術的機牀。數控機牀的出現是為了滿足多品種，小批量的自動化生產，能夠適用產品頻繁變化且具有柔性的生產需求。從應用來説，數控機牀就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，通過控制介質將數字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發出各種指令來控制機牀的伺服系統或其他執行元件，是機牀自動加工出所需要的零件。1.2數控技術
説到數控機牀就不得不提起數控技術。數控技術，簡稱“數控”,英文：numerical control（nc）,是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一台或多台機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。根據國家標準ｇｂ／ｔ８１２９－１９９７，對機牀數字控制的定義：用數字控制的裝置（簡稱數控裝置），在運行過程中，不斷地引入數字數據，從而對某一生產過程實現自動控制，叫數字控制，簡稱數控。用計算機控制加工功能，稱為計算機數控。目前它是採用計算機實現數字程序控制的技術。這種技術通過使用計算機按事先存貯的控制程序來實現對設備的控制功能。由於採用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入數據的儲存、處理、湖北科技職業學院畢業論文
運算、邏輯判斷等各種控制機能都可以通過設計者來設計開發各種程序來實現。1.3我國數控機牀現狀
我國數控技術起步於20世紀中期，縱觀其發展歷程，可以劃分為三個階段：第一階段從上世紀五十年代至七十年代，這個階段為封閉式發展階段。在此階段，處於新中國初期，百廢待興，人才缺乏，科技落後，由於國外的技術封鎖限制和我國自身基礎條件的限制，數控技術的發展趨勢並不明顯。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，這個階段是引進技術和消化吸收階段。在此階段，機牀工業也隨之逐步走上科學生產、大力發展的道路並初步建立起了國產化體系。由於改革開放的推進過程和國家的重視，以及各方面環境的改善，使得我國數控技術在產品的研究、開發等方面都取得了顯著性的進步。第三階段是在國家“八五”的後期和“九五”期間，這個階段是實施產業化的研究並且進入市場競爭的階段。在此階段，開始引進日、德、美數控系統、以及各類數控機牀、加工中心，進行合作生產。通過邊仿、邊學、邊造、邊用，逐步掌握了數控機牀的一些技術、特點與發展規律，發展比較迅速。我國國產數控裝備的產業化在這個階段取得了實質性的進步。在“九五”末期，國產數控機牀的國內市場佔有率達到了50％，配國產數控系統也達到了10％。隨後，我國也已經進入世界高速數控機牀生產國和高精度精密數控機牀生產國的行列。目前我國數控機牀需求量日益擴大，產量正呈飛速增長的趨勢，數據顯示，我國數控金屬切削機牀產量從2004年的湖北科技職業學院畢業論文
51,861.00台增長至2013年的209,287.00台。2013年，我國數控金屬切削機牀行業產量呈現增長態勢，比2012年205,695.13台同比增長1.75%。據統計，目前我國可供市場的數控機牀有1500種，幾乎覆蓋了整個金屬切削機牀的品種類別和主要的鍛壓機械。領域之廣，可與日本、德國、美國並駕齊驅。按專項規劃，到２０２０年，我國航空航天、船舶、汽車、發電設備製造所需要的高檔數控機牀與基礎製造裝備約８０％立足國內。高檔數控機牀與基礎製造裝備總體技術水平進入國際先進行列，部分產品國際領先。
從上面的內容中我們看到了我國在數控機牀領域取得的一些成績。而另一方面，儘管我國數控金屬切削機牀行業近年來取得了長足的發展，數控化率穩步提高，但機牀消費和生產的結構性矛盾仍然比較突出。目前，國內對中高檔機牀的需求量逐漸超過低檔機牀。但國產數控金屬切削機牀以低檔為主，高檔數控機牀絕大部分依賴進口。我國數控金屬切削機牀行業技術創新投入不足，自主創新能力較弱，導致國產數控金屬切削機牀在質量、交貨期和服務等方面與國外著名品牌相比存在較大的差距。
第二章 數控機牀的發展趨勢
近些年來，隨着科學技術的發展，先進製造技術的興起和不斷成熟，對數控技術提出了更高的要求。自從我國數控機牀的技術發展到了成熟期以後，各個領域都開始了對於數控機牀的廣泛關注。當前我國的機牀鑄造產業正處於高速發展時期，產業由量變正走向質變的階
湖北科技職業學院畢業論文
段。綜合分析國內外數控機牀發展形勢，我國數控機牀的發展還應順應以下發展趨勢：
2.1向工序集中化發展
上世紀中期，在一般數控機牀的基礎上開發了數控加工中心，即自備刀具庫的自動換刀數控機牀。在加工中心機牀上，機牀的機械手可以自動更換刀具，連續地對工件進行多種工序加工。加工中心機牀使工序集中在一台機牀上完成，減少了由於工序分散，工件多次安裝引起的定位誤差，提高了加工精度，同時也減少了機牀的台數與佔地面積，壓縮了半成品的庫存量，減少了工序間的輔助時間，有效的提高了數控機牀的生產效率和數控加工的經濟效益。2.2向高速度、高精度方向發展
精度和速度是數控機牀的兩個重要指標，直接關係到產品的質量和檔次、產品的生產週期和在市場上的競爭能力。高精度、高速度是機械加工的目標，數控機牀因其價格昂貴，在這些方面的發展也就更為突出。
在加工精度方面，數控機牀精度的要求現在已經不侷限於靜態的幾何精度，機牀的運動精度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越獲得重視。最近幾年來，普通級數控機牀的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3-5μm提高到1-1.5μm，並且超精密加工精度已開始進入納米級。加工精度的提高不僅在於採用了滾珠絲槓副、靜壓導軌、直線滾動導軌、磁浮導軌等部件，提高了cnc系統的控制精度，應用了高分辨率位置檢測裝置，而且也在於使用了各種
湖北科技職業學院畢業論文
誤差補償技術，如絲槓螺距誤差補償、刀具誤差補償、熱變形誤差補償、空間誤差綜合補償等等。
在加工速度方面，如今的數控機牀普遍是高速加工，高速加工源於20世紀90年代初，以電主軸和直線電機的應用為特徵，使主軸轉速大大提高，進給速度達60m／min以上，進給加速度和減速度達到1-2g以上，主軸轉速達100000r/min以上。高速進給要求數控系統的運算速度快、採樣週期短，還要求數控系統具有足夠的超前路徑加（減）速優化預處理能力，有些系統可提前處理5000個程序段。為保證加工速度，高檔數控系統可在每秒內進行2000-10000次進給速度的改變。另一方面，運算速度的高速化也為數控機牀增添了動力：微處理器的迅速發展為數控系統向高速、高精度方向發展提供了保障，開發出cpu已發展到32位以及64位的數控系統，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由於運算速度的極大提高，使得當分辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度。2.3向柔性化、功能集成化方向發展
數控機牀在提高單機柔性化的同時，朝單元柔性化和系統化方向發展，如出現了數控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心等具有柔性的高效加工設備；出現了由多台數控機牀組成底層加工設備的柔性製造單元、柔性製造系統、柔性加工線。
在現代數控機牀上，自動換刀裝置、自動工作台交換裝置等已成為基本裝置。隨着數控機牀向柔性化方向的發展，功能集成化更多地體現在：工件自動裝卸，工件自動定位，刀具自動對刀，工件自動測
湖北科技職業學院畢業論文
量與補償，集鑽、車、鏜、銑、磨為一體的“萬能加工”和集裝卸、加工、測量為一體的“完整加工”等。2.4向智能化方向發展
隨着人工智能在計算機領域不斷滲透和發展，數控系統向智能化方向發展。在新一代的數控系統中，由於採用“進化計算”、“模糊系統”和“神經網絡”等控制機理，性能大大提高，具有加工過程的自適應控制、負載自動識別、工藝參數自生成、運動參數動態補償、智能診斷、智能監控等功能。
2.4.1引進自適應控制技術
通過監測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態及機牀加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實時調整加工參數和加工指令，使設備處於最佳運行狀態，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度並提高設備運行的安全性；
2.4.2智能故障回放和故障仿真技術
能夠完整記錄系統的各種信息，對數控機牀發生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經驗；
2.4.3刀具壽命自動檢測
利用紅外、聲發射、激光等檢測手段，對刀具和工件進行檢測。發現工件超差、刀具磨損和破損等，及時進行報警、自動補償或更換刀具，確保產品質量。
2.4.4智能4m數控系統
在製造過程中，加工、檢測一體化是實現快速製造、快速檢測和
湖北科技職業學院畢業論文
快速響應的有效途徑，將測量（measurement）、建模（modeling）、加工（manufacturing）、機器操作（manipulator）四者（即4m）融合在一個系統中，實現信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。
2.4.5智能化交流伺服驅動技術
目前已研究能自動識別負載並自動調整參數的智能化伺服系統，包括智能化主軸交流驅動裝置和進給伺服驅動裝置，使驅動系統獲得最佳運行。
2.5向高可靠性方向發展
所謂的數控機牀可靠性，就是指數控機牀產品及其系統能夠在限定時間內完成一定的動作指令的能力。數控機牀的可靠性一直是用户最關心的主要指標，它主要取決於數控系統各伺服驅動單元的可靠性。為提高可靠性，目前主要採取以下措施：
2.5.1採用更高集成度電路芯片
採用更高集成度的電路芯片，採用大規模或超大規模的專用及混合式集成電路，可以減少元器件的數量，有效地提高可靠性。
2.5.2實現硬件功能軟件化
通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時通過硬件結構的模塊化、標準化、通用化及系列化，提高硬件的生產批量和質量。
2.5.3增強故障自診斷、自恢復和保護功能
增強故障自診斷、自恢復和保護功能對系統內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷、報警。當發生加工超程、刀損、干擾、斷電
湖北科技職業學院畢業論文
等各種意外時，自動進行相應的保護，而這些措施就大大地增加了數控機牀的可靠性。2.6向網絡化方向發展
對於面臨激烈競爭的企業來説，使數控機牀具有雙向、高速的聯網通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現網絡資源共享，又能實現數控機牀的遠程監視、控制、培訓、教學、管理等等，還可實現數控裝備的數字化服務。數控機牀的網絡化將極大地滿足柔性生產線、柔性製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式，如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。目前先進的數控系統為用户提供了強大的聯網能力，除了具有rs232c接口外，還帶有遠程緩衝功能www.本站baihuawen本站的dnc接口，可以實現多台數控機牀間的數據通信和直接對多台數控機牀進行控制。有的已配備與工業局域網通信的功能以及網絡接口，促進了系統集成化和信息綜合化，使遠程在線編程、遠程仿真、遠程操作、遠程監控及遠程故障診斷成為可能。這些先進的系統也為數控機牀未來的網絡化發展方向提供了導向作用。2.7向標準化方向發展
近些年來，數控標準是製造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生後的50多年間的信息交換都是基於iso6983標準，即採用g、m代碼對加工過程進行描述，顯然，這種面向過程的描述方法已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的cnc系統標準iso14649（step－nc)，其目的是提供一種
湖北科技職業學院畢業論文
不依賴於具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命週期內的統一數據模型，從而實現整個製造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。數控機牀的標準化發展也定將會推動數控技術的高速發展。2.8向功能複合化方向發展
數控車牀複合加工技術，即是在一台設備上完成車、銑、鑽、鏜、攻絲、鉸孔、擴孔等多種加工要求，複合加工機牀的最突出優點是可以大大縮短工件的生產週期、提高工件加工精度。在全球數控機牀製造和金屬加工領域，複合加工技術正以其強大的加工能力被不斷髮展與應用。為了實現複雜形狀工件的加工，使在一台機牀上能完成複數工序和複數工種的加工，這樣的數控機牀稱為複合加工機牀。就是説，在複合化機牀上可以實現完全不同性質加工過程的加工。
今天的複合加工技術，是針對以普通的數控車削中心和加工中心為基礎，發展到複合車銑加工中心。這要求機牀製造業應以現有的技術水平為基礎，研發、製造、穩定和推廣具有高效、複合、穩定、成本低廉的，適合於現代加工技術的高水平數控機牀。
第三章 中國數控機牀發展策略
在今天，以轎車製造業為代表的汽車及其零部件製造業、以航空航天為代表的高新技術產業的加速發展，為機牀製造業帶來了巨大商機。同時，要滿足我國重大基礎製造和國防工業領域對高檔數控機牀的巨大需求，擺脱對國外高檔數控機牀的依賴及壟斷，必須突破高檔數控機牀及相應高性能功能部件的關鍵技術。我國數控機牀的發展需
湖北科技職業學院畢業論文
要以市場需求為導向，主機為牽引，統籌考慮數控系統與功能部件、關鍵部件與主機，推行數字製造；以功能部件為基礎，以共性技術為支撐，加速振興我國機牀製造業。中國今後要加速發展數控機牀產業，既要深入總結過往的經驗教訓，切實改善存在的問題，又要認真學習國外的先進經驗，沿正確的道路前進。建議切實做好以下幾點： 3.1加大技術科研力度
眾所周知，科學技術是第一生產力，科技對於產業發展的促進作用在今天已經不言而喻了。數控機牀是其他製造業得以實現的基礎，因為它的水平關係着其他行業產品製造質量的高低。我國數控機牀科技水平一直處於較低水平，雖然在某些領域可以與世界機牀強國比較高低，但是整體的弱勢也是造成我國數控機牀行業無法進入“世界機牀強國”行列的原因。在美國，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。在機牀技術上不斷創新，美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機牀的主機設計、製造及數控系統基礎紮實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機牀技術在世界也一直領先。而德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研並重。企業與大學科研部門緊密合作，對用户產品、加工工藝、機牀佈局結構、數控機牀的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上力求越來越好。
3.2進一步提高數控機牀產品的自主開發、製造能力
我國如今已成為一個製造業大國，提高數控機牀產品的自主開
湖北科技職業學院畢業論文
發、製造能力是一個關鍵的問題。共性和關鍵技術攻關必須與數控機牀和功能部件的基地建設有機結合，要以高檔數控機牀發展為主攻目標，提高整機可靠性和產業化水平，提高國產數控系統和關鍵功能部件的配套能力，特別是要提高在國產中高檔數控機牀中的配套能力；加強數控機牀基礎開發理論的研究、基礎工藝技術研究及應用軟件開發，做好行業標準和專利工作，為我國數控機牀行業的發展打下堅實的基礎。
3.3加快高性能數控功能部件的研發，提升數控機牀品質
數控功能部件作為數控機牀的一個子系統同樣具有機電一體化的特徵，這也是它區別於一般配套件和附件之處。因此，它的組成通常是由動力能源、信息傳遞反饋與控制、廣義機械執行裝置三者的總成。這些功能部件有高速運動的電主軸單元、直接驅動的直線電機單元和力矩電機的迴轉運動單元等；有先進結構精密切削的雙擺主軸頭、數控動力刀架和主卧轉換頭等；有快速交換及高速的自動刀具交換裝置、自動托盤交換裝置和刀具在線智能補償裝置等功能部件的研發及其專業化生產，不僅能為機牀主機制造廠提供功能完善和品質優良的選件，而且有利於縮短機牀新產品的開發和製造週期，也有助於降低數控機牀成本。高性能的功能部件將具有智能化接口，能與整機協調匹配，並與數控系統構成分佈式的控制，因此，加強為主機廠的售前服務，充分滿足主機的個性化需求是提高其競爭力的重要措施。功能部件向功能多樣化、運行高可靠性化和結構緊湊化的發展也將促進數控機牀複合化加工的擴展並推動新一代可重構機牀的出現。
湖北科技職業學院畢業論文
數控系統、功能部件、關鍵部件是發展高檔數控機牀的基礎，目前我國在這方面發展十分薄弱，而這也已經成為制約數控機牀發展的瓶頸，必須加快發展，提高專業化、批量化生產技術水平和能力。產品的發展和自主創新能力的提高必須依賴於核心技術的掌握，依賴於共性技術的支撐。基礎技術研究是機牀整體水平提高的前提和保障，是機牀設計的關鍵和基礎，對於我國機牀行業進入一個全新的層次會有很大的幫助。
3.4加快技術引進與國際合作學習
新技術幾乎是所有企業共同的追求，為了較快得到最新技術，企業可直接與國外科研院所和國外一流企業合資、合作，通過以市場換技術，以有限的資金換取無限的發展，實現主流產品生產的高起點、成批量、專業化。在引進與合作過程中，我們還需要加強引進技術的消化吸收與再創新。具體來説：在某些領域上，與國外差距較大，國外先進技術有引進的可能，則通過引進技術，加強消化吸收，實現再創新，滿足用户的需求；在技術基礎較好的領域中，可以充分利用已經形成一定優勢的技術，與用户結合，產學研結合，開發滿足用户需要的產品，形成技術創新能力，這樣也可能在原創上做出突破。總之，加快技術引進與國際合作學習在當前來説是一個明智的選擇。
結語
雖然我國數控機牀的發展經歷了長期的跌宕起伏，已經由成長期進入成熟期，但是機牀製造業既面臨着機械製造業需求水平提升而引
湖北科技職業學院畢業論文
發的製造裝備發展的良機，也遭遇到了當今激烈的國際市場競爭的巨大壓力，加速推進數控機牀的發展是解決有關機牀製造業持續發展問題的一個關鍵。隨着製造業對數控機牀的不斷擴大的需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機牀的應用範圍仍然在不斷擴大中。數控機牀行業是為製造業提供裝備的產業，當代中國製造業的崛起，必然給數控機牀行業帶來巨大的商機，並且帶來新的發展空間。因此，數控機牀行業可以抓住這個大好機會，儘快減小其世界先進水平的差距，全面提高我國數控機牀行業水平，創品牌、擴市場、當進口、爭出口，爭取將國產數控機牀做大做強。
湖北科技職業學院畢業論文
參考文獻
[1].鄒偉平，吳再興。數控技術的現狀及發展趨勢[j].林業機械與木工設備。2006(03)[2].王志平主編。數控機牀及應用。北京：高等教育出版社，2002.3 [3].李佳主編。數控機牀及應用。北京：清華大學出版社，2001.7 [4].王愛玲主編。現代數控機牀[m].國防工業出版社，2003 [5].倪祥明。數控機牀及數控加工技術。北京：人民郵電出版社，2011 [6].李君。淺議數控技術的發展趨勢[j].吉林農業。2010(11)
中國地質大學(武漢)遠程與繼續教育學院
課程作業4（共 次作業）學習層次：專科涉及章節：第7章 ——第9章
一、選擇題
1.數控機牀移動部件某點的定位誤差a的表示公式為(c)
a.a=x±σb.a=x±2σc.a=x±3σd.a=x±4σ
2．數控機牀的伺服系統的開環增益為k，移動部件的速度為v，則跟隨誤差e可表示為（d）a．e=kv c．e=k/v
b．e=1/(kv)d．e=v/k
3．數控機牀在某位置的定位誤差的分佈符合正態分佈曲線的統計規律，其均方根誤差σ反映了機牀在該位置的（a）a．重複定位精度c．系統性誤差
b．反向差值 d．失動量
二、填空題
1．在數控機牀上以某一進給速度加工圓弧時，當伺服系統兩軸的增益相同時，進給速度愈大，則輪廓誤差___越大___。
三、簡答題
1.試述數控機牀的定位精度檢測一般有哪些檢測工具儀器？現有一台三座標聯動的高精度數控銑牀，試問應選用哪種儀器測量其定位精度。
2．試述提高步進系統精度的措施及基本原理。3.數控機牀的常用故障診斷方法有哪些？
答：1.(1)數控機牀的定位精度一般採用刻線基準尺和讀數顯微鏡、激光干涉儀、光柵、感應同步器等測量工具進行測量。
(2)高精度的數控銑牀應選用雙頻激光干涉儀測量其定位精度。2.措施：細分線路、反向間隙補償、混合伺服系統。基本原理：
(1)細分線路就是把步進電機的一步再分得細一些，來減小步距角；
(2)反向間隙補償就是根據實際測得的傳動間隙的大小，每當出現反向時，用補充固定的脈衝來克服；
(3)混合伺服系統就是在開環系統的基礎上，在工作台上裝有反饋元件如感應同步器進行
檢測，校正機械誤差。
3.(1)根據報警號進行故障診斷；
(2)根據控制系統led燈或數碼管的指示進行故障診斷；(3)根據pc狀態或梯形圖驚醒故障診斷；(4)根據機牀參數進行故障診斷；(5)用診斷程序進行故障診斷；(6)經驗法；(7)換板法；
蒙田範文網