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数控机床工作原理范文1
数控机床与原理是我院数控技术应用专业开设的一门专业必修课，旨在培养学生掌握数控机床组成、工作原理方面的内容，使其初步认知数控机床各功能部件组成和工作原理，特别是通用型数控车床、数控铣床的组成和工作原理，具备独立操控数控机床的能力，能够编制简单的数控程序并加工出工件。为了贯彻学院提升教学质量的五年计划，从制定课程标准入手，合理运用教材，结合学院实训条件取舍教学内容，设计适合高职学生的教学过程，配合立体分层的实训，确保学有所得。
1 制定理论实践并重的课程标准
《数控机床与原理》属于理论实践一体化课程，必修考试课，学时为60课时，其中理论40课时，实践20学时。
采用项目式教学方法设计课程授课内容，以工作任务模块为中心构建的该课程。以数控机床应用行业需求引领课程项目工作任务，以课程项目工作任务选择课程技能模块，以课程技能模块确定课程知识内容。
课程立足于实际能力的培养，以工作任务为中心组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。据此，课程标准制定了5个项目和21个工作任务。
2 基于课程标准的教材内容取舍，切合实训条件的措施
该课程采用大连理工大学出版社高职高专机电类课程规划教材《数控机床》，它是比较贴合课程标准的一本高职教材。它“以技能型、应用型人才培养为主，重在实践，理论以够用为度”的原则进行编写，主要介绍数控机床的基本理论知识，通用数控机床的机械结构和控制，数控机床的保养与维修等知识。但教材中的数控机床实例并不与我院实训用数控机床一一对应，导致理论偏离实训实际，造成学生在理论实践学习中有些不知所措，不利于展开教学。为此，基于课标准取舍教材内容，切合实训条件。
下列内容关于我院实训用数控机床的教学内容：CK6141数控车床，占6课时；V600数控铣床，占6课时；VMC600数控加工中心，占4课时。用以上内容置换教材中相关内容。
3 循序渐进地设计教学过程
依据课程标准，参考教材编写顺序制定授课进度表。设计这5个项目的先后顺序是：数控机床功能部件18学时，数控车床10学时，数控铣床8学时，数控加工中心10学时，数控系统14学时。其中的21个工作任务是：（1）认识数控机床（2）数控机床的主运动传动部件（3） 数控机床进给运动传动部件（4）滚珠丝杠螺母副的轴向间隙调整与安装（5）齿轮传动的进给传动系统中齿轮啮合间隙的调整机构（6）数控车床的回转刀架（7）数控回转工作台（8）数控机床支承部件与辅助装置（9）数控加工中心的自动换刀系统（10）数控车床概述（11）CK6141数控车床（12）CK6141数控车床的附件（13）数控铣床概述（14）V600床身型数控铣床[15]V600床身型数控铣床的附件（16）数控加工中心概述（17）立式加工中心VMC600（18）数控系统的组成（19）数控插补原理（20）刀具补偿原理（21）典型数控系统简介。
理论课堂的设计遵循理论联系实训的原则进行。理论课的课堂分解为复习旧内容阶段和讲授新内容阶段两段。复习旧内容阶段：根据工作任务需要设置判断题、填空题、选择题共计10题；讲授新内容阶段：PPT简洁文字描述，图形化展示，配合音视频动画，边讲边练，穿插师生、生生互动讨论。除了随课程进度的作业题外，还布置综合作业题1题：要求用脑图制作软件XMind制作该课程的项目工作任务图。
4 立体交互式分层设计实训内容
课程标准中的20课时用于数控机床实验实训，是该课程理论联系实际的重要表现。我们采用立体交互式分层设计实训内容，共设计6个实验实训，纵向是低、中、高三个难度级别，横向是中低难度每级设计两个实训项目，高级难度设计一个实验实训项目，故为立体式；交互式是指实践教学和理论教学相互穿插而不是孤立地进行，力图使学生通过实训巩固理论，用理论指导实训。
数控机床工作原理范文2
关键词 自动化；数控机床；维修；诊断
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0116-02
数控机床是由主轴、床身、立柱等机械部件组成的带有程序控制系统的自动化的数字控制机床。现代自动化科技水平的日益提高，让机床的结构更加复杂，功能日趋完善，但机床故障也随之增多。及时排查故障，准确掌握维修要点是保障数控机床正常运行的必要手段。
1 数控机床的组成、特点和工作原理
数控机床受其功能限制，组成各不相同，各个机床生产厂家的研发原理也不尽相同。但最基本的构成与工作原理都是相同的。数控机床主要是由机身、数字控制系统和辅助设置组成。机身主要包括了影响机床寿命、精度和稳定性的铸件；可以进行由电机带动并进行高速旋转直接面对加工器件的主轴；控制机床运转的电机。数字控制系统部分主要包括处理器、驱动器、显示部分、操作面板等组成；辅助设置主要包括确保数控机床正常运转的辅助配套的部件，例如排屑、照明、监控与检测等功能配件。数控机床的主要特点是利用程序控制可以对各种零件进行加工，过程中可以对零件位置与运动速度进行控制，这些控制都是通过程序指令按步骤实现的，系统还可以针对加工状况随时对指令进行分析与调整。数控机床的运行环境一般都在高温、多震动的环境中，具有高度的可靠性、稳固性、可以频繁开启反复操作等特点。
数控机床的工作原理就是通过数控控制计算机系统以信息指令的方式控制机床的运转。当机床控制中心发给机床进给构件指定后，各个构件就按照指令做出相应的加工操作，例如对工件的运动位移、速度、角度、操作次数等进行指令控制。数控机床实现了数据信息自动化加工过程。
2 精密数控机床的维修
2.1 精密数控机床维修的重要意义
数控加工技术已经应用到各个行业，特别是制造业与工业自动化行业中，对于提高行业工作效率，带动产业效益有着重要的作用。数控技术的发展水平也代表着整个社会自动化发展的进步程度。加强数控机床的检修与维护工作是当前数控加工行业的重要课题。精密件加工的数控机床可以对精密器件进行高精度的加工，对于现代加工工艺有进一步的完善作用，对于器件加工的精度更加精确，让器件功能更完美的呈现。精密件加工的数控机床维修对于现代机械加工工艺具有很大的促进作用。
2.2 精密数控机床与一般机床维修的不同点
精密数控机床由于受到电脑控制程序的影响，其维修也较一般机床复杂。精密机床能够完成普通机床不能加工的复杂零件，主要是造船、模具等高精尖加工业中应用，因此，对于机床各部分零件的组成与功能要有所掌握，才能方便维修。精密数控机床比一般机床的加工精度高，在维修时要特别注意机床的各个参数与标准值。此外，在维修中还要严格注意维修安全操作规范。
2.3精密数控机床维修对维修人员的要求
数控机床操作技术含量高，对维修人员的要求也高。主要有如下几个方面：
1）维修人员具有较广的知识面由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位；
2）善于思考数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密。故障涉及面广；
3）善于学习作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。这些手册、盗料少则数十万字．多到上千万字，要全面掌握系纹的全部内容绝非一日之功而民在实际维修时，通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面、系统的学习。
3 精密加工件数控机床故障诊断
针对具体情况具体分析，数控机床故障诊断的一般步骤是：
1）认真观察。诊断前要仔细阅读机床说明书，特别是要认真阅读机床的电气图、气动图、机床相关的精度与参数等等。诊断时可以采用利用视觉、嗅觉、触摸等直接观察法进行数控机床故障诊断。对于故障产生的噪音、错误的执行动作等都要仔细排查，仔细观察机床指示灯状况、插件与螺丝是否松动、是否有熔丝断开、断路、热继电器、丝杆、轴承不正常工作等现象出现；2）仔细分析。现代机床生产技术不断提高，除了机床自身CNC系统对于故障可以进行报警提示外，检修人员也已经要对故障仔细分析。对于数控机床产生的故障经过认真观察后已经确定了故障部位，检修前为安全检修要对机床进行断电，断电后对观察的故障现象，认真分析故障产生原因。必要时在确定无更大故障产生的前提下进行带电运转，以更准确的找到故障原因；3）准确排查。对于确定故障现象与原因后要进行准备的排查，看机床是否还存在其它故障，故障确认与排查要遵循由表及里、先易后难的原则，先对可触摸到的器件故障进行排查，再对不可触摸到的器件通过观察、嗅觉气味等手段进行排查。
4 精密数控机床的维修方法
数控机床的维修方法有很多种类，特别重要和难于掌握的有以下几种：
1）测量比较法
测量比较法主要是针对机床电路出现故障时可以用示波器、万用表等测量工具测量故障发生时的电压、电流等参数，将测量值、测量波形与正常标准值进行比较后分析故障原因。对于机械故障也可以采用故障状态下机床工作精度与正常精度对比的方法，分析出机械故障原因。
2）备板置换法
备板置换法是利用备用的数控机床电路板替换故障机床的电路板进行维修的方法。该方法适用于需要快速、紧急解决故障的情况。进行备板置换前要严格机床电路状态，防止短路情况发生。置换过程中要注意接线、开关的连接与安装是否与原来机床一致，特别要注意CRT模块、存储器模块等的电路连接。需要进行初始化的存储器不要忘记使用前进行初始化操作。
3）敲击法
数控机床中有很多电路板和焊接件，不同的电路板有着不同的控制功能，每块电路板又有很多焊点，每块电路板都有可能出现虚焊或者焊接不良而影响正常功能的状况。当机床故障产生时，可以用绝缘物体对故障电路板进行敲击，故障往往产生在被敲打部位，如果敲打后电路连通，故障消失，说明故障是焊接问题，及时补焊就可以解决。
4）原理分析法
在遇到不常见的机床故障时，不要慌乱和盲目采取错误的维修方法。一定要认真研读机床的原理，了解机床结构部件功能，机床各个参数与精度值，还要重点看懂数控机床的电路原理图，这样才能从原理入手，分析机床运行的逻辑，逐步找到问题的原因，有的放矢，才能尽快解决故障问题。
5 结论
数控机床是机械加工与自动化行业重要的加工设备，是实现机械部件加工自动化的重要工具。数控机床故障的诊断与维修决定了设备能够长久、稳定的顺利运行，一定要加以重视，并且要采用正确、有效的维修方法。这样，才能保持数控机床的运转正常，提高自动化程度与行业工作效率。
参考文献
[1]郭士义.数控机床故障诊断与维修[M].机械工业出版社，2011.
[2]严峻.数控机床故障诊断与维修实例[M]. 机械工业出版社，2011.
数控机床工作原理范文3
[关键词] 数控机床故障诊断与维修 教学心得 师生互动
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备――机床也相应提出了高性能、高精度与高自动化的要求，数控机床正是基于这种要求而产生的。数控机床是采用了数控技术的机床，即是一种集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体的典型机电产品。其工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的零件。
数控机床具有的这种高性能、高精度与高自动化的特点，使其在各个行业倍受欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于其涉及了机械、信息处理、自动控制检测、软件技术等许多领域，尤其是采用了许多高、新、尖的先进技术，使得数控机床的整体结构复杂，一旦机床出现故障，维修起来较为困难，需专业的技术人员。数控机床故障诊断与维修教学正是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才。因此，为了使学生毕业后，能够尽快实现教学与企业生产需要之间的接轨，数控机床故障诊断与维修教学是一项非常重要的工作。下面谈谈本人在《数控机床故障诊断与维修》课程教学中的一些心得体会，与大家共享。
1合理安排课程教学顺序
数控机床结构复杂，应用技术面广，它一般由控制介质、人机交互设备、计算机数控装置（CNC,computerized numerical control）、进给伺服驱动系统、主轴驱动系统、辅助控制装置、可编程控制器（PLC，programmable logic controller）、反馈系统和自适应控制等部分组成。数控机床故障诊断与维修这门课程在介绍机床各组成部分的故障诊断与维修时，首先必须了解各组成部分的结构与工作原理，在此基础上才能根据故障现象进行分析诊断与维修。然而各组成部分的结构与工作原理与其他相关课程知识点相联系，例如：进给伺服驱动系统的组成与工作过程就涉及到交流伺服电动机的分类、驱动电路与控制方式，万用表、逻辑测试笔等测量仪器、仪表的使用等。因此在教学上应合理安排课程教学顺序，先安排上相关课程（如：《电工与电子技术基础》、《数控机床》、《数控机床伺服系统》、《传感器与测试技术》、《单片机原理及应用》、《可编程控制器及应用》等），作好充分的铺垫后，再安排本课程学习。这样可以使学生事先懂得一些基本的理论知识，掌握一些测量仪器、仪表的使用，为后期本课程学习奠定基础。此外，教师在上课之前，自身应先认真学习和领会教材，做到对教材深入理解，全面掌握。在吃透、吃准教材的同时对已学相关课程的知识点创设问题情境，来激发学生学习兴趣，将学生的注意、记忆、思维凝聚在一起，全身心地参与到对知识的探究中。同时教师要提醒学生预习下一节课内容以及涉及已学过的相关知识，做到温故而知新。
2重视实践，培养学生实践操作能力
《数控机床故障诊断与维修》本身就是一门实践性很强的课程，其教学任务就是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才，该技术人才好比是数控机床的医生，不但要有扎实的理论功底，而且还应具备较强的实践操作能力。所以要培养出真正优秀的数控机床维修人才，实践是至关重要的。但是在实践教学过程中，往往由于设备数量有限，实习时间的限制，学生的实际操作机会不多，实训效果不好。为满足课程教学的需要，提高学生的实际动手能力，在教学安排上应有足够的实验、实训课程，可安排一些实训专周，最好让每个学生都能到数控机床上实际操作一段时间；条件许可的话，可以打开机床现场给学生讲解机床内部各组成部分，让学生理解每一部分的工作原理，以及相互间的联系，对数控机床的结构、组成及工作原理有更深入的了解，在此基础上再去讲解故障诊断，不仅能提高学生的学习兴趣，也能使学生很容易地接收理解。
3提倡师生互动，调动学习积极性，活跃课堂气氛
在教学中，大多数教师仍采取以自我为中心的课堂教学模式，容易让学生感到枯燥无味，产生厌学、怕学的心态。教师在教学过程中可以改变这种传统教学模式，提倡师生互动，采取提问、回忆、讨论的方式，充分调动学生学习的主动性、积极性，活跃课堂气氛。例如：本人在讲授“数控铣床主轴停转”故障时，先通过提问的方式请同学回忆机床故障的处理步骤，机床故障的处理步骤归纳为：观察故障现象――分析工作过程――列出故障可能原因――找出可疑点――排除故障。然后通过教师引导、学生讨论的方式对故障进行分析排除，具体做法如下：
3.1 观察故障现象。通过下载的网络视频显示一台数控铣床在零件加工已完毕，Z轴后移还没到位时出现故障，加工程序中断，主轴停转。通过反复播放，让学生仔细观察故障现象，并各自记录看到的故障现象。
3.2 分析主轴转动原理。该机床主轴转动是靠电动机带动变速齿轮来传动。
3.3 列出故障可能原因。通过师生互动列出尽可能多的原因，只要言之有理皆可。就本案可能原因有：刀具松动致机床自我保护、齿轮啮合跳位、电动机故障等。
3.4 找出可疑点。通过检查，几对齿轮工作正常，电动机可正常转动，由此判断主轴系统并无问题，应是由其他原因导致主轴停转。间接影响主轴转动原因有多个，知道可能的原因后，关键是找出真正的可能性疑点，通过引导帮助学生学会独立分析，让学生分组讨论，交换思路，培养团队合作。本案通过机外编程器监视PLC梯图的运行状态，
发现刀具液压卡紧压力检测开关在故障发生时瞬间断开，如此表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC使主轴停转。通过液压计检查铣刀卡紧液压系统显示压力不稳。
3.5 排除故障。根据初步的故障定位，检查液压系统，发现液泵的装置中缺乏油，导致液泵动作不到位。加注足够的油后，液泵动作正常，系统压力正常，故障排除。
4课后总结，综合评价，及时反馈认知信息
课后总结与及时反馈可以使学生知道自己的判断是否正确，使教师能根据反馈的信息来调节自己的教学方法，同时反馈具有激发学习动机的作用。学生受到教师的肯定后，会产生愉快的感觉，这种感觉反过来又会激发学习的进行。因此，总结与反馈不仅是帮助学生学懂学好的良好方法，同时也是师生间信息互动的良好平台，且增进了师生间的感情与友谊。
5结束
自1952年第一台数控机床问世后，数控系统己先后经历了两个阶段和六代的发展，随着数控系统的不断更新，数控机床故障诊断与维修的教学思路和方式也在不断改善，社会对数控专业毕业学生在理论和实践方面的要求也在不断提高，教师只有不断加强学习、不断总结，才能跟上现代的教学步伐。
参考文献：
[1] 杨辉.数控机床故障诊断与维修技能实训[M].北京:北京理工大学出版社,2007.
[2] 侯勇强.数控机床故障诊断与维修[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
数控机床工作原理范文4
【关键词】 PLC编程 控制对象 程序
随着微电子技术、控制技术等的不断发展，对提高传统数控机床精度提出了更高的要求。其中，PLC作为工业技术中的一种，以安全性高、低能耗和易开发等特点被广泛应用。对此，为提高数控机床的精度，利用PLC设计数控电器设备控制系统，并对其实现进行详细分析。
一、PLC结构与工作原理
1、PLC结构。通常将PLC的结构分为输入、控制和输出三个部门，其中，在输入部分中包括数字开关、手动开关、光电传感器、编码器等；PLC部分主要是由中央CPU处理单元、存储单元、通信接口单元、接入/输出接口组成；而在输出单元中则包括蜂鸣器、指示灯、显示器、继电接触器、变频器输入端等在内。
2、PLC工作原理。PLC中的CPU存在STOP和RUN两种模式，其中STOP用于停止执行程序，而RUN用于循环扫描执行某程序。在运行前，首先会通过上电位对程序进行初始化，此后触发CPU之中的运行模式对程序进行循环扫描运行，出现故障，再触发STOP模式。
二、车床对PLC控制要求
在数控机床中，通常为适应不同加工工艺的需求，会对机床运行的主轴速率进行调整。传统方式对速率的调整中是通过继电器--接触器的方式，这种方式元件数量多，故障率高，而通过PLC可有效减少元件数量，并提高系统的集成度。因此，利用PLC，一方面改变传统的以继电器--接触器对主轴速率控制点的方式；另一方面当主轴在减速的时候，需要控制因机床齿轮的变速带来的顶齿。
三、系统设计
本文主要选择lokson650立式数控机床为例，该机床的主轴为机床加工提供驱动力，并切削工件旋转。
1、 PLC整体架构设计。PLC在系统中主要用于对自动对刀、系统、启动/停止等功能的辅助控制。其中x0～x6全部为对刀信号接收接口，Y0～Y6为对刀输出接口，而x6和y6是系统预留的接口；X14～X21表示为道具操作控制接口，相对应的y轴则为输出控制。X8～X9表示油过量或过少输出，对应的Y8～Y9表示为过量或过少输出判断。
2、系统暂停与开关电路设计。SB0是该电路的整体开关，控制整个电路的运行。当在按下其中的SB0开关时，其中的继电器RA111接通电源，此时使得整个电路运行，并给整个系统供电，实现数控机床的整体运行。在按下停止开关SB1的时候，其中的RA16、RA11、RA12 三个继电器断电，此时切断对数控机床主轴的供电，使得主轴停止转动。在工人排除相关的故障之后，在接通SB1开关，此后系统恢复运行。而RA11是用于故障警报。
四、PLC控制程序设计
对PLC的程序设计，本文则采用模块化的思想，即对PLC控制的控制的功能按照模块的方式进行，从最后将不同的程序放在不同的功能之中，并逐次对不同的功能模块记性调试。同时本文则以与冷却系统的实现为例。
1、冷却控制模块设计。根据泵和冷却泵的电路，将该模块的PLC程序实现步骤设计为：在对冷却的整体实现设计中，首先通过时间继电器的相互作用实现和冷却之间的工作停顿，在通过PLC对M8001进行控制，使得其值为1，开始首次冷却。结束后，在通过M1对再次启动系统，15s之后使得T2为1，断开压力开关，M1停止，此后延时25分钟后系统再次运行。由此通过这种周期性的工作，实现对系统的和冷却。
2、 自动换刀系统设计。以T5表示为实际刀具，而T6则表示为需要替换的刀具，以D6表示为实际刀具编号，D5表示待存放刀号，D7为实际刀号和存放刀号之间的差。为完成换刀系统的运行，采用比较指令对其中的数据进行比较。通过比较，如果D5>D6，此时则直接接通M10，并将两者时间的差值直接存放在D8之中；而如果D5=D6，表示刀号之间是相互符合，则直接接通M11，如果出现D5
结论：通过对lokson650数控机床的PLC辅助设计，实现了对数控机床的冷却、、照明、报警、开关等功能。通过PLC程序，可实现对该数控机床在开关、报警、自动等方面的控制，大大提高了数控机床加工的精度，更为PLC在数控中的应用提供了实际参考。
参 考 文 献
[1]朱悦涵，颜冠辰. PLC在数控机床电气控制系统的故障诊断中的应用[J]. 机电技术，2012，05：40-43.
[2]裴志坚. 西门子802D系统在数控铣床电气改造中的应用[J]. 常州信息职业技术学院学报，2015，01：17-19.
数控机床工作原理范文5
关键词：数控机床在线检测技术编程方式
数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，是制造业的加工母机。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及加工过程中的工序间检测和加工完毕检测等。针对如何提高加工效率、编程质量、机床安全性、设备利用率和节约刀具成本等问题，研究出了数控机床在线检测技术。在线检测也称实时检测，是一种基于计算机自动控制的检测技术，在加工的过程中实时对刀具进行检测，其检测过程由数控程序来控制，依据检测的结果做出相应的处理。既保证了数控机床精度，扩大数控机床功能，又改善数控机床性能，提高数控机床加工效率。
1、数控机床在线检测系统的组成
数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中的结构。 数控机床的在线检测系统由机床系统和软件系统组成。机床系统通常由以下几部分组成：
（1）机床本体：机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
（2）数控装置：数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
（3）伺服系统：伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现机床移动部件（如工作台）的位置和速度为控制量的系统。伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
（4）测量系统：测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。其中关键部件为测头，使用测头可在加工过程中进行尺寸测量，根据测量结果自动修改加工程序，改善加工精度，使得数控机床既是加工设备，又兼具测量机的某种功能。
2、数控机床在线检测的工作原理
实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。测量典型几何形状时检测路径的步骤为：
（1）确定零件的待测形状特征几何要素；
（2）确定零件的待测精度特征；
（3）根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；
（4）根据测点数及分布形式建立数学计算公式；
（5）确定检测零件的工件坐标系；
（6）根据检测条件确定检测路径。
3、数控机床在线检测编程
在线检测技术的关键主要体现在检测程序的编制上，检侧程序编制质量的优劣直接影响到检测效果。目前检测软件有商业化软件和自主开发的软件。基于VB语言的在线检测编程检测部分主要模块的功能如下：
（1）测量主程序自动生成模块：主要完成零件待测信息的输入，生成检测主程序。
（2）误差补偿模块：对测量过程中所产生的误差进行补偿，提高测量精度。
（3）通信模块：完成主程序与被调用宏程序的发送及测量点坐标信息的接收。
（4）测量宏程序模块：实现宏程序的管理和内部调用。主模块要实现对宏程序的查找、增添、修改及删除等操作。
（5）数据处理模块：对测量点坐标进行补偿，完成各种尺寸及精度计算。通过打开测量结果数据文件，获得测量点坐标信息，经过相应的运算过程最终得到所测值。
4、数控机床在线检测系统仿真
目前数控机床在线检测借鉴于CAD/CAM技术的发展思路可开发相应的在线检测仿真系统。以VC++作为系统开发工具，OpenGL作为三维场景开发工具，按照面向对象的程序设计思想开发数控机床在线检测仿真系统的过程是：
（1）虚拟检测环境的建立采用OpenGL标准进行图形处理工作。OpenGL是一个图形硬件的软件接口，利用它可进行几何建模、图形变换、渲染、光照、材质等多种操作，大部分对于图形的底层处理工作都由一些专门的函数来处理。
（2）检测信息的提取在线检测仿真系统，必须在仿真过程中，如实地反映测量宏程序的每一条语句，即利用测量宏程序驱动检测仿真过程的进程。
（3）虚拟测头的驱动在线检测系统是利用测头与待测物体的碰撞来确定接触点的位置信息的，因而检测仿真必须逼真的再现这一过程，这也是整个仿真系统的核心问题。为保证测头可靠地撞击上待测物体，应使测头检测运动的最远行程大于测头到实际接触点位置的距离，即实际接触点位于测量起始点与测头最远行程点之间的直线段上。
5、结束语
通过直接在数控机床上进行在线检测，即能发现数控加工缺陷又能及时修补加工误差，提高了加工效率，节约加工成本。因此，在线检测技术在数控机床中具有广阔的应用前景，是推动现代制造业发展的动力之一。
参考文献：
数控机床工作原理范文6
关键词：数控机床；工作原理；数控系统；维修
科学技术的发展对机械产品提出了高精度、高质量的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备提出了精度和效率的要求，而且也提出了通用性和灵活性的要求。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维修和维护更是不容忽视。我国在数控维修调试方面更是人才短缺，经验匮乏，导致国内许多高档数控机床都要聘请国外专家维修调试[1]。
一、 数控机床
（一） 数控机床的组成
1.主机。主机是数控机床的机械部件，包括床身、主轴箱、刀架、尾座、导轨等。
2.数控装置。数控装置是数控机床的控制核心，其主体是一台计算机（包括CPU、存储器、CRT等）。
3.伺服驱动系统。伺服驱动系统时数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。它由伺服驱动电路和驱动装置组成。驱动装置主要有主轴电动机、进给系统的步进电动机或交、直流伺服电动机等。
4.辅助装置。辅助装置是指数控机床的一些配套部件，包括液压、气动装置及冷却系统、系统和排屑装置
（二）数控机床的基本原理
按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷、泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。
数控机床的工作原理可以归纳为：①控制介质 控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。②数控装置 数控装置是数控机床的核心，其功能是接受输入的加工信息，经过数控装置的系统软件和逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，并通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。③伺服系统 伺服系统由伺服电机和伺服驱动装置组成，通常所说数控系统是指数控装置与伺服系统的集成，因此说伺服系统是数控系统的执行系统。数控装置发出的速度和位移指令控制执行部件按进给速度和进给方向位移。每个进给运动的执行部件都配备一套伺服系统，有的伺服系统还有位置测量装置，直接或间接测量执行部件的实际位移量，并反馈给数控装置，对加工的误差进行补偿。④机床本体 数控机床的本体与普通机床基本类似，不同之处是数控机床结构简单、刚性好，传动系统采用滚珠丝杠代替普通机床的丝杠和齿条传动，主轴变速系统简化了齿轮箱，普遍采用变频调速和伺服控制[5]。
（三）FANUC数控系统的特点
日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能，适用于各种机床和生产机械的特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统，主要体现在以下几个方面。①系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。②具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为0～45℃，相对湿度为75%。③有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。④FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。⑤提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。⑥具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。⑦提供丰富的维修报警和诊断功能。
系统在硬件上采用两种数字总线：在轴控制部分采用FANUC专用的FSSB串行伺服总线联接所有的伺服驱动器；在机床面板等机床设备部分采用Fanuc I/O Link总线联接。通过两种总线将实时性要求不同的数据分离开[2]。
（四）伺服驱动及伺服电机的特点
1.高可靠性。完善的可靠性设计方案：如冗余设计，降额设计等，所有元器件全部采用工业或军工等级，关键元器件全部采用进口元件，如三菱IPM模块、EPCOS电容、fuji整流桥等。
2.高节电率。采用先进的微电脑控制技术，使定量泵变为节能型的变量泵，液压系统与整机运行所需要的功率相匹配，无高压节流溢流能量之损失，提高油泵电机功率因素至0.96以上，节电率一般可达40%～60%。
3.软启动。采用伺服器控制可以减小数控机床震动，延长数控机床的使用寿命，同时数控系统发热量减小，油温稳定，延长液压系统的使用寿命，为用户节省了维护的费用。
4.超强的过载能力和动态响应速度。采用先进的矢量控制算法和独特的限流技术，确保在机床操作过程中，能承受启停重负载的冲击而不跳闸，以确保生产过程的连续性。高速的动态响应，最大限度减小零件周期的延迟现象。
5.完善的EMC设计。采用完善的EMC设计方案，内部布局优化设计，采用多种EMI对策，确保对数控机床电气系统的干扰减小到最小，保证其工作的工作稳定性[4]。
二、数控机床故障维修
（一）数控机床使用中注意事项
使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：① 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；②非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；③ 除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；④修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；⑤机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；⑥ 建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；⑦机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。
（二）数控机床故障诊断维修
我们要学习车床的诊断首先要了解两个概念：系统的可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定的功能能力，故障是指系统在规定的条件下合规定的时间内失去规定的功能。
（1）诊断的方法：①动作诊断：监视车床动作部分，判断个不良的部位。②状态诊断：当机床电机动负载时，观察运行状态。③点检诊断：定期点检液压元件，气动元件。④操作诊断：监视操作错误和程序错误。⑤数控系统故障自诊断[3]。
（2）典型数控机床常见故障诊断及维修实例
①主轴出现噪声的故障维修.故障现象：主轴噪声较大，主轴无载荷情况下，负载表指示超过40%。分析诊断：首先检查主轴参数设定，包括放大器型号、电动机型号及伺服增益等，在确认无误后，则将检点放在机械侧。发现主轴轴承损坏，经更换轴承后，在脱开机械侧的情况下检查主轴电动机旋转情况，发现负载表指示已正常但仍有噪声。随后，讲主轴参数00号设定为1，即让主轴驱动系统开环运行，结果噪声消失，说明速度检测元件有问题。经检查发现安装不正，调整位置之后再运行主轴电动机，噪声消失，机床能正常工作。
②丝杠窜动引起的故障维修.故障现象：TH6380卧式加工中心，启动液压后，手动运行Y轴时，液压自动中断，CRT显示报警，驱动失效，其他各轴正常。分析诊断：该故障涉及电气、机械、液压等部分。任一环节有问题均可导致驱动失效，因此检查的顺序大致如下。伺服驱动装置电动机及测量器件电动机与丝杠连接部分液压平衡装置开螺母和滚珠丝杠轴承其他机械部分。
（1）检查驱动装置外部接线及内部元器件的状态良好，电动机与测量系统正常。
（2）拆下Y轴液压抱闸后情况同前，将电动机与丝杠的同步传动带脱离，手摇Y轴丝杠，发现丝杠上下窜动。
（3）拆开滚珠丝杠上轴承座正常。
（4）拆开滚珠丝杠下轴承座后发现轴向推力轴承的紧固螺母松动，导致滚珠丝杠上下窜动。
参考文献
1.吴国经.数控机床故障诊断与维护[M].北京：电子工业出版社出版，2005：50—56.
2.郑晓峰.数控原理与系统[M].北京：机械工业出版社，2005：35—40.
3.蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M].北京：理工大学出版社，2006：80—95.
