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机床数控制造范文1
关键词：高速/高精实现 BP神经网络 PID控制器 AHP回收评估
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00
1 数控机床及其发展历史
数控机床是采用数字控制技术对机床加工过程进行自动控制的一类机床。在1952年，美国研制出世界上第一台数控机床后，其他工业国家相继对数控机床进行研制。我国在1958年也研发出第一台数控机床。从这一阶段起，由于其自身在精度和可控度方面的自然优势，数控机床逐渐取代了传统加工机床，成为制造行业的中坚力量。
2 数控机床在动力源上的改善
提高生产率最主要、最直接的方式是提高加工速度，而高速加工与高速数控机床的开发应用紧密相关。为实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机等得到了快速发展，其应用领域逐步扩大。高频电主轴、直线电机、转矩电机等越来越多地应用在高档数控装备中。这些新兴电机集成了机械传动结构和电气动力源，也实现了高速高精化，且高度集成，使得机床体积不断减小。
数控机床未来在动力源上将有如下的几种优化方式：
（1）利用高频电主轴。高频电主轴直接将电动机装配在主轴中，不需中间传动环节，是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点。在多工件复合加工机床、多轴联动多面体加工机床、并联机床和柔性加工单元中，电主轴更有机械主轴不可替代的优越性。
目前，利用高性能电主轴替代复杂的机床传动箱体系统已经成为主流。这样一方面减少了复杂传动系统所致加工精度的降低，又可以尽可能缩小机床体积。
（2）直线电机。直线电机专为动态性能和运动精度要求高的机床设计，虽然其价格高于传统的伺服电机，但它大大简化了机械传动结构，有效提高了机床动态性能。直线电机驱动的工作平台具有高速、高加速度、高精度、行程不受限制等特点，因而满足现代数控机床对于进给伺服电机的要求。
当前主流数控机床的运动主要是电机带动滚珠丝杠副，从而将角位移转化为直线位移，运动误差是电机误差和滚珠丝杠副制造安装误差的累积。但如果采用直线电机的传动链没有误差，所有的误差来源于电机，这样就更容易实现精确控制。基于此，未来数控机床的工作台将会由高性能直线电机直接驱动。
（3）转矩电机。转矩电机是一种同步电机，其转子直接固定在所要驱动的部件上，因而没有机械传动元件，它像直线电机一样直接驱动装置。转矩电机所能达到的角加速度比传统的蜗轮蜗杆传动所能达到的角加速度高6倍，应用于摆动叉形主轴头时加速度可达到3g。由于转矩电机可达到极高的静态和动态负载刚性，因而能大大提高回转轴和摆动轴的定位和重复定位精度。
机床加工工件过程中，有时需要低转速大转矩的动力输出，用蜗轮蜗杆传动或液压辅助回路实现虽然各具一定的优点，但都需占用较大的体积。转矩电机的出现及其性能的不断改进有望在未来成为解决这类问题的有效手段，在保证加工精度的基础上减小机床体积。
3 数控机床未来的“智能神经系统”
数控系统在控制性能上正向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制等功能，而且人机界面友好，并具有故障诊断专家系统。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。
神经网络模型现在已经成功地运用于模式识别。事实上，我们工程当中遇到的许多问题从本质上讲几乎没有完全的线性模型，人们根据自己经验对非线性问题做出各种假设和逼近，从而使得非线性问题转化为线性问题。这个过程事实上就是一种建模，模型不能完全反应系统的原理。但是产生的误差可以接受。利用神经网络来构建智能系统其实就是在模仿这个过程，仿真一个“人脑”然后“集成”到数控机床中去。为了对这种手段的可行性进行更加有力的论证，下面简单地用一个基于BP神经网络的PID控制环节仿真来说明问题。
3.1基于BP神经网络的PID控制环节仿真
BP（BackPropagation）神经网络由以Remerhalt和McCelland为首的科学家小组提出，是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络。BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。选用BP神经网络的原因是它和我们要仿真的PID控制的控制方式比较类似，可以使得仿真工作量减少。
BP神经网络由信息的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入信息，并传递给中间层各神经元；中间层是内部信息处理层，负责信息变换，根据信息变化能力的需求，中间层可以设计为单隐层或多隐层结构；最后一个隐层传递到输出层各神经元的信息，经进一步处理后，完成一次学习的正向传播处理过程，由输出层向外界输出信息处理结果。当实际输出与期望输出不符时，进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层，按误差梯度下降的方式修正各层权值，向隐层、输入层逐层反传。周而复始的信息正向传播和误差反向传播过程，是各层权值不断调整的过程，也是神经网络学习训练的过程，此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度或预先设定的学习次数为止。
神经网络在控制过程中处于不断地“学习”输出状态，输出参数就是PID控制器的三个关键参数：比例系数kp、积分系数ki、微分系数kd，如图2所示。反映这个“智能”PID控制器调整过程的误差曲线中表示的是相对误差，单位是10-3，如图3。
从上面的仿真过程可以出，并不只限于PID控制器，基于神经网络模型可设计出各种具有智能参数选择的数控机床控制系统。
3.2基于神经网络模型的工艺参数及流程设计智能系统
利用神经网络的原理，用以往的参数选择来“训练”工艺选择的神经网络，可以对未知情况做出更理想的非线性预测，使数控机床在加工时实现真正的智能化。
现有的关于神经网络的应用方式大多把神经网络选择参数的过程看作是一种优化算法，这样的理解是普遍接受的。但是，依旧可以把神经网络看成是一个具有智能的“大脑”，它选择参数的过程就是“思考”、“学习”的过程。然而这样认为可能会引起很多人的疑问――神经网络的输入输出都是矩阵，如何来对复杂的外界进行认知，学习呢？对于这个问题可以效仿早期使用单片机时的做法――引入类似译码器的东西，即对于外界的事物可以进行编码作为输入。根据上面的基于BP神经网络的PID仿真过程已经说明引入神经网络来完成智能的“思考”具有很高的可操作性。同样，利用神经网络来使得数控机床自己“知道”加工所需的材料及参数也非常可行。对于材料，可以把各种钢编号，神经网络的输出中某些具体的数就对应这种编号，从而表示出机床的选择。然后不断完善其它的参数输出，使整个系统具有一定的复杂性和可靠性，最终可以达到大量应用的目的。
要完成这个目标有一个无法回避的问题，并且是实现这个技术的关键问题：在PID仿真的过程中，理想输出就是一个正弦波，可以用一个误差函数精确地说明离最终目标还差多少，神经网络还要修正多少。但是，如果引入不表示数量只表示编号的数值，神经网络就无法确定调整量，无法精确描述反馈。显然，实现这个技术目前需要解决的主要问题就是如何科学合理地刻画这些模糊的输出误差，从而来调整网络参数。如果这个问题得到了一般性的解决，真正的含有“大脑”的智能化数控机床也就指日可待。
4 数控机床回收再制造科学评估系统
制造业给人类带来了前所未有的文明和财富的同时，也带来了不可忽视的环境问题。现在逐渐盛行的“绿色制造”将会深深地影响数控机床产品的生命周期。
用绿色制造的观点来看待废旧的数控机床，可以发现，废旧数控机床是一种具有很高的回收再利用价值的机电产品。它具有很高的经济价值，数控机床制造需要消耗大量普通钢铁材料及部分高档钢材，数控机床的回收再利用可以二次使用钢铁资源，从而大大避免资源浪费；其次回收数控机床具有很好的环境价值，数控机床中的电子元件的处理可以避免破坏生态环境；此外，数控机床机械部分具有耐久性，性能稳定的特点，适合于循环回收再利用；同时，数控机床属于标准化产品，功能部件互换性好，这大大简化了回收再利用工艺。近年来先进的机床机械功能部件、驱动系统和控制系统的发展为数控机床的回收再利用提供了良好的技术支撑，使得其具备一定可行性。基于以上分析，数控机床未来再制造产业将会成为数控机床产品不可或缺的来源。
考虑到未来的设计理论应该更为完善，这里假设数控机床的设计者普遍不考虑如何设计机床机构来提升其可回收性。那么，在未来一个自然而然的需求就是，数控机床的再制造需要一种普适性的理论来提高效率。目前国内外使用的评价方法有：模糊层次评价法、加权评分法、层次分析法等。
相对来说比较成熟的评价决策方法是模糊层次评价法，其具体步骤如下：
（1）对构成评价系统的目的、评价指标建立多级递阶的结构模型；
（2）对同属一级的要素以上一级的要素为准则进行两两比较，根据评价尺度确定其相对重要度，建立判断矩阵；
（3）解权重判断矩阵，并检验每个矩阵的一致性，计算出最底层指标的组合权重；
（4）建立最底层评价指标的隶属函数，求出隶属度；
（5）对待评价对象进行综合得分分析。
为使判断定量化，一般都引用1～9的比例标度法。之后再写出一致化矩阵，计算一致性比例，从而可用反向断定一开始决策时对各个指标的偏重是否存在不一致性。反复迭代修改最终可以评价出废旧数控机床的合理回收工艺方案。
这样的方法使决策者可利用数学方法来避免思维的不一致性，并且方法本身和机床的具体结构没有任何关系，所以又符合之前提出的普遍适应的需求。
参考文献
[1]李斌，李曦.数控技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[2]王建明.电机及机床电气控制[M].北京：北京理工大学出版社，2012.
[3]Simon.Haykin.神经网络原理[M].机械工业出版社，2004.
[4]闫晓玲，冷崇杰.机床数控化再制造[J].北京工商大学学报.
机床数控制造范文2
【关键词】绿色制造；数控机床；回收再利用
引言
伴随着经济的发展，资源过度开采和环境过度污染的问题越发严重。为了解决这些问题，人们开始采取绿色制造这一现代制造模式降低制造生产对环境的污染。而在数控机床的回收再利用环节，同样应该考虑到机床再制造对环境的影响。因此，有必要对面向绿色制造的数控机床回收再利用问题展开探讨，从而更好的促进制造业的可持续发展。
1.绿色制造与数控机床回收再利用
所谓的绿色制造，其实指的就是在确保产品质量、功能和成本的前提下采取的一种现代制造模式，可以提高资源利用效率，并考虑到产品制造对环境的影响。作为一个闭环控制系统，绿色制造是一种可以实现废弃物循环利用的节能生产模式，能够进行产品的清洁生产。而数控机床回收再利用工艺是通过使用数控机床原有零件进行产品的再制造，可以通过采取相应的加工方法恢复机床零部件的尺寸、形状和性能，所以也是一种实现资源充分利用的工艺方法[1]。在该工艺中运用绿色制造理念，可以考虑到机床回收再利用对环境的污染，并且保持资源利用率最高，继而使得到回收再利用的机床保持最佳的性能。
2.面向绿色制造的数控机床回收再利用
2.1回收再利用的原理
在面向绿色制造实现对数控机床回收再利用时，需要清楚掌握机床回收再利用的原理。首先，需要遵循系统性原理进行机床回收。具体来讲，就是根据机床零件材料组成使用不同的回收工艺，然后根据国家规定要求按照材料形式回收。其次，需要遵循最优化原理进行机床的回收再利用。在满足产品特定要求的基础上，需要设立产品回收再利用的目标函数，并且通过求解函数使产品产出率最高，而物料消耗最小。再者，数控机床回收再利用需要遵循能量守恒原理，并且确保流入系统的物料总量与系统物料保有量和系统流出物料量之和相等。此外，数控机床回收再利用需要遵循物料流循环原理[2]。具体来讲，就是确保在系统流出的物料为另一个系统需要流入的物料。
2.2机床回收对象及分类
在进行数控机床的回收再利用时，需要明确机床回收对象，并且完成对象的合理分类。就目前来看，数控机床回收的对象主要为零部件，可以划分成有价值零部件、有毒害零部件和含有不同材料的零部件。其中，机床回收的主要利益来自于有价值的零部件，机床回收的绿色环保效益主要来自于有毒害零部件。而在处理含有不同材料的零部件时，需要进行材料回收纯度的提高。在进行机床拆卸之前，需要对零部件回收利润进行评估，然后再进行零部件回收再利用的分类。就目前来看，数控机床零部件回收可以划分成几个层次，即重用、再制造、高级回收、次级回收、三级回收、四级回收和处理。除了四级回收和处理的零部件，其他层次的零部件都可以得到重新利用[3]。而四级回收的零部件一般将用于燃烧发电，需要处理的零部件一般会被填埋处理。
2.3机床拆卸经济性分析
按照拆卸程度，数控机床拆卸可以被划分成完全拆卸、部分拆卸、目标零部件拆卸这三种形式。从经济角度考虑，一般很少使用完全拆卸方式进行机床拆卸。而所谓的部分拆卸，就是在拆卸到某个零部件时，经评估认为剩余零部件拆卸成本高于回收价值，所以不再进行剩余零部件的拆卸。所谓的目标零部件拆卸，一般是出于环境因素考虑或者需要进行某个零部件的重用。比如某个零部件如果有较大的价值，或者某个零部件对环境有较大破坏性，就需要被重点拆除。在机床拆卸的过程中，拆卸作业的经济性由回收价值、拆卸成本、处理成本、拆卸深度和拆卸顺序决定。在分析拆卸作业的经济性时，需要先确定拆卸对象和深度，然后确定零部件的回收层次，然后确定采取的拆卸方式。
2.4机床使用状况的检测
完成机床零部件的拆卸清洗后，需要对零部件的使用状况进行检测，然后再确定零部件的回收利用方式。首先，可以利用简单辅助工具对机床状态信息进行初步了解，从而获取机床直观的状态信息。比如，机床零部件有无破损、缺失、噪声或气味等。其次，根据机床报废和损坏程度，确定机床测试项目及参数。在测试后，需要对测试结果及信号进行收集整理。再者，根据取得的信号和数据，需要使用相应的方法和数据处理技术进行数据及信号的处理，从而进行与机床故障最密切的特征信息的提取。而通过对这些信息值进行检验，并且了解信息值变化规律，则能够对机床的工作性能进行判断，并且了解故障对机床性能的影响程度。最后，根据之前取得的数据，执行相应的机床性能测试报表。
2.5机床的回收再利用方式
完成零部件性能检测后，可以将零部件按照破损程度划分成无损坏型、可修复型和不可修复型三种。无损坏型零部件可以被直接存放至备品库，可修复型零部件需要经过加工处理后在利用，不可修复型零件需要进行回炉再利用。而机床的本体回收再利用需要划分成两部分，即机床液压、和冷却系统的再利用及机床机械部分的再利用。一般的情况下，需要进行液压泵、冷却泵等零部件的再制造，并且完成对过滤器等零部件的修复再制造，然后将压力表等零部件直接处理。此外，在进行机床电气部分零部件的回收再利用时，由于电子元器件使用寿命较短，所以一般只需要进行电子元器件的分类回收。
结论
总而言之，为了降低数控机床回收再利用对周围环境的污染，人们开始运用绿色制造的模式进行机床的回收再利用。而从本文的研究来看，想要面向绿色制造进行机床的回收再利用，还要遵循相应的回收原则，并且清楚回收的对象及其分类条件。在此基础上，还要做好零部件回收的经济性评价，并且确定零部件的使用情况，从而采取合理的回收再利用方式。
参考文献
[1]孙绍彬，李桂花.绿色制造技术在数控机床中的应用[J].机电产品开发与创新，2012，02：168-170.
机床数控制造范文3
【关键词】机床改造项目 数控机床电气控制 课程改革
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）09C-0061-02
数控机床电气控制是数控技术专业的核心课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握数控机床电气系统的基础知识，并训练数控机床电气系统安装调试的基本能力。以往的教学实践证明，大部分高职学生不擅长抽象思维和演绎式为主的学习方式。知识传授式的教学模式不仅难以激发学生的学习兴趣，也不利于训练学生的综合职业能力，导致学生的总体学习效果不佳，因此我们必须进行教学模式改革。面对形象思维强于逻辑思维的高职学生，应以真实的“工作项目”为载体，采用“行动导向”方法引导学生完成实际的工作任务，通过完成任务的行动过程，实现专业能力、方法能力和社会能力的有效培养。
一、课程改革的背景
以广西水利电力职业技术学院为例。该院实训中心拥有20多台数控机床，既有近年新购的设备，也有服役了10多年的老设备。其中3台于1999年购进的数控车床经过多年使用，数控系统及电机驱动装置出现故障，并且无法找到配件，导致机床已经不能工作。为了保证数控机床实训教学的正常进行，并节约设备经费，学校决定对这3台数控车床的电气系统进行升级改造。该院数控技术专业的教师曾多次参与企业的数控机床改造与维修项目，在工作中积累了丰富的实践经验，因此有能力完成此次数控车床的升级改造任务。本次机床改造项目也为推进数控机床电气控制课程改革提供了一条道路，即以机床改造项目为载体，通过引导学生进行数控车床电气系统的升级改造，训练数控机床电气系统的设计、安装和调试能力。下面对该课程的教学改革做一些总结和探讨。
二、课程教学设计
（一）确定课程教学内容
本次改造选用广州数控设备有限公司生产的GSK980TB系统替换原有KENT-10T数控系统，并更换新的交流伺服驱动装置，仅保留原机床的主轴电机和电动刀架。因此数控车床的电气系统要根据GSK980TB的要求进行重新设计和安装，要通过教学过程由学生来完成机床的改造任务，达到预定的功能要求。
学习的内容是工作，因此根据数控机床电气系统改造的工作过程，将课程的教学过程划分为三个阶段：电气系统功能设计、电气系统安装和机床功能调试。每个阶段又可以划分若干个工作步骤（见表1），每个工作步骤作为一个工作任务由教师指导学生来完成。
在电气系统功能设计阶段，依据设计任务书的要求指导学生分步完成数控车床各项功能的设计，在设计过程中逐步展开相关知识点的教学。例如在主轴功能设计中引入变频器的应用知识，在坐标轴功能设计中引入伺服电机的驱动技术。让每个知识点都有一个任务作为载体，学生通过完成工作任务的过程，既能明确学习的目的，又能训练数控机床电气系统的设计能力，并掌握相关的应用知识。在电气系统安装阶段，训练学生绘制电气系统安装接线图的能力，掌握电器设备安装、接线的工艺知识。在机床功能调试阶段，使学生掌握数控机床通电调试的步骤和系统参数的功能，训练根据机床性能要求正确设置系统参数的能力。
（二）教学过程的组织方式
教学过程的组织要以学生为主体，必须让学生在课堂上充分行动起来，不是被动接受知识，也不是看老师表演。在知识传授式教学过程中，教师的角色好比是“演员”，学生的角色就像是“观众”；而行动导向式教学要求将两者的地位进行提升，学生升格为“演员”，教师升格为“导演”。教师应引导学生参与整个教学过程，学生通过主动和全面的学习，达到脑力劳动和体力劳动的统一。应按照“完整行动模式”组织教学，尽可能要求学生独立获取信息，独立制订计划，独立决策，独立实施，独立检查和评估，经历完整的工作过程。
以主轴设计任务为例，本次改造的数控车床主轴采用变频器进行调速控制，因此主轴功能设计要解决CNC、变频器和主轴电机之间的电路连接以及变频器参数设置的问题。“主轴功能设计”工作任务的教学组织过程如下：第一，教师用实训设备演示数控系统对主轴电机的控制过程，学生总结主轴电机运转的特点，通过铭牌了解主轴电机的类型。第二，学生在教材中找出异步电机转速公式，讨论异步电机调速方法，得出异步电机可以通过改变电源频率的方式进行调速的结论。第三，教师指导学生操作变频器调节异步电机转速，使学生了解变频器的功能。第四，教师介绍变频器外部接口的功能，讲解变频器基本工作原理。第五，教师指导学生操作CNC控制变频器工作，同时测量模拟量输入端子的电压值，通过电压值与频率值的比较理解CNC与变频器信号接口的功能。第六，学生设计CNC、变频器和主轴电机之间的电气连接图，教师进行讲评。第七，教师介绍变频器常用参数设置方法，指导学生设置参数并观察变频器运行状态的变化。学生在教师的引导下完成上述几个步骤的工作后，不仅训练了变频主轴电气线路的设计能力，還掌握了变频器的应用知识。
分组教学是行动导向教学顺利实施的一个重要手段。如果不进行分组教学，一个教师在面对几十个学生时，必然造成监管不到位的情况，同时也不能有效的培养学生的沟通、交流与协作的能力。可将一个40人的班级划分成8个小组，以小组作为直接的教学对象。每个教学任务的完成都需要学生进行小组讨论、实施，并以小组为单位提交成果。分组教学有如下优点：第一，能有效提高教学效率，分组后教师的指导对象由40个减少为8个，教师能更有效的指导每个小组的学习过程。第二，能锻炼学生的合作能力、沟通交流与协商能力。第三，能有效提高学生的学习效率，形成集思广益，相互学习，取长补短的学习氛围。在分组的时候要注意均衡每个小组成员能力，要让先进学生与后进学生搭配，男生与女生搭配，充分调动学生参与教学行动的积极性。
（三）课程考核方式
考核的目的是检查学生的学习状况，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，好的考核方式对提高学生的职业技能和综合素质发挥着重要的导向和激励作用。本门课程采用以能力本位为目标的课程考核体系（见表2），考核方式的特点如下：一是将能力测评与知识考试相结合，在课程总成绩中，项目完成质量占70％，理论笔试占30％。二是项目考核以小组为单位分阶段进行，在完成一个阶段的某一项工作任务后，教师根据任务的完成质量进行评分，然后以该阶段所有工作任务分数的平均值作为该小组在这一阶段的成绩。三是对个人在小组中的表现进行评价，在完成一个阶段的工作任务后，采取个人自评、小组评价和教师评价相结合的方式对每个学生在工作过程中的表现进行测评。四是激励学生构建荣辱与共、相互帮助、共同进步的学习氛围，在小组项目考核成绩中，任务完成质量分占70％，答辩分占30％。答辩由教师对小组中随机抽取的成员进行提问，根据其对相关知识的掌握情况进行评分。这样的做法促使学生不仅要主动完成任务，而且還要积极帮助其他组员学习。
机床数控制造范文4
关键词：数控机床 车轴加工 加工工艺 编程过程
中图分类号：TG3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01
数控机床在应用中所依靠的是计算机对其进行工作指挥，在工作中将一些列的数字指令输入到计算机中，以此控制机床的各个部件完成对零件的加工。在加工的过程中应用的原理就是先对零件的尺寸与工艺进行分析，然后将零件的基本信息变为代码与程序，然后按照程序的指令机床完成复杂的指令执行，进而控制伺服系统进行分配，完成多种复杂的加工动作最终完成零件的加工。而在复杂部件的精确控制下，零件的加工余量和给进参数等都可以在计算机的控制下更加的精确，而这就可以保证加工的精度更高，尤其是对复杂零件的加工，完全可以保证其加工的质量，所以数控机床是当代大批量精细加工中不可缺少的重要设备。如：随着铁路建设的大幅发展，对车辆的速度要求也随之提高，所以铁路货车车辆的车轴加工质量要求也随之提高。如新型的车辆在车轴的上要求其承载性能提高且加工的精度更加细化。车轴的不同直径的相互过度由不同的半径的圆弧构成，在普通机床上由人为控制是不能达到其精度需求的，所以必须借助数控机床来完成对其的整体化加工，下面就以此为例分析数控机床在货车车辆中的应用。
1 数据编程与控制
数控机床的程序编制，在实际的应用中对数控机床的编程有自动和人工两种，人工编制是自动编制的基础，人工编制主要是针对零件的加工工艺和数据等进行程序编制，面对复杂性较高的货车车轴，主要采用的是人工编制。数控系统，在数控系统中因为不同的加工特征而有不同的控制系统，如德国与西班牙等系统，其中在这些系统中，日本的数控系统具有较强的插补功能，且人机界面方便操作，是大多数国内厂家采用的控制系统，这里的加工也是在该系统的帮助下完成的。
2 数控加工货车车轴的过程分析
在对货车车轴的加工中，其毛坯在进入到自动加工前已经进行了定位的成孔，其整个长度和周身部分的直径都已经经过定尺，在后续加工中不需要进行大范围改动。毛坯轴进入到自控加工中时对其进行粗车、精车、滚压、组装、轴颈磨削等，最终达到设计标准。其中车轴的轮座和防尘板等结构的加工余量最大，为了保证生产的效率，可以分机床流水作业的模式完成对轴承的粗车、精车、滚压等。其中精车在数控机床上完成，并为后续加工保有余量。针对此工艺，数控机床的编程主要也是对此进行。
（1）在加工中首先确定的是装夹方案，针对货车车轴的基本尺寸与加工要求，在数控机床中采用的是托架定位，车轴装夹以定位孔为标准位置，机床的前端与后端都为活顶尖。装夹后尾部向前进行顶进锁死，车轴由主轴上拨叉带动进行旋转。因为机床的中部有托架，所以车削只能分部进行，两端分别进行车削。此时应注意，拨叉前端与车轴前端的接触间隙，防止因为顶尖孔加深而导致拨叉与车轴端面顶死的情况，或者顶尖不到位而降低加工的精度。
（2）应明确进给的线路，这是整个加工中控制零件运动轨迹的重要要素，其控制的是刀具从起步到来看零件的运行轨迹，即进刀与退刀的点与路径，这是编程的核心依据。如果可以合理的选择进给的路线可有效的缩短空刀进程，提高效率，尤其是对循环加工的零件而言，效率提升与延长刀具使用寿命都是十分重要的。车轴完成粗车后，仍然只是在车轴的端面和中心孔位置的定位，所以精细加工的过程中应从车轴的端面开始，向车轴的中间位置开始加工，以此进行的加工方过程为对刀、起刀、斜线、直线等过程，并分别对不同的直径完成车削加工，在多处的圆弧相切位置车削曲面、倒角等，直至完成对整个零件的加工，最后快速的退刀至起点位置，准备下一次加工。
按照加工零件的路线设定，这样既可按照每一个步骤进行程序的指令选择，这就是编程的最基本步骤。如选择快速移动指令、直线插补指令、平面顺时针指令、保证速度指令等等，将这些指令结合起来就完成了对数控加工路线的设定。
（3）确定系统坐标系。在车削过程中，必须在工件上确定一个加工的原点，及以某一个点为基准进行旋转等控制，并以此建立一个工件的坐标系统。工件的坐标是保证编程简单化，尺寸换算简单化，误差最小化的重要基础。为了提高零件的加工精度，方便计算与程序编制，通常将加工程序的原点设置在车轴轴线与前端面的交叉点，这样就可保证程序基准与设计、组装等的标准统一。
（4）刀具选取。在完成编程的时候还需要考虑刀具的选择，在放大的情况下刀具的接触点不是一个理想化的点而是一个圆弧，所以在进行倒角和斜面加工、圆弧切削的时候都会出现不足或者过量的情况。此时控制系统会利用自身设定对刀具进行补偿，通过不同的补偿指令控制人员可以自动控制刀尖的运动模式，以此避免出现切削不足或者过量的情况。但是生产前必须对刀具进行合理的选择，并针对刀具的型号来选择补偿指令这样才能达到加工精度。
（5）切削用量的选择。车削用量是对刀具切削过程的控制，及对深度、进给量、速度等的限定，在数控加工中应安装工艺手册选择不同的切削用量来配合车轴的加工，如要达到Ra1.6标准就需要控制吃刀深度为0.3～0.5 mm，进给量则为0.1～0.2 mm/r，切削速度则应按照车刀材料和车轴而定。
3 结语
综合上面的分析可见，在货车车轴的加工中，因为其精细加工的精度要求较高，所以必须借助自动化设备来保证加工精度与效率，此时数控机床的应用就可突出其优势。同时配合合理的工艺设置与编程就可达到加工的目标。
参考文献
[1] 马海洋，周荃，张爱英，等.数控车床典型试件加工工艺分析与程序编制[J].潍坊高等职业教育，2008，21（3）：31-32.
[2] 韦兰花，黄政魁.典型零件的数控车床加工工艺分析与设计[J].广西轻工业，2009，28（9）：15-17.
机床数控制造范文5
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。在技能要求日益提高的今天，对数控机床的熟悉与了解已成为该行业专业技术人员必不可少的一环。笔者结合自身的经验谈谈数控机床的优、缺点，及其种类以及数控技术的发展及其未来的发展趋势，供大家参考：
一、数控机床的优点与缺点
(一)、数控机床的优点
对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的
人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。
(二)数控机床的缺点
数控机床的主要缺点价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。
二、数控机床的种类
数控机床的种类很多，主要分类按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机床数控制造范文6
关键词：机床；数控；改造；集成；性能；调整
科学技术是第一生产力。随着我国社会经济的快速发展，社会各行各业开始将先进的科技水平应用在制造行业当中，推动了我国科技水平的进一步发展。但是从国际水平来看，我国制造行业水平依然落后于国外发达国家，阻碍了国民经济的发展。为了改变这一社会现状，我们必须要对制造业的发展现状进行全面分析，采取科学合理的措施来提高制造业中各个设备的水平，即对传统的机床进行改造，使其实现数控化，从而确保制造行业的健康发展。下文简单对机床数控化电气改造设计进行分析，以供参考。
一、普通机床数控化改造的优势
1、节约费用
与购置新的数控机床相比，普通机床的数控化改造一般可节省大约60%～80%的费用。由于大型机床机械部分所占比重较大，可节约的费用更加可观，符合产业节能环保的发展趋势。
2、操作更加容易，维修更为方便
由于是老设备的改造升级，操作人员对设备熟悉，在操作使用和维修方面不必花费太多的时间和精力进行培训。
二、对机床进行数控化改造的主要内容
对机床进行数控化改造也就是以旧机床为基础，通过科学合理的改造使机床具有数控化功能，满足当前制造业的发展。在实际工作中，对机床进行数控化改造的内容主要包括以下几个方面：
1、对机床精度的恢复以及机床传动部分的改进
制造企业在生产以及发展过程中，如果长时间使用机床，且没有对其进行必要的维护，那么在导轨、轴承等部位必然会出现磨损情况，这对于机床的正常运行产生巨大的影响。因此在实际工作中，我们很有必要对机床进行改造。首先需要将旧机床进行机床大修，这样可以在一定程度上提高其精准度，从而达到新机床的制造标准。但是在实际工作中我们可以清楚的知道，在机床进行精度改造与机床大修存在着明显的不同，也就是说，机床数控改造应当进行精度的恢复以及传动部分的改进，只有这两个部分进行改造，才能够确保机床实现数控化与自动化要求。数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统分别采用交、直流主轴电动机和伺服电动机驱动。这两类电动机调速范围大，并可无极减速，因此使主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化。由电动机直接连接主轴或滚珠丝杠。目前数控机床进给系统中常用的机械传动装置主要有滚珠丝杠副、静压蜗杆蜗母条和预加载荷双齿轮齿条三种。机床采用的导轨是新材料低摩擦因数的导轨，如滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。另外，在机床上还要加一些辅助装置，如冷却系统、空气过滤器、自动换刀装置、排屑装置等。
2、选定数控系统
在对机床进行数控化改造的过程中，选定数控系统是关键的工作环节之一。在选择数控系统的过程中，相关工作人员应当考虑到以下两个方面的工作：首先，要求确保机床的功能多样化，使其功能得到充分发挥；其次，还要求数控系统在实际工作中提高其可靠性。一般以性能价格比来选取，并适当考虑售后服务和故障维修等有关情况。如选用企业内已有数控机床中相同型号的数控系统，对今后操作、编程、维修等都带来较大的方便。伺服驱动系统的选取，也按改造数控机床的性能要求决定。若采用同一家公司配套供应的数控系统和伺服驱动系统，改造产品的质量和维修更容易得到保证。
当前生产数控系统的公司比较多，国外的公司如SIEMENS公司、FANUC公司、国内的公司如广州数控GSK公司、华中数控系统有限公司等。一般，进口系统较国产系统性能稳定，但价格昂贵，将其用于机床改造，有些得不偿失。国产系统在目前市场上有各种经济型和标准型数控系统供应。其中，经济型数控系统具有结构简单，操作方便，技术易于掌握及制造成本低等优点，系统性能相对较差，可靠性不高；另外，随着生产而后技术的不断发展，标准型数控系统制造成本越来越低，售价也在不断降低，所以在系统选择上一般可以考虑国产标准型数控系统，例如广州数控体贴或华中数控系统。
3、电气系统的改造设计
机床数控化改造工作执行的过程中，通常情况下原机床的电气控制装置只能做报废处理，从而依据改造的需求来重新制作专门的电气控制装置。数控机床强电控制工作中，所必须要加以重视的关键在于，数控系统本身各个接口特性以及形式之间是否完全相配，不仅如此，还应当要尽可能的对于强点控制线路进行简化处理。
因此，在执行电气控制系统的改造设计工作之中，所需要加以遵循的原则在以下几个方面：在机床能够充分满足控制需求的情况之下，确保改造设计方案的经济性、简便性，在改造的过程中，要依据实际情况和条件，不能够盲目的追寻高参数以及全自动化，只要能够做到操作快捷、使用维修简便即可。而改造的设计方案之中，刀架电动机、冷却泵电动机、主轴电动机等几个部分实质是需要确保做到自动控制的。数控机床机电控制系统本身，除了要利用辅助运动装置以及辅助控制系统以外，还必须要将各个不同部分的开关、形成等纳入到自动化控制之中。改造完成之后的控制系统本身，不仅仅要能够保留住传统控制系统所具备的优势，还要具备小巧、灵活、通用、维护方便等方面的特性。
4、整机联接调试
当久机床之上的各个不同部件都完成了改造工作之后，便可以针对其进行试组装，从而确保各个部分运行无误，存在问题的部件需要采取适当的调试措施。一般情况下，都是现对于电气控制环节加以调试，来观察某个简单的动作是否运行正常，各个环节正常之后，才能够联动调试。
三、结语
综上所述，就现阶段的数控化改造方案来说，实质上机床类型不同的情况下，所呈现出的相关改造内容也有着较大的差异性。因此，在实际执行机床数控化改造工作的过程中，并不是要完全按照某个模式来进行，可以依据实际情况的不同，选择更加合适的改造措施，利用科学合理的方式来使得传统形式的机床数控化得以在性能上大幅度提升。此外，当机床数控的改造工作完成之后，还需要立即对于相关的编程人员、操作人员加以培训，这能够促使改造后的机床尽快的发挥出自身所具有的效用。
参考文献
[1]刘爱英.机床的数控化改造与人才的培养[J].科技信息.2010（10）
