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数控车床的优点范文1
【关键词】数控车床；维护保养
1.数控车床维护保养工作的基本条件
数控车床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品、关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常忽视对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控车床的效益，我们一定要重视日常维护工作，创造出良好的维修条件。
1.1人员条件
数控车床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。
首先要有高度的责任心和良好的职业道德；知识面要广，要学习并基本掌握有关数控车床的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括基本数控知识；应经过良好的技术培训，数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控车床的技术培训，首先是参加相关的培训班和车床安装现场的实际培训，然后向有经验的操作、维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学；勇于实践，要积极投入数控车床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力；掌握科学的方法，要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法；学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。
1.2物质条件
准备好通用的和专用的数控车床电气备件；常备电器元件应做到采购渠道快速畅通；必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件；要有完整的数控车床技术图样和资料；数控车床使用、维修技术资料档案。
1.3关于预防性维护
预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作：
要分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平；建档针对每台车床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，要经常检查、总结、改进；建立日常维护保养计划，保养内容包括坐标轴传动系统的、磨损情况，主轴等，油、水、气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等，及各功能部件和元件的保养周期。
2.数控车床维护保养工作内容
数控车床具有集机、电、液为一体的自动化机床，经各部分的执行功能最后共同完成机械执行机构的移动、转动、夹紧、松开、变速和换刀等各种动作，可见做好数控车床的日常维护保养将直接影响机床性能。数控车床日常维护主要包括机床本体、主轴部件、滚珠丝杠螺母副、导轨副、电气控制系统、数控系统等维护。
2.1外观保养
每天做好机床清扫卫生，清扫铁屑，擦干净导轨部位的冷却液。下班时所有的加工面抹上机油，防止生锈；每天注意检查导轨、机床防护罩是否齐全有效；每天检查机床内外有无磕、碰、拉伤现象；定期清除各部件切屑、油垢，做到无死角，保持内外清洁，无锈蚀。
2.2主轴的维护
在数控车床中，主轴是最关键的部件，对机床的加工精度起着决定性作用。它的回转精度影响到工件的加工精度，功率大小和回转速度影响到加工效率。主轴部件机械结构的维护主要包括主轴支撑、传动、等。
定期检查主轴支撑轴承：轴承预紧力不够，或预紧螺钉松动，游隙过大，会使主轴产生轴向窜动，应及时调整；轴承拉毛或损坏应及时更换；定期检查主轴恒温油箱，及时清洗过滤器，更换油等，保证主轴有良好的；定期检查齿轮，若有严重损坏，或齿轮啮合间隙过大，应及时更换齿轮和调整啮合间隙；定期检查主轴驱动皮带，应及时调整皮带松紧程度或更换皮带。
2.3滚珠丝杠螺母副的维护
滚珠丝杠传动由于其有传动效率高、精度高、运动平稳、寿命长以及可预紧消隙等优点，因此在数控车床使用广泛。其日常维护保养包括以下几个方面：
定期检查滚珠丝杠螺母副的轴向间隙：一般情况下可以用控制系统自动补偿来消除间隙；当间隙过大，可以通过调整滚珠丝杠螺母副来保证，数控车床滚珠丝杠螺母副多数采用双螺母结构，可以通过双螺母预紧消除间隙；定期检查丝杠防护罩：以防止尘埃和磨粒黏结在丝杠表面，影响丝杠使用寿命和精度，发现丝杠防护罩破损应及时维修和更换；定期检查滚珠丝杠螺母副的：滚珠丝杠螺母副剂可以分为脂和油两种。脂每半年更换一次，清洗丝杠上的旧脂，涂上新的脂；用油的滚轴丝杠螺母副，可在每次机床工作前加油一次。
2.4导轨副的维护
导轨副是数控车床的重要的执行部件，常见的有滑动导轨和滚动导轨。导轨副的维护一般是不定期，主要内容包括：
检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮，保证导轨面之间有合理间隙。根据机床说明书调整松紧状态，间隙调整方法有压板间隙调整间隙、镶条调整间隙和压板镶条调整间隙等；注意导轨副的：导轨面上进行后，可以降低摩擦，减少磨损，并且可以防止导轨生锈。根据导轨状况及时调整导轨油量，保证油压力，保证导轨良好；经常检查导轨防护罩：以防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨面上引起的磨损、擦伤和锈蚀。发现防护罩破损应及时维修和更换。
2.5电气控制系统的日常维护
数控车床电气控制系统是机床的关键部分，主要包括伺服与检测装置、PLC、电源和电气部件等，其日常维护包括以下几个方面：
（1）定期检查电气部件，检查各插头、插座、电缆、各继电器触点是否出现接触不良，短路故障；检查各印制电路板是否干净；检查主电源变压器、各电机绝缘电路是否在1MΩ以上。平时尽量少开电气柜门，保持电气柜内清洁。
（2）伺服电动机的维护。
应用于进给驱动的伺服电动机多采用交流永磁同步电动机，其特点是磁极是转子，定子的电枢绕组与三相交流电枢绕组一样，但它有三相逆变器供电，通过转子位置检测其产生的信号去控制定子绕组的开关器件，使其有序轮流导通，实现换流作用，从而使转子连续不断地旋转。转子位置检测器与转子同轴安装，用于转子的位置检测，检测装置一般为霍尔开关或具有相位检测的光电脉冲编码器。
【参考文献】
[1]李叶龙.数控机床与PLC的关系[J].赤峰学院学报（自然科学版），2009，（06）.
数控车床的优点范文2
关键词：经济型数控车床 电磨头 车 磨一体 精密加工
中图分类号：TG580.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-00-03
当今数控机床技术的发展越来越快，为了适应市场的竞争，提高生产效率。许多中、小企业的生产都广泛应用了数控技术来提高生产效率及缩短新产品开发周期。但由于高科技、高精密的数控机床在价格、日常管理、维护和保养方面成本都比较高。为了降低投资资金风险，特别是小企业难以承受高成本的设备投入。所以小企业使用经济型的数控机床较多，但只能满足加工精度要求不太高的零件。
由于产品的技术要求越来越高，一些高精密的零件、超硬的材料等对经济型数控机床来讲是难以进行加工的。以经济型数控车床为例，虽然经济型数控车床加工效率高、加工质量稳定、用途广泛，能车削各种零件的内外圆柱表面、锥面、球面、曲面、切槽、公英制螺纹、圆锥螺纹等等。但由于机床自身精度和其他因素的影响，经济型数控车床一般只能满足加工公差在0.04左右范围的零件。零件的加工精度再有所提高，加工的效率和产品的合格率就会急剧下降。主要存在的原因有以下几点。
（1）车床机械结构方面
以半闭环伺服系统为例，数控车床在机械传动机构存在的误差主要有：同步带（联轴器）的间隙、滚珠丝杆间隙、刀架（四工位刀架）重复定位误差。这些误差使传动终端的X、Z轴重复定位精度在0.01～0.02 mm范围内，但反映在零件加工尺寸上的误差就可能更大了。
（2）刀具方面（主要因素）
对于零件批量生产加工，现在大多数工厂都采用加工性能更稳定的机夹刀和机夹刀粒。但从实际加工效果来看，由于机夹刀的刀尖圆角较大，加工时会产生较大的径向力。此类刀具除了在刀具耐用度上优点突出外，其他方面的性能与手工刃磨的刀具差异不大。特别是在加工细长轴等方面更没有优势，不能实现高精密零件的加工，而且刀具成本较高。
（3）其他方面
在数控装置的插补精度、车床本身的刚性、夹具的刚性、切屑、切削液室温等等都直接影响到零件加工的精度。
经过以上的分析，考虑到刀具和机床刚性等因素。为了能在经济型数控车床上也能加工精密零件，但又要减少资金的投入。该文以经济型数控车床（使用GSK980TD数控系统）为例子，通过在车床上加装电磨头，实现车、磨一体的精密通用加工，解决了实际加工中经济型数控车床也能快捷稳定的加工精密零件的需要。
1 电磨头的加装与控制
磨削加工是一种比较精密的金属切削方法，经过磨削的零件有很高的精度（圆度可达0.0001 mm）和很细表面粗糙度（Ra0.05 ?m）。因此在大多数的情况下，它是机床加工的最后一道工序，另外对于一些硬度较高的零件（如零件镀铬、淬火后）都是通过磨削来达到零件的技术要求。所以在数控车床上加装了电磨头后，不仅能加工高硬度材料的零件，而且加工的稳定性更高，也能加工出技术要求更高的精密零件。
1.1 电磨头加装的方案
如图1所示。
加装部份分别由底板、磨头主轴、变速箱、电机等组成，安装在X轴拖板上。通过车床的X、Z轴控制砂轮的纵、横向进给，通过加工程序实现指定的磨削加工。安装要求如下。
①各零件间连接要牢固可靠，防止砂轮高速旋转时产生振动而造成危险。
②砂轮安装必须经过平衡校正，并要修磨好切削面。
③砂轮中心高与数控车床主轴中心高要求等高，保证加工零件的尺寸精度容易控制。如图2所示：h=h1=h2
④砂轮的左端面与四工位刀架上的刀具刀尖尽可能平齐，防止刀具在切削时，砂轮与车床主轴卡盘发生干涉而造成事故。
⑤砂轮最外缘与四工位刀架上的刀具要求有一个合适的距离（根据零件的直径而定），防止其中一方在切削加工时，另一方与工件或机床发生干涉而影响加工。
⑥电磨头的电机利用机床输出信号接口的DOTWJ（尾座进）和M08（冷却液开）信号来控制，电磨头电机正转用（M10），停止用（M09）来控制。原理是：砂轮正转时冷却液必须在开启状态，当磨削加工结束以后用M09指令关闭冷却液及磨头电机。此外，也可以使用机床的扩展输出指令控制。用DOTWJ和M08控制原理图如图3所示。
1.2 砂轮的修整方法
由于砂轮的制造等原因，砂轮在安装后一般都要求进行修整，以减少磨削过程中产生的振动和保证零件在最后一个工序加工的质量。修整砂轮的过程如图4所示。
砂轮修整笔可通过专用夹具安装在尾座上，并按要求与砂轮的轴线保持一定的角度固定好。通过移动X轴调整砂轮笔与砂轮外缘的距离，然后控制Z轴左右移动砂轮来进行砂轮的修整。
1.3 砂轮的对刀方法
由于砂轮安装在刀架的另一方向，所以对刀时要注意避免误操作造成碰撞事故。砂轮对刀的原理与四工位中的刀具一致，只是将它当作第五把刀具，并将刀补输入T00～T04以外的刀补中。对刀时可使用基准刀T0100，然后通过试切的方法，将刀补输入05号中的X、Z内。调用磨削程序前，在确保换刀点在安全位置的前提下运行T0105，再进行砂轮的定位和磨削。在编写加工程序时要注意，由于砂轮与四工位刀架位置不同（前刀架与后刀架），所以如图（5）所示，砂轮的程序应为：G0Z5；X-40；X轴上的数值应为负数与四工位刀架上的刀具相反。
2 应用举例
如图6所示零件图，由于该零件加工精度要求较高，如果要小批量生产，利用经济型数控车床通过正常的加工方法很难保证其精度要求。但车床在加装电磨头后，此类精度的零件加工就比较容易控制。
加工经过砂轮对零件进行了精加工后，零件的尺寸精度、表面粗糙度得到了有效的保证。同时利用一次装夹就完成了零件的粗加工、半精加工、精加工等所有类型的切削加工，减少了加工辅助时间提高了生产效率。
3 结语
经济型数控车床通过加装了电磨头，车床结合磨床的优越性得到了充分的体现。不仅能更好地控制零件的精度，而且通过修改刀补或程序数据，可以很容易对精密零件的尺寸进行修整达到要求，高硬度的材料也可以通过磨削来加工。通过改变砂轮的形状还可以对内孔、锥面、螺纹或成形面进行精加工，减少了零件的加工工序，在降低设备投入成本的同时提高了企业的生产效率和加工范围。
参考文献
[1] GSK980TD车床CNC使用手册.广州数控设备有限公司.2006.01.
[2] 机床加工工艺学[M].中国劳动出版社，1999.
数控车床的优点范文3
[关键词]数控车床 车削加工工艺 工艺分析
[中图分类号]G71 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0359-01
数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。数控车床上能完成内外回转体表面的车削、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹和攻螺纹等加工操作。制定零件的车削加工顺序一般遵循下列原则：先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行。划分加工工序应遵循保持精度原则和提高生产效率原则。数控车床适合加工的零件类型有：轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件、精度要求高的回转体零件、带特殊螺纹的回转体零件。
数控车削加工零件的工艺性分析从以下几个方面人手：零件图的分析（包括零件的尺寸标注方法、几何要素、精度及技术要求的分析），结构工艺性分析以及零件安装方式的选择（力求设计、工艺与编程计算得基准统一，尽量减少装夹次数在一次装夹后完成所有表面的加工）。本文侧重从以下几个方面谈谈数控车床加工工艺的问题：
一、图样分析
零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。
1、选择基准
零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。
2、节点坐标计算
在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。
3、精度和技术要求分析
对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。
二、工序工步设计
l、工序划分：
在数控车床上加工零件，常用的工序的划分原则有两种。
（1）保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中，粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，则应将粗、精加工分开进行。
（2）提高生产效率原则。为减少换刀次数，节省换刀时间，提高生产效率，应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再换另一把刀来加工其他部位，同时应尽量减少空行程。
2、确定加工顺序
制定加工顺序一般遵循下列原则：
（1）先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行，逐步提高加工精度。
（2）先近后远。离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。此外，先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。
（3）内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工。
（4）基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来，定位基准的表面越精确，装夹误差越小。
三、刀量具
1、工件的装夹与定位
数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三个自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择。
2、刀具选择
刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。
四、切削用量
数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S（或切削速度u）及进给速度F（或进给量f）。
切削用量的选择原则，合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求，以及刀具的耐用度去选择，也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是：粗车时，首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap；其次选择较大的进给量f；最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量可减少走刀次数，提高加工效率，增大进给量有利于断屑。精车时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高加工效率，因此宜选用较小的背吃刀量和进给量，尽可能地提高加工速度。主轴转速s（r/min）可根据切削速度u（mm/min）由公式S=u 1000/πD（D为工件或刀/具直径mm）计算得出，也可以查表或根据实践经验确定。
数控机床作为一种高效率的设备，欲充分发挥其商性能、高精度和高自动化的特点，除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外，还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺，以得到最优的加工方案。
参考文献
[1]陈建环，数控车削编程加工实训[M]，机械工业出版社，2011.04.01
数控车床的优点范文4
关键字：PMAC；数控车床；装调维修
1. 引言
受到传统思想的局限性，数控机床目前的研究一直是处于高精度加工的提高和自动化水平的提高这两个方面，机床的控制系统一直以来只是作为封闭的结构形式充当机床运动的控制器，这就导致了机床操作者只是作为机床的附属物来工作，从而使得人们不能充分发挥其劳动经验和创造力。现在，随着我国经济的不断发展和全球化的发展，一些国外的数控系统更加显现出其竞争优势，在我国显现出其强大的发展潜力。因此，对我国来说，目前的当务之急是开发具有自主知识产权并且具备国内外先进技术水平的数控车床系统。
2. PMAC简介
可编程多轴控制器（Programmable Multi-Axis Controller）简称为PMAC，它是在九十年代由美国Delta Tau公司研制出的一种基于PC平台的开放式的多轴运动控制器，PMAC采用的CPU是Motorola公司的DSP56系列高性能数字信号处理器，是现在功能最强大的运动控制器之一。PMAC可以单独使用，也可以多个级联使用，级联后的PMAC有时可以控制128跟轴，通过这些控制轴，PMAC能够迅速准确的实现定位，因此，包装、机床和医药工业等行业对PMAC应用的比较广泛。
PMAC主要分为三种类型，可以在PC-XT和AT，VME，STD这几种不同的总线上运行，因此，PMAC能提供对多平台的支持，在不同的硬件平台上能运行同样的控制软件。PMAC运动控制器主要有六个特点，第一，PMAC运动控制器采用的是开放式结构系统；第二，PMAC运动控制器具有单独的CPU处理器；第三，PMAC运动控制器能够执行运动程序和PLC程序；第四，PMAC运动控制器可以实现自动对任务进行优先级别的判别；第五，PMAC运动控制器可对对G代码进行编程；第六，对每一个电机，PMAC都以一个固定频率（20KHz左右）对其进行伺服更新。
3. 数控系统的发展趋势
随着计算机技术的不断发展，微电子技术和伺服控制技术也在迅速的发展，目前，因为现代控制理论和智能控制技术的出现，高精度和高速响应交流伺服系统在此基础上也在不断的发展，并且使得数控系统的整体性能不断的完善。现在，数控系统的发展趋势和特点主要体现在以下几个方面。
首先，高性能数控系统的发展。目前比较先进的数控系统一般都采用32位的处理器，采用模块化结构的硬件和软件，同时加上高响应特性和高精度的伺服交流系统，并且在生产的过程中采用的都是先进的生产技术，对元件的质量进行了严格的控制，是数控系统的可靠性比较好。其次，数控系统的通用性。从以前的只能装配车床和加工中心等，到现在发展成能适配各种电加工厂、冲切机床、激光加工床、折弯机和机器人等的机械设备。在硬件方面也从原来的一体化设备变成了现在的面向用户和开放式的结构特点，软件方面实现了人机交互和菜单选择、用户宏程序，这些技术的应用都使数控技术的发展更具有通用性。最后，数控系统的多功能化。现在的数控系统为了符合FMS和CIMS的要求专门设计了和其它的计算机通讯和联网运行的借口程序，不仅图形功能强大，而且还有在线诊断的刀具轨迹，整个系统的设计采用了比较系统的方法和理论。
4. 基于PMAC的数控车床的改进分析
对于数控车床来说，其零件的加工是完全自主的按照预定的加工顺序来加工的，是一种高度自动化的机床系统，对于普通的车床来说，数控机床的优点主要表现在以下几个方面：首先，对于异型复杂的零件来说，比较容易加工；其次，对于零件的加工质量有保证，一致性比较好；最后；零件的加工周期比较短，而且加工效率高，能实现软件的优化控制和插补。
对于普通的车床来说，一般为有级变速并且车床的纵向和横向的进给范围较窄，可以完成进给和车削螺纹的运动，但是对于工件的快速加工移动来说，则需要利用主动传、进给箱、光杠以及溜板箱和刀架等零件通过多组变速机构并联来实现，并且速度比较慢仅仅是数控车床速度的一半左右。对于数控车床来说，大多数都是无级变速并且进给范围比较宽，其各个运动轴之间也都有自己的降速单元和伺服驱动交流电机。和目前的主轴旋转编码器相结合，数控系统一般都是统一控制首先完成主轴，其次再是纵向Z轴和横向X轴的顺序进行，但是数控机床的零件加工一般要按照某种既定的格式并且要遵循文字、符号和数字等规定的形式，所以说对于数控机床来说，其操作人员需要经过一定的基础培训，这就对数控机床的发展和推广带来了困难。目前，数普兼容机床的设计发展就是基于普通机床的简单操作和数控机床的功能全面这两种优势设计的。
5. 总结
数控机床的发展是目前比较热门的行业之一，目前数控机床的发展也正在向高速、高效、高精度、智能化和集成化等方向前进，基于PMAC系统的数控车床的发展也是目前比较流行的一种发展模式，只有牢牢把握发展机遇，我们才能在以后的发展中取得优势，占领自己的地位。
6. 参考文献：
数控车床的优点范文5
论文摘要：本人于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行毕业前的综合实践，从事有关变频器的工作。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并简述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
前言
数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。
在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能:(1)宽调速范围，且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下，电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
第1章变频器矢量控制阐述
70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式
2.1主轴变频控制的基本原理
由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为:
n=(60f/p)×(1-s)
其中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，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz(甚至更高频率)之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。
当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。
图2-1所示为变频器在数控车床的应用，其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。
2.2主轴变频控制的系统构成
不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀，而使用变频器后，机床可按指令信号进刀，这样一来就提高了效率。如果被加工件如图2-2所示所示形状，则由图2-2中看出，对应于工件的AB段，主轴速度维持在1000rpm，对应于BC段，电机拖动主轴成恒线速度移动，但转速却是联系变化的，从而实现高精度切削。
在本系统中，速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流)，通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，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。第3章无速度传感器的矢量控制变频器
3.1主轴变频器的基本选型
目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制)，它就是一种电压发生模式装置，对调频过程中的电压进行给定变化模式调节，常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。
标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10)，因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰，而矢量控制的变频器正逐步进行推广。
所谓矢量控制，最通俗的讲，为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能，通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位，用以维持电机内部的磁通为设定值，产生所需要的转矩。
矢量控制相对于标量控制而言，其优点有:(1)控制特性非常优良，可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。
当然相对于标量控制而言，矢量控制的结构复杂、计算烦琐，而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五)，而前者为千分之五，但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求，所以这里推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目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出，总结各自产品的特点，它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强，如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩，如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲，就是不容易炸模块)。
无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性，而且改善了针对各种负载变化产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试数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知，其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中，我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现，前者具有更强的输出力矩，切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。3.3矢量控制中的电机参数辨识
由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图3-2的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，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)。
参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中，变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。
在参数辨识中，必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障，可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。
3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置
从图1-1中可以看出，使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:
1矢量控制方式的设定和电机参数;
2开关量数字输入和输出;
3模拟量输入特性曲线;
4SR速度闭环参数设定。
第4章结束语
对于数控车床的主轴电机，使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后，具有以下显著优点:大幅度降低维护费用，甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。
参考文献
1.王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2002.
2.杜金城.电气变频调速设计技术[M].北京:中国电力出版社,2001.
数控车床的优点范文6
关键词：数控车削；刀具选用；加工质量；措施
1数控车床的应用现状
随着数控技术的不断普及，传统的数控车床正在逐渐被数控车床所取代。在实际应用中数控车床能够完成普通车床无法完成的工作，比如普通车床一般用于车削直线，无法完成车削圆弧、样条曲线等复杂曲线工作。数控车削的加工零件比较灵活，能够快速适应小批量产品的试制的节奏。零件的加工过程全部在计算机的控制下自动化加工，极大降低了工人的劳动强度，并且现在的数控车床普遍在封闭的空间内进行加工，降低了加工噪声，提高了车床的操作安全性。数控车床在车削加工过程中具有普通车床无法比拟的优点，现在正在以较快的速度，实现普通车床到数控车床的更新换代。
2数控车削刀具的种类及特点
在数控加工工艺中，刀具是必不可少的工具之一，刀具选择的是否合理将直接对于数控加工的质量产生影响，所以对于数控加工工艺来讲，必须要对数控刀具有较为全面的认识，了解数控车削加工过程中，车削刀具的种类及每种车削刀具的具体特点，适合进行什么样的加工，在使用过程中的注意事项等等，下面我们首先来分析数控车削刀具的种类及特点。常用的数控车削刀具我们一般将其分为三种主要类型即：成形车刀、圆弧形车道、尖形车刀。具体的车刀形状如图1所示：
接下来我们对三种主要类型的车削刀具的具体特点进行详细的说明，首先分析成型刀具，成形车刀也称之为样板车刀，因为成型车刀是完全成型的，是专门用来加工回转体成型表面的，在进行车削加工过程中，加工零件的形状和边缘轮廓都是既定的，完全由成型车刀的刀刃的具体形状和具体尺寸决定，主要特点就是用成型车刀加工零件时可以一次性成型，操作起来比较容易，提高了生产效率。但是缺点就是成型车刀的制作过程麻烦，成本相比较其他车刀来讲比较高，由于成型车刀的可变性很小，在车削加工过程中很难对加工工艺进行改善，所以在进行数控车削加工中应该尽可能地少选用成形车刀，常见的成形车刀主要有螺纹刀、非矩形车刀等。其次，分析尖形车刀，尖形车刀的切削特征是直线型切削，所以由切削特征决定的尖形车刀的刀尖特征主要以直线型为主，用尖形车刀加工零件时，通过将刀尖或者一条直线型主切削刀刃的移动来达到绘制零件轮廓形状的特点。最后，分析圆弧形车刀的主要特点，圆弧形车刀的切削刀刃特征是以一个圆度误差和线轮廓误差都很小的圆弧形切削刃构成的，圆弧刃上的每一点都是其车刀的刀尖，圆弧形车刀的刀位点在圆弧的圆心位置，圆弧形车刀主要用作车削内外表面，尤其是对车削光滑连接的成型面时特别适合用圆弧形车刀。
3 数控车削刀具的选用
3.1数控刀具的选用原则
对于数控刀具的选择，首先是需要考虑刀具是否能够满足加工需要，然后在满足加工需求的前提下考虑经济因素，将刀具的使用时间，切削速度，背吃刀量等工序充分考虑在内，在确定切削背吃刀量，切削速度，送给量时在满足加工质量的前提下，考虑经济性，即使加工成本再低，加工质量不过关也是不可取的，也就是说加工质量是选择数控刀具的首要原t，任何选择都是建立在此基础之上的。在充分考虑数控加工工艺的前提下根据合理的使用时间和合理的生产因素选择数控刀具。由于数控机床的加工精密度要远远高于普通机床的加工，所以对于数控加工的车刀在选取时也是与普通车床加工时选取的刀具不同的，它所需要的精密度和要求会更高，必须是精密度高、强度高、刚性好、加工过程稳定等。
3.2尖形刀具的选用原则
根据前面我们所讲的尖形刀具的主要特征，就是由独立的刀尖进行工作，通过位移得到零件的轮廓形状，对于尖形刀具的几何尺寸的选择与普通的车削刀具的选择大体上是相通的，应该结合数控加工的具体特点和加工零件的具体要求去进行合理选择，当不发生干涉的几何角度时，选择的尖形刀具的具体尺寸可以通过绘图或者计算得到，当所选择的几何尺寸和角度难以确定时则需要先将其他类型的车刀确定好之后，再反过来进行尖形车刀的选择。
3.3圆弧形刀具的选用原则
根据前面所讲的圆弧形刀具的具体特征，在进行选择时，刀位点其实是在整个圆弧的圆心上，那么从理论上来讲，车刀的圆弧半径与加工零件的具体尺寸是没有关联的，半径的大小可以根据实际需求灵活选择圆弧形车刀适合应用于精密度比较高的零件车削上，所以应该将多种因素考虑在内，首先车刀切削刃思维圆弧半径应该比待加工零件的凹形轮廓上的最小的半径要略小，避免出现加工过程的干涉；其次，这个半径的选择要把握好度，虽然要比零件凹形轮廓半径小，但是不能小得太多，如果小得太多那么会给制造过程带来很大的困难，而且还会造成车削刀具的刀体的散热能力减弱，很容易使得刀具损坏，影响刀具的使用寿命。
3.4成形刀具的选用原则
成形刀具就是根据工件的外形而特殊制作的刀具，该刀具的优点为加工效率较高，产品的一致性较好，但是成形刀具的制作周期较长，加工成本较高，且刀具的使用寿命较短。因此，要结合工件的具体加工要求，确定是否选用成形刀具。
4不同车刀对工件加工质量的影响
4.1刀具类型的影响及措施
尖形车刀与圆弧形车刀相比，尖形车刀的刀尖圆弧半径较小，其对工件的外形尺寸反应灵敏，一般在编程时不考虑刀尖圆弧半径补偿，直接按照工件外形尺寸编程，编程比较简单。但是尖形车刀的刀尖的强度较差，在加工工件过程中，极易产生磨损或者折断，故其使用寿命较短。尖形车刀在加工过程中极易受到机床振动的影响，在工件的加工表面产生划痕，影响产品的加工质量。圆弧车刀的刀具半径较大，加工过程中与工件的接触面积较大，故其强度较高，不易磨损，对机床的振动不敏感，适用于轴类零件的精加工过程中。
因此，我们需要根据不同的工序选用正确的车刀类型。在选用尖形车刀时，应该注意其刀尖的强度是否足够，并且采取一定的措施降低机床的振动，防止刀痕的产生。在精车加工中尽量选用圆弧刀具，以保证工件的表面质量。
4.2刀具半径的影响及措施
由于车刀的刀尖都存在一个近似的刀具圆弧，可能在实际加工中工件存在欠切削或者过切削现象，造成工件的外形尺寸不合格，直接影响了车削加工的加工质量。有些欠切削或者过切削现象可以通过刀具半径补偿的办法得以解决，但是有些欠切削或者过切削现象在加工过程中无法解决，只能通过改变工件的设计方案来解决。
4.3刀尖中心高度的影响及措施
轴类零件在车削过程中，刀尖的中心高度与工件的回转轴线的高度不一致时，势必会影响工件的外形尺寸。在车削加工轴类零件时，一般刀尖的中心高度比工件的回转轴线的高度偏高或偏低都会引起工件的径向尺寸偏大。因此，在实际的加工中应该尽可能地降低刀尖中心与回转轴线的高度误差。可采用刀尖等高的方刀w不重磨车刀或者采用一系列的标准垫片调整刀具的高度都可以保持车刀的刀尖中心高度符合要求。
5结语
综上所述，数控车床加工轴类零件不仅操作简便还能够提高工件的加工速度，提高产品质量，具有较高的推广价值。在数控车削加工中选择合适的刀具对工件的加工质量至关重要，在车削加工中只有选择正确的刀具才能使得工件符合加工要求。本文主要简述了各种车刀的类型及特点，总结了尖形刀具、圆弧形刀具及成形刀具的选用原则，最后研究了刀具类型、刀具半径、刀尖中心高度等因素对工件加工质量的影响，并且提出了相应的措施来提高产品加工质量，对企业中的车削加工具有指导意义。
参考文献：
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