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篇1

【關(guān)健詞】機(jī)床；數(shù)控化改造；改造方案；機(jī)械系統(tǒng)；選型和設(shè)計；參數(shù)設(shè)計；

1 引言

近年來，我國機(jī)械制造業(yè)得到了很快的發(fā)展，提高工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率已經(jīng)非常重要。在各中、大型制造企業(yè)中也有相當(dāng)數(shù)量的傳統(tǒng)機(jī)床，且50%都是使用超過10年以上的舊機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命一般在5～10 年，而我國大多數(shù)機(jī)床都在超期服役。由于使用時間長，無法滿足技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品革新的要求。要解決以上問題，提高企業(yè)加工能力和產(chǎn)品競爭力，有兩種根本途徑: (1) 重新購置數(shù)控機(jī)床，淘汰舊設(shè)備；(2) 對舊設(shè)備進(jìn)行數(shù)控改造。后者與前者相比，更具優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在:

(1)交貨期短。尤其是大型機(jī)床和特殊專用機(jī)床優(yōu)勢更加明顯。一般來講，改造大型機(jī)床能在較短時間內(nèi)使機(jī)床投入生產(chǎn)，而購買新機(jī)床周期都在半年到一年時間；

(2)性能更穩(wěn)定。各基礎(chǔ)件經(jīng)長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度，各功能部件經(jīng)長期磨合，功能穩(wěn)定，可靠性好；

(3) 設(shè)計風(fēng)險小。新機(jī)床設(shè)計中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險在大修改造中幾乎不存在；

(4) 可以更充分地體現(xiàn)用戶的意愿。用戶與維修人員可以依照實際需要和機(jī)床長期使用情況，在大修改造中提出對機(jī)床性能、操作與維修等方面的改進(jìn)（包括增、改）意見，有權(quán)選擇機(jī)械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號、性能等；

(5) 更有利于使用與維護(hù)。由于用戶、維修人員不僅可以直接參與改造方案的制定，而且可以參與改造的全過程，直接獲取各種技術(shù)信息，更深入地掌握機(jī)床的結(jié)構(gòu)及性能特點，從而增強(qiáng)使用與維修的主動能力；

(6) 可以更快地獲取最新的更實用的備件；

(7) 節(jié)省大量投資；

(8) 降低投資風(fēng)險。

2 機(jī)床數(shù)控化改造技術(shù)

(1) 確定改造方案

對改造對象進(jìn)行全面檢查，明確改造目標(biāo)和改造后機(jī)床用途，確定改造方案。普通機(jī)床數(shù)控化改造總體步驟如圖1 所示。對于舊數(shù)控機(jī)床的升級改造，機(jī)械系統(tǒng)改造較少，主要是電氣控制系統(tǒng)的升級改造，以改變系統(tǒng)老化、備件匱乏帶來的故障率高、維修周期長的問題。

(2) 機(jī)械系統(tǒng)的改造

普通機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)改造項目多，如圖2 所示。如普通機(jī)床往往在鑄鐵床身上直接加工出導(dǎo)軌，長時間使用出現(xiàn)磨損，影響加工精度，為提高其耐磨性和動、靜剛度，可以改造為采用軸承鋼淬硬制成導(dǎo)軌，粘貼緊固到鑄鐵床身上，而后再對粘貼好的導(dǎo)軌進(jìn)行磨削；改變普通機(jī)床繁瑣的傳動鏈，采用步進(jìn)、DC或AC 伺服電動機(jī)結(jié)合滾珠絲杠副的傳動形式，使傳動鏈大大縮短；增加自動換刀裝置； 增加分度工作臺、回轉(zhuǎn)工作臺等輔助功能部件等。對于舊數(shù)控機(jī)床的升級改造，如果機(jī)械部件性能良好，液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、系統(tǒng)等輔助部件性能也都正常，除對機(jī)械部件做除銹和清潔保養(yǎng)外，無需做大的更換和修復(fù)。

（3） 數(shù)控系統(tǒng)的選型和設(shè)計

無論普通機(jī)床的數(shù)控化改造，或是舊數(shù)控機(jī)床的升級改造，數(shù)控系統(tǒng)的選型、設(shè)計和安裝都是至關(guān)重要的核心步驟。舊數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)較多采用: SINUM ERIK7，3，8，850 /880，810； FANUC 7，6，3。

目前，多數(shù)早期型號的數(shù)控系統(tǒng)的電氣備件已經(jīng)停止供貨，改造時，基本不考慮保留老系統(tǒng)，而是根據(jù)機(jī)床的現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)要求、企業(yè)資金狀況，選擇相應(yīng)的低、中、高檔數(shù)控系統(tǒng)。如圖3 所示，如果追求品質(zhì)優(yōu)越、穩(wěn)定的數(shù)控系統(tǒng)，可選擇國外知名品牌的數(shù)控系統(tǒng)；國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)也具有性價比高、維修使用成本低的優(yōu)勢，在選用時，建議根據(jù)企業(yè)所在地區(qū)選用。

舊數(shù)控系統(tǒng)大部分帶有老型號的PLC 邏輯控制系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)改造過程中，要考慮新老系統(tǒng)替換時的差別，對PLC 部分輸入輸出點的數(shù)量和性質(zhì)作出比較精確的估算。

對于電路的改造，可采取的方案有兩種: ①“接口型改造”，即保留繼電器電路，只對NC、PLC 進(jìn)行改造，新PLC 不參與電路控制，只處理NC 所需的指令信號。此方案改造設(shè)計、調(diào)試工作量較小；② “徹底改造”，在繼電器邏輯較復(fù)雜、故障率較高、用戶又能提供清楚邏輯圖的情況下，可用新NC 所帶的PLC 將電路全部改造，簡化了電路，又合理利用了PLC 的控制能力。此方案可大大簡化硬件電路，提高可靠性，但改造設(shè)計、調(diào)試工作量較大。

對于數(shù)控系統(tǒng)的改造，還應(yīng)注意:①要盡量向一個著名廠家的型號系列靠攏，這樣既有利于維修和管理，又利于備件的購買，千萬不要把企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)搞成“萬國牌”。②要清楚所選廠家在國內(nèi)的維修服務(wù)狀況，以免將來后患無窮。

(4) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選型和設(shè)計

如圖4 所示，伺服驅(qū)動系統(tǒng)的選型和設(shè)計主要包括: 主軸伺服系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)電動機(jī)的選擇以及配套電機(jī)驅(qū)動器和主軸變頻器的選擇。對于電機(jī)驅(qū)動器，可選擇與數(shù)控系統(tǒng)配套的驅(qū)動器，如FANUC 本身開發(fā)了集成程度很高的多軸驅(qū)動器，也可選擇市面上的其他品牌驅(qū)動器。在改造過程中，對于狀態(tài)良好、價值很高的老伺服系統(tǒng)，可采取保留驅(qū)動裝置和電機(jī)的方案，也可采取只保留功率大、價格貴、安裝麻煩、狀況良好的電機(jī)，而更換為新型驅(qū)動裝置，若保留，還要考慮老伺服系統(tǒng)是否與新數(shù)控系統(tǒng)匹配的問題。

(5) 機(jī)床測量系統(tǒng)的選型和設(shè)計

對于機(jī)床測量系統(tǒng)，目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入，所以舊機(jī)床所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替。具體方案是: 旋轉(zhuǎn)變壓器基本不能保留，可以采用新型旋轉(zhuǎn)編碼器替代； 感應(yīng)同步器/尺的情況略微復(fù)雜，能改掉盡量改掉，用新型HEIDENHAIN光柵尺和圓光柵替代，但在某些場合，如精密轉(zhuǎn)臺，會遇到新的圓光柵不能安裝的問題，西門子為此提供了感應(yīng)同步器/尺信號到新系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置，但該裝置價格昂貴，盡量不要選用。

(6) 電柜設(shè)計

電柜設(shè)計包括的內(nèi)容如圖5 所示。此外，在舊數(shù)控機(jī)床的升級改造中，還應(yīng)遵循以下原則：一是進(jìn)口數(shù)控機(jī)床電氣柜以及柜內(nèi)的元器件即使使用了若干年，狀態(tài)仍會優(yōu)于國內(nèi)甚至合資品牌的元器件，所以，改造高檔進(jìn)口數(shù)控機(jī)床，不建議做大拆大改； 如果電氣柜狀態(tài)比較差，全套更換，在資金允許的情況下，要盡量選擇知名品牌。在改造方案確定初期，就要根據(jù)電氣改造方案測定所需的電纜長度，凡與數(shù)控驅(qū)動測量系統(tǒng)直接相關(guān)的電纜，只選擇原裝電纜；但大型主軸電機(jī)的電力電纜價格過于昂貴，改造時不考慮原裝電纜。

(7) 參數(shù)設(shè)計及設(shè)置

根據(jù)改造方案，查閱數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動器說明書，依據(jù)機(jī)床設(shè)計性能，設(shè)計、設(shè)置、匹配參數(shù)。如圖6 示。

(8) 機(jī)電聯(lián)調(diào)和精度控制

這是改造能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工程人員在這一階段完成機(jī)電聯(lián)調(diào)、數(shù)控系統(tǒng)的最終調(diào)試、驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)最佳化調(diào)節(jié)等工作，并為驗收做準(zhǔn)備。驗收主要包括兩項內(nèi)容：①按照國際標(biāo)準(zhǔn)，不同類型的機(jī)床相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試切削程序，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣件試切削； ②對機(jī)床精度進(jìn)行檢驗，可采用激光干涉儀進(jìn)行測量，機(jī)床位置測量系統(tǒng)的補(bǔ)償可采用得到的數(shù)據(jù)，從而提高機(jī)床精度。

3 總結(jié)

現(xiàn)代制造技術(shù)快速發(fā)展，高速電主軸、直線滾動導(dǎo)軌、直線電動機(jī)、大容量刀庫、虛擬技術(shù)等廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上，機(jī)床功能越來越復(fù)雜，5 軸加工中心、復(fù)合加工設(shè)備( 如車、銑、磨集成) 、特種加工設(shè)備( 激光、真空電子束、噴涂) 等越來越多。研究、探索這些數(shù)控設(shè)備性能特點，在其正常工作階段充分利用，通過合理的數(shù)控改造進(jìn)一步挖掘其價值，提高設(shè)備可靠性，減少維護(hù)費(fèi)用，是隨著國內(nèi)制造業(yè)的升級而不斷深入的研究課題。

參考文獻(xiàn):

[1]李猛.機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M].北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2009．

[2]李猛.數(shù)控機(jī)床與編程[M].北京: 北京大學(xué)出版社,2009．

篇2

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；機(jī)械加工；機(jī)床；研究

在對機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化加工的過程中，必須要將施工工藝的細(xì)致程度考慮在數(shù)控編程內(nèi)或者計算的過程中，否則計算的數(shù)據(jù)偏差過大就會使得加工的產(chǎn)品出現(xiàn)極大的偏差。但是在實際的機(jī)床進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，不僅要將施工工藝精密計算，還要將每一個細(xì)節(jié)都考慮周到，如果在建設(shè)的過程中沒有將數(shù)控的方法設(shè)計得科學(xué)合理，那么也會導(dǎo)致后期的重復(fù)計算和返工的時間增加，這就使得時間遭到了極大的浪費(fèi)。數(shù)控所控制的加工工藝，可以說是在機(jī)械加工過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)，在進(jìn)行數(shù)控工藝的設(shè)計工作過程中，如果沒有用最為科學(xué)合理的方式來進(jìn)行設(shè)計，必然會導(dǎo)致加工的程序出現(xiàn)問題，同時也會導(dǎo)致加工的零件質(zhì)量和機(jī)床加工的生產(chǎn)效率受到極大的影響。

機(jī)械化控制的機(jī)床，必須要將每一個環(huán)節(jié)的空自己內(nèi)容都設(shè)計到極為詳細(xì)，但是要最大限度的減少加工的工序，各個環(huán)節(jié)所需要的工裝數(shù)量必須要低于普通的機(jī)床，否則機(jī)械化改造就沒有實際的意義。通過以上我們也可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)床在進(jìn)行加工的過程中，實際上各個工序的內(nèi)容都比較復(fù)雜，但是結(jié)合具體的實際情況并將其機(jī)械化后，就使得各個工序有效的集成起來，并且還能夠提升機(jī)床加工的精度和加工效率。

1.數(shù)控技術(shù)的原理

1.1工作原理

數(shù)控技術(shù)自身通常都有計算機(jī)操作系統(tǒng)，并且將自身各個結(jié)構(gòu)、單元、模塊與機(jī)床向連接起來，從而使得操作人員能夠通過遠(yuǎn)程的方式來操作機(jī)床進(jìn)行敬愛工，以機(jī)械控制的方式來運(yùn)作每，使得機(jī)床生產(chǎn)的效率能夠不斷的提高。除此之外，還需要保證數(shù)控化系統(tǒng)中的所編制的系統(tǒng)能正常的運(yùn)行，最大限度的降低誤差，控制好各個零件之間的精確位置，特別是控制刀具相對于工件給定速度。采用輸入設(shè)備輸入各種數(shù)據(jù)信息[2]，把各個坐標(biāo)軸的移動分量傳輸?shù)綄?yīng)的驅(qū)動電，保持機(jī)床切削運(yùn)動朝著編制好的路徑進(jìn)行路，這些都需要依靠裝置的插補(bǔ)功能。數(shù)控裝置本質(zhì)上屬于計算機(jī)控制的，在控制過程中只需將數(shù)據(jù)信號反饋到控制裝置里，通過中央處理器對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理分析，維持了各運(yùn)作部件有序的加工生產(chǎn)，數(shù)控系統(tǒng)按照零件輪廓線型的有限信息，這樣便能保證各項數(shù)據(jù)指令的正常處理，最終實現(xiàn)精密加工處理。

1.2基本概念

所謂的數(shù)控技術(shù)，指的是通過采用數(shù)字信息，對機(jī)械加工和運(yùn)動過程進(jìn)行控制，提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)作的自動化效率，給現(xiàn)代機(jī)械加工帶來了極大的幫助。數(shù)控技術(shù)主要包括：傳感檢測技術(shù)、傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。工作過程中只需要預(yù)先編程，然后采用編輯好的程序指令對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制[3]。

2.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

2.1在機(jī)床設(shè)備中的應(yīng)用

在機(jī)械加工領(lǐng)域發(fā)展過程中，機(jī)床設(shè)備控制技術(shù)是一項非常重要的技術(shù)，對于機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展起著重要作用，是現(xiàn)代機(jī)電一體化的重要組成部分，在很大程度上提高了機(jī)床的生產(chǎn)效率。數(shù)控計算機(jī)發(fā)出的控制指令，通過控制機(jī)床中心系統(tǒng)作用于機(jī)床并執(zhí)行如冷卻泵的起停等各種順序動作指令，從而使得機(jī)床能夠按所編的程序自動加工出相應(yīng)的零件。

2.2在工業(yè)中的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，數(shù)控技術(shù)在很大程度上用于工業(yè)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)線，并且以計算機(jī)為實現(xiàn)方式，通過計算機(jī)進(jìn)行程序的編寫和程序代碼的編寫輸入等，從而保證了加工零部件的加工程序的順利進(jìn)行，數(shù)控技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要在于以機(jī)械化的作業(yè)方式代替了人工進(jìn)行相關(guān)程序的操作，完成難以完成甚至不可能完成的工作任務(wù)和程序。數(shù)控技術(shù)具有高精度的技術(shù)特點，在保證了相關(guān)機(jī)械設(shè)備的加工質(zhì)量的同時也在很大程度上提高了生產(chǎn)的效率，有效改善了操作人員的工作條件，節(jié)約了施工人力。

2.3在機(jī)械加工系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用

隨著機(jī)械加工技術(shù)和加工工藝的持續(xù)發(fā)展和研究，機(jī)械加工設(shè)備及其加工的控制系統(tǒng)也在相關(guān)技術(shù)的發(fā)展之下得到了持續(xù)的發(fā)展和升級，數(shù)控技術(shù)機(jī)械設(shè)備機(jī)殼的毛坯制造。由于相應(yīng)的機(jī)械加工設(shè)備控制系統(tǒng)也在不斷更新變化，使得各種機(jī)殼的毛坯制造商開始積極引進(jìn)先進(jìn)焊件。

3.數(shù)控機(jī)床增效的主要途徑

當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備以及相關(guān)的加工工藝中存在一定的問題，缺乏合理的加工切削參數(shù)，缺乏數(shù)控機(jī)床加工工藝數(shù)據(jù)庫以及知識庫，其次缺乏數(shù)字化的制造以及管理系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床加工的這些設(shè)備致使數(shù)控機(jī)床加工過程中的準(zhǔn)備時間以及等待時間和故障調(diào)試的時間較長，致使對整體的數(shù)控機(jī)床的加工效率產(chǎn)生了整體的影響。

3.1提高數(shù)控機(jī)床的自動化程度

數(shù)控技術(shù)的機(jī)械化加工過程中，逐漸提高數(shù)控技術(shù)的自動化程度，是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢，減少加工所需要的時間，通過柔性制造單元，以及柔性生產(chǎn)線和復(fù)合的加工等數(shù)控加工技術(shù)，從而有效提高了加工零件在實際的生產(chǎn)過程中的連續(xù)性以及自動化，有效縮短了加工過程中的輔助時間，提高了加工的效率。

3.2逐漸優(yōu)化加工過程

數(shù)控機(jī)床的加工還應(yīng)通過生產(chǎn)過程的持續(xù)優(yōu)化實現(xiàn)，生產(chǎn)過程的優(yōu)化液將有效減少加工的準(zhǔn)備時間，以配套的較為先進(jìn)的生產(chǎn)和管理方式、機(jī)械設(shè)備的管理以及刀具的自動配送和機(jī)械零件的制造執(zhí)行系統(tǒng)等，有效提高了設(shè)備的完整性和開動率，保證數(shù)控機(jī)床的高效管理和持續(xù)運(yùn)行。

4.結(jié)語

機(jī)床數(shù)控化的改造技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)中得到了極為廣泛的利用，我企業(yè)生產(chǎn)帶來了更高的效率和更多的產(chǎn)品利潤，但是我們不能止步不前，我們需要不斷研究機(jī)床數(shù)控化技術(shù)，將其中的缺點全部彌補(bǔ)，使得這項技術(shù)能夠不斷的完善，并且為工業(yè)生產(chǎn)帶來更高的效益，為我國的工業(yè)技術(shù)進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]辛長德.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用及發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（8）.

篇3

中心詞匯:機(jī)床大修、數(shù)控、數(shù)控化改造

1發(fā)生與開展的社會、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)

我國現(xiàn)有的、數(shù)以萬計的新鮮、落后的機(jī)床是機(jī)床大修與數(shù)控化改造行業(yè)發(fā)生的理想基礎(chǔ)。我國是一個開展中國度,由于臨時自身機(jī)制的不順應(yīng)性,經(jīng)濟(jì)實力過低、技術(shù)落后、設(shè)備新鮮,極大地制約著國民經(jīng)濟(jì)的開展。為盡快改動我國機(jī)械制造業(yè)的落后形狀,近二十多年來,我們在困難地開展民族機(jī)床制造業(yè)的同時,積極地引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備。一方面與世界先進(jìn)機(jī)床制造廠協(xié)作,不時消費(fèi)出具有世界先進(jìn)水平的各類機(jī)床;另一方面直接購進(jìn)了少量的各類機(jī)床。這一切都為我國國民經(jīng)濟(jì)的快速開展起到了龐大的作用。

但是,機(jī)床臨時運(yùn)轉(zhuǎn)甚至超負(fù)荷運(yùn)用,同時又缺少仔細(xì)的維修與保養(yǎng),形成機(jī)床嚴(yán)重磨損,喪失了精度;有些機(jī)床則由于企業(yè)人員及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改動,或由于技術(shù)力氣缺乏而被臨時閑置,需求運(yùn)用時卻發(fā)現(xiàn)早已銹跡斑斑,電控系統(tǒng)不能起動;由于新產(chǎn)品制造的需求,原無機(jī)床功用已不能滿足運(yùn)用要求,急需更新晉級改造;由于世界計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展,形成數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)廠的產(chǎn)品更新加快,原有產(chǎn)品過早停產(chǎn),給備件改換與維修帶來一定困難;況且數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)用壽命普通在5～10年,而我國大少數(shù)機(jī)床都在超期退役。這些諸多要素都需求對機(jī)床停止大修及數(shù)控化晉級改造。

清楚的經(jīng)濟(jì)效益是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的開展動力。關(guān)于機(jī)床擁有者來說,只需破費(fèi)購置相反新機(jī)床30%以下的費(fèi)用即可取得相反的運(yùn)用效果,依據(jù)國際該行業(yè)的記載,即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)功用停止徹底改造晉級,也只需破費(fèi)購置新機(jī)床60%左右的價錢。

舊機(jī)床的大修、創(chuàng)新、晉級改造與購置新機(jī)床相比,具有下列優(yōu)勢:①交貨期短。尤其是大型機(jī)床和特殊公用機(jī)床優(yōu)勢愈加清楚。②功用更動搖。各基礎(chǔ)件經(jīng)臨時時效,簡直不會發(fā)生應(yīng)力變形而影響精度;各功用部件經(jīng)臨時磨合,功用動搖性牢靠性好。③設(shè)計風(fēng)險小。新機(jī)床設(shè)計中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險在大修正造中簡直不存在。④可以更充沛地表現(xiàn)用戶的志愿。用戶與維修人員可以依照實踐需求和機(jī)床臨時運(yùn)用狀況,在大修正造中提出對機(jī)床功用、操作與維修等方面的改良(包括增、改)意見,有權(quán)選擇機(jī)械零部件、數(shù)控系統(tǒng)等電氣設(shè)備的規(guī)格、型號、功用等。⑤更有利于運(yùn)用與維護(hù)。由于用戶、維修人員不只可以直接參與改造方案的制定,而且可以參與改造的全進(jìn)程,可以直接獲取各種技術(shù)信息,更深化地把握機(jī)床的結(jié)構(gòu)及功用特點,從而增強(qiáng)運(yùn)用與維修的自動才干。⑥可以更快地獲取最新的更適用的備件。⑦節(jié)省少量投資。⑧降低投資風(fēng)險。

社會化、專業(yè)化趨向是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的殊途同歸。舊機(jī)床的數(shù)控化改造和創(chuàng)新不只僅是以后經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌時期必要和重要的行為,而且是一個企業(yè)臨時開展的戰(zhàn)略措施。

2大修正造方案的選擇

2.1前期立項預(yù)備任務(wù)

2.1.1技術(shù)可行性分析。主要是瞄準(zhǔn)改造目的及加工對象,對被改造機(jī)床停止結(jié)構(gòu)、功用、精度等技術(shù)狀況的片面分析。其中包括機(jī)床原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計能否合理;機(jī)床的基礎(chǔ)部件和結(jié)構(gòu)件能否依然完整;普通機(jī)床改為數(shù)控機(jī)床,要調(diào)查各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的方式等能否適用;測量機(jī)床目前的各項精度與出廠精度停止對比,能否存在差距;綜合總結(jié)目前機(jī)床存在的一切缺點和歷史上出現(xiàn)過的嚴(yán)重缺點。針對上述效果,對照改造目的和典型工件,編寫改造義務(wù)書,做到改造后的機(jī)床到達(dá)一定的先進(jìn)性和適用性。

2.1.2經(jīng)濟(jì)可行性分析。從實踐可操作性動身列出幾種應(yīng)思考的狀況:從機(jī)床自身的價值思考,分析要到達(dá)改造目的所需投入能否偏高;從該機(jī)床在本單位產(chǎn)品制造中的位置和重要水平來分析改造價值;從該機(jī)床的投入產(chǎn)出率預(yù)算,能否能較快收回投資,然后迅速發(fā)生較好效益;機(jī)床改造后提高了機(jī)床精度,添加了功用,能否能使本單位產(chǎn)品提高水平,或許能有利于開發(fā)新產(chǎn)品,從而取得附加效益。改造資金來源牢靠。

2.2技術(shù)方案預(yù)備

2.2.1機(jī)械及液壓系統(tǒng)作為機(jī)床的最終用戶,廠方必需首先要確認(rèn),該機(jī)床機(jī)械及液壓系統(tǒng)的狀況。如:目前機(jī)床的精度,機(jī)械傳動鏈的狀況,絲杠、導(dǎo)軌的狀況,有無嚴(yán)重缺點等,以確定機(jī)床是大修、項修。假設(shè)是非數(shù)控機(jī)床要改為數(shù)控機(jī)床,首先要思考機(jī)械改裝的可行性,最重要的是導(dǎo)軌的方式及滾珠絲杠的裝置。再有就是機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的傳動間隙與傳動剛度能否契合數(shù)控機(jī)床的要求。

2.2.2電氣系統(tǒng)在做數(shù)控機(jī)床改造方案時,用戶可以依據(jù)機(jī)床的形狀及工藝要求來選擇數(shù)控系統(tǒng)。其一,是選擇數(shù)控制造廠商,目前世界上功用及信譽(yù)較好的有西門子(德國)、發(fā)那科(日本)、三菱(日本)、NUM(法國)、FAGOR(西班牙)等。用戶可在具體了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點及功用價錢比等目的的基礎(chǔ)上,與實施改造的工程公司一道,選擇一個比擬適宜的數(shù)控系統(tǒng)(NC)。其二,是依據(jù)機(jī)床的功用要求選擇相應(yīng)控制系統(tǒng)的類型,做到既能滿足機(jī)床全部功用要求又不提高規(guī)范。

2.2.3關(guān)于機(jī)床測量系統(tǒng),目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入,所以老機(jī)床所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺替代。

2.2.4關(guān)于電路,改造可采取的方案有兩種:“接口型改造”,即保管繼電器電路,只對NC、PLC停止改造,新PLC不參與電路控制,只處置NC所需的指令信號。此方案改造設(shè)計、調(diào)試任務(wù)量較小。另一種是“徹底改造”,在繼電器邏輯較復(fù)雜,缺點率較高,用戶又能提供清楚邏輯圖的狀況下,可用新NC所帶的PLC將電路全部改造,簡化了電路,又合理應(yīng)用了PLC的控制才干。此方案可大大簡化硬件電路,大大提高牢靠性,但改造設(shè)計、調(diào)試任務(wù)量較大。

2.3各局部裝置方式確實定

2.3.1控制系統(tǒng)的裝置罕見的有懸掛式、柜式、臺式等。裝置方式的選定,直接決議各種銜接電纜的走線方式和電纜長度,也關(guān)系到操作與維修的方便性。

2.3.2驅(qū)動系統(tǒng)的裝置,準(zhǔn)繩上只能采取電氣柜內(nèi)裝置這一種方式,應(yīng)思考的要素有通風(fēng)冷卻,電纜走線方式及長度,對其他電器的攪擾等。

2.3.3電動機(jī)的裝置,依據(jù)機(jī)床的實踐,確定電動機(jī)的裝置方式:法蘭式、底座式、帶底座法蘭式,再加上軸伸方向、電動機(jī)接線盒的位置等,這些由電動機(jī)的訂貨輔佐參數(shù)確定。

篇4

[關(guān)鍵詞]機(jī)床改造；數(shù)控化改造；改造內(nèi)容；機(jī)電設(shè)計

中圖分類號：TG65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-0278（2014）01-173-01

一、機(jī)床數(shù)控化改造的必要性

目前，與發(fā)達(dá)國家相比，我國企業(yè)機(jī)械制造整體水平還有著不小的差距，特別是對于先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)中的數(shù)控技術(shù)來說，更是如此。我國目前大多數(shù)企業(yè)使用的竇唯傳統(tǒng)老式機(jī)床，已經(jīng)不能滿足企業(yè)高技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，在新形勢下，傳統(tǒng)式機(jī)床改造成數(shù)控機(jī)床已經(jīng)大勢所趨。

二、機(jī)床數(shù)控化改造的分類

下面則為機(jī)床的數(shù)控化改造的幾個方面：第一，NC化功能。把數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)顯裝置在普通機(jī)床上進(jìn)行安裝，從而改造為CNC機(jī)床和NC機(jī)床；第二，恢復(fù)原功能。診斷并恢復(fù)原有機(jī)床存在的故障部分；第三，翻新。翻新機(jī)床的機(jī)械及電氣部分，這樣能夠有效提高效率、精度以及自動化程度，重新裝配加工機(jī)械部分，滿足原精度的恢復(fù)要求；并用最新的CNC進(jìn)行不滿足生產(chǎn)的CNC系統(tǒng)的更換工作。第四，技術(shù)創(chuàng)新工作。采用新技術(shù)與新工藝，在原有規(guī)模基礎(chǔ)上盡量提高性能檔次，通過技術(shù)創(chuàng)新或者技術(shù)更新方法，力爭較大規(guī)模能夠提高更新改造的檔次和水平。

三、機(jī)床數(shù)控化改造的內(nèi)容

這里以翻新技術(shù)在車床數(shù)控化改造中應(yīng)用為例，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，主要介紹機(jī)床數(shù)控化改造內(nèi)容，以及相關(guān)的機(jī)電設(shè)計內(nèi)容。

（一）進(jìn)給軸的改造

其中，同一電機(jī)驅(qū)動普通車床的x軸和z軸，不同的工件螺距則是通過走刀運(yùn)動獲得，就是經(jīng)過走刀箱傳動絲杠及溜板箱完成。在經(jīng)過走刀箱傳動光桿及溜板箱完成的走刀運(yùn)動過程中，不同的進(jìn)刀量，也就是x軸運(yùn)動可以獲得。對于改造普通車床數(shù)控化過程中，走刀箱及溜板箱往往都除去，而是代替采用進(jìn)給伺服（或步進(jìn)）傳動鏈，分析具體情況如下。

由數(shù)控指令獲得不同的走刀量和螺距而確定縱向，z軸：縱向電機(jī)一減速箱（或聯(lián)軸器）一縱向滾珠絲杠一大拖板；由數(shù)控指令獲得不同的走刀量確定橫向，x軸：橫向電機(jī)一減速箱（或聯(lián)軸器）一橫向滾珠絲杠一橫滑板。

在保證機(jī)床剛性的前提，對于改造后的保證機(jī)床剛性的前提進(jìn)行分析，其影響因素包括機(jī)床導(dǎo)軌的精度情況、以及相應(yīng)的滾珠絲杠副的選擇和布置問題等等。

（二）主軸部分改造分析

車削加工中的主運(yùn)動則是通過車床主軸帶動工件進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得大部分的機(jī)床動力得以消耗。相比于普通機(jī)床，數(shù)控車床的主軸箱主要有以下幾個部分組成，包括電主軸或是傳統(tǒng)機(jī)械主軸單元，加上變頻電機(jī)，還有變頻器所構(gòu)成。數(shù)控化改造普通車床的過程中，原主軸箱在大部分情況下都是保留的，盡量稍作改動，當(dāng)需要改動時，需要注意以下幾點問題。

在不需要原有機(jī)械進(jìn)行變速換擋處理過程時，一般在恒定速度鏈上固定主軸箱內(nèi)齒輪組，為了避免失誤出現(xiàn)操作事故，還應(yīng)該焊死摩擦片。

對于主軸中具有的液壓操作，包括主軸的正反轉(zhuǎn)、變速和等功能，為了避免液壓系統(tǒng)受到主電機(jī)正反轉(zhuǎn)的影響，或者轉(zhuǎn)速的變換影響而失靈，此時，需要增加單獨(dú)普通電機(jī)安裝，來進(jìn)行相關(guān)的驅(qū)動。

主軸部分?jǐn)?shù)控化改造的另一個重要部分則是讓機(jī)床能夠進(jìn)行螺紋加工，對于傳統(tǒng)的車床交工螺紋過程來說，操作較為麻煩，都是通過不同的掛輪組來完成不同的螺紋加工。在進(jìn)行改造過程中，一般把一個光電編碼器在主軸末端或者是滑輪架位置進(jìn)行安裝，主軸的同步性可以通過反饋給系統(tǒng)控制獲得，要求其轉(zhuǎn)速保持與主軸轉(zhuǎn)速的一致性，光電碼盤隨著主軸轉(zhuǎn)一周而旋轉(zhuǎn)一周，這就能夠加工出立項的螺紋。其中，絕對式光電碼盤和增量式光電碼盤是常見的兩種光電碼盤，它們的編碼方式不同，國內(nèi)常用的為增量式光電碼盤。一般來說，常用的光電碼盤上的刻線條數(shù)為1024線就能滿足使用條件。

（三）刀架部分的改造

對于老式傳統(tǒng)的車床刀架來說，大多是手動，加上液壓驅(qū)動和少部分的電動，而電動刀架則是目前數(shù)控機(jī)床的刀架的基本形式，在改造過程中，可以根據(jù)實際需要情況進(jìn)行更換，體現(xiàn)出電動刀架的迅速、定位準(zhǔn)確等特點。

立式電動刀架和臥式轉(zhuǎn)塔刀架則是常用的兩種電動刀架，一般臥式類型可以安裝8～12把刀，立式類型有四工位或者六工位，每種刀架可分為免抬刀刀架和抬刀刀架之分，在改造過程中，常用的則是立式的四工位的電動刀架。

（四）部分改造

對于老式傳統(tǒng)的機(jī)床的部分分析，除了主軸箱以外，絲杠副、導(dǎo)軌、光桿等都需要進(jìn)行定期的油脂和注油處理，這樣就影響到絲杠副、導(dǎo)軌的精度問題，對于同等驅(qū)動下的機(jī)床運(yùn)動的靈活性和穩(wěn)定來說，也具有一定影響。

在進(jìn)行機(jī)床改造過程中，一般都要相應(yīng)的改造部分，一般分為編程自動和手控兩種，往往采用定時、定量供應(yīng)稀油的方式進(jìn)行，根據(jù)實際情況需要，在機(jī)床絲杠副和導(dǎo)軌布置好以后設(shè)置。其中，油脂一般在絲杠支撐軸承中采用，在供油充分或是特殊需要情況下，可采用稀油。

（五）機(jī)床防護(hù)

對于改造機(jī)床的防護(hù)來說，一般分為辦防護(hù)、局部防護(hù)和全防護(hù)三種。其中，局部防護(hù)只是針對走線、電機(jī)和絲杠副等方面采取的防護(hù)措施；在局部防護(hù)的基礎(chǔ)上，增加相關(guān)的擋屑裝置，增加切削保護(hù)，這就是半防護(hù)方式；全防護(hù)則是在半防護(hù)的基礎(chǔ)上，封閉整個機(jī)床，此種防護(hù)需要考慮的因素最多，具有最難處理的情況，包括防水、安裝位和美觀因素等等，在實際操作中，前面兩種最為容易實現(xiàn)。

篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 教學(xué) 實訓(xùn)一體化

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造行業(yè)中。數(shù)控機(jī)床成為一門相當(dāng)重要的課程，整個實訓(xùn)過程中，有較高的理論編程要求與較高的技術(shù)操作能力要求，使得數(shù)控機(jī)床實訓(xùn)一體化教學(xué)成為了重點探究內(nèi)容。針對這一問題，需要進(jìn)行理論實踐一體化教學(xué)改革，提高學(xué)生的綜合能力。

一、加強(qiáng)對教學(xué)大綱的重組

隨著機(jī)械制造行業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，高精度、多軸化、智能化等名詞已成為了專業(yè)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。與此同時，負(fù)責(zé)實現(xiàn)這一目標(biāo)，培養(yǎng)高技術(shù)人才的技工院校專業(yè)教學(xué)大綱等也應(yīng)不斷改進(jìn)與創(chuàng)新。職業(yè)教學(xué)模式的深化改革內(nèi)容要凸顯的就是技能教育。現(xiàn)今，技工學(xué)校內(nèi)數(shù)控機(jī)床實訓(xùn)一體化的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)層次等還應(yīng)緊緊圍繞這一主體展開，不斷探索出符合企業(yè)發(fā)展的項目與單元教學(xué)、情境教學(xué)、模塊教學(xué)模式，豐富職業(yè)教學(xué)方法。

教學(xué)大綱與教學(xué)計劃在整個過程中均應(yīng)直面企業(yè)需求，緊跟數(shù)控技術(shù)發(fā)展目標(biāo)與發(fā)展方向。注重職業(yè)技能的培養(yǎng)，將多功能、多軸、交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用于柔性制造單元，把柔性制造系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于教學(xué)中。同時，教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容不可限定課堂理論教學(xué)中，還應(yīng)通過不斷實踐，采用仿真演示的課堂教學(xué)模式，強(qiáng)化機(jī)床實際操作能力的培養(yǎng)，為學(xué)生提供足夠的實訓(xùn)實踐時間，確保學(xué)生嫻熟的掌握數(shù)控銑床、數(shù)控車床、加工中心等機(jī)床的具體操作。學(xué)生在企業(yè)實踐的過程中，教師可積極了解學(xué)生知識的掌握情況等，鼓勵其積累經(jīng)驗，培養(yǎng)專業(yè)技能。校方應(yīng)與企業(yè)相互交流、合作，定期向企業(yè)咨詢，了解企業(yè)發(fā)展需要的專業(yè)性人才，并對教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段進(jìn)行改進(jìn)和完善，不斷讓企業(yè)成為技工院校數(shù)控技術(shù)人才的主要培訓(xùn)、實踐場所。

二、加強(qiáng)專業(yè)教師隊伍的建設(shè)

技工院校在今后相當(dāng)長時間段內(nèi)均需以培養(yǎng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的技能型、應(yīng)用型人才為目標(biāo)。技工院校在人才招聘方面將學(xué)歷視為選聘的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，但不少有較高學(xué)歷的教師在教學(xué)過程中仍然是過度重視理論知識，缺乏實踐經(jīng)驗。教師雖也進(jìn)行職業(yè)教育培養(yǎng)，但時間短，實踐經(jīng)驗不足，示范操作教學(xué)經(jīng)驗缺乏，影響了最終的實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。為了解決這一問題，校方從企業(yè)內(nèi)聘進(jìn)了一批專業(yè)技能較強(qiáng)，實踐操作能力較高的技術(shù)人員到實訓(xùn)課堂擔(dān)任任課老師，但卻因?qū)W歷較低而受到學(xué)校內(nèi)高學(xué)歷老師的歧視，薪酬、待遇等也與校內(nèi)其他高學(xué)歷教師形成差距，影響了這些人員的積極性。

實訓(xùn)教學(xué)是讓學(xué)生掌握更多生產(chǎn)技術(shù)的主要環(huán)節(jié)，整個教學(xué)過程都要求將技能教學(xué)搬入實訓(xùn)場地內(nèi)進(jìn)行，出現(xiàn)了教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容的改變。判斷是否是一名優(yōu)秀的數(shù)控機(jī)床實訓(xùn)教師，不僅是要看能否熟練的講解出數(shù)控機(jī)床相關(guān)的理論知識，還要看其是否能夠正確示范、講解數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)，了解數(shù)控機(jī)床的加工對象與加工特征，程序編制的應(yīng)用，機(jī)床操作的技術(shù)要點以及簡單的故障排除方法，是否懂得兩種或多種自動編程軟件的使用方法，能否在教學(xué)實踐過程中不斷累積經(jīng)驗，豐富自身知識。因此，技工院校內(nèi)還應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)教師隊伍建設(shè)，定期組織人員學(xué)習(xí)、培訓(xùn)，或讓他們到其他職業(yè)院校實訓(xùn)基地參觀，與院校老師進(jìn)行經(jīng)驗交流，讓他們掌握更多新的教學(xué)方法，累積更多教學(xué)經(jīng)驗，提升他們的教學(xué)能力。

三、保障實訓(xùn)設(shè)備的利用效率

長期以來，技工院校均較注重實訓(xùn)基礎(chǔ)的建設(shè)，為實訓(xùn)教學(xué)的改革和創(chuàng)新提供了有利條件。尤其是在江浙一帶的技工院校內(nèi)數(shù)控專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備利用率相當(dāng)高，學(xué)生均能在教師的一對一指導(dǎo)下，完成各自的實訓(xùn)任務(wù)，并通過系統(tǒng)考核與培訓(xùn)，合格后方可取得職業(yè)技能資格等級證書，最后才能參與到工作中。

數(shù)控機(jī)床實訓(xùn)課堂的管理制度也嚴(yán)格按照企業(yè)實際操作來進(jìn)行，可讓學(xué)生更快地適應(yīng)企業(yè)內(nèi)的工作環(huán)境和氛圍，更利于學(xué)生職業(yè)道德的提升和實踐意識的增強(qiáng)，縮短學(xué)生畢業(yè)后到企業(yè)工作的磨合過程。在實訓(xùn)過程中，學(xué)生必須以大綱要求為參照，進(jìn)行各項技能的學(xué)習(xí)，從而真正理解機(jī)械制造的本質(zhì)含義，掌握數(shù)控機(jī)床各類操作方法。

篇6

① 通過這次實習(xí)我們了解了現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)方式和工藝過程。熟悉工程材料主要成形方法和主要機(jī)械加工方法及其所用主要設(shè)備的工作原理和典型結(jié)構(gòu)、工夾量具的使用以及安全操作技術(shù)。了解機(jī)械制造工藝知識和新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備在機(jī)械制造中的應(yīng)用。

② 在工程材料主要成形加工方法和主要機(jī)械加工方法上，具有初步的獨(dú)立操作技能。

③ 在了解、熟悉和掌握一定的工程基礎(chǔ)知識和操作技能過程中，培養(yǎng)、提高和加強(qiáng)了我們的工程實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

④ 這次實習(xí)，讓我們明白做事要認(rèn)真小心細(xì)致，不得有半點馬虎。同時也培養(yǎng)了我們堅強(qiáng)不屈的本質(zhì)，不到最后一秒決不放棄的毅力！

⑤培養(yǎng)和鍛煉了勞動觀點、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)觀念，強(qiáng)化遵守勞動紀(jì)律、遵守安全技術(shù)規(guī)則和愛護(hù)國家財產(chǎn)的自覺性，提高了我們的整體綜合素質(zhì)。

篇7

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)；一體化教學(xué)；精品課程

一、課程開設(shè)背景

數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)（加工中心）是數(shù)控技術(shù)專業(yè)必修的一門職業(yè)特定核心課程。本課程以數(shù)控機(jī)床基本操作、CAD/CAM、手工編程為主線，同時按職業(yè)工作過程中零件加工的加工工藝過程為主旨，結(jié)合加工中心操作工中級工、高級工考證練習(xí)，構(gòu)建該課程體系。我校于1998年開設(shè)加工中心中級工的教學(xué)課程，2000年開始加工中心中級工考證，2002年開始加工中心高級工考證，到目前為止已培養(yǎng)加工中心中級工近130班共約5500人次，加工中心高級工近55個班共約3000人次。

考證人次

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近十年加工中心考證趨勢圖

二、師資力量雄厚

本課程任課老師共有14人。其中副高級職稱3人，中級職稱2人，初級職稱及以下9人；高級技師1人，技師8人，高級工5人。專職教師一體化教師比例達(dá)100%，企業(yè)兼職教師1人，專兼教師比例為14∶1，其中加工中心操作工高級考評員3人，考評員

5人。

本課程任課老師中有大部分是骨干教師，多位教師在省市乃至全國數(shù)控技能競賽取得優(yōu)異成績，并獲得“廣東省技術(shù)能手”“廣東省優(yōu)秀教練”“廣州市技術(shù)能手”稱號“廣州市優(yōu)秀教練”“廣州市青年崗位能手”稱號。

本課程任課老師平均年齡32歲，其中40歲以上3人，30歲以上2人，20歲以上9人。全部為中青年教師，年齡呈多層次的梯形結(jié)構(gòu)，職稱結(jié)構(gòu)合理，具備良好的學(xué)歷結(jié)構(gòu)，教師實踐能力強(qiáng)，是一支集朝氣、活力、精力、能力于一體，整體素質(zhì)高的教學(xué)團(tuán)隊。

三、課程培養(yǎng)目標(biāo)清晰，切合企業(yè)需求

1．人才培養(yǎng)目標(biāo)

數(shù)控技術(shù)專業(yè)面向制造業(yè)，培養(yǎng)具有良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新精神，掌握本專業(yè)的技術(shù)知識，具備相應(yīng)實踐技能以及較強(qiáng)的實際工作能力，熟練掌握數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工程序編制，熟練進(jìn)行數(shù)控加工設(shè)備的操作和維護(hù)，并取得“加工中心操作工”中高級職業(yè)資格證書的面向生產(chǎn)第一線需要的高技能人才。

2．對應(yīng)崗位

加工中心機(jī)床操作工、設(shè)備維護(hù)管理員、數(shù)控加工工藝員、數(shù)控加工程序員。

3.課程目標(biāo)

根據(jù)數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，特別是制造業(yè)對數(shù)控人才在加工中心操作、加工工藝編制等方面的能力要求，確定本課程的培養(yǎng)目標(biāo)，包括課程知識目標(biāo)，課程能力目標(biāo)，情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)，具體內(nèi)容是：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握使用加工中心完成零件加工的基礎(chǔ)知識；在專業(yè)技能上達(dá)到會編制零件加工工藝、會編制零件加工程序、會使用加工中心加工零件、會保養(yǎng)和維護(hù)加工中心的“四會”能力要求，使學(xué)生獲得“加工中心操作工”中高級職業(yè)資格證書；把核心（關(guān)鍵）能力培養(yǎng)貫穿于課程教學(xué)全過程，使學(xué)生在職業(yè)道德、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊協(xié)作、交流表達(dá)、數(shù)字應(yīng)用、自我提高、信息處理、解決問題以及外語應(yīng)用等各個方面得到提高。

4．崗位能力需求

通過企業(yè)專家對就業(yè)崗位（群）所需人才素質(zhì)、知識與能力的分析，結(jié)合國家職業(yè)技能鑒定中心最新提出的分層化國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定以工作體系為基礎(chǔ)，將工作任務(wù)轉(zhuǎn)化為任務(wù)引領(lǐng)的課程，建立以工作過程為導(dǎo)向、以國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的課程體系。在新的課程體系中，核心能力（即關(guān)鍵能力）、行業(yè)通用能力和跨行職業(yè)能力充分體現(xiàn)了職業(yè)教育提高學(xué)生的綜合職業(yè)素質(zhì)，保證學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的思路；專業(yè)特定能力滿足了高技能人才培養(yǎng)的特色和職業(yè)資格的標(biāo)準(zhǔn)要求。

四、以職業(yè)工作過程為導(dǎo)向來進(jìn)行課程設(shè)計，安排教學(xué)內(nèi)容

本課程將必要的知識點融于實踐技能培養(yǎng)的進(jìn)程中，以數(shù)控機(jī)床基本操作、CAD/CAM、手工編程為主線，以工作任務(wù)為中心來整合相應(yīng)的知識、技能。采用了就業(yè)導(dǎo)向的課程開發(fā)方法、啟發(fā)式教學(xué)和任務(wù)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，以應(yīng)用為目標(biāo)，以工作過程為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)“是什么”“怎樣做”，淡化“為什么”，重點要求學(xué)生掌握與生產(chǎn)相關(guān)的實際問題。以職業(yè)能力要求為切入點，以工作過程為導(dǎo)向，并與企業(yè)合作共同制定、編寫教學(xué)大綱、教學(xué)計劃、實訓(xùn)計劃及實訓(xùn)項目。按職業(yè)工作過程中零件加工的加工工藝過程為主旨，結(jié)合加工中心操作工中級工、高級工考證練習(xí)，構(gòu)建該課程體系。

為滿足機(jī)械制造行業(yè)用人單位對人才的需要，結(jié)合職業(yè)崗位實際工作任務(wù)所需的知識能力和素質(zhì)要求，課題組對課程內(nèi)容進(jìn)行了選取和優(yōu)化，構(gòu)建新的理論、實踐教學(xué)體系，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合、優(yōu)化、重組。根據(jù)技能型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、崗位需求和前后續(xù)課程的銜接，以必需夠用為度，統(tǒng)籌考慮和選取每個教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。課程體系由課程內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)、實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)和頂崗實習(xí)環(huán)節(jié)組成，并且輔以創(chuàng)新能力訓(xùn)練環(huán)節(jié)，提高課程內(nèi)容的針對性和適用性，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

本課程以企業(yè)真實崗位為學(xué)習(xí)情景和學(xué)習(xí)任務(wù)，以零件的結(jié)構(gòu)特征為載體，按照職業(yè)工作過程來設(shè)計課程的每一個課題，在內(nèi)容上涵蓋“加工中心操作工”中級工、高級工國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。整個課程采用四階段教學(xué)法結(jié)構(gòu)和任務(wù)驅(qū)動法結(jié)構(gòu)，通過一個課題的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以完成職業(yè)的一個典型的綜合性任務(wù)，通過若干個相互關(guān)聯(lián)課題的學(xué)習(xí)，學(xué)生就具備了加工中心編程和操作能力。這些項目來源于工廠企業(yè)實際生產(chǎn)崗位，根據(jù)教學(xué)要求進(jìn)行了整合修改，以達(dá)到系統(tǒng)地掌握知識，培養(yǎng)學(xué)生技能的目的。

五、一體化教學(xué)采用四階段教學(xué)、情境教學(xué)和項目教學(xué)相結(jié)合方式

本課程共有42個課題，每個課題中都包涵有一定的基礎(chǔ)知識，本課程中的機(jī)床操作、相關(guān)知識等方面共有17個課題采用了情境教學(xué)方法，主要運(yùn)用現(xiàn)場設(shè)備和設(shè)施以及多媒體課件，在盡可能短的時間內(nèi)加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解。

機(jī)床操作、CAD/CAM、編程指令等方面共28個課題的教學(xué)內(nèi)容均主要采用四階段教學(xué)方法，四階段教學(xué)法是指把教學(xué)過程分為準(zhǔn)備、教師示范、學(xué)生模仿和練結(jié)四個階段的程序化技能培訓(xùn)的方法。老師邊講邊做，學(xué)生邊聽邊練。

本課程共有6個綜合課題都是采用項目教學(xué)法。學(xué)生還可以充分利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源，以自學(xué)的方式獲取更多的基礎(chǔ)知識。整個課程的教學(xué)過程情景化，學(xué)生以小組為單位，在老師的指導(dǎo)下，通過邊做、邊問，將理論知識融化到實踐中去，不斷解決在實踐過程中碰到的各種問題，從而掌握各個課題知識要點。學(xué)生以小組為單位，小組設(shè)小組長一名，小組長采取輪換制，確保整個學(xué)習(xí)過程中小組成員都有機(jī)會任小組長，小組長在這個模塊學(xué)習(xí)中起到組織者的作用，其主要職責(zé)是方案設(shè)計、任務(wù)分派、統(tǒng)籌等工作。通過此種方式，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊精神和敬業(yè)精神，以達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。

我們還采用案例教學(xué)法、課堂討論法、啟發(fā)、提問式教學(xué)法、發(fā)現(xiàn)法、程序教學(xué)法、自學(xué)輔導(dǎo)法、設(shè)計教學(xué)法、價值澄清法進(jìn)行教學(xué)。

六、積極開展課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、課程體系、教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)和教材建設(shè)

在幾位首席教師的帶領(lǐng)下，精品課程的主講老師積極參與了本課程的程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（教學(xué)大綱）修訂、課程體系的構(gòu)建和教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)，完成了42個課題的電子教案、4種數(shù)控操作系統(tǒng)的操作視頻和大量的練習(xí)題和拓展課題，并設(shè)立課題“加工中心操作工中、高級考證課程教學(xué)體系銜接的研究”，對加工中心操作工中、高級工教學(xué)課程體系、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究。

本課程所使用的教材《加工中心中高級工實訓(xùn)教程》由湯偉文、任馨蘇、馮一鋒、鄭永康編寫，任馨蘇還編寫了輔助參考資料《機(jī)械圖例》，供中高級工軟件練習(xí)之用。

篇8

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；熱誤差；實時補(bǔ)償

前言

數(shù)控機(jī)床屬于精密加工設(shè)備，隨著主傳動功率、扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的持續(xù)增加，其發(fā)熱量也在增大，進(jìn)而引起機(jī)床更大的熱變形誤差（簡稱熱誤差），熱誤差動態(tài)變化與熱容量、導(dǎo)熱系數(shù)等相關(guān)，具有非線性的特點。需要進(jìn)行實時的誤差補(bǔ)償，以保障零件加工的精密度。

1數(shù)控機(jī)床熱誤差原因及誤差補(bǔ)償原理

1.1熱誤差原因

數(shù)控機(jī)床發(fā)生熱變形誤差主要存在于主傳動中，主傳動主要包括主軸箱、立柱、進(jìn)給構(gòu)件、工作臺等。根據(jù)主傳動的結(jié)構(gòu)分析建立X，Y，Z空間坐標(biāo)體系，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)主軸的轉(zhuǎn)速連續(xù)增高時，主軸箱的齒輪和軸承之間就會產(chǎn)生熱量，打破機(jī)床內(nèi)部的熱平衡，并使主軸延Z軸向下伸長，形成進(jìn)給誤差。此時主軸箱上下溫度存在溫差，溫度場使內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致主軸箱發(fā)生X軸向偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而促使Y軸向誤差，X向則面產(chǎn)生無熱漂移的對陣結(jié)構(gòu)。雖然使用了全封閉環(huán)的控制方法，但僅能保障主軸箱與工作臺的相對距離，無法控制主軸端面與工件的距離，從而造成熱誤差。

1.2數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)脑?/p>

為了減少熱誤差對數(shù)控機(jī)床的精密度的影響，需要從機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計上進(jìn)行減少熱源發(fā)熱量的對稱布局設(shè)計，使熱誤差因平衡作用而相互抵消。通過分析、統(tǒng)計、歸納以及原始誤差的特點與規(guī)律，建立數(shù)學(xué)誤差模型和形成誤差平衡，早期是通過硬件進(jìn)行彌補(bǔ)，例如，滾齒機(jī)的凸輪校正機(jī)構(gòu)、校正尺裝置等，因動態(tài)彌補(bǔ)性差，是非柔性的補(bǔ)償方法，易造成補(bǔ)償不及時，而影響數(shù)控機(jī)床的精度和使用壽命。使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行誤差實時補(bǔ)償，即采集數(shù)控機(jī)床的實時溫度及誤差值，并完成動態(tài)校正和補(bǔ)償。為了方便對溫度進(jìn)行感知和動態(tài)測量，根據(jù)多傳感器原理，在系統(tǒng)中設(shè)置溫度傳感器和實時控制系統(tǒng)兩部分來感知機(jī)床各結(jié)構(gòu)的溫度變化，傳感器的布點及位置需結(jié)合數(shù)控機(jī)床易發(fā)生溫變位置及不影響機(jī)床動作完成為基本原則，將所獲得的數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)既定程序?qū)嵴`差進(jìn)行計算和預(yù)測，并將結(jié)果專遞到主控中心，主控中心發(fā)出誤差補(bǔ)償指令，完成實時的誤差補(bǔ)償。

2熱誤差實時補(bǔ)償及優(yōu)化

根據(jù)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生熱誤差的原理，并結(jié)合在工作中采集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，影響機(jī)床內(nèi)部熱平衡的主要有電機(jī)座和軸承座溫度，光柵溫度，環(huán)境溫度和工作臺溫度等變量。為從多個參數(shù)中進(jìn)行重要參數(shù)提取，全面反映熱誤差變化特性，避免誤差模型中存在變量耦合，需要保障模型的精確和穩(wěn)定性。根據(jù)誤差的原因分析，X，Y和Z軸中，X軸發(fā)生誤差的概率較低，且對任務(wù)差的影響明顯小于Y軸和Z軸。為方便研究選擇某型號在線機(jī)床進(jìn)行Y軸和Z軸實測數(shù)據(jù)收集。機(jī)床開機(jī)后，分別采用（9±3）m/min和（10±4）m/min的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并分別在Y軸正負(fù)向及Z軸正向使用千分表測量主軸芯棒的熱漂移。按照每10min的周期進(jìn)行間隔采樣，收集溫度傳感器的構(gòu)件溫度數(shù)據(jù)，按照測量要求進(jìn)行環(huán)境降溫實驗和定位誤差檢測。可以發(fā)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速下，最大溫差分別為13.75℃和20.70℃。定位誤差范圍（45.13±18.22）μm。使用粗糙集理論進(jìn)行參數(shù)篩選和簡化，既簡單易用，可直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和推理，還能找出數(shù)據(jù)間的規(guī)律。對左右基座溫度等8項參數(shù)進(jìn)行分析，得出左基座溫度、右軸承溫度、右光柵溫度和工作臺溫度4個參數(shù)對熱誤差的關(guān)聯(lián)性最大，它們分別與時間發(fā)生關(guān)聯(lián)，并按照誤差的延遲特性將4個參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)?個，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依據(jù)時間具有自動適應(yīng)性，形成一個動態(tài)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋結(jié)構(gòu)。圖1為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。基于上述熱補(bǔ)償數(shù)據(jù)采集和建模方式，將熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)分為兩部分，即數(shù)據(jù)采集計算端口與補(bǔ)償動作實施系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集計算端口是根據(jù)所列的數(shù)據(jù)輸入點，在合適位置設(shè)置敏感度高的溫度傳感器將采集信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，按照補(bǔ)償值的計算邏輯進(jìn)行計算補(bǔ)充，通過I/O接口與數(shù)控機(jī)床的上位機(jī)控制系統(tǒng)相連，數(shù)控機(jī)床的控制中心（PLC控制器）接收到預(yù)測信號后轉(zhuǎn)化為補(bǔ)償指令，指導(dǎo)完成熱誤差補(bǔ)償操作。控制中心的數(shù)據(jù)接收和動態(tài)補(bǔ)償指令通過預(yù)設(shè)液晶顯示屏進(jìn)行顯示，方便在長時間運(yùn)轉(zhuǎn)后調(diào)取補(bǔ)償數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步對熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。為了方便系統(tǒng)的可拓展性與數(shù)據(jù)通信的可變通性，在選擇PLC控制器及相關(guān)配件時，應(yīng)選擇接口多和編程簡便的型號。

3熱誤差實時補(bǔ)償?shù)膶崪y分析

（1）熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)的仿真試驗。仿真試驗?zāi)芴崆鞍l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計中存在的誤差，并進(jìn)行校準(zhǔn)，減少實際生產(chǎn)中的損失。選擇最先進(jìn)的仿真軟件和儀器對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行變量模擬，尤其是對溫度傳感器的靈敏度、時間動態(tài)積累及參數(shù)采集的完整性等尤為重要。本系統(tǒng)采用Multisim13.0進(jìn)行仿真校驗，仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)在運(yùn)行中溫度感應(yīng)速率高，網(wǎng)絡(luò)的收斂速度快，自適應(yīng)能力強(qiáng)，可以進(jìn)行投產(chǎn)實踐。（2）熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)的投產(chǎn)實踐。在仿真試驗結(jié)束后，可在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行投產(chǎn)實踐檢測。例如，在某生產(chǎn)線進(jìn)行日運(yùn)行8h，為期1月的數(shù)據(jù)收集，主要針對傳感器、主軸、上位機(jī)控制等進(jìn)行調(diào)試和檢測。此過程中未出現(xiàn)因為變量耦合而造成的誤差分析偏移，且整個系統(tǒng)的模型計算的精準(zhǔn)性和robust（強(qiáng)壯）性能高，網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)性能力強(qiáng)，投入生產(chǎn)線的產(chǎn)品合格率明顯提升。（3）調(diào)整及展望。根據(jù)熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)的仿真及投產(chǎn)實踐結(jié)果來看，目前數(shù)控機(jī)床熱誤差設(shè)置的測點能夠滿足熱效應(yīng)的感測需求，并能結(jié)合數(shù)控機(jī)床零件形位公差的系統(tǒng)完成零件的實時檢測和校正，降低了誤差參與量。系統(tǒng)在運(yùn)行一段時間后，溫度傳感器的傳感靈敏度會出現(xiàn)下降，部分熱誤差較大的測點溫度傳感器受到較大損傷，需進(jìn)行及時更換和調(diào)整。另外，要提升零件加工標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和設(shè)計要求，能有效的針對零件加工需求對熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而保障數(shù)控機(jī)床加工的效率和精確度。

4結(jié)語

數(shù)控機(jī)床在零件的加工過程中，基于機(jī)床的運(yùn)行機(jī)理及內(nèi)部生熱，并由此造成內(nèi)部存在不平衡熱場，使零件加工過程中出現(xiàn)Y/Z軸向的偏轉(zhuǎn)和誤差，而降低零件加工精度。左基座溫度、右軸承溫度、右光柵溫度和工作臺溫度等4個參數(shù)是影響機(jī)床熱誤差的重要因素，且具有時間關(guān)聯(lián)性，將4個參數(shù)與時間因素進(jìn)行聯(lián)動，可獲得7個輸入測點，使熱誤差實時補(bǔ)償系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)更新速度和自適應(yīng)能力增加，可以進(jìn)行廣泛推廣。同時隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，該方法有望進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)收斂速度和精密性。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；信息技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、前言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),特別是微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,極大地推動機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系的巨大變化，使機(jī)械工業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”向“機(jī)電一體化”發(fā)展。機(jī)電一體化通過相關(guān)計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò),突破了傳統(tǒng)在時間、地域上的限制,延伸了空間與范圍,使得機(jī)電一體化成為快捷、可靠的工控技術(shù)模式。目前，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)在的各個領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在數(shù)控機(jī)床上得以蓬勃發(fā)展。

二、機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化（Mechatronics）, 是指通過在機(jī)械的主功能、控制功能和動力功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，使機(jī)械裝置與電子裝置使用有關(guān)軟件進(jìn)行結(jié)合的系統(tǒng)的總稱。在傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、軟件編程技術(shù)等技術(shù),根據(jù)優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)和系統(tǒng)功能目標(biāo),以智力、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動、動力和感知組成等要素為基礎(chǔ),進(jìn)而對各個成要素和各要素之間的運(yùn)動傳遞、信息處理、能量變換、接口耦合、物質(zhì)運(yùn)動等進(jìn)行研究,使整個系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合與集成,并在系統(tǒng)控制程序的信息流控制下,形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運(yùn)動,在高質(zhì)量、高功能、高精度、高可靠性等方面實現(xiàn)最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。機(jī)電一體化，涉及機(jī)械制造技術(shù)、信息處理技術(shù)、電子技術(shù)、測試和傳感器技術(shù)控制技術(shù)、接口技術(shù)、伺服驅(qū)動等多種技術(shù)，是基于相關(guān)群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)。目前正處于發(fā)展階段,代表著機(jī)械工業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。

圖1 數(shù)控機(jī)床的組成

二、機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

1. 開放式結(jié)構(gòu)

開放式數(shù)控系統(tǒng)具有開放柔性高、成本低、升級擴(kuò)展容易、投資風(fēng)險性小和可以引入最新的計算機(jī)軟硬件技術(shù)等優(yōu)點。一個開放式的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有在各種不同的平臺上以及其他應(yīng)用系統(tǒng)中運(yùn)行的特性。為達(dá)到這一要求，開放式數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)的各硬件模塊、功能軟件的選用不受單一供應(yīng)商的控制，可根據(jù)功能、可靠性、性能要求相互替換，不影響系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)運(yùn)行；同時，這些獨(dú)立的控制元件應(yīng)當(dāng)為用戶今后的二次開發(fā)提供運(yùn)行的基礎(chǔ)，用戶在使用CNC系統(tǒng)時，可以使用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和控制元件，再添加一些特殊元件模塊即可構(gòu)成一個新的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)之所以采用開放式體系結(jié)構(gòu)，就是為了使數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)成為具有互操作性、集成化的開放式的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)的功能、規(guī)模可以靈活設(shè)置，方便修改，能有效地將自己的軟件集成到CNC系統(tǒng)中，功能的增減只需功能模塊的裝卸。目前，開放系統(tǒng)有兩種常見的基本結(jié)構(gòu)：(1)CNC加上計算機(jī)主板結(jié)構(gòu)，即把一塊計算機(jī)主板插入CNC機(jī)器中，計算機(jī)板主要負(fù)責(zé)實時控制，CNC則主要通過坐標(biāo)軸運(yùn)動為主進(jìn)行實時控制。(2)計算機(jī)加上運(yùn)動控制板的結(jié)構(gòu)，把運(yùn)動控制板插入計算機(jī)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中，進(jìn)行實時控制。

2軟件伺服驅(qū)動技術(shù)

伺服驅(qū)動技術(shù)作為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一，微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展為伺服驅(qū)動技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。它有以下優(yōu)點：無溫漂，穩(wěn)定性好；基于數(shù)值計算，精度高；通過參數(shù)對設(shè)定，調(diào)整減少；容易做成ASIC電路。作為數(shù)控機(jī)床進(jìn)給用的伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：伺服驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)當(dāng)要快，保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài)跟隨性能，盡可能快速地消除負(fù)載擾動對電動機(jī)速度的影響；伺服驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有相當(dāng)寬的調(diào)速范圍，以此來滿足低速加工和高速返回的要求，并能調(diào)整機(jī)械的加速度或減速度的大小;為了快速移動機(jī)床導(dǎo)板或重切削的需要,伺服電動機(jī)應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生出足夠大的力矩，并能控制施加于機(jī)械上的力或力矩的大小；伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)當(dāng)足夠小，以此來確保伺服系統(tǒng)的加速或減速性能，使機(jī)械快速或緩慢平滑地移動；整個伺服電動機(jī)的體積和質(zhì)量都應(yīng)當(dāng)盡可能地減小，從而為機(jī)械的設(shè)計和安裝創(chuàng)造有利條件；電動機(jī)在從低速到高速的速度范圍內(nèi)平滑運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩脈動盡可能要小，不能產(chǎn)生脈動和噪聲；應(yīng)能使機(jī)械運(yùn)動跟蹤控制指令，在停止時不能發(fā)生爬行和高頻振動現(xiàn)象；伺服電動機(jī)應(yīng)當(dāng)確保安全可靠本身無需維護(hù)或容易維護(hù)。同時，伺服電動機(jī)與CNC系統(tǒng)的接口應(yīng)當(dāng)簡便，必須能方便地接收來自上一級控制的指令，同時也必須將自身的運(yùn)行狀態(tài)送到上一級控制器。

C系統(tǒng)的連網(wǎng)

隨著CNC技術(shù)中的發(fā)展，CNC系統(tǒng)提供PC功能和以太網(wǎng)的聯(lián)接性，從而使數(shù)控機(jī)床可以從(和向)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)。由于CNC系統(tǒng)的開放和提供以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)，車間就可以從其機(jī)床上獲得信息以提高生產(chǎn)率以及更多的東西。事實上，把CNC系統(tǒng)擴(kuò)展到廣闊的商務(wù)系統(tǒng)中，可以提供很多的生產(chǎn)優(yōu)勢。通過遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控制(RM&D)，機(jī)床數(shù)據(jù)也可以在供應(yīng)商和終端用戶之間分享。以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)可以為現(xiàn)有的許多IT設(shè)備提供無縫的集成，車間可以獲得CNC信息并通過它到達(dá)工廠自動化設(shè)備中的更高層次的系統(tǒng)。一般而言，CNC設(shè)備有3個層次的網(wǎng)絡(luò)工作：控制層、信息層、裝置層。信息層是在各機(jī)床之間發(fā)送數(shù)據(jù)，在辦公室與操作人員工位之間傳輸信息；而控制層主要是控制設(shè)備，一般由CNC設(shè)備的DNC功能采取控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對零件程序的讀取CNC的數(shù)據(jù)、傳送PLC數(shù)據(jù)；最后，裝置層包括現(xiàn)場級與車間單元控制級及信息集成系統(tǒng)，主要完成底層設(shè)備單機(jī)及I/O控制、通信連網(wǎng)和現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)等功能，確保現(xiàn)場設(shè)備按時、按質(zhì)完成生產(chǎn)任務(wù)。

4.聯(lián)網(wǎng)通信功能

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)程控制也不斷地涌現(xiàn)，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備就其本身而言，就是機(jī)電一體化產(chǎn)品。通過標(biāo)準(zhǔn)化接口，通信和交互機(jī)制，使不同功能模塊能以標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口運(yùn)行于系統(tǒng)平臺之上，并獲得平等的相互操作能力，協(xié)調(diào)工作、適應(yīng)工廠自動化需要，支持標(biāo)準(zhǔn)FA網(wǎng)絡(luò)及DNC的連接。聯(lián)網(wǎng)通信功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)工廠干線或控制層通信網(wǎng)絡(luò)：由計算機(jī)機(jī)通過以太網(wǎng)控制多臺15i／150i組成的加工單元，可以傳送數(shù)據(jù)、參數(shù)等。(2)設(shè)備層通信網(wǎng)絡(luò)：15i／150i采用I／0 LINK與日本標(biāo)準(zhǔn)J計算機(jī)N—l相對應(yīng)的一種現(xiàn)場總線。(3)通過RS'---485接口傳送I／0信號，也可采用呲us_DP(符合歐洲1標(biāo)準(zhǔn)EN50170)以12Mbps進(jìn)行高速通信。CNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接通信，進(jìn)而，把制造廠家聯(lián)系在一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。

三、結(jié)束語

機(jī)電一體化的是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展的必然要求。機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今最重要的技術(shù)之一，深刻影響到了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。目前，數(shù)控機(jī)床逐步實現(xiàn)高速化和高精度化，復(fù)合加工發(fā)展較快，新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn)，開放性和聯(lián)網(wǎng)管理也逐步成為使用數(shù)控機(jī)床的基本要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在的數(shù)控機(jī)床上的發(fā)展前景也將越來越光明。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞 C620車床；數(shù)控化改造

中圖分類號：TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0146-01

就現(xiàn)在來看，中國機(jī)床設(shè)備數(shù)控制造裝備率小于30%。而且很大一部分結(jié)構(gòu)存在問題，如：機(jī)構(gòu)比老化、閑置或淘汰，全部都依賴于購買新的數(shù)控機(jī)床代替，而購買則需要巨額資金，對于舊機(jī)器不合理的利用也是一種資源的浪費(fèi)，這顯然是不符合中國國情。因此，利用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行改造，是一個國家的需要和行業(yè)政策和可行的途徑。本文對C620車床機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造這一課題來做一簡要探討。

1 機(jī)械系統(tǒng)的改造設(shè)計方案

1.1 主傳動系統(tǒng)的改造方案

主軸的主要作用是負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床精度的準(zhǔn)確性，是十分重要的組成部分。在主軸上增加交流異步電動機(jī)變頻調(diào)速，加工精度提高的同時也實現(xiàn)了主軸自動無級變速，從而省去了機(jī)械換擋的麻煩。數(shù)控車床的改造采用異軸安裝，在數(shù)控車床主軸上安裝一個主軸脈沖編碼器，是為了在加工螺紋時，防止同軸裝時的加工零件無法穿出車床主軸孔。由于異軸安裝會顯示出主軸的位置信號，所以，在進(jìn)行安裝時，要特別留意主軸脈沖編碼器的引出軸與車床主軸之間要達(dá)到無間隙柔性聯(lián)接傳動（其比例為1：1），同步齒形可以很好的做到這一點。車床主軸在使用過程中是具有限制的，以主動軸脈沖發(fā)生器的最高限速為準(zhǔn)，不能超過其最高轉(zhuǎn)速。

脈沖編碼器聯(lián)接方式的步驟如下：交流主軸電動機(jī)通過帶輪把運(yùn)動傳給主軸，主軸的運(yùn)動經(jīng)過同步帶輪1和同步帶輪2以及同步帶帶動脈沖編碼器，使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)，脈沖編碼器用螺釘固定在主軸箱體上。

一般在改造臥式車床數(shù)控化時，機(jī)械改造的工作量大，保留機(jī)床上的主傳動和變速操縱機(jī)構(gòu)，可以大大的減少其工作量。主軸的正反轉(zhuǎn)和停止功能，可以通過數(shù)控系統(tǒng)來控制。單速電機(jī)可以使用2～4速的多速電動機(jī)來替代；多速電動機(jī)的控制可通過主軸電動機(jī)利用交流變頻器來實現(xiàn)，可滿足其要求最終達(dá)到無級變速的目的。通過實際操縱，證明變頻器在工作的過程中，如原有電動機(jī)工作的頻率在70 Hz以下，就無需更換，但前提是變頻器的功率大于電動機(jī)。

上述例子中，在進(jìn)行有級變速的時候可以用YD系列7.5 kW變級多速三相異步電動機(jī)（此款機(jī)器由浙江超力電機(jī)有限公司而產(chǎn)）來實現(xiàn)2～4檔變速；采用無級變速的前提是加裝交流變頻器，推薦使用煙臺惠豐電子有限公司生產(chǎn)的F1000―G0075T3B這個型號的，再配以7.5 kW電動機(jī)。

1.2 換裝自動回轉(zhuǎn)刀架

能幫助數(shù)控提高機(jī)床加工精度并可以一次性的完成多道工序，其型號為LD4B―CK6140的四工位立式電動刀架是一款比較好的設(shè)備和選擇，這款設(shè)備生產(chǎn)于常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司，可以很好的完成手動刀架轉(zhuǎn)換自動回轉(zhuǎn)刀架。而數(shù)控系統(tǒng)可以幫助自動換刀時電路配置的需求。

1.3 螺紋編碼器的安裝方案

螺紋編碼器，也可稱為主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。在進(jìn)行螺紋加工時，數(shù)控車床要安裝主軸脈沖發(fā)生器來反饋車床主軸的位置，且與車床主軸同步轉(zhuǎn)動。以下舉例說明。

改造后的車床，可加工導(dǎo)程最大不超過24 mm的螺紋，Z向的進(jìn)給脈沖當(dāng)量是0.01 mm/脈沖，螺紋編碼器每一轉(zhuǎn)，都不能少于24 mm/（0.01 mm脈沖-1）=2400脈沖的輸出量。因編碼器的輸出有出入（相位差為900的A、B相信號），可將A、B經(jīng)邏輯異或后獲得2400個脈沖。可將A、B經(jīng)邏輯異或后獲得2400個脈沖（一轉(zhuǎn)內(nèi)），這樣編碼器的線數(shù)可降到1200線（A、B信號）。還要注意，要使重復(fù)車削同一螺旋槽時正常工作，編碼器還需要輸出每轉(zhuǎn)一個的零位脈沖Z。

按照以上的要求，以下舉例選擇的是型號ZLF-1200Z-05VO-15-CT的螺紋編碼器，來自于長春光機(jī)數(shù)顯技術(shù)有限公司。電源電壓+5 V，每轉(zhuǎn)輸出1200個A/B脈沖與1個Z脈沖，信號為電壓輸出，軸頭直徑15 mm。

在螺紋編碼安裝中，常見的安裝方法分同軸和異軸安裝。同軸安裝，即指在主軸上直接安裝上編碼器，與主軸同軸，雖然這種方式快速簡單，但缺點卻是很容易造成主軸通孔的堵塞。異軸安裝，即指在主軸箱的后面安裝編碼器，位置最好在主軸同步旋轉(zhuǎn)的輸出軸上，如主軸上沒有同步軸，則可以使用同步齒形帶和主軸進(jìn)行聯(lián)接（轉(zhuǎn)動比為1：1）。此時的編碼器軸頭必須要無間隙柔性聯(lián)接安裝軸，這是需要注意的一點，并且主軸的最高轉(zhuǎn)速要控制在編碼器的最高許用轉(zhuǎn)速內(nèi)。

1.4 進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計方案

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令由數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)接受并放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動之星件完成預(yù)期的運(yùn)動。刀架橫向（X軸）移動由橫向進(jìn)給傳動系統(tǒng)帶動，它控制工件的徑向尺寸；軸向（Z軸）運(yùn)動由縱向進(jìn)給裝置帶動，它控制工件的軸向尺寸。

1.4.1 進(jìn)給傳動鏈

橫向進(jìn)給（即X向）是由步進(jìn)電動機(jī)及其減速箱傳動的（步進(jìn)電動機(jī)裝在床鞍后面），進(jìn)給傳動系統(tǒng)包含：步進(jìn)電動機(jī)、縱向絲杠副、同步帶、橫向絲杠副。

1.4.2 滾珠絲杠螺母副的選用

為保證數(shù)控機(jī)床高的加工精度，其進(jìn)給傳動系統(tǒng)要求有高的傳動精度、高的靈敏度（響應(yīng)速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構(gòu)件剛度及使用壽命、小的摩擦及運(yùn)動慣量，并能清除傳動間隙。

1.4.3 設(shè)計方案的過程

1）將掛輪上的齒輪全部拆除，找出主軸的同步軸再進(jìn)行螺紋編碼器安裝。

2）先拆除進(jìn)給箱總成，再安裝縱向進(jìn)給步進(jìn)電動機(jī)和同步帶減速箱總成（須在原來的位置上安裝）。

3）先拆除快走刀齒輪條和溜板箱總成，然后安裝縱向滾珠絲杠的螺母座托架（須安裝在床鞍下面）。

4）先拆除四方刀架和小滑板總成，然后在中滑板上方安裝四工位立式電動力架。

5）先拆除中滑板下的滑動絲杠螺母副，再鋸斷滑輪絲杠靠刻度盤一段（長216 mm）并保留，將刻度盤上的手柄拆掉，同時保留刻度盤附近的兩個推力軸承，最后將滾珠絲杠副換上。

6）將橫向進(jìn)給步進(jìn)電動機(jī)通過法蘭座安裝到中滑板后部的床鞍上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。

7）將三杠（絲杠、光杠和操縱桿）拆除，更換絲杠的右

軸承。

2 結(jié)束語

我們將生產(chǎn)實訓(xùn)中使用的一臺C620車床機(jī)械系統(tǒng)通過數(shù)控化改造后與新購置的機(jī)床進(jìn)行比較，改造費(fèi)用方面能減少60%到80%，十分節(jié)省。尤其在大型、特殊機(jī)床尤為突出。大型機(jī)床改造的費(fèi)用，只需新購機(jī)床總費(fèi)用的1/3，且交貨時間短。