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數控機床工作原理范文1

數控機床與原理是我院數控技術應用專業開設的一門專業必修課，旨在培養學生掌握數控機床組成、工作原理方面的內容，使其初步認知數控機床各功能部件組成和工作原理，特別是通用型數控車床、數控銑床的組成和工作原理，具備獨立操控數控機床的能力，能夠編制簡單的數控程序并加工出工件。為了貫徹學院提升教學質量的五年計劃，從制定課程標準入手，合理運用教材，結合學院實訓條件取舍教學內容，設計適合高職學生的教學過程，配合立體分層的實訓，確保學有所得。

1 制定理論實踐并重的課程標準

《數控機床與原理》屬于理論實踐一體化課程，必修考試課，學時為60課時，其中理論40課時，實踐20學時。

采用項目式教學方法設計課程授課內容，以工作任務模塊為中心構建的該課程。以數控機床應用行業需求引領課程項目工作任務，以課程項目工作任務選擇課程技能模塊，以課程技能模塊確定課程知識內容。

課程立足于實際能力的培養，以工作任務為中心組織課程內容和課程教學，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識，并發展職業能力。據此，課程標準制定了5個項目和21個工作任務。

2 基于課程標準的教材內容取舍，切合實訓條件的措施

該課程采用大連理工大學出版社高職高專機電類課程規劃教材《數控機床》，它是比較貼合課程標準的一本高職教材。它“以技能型、應用型人才培養為主，重在實踐，理論以夠用為度”的原則進行編寫，主要介紹數控機床的基本理論知識，通用數控機床的機械結構和控制，數控機床的保養與維修等知識。但教材中的數控機床實例并不與我院實訓用數控機床一一對應，導致理論偏離實訓實際，造成學生在理論實踐學習中有些不知所措，不利于展開教學。為此，基于課標準取舍教材內容，切合實訓條件。

下列內容關于我院實訓用數控機床的教學內容：CK6141數控車床，占6課時；V600數控銑床，占6課時；VMC600數控加工中心，占4課時。用以上內容置換教材中相關內容。

3 循序漸進地設計教學過程

依據課程標準，參考教材編寫順序制定授課進度表。設計這5個項目的先后順序是：數控機床功能部件18學時，數控車床10學時，數控銑床8學時，數控加工中心10學時，數控系統14學時。其中的21個工作任務是：（1）認識數控機床（2）數控機床的主運動傳動部件（3） 數控機床進給運動傳動部件（4）滾珠絲杠螺母副的軸向間隙調整與安裝（5）齒輪傳動的進給傳動系統中齒輪嚙合間隙的調整機構（6）數控車床的回轉刀架（7）數控回轉工作臺（8）數控機床支承部件與輔助裝置（9）數控加工中心的自動換刀系統（10）數控車床概述（11）CK6141數控車床（12）CK6141數控車床的附件（13）數控銑床概述（14）V600床身型數控銑床[15]V600床身型數控銑床的附件（16）數控加工中心概述（17）立式加工中心VMC600（18）數控系統的組成（19）數控插補原理（20）刀具補償原理（21）典型數控系統簡介。

理論課堂的設計遵循理論聯系實訓的原則進行。理論課的課堂分解為復習舊內容階段和講授新內容階段兩段。復習舊內容階段：根據工作任務需要設置判斷題、填空題、選擇題共計10題；講授新內容階段：PPT簡潔文字描述，圖形化展示，配合音視頻動畫，邊講邊練，穿插師生、生生互動討論。除了隨課程進度的作業題外，還布置綜合作業題1題：要求用腦圖制作軟件XMind制作該課程的項目工作任務圖。

4 立體交互式分層設計實訓內容

課程標準中的20課時用于數控機床實驗實訓，是該課程理論聯系實際的重要表現。我們采用立體交互式分層設計實訓內容，共設計6個實驗實訓，縱向是低、中、高三個難度級別，橫向是中低難度每級設計兩個實訓項目，高級難度設計一個實驗實訓項目，故為立體式；交互式是指實踐教學和理論教學相互穿插而不是孤立地進行，力圖使學生通過實訓鞏固理論，用理論指導實訓。

數控機床工作原理范文2

關鍵詞 自動化；數控機床；維修；診斷

中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）84-0116-02

數控機床是由主軸、床身、立柱等機械部件組成的帶有程序控制系統的自動化的數字控制機床。現代自動化科技水平的日益提高，讓機床的結構更加復雜，功能日趨完善，但機床故障也隨之增多。及時排查故障，準確掌握維修要點是保障數控機床正常運行的必要手段。

1 數控機床的組成、特點和工作原理

數控機床受其功能限制，組成各不相同，各個機床生產廠家的研發原理也不盡相同。但最基本的構成與工作原理都是相同的。數控機床主要是由機身、數字控制系統和輔助設置組成。機身主要包括了影響機床壽命、精度和穩定性的鑄件；可以進行由電機帶動并進行高速旋轉直接面對加工器件的主軸；控制機床運轉的電機。數字控制系統部分主要包括處理器、驅動器、顯示部分、操作面板等組成；輔助設置主要包括確保數控機床正常運轉的輔助配套的部件，例如排屑、照明、監控與檢測等功能配件。數控機床的主要特點是利用程序控制可以對各種零件進行加工，過程中可以對零件位置與運動速度進行控制，這些控制都是通過程序指令按步驟實現的，系統還可以針對加工狀況隨時對指令進行分析與調整。數控機床的運行環境一般都在高溫、多震動的環境中，具有高度的可靠性、穩固性、可以頻繁開啟反復操作等特點。

數控機床的工作原理就是通過數控控制計算機系統以信息指令的方式控制機床的運轉。當機床控制中心發給機床進給構件指定后，各個構件就按照指令做出相應的加工操作，例如對工件的運動位移、速度、角度、操作次數等進行指令控制。數控機床實現了數據信息自動化加工過程。

2 精密數控機床的維修

2.1 精密數控機床維修的重要意義

數控加工技術已經應用到各個行業，特別是制造業與工業自動化行業中，對于提高行業工作效率，帶動產業效益有著重要的作用。數控技術的發展水平也代表著整個社會自動化發展的進步程度。加強數控機床的檢修與維護工作是當前數控加工行業的重要課題。精密件加工的數控機床可以對精密器件進行高精度的加工，對于現代加工工藝有進一步的完善作用，對于器件加工的精度更加精確，讓器件功能更完美的呈現。精密件加工的數控機床維修對于現代機械加工工藝具有很大的促進作用。

2.2 精密數控機床與一般機床維修的不同點

精密數控機床由于受到電腦控制程序的影響，其維修也較一般機床復雜。精密機床能夠完成普通機床不能加工的復雜零件，主要是造船、模具等高精尖加工業中應用，因此，對于機床各部分零件的組成與功能要有所掌握，才能方便維修。精密數控機床比一般機床的加工精度高，在維修時要特別注意機床的各個參數與標準值。此外，在維修中還要嚴格注意維修安全操作規范。

2.3精密數控機床維修對維修人員的要求

數控機床操作技術含量高，對維修人員的要求也高。主要有如下幾個方面：

1）維修人員具有較廣的知識面由于數控機床通常是集機械、電氣、液壓、氣動等干一體的加工設備，組成機床的各部分之間具有密切的聯系，其中任何一部分發生故障均會影響其他部分的正常工作。數控機床維修的第一步是要根據故障現象，盡快判別故障的真正原因與故障部位；

2）善于思考數控機床的結構復雜，各部分之間的聯系緊密。故障涉及面廣；

3）善于學習作為數控機床維修人員不僅要注重分析與積累，還應當勤于學習，善于學習。數控機床，尤其是數控系統，其說明書內容通常都較多，有操作、編程、連接、安裝調試、維修手冊、功能說明、PLC編程等。這些手冊、盜料少則數十萬字．多到上千萬字，要全面掌握系紋的全部內容絕非一日之功而民在實際維修時，通常也不可能有太多的時間對說明書進行全面、系統的學習。

3 精密加工件數控機床故障診斷

針對具體情況具體分析，數控機床故障診斷的一般步驟是：

1）認真觀察。診斷前要仔細閱讀機床說明書，特別是要認真閱讀機床的電氣圖、氣動圖、機床相關的精度與參數等等。診斷時可以采用利用視覺、嗅覺、觸摸等直接觀察法進行數控機床故障診斷。對于故障產生的噪音、錯誤的執行動作等都要仔細排查，仔細觀察機床指示燈狀況、插件與螺絲是否松動、是否有熔絲斷開、斷路、熱繼電器、絲桿、軸承不正常工作等現象出現；2）仔細分析。現代機床生產技術不斷提高，除了機床自身CNC系統對于故障可以進行報警提示外，檢修人員也已經要對故障仔細分析。對于數控機床產生的故障經過認真觀察后已經確定了故障部位，檢修前為安全檢修要對機床進行斷電，斷電后對觀察的故障現象，認真分析故障產生原因。必要時在確定無更大故障產生的前提下進行帶電運轉，以更準確的找到故障原因；3）準確排查。對于確定故障現象與原因后要進行準備的排查，看機床是否還存在其它故障，故障確認與排查要遵循由表及里、先易后難的原則，先對可觸摸到的器件故障進行排查，再對不可觸摸到的器件通過觀察、嗅覺氣味等手段進行排查。

4 精密數控機床的維修方法

數控機床的維修方法有很多種類，特別重要和難于掌握的有以下幾種：

1）測量比較法

測量比較法主要是針對機床電路出現故障時可以用示波器、萬用表等測量工具測量故障發生時的電壓、電流等參數，將測量值、測量波形與正常標準值進行比較后分析故障原因。對于機械故障也可以采用故障狀態下機床工作精度與正常精度對比的方法，分析出機械故障原因。

2）備板置換法

備板置換法是利用備用的數控機床電路板替換故障機床的電路板進行維修的方法。該方法適用于需要快速、緊急解決故障的情況。進行備板置換前要嚴格機床電路狀態，防止短路情況發生。置換過程中要注意接線、開關的連接與安裝是否與原來機床一致，特別要注意CRT模塊、存儲器模塊等的電路連接。需要進行初始化的存儲器不要忘記使用前進行初始化操作。

3）敲擊法

數控機床中有很多電路板和焊接件，不同的電路板有著不同的控制功能，每塊電路板又有很多焊點，每塊電路板都有可能出現虛焊或者焊接不良而影響正常功能的狀況。當機床故障產生時，可以用絕緣物體對故障電路板進行敲擊，故障往往產生在被敲打部位，如果敲打后電路連通，故障消失，說明故障是焊接問題，及時補焊就可以解決。

4）原理分析法

在遇到不常見的機床故障時，不要慌亂和盲目采取錯誤的維修方法。一定要認真研讀機床的原理，了解機床結構部件功能，機床各個參數與精度值，還要重點看懂數控機床的電路原理圖，這樣才能從原理入手，分析機床運行的邏輯，逐步找到問題的原因，有的放矢，才能盡快解決故障問題。

5 結論

數控機床是機械加工與自動化行業重要的加工設備，是實現機械部件加工自動化的重要工具。數控機床故障的診斷與維修決定了設備能夠長久、穩定的順利運行，一定要加以重視，并且要采用正確、有效的維修方法。這樣，才能保持數控機床的運轉正常，提高自動化程度與行業工作效率。

參考文獻

[1]郭士義.數控機床故障診斷與維修[M].機械工業出版社，2011.

[2]嚴峻.數控機床故障診斷與維修實例[M]. 機械工業出版社，2011.

數控機床工作原理范文3

[關鍵詞] 數控機床故障診斷與維修 教學心得 師生互動

隨著科學技術的發展，機械產品的結構越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對加工機械產品的生產設備――機床也相應提出了高性能、高精度與高自動化的要求，數控機床正是基于這種要求而產生的。數控機床是采用了數控技術的機床，即是一種集微電子技術、計算機技術、自動控制技術及伺服驅動技術、精密機械技術于一體的典型機電產品。其工作原理就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松夾工件、進刀與退刀、開車與停車等）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床的伺服系統或其他執行元件，使機床自動加工出所需要的零件。

數控機床具有的這種高性能、高精度與高自動化的特點，使其在各個行業倍受歡迎，在使用方面，也是越來越受到重視。但由于其涉及了機械、信息處理、自動控制檢測、軟件技術等許多領域，尤其是采用了許多高、新、尖的先進技術，使得數控機床的整體結構復雜，一旦機床出現故障，維修起來較為困難，需專業的技術人員。數控機床故障診斷與維修教學正是培養學生成為在數控機床診斷與維修方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才。因此，為了使學生畢業后，能夠盡快實現教學與企業生產需要之間的接軌，數控機床故障診斷與維修教學是一項非常重要的工作。下面談談本人在《數控機床故障診斷與維修》課程教學中的一些心得體會，與大家共享。

1合理安排課程教學順序

數控機床結構復雜，應用技術面廣，它一般由控制介質、人機交互設備、計算機數控裝置（CNC,computerized numerical control）、進給伺服驅動系統、主軸驅動系統、輔助控制裝置、可編程控制器（PLC，programmable logic controller）、反饋系統和自適應控制等部分組成。數控機床故障診斷與維修這門課程在介紹機床各組成部分的故障診斷與維修時，首先必須了解各組成部分的結構與工作原理，在此基礎上才能根據故障現象進行分析診斷與維修。然而各組成部分的結構與工作原理與其他相關課程知識點相聯系，例如：進給伺服驅動系統的組成與工作過程就涉及到交流伺服電動機的分類、驅動電路與控制方式，萬用表、邏輯測試筆等測量儀器、儀表的使用等。因此在教學上應合理安排課程教學順序，先安排上相關課程（如：《電工與電子技術基礎》、《數控機床》、《數控機床伺服系統》、《傳感器與測試技術》、《單片機原理及應用》、《可編程控制器及應用》等），作好充分的鋪墊后，再安排本課程學習。這樣可以使學生事先懂得一些基本的理論知識，掌握一些測量儀器、儀表的使用，為后期本課程學習奠定基礎。此外，教師在上課之前，自身應先認真學習和領會教材，做到對教材深入理解，全面掌握。在吃透、吃準教材的同時對已學相關課程的知識點創設問題情境，來激發學生學習興趣，將學生的注意、記憶、思維凝聚在一起，全身心地參與到對知識的探究中。同時教師要提醒學生預習下一節課內容以及涉及已學過的相關知識，做到溫故而知新。

2重視實踐，培養學生實踐操作能力

《數控機床故障診斷與維修》本身就是一門實踐性很強的課程，其教學任務就是培養學生成為在數控機床診斷與維修方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才，該技術人才好比是數控機床的醫生，不但要有扎實的理論功底，而且還應具備較強的實踐操作能力。所以要培養出真正優秀的數控機床維修人才，實踐是至關重要的。但是在實踐教學過程中，往往由于設備數量有限，實習時間的限制，學生的實際操作機會不多，實訓效果不好。為滿足課程教學的需要，提高學生的實際動手能力，在教學安排上應有足夠的實驗、實訓課程，可安排一些實訓專周，最好讓每個學生都能到數控機床上實際操作一段時間；條件許可的話，可以打開機床現場給學生講解機床內部各組成部分，讓學生理解每一部分的工作原理，以及相互間的聯系，對數控機床的結構、組成及工作原理有更深入的了解，在此基礎上再去講解故障診斷，不僅能提高學生的學習興趣，也能使學生很容易地接收理解。

3提倡師生互動，調動學習積極性，活躍課堂氣氛

在教學中，大多數教師仍采取以自我為中心的課堂教學模式，容易讓學生感到枯燥無味，產生厭學、怕學的心態。教師在教學過程中可以改變這種傳統教學模式，提倡師生互動，采取提問、回憶、討論的方式，充分調動學生學習的主動性、積極性，活躍課堂氣氛。例如：本人在講授“數控銑床主軸停轉”故障時，先通過提問的方式請同學回憶機床故障的處理步驟，機床故障的處理步驟歸納為：觀察故障現象――分析工作過程――列出故障可能原因――找出可疑點――排除故障。然后通過教師引導、學生討論的方式對故障進行分析排除，具體做法如下：

3.1 觀察故障現象。通過下載的網絡視頻顯示一臺數控銑床在零件加工已完畢，Z軸后移還沒到位時出現故障，加工程序中斷，主軸停轉。通過反復播放，讓學生仔細觀察故障現象，并各自記錄看到的故障現象。

3.2 分析主軸轉動原理。該機床主軸轉動是靠電動機帶動變速齒輪來傳動。

3.3 列出故障可能原因。通過師生互動列出盡可能多的原因，只要言之有理皆可。就本案可能原因有：刀具松動致機床自我保護、齒輪嚙合跳位、電動機故障等。

3.4 找出可疑點。通過檢查，幾對齒輪工作正常，電動機可正常轉動，由此判斷主軸系統并無問題，應是由其他原因導致主軸停轉。間接影響主軸轉動原因有多個，知道可能的原因后，關鍵是找出真正的可能性疑點，通過引導幫助學生學會獨立分析，讓學生分組討論，交換思路，培養團隊合作。本案通過機外編程器監視PLC梯圖的運行狀態，

發現刀具液壓卡緊壓力檢測開關在故障發生時瞬間斷開，如此表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉。通過液壓計檢查銑刀卡緊液壓系統顯示壓力不穩。

3.5 排除故障。根據初步的故障定位，檢查液壓系統，發現液泵的裝置中缺乏油，導致液泵動作不到位。加注足夠的油后，液泵動作正常，系統壓力正常，故障排除。

4課后總結，綜合評價，及時反饋認知信息

課后總結與及時反饋可以使學生知道自己的判斷是否正確，使教師能根據反饋的信息來調節自己的教學方法，同時反饋具有激發學習動機的作用。學生受到教師的肯定后，會產生愉快的感覺，這種感覺反過來又會激發學習的進行。因此，總結與反饋不僅是幫助學生學懂學好的良好方法，同時也是師生間信息互動的良好平臺，且增進了師生間的感情與友誼。

5結束

自1952年第一臺數控機床問世后，數控系統己先后經歷了兩個階段和六代的發展，隨著數控系統的不斷更新，數控機床故障診斷與維修的教學思路和方式也在不斷改善，社會對數控專業畢業學生在理論和實踐方面的要求也在不斷提高，教師只有不斷加強學習、不斷總結，才能跟上現代的教學步伐。

參考文獻：

[1] 楊輝.數控機床故障診斷與維修技能實訓[M].北京:北京理工大學出版社,2007.

[2] 侯勇強.數控機床故障診斷與維修[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007.

數控機床工作原理范文4

【關鍵詞】 PLC編程 控制對象 程序

隨著微電子技術、控制技術等的不斷發展，對提高傳統數控機床精度提出了更高的要求。其中，PLC作為工業技術中的一種，以安全性高、低能耗和易開發等特點被廣泛應用。對此，為提高數控機床的精度，利用PLC設計數控電器設備控制系統，并對其實現進行詳細分析。

一、PLC結構與工作原理

1、PLC結構。通常將PLC的結構分為輸入、控制和輸出三個部門，其中，在輸入部分中包括數字開關、手動開關、光電傳感器、編碼器等；PLC部分主要是由中央CPU處理單元、存儲單元、通信接口單元、接入/輸出接口組成；而在輸出單元中則包括蜂鳴器、指示燈、顯示器、繼電接觸器、變頻器輸入端等在內。

2、PLC工作原理。PLC中的CPU存在STOP和RUN兩種模式，其中STOP用于停止執行程序，而RUN用于循環掃描執行某程序。在運行前，首先會通過上電位對程序進行初始化，此后觸發CPU之中的運行模式對程序進行循環掃描運行，出現故障，再觸發STOP模式。

二、車床對PLC控制要求

在數控機床中，通常為適應不同加工工藝的需求，會對機床運行的主軸速率進行調整。傳統方式對速率的調整中是通過繼電器--接觸器的方式，這種方式元件數量多，故障率高，而通過PLC可有效減少元件數量，并提高系統的集成度。因此，利用PLC，一方面改變傳統的以繼電器--接觸器對主軸速率控制點的方式；另一方面當主軸在減速的時候，需要控制因機床齒輪的變速帶來的頂齒。

三、系統設計

本文主要選擇lokson650立式數控機床為例，該機床的主軸為機床加工提供驅動力，并切削工件旋轉。

1、 PLC整體架構設計。PLC在系統中主要用于對自動對刀、系統、啟動/停止等功能的輔助控制。其中x0～x6全部為對刀信號接收接口，Y0～Y6為對刀輸出接口，而x6和y6是系統預留的接口；X14～X21表示為道具操作控制接口，相對應的y軸則為輸出控制。X8～X9表示油過量或過少輸出，對應的Y8～Y9表示為過量或過少輸出判斷。

2、系統暫停與開關電路設計。SB0是該電路的整體開關，控制整個電路的運行。當在按下其中的SB0開關時，其中的繼電器RA111接通電源，此時使得整個電路運行，并給整個系統供電，實現數控機床的整體運行。在按下停止開關SB1的時候，其中的RA16、RA11、RA12 三個繼電器斷電，此時切斷對數控機床主軸的供電，使得主軸停止轉動。在工人排除相關的故障之后，在接通SB1開關，此后系統恢復運行。而RA11是用于故障警報。

四、PLC控制程序設計

對PLC的程序設計，本文則采用模塊化的思想，即對PLC控制的控制的功能按照模塊的方式進行，從最后將不同的程序放在不同的功能之中，并逐次對不同的功能模塊記性調試。同時本文則以與冷卻系統的實現為例。

1、冷卻控制模塊設計。根據泵和冷卻泵的電路，將該模塊的PLC程序實現步驟設計為：在對冷卻的整體實現設計中，首先通過時間繼電器的相互作用實現和冷卻之間的工作停頓，在通過PLC對M8001進行控制，使得其值為1，開始首次冷卻。結束后，在通過M1對再次啟動系統，15s之后使得T2為1，斷開壓力開關，M1停止，此后延時25分鐘后系統再次運行。由此通過這種周期性的工作，實現對系統的和冷卻。

2、 自動換刀系統設計。以T5表示為實際刀具，而T6則表示為需要替換的刀具，以D6表示為實際刀具編號，D5表示待存放刀號，D7為實際刀號和存放刀號之間的差。為完成換刀系統的運行，采用比較指令對其中的數據進行比較。通過比較，如果D5>D6，此時則直接接通M10，并將兩者時間的差值直接存放在D8之中；而如果D5=D6，表示刀號之間是相互符合，則直接接通M11，如果出現D5

結論：通過對lokson650數控機床的PLC輔助設計，實現了對數控機床的冷卻、、照明、報警、開關等功能。通過PLC程序，可實現對該數控機床在開關、報警、自動等方面的控制，大大提高了數控機床加工的精度，更為PLC在數控中的應用提供了實際參考。

參 考 文 獻

[1]朱悅涵，顏冠辰. PLC在數控機床電氣控制系統的故障診斷中的應用[J]. 機電技術，2012，05：40-43.

[2]裴志堅. 西門子802D系統在數控銑床電氣改造中的應用[J]. 常州信息職業技術學院學報，2015，01：17-19.

數控機床工作原理范文5

關鍵詞：數控機床在線檢測技術編程方式

數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，是制造業的加工母機。每當一批零件開始加工時，有大量的檢測需要完成，包括夾具和零件的裝卡、找正、零件編程原點的測定及加工過程中的工序間檢測和加工完畢檢測等。針對如何提高加工效率、編程質量、機床安全性、設備利用率和節約刀具成本等問題，研究出了數控機床在線檢測技術。在線檢測也稱實時檢測，是一種基于計算機自動控制的檢測技術，在加工的過程中實時對刀具進行檢測，其檢測過程由數控程序來控制，依據檢測的結果做出相應的處理。既保證了數控機床精度，擴大數控機床功能，又改善數控機床性能，提高數控機床加工效率。

1、數控機床在線檢測系統的組成

數控機床在線檢測系統分為兩種，一種為直接調用基本宏程序，而不用計算機輔助；另一種則要自己開發宏程序庫，借助于計算機輔助編程系統，隨時生成檢測程序，然后傳輸到數控系統中的結構。 數控機床的在線檢測系統由機床系統和軟件系統組成。機床系統通常由以下幾部分組成：

（1）機床本體：機床本體是實現加工、檢測的基礎，其工作部件是實現所需基本運動的部件，它的傳動部件的精度直接影響著加工、檢測的精度。

（2）數控裝置：數控裝置是數控機床的核心。數控裝置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系統軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作。

（3）伺服系統：伺服系統是數控機床的重要組成部分，用以實現機床移動部件（如工作臺）的位置和速度為控制量的系統。伺服系統的性能是決定機床加工精度、測量精度、表面質量和生產效率的主要因素。

（4）測量系統：測量系統有接觸觸發式測頭、信號傳輸系統和數據采集系統組成，是數控機床在線檢測系統的關鍵部分，直接影響著在線檢測的精度。其中關鍵部件為測頭，使用測頭可在加工過程中進行尺寸測量，根據測量結果自動修改加工程序，改善加工精度，使得數控機床既是加工設備，又兼具測量機的某種功能。

2、數控機床在線檢測的工作原理

實現數控機床的在線檢測時，首先要在計算機輔助編程系統上自動生成檢測主程序，將檢測主程序由通信接口傳輸給數控機床，通過G31跳步指令，使測頭按程序規定路徑運動，當測球接觸工件時發出觸發信號，通過測頭與數控系統的專用接口將觸發信號傳到轉換器，并將觸發信號轉換后傳給機床的控制系統，該點的坐標被記錄下來。信號被接收后，機床停止運動，測量點的坐標通過通信接口傳回計算機，然后進行下一個測量動作。上位機通過監測CNC系統返回的測量值，可對系統測量結果進行計算補償及可視化等各項數據處理工作。測量典型幾何形狀時檢測路徑的步驟為：

（1）確定零件的待測形狀特征幾何要素；

（2）確定零件的待測精度特征；

（3）根據測量的形狀特征幾何要素和精度特征，確定檢測點數及分布；

（4）根據測點數及分布形式建立數學計算公式；

（5）確定檢測零件的工件坐標系；

（6）根據檢測條件確定檢測路徑。

3、數控機床在線檢測編程

在線檢測技術的關鍵主要體現在檢測程序的編制上，檢側程序編制質量的優劣直接影響到檢測效果。目前檢測軟件有商業化軟件和自主開發的軟件。基于VB語言的在線檢測編程檢測部分主要模塊的功能如下：

（1）測量主程序自動生成模塊：主要完成零件待測信息的輸入，生成檢測主程序。

（2）誤差補償模塊：對測量過程中所產生的誤差進行補償，提高測量精度。

（3）通信模塊：完成主程序與被調用宏程序的發送及測量點坐標信息的接收。

（4）測量宏程序模塊：實現宏程序的管理和內部調用。主模塊要實現對宏程序的查找、增添、修改及刪除等操作。

（5）數據處理模塊：對測量點坐標進行補償，完成各種尺寸及精度計算。通過打開測量結果數據文件，獲得測量點坐標信息，經過相應的運算過程最終得到所測值。

4、數控機床在線檢測系統仿真

目前數控機床在線檢測借鑒于CAD/CAM技術的發展思路可開發相應的在線檢測仿真系統。以VC++作為系統開發工具，OpenGL作為三維場景開發工具，按照面向對象的程序設計思想開發數控機床在線檢測仿真系統的過程是：

（1）虛擬檢測環境的建立采用OpenGL標準進行圖形處理工作。OpenGL是一個圖形硬件的軟件接口，利用它可進行幾何建模、圖形變換、渲染、光照、材質等多種操作，大部分對于圖形的底層處理工作都由一些專門的函數來處理。

（2）檢測信息的提取在線檢測仿真系統，必須在仿真過程中，如實地反映測量宏程序的每一條語句，即利用測量宏程序驅動檢測仿真過程的進程。

（3）虛擬測頭的驅動在線檢測系統是利用測頭與待測物體的碰撞來確定接觸點的位置信息的，因而檢測仿真必須逼真的再現這一過程，這也是整個仿真系統的核心問題。為保證測頭可靠地撞擊上待測物體，應使測頭檢測運動的最遠行程大于測頭到實際接觸點位置的距離，即實際接觸點位于測量起始點與測頭最遠行程點之間的直線段上。

5、結束語

通過直接在數控機床上進行在線檢測，即能發現數控加工缺陷又能及時修補加工誤差，提高了加工效率，節約加工成本。因此，在線檢測技術在數控機床中具有廣闊的應用前景，是推動現代制造業發展的動力之一。

參考文獻：

數控機床工作原理范文6

關鍵詞：數控機床；工作原理；數控系統；維修

科學技術的發展對機械產品提出了高精度、高質量的要求，而且產品的更新換代也在加快，這對機床設備提出了精度和效率的要求，而且也提出了通用性和靈活性的要求。數控機床集微電子技術、計算機技術、自動控制技術及伺服驅動技術、精密機械技術于一體，是高度機電一體化的典型產品。它本身又是機電一體化的重要組成部分，是現代機床技術水平的重要標志。數控機床體現了當前世界機床技術進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產和計算機集成制造等先進制造技術中起著重要的基礎核心作用。由于數控機床是一種價格昂貴的精密設備，因此，其維修和維護更是不容忽視。我國在數控維修調試方面更是人才短缺，經驗匱乏，導致國內許多高檔數控機床都要聘請國外專家維修調試[1]。

一、 數控機床

（一） 數控機床的組成

1.主機。主機是數控機床的機械部件，包括床身、主軸箱、刀架、尾座、導軌等。

2.數控裝置。數控裝置是數控機床的控制核心，其主體是一臺計算機（包括CPU、存儲器、CRT等）。

3.伺服驅動系統。伺服驅動系統時數控車床切削工作的動力部分，主要實現主運動和進給運動。它由伺服驅動電路和驅動裝置組成。驅動裝置主要有主軸電動機、進給系統的步進電動機或交、直流伺服電動機等。

4.輔助裝置。輔助裝置是指數控機床的一些配套部件，包括液壓、氣動裝置及冷卻系統、系統和排屑裝置

（二）數控機床的基本原理

按照零件加工的技術要求和工藝要求，編寫零件的加工程序，然后將加工程序輸入到數控裝置，通過數控裝置控制機床的主軸運動、進給運動、更換刀具，以及工件的夾緊與松開，冷、泵的開與關，使刀具、工件和其它輔助裝置嚴格按照加工程序規定的順序、軌跡和參數進行工作，從而加工出符合圖紙要求的零件。

數控機床的工作原理可以歸納為：①控制介質 控制介質以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數和刀具運動等，將這些信息輸入到數控裝置，控制數控機床對零件切削加工。②數控裝置 數控裝置是數控機床的核心，其功能是接受輸入的加工信息，經過數控裝置的系統軟件和邏輯電路進行譯碼、運算和邏輯處理，向伺服系統發出相應的脈沖，并通過伺服系統控制機床運動部件按加工程序指令運動。③伺服系統 伺服系統由伺服電機和伺服驅動裝置組成，通常所說數控系統是指數控裝置與伺服系統的集成，因此說伺服系統是數控系統的執行系統。數控裝置發出的速度和位移指令控制執行部件按進給速度和進給方向位移。每個進給運動的執行部件都配備一套伺服系統，有的伺服系統還有位置測量裝置，直接或間接測量執行部件的實際位移量，并反饋給數控裝置，對加工的誤差進行補償。④機床本體 數控機床的本體與普通機床基本類似，不同之處是數控機床結構簡單、剛性好，傳動系統采用滾珠絲杠代替普通機床的絲杠和齒條傳動，主軸變速系統簡化了齒輪箱，普遍采用變頻調速和伺服控制[5]。

（三）FANUC數控系統的特點

日本FANUC公司的數控系統具有高質量、高性能，適用于各種機床和生產機械的特點，在市場的占有率遠遠超過其他的數控系統，主要體現在以下幾個方面。①系統在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝，各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。②具有很強的抵抗惡劣環境影響的能力。其工作環境溫度為0～45℃，相對濕度為75%。③有較完善的保護措施。FANUC對自身的系統采用比較好的保護電路。④FANUC系統所配置的系統軟件具有比較齊全的基本功能和選項功能。對于一般的機床來說，基本功能完全能滿足使用要求。⑤提供大量豐富的PMC信號和PMC功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編制機床側PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。⑥具有很強的DNC功能。系統提供串行RS232C傳輸接口，使通用計算機PC和機床之間的數據傳輸能方便、可靠地進行，從而實現高速的DNC操作。⑦提供豐富的維修報警和診斷功能。

系統在硬件上采用兩種數字總線：在軸控制部分采用FANUC專用的FSSB串行伺服總線聯接所有的伺服驅動器；在機床面板等機床設備部分采用Fanuc I/O Link總線聯接。通過兩種總線將實時性要求不同的數據分離開[2]。

（四）伺服驅動及伺服電機的特點

1.高可靠性。完善的可靠性設計方案：如冗余設計，降額設計等，所有元器件全部采用工業或軍工等級，關鍵元器件全部采用進口元件，如三菱IPM模塊、EPCOS電容、fuji整流橋等。

2.高節電率。采用先進的微電腦控制技術，使定量泵變為節能型的變量泵，液壓系統與整機運行所需要的功率相匹配，無高壓節流溢流能量之損失，提高油泵電機功率因素至0.96以上，節電率一般可達40%～60%。

3.軟啟動。采用伺服器控制可以減小數控機床震動，延長數控機床的使用壽命，同時數控系統發熱量減小，油溫穩定，延長液壓系統的使用壽命，為用戶節省了維護的費用。

4.超強的過載能力和動態響應速度。采用先進的矢量控制算法和獨特的限流技術，確保在機床操作過程中，能承受啟停重負載的沖擊而不跳閘，以確保生產過程的連續性。高速的動態響應，最大限度減小零件周期的延遲現象。

5.完善的EMC設計。采用完善的EMC設計方案，內部布局優化設計，采用多種EMI對策，確保對數控機床電氣系統的干擾減小到最小，保證其工作的工作穩定性[4]。

二、數控機床故障維修

（一）數控機床使用中注意事項

使用數控機床之前，應仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關資料，以便正確操作使用機床，并注意以下幾點：① 機床操作、維修人員必須是掌握相應機床專業知識的專業人員或經過技術培訓的人員，且必須按安全操作規程及安全操作規定操作機床；②非專業人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經關掉了機床總電源開關。只有專業維修人員才允許打開電柜門，進行通電檢修；③ 除一些供用戶使用并可以改動的參數外，其它系統參數、主軸參數、伺服參數等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來設備、工件、人身等傷害；④修改參數后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認機床正常后再使用機床；⑤機床的PLC程序是機床制造商按機床需要設計的，不需要修改。不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者；⑥ 建議機床連續運行最多24小時，如果連續運行時間太長會影響電氣系統和部分機械器件的壽命，從而會影響機床的精度；⑦機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴重的后果。

（二）數控機床故障診斷維修

我們要學習車床的診斷首先要了解兩個概念：系統的可靠性是指數控系統在規定的條件和規定的時間內完成規定的功能能力，故障是指系統在規定的條件下合規定的時間內失去規定的功能。

（1）診斷的方法：①動作診斷：監視車床動作部分，判斷個不良的部位。②狀態診斷：當機床電機動負載時，觀察運行狀態。③點檢診斷：定期點檢液壓元件，氣動元件。④操作診斷：監視操作錯誤和程序錯誤。⑤數控系統故障自診斷[3]。

（2）典型數控機床常見故障診斷及維修實例

①主軸出現噪聲的故障維修.故障現象：主軸噪聲較大，主軸無載荷情況下，負載表指示超過40%。分析診斷：首先檢查主軸參數設定，包括放大器型號、電動機型號及伺服增益等，在確認無誤后，則將檢點放在機械側。發現主軸軸承損壞，經更換軸承后，在脫開機械側的情況下檢查主軸電動機旋轉情況，發現負載表指示已正常但仍有噪聲。隨后，講主軸參數00號設定為1，即讓主軸驅動系統開環運行，結果噪聲消失，說明速度檢測元件有問題。經檢查發現安裝不正，調整位置之后再運行主軸電動機，噪聲消失，機床能正常工作。

②絲杠竄動引起的故障維修.故障現象：TH6380臥式加工中心，啟動液壓后，手動運行Y軸時，液壓自動中斷，CRT顯示報警，驅動失效，其他各軸正常。分析診斷：該故障涉及電氣、機械、液壓等部分。任一環節有問題均可導致驅動失效，因此檢查的順序大致如下。伺服驅動裝置電動機及測量器件電動機與絲杠連接部分液壓平衡裝置開螺母和滾珠絲杠軸承其他機械部分。

（1）檢查驅動裝置外部接線及內部元器件的狀態良好，電動機與測量系統正常。

（2）拆下Y軸液壓抱閘后情況同前，將電動機與絲杠的同步傳動帶脫離，手搖Y軸絲杠，發現絲杠上下竄動。

（3）拆開滾珠絲杠上軸承座正常。

（4）拆開滾珠絲杠下軸承座后發現軸向推力軸承的緊固螺母松動，導致滾珠絲杠上下竄動。

參考文獻

1.吳國經.數控機床故障診斷與維護[M].北京：電子工業出版社出版，2005：50—56.

2.鄭曉峰.數控原理與系統[M].北京：機械工業出版社，2005：35—40.

3.蔣洪平.數控設備故障診斷與維修[M].北京：理工大學出版社，2006：80—95.