机床数控系统范文

通常情况下，数控机床的系统一般由三种系统构成，分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看，其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响。所以，位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性，不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数，还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外，由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备，它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率，但是如果这个系统出现问题和重大故障，那么其所带来的损失也是不可估量的。因此，数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。

2数控机床电气控制系统出现的问题

数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种，具体如下所述。

2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下，内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题，一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。

2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单，但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下，所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障，因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。

3解决方法

3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中，调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整，以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整，并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单，可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整，促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征，但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外，在现场如果没有示波器的情况下，相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验，调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节，一直调节到消除振荡状态为止。

3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况，那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压，而造成系统出现混乱的现象，那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除，但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝，以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除，那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。

3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改，程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据，如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下，系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查，来对于用户的程序中出现的错误进行搜索，在搜索完成之后依次改正，这样才能在发现错误之后进行改正，系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的优点，将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中，数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路，精度方面也会得到一定的发展。另外，数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度，其在计算机领域的发展也在不断深入，数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流，走向智能化的发展道路。

4结语

机床数控系统范文篇2

1传统的数控加工生产流程

目前专业厂数控加工的工件装夹方式，均是采用虎钳、压板、专用工装、自制工装或拼装夹具装夹。传统的数控加工工件换产流程:机床停机拆卸旧工装(专用工装、垫板、虎钳)准备垫板或虎钳(安装、找正)垫板，根据工艺要求在垫板空隙位置钻压紧螺纹孔按工艺要求装夹工件机、运行调整，具体流程见图1所示。传统的数控加工工件工序内装夹流程:机床停机松开压板或虎钳，取下已加工好的工件重新装夹工件毛坯，压板压紧或虎钳夹紧关机床门开机加工工件，具体流程见图2所示。通过对数控加工生产流程的分析知，工件加工前，操作者需要停机实施生产准备，在机床工作台面上完成定位、装夹、调试、找正等操作，带来数控机床停工，停工时间取决于生产准备工作量及效率。在设备停工状态下，工序内部生产准备时间较长，首件加工准备包括清理工作台、安装工装(或自制工装)、找正原点、装夹工件、对刀、复查调试程序等，准备时间最长可达4h甚至更长，最短1．5h，平均约3h。从分析中可以看出，定位、装夹、调试时间、工件换产准备等时间是影响机床停产时间的主要因素，缩短数控工序内部机床停机时间可有效提高数控加工效率。

2应用零点定位系统的高效换装

航空系统工件尺寸小、结构复杂，往往一个工件需要在多种类型机床上加工，加工的节奏快，工件换产、换装频繁。随着本单位工件加工方式由普通常规加工方式向数控加工方式转化速度的加快以及公司新机型研制速度的加快，致使专业厂的数控加工效能很大程度上决定着专业厂的生产任务交付完成率。为缩短各类辅助工序时间，提高数控加工效能，我们研究探索各种方法，如何能有效地将在机床工作台上的装夹操作转移到工作台外，同时保证整体装夹方便以及精度可靠。为解决这一问题，我单位投资采购了快速装夹零点定位系统，一次性完成定位和装夹，仅需约3min的时间便可实现换装、换产。该设备关键在于能保证工作台外工件装夹后的位置精度关系能完整地转移到机床工作台上，有效转移机床切削加工中装夹时间，同时能确保工装的固定和拆卸操作快捷、工件加工过程中装夹可靠、工装的维护简单以及成本性价比高，适用于各类数控机床。

2．1零点定位系统组成

包括:一套通用零点定位系统基座(图3)，一个小型液压泵(图4)，以及用于连接工件与零点工装基座的过渡板(图5)。

2．2工作原理

如图6所示，将具有夹具标准接口的零点定位系统精确地安装到机床的工作台上，定位系统中的每个定位器的位置相对机床来说都是确定的，在安装夹具、工件，或者编写加工程序进行数控加工时可以将任何一个定位器作为基准点，这也就是所谓的“零点”，这些“零点”不会因为更换工装夹具或者更换工件而改变。“零点”布局如图7所示。然后依据基于坐标系的空间平移原理，无需进行精度找正和工件夹紧，安装完毕后机床可以立刻进行正常机械加工，省去了传统方法的调试校正步骤，从而实现工作台外工件装夹后的位置精度关系能完整地转移到工作台上，达到工件加工时的精确定位、快速换装。根据零点定位系统的工作原理可知，将零点定位系统固定在机床工作台上，通过夹具托盘将工件(或专用夹具)与零点定位系统连接，实现快速换装，而工件的装夹压紧工作在机外便可完成，见图8所示。其中托盘的数量可以根据实际情况来定，而对一些可以直接加工工艺螺纹孔的工件，则不需要制造额外的托盘，直接将零点定位系统接头安装到工件上，然后与零点定位系统连接。该系统还可以整合整条生产线的机床，最大地发挥每台机床的潜能。图9所示为零点定位系统应用过程。由于每更换一次装夹工件的精度都会变化，所以一般在安排生产工艺时工程师们都尽量让一个工件在同一台机床上加工，不得不安排精加工机床进行工件的粗加工，造成一种隐形的浪费。通过零点定位系统就可以避免这种浪费，因为可以实现高精度、快速的工件换装，工程师们可以放心地将粗加工任务安排到粗加工机床，而让精加工机床只进行高精加工。

2．3零点定位系统应用改进

通过在现场实际的操作应用，发现装夹工件需要零点定位系统的辅助工装，用于固定过渡板，装夹工件，以及多台机床之间运输液压泵。辅助工装设计如图10。

3实施效果

传统的装夹方法，工件换装时，操作者需要停机拆卸工件、测量工件、安装压紧工件等工作内容，平均耗时约12min/次;同时，在进行换产时的生产准备时，操作者需要停机进行工件加工前的定位、装夹、找正、压紧、找正原点、对刀等准备工作，平均约1．5h/次。通过选取典型工件，实施成组加工方案，应用零点定位系统对工件进行线外装夹，程序加工原点设置在零点定位系统的一个基点上，换装时，真正占用机床的停机安装时间仅为工件起吊与再次吊入时间，而换产时，真正占用机床的停机安装时间仅为零件起吊与再次吊入时间，以及传输调试程序、更换专用刀具的时间。平均换装停机时间可以控制在3min内，换产停机时间可以控制在10min内。优化采用成组加工，通过零点定位系统的应用，统计加工实例数据，如表1及图11所示，优化后，机床停机时间平均减少了88．82%左右。

4结语

机床数控系统范文

一、加工精度

精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。可以说，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位移检测系统能够测量的最小位移量称做分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。在设计数控机床、尤其是高精度或大中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。例如，数控机床中常用的直线感应同步器的精度已可达±0.0001mm，即0.1?m，灵敏度为0.05?m，重复精度0.2?m；而圆型感应同步器的精度可达0.5N，灵敏度0.05N，重复精度0.1N。

二、开环放大倍数

在典型的二阶系统中，阻尼系数x=1/2（KT）-1/2，速度稳态误差e（∞）=1/K，其中K为开环放大倍数，工程上多称作开环增益。显然，系统的开环放大倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重要参数之一。

一般情况下，数控机床伺服机构的放大倍数取为20～30（1/S）。通常把K20的系统称为高放大倍数或硬伺服系统，应用于轮廓加工系统。假若为了不影响加工零件的表面粗糙度和精度，希望阶跃响应不产生振荡，即要求是取值大一些，开环放大倍数K就小一些；若从系统的快速性出发，希望x选择小一些，即希望开环放大倍数～增加些，同时K值的增大对系统的稳态精度也能有所提高。因此，对K值的选取是必需综合考虑的问题。换句话说，并非系统的放大倍数愈高愈好。当输入速度突变时，高放大倍数可能导致输出剧烈的变动，机械装置要受到较大的冲击，有的还可能引起系统的稳定性问题。这是因为在高阶系统中系统稳定性对K值有取值范围的要求。低放大倍数系统也有一定的优点，例如系统调整比较容易，结构简单，对扰动不敏感，加工的表面粗糙度好。

三、提高可靠性

数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

平均故障（失效）间隔时间（MTBF）是指发生故障经修理或更换零件还能继续工作的可修复设备或系统，从一次故障到下一次故障的平均时间，数控机床常用它作为可靠性的定量指标。由于数控装置采用微机后，其可靠性大大提高，所以伺服系统的可靠性就相对突出。它的故障主要来自伺服元件及机械传动部分。

通常液压伺服系统的可靠性比电气伺服系统差，电磁阀、继电器等电磁元件的可靠性较差，应尽量用无接触点元件代替。

目前数控机床因受元件质量、工艺条件及费用等限制，其可靠性还不很高。为了使数控机床能得到工厂的欢迎，必须进一步提高其可靠性，从而提高其使用价值。在设计伺服系统时，必须按设计的技术要求和可靠性选择元器件，并按严格的测试检验进行筛选，在机械互锁装置等方面，必须给予密切注意，尽量减少因机械部件引起的故障。

四、宽范围调速

在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满足高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。

单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。

伺服系统在低速情况下实现平稳进给，则要求速度必须大于“死区”范围。所谓“死区”指的是由于静摩擦力的存在使系统在很小的输入下，电机克服不了这摩擦力而不能转动。此外，还由于存在机械间隙，电机虽然转动，但拖板并不移动，这些现象也可用“死区”来表达。

设死区范围为a，则最低速度Vmin，应满足Vmin≥a，由于a≤dK，d为脉冲当量（mm/脉冲）；K为开环放大倍数，则Vmin≥dK

若取d=0.01mm/脉冲，K=30×1/S，则最低速度

Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min

伺服系统最高速度的选择要考虑到机床的机械允许界限和实际加工要求，高速度固然能提高生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从系统控制角度看也有一个检测与反馈的问题，尤其是在计算机控制系统中，必须考虑软件处理的时间是否足够。

由于fmax=fmax/d

式中：fmax为最高速度的脉冲频率，kHz；vmax为最高进给速度，mm/min；d为脉冲当量，mm。

又设D为调速范围，D=vmax/vmin，得

fmax=Dvmin/d=DKd/d=DK

由于频率的倒数就是两个脉冲的间隔时间，对应于最高频率fmax的倒数则为最小的间隔时间tmin，即tmin=1/DK。显然，系统必须在tmin内通过硬件或软件完成位置检测与控制的操作。对最高速度而言，vmax的取值是受到tmin的约束。

一个较好的伺服系统，调速范围D往往可达到800～1000。当今最先进的水平是在脉冲当量d=1?m的条件下，进给速度从0～240m/min范围内连续可调。