時間：2023-10-08 15:44:22
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數控機床控制原理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：PLC；數控機床；故障診斷；診斷方法
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A
數控機床PLC總體上可分為兩類：一類是綜合設計PLC與CNC裝置的產品，PLC含在CNC的裝置內，裝置間的信號傳遞通過CNC本身的接口來完成，因此稱為內裝型，或者集成型。另一類則是利用專業廠家生產的PLC產品來單獨完成數控機床的控制功能，可獨立完成CNC系統需求的任務，因此稱為獨立型，或者外裝型。
PLC在數控機床上起著連接機床側與數控裝置的橋梁作用。一方面，PLC接受CNC處理經過譯碼、輸出等處理后，送到機床側，機床完成相應的操作，控制機床的運行；另一方面，PLC可接受機床側的邏輯信號，對于數控系統進行信息的反饋。
數控機床已廣泛應用在模具加工行業之中。在其使用的過程中，數控機床會出現較為常見的故障。數控機床的故障可分為機床側故障和控制系統故障，由于科學的發展使控制系統的可靠性越來越高，系統故障率也越來越低，因此，常見的故障大部分是機床側故障。數控機床側故障，是指機床的非控制系統出現故障，包括機械、液壓、檢測開關、強電等一系列問題，可分為主機故障和輔助裝置故障。利用PLC進行機床側故障診斷的準確性和效率較高。
當數控機床出現PLC故障時，一般有三種形式：一是CNC故障報警；二是提示CNC故障顯示但不反映故障的真正原因；三是沒有任何提示。對于后面得兩種情況，我們可以根據PLC的輸入、輸出信息來分析和判斷故障的原因，這是解決數控機床故障的基本方法。本文通過實例，總結了一些有效的數控機床PLC故障診斷的方法。
1 數控機床PLC 故障的顯示情況
1.1 故障報警并且直接找到故障原因
數控機床發生故障報警，并且能直接找到故障的發生原因，這種能夠根據報警信息直接查找到故障的數控機床，要求CNC與PLC之間的信息傳遞功能非常強大，CNC有非常充分完善的檢測功能。因此，軟件和硬件系統需要非常復雜復雜，機床的造價要求較高。
隨著科技的發展，機床的數控系統功能正在日益完善，尤其是自診技術的發展進程加快。越來越多的數控機床已經具有這種故障診斷報警功能。對于數控維修人員來說，機床的故障診斷與維修變得簡單起來。
1.2 產生故障顯示但不反映故障的原因
一般而言，數控機床的自身故障診斷功能還不是很完善。出現故障時，CNC的報警信息只能大概地指出故障部位，甚至會發生CNC報警信息的顯示的內容與報警部位毫無關系的情況。這種情況可能會誤導維修人員的思路。因此，維修人員需要根據自己的經驗和數控機床的具體情況來進行綜合分析判斷，才能快速找出故障的真正原因。
1.3 出現故障沒有任何顯示
由于數控系統沒有故障方面的檢測，CNC不會做出任何提示顯示，維修人員只能根據數控機床的故障現象進行綜合理論分析和判斷。當涉及線路板維修時，由于沒有技術圖紙，有時需要自己繪制草圖，維修難度較大。
2 數控機床PLC 故障的信號輸入、輸出情況
數控機床的部分故障可根據故障的現象、機床的電氣原理圖，以及查看PLC相關的輸入、輸出狀態來診斷。現在較多數控系統都有PLC輸入、輸出狀態顯示功能。利用這些功能，可在線觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態，對于診斷數控機床的故障非常有用。
2.1 輸入信號的故障
PLC主要完成順序控制，在PLC狀態中，觀察所需的輸入開關量是否正確。當沒有信號輸入，則邏輯條件不滿足，PLC也就不能執行下一個動作。這時可根據PLC的梯形圖來分析輸入信號無效的具體原因，檢查由輸出開關量直接控制的接觸器或繼電器是否動作，進行故障的進一步分析，直到找到故障產生的原因。
2.2 輸出信號的故障
輸出信號主要是控制元件或執行元件故障，一般情況下，經常出現有機械動作的零件損壞的現象，例如接機械磨損導致阻力增加，觸器觸頭機構的不靈活導致的觸點接觸不良，傳動器件移動不到位，電磁閥體內有異物導致的閥芯堵塞等。若執行機構出現了故障，造成控制的下一個動作輸入條件得不到滿足，順序控制就不能正常進行。
3 數控機床PLC 故障診斷方法
3.1 根據控制對象的工作原理進行故障診斷
數控機床的PLC程序，是按照控制對象的工作原理設計的。通過結合PLC的I/O狀態對控制對象工作原理進行分析，是診斷故障很有效的方法。
3.2 根據報警號進行故障診斷
現代的數控系統具有豐富的自身診斷功能，一般都可以在顯示器上顯示出故障的報警信息，為維修人員提供充分的各種狀態信息，幫助維修人員迅速排除故障。
3.3 根據動態跟蹤梯形圖進行故障診斷
當PLC發生故障時，查看輸入、輸出及標志狀態均處于正常水平。此時必須通過PLC的動態跟蹤，跟蹤輸入輸出標志狀態的瞬間變化，根據PLC動作原理作出診斷。
3.4 根據PLC 梯形圖進行故障診斷
根據PLC的梯形圖來分析和診斷故障，是解決數控機床故障的基本方法。采用這種方法來診斷機床故障，首先應該查清機床的工作原理、聯鎖關系和動作順序，利用CNC系統的自診斷功能，根據PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標志位的狀態，以確定故障原因。
3.5 根據PLC的I/O狀態進行故障診斷
在數控機床中輸入輸出信號的傳遞通過PLC的I/O接口來實現。因此，一些故障可能會在PLC的I/O接口上反映出來。通過查詢PLC的I/O接口狀態即可找出故障原因。
3.6 根據動作順序進行故障診斷
在數控機床上，刀具。器械及托盤等裝置的自動交換動作都是按一定順序來完成的。因此，細致地觀察機械裝置的運動過程，比較故障時的情況和正常時的情況，就能夠發現疑點并且診斷出故障原因。
綜上所述，在數控機床中，采用PLC完成機床側的順序控制。因此，利用PLC梯形圖的動態顯示功能或數控系統的PLC狀態顯示功能來進行故障診斷與排除是非常便利的。
參考文獻
[1龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例[M].機械工業出版社，2004.
[2]夏慶觀.數控機床故障診斷與維修[M].高等教育出版社，2002.
[3]榮維芝.數控原理與維修技術[M].機械工業出版社，2004.
關鍵詞：說課；高職；數控機床控制技術；教學
一、引 言
“說課”是教師從教育理論和教學實踐相結合的高度與同行和專家作交流的一種科研活動形式，它不僅要說“教什么”、“怎么教”，更要說“為什么這樣教”。筆者參加過多種場合展示的高職說課觀摩，發現有的說課沒能說明設計的理論依據，僅是敘述教學的過程；有的沒能把過程和依據整合在一起，理論與實踐兩張皮。筆者在多年的高職教學過程中也發現，《數控機床控制技術》課程的教學效果不盡人意，主要是受傳統教學思想與教學模式的影響，加上這門技術課程本身的特點所致。
對于高職教育，筆者認為教育工作者要樹立“高職教育要為社會實踐服務，要實現學校與企業的零對接”，把“需要工作的人，變成工作需要的人。”的教育教學理念。下面以“說課”的形式談談自己對高職《數控機床控制技術》課程所進行的建設、改革及教學設計的理念與做法等，以期為同行進行高職說課提供參考模板，并對高職《數控機床》課程教學提供一些參考。
二、課程整體設計
本課程是數控技術專業的一門專業核心課程，我校在第三學期開設，計劃課時90學時。首先從課程定位、課程設計、內容選取、內容組織四個方面闡述這門課程的整體設計。
1.課程定位（主要回答“這是一門怎樣的課程，為什么要教這門課程”）。從數控技術專業課程體系看：我校數控專業面向的崗位為6個，通過對這6個崗位的典型工作任務分析得出4項專業核心能力，每項能力都有相應的專業核心課程支撐，《數控機床電氣控制》是一門支撐“數控機床裝調與維修能力”的專業核心課程。
在數控技術人才培養目標中，本課程的主要任務是介紹數控機床的電氣控制原理與數控系統的應用，實現相關的知識目標、技能目標、態度目標。知識目標為熟悉數控機床機械部件、常用檢測裝置的結構與工作原理，掌握CNC系統硬件和軟件的組成、特點、功能、結構，掌握步進、交直流伺服驅動裝置的結構與工作原理，掌握機床參數及PLC在數控機床控制中的作用。技能目標為會正確使用和熟練操作各類數控機床：能識讀數控機床連接圖和電氣控制圖，能識別數控機床的主要結構與電器元件，能正確分析數控機床各個功能的實現原理，能熟練查閱機床說明書和相關文件。態度目標為培養良好的行為習慣和職業道德：培養學生的溝通能力和團隊協作精神；培養學生工作、學習的主動性；培養學生的創新能力；培養學生愛崗敬業的工作作風；培養學生表達能力；培養學生自我發展能力；培養學生效率觀念；培養學生的安全意識與環保意識。
圖1 我院數控技術專業課程體系
與相關課程的銜接：在修本課程前需要有電工電子基礎、機械基礎、PLC基礎和數控機床操作基礎，本課程為后續的《數控機床故障診斷與維修》課程起支撐作用。
2.課程設計（主要回答“怎么教這門課程”）。本課程是基于工作過程的設計理念：根據職業能力確定教學目標，根據工作任務整合教學內容，根據工作崗位設計教學情境，根據工作流程設計教學過程，根據職業標準設計評價標準。
具體的設計思路是：針對課程所面向的崗位進行企業調研，調研分析后確定崗位所需的職業能力與職業素養，再按照職業成長規律與學習規律確定課程的學習目標與內容。
本課程所面向的崗位是數控機床裝調維修員崗位和數控設備的銷售與售后服務崗位，本課程所支撐的就是這兩個崗位所需的部分職業能力和職業素養。
3.課程內容選取（主要回答“這門課程教什么”）。根據數控行業的發展需求和職業崗位所需要的知識能力素質要求，打破傳統學科體系課程內容結構，解構本專業原設的《數控原理》、《電氣控制》等課程，按照“行動導向”的認知規律，以情境教學的形式，對課程進行重構。教學內容的選取以實際數控機床設備或機床配件為載體。
本課程根據數控機床裝調工作設計了6個學習情境，即認識數控機床，數據機床結構，數控系統，數控機床檢測裝置，數據機床伺服系統，數據機床電氣控制系統；每個情境選取數控機床設備為載體。
4.課程內容組織與安排（主要回答“怎么教這門課程”）。課程內容組織原則是課程內容與職業標準相結合，以數控機床安裝調試的工作過程序化教學內容，載體選取突出服務面向的行業特色，載體及時更新，吸納新知識、新技術、新標準。根據這個原則我們將課程內容分到6個學習情境中，選取典型的載體以29個學習性工作任務驅動，計劃總課時是90學時。
三、教學實施
1.教學組織。教學組織過程中堅持學生主體、教師主導的原則，根據課程單元內容的難易程度與特點分別選用導向性、自主性、工作情境實戰性教學模式。
2.教學方法與手段。在教學手段上充分利用學院教學資源，突出實踐體驗，采用“理實一體化”的形式，將教、學、做在一個綜合職業環境下完成。本課程常用的教學方法有：項目教學法、任務驅動教學法、仿真教學法、現場教學法、小組討論教學法。
3.教學資源。為保證以上教學方法與教學手段的實施，本課程的實訓項目條件有理實一體化專用多媒體教室、數控機床操作與結構仿真機房、數控原理與數控維修實訓室、數控機床操作與裝調實訓車間。
【關鍵詞】數控技術；教學；實驗；方法；考核
一、結合課程教學內容，明確實驗教學目標
數控技術課程內容通常以數控機床為中心進行展開。數控機床作為典型的機電一體化產品，總體包含機械系統、電氣控制系統兩大部分，即分別為被控對象和控制系統兩部分。按照控制理論的基本思想，數控機床控制系統又可以分為輸入系統、控制系統、驅動系統、執行系統和檢測系統等五大部分。數控技術課程內容按照程序編制、插補算法與CNC系統、驅動放大電路、伺服電機、檢測裝置等部分進行設置即采用了這一分類方法。從數控技術課程內容的規劃中可以明確，數控技術實驗教學目標應該包含對數控機床控制思想的總體認識、對數控機床操作的實踐技能培養和對數控技術原理的基本認識，從而通過實踐教學實現對課堂理論教學內容的深化理解。
二、根據實驗條件，確定實驗教學內容及教學方法
目前的數控技術實驗教學中大多只注重數控編程部分的實踐，而數控技術作為一門專業方向課程，可以供學生選擇的方向除了數控加工技術外還應包含數字控制技術。因此，實驗內容的選擇不應只局限于編程，還應注重于機床的數字控制原理，該部分內容幾乎涉及到除數控編程外的所有數控技術課堂教學內容。
數控實驗室現有數控車床、數控銑床、立式加工中心、數控線切割、數控電火花、宇龍仿真軟件及機電一體化實驗臺等設備，每個學校的設備雖然不同，但都屬于典型的機電一體化產品，具有相同的控制思想。因此，在數控編程課堂教學內容開始前，進行的數控機床基本操作實驗中，首先通過各個機床的加工演示和講解，讓學生對機床的結構組成、工作原理、控制思想、操作方法進行初步認識，加深對數控機床原理的理解。然后，以數控機床的基本操作為重點，通過對機床操作面板的使用，讓學生熟悉機床的基本操作方法。最后，通過簡單實例，從零件圖、程序組成結構、程序輸入、調用、材料裝夾、對刀、模擬、加工，介紹數控編程加工的總體實現過程。在數控編程課程結束后進行的數控機床編程加工實驗中，由教師給定題目或學生自擬的方式，根據零件圖紙，學生通過仿真軟件編制程序，最后經教師審核后在機床上加工。
在課堂教學后期進行的數控機床控制原理實驗中，首先通過機電一體化實驗臺，演示對數控機床工作臺的控制，介紹機床控制系統中的PLC、繼電器、接觸器、環形分配器、驅動器等關鍵部件，然后，通過結合機床操作面板、控制程序讓學生觀察電氣控制柜和數控系統軟件界面中的PLC輸入輸出信號的變化，讓學生理解數控機床中信息的傳遞與驅動、反饋控制原理。
三、做好實驗準備，提高實驗效率
數控機床是一種高技術含量、高精度、高性能的設備，設備造價比較高，受客觀因素的影響，實驗設備少，學生人數多，要使學生在短時間的實驗教學課時限制下盡可能多的理解和掌握數控機床編程及其技術原理的眾多知識，實驗前的準備工作極為重要。開學后，實驗教師應與理論課教師充分溝通，協調一致，制定好理論教學與實驗教學的教學計劃；實驗課程開始前，實驗教師應充分了解學生的理論課程進展情況，從而根據學生實際情況，制定實驗教學方案，并事先準備好刀具、材料、程序，并試運行，防止因疏忽造成實驗過程中的時間浪費。數控技術涉及理論廣泛，學生的疑問也較多，因此，實驗教師要不斷提高自身理論知識，充分理解實驗中涉及到的理論原理，明確實驗過程，從而使整個實驗過程系統化，并能及時準確、簡潔明了的解答學生的提問，從而提高實驗效率。
四、注重知識應用，提升綜合素質
單一的數控機床編程操作實驗，簡單的通過加工演示、簡單實例，很難達到對學生綜合實踐能力的鍛煉，因此，應有針對性地開發綜合類的實驗項目。如：利用加工中心，設置刀具長度補償和半徑補償，采用多種刀具完成零件的鉆孔、平面輪廓銑削加工、圓及圓弧等的加工；利用數控車床多刀加工，完成回轉零件的內外圓柱面、端面、切槽、螺紋的加工；通過對操作面板的操作，觀察數控系統PLC狀態圖的變化，結合電氣控制柜中的繼電器、接觸器的動作，繪制機床的電氣控制原理圖；通過機電一體化實驗臺，編制PLC梯形圖，實現對機床工作臺的運動控制；采用自動編程軟件，完成零件的自動編程。與此同時，鼓勵學生在掌握基礎知識的情況下，根據實驗室條件，結合自身興趣和方向、科研經驗，自主設計實驗內容，或在教師指導下參與共同設計新的實驗，從而充分調動學生的積極性和主動性。
五、完善實驗考核方式
數控技術課程作為一門專業方向課，相比于大多數課程，實踐應用能力更為重要，因此，應加大實驗內容所占比重。考核形式采用基本理論、軟件仿真、基本操作、綜合實踐四個方面進行考核。其中基本理論涉及機床結構、控制原理、程序代碼等；軟件仿真涉及材料、刀具、工藝及程序等；基本操作包括圖紙、編程、對刀、加工等實踐操作；綜合實踐由教師擬定綜合實例，由學生選題或自主選擇工程科研實際問題，擬定加工工藝完成操作加工。
六、結語
實踐是創新的源泉，學生通過動手實踐，加深對理論的理解，從而更好的實現知識的應用，進而實現對知識的綜合和創新思維的產生。數控技術課程實驗是學生通過實踐理解和深化認識數控技術理論的關鍵，同時也是對知識綜合應用能力培養的關鍵。數控技術實驗課程的特點，要求教師要在教學過程中不斷總結和完善，豐富教學手段和教學方法，優化教學內容，提升自身理論與實踐能力，從而確保教學效果。
參考文獻：
[1]孫曉燕. 數控技術應用專業教學方法改革初探[J]. 吉林省教育學院學報（上旬），2014，02：100-101.
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[3]賈穎. 關于提高數控技術教學質量的幾點建議[J]. 職業教育（中旬刊），2013，06：66-68.
關鍵詞：數控機床；故障診斷；維修
0引言
數控機床當中的任何系統或部件有問題，都可能會導致整個機床發生故障，因此在故障診斷過程中，維修人員應當綜合考量并分析數控系統、機械主體以及相關部件等內容，展開對應的檢查以及分析，從而進一步確定故障產生的具體原因以及具置，采取具有針對性的措施和方法使故障得以清除，進一步確保數控機床運作的穩定性。另外，經常進行數控機床的維護和包養，不但能夠使故障得以降低，還能夠使機床使用效率得以提升，避免故障在生產活動方面的影響。
1數控機床故障診斷技術
（1）直觀法。數控機床出現故障的情況下應用最為普遍的一種診斷方法是直觀法。其重點根據數控機床存在的不正常情況、現象等來診斷機床故障，像是能夠借助直觀性的檢查對機床部件的脫落、松動、磨損等進行把握；倘若發生故障的情況下存在燒焦味，那么維修工作者就能夠重點檢查數控機床的一系列保護性開關、電阻、線路等。除此之外，還能夠借助直接的體會與接觸斷定數控機床一系列設施的運行溫度是不是存在異常。
（2）調整參數法。數控機床改變的參數會影響到機床的整體性能，因此，在檢查數控機床故障的時候，斷定機床故障的關鍵根據是數控機床改變的參數。因為對數控系統來講，設置的參數體現著決定性的影響，所以能夠在設置參數的基礎上調整系統的工作。為此，在出現故障的情況下，維修工作者能夠調整參數，從而排除和診斷故障。
（3）測試功能程序和診斷報警信息法。因為數控機床通常都具備自我診斷程序，所以借助直觀法難以鎖定的數控機床故障，診斷故障就能夠有效地借助數控機床的自我診斷程序。維修工作者僅僅需要將相應的功能測試程序輸入數控系統當中就行，進而把握數控機床的工作程序，進而明確形成故障的原因。此外，機床的自我診斷功能通常涵蓋機械工作現狀信息的顯示功能，在出現故障的情況下，故障報警信息會在出現在顯示中，維修工作者借助這一系列的信息就能夠明確出現故障的現狀。
（4）替換部件診斷法。針對工作當中的數控機床，倘若某個部件存在的問題會發生機床故障，維修工作者在不清楚哪一部分存在問題的時候，能夠更換新部件進行檢查，以明確是不是因為損壞的部件導致的故障。
（5）分析原理法。分析原理法指的是立足于數控的運行原理，進而斷定與分析故障的一種方法，重點是分析特征指數與邏輯電平進行分析，從而斷定故障。這種診斷故障的方法需要維修工作者的技術能力較強，維修工作者不但應全面、深入地把握數控機床的工作原理，而且還應當明確一系列部件的運行原理，這樣才可以準確地分析和定位故障。通常來講，能夠劃分數控機床的故障為數控系統故障與機械故障。在診斷機床故障之后，應當維修數控機床，這就需要把握這兩種故障的維修特點。從整體上來講，維修機械故障通常堅持先簡后精的原則，先是借助直觀性的觀察推斷故障的大置和范圍，簡單地維修之后再確認故障，最后確定科學的維修方案來精密維修故障，最終處理故障，確保數控機床工作的順利進行。針對機械故障，數控系統故障較為復雜。由于系統故障牽涉到電氣、液壓、氣動等，所以需要深入和仔細地檢查，通常的維修原則是先易后難、先一般后特殊、先外后內。
2數控機床故障維修技術
（1）復位系統和初始化法。如此的維修方法重點是應對數控機床系統程序造成的故障，機床常常由于一瞬間的故障與系統編程而終止工作。故障信息提示也會出現在故障報警系統。鑒于此，能夠強行斷開電源，然后開電源復位鍵，以觀察機床是不是可以順利工作。復位故障報警系統一般會用在系統存儲壓力小或者是線路接觸不好等導致的故障報警。在復位系統與初始化之前務必備份系統的數據，進而方便初始化操作難以排除故障之后再深入地診斷與分析機床的硬件。
（2）微調參數法。在重新設置系統參數之后，如果難以排除數控機床的故障，那么就需要微調參數來優化數控機床的參數。由于機床與其它電氣的系統間是不是實現了最為理想的控制會嚴重地影響數控機床的整體工作效率，而微調參數能夠實現最為理想的系統之間控制標準。
（3）設置參數法。因為是不是正確地設置參數會從很大程度上影響數控機床的順利工作，設置的參數存在一點小錯誤會失去機床的一些功能，這不利于機床整體性能的提升，或者是導致機床的停止工作。鑒于此，借助機床系統的迅速搜索功能，分析和比較有關的參數，探究出現故障的原因，校對與設置參數，最終恢復數控機床的順利運行。
（4）替換更新模塊法。替換更新模塊法常常能夠迅速而簡單地維修機床故障，因此在維修數控機床的時候廣泛地應用這種方法。如此的維修方法僅僅需要替換或者是更新故障形成的系統模塊，且重新對有關的參數進行設置，就可以有效地排除故障，從而使機床順利工作。
（5）增強數控機床的抗干擾性能。倘若工作過程中的數控機床受到較強的干擾，那么會影響機床的順利工作。為此，針對因電源開關導致的故障，就能夠應用接地的方式，以使數控機床受到的高頻影響減少，從而排除故障。除此之外，為了使機床的抗干擾性能增強，也能夠增強電源的負載能力與確保電源電壓的穩定。
3結論
總之，數控機床故障的診斷與維修復雜多變的，同時也是最重要的，故障的處理要與實踐生產為根據，找到故障多樣化的原因，具體問題具體分析，診斷和維修的過程要遵循以上原則，采取對應的診斷和維修的對策。
參考文獻：
[1]王春霞，董學文，馮莉.數控車床架故障故障樹定性分析[J].科技信息，2014，04（29）.
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【關鍵詞】數控加工技術;加工程序;電氣控制;教學策略
引言
在機械加工及制造行業中，數控加工技術發展尤為迅速，已成為制造行業實現集成化與自動化生產的基礎及關鍵。隨著數控技術的廣泛應用，以及教育體制的不斷改革，對技術人才的需求逐漸增加，因此，培養數控加工技術人才是高職院校順應市場和社會發展需求的必然選擇。就機械設計專業來看，數控加工技術的教學內容包括確定數控機床加工工藝以及編制加工程序、數控機床的機械構造、數控機床的電氣控制以及PLC使用這三個方面。在實際數控加工技術教學過程中，教師應做好這三方面教學內容的選擇工作，并采取行之有效的教學策略。
1.確定數控機床加工工藝以及編制加工程序的教學策略
本部分教學內容的主要目的便是讓學生對數控機床的操作方法、加工工藝，以及加工程序的編制等有一個基本的掌握[1]。教師在教授此部分的內容時，可分為以下幾個層次：第一層次對數控機床的操作及加工程序的編制等方法進行了解;第二層次對數控機床的操作方法及常用的加工程序的編制有一個基本的掌握;第三層次則是對數控機床操作、加工工藝制定及加工程序編制進行熟練掌握。
在此部分內容的實際教學過程中，應當應用理論與實踐相結合的教學方法，研究顯示此種教學方法可起到非常顯著的效果，但對數控技術教學的條件提出較高的要求。理論與實踐一體化的教學方式充分打破了傳統理論與實踐課程之間的界限，實現了理論與實踐教學、技能考核的有機融合。在教學過程中，教師可將實訓車間或數控仿真機房作為教學場所，在此種教學環境中，教師與學生互動良好，且緊密結合了專業理論學習與實踐操作。就教學條件進行分析，當采用一個教師指導的學生人數應控制在15個以內，同時還應將理論教學場地安排在實訓現場。如學校難以滿足相應的要求，應當以班級為單位開展理論方面的教學，在分組進行實踐教學。
2.數控機床機械構造方面的教學策略
對于這部分教學內容，可以分成兩個層次進行，第一層次對數控機床機械構造及其工作原理進行掌握，第二層次則在掌握機械構造與工作原理的基礎上，進一步掌握數控機床的設計方法。在教授此部分教學內容時，教師應當采取理論教學為主，并輔以實踐操作的教學策略。
在此部分教學過程中，教師可合理利用多媒體教學方法，有機結合圖像、聲音及動畫，將數控機床的內部結構、動態特性等不易觀察的內容展現給學生，并輔以圖像、聲音及動態仿真，以文字的形式對教學中的難點與重點進行說明與剖析。通過采用多媒體這一形式新穎的教學手段，在明確教學意圖，突出主題的基礎上，幫助學生對數控機床的構造與工作原理進行了解，從而促進其數控技術開發應用能力的提高。
3.數控機床的電氣控制以及PLC使用的教學策略
本部分的學內容分為以下三個層次，第一層次對數控機床的電氣控制以及PLC工作原理進行了解;第二層次對電氣控制以及PLC工作原理進行掌握;第三層次則對數控機床的電器控制，以及PLC的工作原理與使用方法進行充分掌握。在教授此部分教學內容時，教師應當采取理論教學為主，并輔以實踐操作的教學策略。
在數控機床中，其電器控制包括PLC、中間繼電器、伺服電機、伺服單元、交流接觸器等部件。機電專業學生不需要設計這些部件，但必須掌握這些部件的使用方法[2]。在數控技術課程中，電氣部分為教學的重點與難點，師生應對此部分的教學目標進行明確把握。教師在教學過程中，應根據數控加工技術課程中，理論教學緊密結合實踐教學的特點，充分擺脫傳統教師一味講解，學生被動接受的單一課堂教學模式，通過引導學生主動參與，采取啟發式的教學方法，在完成教學目標的同時，鍛煉學生的創造思維能力，使學生積極參與到思維運動中去。教師應對實踐教學環節充分把握好，盡可能將學生學習興趣激發出來。
4.結語
綜上所述，數控加工技術課程融合了機械、計算機、控制等多個領域的優秀成果，為多學科交叉的產物。教師在制定教學策略時，應把握好學生對數控技術相關內容的掌握程度。倘若教師未能進行有效的把握，那么就極易導致學生學習負擔過重的后果，難以達到理想的教學效果。目前，數控加工技術的應用在不斷的擴大，對高職院校的數控加工技術專業的要求越來越高。在數控加工技術課程的教學中，教師采取科學合理的教學策略，將理論教學和實踐相互融合，使得學生學習好每個層次的教學內容，熟練掌握數控加工技能，從而有效的提高教學質量，為社會和企業提供更多的技術型人才。
參考文獻
【關鍵詞】機械加工 數控技術 探究
數控機床在加工過程中，編程和計算過程都會對加工質量產生重要的影響。數控機床在編程的時候，細節很重要，很小的誤差都會產生很大的偏差。一旦產生了誤差，就得重新加工，造成了工序和時間的浪費情況。數控機床工藝設計對零件加工過程的合理和準確性都會產生影響，對數控加工的效率和零部件的質量也會產生影響。數控機床加工程序復雜，綜合性很強，對加工工藝有很高的要求，所以需要認真研究并且提出增效措施。
1 數控技術的原理
數控機床使用計算機嵌入式系統，能夠在計算機上遠程控制和定位工作臺，還具備了和數控機床匹配的功能模塊結構，很大程度上提高了工作的效率。對固定工件進行位置處理，能夠保證程序正常運行。使用數控機床的時候，把每個坐標軸移動分量傳送到驅動光源中，這樣機床的切削運動就可以按照編制的路線進行。使用裝置中的插補功能進行數據的記錄，控制系統把數據信號傳送到控制裝置中從而進行管理。中央處理器分析數據信息，讓每個部件都可以正常運轉，對零件進行精密加工處理。
數控機床使用的是數字信息控制運動過程和機械加工。設定編程程序，讓編輯好的程序控制設備。所以數控技術極大的提高了機械加工的設備的靈活性，促進了加工機床的發展。在制造行業中，數控技術已經是加工的主體，數控技術的高低直接關系到產品的質量。
2 數控技術在制造行業應用
2.1 在機床設備中應用
數控機床是現代機電的重要組成，能夠有效的提高制造業的工作效率。數控機床的應用改變了原來的零件加工方式，能夠使用數字化技術處理零件的加工工藝，使用編程指令，讓人工操作得到了取代，提高了加工效率。在機床設備中應用數控技術，能夠讓生產工序和各項設備有機配合，不再調整機床工作臺的位置，能夠實現復雜零件的加工。
2.2 在工業中應用
在工業中，主要是將數控技術應用在機械設備生產線上。采用編程方法，把需要的指令輸入到了計算機中，然后通過控制計算機實現機械設備遠程自動化控制技術，不再使用人工控制。數控技術具有很高的精確度，在保證了加工質量的同時，還能夠提高生產效率，人工工作的環境也得到了改善。在工業中應用數控機床能夠完成復雜的加工任務，在精度方面也有很好的精確度，在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出現了故障，數控機床的相關傳感和檢測系統，就能夠把故障的相關信息傳輸到計算中，計算機就會停止機床的工作，能夠很好的保護數控機床設備。這樣能夠很大的節省人力資源，讓企業的成本降低。
2.3 在機械加工中應用
我國科學技術發展非常迅速，不進行數控車床技術的更新就不能跟上時展的步伐。很多的機械制造商已經意識到了先進技術的潛力，不斷地引進先進的焊件。數控氣割技術輕松的解決了單件下料難的問題，在工作的時候，只要保證壓縮接觸面積均勻，就能夠實現很好的密封功能，對于產品的內外環凹凸面加工提供了保證，實現毛坯到成品持續加工。數控技術在機械浮動油封中也得到了很大的應用，能夠將數控鏜銑床編程和現代機械設備進行結合，通過提前編制好齒形子程序，調整結合角度就可以滿足質量的要求。在機械加工中，使用數控車床技術，還能夠提高零件焊接的精度，進行密封，能夠從毛坯到成品持續加工，很大程度上提高了加工效率。
3 數控機床增效措施
數控機床加工工藝和加工設備中有一些問題，缺乏數控機床加工工藝的知識庫和數據庫，缺乏加工切削參數，缺乏數字化管理系統和制造系統。數控機床在加工的時候，需要很長的準備時間和等待時間，發生故障之后調試的時間也很長，這些都降低了數控機床的效率。對我國數控機床加工工藝現狀進行認真分析之后，研究出了一些增加數控機床效率的方法。
3.1 提高自動化程度
數控技術在發展過程中，會逐漸的提高自動化程度，這是數控技術發展的趨勢，也是制造領域的要求。自動化程度加快之后，能夠減少加工的時間，提高加工的效率。經過柔性生產線和柔性制造單元以及復合加工技術，能夠提高數控技術的自動化和連續性，這樣可以有效的降低加工所需要的輔助時間，提高了生產效率。
3.2 優化加工過程
數控車床加工過程還存在一定的缺陷，通過優化生產加工過程，能夠減少加工準備時間。在加工中，使用先進配套的管理方式、生產技術、機械零件制造執行系統、刀具自動配送、機械設備管理等，能夠增強設備的開動率和完整性，對于數控機床的持續運行和高效管理具有很好的作用。
3.3 優化加工設計和工藝
數控機床加工工藝需要優化，在保證零件質量的前提下，通過減少加工的時間，提高加工的效率。數控機床使用先進的刀具或者是高性能的數控機械機床等，能夠仿真模擬數控機床的加工，從而優化控制數控機床程序。優化加工工藝和加工設計，能夠提高加工的性能，提高切削效率和主軸的加工效率。
4 總結
機械加工行業直接關系到我國經濟水平發展的情況，而數控技術的水平代表著機械加工行業的水平，所以數控機床在國家科學技術等方面都占據著重要的地位。數控機床技術在很多的領域都有很廣泛的應用，同時也有一些方面需要提高。數控機床提高自動化程度，優化加工過程和加工工藝，提高加工的零件精準度，都能夠有效的提高數控機床的生產效率，降低企業的生產成本，提高制造行業的水平。
參考文獻
[1]胡建忠.基于斜置錐臺的五軸數控機床加工精度預測技術[J].高技術通訊，2011（12）：52-53.
[2]宋秀峰.淺議數控機床加工技術[J].科技資訊，2013（12）：85-86.
[3]葉軍.精密高效電加工關鍵技術取得重大突破――國家863計劃、數控機床重大專項電加工課題實施成果綜述[J].電加工與模具，2012（21）：16-18.
一、多軸多刀數控技術的基本技術原理
多軸多刀數控技術的最直接，同時也是最有效的載體是多軸數控加工中心，這個數控加工中心主要包括數控裝置、輸入裝置和伺服裝置等。多軸多刀數控技術的基本技術原理是：把數控機床中的數控裝置、伺服裝置和工藝參數等，轉換成數字信息，然后以編成相應的程序代碼輸入到機床控制系統之中，由控制系統負責處理這些程序代碼，最后安裝伺服系統的指令完成控制機床各個部件協調的動作，完成各種零部件的加工生產。
二、多軸多刀數控技術的設備
在數控機床產業界來說，在世界范圍內，美國、德國和日本等國家在復合加工機床、數控機床與工業機器人、并聯機床和數控加工刀具的結合方面的研究成果比較大。其中，德國的DS公司、意大利的COMAU等公司研發的平動機床，等都是當前世界上比較先進的并聯機床。
而對于中國的數控機床的發展來說，隨著改革開放經濟的快速發展，也有了30多年的跌宕起伏的發展史，當前已經進入到了成熟時期。在世紀之處的幾年例，中國金屬切削機床的產量的粘平均增長率達到了19%左右，而同時期的數控機床的產量更是比同期提高了33個百分點，由此可以看出，數控機床的增長速度要比金屬切削機床的增長速度快。
當前，中國還是新興的數控機床市場國家，其它的國家比如韓國等，以及中國的臺灣地區也是新興的數控機床市場，在這些國家和地區，多軸多刀數控機床的生產方面具備很強的實例，而且市場相當廣闊。比如中國的廣州數控、北京機床廠、大連機床廠等，以及韓國的斗山數控，在數控系統、多軸多刀數控機床方面均有了技術比較先進的產品，有效滿足了所在地區工業生產的需要。但是這些新興市場國家在高端多軸多刀數控機床研究方面卻無法與傳統的數控機床技術研究強國相比，比如沒有的辛辛那提公司、德國的西門子公司和日本的FANUC公司等。
在1990年，中國的燕山大學研制出了中國的第一臺并聯機器人實驗樣機，而七年之后，東北大學研制出中國的第一臺平移自由度并聯機床樣機。一年之后，也就是在1998年，清華大學和天津大學共同研發出并聯機床VAMTIY。這些數控機床設備主要以提高加工的精度為主要的設計目標，同時也能夠應用于其他的葉片類、大型模具等復雜曲面零件的加工生產，其中，具有自主知識產權的當屬大型龍門式五軸聯動混聯機床。
三、多軸多刀數控機床的程序編制
從形式上來分類，多軸多刀數控技術主要分為三種：第一種是手動編程，第二種是自動編程，第三種是仿真技術。
手動編程。多軸多刀數據編程的缺點是顯而易見的，比如編程的速度比較慢、不能用于復雜結構零件的編程、編程的耗時比較長等。不過，應當注意的是，手動編程也具有程序短小、可修改性非常強和可用標準參考方程曲線等優勢，比如拋物線、擺線等。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//總第539期2014年第07期-----轉載須注名來源現階段，很多多軸多刀的加工手法都是應手動編程來完成的，比如圓周上鉆等。下面筆者將通過一個實例來介紹手動編程程序：
#1=60
#2=7
#3=2
#4=2.3398823/180
#5=21
#6=23
While#4LE#3
#7=360/#6*[#4-7]*#2
#8 = #2* COS（ #4）#11 = #2* SIN（ #4）
G88G89G90X[#18]Y[#8]Z[#6]R[#7]F300
#5= #5+ 1
ENDW
G120
G91G28Z1
M15
M30
自動編程。通過上文中的分析，我們知道手動編程具有容易出錯、不適用于復雜零件編程的缺點，而且編程的工作量也比較大，但是應用了計算機技術的自動編程，由于具有編程速度快等優勢，受到業界的廣泛歡迎。當前，越來越多的企業認識到，自動編程技術具有高精度、該效率等特點，不僅可以應用于復雜零件的編程，而且性能也比較高。但是，當前由于技術條件的限制，這種編程技術要想真正發揮其性能，還需要性能優良的CAD/CAM軟件。
現階段，中國國內應用比較廣泛的CAD/CAM軟件主要包括：Pro/ENGINeer、UG和CATIA軟件等。這些軟件普遍應用于工作站或者微機平臺上。但是這些軟件的價格通常比較昂貴，因此在一定程度上限制了該技術的應用和推廣。
隨著我國經濟技術的快速發展，我國的CAD/CAM技術取得了比較大的進步，比如高華CAD等，相比國外的技術軟件，這些軟件的價格相對來說比較便宜，因此符合我國的基本國情，從而占領了大年的大部分市場份額。由此我們也可以看出，我國在這方面的發展，無論從技術研究水平，還是從市場推廣方面來說，都與西方發達國家有著不小的差距。
國外的CAD/CAM技術軟件出現的時間比較早，而且研發和利用的時間相對來說比較長，比如UG等公司都是CAM行業的領軍企業，生產的都是世界范圍內的頂級差異，可高效仿真刀具和機床的運動。當前，這些公司的產品在我國已經占領了一部分的市場份額。因此，無論從技術研發角度，還是從市場開發層面看，我國的CAD/CAM軟件的前景都不是特別的樂觀，特別是在五軸數控機床研究方面，中國的企業做的還不是很好，存在不少的問題和缺陷等。
自動仿真技術。數控加工生產中的仿真技術是利用計算機軟件來模擬數控加工生產的過程，然后把加工過程和結構通過數字、圖形和圖表等方式展示出來，通過計算機展示出來，從而為人們的判斷、驗證和控制加工過程提供合理的方法。現階段，數控加工仿真技術主要包括兩個方面，一是幾何仿真技術，二是力學仿真技術。
當前，雖然主流的三維軟件均有三維仿真功能，但是由于多軸加工生產具有復雜性的特征，所以無法徹底消除零件與刀具、刀具與工作臺等之間的碰撞，其控制方法和技術還有待完善。
多軸多刀數控技術的發展趨勢。 多軸多刀數控技術的發展趨勢主要表現在以下幾個方面：首先，高精度與高速度；其次，高柔性化與復合化；再次，多功能化；第四，智能化；第五，自動仿真技術。通盤考慮干涉、避讓檢查等約束條件，結合幾何仿真與力學仿真技術的自動仿真技術。
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課程總成績
=
形成性考核×50%
+
終結性考試×50%
形考任務1
一、單項選擇題（每小題3分，共66分）
題目1
數控機床指的是（
），對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。
選擇一項：
d.
裝備了
NC或CNC
系統的機床
題目2
（
）屬于數控機床的機床本體。
選擇一項：
d.
床身
題目3
（
）屬于數控機床的反饋裝置。
選擇一項：
d.
光柵
題目4
（
）屬于數控機床的輔助裝置。
選擇一項：
b.
裝置
題目5
（
）屬于數控機床的伺服系統。
選擇一項：
c.
伺服電機
題目6
（
）是機床實現自動加工的核心。
選擇一項：
d.
數控系統
題目7
按照工藝用途分類，數控銑床屬于（
）數控機床。
選擇一項：
a.
金屬切削類
題目8
按照運動軌跡控制分類，加工中心屬于（
）。
選擇一項：
b.
輪廓控制
題目9
欲加工一條與X軸成60°的直線輪廓，應采用（
）數控機床。
選擇一項：
d.
輪廓控制
題目10
全閉環控制數控機床比開環及半閉環控制數控機床（
）。
選擇一項：
b.
精度高
題目11
（
）數控機床只有控制信息的前向通道，沒有檢測裝置，不具有反饋環節。結構簡單、調試方便、容易維修、成本較低，但其控制精度不高。
選擇一項：
a.
開環控制
題目12
數控機床使用反饋裝置的作用是為了（
）。
選擇一項：
b.
提高機床的定位精度、加工精度
題目13
（
）數控機床的反饋裝置安裝在數控機床終端移動部件上，其加工精度高，移動速度快，但調試和維修比較復雜，成本高。
選擇一項：
b.
全閉環控制
題目14
數控機床全閉環進給伺服系統與半閉環進給伺服系統的主要區別在于（
）。
選擇一項：
c.
反饋單元的安裝位置
題目15
數控機床按運動軌跡控制分為點位控制數控機床、直線控制數控機床和（
）數控機床。
選擇一項：
a.
輪廓控制
題目16
數控機床解決了在普通機床加工中存在的一系列缺點和不足，為（
）的精密復雜零件提供了自動化加工手段。
選擇一項：
a.
單件、小批量生產
題目17
數控機床解決了在普通機床加工中存在的一系列缺點和不足，它的特點有加工精度高、（
）、自動化程度高、勞動強度低、生產效率高等。
選擇一項：
b.
對加工對象的適應性強
題目18
世界上第一臺數控機床是在（
）國研制成功的。
選擇一項：
d.
美國
題目19
并聯機床是突破傳統機床結構的最新一代的數控機床，（
）不是并聯機床的優點。
選擇一項：
a.
控制簡單
題目20
在國內外近年來生產的高速數控機床中，越來越多地采用圖1所示（
）。從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床的“零傳動”。
選擇一項：
a.
電主軸
題目21
在采用全數字伺服系統的基礎上，采用圖2所示（
）直接驅動機床工作臺實現“零傳動”伺服進給方式。
選擇一項：
c.
直線電機
題目22
（
）不是數控機床機械結構的主要特點。
選擇一項：
a.
抗振性差
二、判斷題（每小題2分共34分）
題目23
數控機床是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。
選擇一項：
對
題目24
計算機數控系統是由計算機承擔數控中的命令發生器和控制器的數控系統。
選擇一項：
對
題目25
伺服系統是數控機床的機械結構實體，是用于完成各種切割加工的機械部分。
選擇一項：
錯
題目26
反饋裝置是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。
選擇一項：
錯
題目27
開環控制系統一般適用于經濟型數控機床和舊機床數控化改造。
選擇一項：
對
題目28
閉環控制數控機床常采用步進電機為驅動裝置的。
選擇一項：
錯
題目29
采用開環控制系統數控機床的精度高于采用閉環系統的數控機床。
選擇一項：
錯
題目30
通常一臺數控機床的聯動軸數一般會大于或等于可控軸數。
選擇一項：
錯
題目31
可控軸數是指機床數控裝置能夠控制的坐標數目，即數控機床有幾個運動方向采用了數字控制。
選擇一項：
對
題目32
聯動軸數是指機床數控裝置控制各坐標軸協調動作的坐標軸數目。
選擇一項：
對
題目33
當改變加工零件時，在數控機床上只要改變加工程序，就可繼續加工新零件。
選擇一項：
對
題目34
數控機床是為了解決單件、小批量、精度高、形狀復雜的零件加工的自動化要求而產生的。
選擇一項：
對
題目35
數控機床的使用提高生產效率，經濟效益明顯，有利于生產管理的現代化。
選擇一項：
對
題目36
數控機床正在不斷采用最新技術成就，朝著高速化、高精度化、多功能化、智能化、系統化與高可靠性等方向發展。
選擇一項：
對
題目37
數字伺服系統指的是伺服系統中的控制信息用數字量來處理。
選擇一項：
對
題目38
機械動、靜摩擦的非線性不會導致數控機床爬行。
選擇一項：
錯
題目39
電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，采用電滾珠絲桿可以大大簡化數控機床的結構。
選擇一項：
對
形考任務2
一、單項選擇題（每小題2分，共64分）
題目1
經濟型數控車床常采用（
），它的優點是加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
選擇一項：
b.
水平床身
題目2
車削中心是以（
）為基本體，并在其礎上進一步增加動力銑、鉆、鏜，以及副主軸的功能，以實現多工序復合加工的機床。
選擇一項：
a.
全功能型數控車床
題目3
采用經濟型數控系統的機床不具有的特點是（
）。
選擇一項：
d.
必須采用閉環控制系統
題目4
一般采用開環控制的經濟型數控機床沒有（
）。
選擇一項：
a.
反饋裝置
題目5
加工中心按照功能特征分類，可分為
（
）、鉆削和復合加工中心。
選擇一項：
d.
鏜銑
題目6
立式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復雜零件。
選擇一項：
d.
垂直
題目7
臥式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心,主要適用于加工箱體類零件。
選擇一項：
a.
平行
題目8
（
）集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段。有自動換刀裝置，能實現工件一次裝卡后完成銑、鏜、鉆、鉸、锪、攻螺紋等多道工序或全部工序的加工。
選擇一項：
b.
加工中心
題目9
加工中心最突出的特征是是設置有（
）。
選擇一項：
b.
自動換刀裝置
題目10
加工中心集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段，能實現工件一次裝卡后的銑、鏜、鉆、鉸、锪攻螺紋等綜合加工。加工中心最大的特點是有（
）。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
題目11
圖1所示數控車床采用（
）結構，這種布局結構具有機床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作和觀察，易于安裝上下料機械手，實現全面自動化等特點。
選擇一項：
c.
傾斜床身
題目12
數控車床采用（
），加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
選擇一項：
c.
水平床身
題目13
以多面孔系加工為主，工序集中且復雜的箱體類零件，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
a.
臥式加工中心
題目14
對箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以單面孔系加工為主，工序集中的，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
d.
立式加工中心
題目15
圖3所示加工中心，按主軸在加工時的空間位置進行分類，屬于（
）。
選擇一項：
b.
立式加工中心
題目16
在數控銑床的運動分配與部件布局中，一般需要對工件的多個側面進行加工，則主軸應布局成（
）。
選擇一項：
a.
臥式
題目17
數控電火花線切割機床加工的特點有（
）。
選擇一項：
a.
金屬材料的硬度和韌性不影響加工速度
題目18
電火花加工的原理是基于工具和工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電時的電蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。電火花加工最大的局限性是（
）。
選擇一項：
b.
只能用于加工金屬等導電材料“
題目19
常用數控電火花加工機床的加工局限性（
）。
選擇一項：
b.
只能用于加工金屬等導電材料
題目20
通常數控電火花加工機床可以加工（
）。
選擇一項：
b.
導電材料
題目21
數控電火花線切割機床屬于（
）。
選擇一項：
b.
放電加工
題目22
（
）是數控機床實現自動加工的核心，是整個數控機床的靈魂所在。
選擇一項：
d.
數控系統
題目23
數控系統中的CNC的中文含義是（
）。
選擇一項：
a.
計算機數字控制
題目24
CNC是由（
）承擔數控中的命令發生器和控制器的數控系統。
選擇一項：
c.
計算機
題目25
（
）是數控機床操作人員與數控系統進行信息交換的窗口。
選擇一項：
a.
人機界面
題目26
數控系統中的PLC是（
）。
選擇一項：
d.
人機界面
題目27
（
）的作用是用來完成數控機床的邏輯控制。
選擇一項：
d.
可編程控制器
題目28
數控機床的插補功能，由（
）來完成。
選擇一項：
d.
數字控制
題目29
下列功能中，（
）是數控系統目前一般所不具備的。
選擇一項：
d.
刀具刃磨功能
題目30
（
）不是數控系統的特點。
選擇一項：
d.
不具有通用性
題目31
（
）是數控機床的核心關鍵部件，特別是對于高檔數控機床，它是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素。
選擇一項：
d.
數控系統
題目32
數控車床的機床本體與普通車床相比，在結構上差別最大的部件是（
）。
選擇一項：
d.
進給傳動系統
形考任務3
一、單項選擇題（每小題2分，共64分）
題目1
經濟型數控車床常采用（
），它的優點是加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
選擇一項：
b.
水平床身
題目2
車削中心是以（
）為基本體，并在其礎上進一步增加動力銑、鉆、鏜，以及副主軸的功能，以實現多工序復合加工的機床。
選擇一項：
a.
全功能型數控車床
題目3
采用經濟型數控系統的機床不具有的特點是（
）。
選擇一項：
d.
必須采用閉環控制系統
題目4
一般采用開環控制的經濟型數控機床沒有（
）。
選擇一項：
a.
反饋裝置
題目5
加工中心按照功能特征分類，可分為
（
）、鉆削和復合加工中心。
選擇一項：
d.
鏜銑
題目6
立式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復雜零件。
選擇一項：
d.
垂直
題目7
臥式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心,主要適用于加工箱體類零件。
選擇一項：
a.
平行
題目8
（
）集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段。有自動換刀裝置，能實現工件一次裝卡后完成銑、鏜、鉆、鉸、锪、攻螺紋等多道工序或全部工序的加工。
選擇一項：
b.
加工中心
題目9
加工中心最突出的特征是是設置有（
）。
選擇一項：
b.
自動換刀裝置
題目10
加工中心集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段，能實現工件一次裝卡后的銑、鏜、鉆、鉸、锪攻螺紋等綜合加工。加工中心最大的特點是有（
）。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
題目11
圖1所示數控車床采用（
）結構，這種布局結構具有機床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作和觀察，易于安裝上下料機械手，實現全面自動化等特點。
圖1
選擇一項：
c.
傾斜床身
題目12
數控車床采用（
），加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
圖2
選擇一項：
c.
水平床身
題目13
以多面孔系加工為主，工序集中且復雜的箱體類零件，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
a.
臥式加工中心
題目14
對箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以單面孔系加工為主，工序集中的，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
d.
立式加工中心
題目15
圖3所示加工中心，按主軸在加工時的空間位置進行分類，屬于（
）。
選擇一項：
b.
立式加工中心
題目16
在數控銑床的運動分配與部件布局中，一般需要對工件的多個側面進行加工，則主軸應布局成（
）。
選擇一項：
a.
臥式
題目17
數控電火花線切割機床加工的特點有（
）。
選擇一項：
a.
金屬材料的硬度和韌性不影響加工速度
題目18
電火花加工的原理是基于工具和工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電時的電蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。電火花加工最大的局限性是（
）。
選擇一項：
b.
只能用于加工金屬等導電材料“
題目19
常用數控電火花加工機床的加工局限性（
）。
選擇一項：
b.
只能用于加工金屬等導電材料
題目20
通常數控電火花加工機床可以加工（
）。
選擇一項：
b.
導電材料
題目21
數控電火花線切割機床屬于（
）。
選擇一項：
b.
放電加工
題目22
（
）是數控機床實現自動加工的核心，是整個數控機床的靈魂所在。
選擇一項：
d.
數控系統
題目23
數控系統中的CNC的中文含義是（
）。
選擇一項：
a.
計算機數字控制
題目24
CNC是由（
）承擔數控中的命令發生器和控制器的數控系統。
選擇一項：
c.
計算機
題目25
（
）是數控機床操作人員與數控系統進行信息交換的窗口。
選擇一項：
a.
人機界面
題目26
數控系統中的PLC是（
）。
選擇一項：
d.
人機界面
題目27
（
）的作用是用來完成數控機床的邏輯控制。
選擇一項：
d.
可編程控制器
題目28
數控機床的插補功能，由（
）來完成。
選擇一項：
d.
數字控制
題目29
下列功能中，（
）是數控系統目前一般所不具備的。
選擇一項：
d.
刀具刃磨功能
題目30
（
）不是數控系統的特點。
選擇一項：
d.
不具有通用性
題目31
（
）是數控機床的核心關鍵部件，特別是對于高檔數控機床，它是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素。
選擇一項：
d.
數控系統
題目32
數控車床的機床本體與普通車床相比，在結構上差別最大的部件是（
）。
選擇一項：
d.
進給傳動系統
形考任務4
一、單項選擇題（每小題4分，共64分）
題目1
（
）檢驗又稱靜態精度檢驗，是綜合反映機床關鍵零部件經組裝后的綜合幾何形狀誤差。
選擇一項：
a.
幾何精度
題目2
數控機床精度檢驗中，（
）的檢驗是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。
選擇一項：
b.
定位精度
題目3
下列（
）檢驗屬于定位精度檢驗。
選擇一項：
d.
直線運動軸機械原點的返回精度
題目4
對加工中心的（
）檢驗，屬于定位精度檢驗。
選擇一項：
b.
回轉軸原點的返回精度
題目5
數控機床幾何精度檢查時首先應該進行（
）。
選擇一項：
b.
安裝水平的檢查與調整
題目6
對數控銑床的（
）檢驗，屬于切削精度檢驗。
選擇一項：
c.
斜線銑削精度
題目7
圖1所示（
），可用于數控機床的直線運動定位精度檢驗。
選擇一項：
b.
激光干涉儀
題目8
圖2所示（
）的工作原理是將其兩端分別安裝在機床的主軸與工作臺上(或者安裝在車床的主軸與刀塔上)，測量兩軸插補運動形成的圓形軌跡，并將這一軌跡與標準圓形軌跡進行比較，從而評價機床產生誤差的種類和幅值。
選擇一項：
c.
球桿儀
題目9
將被測物體置于圖3所示（
）的測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經計算可求出被測的幾何尺寸、形狀和位置。
選擇一項：
b.
三坐標測量機
題目10
數控機床的使用條件有明確的要求，與數控機床的基本使用條件不符的是（
）。
選擇一項：
c.
無需保護接地
題目11
在數控生產技術管理中，除對操作、刀具、維修人員的管理外，還應加強對（
）的管理。
選擇一項：
a.
編程人員
題目12
按報警號分類，數控系統的報警可分為（
）和用戶報警兩大類。
選擇一項：
a.
系統故障
題目13
數控機床的故障按故障內容分類，可分為（
）和電氣故障兩大類。
(
選擇一項：
b.
機械故障
題目14
數控機床的故障按故障特征分類，可分為（
）和有報警故障兩大類。
選擇一項：
c.
無報警故障
題目15
數控機床的故障按故障現象分類，可分為（
）和隨機性故障兩大類。
選擇一項：
b.
可重復故障
題目16
數控機床的故障按故障性質分類，可分為（
）和不可恢復性故障兩大類。
選擇一項：
d.
可恢復性故障
二、判斷題（每小題2分共36分）
題目17
數控機床的定位精度是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。
選擇一項：
對
題目18
數控機床的幾何精度是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。
選擇一項：
錯
題目19
數控機床的切削精度檢驗是對機床的幾何精度和定位精度在切削加工條件下的一項綜合檢查。
選擇一項：
對
題目20
三坐標測量機作為一種檢測儀器，對零件和部件的尺寸、形狀及相互位置進行檢測。
選擇一項：
對
題目21
球桿儀利用機床的兩軸聯動做圓弧插補，通過分析圓弧的半徑變化和弧線的軌跡特征來判斷機床的誤差元素。
選擇一項：
對
題目22
激光干涉儀利用機床的兩軸聯動做圓弧插補，通過分析圓弧的半徑變化和弧線的軌跡特征來判斷機床的誤差元素。
選擇一項：
錯
題目23
平均排除故障時間是從出現故障直到故障排除恢復正常為止的平均時間。
選擇一項：
對
題目24
伺服電機與絲杠的聯軸節松動導致伺服電機與滾珠絲杠之間出現滑動，使得零件報廢屬于電氣故障。
選擇一項：
錯
題目25
數控機床的故障按故障內容分類，可分為可重復性故障和電氣故障。
選擇一項：
錯
題目26
數控機床能否充分發揮作用，起到應有的經濟效益，是與生產管理、技術水平、人員配套、基礎元部件的及時供應等有密切關系的。
選擇一項：
對
題目27
數控設備的選用只需要考慮其加工精度就可以了。
選擇一項：
錯
題目28
用數控機床加工時，切削速度越高加工成本越低。
選擇一項：
錯
題目29
數控機床使用時需要進行保護接地。
選擇一項：
對
題目30
數控機床的基礎使用條件必須保證穩定的供電電源，有抗干擾措施。
選擇一項：
對
題目31
數控機床工作地允許的海拔高度為1000m，當超過這個指標后，不僅伺服驅動系統的輸出功率下降，而且影響加工的效果。
選擇一項：
對
題目32
數控機床工作的環境溫度是沒有限制條件的。
選擇一項：
錯
題目33
加工中心能在一次裝夾后實現多表面、多特征、多工位的連續、高效、高精度加工，即工序集中。
選擇一項：
對
題目34
五面加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，通過回轉工作臺的旋轉和主軸頭的旋轉，能在工件一次裝夾后，完成除安裝面以外的所有五個面的加工。
關鍵詞：數控機床；仿真系統；三維建模
0 引言
所謂數控，是數字控制的簡稱，其指的是就是建立在數字化信息技術的基礎上，完成對機械運動設備以及加工設備的數字控制，實現自動化操作和管理。而數控仿真系統，其就是通過在數控技術的基礎上，完成對真實數控機床的作業的流程和操作環節進行模擬，并結合編程技術實現對數控機床實現全自動化操作，并在構建數控仿真系統的基礎上提高操作人員或者編程人員的工作效率。
1 建模思路
在三維建模的過程中，其具體對象為數控機床，通過利用幾何原理、空間點離散原理以及數控仿真系統的構建原理，來整理出如下建模思路：
第一，數控機床的本體建立三維模型。以基本硬件設備為基礎，從宏觀構建到微觀零部件的角度完成建模思路的規劃，并結合旋轉模型對數控機床的真實操作狀態進行規則化比對，從而能夠更加清晰和直觀地描述出數控機床的本體。第二，數控機床加工過程中的動態建模。利用NC碼進行實施監控與描寫，提取每個時間點的運動軌跡和幾何定位點[1]。
2 建模過程
2.1 數控機床本體的三維建模
在數控機床仿真系統的構建過程中，通過利用三維建模中的CSG建模理念，使數控機床仿真系統的總體構建趨于多層次化和多結構化。并在三維建模的基礎上將復雜、繁瑣建模過程轉化為更加清晰、更加明了的簡易結構，從而在簡易結構的基礎上完成簡單形體的建模組合，實現數控機床仿真系統的模型構建。在數控機床本文的三維建模中，其具體的建模方法為[3]：
首先，以數控機床的操作規則為基本原則，以實際具體的工作狀態進行真實模擬。在理想狀態的環境中忽略數控機床內部的傳動裝置與后備服務裝置，從而在最大程度的簡化內部要素的結構，實現三維模型構建的程序化。其次，利用三維理念對數控機床的幾何結構與物理結構進行區分和劃分，對每種結構的內部構造層層細分，在宏觀環境下對微觀因素按照相似性規則進行詳細區分，并利用三維維度進行簡化處理，降低數控機床仿真系統構建的難度和復雜度。最后，通過利用三維建模數據庫中的幾何實體進行模型構建，將具體的立方體、圓柱體以及圓環體等做種幾何立體模型與數據庫中的具體數據進行比對和配對，在數控技術的基礎上實現最優化組合。與此同時，采用方差計算的方式使組合的計算結果更加精確，立足于OpenGL軟件內部強大的三維圖型庫，找到最符合數控機床本體的最佳三維模型，從而完成機床本體的三維建模工作。
2.2 加工過程的動態仿真三維建模
在數控機床的加工過程中，為了使數控仿真系統的動態性能實現最優化發展，通過利用三維建模中的空間離散法，來促使數控機床在加工過程中的數控仿真系統構建的更為精確和高效。在空間離散法的運用下，要將數控機床內部的空間物體轉換為不同三維位置的“空間點”，并對這些“點”進行均勻布陣，按照這些“點”分布的具體線條關系連結成三角片矩陣，從而形成了初步的三維建模。當程序處于運行的過程中，要不斷按照真實的路徑進行重新描寫，并對這些“點”的真實屬性進行程序化渲染，從而保證數控仿真系統運作狀態的自身“分析”能力更加準確無誤[4]。
在空間離散法的應用下，對數控機床的車削和三軸銑削進行三維建模并做出進一步加工。首先，數控機床的車削毛坯呈現為圓柱形的狀態，且其多利用在打磨和加工機床的回轉表面。其次，三軸銑削的毛坯多呈現出長方體的形狀，其只有在毛坯體的表面進行加工，因此只具備了獨立的加工面。通過在數控機床的毛坯體上進行離散化和三維建模，來構建屬于數據機床的仿真系統。下圖為數控機床中車削和三軸銑削毛坯的三維立體離散圖：
在該圖中，以獨立面為中心構建三維函數軸，即X軸、Y軸與Z軸，那么在該三維函數軸基礎上對車削進行空間點離散化，使其形成三點共面的狀態，作為三維建模的基本模型。與此同時，針對數控機床中的三軸銑削設立A、B、C、D四個點，以四個點形成的不同三維空間模型進行細細劃分，比如ABD之間的三角網格、BCD之間的三角網格等，從而以網格為單位進行三維建模。當前使用的數控仿真系統多是建立在windows系統基礎上，那么在windows的環境下通過利用Visual、OpenGL以及C++6.0技術軟件，使數控機床的毛坯體離散化過程得到細節分析，結合數據結構和各個節點的具體數據構建三維模型，實現數控機床仿真系統的多元化建設。
2.3 粒子系統的建模
為了更加真實的模擬數控機床在冷卻液噴出狀態下的具體工作細節，需要立足于粒子系統，完成細致環節的三維建模，體現液體粒子的冷卻狀態與運動狀態。在粒子三維建模的過程中，要周而復始的完成以下四個環節的工作：母粒子源產生新粒子；準確計算、復核并實時性更新新粒子的基本屬性；定位刪除死亡（淘汰）粒子；繪制粒子的具體運動線路，從而構成源源不斷、持續運作的粒子流。在以上四個環節的循環運動下，完成了更加具體的三維建模工作，這樣在粒子系統的基礎上，構建了更為清晰、細致化和高度仿真性的數控機床仿真系統。
結論：
綜上所述，本文以上通過圍繞三維建模的過程進行分析，并結合三維建模技術進行展開探討。通過結合三維建模技術對數控仿真系統進行真實還原與模擬，形成的三維圖示更加具有真實感，并且形成的三維立體Flash實時性與可視性都很強，實現了數控仿真系統研發與運用的高效化與集約化發展。
參考文獻：
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關鍵詞：Renishaw激光干涉儀；數控機床；定位精度；誤差補償；測量誤差 文獻標識碼：A
中圖分類號：TH744 文章編號：1009-2374（2015）22-0048-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.22.024
數控機床是精度高和效率高的自動控制的一類機床，其加工過程中的邏輯控制、刀具運動軌跡以及主軸轉速及其輔助功能，都是通過數字化信息自動控制的，操作人員在加工生產過程中無法干預，不能像在傳統加工方式中的零件加工那樣，對機床本身的結構特點中的薄弱環節進行人工操作，所以數控機床幾乎在任何方面均要求比傳統加工方式中的機床設計得更為完善、制造得更為精密。隨著航天、航空以及國防工業的發展，對數控機床的加工精度要求越來越高，其中位置精度是高精度的一個重要表現，因此通過激光干涉儀這樣的檢測手段，對數控機床的定位誤差進行分析并加以誤差補償，對提高數控機床的加工精度具有十分重要的意義。
1 激光干涉儀對數控機床定位精度測量的基本原理
線性位置精度的測量是通過一個光學元件相對于另一個光學元件間的相對運動，激光干涉儀對數控機床線性位置精度的測量是通過激光頭的干涉條紋計數電路來確定兩個光學元件間的距離變化，并與被測機器的光柵尺讀數相比較來確定精度誤差。
激光干涉儀對數控機床線性測量的原理是：如圖1所示，線性干涉鏡放置在激光頭和線性反射鏡之間的光路上，兩束相干光束在線性干涉鏡處分開，一束光束要經過反射鏡反射回到激光頭，而另一束光束從附加在線性干涉鏡上的反射鏡反射回到激光頭。兩束光束的干涉情況由激光頭內的檢波器監控。在線性測量中，一個光學元件沿著坐標軸移動而另一個光學元件固定不動。最終參考光束和測量光束之間的光程差的變化來實現位置測量。換言之，位置測量是兩個光學元件的差動測量，與激光頭的位置無關。在數控機床的位置精度檢測中，機床被檢測軸線的固定部件上放置線性干涉鏡，移動運動部件上放置反射鏡，然后使運動部件沿著數控機床軸線上正反方向往復運動到預先選擇設置好的目標點。數控機床的精度誤差通過測量值與被測機床的坐標讀數比較。
2 數控機床線性測量的數學模型
用激光干涉儀檢測數控機床時，在每個坐標軸的行程內均勻地選取10個測量點，測量點的選擇以線性循環、擺動或階梯循環方式。采用正負坐標軸循環5次的方法，沿軸線方向往復運動來編制數控程序。在編程時到采集點的時候要留有一定的停頓時間，以便激光干涉儀有足夠的時間去采集數據。根據GB 10931-89標準，位置精度由三項決定，分別是重復定位精度（Repeatability of Positioning of an Axis）R、雙向定位精度（Bidirectional Accuracy of Positioning）A和反向偏差（Reversal Value of卸Axis）B。
機床的位置精度采用雙向計算方法進行評定。目標位置為，下標i表示移動目標位置中的指定位置。實際位置為Pij，下標j表示移動第j次向第i個目標位置移動時實際到達的位置。目標位置偏差為Xij，Xij=Pij-Pi。
以上數學處理過程是由激光干涉儀的補償軟件來完成的，通過數控系統中的誤差補償參數修正每一目標位置的反向偏差B和雙向平均位置偏差。
3 數控機床的測量流程
3.1 數控機床的測量流程圖
數控機床誤差補償方法主要有軟件補償和硬件補償。由于硬件補償要對機床進行改造等，使得困難重重，更多的誤差補償是采用軟件補償的方式。軟件補償是對數控系統參數進行修正，通過修正后的數控系統參數值驅動數控機床，使機床運動精度提高，實現誤差補償。在實際加工中，刀具的實際走刀路徑與理論軌跡之間存在著偏差，通過數控系統參數的修改使刀具路線、數控指令及刀具軌跡三者之間的偏差消除。在理想情況下，根據編制的數控程序可以驅動刀具精確運動，不存在誤差；而實際情況是理論值與實際存在加工誤差。因此，軟件誤差補償是在考慮實際加工中誤差存在的情況下，得出用模型修正后的數控系統參數來控制刀具精確運動。數控機床的誤差測量及補償流程圖如圖2所示。
3.2 數控機床系統參數設置
使系統設置為具有更改NC參數的權限，把X軸的反向間隙設為零。一般數控機床采用全閉環控制系統或半閉環控制系統。對于采用全閉環的數控機床，反向間隙可以忽略不計，參數為零；對于采用半閉的數控機床，可通過修改參數的數值來補償反向間隙誤差。若絲杠的反向間隙過大，為了有效提高補償的精度和補償效果可先在數控系統參數中修正反向間隙補償值，再進行每個點的誤差補償。為避免測量時機床原始補償值仍生效，把寄存器中所有X軸補償值都設為零。
3.3 編制誤差測量程序
線性循環方式是誤差測量中采用最多的方法。編制機床數控程序使運動部件沿著坐標軸勻速運動到各個目標位置，設定測量循環次數為5次。在編制機床數控程序過程中，防止移動光學部件振動引起測量光信號不穩應注意運動部件的進給速度不宜過快；在編程時到采集點的時候要留有一定的停頓時間，便于激光干涉儀的數據采集；數控程序編寫的時候要求要有一定的越程量使得激光干涉儀能夠采集到每個目標位置的數據。在用激光干涉儀測量采集數據前應先按已編完的數控程序進行試運行，防止碰壞測量光學鏡組。
3.4 數據分析及采集
輸入編好的程序到數控機床，運行測量軟件并根據實際情況設置測量軟件的初始參數，機床返回參考點后運行程序，當程序運行到X0程序段時在測量軟件中按“設定基準清零”并點擊“開始測量”，繼續運行測量程序激光干涉儀開始采集數據。利用激光干涉儀自帶的數據分析軟件，得到反向間隙為28um，數據采集分析表如表1所示：
3.5 誤差補償
根據測量數據進行數據分析，確定誤差補償方案。
3.5.1 手動補償：根據測量結果，操作者對數據進行分析、確定補償值，并人工輸入補償值到系統中。對于一些數控系統不兼容激光干涉儀的自動補償軟件，人工操作能解決這樣的問題。另外，有些設備的系統修改參數時會引起NCK內存重新分配，容易引起數據丟失，人工操作就有了實際意義。
3.5.2 自動補償：激光干涉儀自帶補償軟件，可對于常用的數控系統進行自動補償。激光干涉儀根據測量數據自動進行數據分析，生成誤差補償值，把誤差補償值通過接口傳輸到數控系統，系統自動完成定位誤差的補償。這種補償方式方便且節省量具，對技術人員的專業水平要求較低。
3.5.3 誤差補償包括反向間隙補償和絲杠螺距誤差補償，首先將系統參數里的各軸反向間隙補償量設為28，然后根據螺補表的補償值進行輸入。
3.6 誤差結果分析
經過補償后所得誤差曲線見圖3，該機床X軸所測各項誤差指標為：
定位誤差A：10.587um（雙向定位）
重復精度R：8.408um（雙向定位）
反向偏差B：4.220um（雙向定位）
各誤差指標與誤差補償與之前相比都有很大提高，通過反向間隙和滾珠絲杠螺距誤差補償的方法可以大大改善數控機床的精度。
4 結語
利用激光干涉儀所自帶的誤差補償軟件，通過修改數控系統參數的方法來對誤差補償，可以大大提高數控機床的加工效率及加工精度。應用該方法進行測量并進行誤差補償可節省大量的人力物力，便于在加工現場使用，有較好的市場前景。
參考文獻
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關鍵詞 數控機床；故障分析；維修
中圖分類號 TB 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2011)122-0151-01
1 淺析FANUC數控機床
1.1 背景分析
行內人士都知道FANUC數控系統是目前市場上應用較為廣泛的數控系統，其控制系統普遍用在數控車、數控銑和加工中心等設備上。而且我國的這類機械加工設備相當的多，這些機床所配備的數控系統也是有很多。比如：德國西門子數控、西班牙FAGOR、日本FANUC、三菱等，這些是國外的數控系統，國內的有華中、廣州數控、北京凱恩帝等。就目前的與數控機床配套的數控系統的市場占有率來看的話，FANUC在日本占70%左右，在世界上約占50%左右。在中國市場上，FANUC系統占的比例比其它品牌的大得多，因此，FANUC已然成為中國市場尤其是大陸市場上最為普遍的數控系統。
1.2 數控機床維修的意義
數控機床技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的重要基礎，是制造業提高產品質量和生產效率的有力保障。數控設備維修技術不僅是保障正常運行的前提，對數控技術的發展和完善也起到了巨大的推動作用。數控機床任何部分的故障與失效，都會使機床停機，從而造成生產停頓。因此，維修對于原理復雜數、結構精密的數控系統就顯得十分的必要了。
2 FANUC數控機床常見故障分析極其維修技術
眾所周知，數控機床的內部系統和結構是十分的復雜的。根據數控系統的構成，工作原理和特點，筆者總結出以下幾點常見故障和維修
技術。
2.1 伺服驅動側的故障分析及其維修
伺服系統接收來自CNC系統的指令，將其譯碼，通過一系列的轉換機，變成可以調節的電流或電壓，進而控制電機的運轉。電機帶動絲杠旋轉，從而實現工作臺或刀架的運動。從上我們可以看出，伺服系統與電源電網，機械系統等是相關聯的，而且在工作中一直處于頻繁的啟動和運行狀態，因此，伺服驅動系統的故障在數控機床故障中是比較常見的。其主要故障大概有如下幾種。
1）系統損壞。這個故障一般是由于網絡電壓波動太大，或電壓沖擊造成的。因為我國的大部分地區的電網質量不好，會給機床帶來電壓超限，尤其是瞬間超限，這個是很難預測到的。因此這個要特別注意維護電網的質量，以此來減少系統損壞故障的發生。
2）無控制指令，而電機高速運轉。這種故障的原因是速度環開環或正反饋。
3）加工時工件表面達不到要求，走圓弧插補軸換向時出現凸臺，或者電機低速爬行或振動，這類故障在工作當中也是經常出現，它一般是由于伺服系統調整不當，各軸增益系統不相等或與電機匹配不合適引起的，解決辦法就是對伺服系統進行最優化調節。
4）保險絲燒斷、或者電機過熱影響電機的運轉，甚至是燒壞，這類故障很大程度上是機械負載過大或者卡死致使的。
2.2 CNC數控系統側故障分析及其維修
CNC系統故障發生的概率不是很高，并且它的發生要受環境因素的影響，筆者將CNC系統故障及其維修歸納如下。
1）環境因素。在機床運作當中，溫度、濕度超過允許范圍，操作不當，參數設定不當等也可能造成停機或CNC系統故障。比如說有一工廠的數控設備，開機后不久便失去了數控準備好的信號，導致系統無法工作，經檢查后發現機體溫度過高，原因是通氣過濾網已經堵死，從而引起溫度傳感器動作。這類故障維修比較簡單，就是更換過濾網，讓機體恢復正常運作溫度就可以了。這里還要提一點的就是不安操作規程拔插線路板，或者沒有靜電防護措施等，都有可能導致停機等故障，因此，在操作的時候一定要按章行事。
2）硬件故障。系統硬件要是發生故障，就會立即停機工作，也會導致機床的各個動作停止。對于這類故障的維修就比較棘手了，這個要求維修人員要了解系統的運作原理以及相應的電路板的功能特點，根據故障發生的規律予以排除。如果條件允許的話，可以采用備件交換法來確定故障硬件。
3）軟件故障。就一般而言，FANUC數控系統的軟件包括系統軟件及用戶軟件兩大類。系統軟件用來控制刀具軌跡、插補計算、圖形模擬、速度位置處理等。用戶軟件主要有控制機床動作及信號的PMC、用戶程序及相關參數。軟件故障發生的故障較小，一般多為系統參數設置不當，這樣的話可能會導致機床運行不平穩或者出現報警。維修的方法就是重新修改系統參數。對于一些參數修改過大或參數大量丟失的數控系統，可以考慮將備份參數重新導入而不必一一查閱說明書。
2.3 PMC機床側故障分析及其維修
相對于伺服驅動側故障和CNC數控系統故障而言，PMC機床側故障發生的概率是最高的，這是因為當代的數控系統及伺服系統的可靠性和穩定性逐步提高，壽命也隨之延長。而機床電氣控制部分經過了一定時間的消耗，其性能勢必會降低。尤其一些機床的加工環境惡劣，塵土飛揚，難免會造成線路故障。比如有一臺配有FANUCOi-MC
系統的立式加工中心，其刀庫的結構師圓盤式帶機械手的。由于操作人員在換刀的國中不小心按下了系統復位按鈕，刀庫機械手卡在中間位置不動，界面跳出2002、刀庫信號沒到位報警。這個維修就是手動盤動刀庫電機，讓其轉到換刀之前的初始狀態，再找到刀套氣閥，手動按氣閥使刀套抬起，然后在點動刀庫旋轉，使其轉到一號刀套位，最后輸入刀套初始化指令M76，將相應的刀一一裝入即可。機床的故障的引起的原因人為因素也是要占一定的比例的，所以，在操作的過程中需要工作人員認真細心對待。
3 結束語
隨著我國制造業的迅速發展，國內各大企業均引進了世界先進的生產設備，數控技術是現代制造術的典型應用，培養高素質的數控人才是當下機械制造業最重要的任務。FANUC數控機床的優越性是十分明顯的，它給機械制造行業帶來的利益也是相當巨大的，但是，它的故障限制性也是很常見的，這就需要機械工作人員在平時認真負責地對待每一項操作，這樣才能更好地利用數控機床的特性，為機械企業帶來更多的利益。
參考文獻
[1]陳子銀.數控機床電氣控制[M].北京理工大學出版社,2006.
【關鍵詞】機械加工；機床；精度
數控機床精密度高，生產速度快等眾多優點，受到機械生產行業的青睞，數控機床也在不斷的完善和改革中，其中包括對機床零件和組成部分的改進，數控中心軟件編程的設計等，但是隨著人們對構建精度要求越來越高，數控機床的精度必須不斷的提高，文章就如何提高數控機床精度措施作出分析和探究。
一、數控機床的組成及工作原理
數控機床一般由控制介質、數控系統、伺服系統和機床本體共四部分組成
（一）控制介質。就是人與數控機床之間聯系的中間媒介物質，反映了數控加工時的全部信息，以前是用紙條來輸入各種信息的，不過隨著計算機技術的發展，現在的輸入一般可以由各種終端來完成。
（二）數控系統。數控系統是整個數控機床的核心部分，是機床實現自動加工的中心，也是整個數控機床的靈魂所在。主要有輸入裝置、監視器、主控制系統、可編程控制器、各類輸入、輸出接口等組成。主控制系統主要由CPU、存儲器、控制器等組成。數控系統的主要控制對象是位置、角度、速度等機械量，以及溫度、壓力、流量等物理量，其控制方式又可分為數據運算處理控制和時序邏輯控制兩大類。
（三）伺服系統。伺服系統是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節，主要由伺服電動機、驅動控制系統和位置檢測與反饋等組成。伺服電動機是系統的執行文件，驅動控制系統則是伺服電動機的動力源。
（四）機床本體。數控機床的本體指其機械結構本體，它與傳統的普通機床相比較，同樣由機械傳動機構、工作臺、床身以及立柱等部分組成，但數控機床的整體布局、外觀造型、傳動機械、工具系統及操作機構等方面都發生了很大變化。
二、機床加工的影響因素及控制措施
實際加工中影響數控加工精度的因素很多，如編程工藝、設備條件、操作者技術水平等。下面從幾個方面進行介紹：
（一）數控編程對加工精度的影響
數控編程對加工精度的影響主要來自編程原點的確定、數據處理、軌跡擬合、加工路線選擇等方面
1、編程原點選擇對加工精度的影響。數控編程首先遇到的問題就是確定編程原點，編程坐標系一般是編程人員根據零件加工特點和零件圖紙確定的。編程原點的選擇直接影響零件的加工精度，確定編程坐標系最根本的原則是編程基準、設計基準、工藝基準統一，這樣可最大限度地減少尺寸公差換算所引起的誤差，
下面是確定編程坐標系的一些具體建議：①編程原點盡可能與圖紙上尺寸基準重合、工件設計時有設計基準，加工時有工藝基準，編程原點應盡可能與上述基準重合。②使數值計算盡可能簡單，盡量避免尺寸鏈換算。③盡量選在精度較高的工件表面上便于加工過程中尺寸測量。
2、編程時數據處理對加工精度的影響
數控編程時的數據處理對輪廓軌跡的加工精度有直接影響，其中比較重要的因素是未知編程節點的計算以及編程尺寸公差帶的換算。
有的數控系統可根據已知輪廓幾何條件自動計算節點坐標，但有的數控系統必須手工計算。手工計算未知節點坐標值時遇到的最大問題是計算精度，經過大量驗證發現，有時手工計算結果與計算機輔助查詢結果會相差0.03mm為提高手工計算精度，這里建議：手工計算的中間數據（包括角度值）應保留4位以上小數；若使用計算器計算，應盡量保留全部小數。編程尺寸圓整要依據數控機床的脈沖當量。脈沖當量是指數控系統發出一個指令脈沖所對應的機床移動部件的移動量，它是數控機床的最小設定單位，也是數控機床的最小控制單位。例如數控機床的脈沖當量為0.001mm，則最終的計算結果應保留3位小數。
（二）加工路線對加工精度的影響
加工路線是編程的重要內容之一，加工路線對加工精度及加工效率影響很大。確定加工路線時主要應考慮以下幾方面：
進、退刀方式對輪廓加工質量影響較大。若刀具在內、外輪廓的連續表面直接下刀或抬刀，會因刀具直徑、機床運動誤差、進給速度突變等原因在加工表面形成小凹痕，所以精加工時下刀或抬刀最好離開加工表面。若必須從加工表面進刀或退刀，則盡可能采用圓弧切入或切出，切入或切出圓弧半徑應大于刀具半徑。另外，對位置精度要求不高的孔系加工可遵循加工路線最短原則。
三、改善數控機床精度措施
數控機床在設計時要充分考慮到其工作性質、運行震動和摩擦狀況和實用壽命等這些基礎因素之外，還要格外的針對數控機床精度問題進行探討，通過改造某些部位或者排除一些影響機床精度的因素等提高其精度。
（一）提高高速主軸的穩定性，減小其震動，使數控機床精度更高
在數控機床工作過程中震動不可避免，但是震動對于其自身的精度來說是有很大影響的，尤其是其內部主要構件運行時震動對精度的影響，高速主軸就是一個非常重要的方面，因為高速主軸是機床運作的主要構件，通常能夠通過提高高速主軸穩定性和平衡性來減小其運行過程中產生的震動，進而減少機床運行的震動。高速主軸的組成部分為軸殼、軸承、轉軸、定子和轉子。軸殼的設計要求有很高的精密度，它的尺寸和大小直接影響著其他幾部分的工作，而且在主軸高速旋轉的過程中會產生一定量的位移，所以軸殼的仿真平衡測試要做到精益求精的地步，通常對高速主軸的改進體現在其設計前期仿真技術的應用，運用模型來模仿真實的過程，以達到對模仿對象現實工作狀態和性質的認識，在模仿過程中能夠對模型的參數和性能進行修改，使模型的性能達到最好，工作效果達到最佳狀態，仿真過程中，理想的模型設計和修正完畢后，再進行真實的構件生產。通常這個仿真過程是在ADAMS仿真軟件（機械系統仿真軟件）基礎之上完成的，在計算機中建立一個相當高固有頻率的柔性桿。然后再添加仿真的環境和條件，在ADAMS中進行真實模擬，通過這個過程對高速主軸的不斷調整和改進，能夠有效提高其工作穩定性和精確度，震動最小，提高數控機床的精確度。
（二）加強數控機床精確度檢測，定期檢修
