五軸數控機床

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五軸數控機床范文第1篇

關鍵詞：五軸；數控系統；數控機床

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0112-02

機床作為當前機械加工產業的主要設備，在某種意義能夠代表了一個國家的機械制造業水平的高與低，機床設備不但同家的航空工業、船舶制造、軍工產業、科研技術、精密器械等設備制造行業有著非常大的關系，而且還與人們的日常生活等方方面面密不可分。從某種意義上來講，如果一個國家沒有制造業的支撐，這個國家就很難真正的實現現代化的建設。而五軸聯動數控機床是目前世界上最先進的機床設備，如果國家擁有五軸數控機床則象征著國家目前的機床制造業的處在世界上最先進的水準，在數控機床的制造技術上處于領先的地位，所以對于五軸數控機床的研制一直以來都是世界各制造大國不遺余力的研發重點展對象。

1 重點發展的關鍵技術

1.1 高速、精密加工技術

1.2 高智能化技術

五軸機床的智能化技術將使未來發展最主要的方向之一當前的智能數控機床的智能化技術已經有新的突破，在數控系統的性能上得到了較多體現。如：自動調整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質。未來的發展將結合電子信息技術及先進控制理論，更大程度的提升五軸機床的職能化程度。

1.3 控制及動作部件的改進

數控機床的性能指標要依靠與其主要的功能部件性能，其主要功能部件的性能好壞直接影響數控及創的技術參數和性能水平，所以提升功能部件性能使其不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發展，并結合五軸數控機床進行應用，是未來數控機床獲得質的飛躍的關鍵技術。如全數字交流伺服電機和驅動裝置，高技術含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應用，極大的提高數控機床的技術水平。

2 國產五軸機床的發展

數控機床現在已越來越廣泛的成為其他制造行業的必要設備，而且技術發展也相當快速，令人驚嘆。五軸聯動數控是數控技術中難度最大、應用范圍最廣的技術。它集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體，應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。五軸聯動數控機床是發電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。國際上把五軸聯動數控技術作為一個國家工業化水平的標志。國外為解決多面體零件加工問題，所以開發出了五軸數控機床，隨著科技的發展，數控機床也逐漸的向高端化復雜化進行發展，在原有數控技術的基礎上又增加了新型功能，新型的數控技術不但能夠實現傳統車床功能還能夠進行銑削加工。國外五軸數控機床的研發和使用，實現了數控機床工作效率大幅增加的效果，其工作效率相當于某些大型的自動化生產線的工作效率，在節約設備的占地空間的同時也節約了機械生產廠家的投資預算。我國的五軸數控機床行業與國外行業相比仍然存在的主要不足，如表1所示。

目前我國已經有很多的機械制造集團公司開發出五軸聯動數控高速機床，其技術已達到世界頂極加工設備水平，并且與傳統的五軸機床相比，具有聯動、高速的特點。每臺售價超過1 000萬元，已經被廣泛的應用于航天業、機械元件設備業、中大型沖壓射出模具、游艇外形業、復合材料加工業等。自從全國首臺自制五軸聯動數控機床的正式啟用，不僅填補了國內行業空白，為我國機床制造產業搶占國際市場制高點，同時機床制造企業也實現了由高端產品制造商向高端設備制造商的轉型，加快推進創新發展和新型工業化進程產生深遠影響。隨著我國科學技術的不斷快速發展我們有理由相信，五軸聯動數控機床一定會加快實現由研發試制向定型量產的華麗轉型，我國的機床制造企業也將成為世界機床制造業中領先的半導體設備和五軸聯動數控機床生產商。

3 中國五軸數控機床未來的發展方向

我國五軸數控機床在結合國外先進技術的同時也要走出有自身的特色的發展道路，其關鍵是就在于要加大企業的自主創新能力，注重以機床制造企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術研發體系建設。

①國家重點扶持機床制造企業，促進企業形成技術創新體系。我國五軸數控機床的研發和制造目前仍處于起步階段，所以未來我國將根據五軸數控機床發展形勢，在機床行業有計劃地建立面向汽車行業的自動化裝備，組建大型精密復合沖壓成形機床、超精密磨削、特種加工、高檔數控機床和數控系統性能試驗中心等機床制造研究中心，鞏固和發展機床制造企業技術開發體系的建設，鼓勵企業積極研發和制造高速精密的五軸數控機床的項目實施。

②迎合市場需求走出具有企業特色的技術道路。機床制造企業在五軸數控機床產品的開發立項要以市場用戶的實際需求為依據，共性和關鍵技術攻關和功能部件的開發要以主機發展為牽引，以滿足市場需求為根本目的。加強五軸數控機床共性和關鍵技術如高速化技術、智能化技術、復合化技術和環保技術等的攻關，共性和關鍵技術攻關必須要以高檔數控機床發展為主攻目標，提高整機可靠性和產業化水平。

③積極引進先進技術。通過引進技術消化創新、集成創新和原始創新等方式，掌握當代數控關鍵技術，發展品種，提高自主開發能力，提高國產數控系統和關鍵功能部件的配套能力，特別是要提高在國產中、高檔數控機床中的配套能力。并以國家重點工程為依托，加速國產五軸數控機床的推廣。

4 結 語

參考文獻：

[1] 徐巍.高檔數控系統的功能規劃和關鍵技術研究[D].上海:上海交通大學,2009.

五軸數控機床范文第2篇

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。

五軸數控機床范文第3篇

20世紀中期，隨著電子技術的發展，自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現，給自動化技術帶來了新的概念，用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發展。

采用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。

1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。

這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。

數控機床中最初出現并獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當時的數控系統采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數控機床中，85%是點位控制的機床。

數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。

80年代，國際上出現了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。

目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。

所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。

那什么是車床呢？據資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。

為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。

車床依用途和功能區分為多種類型。

普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。

轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站

看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。

我國的數控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發展為數控車床，銑床發展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。

由普通發展到數控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很。現在用數控設備，只要你會編程，把參數輸進去就可以了，很簡單，剛畢業的技校學生都會，而且批量的產品質量也有保證。

自美國在50年代末搞出世界一臺數控車床后，機床制造業就進入了數控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子，什么叫蘇聯的路子，舉個例子來講：比如，生產一根軸，蘇聯的方式是建一個專用生產線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數發生了變化，這條線就報廢了，生產人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經濟，這些廠不能迅速適應市場，經營就困難了，到了90年代就大量破產，大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數控的，適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了，;西方走的路和前蘇聯不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯了幾臺五軸聯動的數控銑床，讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯的機床制造業也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數控機床，但數控機床的發展，還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執機床界的牛耳了。

但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機，我們現在也能造，第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅動的，一般的系統能同時控制3軸，高級系統能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。

機床是一個國家制造業水平高低的象征，其核心就是數控系統。我們目前不要說系統，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠，數控系統100％外購，各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統，占80％以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。

就國產高級數控機床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。

美國為什么沒有能成為數控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產業政策的人有關，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產業，而且需要技術積累。不太附和美國情況。但后來美國發現，機床屬于戰略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規定了一些單位只能買國產設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什么競爭力。

歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國、臺灣的數控機床制造能力比大陸地區略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經商業化了的數控系統，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家：大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統采購日本的。但他們的機床質量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中，也打著“國產”的旗號。

近來隨著中國的經濟發展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數控機床合資廠，據說制造水平相當高，號稱“智能化、網絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000臺數控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今后五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。

美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

1.美國的數控發展史

美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。

2.德國的數控發展史

德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相采用。

3.日本的數控發展史

日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。

4.我國的現狀

我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用于生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。 

 在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處于從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。

2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床，數控機床就是在普通機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后，機床就成了數控機床。當然，普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數控設備的發展方向六個方面：智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控這幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍，但機床的硬件方面不行，質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。

四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯，目前效益良好，年產600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產能力為1000臺，生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產能力800臺。5、民營企業進入機床行業情況1、浙江日發公司，2000年投產，生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床，主要是從日本引進技術，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術。生產小型儀表數控車床，水平相當不錯。六、軍工企業技改情況軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規模技改開始了，軍工企業進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床，國內機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術，爭取軍工企業的高端訂單。聽在軍工企業的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權以來，已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上，他說，我們要建立和經濟發展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業和汽車行業的發展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產大國。

參考文獻：

1.《機床與液壓》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《機床數控系統的發展趨勢》黃勇陳子辰浙江大學

5.《中國機械工程》

6.《數控機床及應用》作者：李佳

7.《機械設計與制造工程》2001年第30卷第1期

8《機電新產品導報》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

五軸數控機床范文第4篇

關鍵詞：UG軟件 數控加工 仿真分析 三維數控

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0072-02

數控技術是一種基于電腦程序控制機器對機械零件進行加工的過程，與傳統機床相比，數控加工具有加工精度高、可加工復雜、不規則零件、效率高、可實現多軸同時加工等多個優點，經過多年發展，目前在零件加工領域中已經得到廣泛的應用。五軸聯動數控機床有高效率、高精度的特點，其出現適應了現代加工的要求。但加工過程中可出現碰撞、過切等，影響到零件加工質量。UG是綜合CAD/CAE/CAM為一體的參數化軟件，運用UG對五軸聯動數控機床加工過程進行模擬仿真分析，能夠更好地檢驗數控機床操作的正確性，保證數控程序的可行性，滿足零件加工的要求。

1 虛擬數控機床仿真

數控機床加工過程中，為保證數控編程的正確性，需對程序進行檢驗。傳統的零件程序檢驗主要是采用“空運行”或“試切”的方法，但前者只能粗略地估計機床運動的正確性，后者雖較為精確，但需要耗費材料和時間，成本較高，效率低，還存在一定的安全隱患。

虛擬數控機床是以仿真技術為基礎隨著虛擬制造業的發展而發展起來，利用虛擬數控機床可實現數控機床生產全過程的模擬仿真分析，通過虛擬環境下的數控機床加工全過程仿真分析，能夠較為精確地對零件程序進行檢驗，發現其中的錯誤，有效地避免現實生產中存在的刀具干涉、碰撞及過切、欠切等問題，提高數控加工的質量，且仿真分析過程中不需要使用真實的材料，速度更快、效率更高、成本更低，有利于實現制造系統的集成[1]。UG是當前較為流行的三維模具設計軟件，在虛擬數控仿真分析中，CAD/CAM軟件只能對道具路徑進行仿真，而運用UG，可將三維設計與數控仿真加工結合在一起，彌補CAD/CAM的不足，更好地對零件程度進行檢驗。

2 UG在數控仿真中的應用

利用UG進行數控仿真分析的過程主要包括基于UG的數控編程和基于UG的數控加工過程。在UG系統中，CAM BASE是所有加工制造模塊的基本框架，其有著強大的刀具軌跡生成方法，基于UG的數控編程過程主要包括設置CAM環境、選擇道具、建立父節點、創建操作、生成和檢驗刀軌等過程。

設置加工環境是UG數控仿真中創建操作的基礎，啟動UG/CAM模塊后，在“Machining Enviroment”對話框中制定加工環境，通過選擇相應的配置（cam general）確定設置的類型和操作的類型，再選擇相應的設置（mill multi-axis），完成CAM環境的設置。

在設置好的CAM環境中，選擇“operation Navigator”，切換到Machine Tool視圖，根據數控加工工藝的實際需求，從UG刀庫中調出相應的刀具；

父節點組的創建包括創建幾何體、設置加工坐標體系和安全平面、選擇加工及參數配置等，數控加工中幾何模型一般包括零件、毛坯、夾具，構成兩個包含了引用零件信息的裝配主模型。主模型只可讀，不能進行修改，其作用主要是對零件設計標準進行保護，編程人員可通過對裝配文件的修改對幾何模型進行裝配；完成幾何體的建立后，進入Geometry視圖，選擇“MCS”打開“MILLORIENT”，對加工坐標系原點和安全平面的位置進行設置；在切換到Method視圖，選擇數控加工的所需的加工方法，如精加工、粗加工等，在激活的設置窗口中，對加工余量、內外公差等參數進行設置。

操作的創建主要包括設置操作類型和設置切削參數兩個內容，主要是根據實際需求，設置父幾何體、刀具及加工過程中的相關參數。根據創建的操作，UG可生成刀軌，并采用圖形化的方式顯示刀軌。數控編程人員可采用靜態材料去除、動態材料去除或高級重放等方法對刀軌進行檢查；通過調用UG/Post模塊，可生產相應的NC代碼，完成機床系統的后處理。

由于數控機床中加工的零件結構較為復雜，生產過程中影響因素多，編程所設計的程序與實際加工情況可能存在一定的偏差，為保證的編程的正確性，還需進行加工過程仿真。首先根據機床的機構尺寸，建立機床幾何模型；再利用Machine Tool Builder，通過設置機床零點、運動軸位置、范圍、方向等，建立機床運動模型。利用后處理模塊生成機床驅動文件后，啟動UG集成仿真功能，對程序進行仿真分析，根據仿真分析結果修改NC代碼中的錯誤之處，經過反復仿真分析和修正，最終生成正確的NC代碼。

3 基于UG的三維數控仿真系統

3.1 創建三維仿真系統的步驟

3.1.1 仿真系統工作流程

三維仿真環境是基于計算機虛擬系統中，以不消耗能源和資源真實加工系統的映射，虛擬環境的操作應于實際加工系統所具備的功能相互一致。五坐標數控機床建立的仿真系統具體流程如圖1。五坐標聯動機床進行加工的零件極為廣泛，可以綜合考慮工件、道具等物品的外形、參數的變化，通過裝配的形式把制作的CAD模型加入仿真系統內，從而提升仿真系統的靈活性。用戶依照實際加工操作基于UG環境下創建刀具、工件等模型，進一步方便對這些模型的尺寸進行修改，在仿真系統的操作直視下，用戶只要挑選最佳的部件和位置，就能把工件、夾具等模型裝配至仿真系統的模板文件內。

3.1.2 初始化仿真環境

建立合理的仿真模型之后，應對UG環境展開初始化操作，隨之進入運動分析模塊。為了方便在仿真系統內合理控制機床的各個運動部件，在開展仿真操作前要對機床模型中的幾何體實施遍歷，隨后獲得相關幾何體的指針。

3.1.3 解釋NC代碼語義

基于NC代碼對整個機床加工環節進行仿真操作，必須準確解釋機床NC代表代表的抑郁，把代碼指令進行轉化，從而得到機場不同軸的運動。機床NC代碼是由大量繁亂的機床運動指令組成，每次讀取的代碼都必須進行語義解釋，從而把NC代碼內有用的控制命令和數據轉換為機床各個軸的位移。

3.1.4 基于三維造型仿真加工過程

使用三維實體造型的辦法，能在仿真環境內更改不同的視角并無需重新進行計算，準確表示刀具與工件之間的幾何關系和位置。把NC代碼予以轉化成各個軸的位移，并對其運動情況實施仿真操作。在三維造型中把動畫一幀幀的展示出來，并保存到UG后臺數據庫內。經過存儲的仿真動畫能夠反復回放，可以根據各行的NC代碼依次顯示，實際顯示時可以進行放大、縮小及變換視角等操作。基于三維造型對整個加工環節進行仿真操作，能夠準確展現出空間內實體之間的位置關系，三維效果非常好。

3.1.5 干涉檢查仿真過程

對仿真過程進行干涉和檢查操作，主要是對加工操作中刀具、夾具、刀柄與工件之間進行干涉。因整個仿真過程采用三維實體造型的模式，因此干涉檢查就是對機床模型運動時是否相交進行判斷。采用模型的幾何體指針，對加工環節內可能出現的干涉部件其位置關系展開檢查計算。如果運動部件遭到干涉，創建干涉產生的實體，并通過UG系統獲取干涉部位的深度、體積等相關信息，并輸出形成干涉效果的NC代碼，為合理修改刀具軌跡提供可靠依據。

3.2 五坐標機床仿真系統實現

文中以五坐標聯動機床為研究對象，為該機床建立仿真模型，同時為三元葉輪的銑削加工環節實施仿真操作。整體式三元葉輪形狀非常復雜，具有大量的約束條件，因此加工難度較大，這是五軸數控加工操作中獨具代表性的零件。根據數控機床具體的傳動尺寸，基于UG環境創建仿真模型，對機床各個軸的運動方向及副作性質進行設定，同時把建立的模型存儲為模板文件。五坐標聯動機床的運動軸是由2個轉動軸，和三個移動軸組合而成。根據實際機床部件的具體尺寸，使用UG/Modeling模塊為機床部件創建各自的實體模型，隨后使用UG/Assemblies模塊把不同部件進行裝配操作，從而形成完整的實體模型。在UG/Motion運動分析模塊挑選工作臺等機床部件定義成連桿，移動副由機床的X、Y、Z軸定義，B、C軸表示轉動副，根據設定的機床傳動軸運動方向進行操作，同時設定運動副其驅動方式是Articulation。

對仿真完成的機床模型進行保存，就能加載各類工件、刀具及夾具，如此采用同個機床對各類工件進行加工時，不需要反復創建仿真模型。通過UF_UI_FILENAME函數彈出的對話框，挑選應該裝配的部件，同時輸入待裝部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函數對部件進行裝配，并把部件實體指針設置為運動副。若裝配部件有必須隱藏的地方，可通過UG中Blank命令對其進行隱藏操作。

4 結語

隨著現代工業的快速發展，零件的結構越來越復雜，對加工精度的要求也更高。基于計算機控制技術的數控加工機床較好地滿足了現代加工業的需求。但由于零件結構復雜多變，且實際加工環境較為復雜，為保證零件程序的正確性，需對零件程序進行檢驗。基于UG建立的數控加工仿真模型，可以對整個加工過程機床干涉、碰撞等情況進行檢查，為合理修改刀位提供有效依據，提升整個數據加工的工作效率，具有優良的實用性。

參考文獻

[1] 陳常標，王保民，孫柯，等.基于UG和VERICUT數控加工與仿真研究[J].機械工程師，2014（11）：174-176.

五軸數控機床范文第5篇

引言

數控機床作為加工型企業生產的關鍵性設備，假設該設備一旦出現故障停機，就會對企業造成影響，損失嚴重。數控機床是一種集機、電、液、氣、光高度一體化的現代高精度自動化的技術設備。是各種技術的結合休，問題出現不易檢測。為了保證數控機床能夠長期安全平穩運行，并且能夠及時降低維修費用，消除隱患，達到提高工廠企業的經濟效益，需要加強數控機床維修改造的研究，使數控機床在生產中產生更大的效能。文章主要對數控機床中出現的故障進行分析，并相應地提出了維修解決方案，以便提高教學的針對性，培養企業所需的人才。

1.數控機床維修的基本原則

對數控機床的維修需要堅持以下“八先八后”的基本原則，以確保維修條理清晰，達到事半功倍的效果。

其一，“先外部后內部”：應先檢查設備有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內進行檢查。拆前應排除周邊的故障因素，確定為機內故障后才能拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度，降低性能。

其二，“先排患后更換”：先不要急于更換損壞的電氣部件。在確認設備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。

其三，“先動腦后動手”：對于有故障的數控機床，不應急于動手。應先查清產生故障的前后經過及故障現象。對于生疏的設備還應先熟悉電路原理和結構特點，遵守相應規則。拆卸前要充分熟悉每個部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關系，在沒有組裝圖的情況下，應一邊拆卸，一邊畫草圖，并做好標記。

其四，“先機械后電氣”：在確定機械零件無故障后.再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時.應利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關系，以免誤判。

其五，“先電源后設備”：電源部分的故障率在整個故障設備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

其六，“先靜態后動態”：先在機床斷電的靜止狀態下對處于調試階段或剛維修后的數控機床檢查是否按照接口說明書的設計來安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固：線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無變形等。長期閑置或缺少維護的老設備會因為電纜的疲勞破損、接線點的氧化與腐蝕而造成信號傳遞中斷等不明顯故障。

其七：“先簡單后復雜”：當出現多種故障相互交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單的問題解決后，難度大的問題也可能變得容易了。

其八，“先清潔后維修”：對污染較重的數控設備，先對其按鈕、接線點、接觸點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導電塵塊引起的，一經清潔故障往往會排除。

2.數控機床常見的故障問題

數控機床會出現各種各樣的故障，并且多集中在主軸部分與進給伺服系統。原因有制造單位的設計問題，以及數控系統與主機連接不當和運用方面的問題，和有PLC程序設計的問題，如輔助控制器件的故障和控制回路斷路等，以下三種是數控機床常見的故障問題。

（1）主軸部分問題

主軸部分的故障主要表現在主軸驅動系統的故障與主軸液壓、主軸流量檢測存在的故障。如廣泰數控系統的AK6150TJ數控車床，出現的問題是四工位刀架不能完成換刀動作，如果在電氣與機械角度看，是刀架進水、定位銷脫開或者是電機過載。亦如西門子802C數控系統中025000X軸有源編碼器硬件故障，以及在025000Z軸上存在源編碼器硬件故障，使得兩軸報警通常是同時出現，并且以025000Z軸報警較常見。

（2）伺服系統的故障問題

伺服系統在數控機床設備中非常重要，只有高性能的伺服系統，才可能提供靈活、方便、準確、快速的驅動效果，而伺服系統故障通常是由伺服控制單元、伺服電機、液壓系統、氣動系統、電氣執行元件、機械裝置、測速電機、編碼器等方面的問題導致。如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等，使得測速信號不穩定，導致竄動；以及速度控制信號不穩定或受到干擾產生竄動；以及螺釘松動，接線端子接觸不良導致竄動等問題。

（3）外部故障問題

數控機床外部故障問題存在兩種情況，有軟故障與外部硬件損壞導致的硬故障，軟故障表現就是由于操作、調整處理不當所導致，這類故障在設備使用前期或設備使用人員調整時期發生。尤其是對那些帶計算機硬盤保存數據的系統。如一數控車床在投入使用的時候，就要求要返回到參考點。如果在系統斷電后重新啟動時沒有使各軸返回參考點，這樣就會造成撞車事故。

3.數控機床維修中需要注意的技術要點和方法

（1）大型專用數控設備的技術要點

對于大中型的數控機床的主軸一般都是采用齒輪變速的傳動方式， 以擴大恒功率區域的變速范圍， 保證低速時可傳遞較大的轉矩。由于齒輪的變速存有“掛檔”的問題，為了預防掛檔時出現頂齒的現象需要采用電動瞬動來完成。因此，在進行大慣量部件的延時時需要采用時間繼電器來進行檢測。同時，由于掛檔的限位開關應該要對計算機掛檔成功是否進行回答，在進行掛檔的瞬間點需要向接口輸出短時運動的命令，這一操作的過程很難在PAL的系統中完成，導致PAL難以對電機運動的問題進行處理。因此，在數控機床的設備中需要特別注意在面板上保留手動掛檔的按鈕開關。同時，在專用機床的數控改造中，需要進行參數宏調用的方式以實現PLC程序和零件加工程序之間信息的傳遞，最終實現特殊的功能要求。最后，大型專用的數控設備需要特別注意放松和夾緊問題，具體來說，當坐標軸在運動時需要放松，到達目的位置時需要立即夾緊，另外，還需要將坐標軸分成高夾、低夾兩個程度， 以避免夾緊時出現抖動的現象。

（2）數控機床設備的導軌

對于數控設備來說，其導軌不但需要具有普通車床導向的工藝性和精度以外，還需要具有耐磨損以及耐摩擦的特性，因此，需要保證數控車床足夠的精度，以此來避免數控機床的加工精度受到導軌變形的影響，具體的操作時需要使用合理的導軌和防護。另外，由于一般的機床的齒輪大多集中于變速箱與主軸箱當中，因此，數控機床所使用的齒輪精度應該要高于普通的機床，以此來保證數控傳動的精度，同時，數控機床改造的結構也應該要滿足無間隙傳動的要求。

（3）振蕩軸軟件維修的要點

機械的部分磨損會導致坐標軸的振蕩，一般來說，在進行數控機床舊設備的改造與維修時，需要找出原Nc系統中的相關參數，再適當擴大到位帶與夾緊帶，以對坐標軸的振蕩問題進行臨時性的解決。但是需要對機械部門的磨損進行徹底的修復才能徹底解決坐標軸的振蕩問題。

（4）數控機床維修改造的調試與驗收

對數控設備進行相關的調試以及對維修的標準進行合理的驗收也是數控機床維修改造必不可少的一個步驟。在進行數控機床的調試過程中，需要有專門的負責人來對機械、液壓以及光學、傳感等操作進行合理的調試，并按照從小到大、從簡到繁、從外到里的程序來進行。而在制定維修工作的維修標準時，也應該要遵循實事求是的原則，根據數控機床的具體特點進行系統的考核。

4.發展前景和趨勢展望

隨著我國制造業的不斷發展，數控機床將越來越多，并且每個數控生產廠商的設備都是不一樣的，這對于維修人員是一個極大的考驗，所以要在傳統的維修診斷方法中要總結精華并另有創新。隨著計算機的更新速度很快，并根據最新的西門子840DSL數控系統的結構來看，網絡技術應用的很多，伺服的配置完全是計算機識別硬件的方式。故維修人員也要與時俱進，在不斷完善自己的維修方法的同時，還要繼續學習當今最新的計算機等方面的知識，這樣在遇到同樣的維修困境時，可以重新屢清思路，多角度分析故障點，從而找到故障的切入點，成功的排故。

5.結束語

總而言之，數控機床的維修改造并不是一項容易的工作，要想從根本上消除故障，我們不僅需要理論知識扎實的數控人才，還需要數控設備維修管理研究深入的專業人才，只有那些擁有扎實理論知識的數控專業人才和具有豐富維修經驗的數控維修人員結合起來，才能給我國的數控機床發展帶來新的活力，以充分發揮數控機床的效益。在職業院校的教學中要有針對性地聯系企業實際，培養的學生要能解決企業的生產所需，才能符合企業和社會的要求。

參考文獻

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