时间：2023-06-02 09:57:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇五轴数控机床，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：五轴；数控系统；数控机床
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0112-02
机床作为当前机械加工产业的主要设备，在某种意义能够代表了一个国家的机械制造业水平的高与低，机床设备不但同家的航空工业、船舶制造、军工产业、科研技术、精密器械等设备制造行业有着非常大的关系，而且还与人们的日常生活等方方面面密不可分。从某种意义上来讲，如果一个国家没有制造业的支撑，这个国家就很难真正的实现现代化的建设。而五轴联动数控机床是目前世界上最先进的机床设备，如果国家拥有五轴数控机床则象征着国家目前的机床制造业的处在世界上最先进的水准，在数控机床的制造技术上处于领先的地位，所以对于五轴数控机床的研制一直以来都是世界各制造大国不遗余力的研发重点展对象。
1 重点发展的关键技术
1.1 高速、精密加工技术
1.2 高智能化技术
五轴机床的智能化技术将使未来发展最主要的方向之一当前的智能数控机床的智能化技术已经有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。未来的发展将结合电子信息技术及先进控制理论，更大程度的提升五轴机床的职能化程度。
1.3 控制及动作部件的改进
数控机床的性能指标要依靠与其主要的功能部件性能，其主要功能部件的性能好坏直接影响数控及创的技术参数和性能水平，所以提升功能部件性能使其不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并结合五轴数控机床进行应用，是未来数控机床获得质的飞跃的关键技术。如全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。
2 国产五轴机床的发展
数控机床现在已越来越广泛的成为其他制造行业的必要设备，而且技术发展也相当快速，令人惊叹。五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。国外为解决多面体零件加工问题，所以开发出了五轴数控机床，随着科技的发展，数控机床也逐渐的向高端化复杂化进行发展，在原有数控技术的基础上又增加了新型功能，新型的数控技术不但能够实现传统车床功能还能够进行铣削加工。国外五轴数控机床的研发和使用，实现了数控机床工作效率大幅增加的效果，其工作效率相当于某些大型的自动化生产线的工作效率，在节约设备的占地空间的同时也节约了机械生产厂家的投资预算。我国的五轴数控机床行业与国外行业相比仍然存在的主要不足，如表1所示。
目前我国已经有很多的机械制造集团公司开发出五轴联动数控高速机床，其技术已达到世界顶极加工设备水平，并且与传统的五轴机床相比，具有联动、高速的特点。每台售价超过1 000万元，已经被广泛的应用于航天业、机械元件设备业、中大型冲压射出模具、游艇外形业、复合材料加工业等。自从全国首台自制五轴联动数控机床的正式启用，不仅填补了国内行业空白，为我国机床制造产业抢占国际市场制高点，同时机床制造企业也实现了由高端产品制造商向高端设备制造商的转型，加快推进创新发展和新型工业化进程产生深远影响。随着我国科学技术的不断快速发展我们有理由相信，五轴联动数控机床一定会加快实现由研发试制向定型量产的华丽转型，我国的机床制造企业也将成为世界机床制造业中领先的半导体设备和五轴联动数控机床生产商。
3 中国五轴数控机床未来的发展方向
我国五轴数控机床在结合国外先进技术的同时也要走出有自身的特色的发展道路，其关键是就在于要加大企业的自主创新能力，注重以机床制造企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术研发体系建设。
①国家重点扶持机床制造企业，促进企业形成技术创新体系。我国五轴数控机床的研发和制造目前仍处于起步阶段，所以未来我国将根据五轴数控机床发展形势，在机床行业有计划地建立面向汽车行业的自动化装备，组建大型精密复合冲压成形机床、超精密磨削、特种加工、高档数控机床和数控系统性能试验中心等机床制造研究中心，巩固和发展机床制造企业技术开发体系的建设，鼓励企业积极研发和制造高速精密的五轴数控机床的项目实施。
②迎合市场需求走出具有企业特色的技术道路。机床制造企业在五轴数控机床产品的开发立项要以市场用户的实际需求为依据，共性和关键技术攻关和功能部件的开发要以主机发展为牵引，以满足市场需求为根本目的。加强五轴数控机床共性和关键技术如高速化技术、智能化技术、复合化技术和环保技术等的攻关，共性和关键技术攻关必须要以高档数控机床发展为主攻目标，提高整机可靠性和产业化水平。
③积极引进先进技术。通过引进技术消化创新、集成创新和原始创新等方式，掌握当代数控关键技术，发展品种，提高自主开发能力，提高国产数控系统和关键功能部件的配套能力，特别是要提高在国产中、高档数控机床中的配套能力。并以国家重点工程为依托，加速国产五轴数控机床的推广。
4 结 语
参考文献：
[1] 徐巍.高档数控系统的功能规划和关键技术研究[D].上海:上海交通大学,2009.
关键词：数控机床；数控编程；后置处理
目前的数控机床自带有编程程序，可是有时自带的编程程序不能满足复杂的编程需求，这就要求编程人员对数控编程作后置处理并传输。
1 基于网络的数控编程需要处理的参数
要用网络的数控方式编程，先需了解数控机床编程需要处理的对象。
数控编程要应用多轴加工的方式处理对象。过去，机床会应用两轴加工的方法，即Z轴固定，X与Y轴为可变座标轴，这种加工的方式过于粗放。目前人们应用了五轴机床三轴联动加工的方式。数控编程的编程对象即为五轴。数控编程的加工原理为右手笛卡尔坐标系为标准加工；标准座标轴原点为基础，该参数不可变，其余参数可变，数控编程需用程序控制可控参数；数控编程要用程序描述的方式控制刀具行动。数控编程具体的处理对象为刀位轨迹、切削工具、加工方式这三项内容。
数控编程人员要针对作业的需要了解编程后置处理的范围，给出编程的方案、调整编程的参数、在计算机上做好编程模拟实验，待编程模拟实验的结果满足数控机床加工的需求后，方可将上传数控机床加工的程序，让数控机床以此程序为依据开展生产作业。
2 基于网络的数控编程需要应用的平台
构建网络平台――要做好数控机床的后置处理与传输，需要网络的支持。比如数控机床需要下载配套的后置配程软件或者与之相关的插件等。现代的数控机床都自带有连接网络的串行通信插口，在开展数控后置处理时，需让数控机床连上网络。
构建硬件平台――数控机床本身即为一个硬件系统，只要数控机床编程人员仔细阅读数控机床的说明书，就能掌握数控机床的硬件操作要点。比如RS-232串行口的数控机床可应用摭展卡与数联网连接。此时扩展卡可将数控机床的通信协议转换为以太网的通信协议，让数控机床可以接受互联网中的信息。如果数控机床自带有DNC智能插口，那么数控机床可以直接接受互联网的信息。
构建软件平台――要完成数控机床的后置处理工作，就需要给数控机床一个后续编程的环境。为数控机床提供网络环境与硬件环境的目的，实际上就是为了让数控机床能够下载DNC集成系统，数控编程人员需在该集成系统中完成数控编程后置处理工作。如果数控机床没有DNC集成系统，就需下载该系统；如果数控系统自带DNC集成卡，则可仅需完成DNC集成系统的升级。
3 基于网络的数控编程后置处理的方法
数控机床一般自带有简易编程的功能，只是人们应用数控机床生产复杂的机械时，可能现有的数控编程命令不能满足人们特殊的生产需求，此时人们就要应用编程后置处理的方法完善这类程序，这个过程，就要依靠数控机床的后处理器完成。数控机床的后处理器就是要把人们下达的特殊指令转达为数控机床能够理解的命令。数控机床的后处理器具有接口功能、NC程序生成功能、专家系统功能、反向仿真功能，应用后置处理器，人们可以了解下达的指令是否可以满足数控生产的需要。
当人们设置好数控编程平台以后，人们要用编程的方式完成数控机床的后置处理。过去，人们要应用G语言为数控机床编程，这种编程方式不够直观，若未受过专业编程训练的工作人员可能不能完成编程操作。现在人们设计了一套宏命令指令串，这些指令串中自带有数控操作命令，人们如果要完成数控编程的后置处理工作，只需要给将这些宏命令串组合成程序指令，就可完成编程操作。以CAXA-ME软件为例，该软件自带的宏命令串共计有35个：01――当前后置文件名POST-NAME；02――当前日期POST-DATE；03――当前时间POST-TIME；（下略）……
数控机床编程人员只需要向宏字符串下达程序操作指令，编写程序头，下达换刀指令，即可应用编程的方式完成特殊的数控操作。在这个过程中，编程人员需要通过编程的方式控制文件的长度、控置行号、控制编程的方法、数值的格式、圆弧的控制、做好文件扩展名的设置。
以编程人员要编写一个程序名为test1的文件，它的文件序号为1234为例，该程序的开始编号为100，而增量为2，刀具号为01号，主轴的转速设置为每秒1500r，该程序的后置步骤可描述为表2：
数控编程人员处理完程序以后，可传输编写的程序，该程序通过后置处理器的验证以后，若证实该程序能满足数控生产的需求，该程序即可被应用。
4 总结
数控编程人员以此方法可对数控机床的程序作后置处理与传输，应用此方法，数控编程人员可编写出较为复杂的数控生产程序。
参考文献：
[1]范兴柱，王金伟，栋，楼佩煌，叶文华，戴勇.集成制造车间生产控制的小型DNC系统技术研究[J].机械制造与自动化，2001（05）.
20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。
采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。
1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。
这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。
在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。
数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。
然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。
到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。
数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。
1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。
80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。
目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。
所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。
那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。
为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。
第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。
车床依用途和功能区分为多种类型。
普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。
转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。
自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。
多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。
仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型
立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。
铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。
专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站
看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。
我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。
金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。
由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。
自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。
但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。
机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。
就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。
美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。
欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。
韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。
近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。
目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。
美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。
1.美国的数控发展史
美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。
2.德国的数控发展史
德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。
3.日本的数控发展史
日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。
4.我国的现状
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。
在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。
2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。
四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。
参考文献：
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9.《瞭望》2007年第37期
关键词：软PLC 数控机床 功能开发
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0043-01
文章运用PLC达成数控机床当中除了高速插补的运动轨迹的控制通过数控的核心程序进行完成以外的全面的功能控制，明显的体现在它的功能在控制上有着极高的灵活度：在允许的范围之内的数控轴配置，控制信号变动以及辅助信号控制等等，只需要采取更改PLC的编程，便能使具体的配置马上生效，这样也让同样的数控系统能够较为灵活的运用到不是相同配置的具体数控机床之上，并且能够让掌握一般PLC编程的用户同样能够开展功能的维护以及设计、开发等相关工作。
1 数控机床中PLC系统的具体结构
PLC能够独立的通过I/O的接口和数控系统进行连结，同样能够通过总线和数控CPU进行连结成嵌入式的PLC，亦或是和数控系统共同使用CPU形成软PLC，共同使用I/O的接口和内存，针对数控机床的相关功能做出控制。
PLC和CNC相互共同使用CPU，两者之间彼此信号的传送在CNC装置的内部进行，而PLC和机床电气的控制信号具体的传送可以通过CNC接口实现。所以，这个PLC的部分被当成CNC的基本功能进行统一的设计与制造，在结构上非常的紧凑；PLC的控制程序一旦经过编制，然后传送进CNC的装置内，就可以实现数控系统对于机床在功能信号上的控制。
2 基于功能控制的PLC的具体设计
2.1 设计的具体方案
这套设计中下列的一些数控机床的基本功能：
（1）数控机床在进行轴数控制的灵活配置的功能；
（2）一旦发生突发的情况：超程、过载、掉电以及碰撞等一些处理急停的功能；
（3）机床的操作面板进行控制的功能；
（4）主轴具体的起动、转向、停止以及进给轴控制的功能；
（5）冷却液进行起动以及停止的控制功能；
（6）进行自动的控制功能。
另外，还可按照数控机床对于控制的要求，增设或是削减有关的功能。运用较为结构化的编程对每个功能PLC的子程序进行编制，使PLC的主程序进行调用，达成系统功能的扩展。
2.2 PLC程序的具体设计
在PLC程序具体的设计思路中，全面的介绍了怎样使用每个功能的子程序以及PLC程序具体的设计方法，另外，一旦机床的配置产生了变化，可以第一时间构建起有关的控制程序。
（1）关于主程序的设计。数控机床在通电之后便开始主程序的执行。第一步将系统初始化，然后将每个的部位实施第一次中心的操作，接着系统会进入到监控的状态，进行机床的操作面板上控制信号的处理，如果是自动加工的指令便进入数控核心的NCK程序，调用相关的轴使能的控制程序，同时起动冷却，完成自动的加工。在进行加工的时候如果产生了硬限位的保护等这类突发的状况，则需要调用急停的程序终止系统的工作。
运用PLC编程，能够让程序的设计很大程度上得到简化。这里面运用了模块化程序的设计，每个功能的模块都要由主程序进行调用，功能模块可以按照数控机床具体的需求进行不断的扩展以及灵活的配置，让控制功能具备良好的柔性以及可靠性。
（2）关于轴使能控制的子程序。进行各轴脉冲使能以及控制的使能信号的控制，监控各轴具体的参考点的开关信号及按照主轴的命令对主轴使能的信号进行控制，同时依据位置的调节器实际生效状态触发垂直轴的电机抱闸，避免由于垂直轴的自重导致下落。
以防进给轴的超程以及做到零点定位的精准，每一个进给轴都配备两个硬限位的开关以及一个参考点的开关，并且每一个轴都拥有脉冲的使能以及控制的使能等信号，所以要使用的开关量的信号非常多。
（3）关于子程序的初始化。初始化的程序在机床进行通电之后第一个PLC的循环就被主程序所调用。按照机床具体配置的参数进行数控核心接口信号的设定。针对伺服电机的观点的编码器实行格雷码的初始化，这样能够明确机床控制的目标具体的方式选择以及轴选择等。初始化的程序可以使PLC系统进入到初始化的工作状态。
3 程序的具体调试
（1）设置机床的类型。先将机床的参数设置成0，屏上显示机床是通用的机床，能够控制五轴的驱动；其次，将机床的参数设置成1，则屏上显示机床是车床的配置，能够实现三轴驱动车床系统实际的应用；然后，将机床的参数设置成2，则屏上显示机床是铣床的配置，能够实现五轴驱动铣床系统的实际应用。
（2）设置机床的轴数。针对以上铣床的配置，能够了解到是四个进给轴与一个主轴，适用四坐标的数控铣床的具体控制。现在将机床的参数设置成是0，这样就去掉了A轴，屏上显示为机床的配置是X、Y、Z轴以及一个主轴，经过这种设置以后，这个系统则能够适用实际的配置是三个直线的进给轴与一个主轴这种三坐标的铣床具体的功能控制。
（3）各个进给轴具体的使能控制。可以针对各个进给轴进行运动的控制以及方向的判断；监控的参考点的开关信号，不管运动轴以什么样的速度回到参考点，而在参考点的周围都可以变回成给定的回零的速度并且准确的定位。
（4）主轴控制的调试。对主轴具体的使能信号进行控制，能够手动或自动的控制主轴的具体运行，完成正转和反转以及定位。
（5）辅助功能的调试。可以手动以及程序自动的调用并且控制冷却与系统具体的使能信号，完成起动以及停止的操作。
4 结语
事实表明，运用软PLC开发数控机床具体的功能控制非常具有可行性以及合理性，功能比较完善、灵活通用、可靠性非常高以及操作便捷等优点，有着很高的使用价值。
参考文献
[1]黄延延，林跃，于海斌.软PLC技术研究及实现[J].计算机工程，2004，30（1）.
【关键词】数控技术；后置处理；CAM；五轴联动；加工仿真
NC Machining Simulation of Five-axis Linkage Machine Tools
(for A-B Turntable)
Li Xiang
(Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China)
Abstract：General CAD/CAM software has its own CAM module that calculates the complete information of the tool path.In order to meet the requirements of five-axis linkage machine tools，post-processing is needed to acquire NC code applicable to the given machine tools.The post processing of five-axis linkage machine tools concerns the calculation of rotary angle and the complicated coordinate conversion.The specific post-processing of A-B turntable five-axis linkage machine tools is proposed in the paper.The processing program is developed by Visual C++ via the coordinate conversion of machine tools and workpiece.It is simulated and verified by VERICUT software.
Key words：numerical control；post-processing；Computer Aided Manufacturing (CAM)；five-axis linkage；machining simulation
1.引言
五轴联动数控加工系统广泛用于加工复杂曲面，这种先进的加工系统对我国航空、航天等领域的精细加工有着举足轻重的作用。UG是广泛应用的建模及加工仿真软件。探索UG的通用后置处理系统与专用数控系统的结合，具有重要意义。
VERICUT是数控加工仿真软件，它可实现对机床、刀具、工件加工过程的可视化，对于减少报废、节约材料和提高制造的技术水平都有深远影响。
2.基于UG的CAM数控加工
Unigraphics Sloutions公司（简称UGS）是全球知名的美国MCAD供应商，UG是其推出的集CAD/CAM/CAE为一体的三维参数化设计软件，也是世界先进的计算机辅助设计与制造软件。
UG包含的众多功能模块，涉及到工业设计与制造的各个层面。UG的工业设计制造流程为：
2.1 UG CAM简介
UG CAM即加工制造模块，是UG的重要模块之一。其主要功能是承担交互式图形编程（数控编程），即针对CAD三维模型所包含的产品几何表面信息，进行数控加工刀未轨迹的自动计算。UG CAM模拟制造的过程可概述为：根据设置的工艺方案参数，生成数控程序，即导出以“.cls”为后缀的刀位轨迹文件。
2.2 UG CAM后置处理现状
UG与目前市场上流行的其他CAD/CAM软件一样，带有自己的后置处理模块。但是目前没有开放五轴联动非线性误差校核和非线性误差控制功能。由于不同结构（双转台、双摆头、摆头—转台）的五轴联动数控机床具有自身的结构特点和制约机床加工质量的关键结构参数，通用后置处理系统很难在生成数控程序时，全面而有针对性地考虑机床自身结构特点所造成的非线性误差。因此，目前国内很多CAD/CAM系统的用户对软件的使用主要是CAD模块，对CAM模块的应用效率不高，一个关键原因就是软件只配备了通用后置处理系统，而用户没有根据具体的数控机床特点进行必要的二次开发，由此生成的代码还需要人工做大量修改，严重影响CAM模块的应用效果。
后置处理的任务是对数控编程所导出的刀位文件进行处理，生成指定数控机床的控制指令。尽管各厂家数控机床的具体功能和指令系统存在着差异，但后置处理的过程却有不少相似之处。因此，对主要的CAD/CAM系统进行探索，将其通用后置处理与各种数控系统及数控机床相结合，解决数控加工的矛盾，具有较大工程应用价值和意义。
本文将以西门子840D数控系统为例，将UG CAM所导出的CLSF刀位轨迹文件经过后置处理导出西门子840D数控系统所应用的ISO加工指令。
3.后置处理
关键字 数控机床；控制技术；机床维修；数控电子
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0181-02
0 引言
随着电子行业的日益更新，当今数控理论的调整发展，使得数控技术也在不断地跟着进步，数控系统的结构因此变得更加地复杂，智能化程度也是越来越高，数控技术在生产中的实践运用，维护等技术，也在不断地变化着。因此，对于数控机床的控制和维修，形成一套完整的理论系统体系，是大多数控技术人员的期望。希望借助这个理论体系，让控制和维修人员，能够更加快速地掌握数控的操作和维护技术。
1 数控机床控制技术
1.1 概念
数据机床控制是指通过数控程序，对数控机床下达工作指令，让数控机床按照预定的工作程序，对需要加工的零件进行自动化操作的过程。其操作前，需要先确定零件在机床的安装位置，刀具与零件之间在进行工作时的尺寸参数。机器操作的路线，切削规格等参数等。掌握这些参数之后，才由程序员编制加工的数控操作程序单。然后让电脑按照制定的程序，进行规范的操作的一种深加工过程。
1.2 数控机床的电气控制
数控机床的电气控制主要由电流、位置、速度三个控制环利用串联的原理组成的。
1）电流环的功能是为伺服电机，提供其所需要的转矩电路。通常情况下，其与电动机之间的匹配调节，是事先就由制造者配备了相应的匹配参数。其反馈信号也在制造时，已经在伺服系统内联接好了。因此不需要事后进行接线与调整；
2）速度环的功能是控制电机的转速，也就是坐标轴在工作时的运行速度的电路。速度调节器其P、I调整值，都是根据骚动坐标轴负载量，或者是机械转动的刚度与间隙等特性来决定的。一旦这些特性发生了变化，就需要对机械的传动系统进行检查和修复，然后再正确调整数控设备速度环的PI调节器；
3）位置环是对各坐标轴按照程序设备的指令进行工作，用于精确定位它位置的控制环节。位置环的正确运行与否，直接影响到坐标轴的工作精度。位置环的工作包括两部分。
其一，位置环是测量元件的精度是否与CNC系统脉冲当量匹配。测量元件每次移动的距离，外部倍频电路是否与系统庙宇的分辨率相符。测量元件与分辨率肪冲比必须达到100倍频方，才算合格。比如，位置测量时，元件脉冲次数10/mm，那么系统的分辨率应为0.001mm才算匹配。
其二，对位置环KV值的设定和调节。KV值一般是被当作机床数据进行设置的，数控系统中，对KV值的数值单位和设置地位都进行指定。速度环在进行最佳化调节后。KV值则是鉴定机床性能好坏，工作精度是否准确的重要因素。KV值体现了机床运动坐标，运动时性能的优势程度。关于KV值的设置，需要参考和符合以下公式：
KV=V/其中KV即位置环增益系数 V即坐标运行速度，m/min 即跟踪误差，mm 注意不同的单位，数据参数代表的涵义也不一样。
2 数控机床维修方法
2.1 故障检查
首先要对进行进行检查，查找机床究竟问题出在哪里，先可对机器的使用人员进行询问，再进行目测，触摸机器的各个线路是否完好，检查是否短路。再通电进行检测，如果不行，再利用进行检查，对机器的信号与报警装置，接口状态，参数调整等各种方法，直到查出机床的问题为止。故障检查这一步就算结束了。它是机床维修前的基础工作。只有正确地发现其问题，才能有针对性地对其进行修理。
2.2 维修方法
故障排查出来之后，再进行机床的维修，这里给大家介绍几种常见的机床障维修方法。
1）电源：电源是整个机床是否能够顺利工作的能量来源，它的损坏轻则会导致程序数据丢失，产生停机现象。重者可能毁坏整个系统。在我国，由于电力系统不是很充沛，所以经常导致电源的损坏，电源损坏应及时维修。然而做好提前的准备，才是预防电源损坏的根源。因此我们在设计机床的供电系统时，就尽量为它提供单独的配电箱，在电网供电质量不良的地方，三相交流稳压装置，也是必须事先配备的。接入数控机订的电源中线与接地线一定要分开，并且使用三相五线制等；
2）位置环故障：首先，位置环报警可能产生的原因是位置测量回路开路、测量元件已经损坏、接口信号损坏等。其次，坐标轴在脱离指令下运动，可是造成的原因是漂移可能过大；位置环或速度环接成正反馈；元件损坏等；
3）机床坐标查找不到零点。可能造成的原因是零方向与零点远离；编码器损坏光栅零点标、回零差事开关失灵等；
4）机床动态性差：其中原因可能是机械传动系统磨损严重，或者间隙过大造成的。或者是导轨工作做得不充分。对于电气控制系统，造成这样的问题可能原因是速度、位置环和相关参数，已经不处于最佳匹配状态。应在故障排除后，及时进行调整，使得达到最佳效果。
诸如此类等等问题，故障在查出之后，立即根据相关的维修方案进行正确地修理，对各种电路，参数，控制系统，电源等问题，进行仔细确认，然后针对性地调整维护方案，并且把每次维修的记录地都记载下来，以便下一次遇到同样的情况，好迅速地作出处理。
3 结论
根据以上依据，我们可以得知，数控机床的控制与维修技术，在我国虽然还没有形成非常完善的理论体系。但是只要我们仔细地摸索排查，利用自己和别人总结出来的经验，记载下来，对我国未来制定完整的数控机床控制技术和机床维修技术，无疑有着重大的借鉴意义。
参考文献
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【摘 要】随着科学的不断进步和社会的不断发展，我国的数控技术取得了长足的进步。在机床行业中，数控机床的比重越来越大。一个国家的数控技术水平直接关系到一个国家的的综合国力。本文将有利于更好的了解当代数控机床技术与发展。
【关键词】数控机床；发展；自动化；环保
数控机床一般由输入输出设备、数控装置、伺服单元、驱动装置、可编程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。在加工过程中突出表现为：加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度。
我国数控机床制造业在一代一代人坚持不懈的努力中，取得了一些显著的成就。奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了一些具有批量生产能力的数控系统生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。虽然在数控技术方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国的数控技术的发展和很多国外的先进国家相比还有一定的差距。主要突出表现在：配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；相关标准规范的研究、制定滞后。
速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量。高速度、超精度加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。特别是在超高速切削、超精密加工技术的实施中，对机床各坐标轴位移速度和定 位精度提出了更高的要求；另外，这两项技术指标又是相互制约的，也就是说要 求位移速度越高，定位精度就越难提高。高速加工技术发展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，发展到机床加工全面高速化，从而实现加工制造的高质量和高效率。
在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上， 因此数控机床实现了一机多能，以最大限度地提高设备利用率。另外前台加工、后台编辑的前后台功能，充分提高其工作效率和机床利用率。
随着五轴联动数控系统和编程软件的普及，五轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点，由于在加工自由曲面时，五轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削三维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在三轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削，因此五轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。
随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求 具有远程通讯服务等功能。机械制造企业越加广泛地使用数控加工设备。数控应用软件日趋丰富和具有人性化。虚拟设计、虚拟制造等高端技术也越来越多地为工程技术人员所追求。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代机床发展的重要趋势。在数字制造的目标下，通过流程再造和信息化改造，为企业创造出更高的经济效益。
柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓、完善；高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与各种软件联结，向信息集成方向发展；网络系统向开放集成和智能化方向发展。智能加工是一种基于神经网 络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工，它是要在加工过程中模拟人类专家的智能活动，以解决加工过程许多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量 的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型，自整定等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修等。世界上正在进行研究的智能化切削加工系统很多，其中日本智能化数控装置研究会针对钻削的智能加工方案具有代表性。
现代的机床行业必须把环保和节能放在重要位置，即要实现切削加工工艺的绿色化。目前这一绿色加工工艺主要集中在不使用切削液上，这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康，又增加资源和能源的消耗。干切削一般是在大气氛围中进行，但也包括在特殊气体氛围中不使用切削液进行的切削。不过，对于某些加工方式和工件组合，完全不使用切削液的干切削目前尚难与实际应用，故又出现了使用极微量的准干切削。对于面向多种加工方法的加工中心之类的机床来说，主要是采用准干切削，通常是让极微量的切削油与压缩空气的混合物经由机床主轴与工具内的中空通道喷向切削区。在各类金切机床中，采用干切削最多的是滚齿机，这使得我们在生产中应更加注意环境的保护。作为新一代机械人我们相信我们能把中国的机械产业做得越来越大，越来越精，越来越强。■
“我所从事的工作是我的兴趣所在，是一项很光荣、很有意义的工作。”发展数控技术，振兴航天工业，是他的心愿
第一眼看到刘争，感觉他是个话不多且羞涩的人，面对采访，他显得有点紧张，可是一谈到数控技术，他马上变得神采飞扬，滔滔不绝地和你聊着关于数控的话题。12岁的曾说过：“为中华之崛起而读书”，刘争的理想也很宏伟，就是为振兴航天工业而奋斗。“发展数控技术，振兴航天工业”，是他的心愿。
首都航天机械公司1车间工艺员刘争1米78的个头，清瘦的脸庞，一脸灿烂的笑容，给人一种“邻家大男孩”的亲切感。高中毕业后，成绩优异的刘争顺利考入清华大学机械工程及自动化专业。一次课堂上，老师在分析中国制造业形势时说，中国的制造业水平在全世界是很落后的，作为清华大学的学子有责任振兴中国制造业。老师的一番话在刘争的心里打上了深深的烙印，从那时起，他就立志要振兴中国的制造业。
2005年，刘争从清华大学毕业后就来到了一车间工艺组，很多同学都去了待遇更好的外企或者私企，但他毅然选择了航天，成为一名数控机床编程工艺员。
2009年，刘争作为国防科技与工业局“千台数控机床增效工程”课题的实际负责人，通过刻苦攻关有效完成了课题的一期研究任务，使数控机床增效50%。
2010年，他作椤扒台数控机床增效工程”二期的主要负责人，要把一期的研究成果推广到公司13台数控机床上，通过不断攻关和研究，顺利完成推广任务。在推广过程中，他在某大型圆柱壳体上采用了新式刀具路径，并进行了加工试验和先进数控技术应用，使其典型网格特征加工效率在原有增效的基础上又提高了42%。
航天产品存在大量需使用角铣头才能加工的零件，传统工艺方法中，五轴机床附加角铣头后，无法使用五轴联动功能，五轴机床只能当作四轴半使用。刘争深入研究，自主开发了五轴机床附加直角铣头后的五轴联动功能，拓宽了该设备的加工范围，简化了操作流程，提高了加工精度，使原来加工12小时的产品在3个小时内就可保质保量完成，这一技术已达到了国内先进水平。
某进口设备是重点五轴设备，每次加工零件必须把工作原点设在工作台回转中心，不仅限制了加工效率，还耗费工艺人员精力，增加了出错概率。刘争调查研究后成功实现了该机床的RTCP加工模式，使得该机床可在任意装夹位置加工任何形状的零件，大大提高了设备性能，并降低了出错概率。
工作几年来，他连续3年绩效考核为“优秀”，在2010年第四届全国数控技能大赛中，获得了第二名的好成绩。刘争的成功绝非偶然，“把工作做到位，不留疑点，要理解透，不能模棱两可”，刘争这些看似平凡的话语却道出了他成功背后的原因，那是对专业技术不懈的追求，对心中理想无悔的坚守。
刘争自豪地说：“我所从事的工作是我的兴趣所在，是一项很光荣、很有意义的工作。”没有哪项工作是为谁量身定做的，一个人能否成才，在一定程度上取决于他对工作的态度。当有人抱怨工作岗位的优劣时，刘争已经在自己的岗位上成了“状元”。“振兴航天制造业”，数控娇子刘争的这份执着感染着身边的每一个人。
关键词：中职；数控机床；培训；教学方法
中图分类号：G712；G718.3 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2017）05-0048-01
随着科学技术水平的不断提高，各种先进制造技术得到日益广泛的应用，生产企业需要大量善于进行技术创新的应用型人才，其中，数控机床操作技术工更是目前迫切需要的“灰领”人才。在这样的背景下，数控培训方兴未艾，许多职校跨出校门接受社会培训。因而如何尽快、有效地提高数控培训学员的知识水平与操作技能是一个重要课题。
一、形象比喻，通俗易懂
由于大多数学员是初次接触数控机床，且文化程度较低，对一些基础知识与概念的理解有困难，这时可以举一些通俗易懂的例子来进行教学。例如，数控机床的基本M成及工作原理可以以人作比喻：控制介质相当于语言、数控装置相当于大脑、伺服系统相当于神经系统和肌肉、检测装置相当于感觉器官、机床本体相当于人体骨架。比如在做队列操时，人听到“立正”口令时，将语音信号变换后传递给大脑，这个“立正”命令必须是人能听懂并明白其含义的，否则无法做出反应。大脑接受了“立正”命令信息后，马上记忆起该命令的动作要求，即人站直、腿并拢、手放好，并通过感觉器官检查动作是否准确到位、符合要求，然后发出动作指令。这个指令是很微弱的脑电波信号，不足以刺激肌肉运动，通过神经系统放大并传递后刺激相应部位的肌肉舒展或收缩，牵引骨骼运动，这才最终完成了“立正”动作。如果听不懂命令、不知道命令的含义、大脑不能正常思维或神经系统有障碍、肌肉拉伤或萎缩、骨骼有损伤，那么人就不可能做出正确的动作。同样，如果程序有误、数控装置有问题、伺服系统有故障、机床本体部件损坏，那么机床就无法正常运转，也就不能加工出合格的零件。有时程序出错，甚至会造成严重事故。这样一来就把基本概念讲清楚了，学员也容易理解。其他如开环、闭环、半闭环控制方式、可控轴与联动轴等都可以用类似的方法讲解。
二、分析透彻，搞清概念
有些简单却重要的概念往往不被重视，包括专业人员，但又很容易出差错，这些问题必须讲清讲透，否则学员一知半解，掌握不了要领，导致在实际操作时出现失误。例如，数控车床坐标系的问题，数控车床同样采用人人皆知的右手笛卡儿直角坐标系，简单易懂，但问题是如何在所用机床的实际坐标系上判别圆弧的顺逆时针走向。多数学校的工业训练中心和社会培训机构因经费原因，一般采用经济型数控机床进行培训，而企业则多采用中高档数控机床进行生产。经济型数控车床的刀架位置与中高档数控车床不同，X轴及Y轴的正向正好相反。判断圆弧的顺逆时针走向应对着Y轴正向看过去，而经济型数控车床的Y轴正向向下，判别朝向和视线方向相反，因此看起来是顺时针其实是逆时针。这个基本概念很简单，但也容易出错，甚至在某些数控机床的操作说明书上也出现这类错误。其他如数控指令的用法，尤其是循环指令的功能与刀路、坐标及刀具参数的设置等问题也必须要讲清楚、准确到位。
三、工艺是重点，编程是基础
初学者往往很重视编程，把精力都花在这上面，而忽视了加工工艺。其实，数控机床是按照人所编的数控程序进行自动加工的，程序里面包含了工艺因素，反映了编程者的工艺思路，所以说，程序编得好不好，完全取决于工艺排得好不好。因此，除了编程方法还需要介绍数控机床有别于普通机床的特点与要求，重点讲解工艺分析、切削参数、刀具选择、走刀路线等工艺性问题。数控培训也可尝试创新教学，在学员初步掌握基本编程及操作技能后，让他们按照自己的兴趣设计一个零件并进行加工，从中可以发现许多工艺问题，尤其是刀具选择和刀路安排，此时教师再指出错误并给予指导，使学员印象深刻更易于接受，效果比教师单向讲解要好得多。
四、掌握要领，运用技巧
接受培训的学员有些是普通机床的操作工，有一定的切削加工经验。有些则刚取得初级证书，工作经验很少，在习惯上往往还按照普通机床的操作过程来编制数控程序，这就需要在培训中反复强调数控机床的工艺特点，指导学员逐渐接受、掌握数控机床有别于普通机床的一些工艺处理方法。对培训中出现的典型问题和特别容易出错的地方，可召集学员进行现场讨论，让大家相互汲取教训，这样做学员们既印象深刻，又能共同提高。培训使用的经济型数控机床，采用的是开环系统和步进电动机，在运行过程中极易失步且无法补偿，故而精度较低、误差较大，在操作中应加以注意。编程时仍按图纸规定的尺寸作为坐标参数，但在对刀设置坐标时要留出一些余量，或修改调整刀补参数，加工结束后按实际测得的零件尺寸重新设置坐标或修改刀补参数，再运行精加工程序予以修正，这样就能加工出合格的零件。
五、结束语
数控机床操作工为紧缺工种，社会需求量大，政策扶持力度大，考工不受年限，取得某级别资格后，可马上申报高一级资格鉴定。因此，在培训中要加强学员的素质教育，抓好基本技能的训练，给学员打好扎实的基础，使他们能够尽快达到工作要求，提高专业技能。
参考文献：
关键词：CNC 系统的故障信息提示；初始化复位法及参数更改；故障定位。
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0510177-02
在数控机床中，大部分的故障都有据可查，而有些故障CNC系统提供的报警信息相对比较含糊甚至根本没有任何征兆，甚至出现故障的周期较长，没有规律，不定期，这些疑难故障给查找分析带来了很多困难。对于这类数控机床故障，需要对具体故障情况做具体检查和分析，逐步缩小故障范围，而且检查时特别需要机械、电气、液压等方面进行综合判断，不然就很难快速、正确地找到故障的真正原因。
对于数控机床如采用日本FANUC数控系统的龙门铣机床，掌握机械原理、液压与气压动传动图，要弄清楚在机床中作用和控制方式。并在图纸上详细注明，比如机床附件、刀具自动换刀，安装动作比较复杂，要分解来理解。刀库控制、换刀控制、刀具锁紧装置有气压传动来实现的，他们是由哪个电磁阀动作来实现的？对应的PLC输出是哪几个点？在图上详细注明，这样从电气控制到机械执行动作一目了然，同时特别对机、电关系比较密切的部分要重点了解，特别是现在数控镗铣床利用数字阀和伺服比例阀技术，要了解阀调整方法及调整数据，要重点了解阀功能和作用，特别动态和静态时比例阀电流及相对应的平衡泵的出口压力调节，只有掌握了机电一体化技术，学会多种本领，这样解决问题的就容易了。
数控机床一旦发生故障，要马上向操作者询问故障发生时的现象，要问详细的过程，了解故障出现前产生过什么征兆，当时操作者动过什么元件，外部环境情况如何，改动过什么？发生哪些报警信息，正确的现场资料往往不会造成错误的判断，不能使问题复杂化了，把故障问题正确地罗列出来，数控机床故障问题的一半实际上已经解决了是维修的一个捷径。
1 加工精度异常故障的维护
系统参数发生更改或丢失、机械方面故障、数控机床CNC、伺服驱动器、变频器等参数未能优化执行电机运行异常、机床位置闭环异常或PLC控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因，找出相关联的故障点并进行恰当处理，机床均可恢复正常。生产中数控机床加工过程中经常会遇到精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有五个方面：1）机械传动方面故障，如液压与气压传动部分、主轴、丝杆、进给等部件。此外，刀补的选择及刀具的确定因素、编写的加工程序，人为也可能导致加工精度异常。2）轴向的反向间隙（BACKLASH）出现异常。3）数控机床各轴的零点漂移（NULLOFFSET）异常。4）伺服电机运行状态出现异常，即CNC控制部分及电气出现故障。5）数控机床进给单元参数更改或线路人为的改动。
以沈阳一机床VMC650数控立式加工中心为例，配置的CNC数控系统发那（FANUOI）。在加工过程中出现Z轴精度异常。检查发现z轴轴向间隙过大，用手触摸Z轴伺服电机时感觉到电机抖动比较严重，启/停时不太明显，并且伺服电机启动时存在此种现象，JOG方式故障现象也存在。分析认为，故障原因主要有两种，一是z轴伺服电机工作出现异常；二是z轴机械反向间隙过大。利用FANUC系统的参数NO1008’4切削进给和快速移动间隙进补偿参数进行修改，对存在的间隙进行了补偿；利用“OneTouch”伺服调整方法对伺服电机进行调试，调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能。z轴电机的抖动消除，加工中心加工精度恢复正常。
2 刀具的操作故障及维护
2.1 校正刀具不平衡
刀具存在不平衡的主要原因为刀具在装卡过程中存在问题，刀体里本身有缺陷，刀具设计存在缺陷，上刀所有的调节不合理。事实上每一次对刀具进行调节时，不管调节量的大小，你必须在使用之前再做一次平衡。
2.2 刀具正确的选用和维护
刀具选用是至关重要，刀具平衡不只是测量不平衡量和增加或去除重量。短的分量、轻的刀具容易平衡，比较容易获得很好的精度，而大型的、重的刀具要获得平衡困难得多，并且会产生很大振动的。也可以通过选择已经做过预平衡、预加工到最小不平衡的刀柄来降低成本和节约时间。
2.3 精度配合恰当
除了正确的处理和维护高质量的刀柄，刀具组件能正确地装卡到数控加工中心主轴是非常重要的。为获得牢固稳定的连接刀柄必需与主轴锥孔相匹配，并且尽可能精确。在高速下刀柄配合得好与坏尤其明显。你可能拥有世界上平衡得最好的刀具，但如果它没有正确装卡到加工中心主轴上，那也获得不了好的加工精度。
3 数控机床电气故障范围诊断
数控机床电气故障如何快速定位，有规律可循的，1）数控机床进行开机测试对故障检测，CNC系统通过自诊断判断是否存在故障，故障代码是什么，通过故障代码确定故障范围；2）是判定故障性质，并分离出故障的部位或模块；3）是将故障定位到可以更换的模块（变频器、伺服驱动器、编码器、通讯模块）或其他电器元件，以缩短故障处理时间。为了及时发现系统所出现的故障，快速定位故障所在部位并能及时排除，要求故障诊断应尽可能少且简便，故障诊断所需的时间应尽可能短。
4 数控机床故障排除手段及方法
4.1 复位、初始化法
CNC系统报警使数控机床停止运行，往往由于编程或者瞬时故障引起的，可用强行关闭硬件电源，按复位按钮或复位键进行复位来清除故障，若系统存储器欠压，连接线路接触不良、掉电造成故障报警，则必须对CNC系统进行复位，系统初始化前应注意作好数据备份，倘若初始化失败故障仍无法排除，则必需对硬件进行诊断。
4.2 参数的设置
CNC系统参数正确的设定是保证系统功能的重要依据，一旦CNC系统参数设定错误就可能导致数控机床不能工作或某功能无效。由于用户在编制程序中存在错误亦可造成故障报警或停机，这时可以采用CNC系统的块搜索功能进行查验，改正参数设置中的错误，以确保其数控机床正常运行。如其主轴在启动时实际转速与设定转速不一致，原因主轴转速模拟电压控制功能有效时，主轴转速输入有2种方式：S代码设定主轴的固定转速（转/分），S码值不改变时主轴转速恒定不变，称为恒转速控制（G97模态）；S代码设定刀具相对工件外圆的切线速度米/分），称为恒线速控制（G96模态），恒线速控制方式下，切削进给时的主轴转速随着编程轨迹x轴绝对CNC输出给主轴变频器0-10V控制电压受驱动装置的控制。
4.3 修调法
CNC系统参数正确的设定后，数控机床在使用过程中发现还要进一步调节某些参数，如维修中发现CNC系统液晶显示器画面亮度比较低，经调节屏幕供电12V电压后正常。经调节后正常。
CNC系统与其他电气系统实现控制的最佳化，细调是非常关键的。在主轴转速模拟电压控制方式有效时，主轴的实际转速可以用主轴倍率进行修调，进行主轴倍率修调后
的实际转速受主轴当前档位最高转速的限制，在恒线速控制方式下还受最低主轴转速限制值和最高主轴转速限制值的限制。CNC系统提供8级主轴倍率（50%～120%，每级变化10%），主轴倍率实际的级数梯形图定义，使用时应以机床生产厂家说明为准以下所述为标准梯形图的功能描述，例如GSK980TDa标准PLC梯形图定义的主轴倍率共有8级，主轴的实际转速可以用主轴倍率修调键在50%～120%指令转速范围内进行实时修调，主轴倍率掉电记忆。
4.4 模块替换法
目前最常用解决故障的方法，既节约实间，维修的成功率高。诊断出坏的系统模块（电器元件）用好的模块替换上，并做相应的初始化启动，设定好相应的参数，使机床迅速投入正常运行，根本问题解决后才有谈条件的筹码。
4.5 提高和改善抗干扰能力
数控机床目前一般都会采用专用稳压电源，这样提高抗干扰能力，能提高电源负载能力。遇到强干扰时，可以采用接地，利用电容滤波法抑制高频干扰，通过这些预防性措施来减少供电开关电源的故障。
5 总结
数控机床技术发展的总趋势一定智能、精密、复合、高速和绿色为一体的方向发展，随着数控机床技术进步机床复合技术进一步扩展，复合加工技术日趋成熟，数控机床自动化程度极高，出现故障比较隐蔽，检查比较困难。维修人员具备的条件要求比较苛刻。
“一台大型的数控机床就是一个加工厂”如铣一车复合、车一镗一钻一齿轮加工等复合、车磨复合、成形复合加工、特种复合加工等、十五轴联动加工中心等。复合加工的精度和效率大大提高，所以“一次装卡，一次加工”等理念正在被更实践接受。
参考文献：
[1]周文斌，《数控机床故障诊断与维修》，天津大学出版社.
关键词：数控车床 报警故障 故障诊断
一、FANUC 0i系列数控系统的功能特点与系统配置
本文研究载体为数控车床，配备FANUC Series 0i Mate TC数控系统，该系统均属于FANUC数控系统0i Mate系列。这是一款在21i一体型基础上开发的，具有高性价比且超薄的一体型CNC系统。主运动驱动系统采用变频器驱动调速控制，最多可以控制1个主轴电机，进给伺服驱动可连接βi S伺服电机。伺服接口采用FANUC 串行伺服总线FSSB控制技术，机床操作面板为系统标准配置。该系列用于车床的FANUC Series 0i Mate TC为2轴2联动；用于铣床、加工中心的FANUC Series 0i Mate MC为3轴3联动。
二、FANUC Series 0i Mate TC数控系统控制主板特点
1、从CP1输入24V直流电源
2、通过JD36A/JD36B可与外部PC机连接并通讯，通过RS232串行通讯协议完成编辑、传输等操作
3、JA40为模拟主轴驱动器（一般为变频器）连接接口，JA7A为主轴独立检测装置编码器的反馈信号接口。
4、采用光缆FSSB总线技术通过COP10A接口与进给伺服放大器连接，完成对进给坐标轴的控制。
5、JD1A作为与I/O模块通讯的接口。
6、JA3连接手摇脉冲发生器。
三、配置FANUC 0i系列数控系统的数控车床常见报警类故障诊断分析
机床故障产生以后，会以无显示报警和有显示报警两种形式给用户。比如：由于机械传动部件的磨损引起的加工精度故障，故障现象是加工零件的精度超差，但是机床无任何显示报警形式产生。再比如：CK6132A型FANUC系统数控车床，Z轴靠近卡盘方向移动时产生超程报警“OVER TRAVEL。-X”。此时Z轴不动作，但同时系统在显示屏上显示系统报警号给用户。具体案例分析如下：
1、由于机床自身故障导致的数控车床常见系统报警号故障诊断分析
案例一：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，按下系统开机启动按钮，系统进入正常界面，但是显示屏显示报警代码：“BAT”。
故障原因分析：根据理论分析，该故障是系统后备存储器电池电压过低导致。拆开数控柜发现系统3V锂电池不存在。
故障诊断方法：根据说明书正确重新安装电池，写入SRAM存储参数，故障解决。
案例二：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，开机报警：“401# Z轴 VRDY OFF”
故障分析与诊断：查阅系统维修说明书，报警内容为z轴的伺服放大器准备未绪。调查发现该机床出现此报警号一般与设计及控制原理无关，而极有可能是部件之间连接不良导致。仔细检查电路的连接状况，发现系统与放大器之间的连接松动，重新紧固连接后该类报警解除。
案例三：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，系统报警：“ 430# Z AXIS：SV。MOTOROVERHEAT。”
故障分析与诊断：查阅系统维修说明书，报警内容为伺服电机过热。有可能是机械传动故障；切削条件引起的故障；电动机本身故障。经排查，确定是电动机与丝杠连接故障松动引起的机械传动故障，从而导致电动机过载。重新调整连接后故障解除。
案例四：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，报警显示“油不足”，机床无进给。
故障分析与诊断：油箱储油低于邮箱标示的最低界限；油路堵塞；泵故障。检查油箱油面及压力表，依次排除解决故障。
案例五：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，报警显示“冷却液不足”，切削过程中没有切削液喷出。
故障分析与诊断：冷却液不足；冷却泵未工作；管道堵塞；冷却泵故障。依次检修确定是管道堵塞引起此报警，拆开冷却泵位置，清洗堵塞处即可。
案例六：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，系统开机进入正常操作界面，显示“701”报警。
故障分析与诊断：查说明书，根据数控系统的相关知识，确定是系统散热风扇故障。
2、学生因为误操作而引起的部分系统常见报警故障
案例一：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，“1008 ”外部报警
故障分析与诊断：系统急停按钮未松开。旋开急停按钮，按下复位键故障解决
案例二：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，“071”数据未找到。
故障分析与诊断：程序输入过程中，误按下帮助键。按下复位键问题解决。
案例三：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，“091”返回参考点未完成
故障分析与诊断：执行回参考点的过程中，未到达参考点人为中断。重新执行返回参考点操作，故障解决
案例四：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，报警“011 无进给速度指令”
故障分析与诊断：在程序中插补指令运用时没有给F值；进给倍率选择0%。检查发现是程序错误，修改程序，重新运行即可。
案例五：故障现象：配置FAUNC系统数控车床，进行Z轴对刀，在刀补里输入z0测量时，报警“REF字数位太多”。
故障分析与诊断：对刀时，在刀补里输入测量值产生该报警。在刀补对应处输入0，执行机床回参考点即可。
以上论述到的数控车床报警故障均来自生产实际。报警故障作为数控机床故障的一种常见表现形式，为维修人员提供了必要的理论依据。合理参照维修说明书，正确分析故障机理，是快速、准确的进行故障诊断的保障。
参考文献
[1] 刘加勇.数控机床故障诊断与维修.中国劳动社会保障出版社.2011（3）
[2] BEIJING FANUC 0i CB/0i Mate C维修说明书
关键词：数控机床；伺服系统；故障诊断；维修处理
中图分类号：TG659 文献标识码：A
数控机床是装有程序控制系统的自动化机床，作为装备制造领域先进技术的代表，被广泛应用于装备制造行业。数控机床的应用，提升了装备制造业的自动化、信息化和现代化水平，为装备制造行业带来了广阔的发展前景。数控机床伺服系统由于担负着控制信息处理和控制机床执行部件工作的重要系统，其故障的诊断分析和维修处理技术也一直受到装备制造行业的普遍重视。
1 数控机床伺服系统构成
数控机床伺服系统由驱动装置和执行机构两部分构成，数控机床伺服系统能够实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，通过数控机床伺服系统对数控装置指令信息接收、放大、整形处理，能够将控制器的命令转换为机床执行部件的位移运动，从而实现对零件的切削加工。数控机床的伺服驱动装置要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。伺服系统包括驱动装置和执行机构两部分，由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。数控机床系统中伺服系统是将控制器的数字命令转换为具体加工的重要环节，因此伺服系统不仅结构原理复杂，对工件的加工和处理更有重要作用。伺服系统的运行稳定性直接影响机床的运行状态、工件的加工质量，为了在保证数控机床机械加工精度、准确度的前提下提升数控机床的生产效率，对伺服系统的故障预防、诊断和分析一直是数控机床应用中的重点问题。
2 进给数控机床伺服系统的常见故障诊断与维修处理
2.1 进给伺服系统故障类型
进给伺服系统由于其涉及的元件较多且功能复杂，因而进给伺服系统的故障类型也较为多样。笔者通过对数控机床进给伺服系统故障的总结和分析，其故障主要有以下几种类型。报警：报警主要是由于进给运动量超过软件设定的限位或限位开关决定的硬限位时发生的超程报警。另外，当系统进给运动的负载过大时，由于正反运动的过于频繁和进给传动链状态不良也会发生报警。当伺服系统发生报警时，预示着伺服系统的工作出现问题，工作人员需要及时进行停机检查，避免数控机床故障处理不及时造成零件质量问题并对数控机床带来物理性损坏。窜动、爬行和振动：窜动、爬行和振动是数控机床伺服系统常见的故障，一旦窜动、爬行和振动现象发生，会直接导致机械加工精度和准确度的下降，给零件质量带来影响。窜动大多是由于测速装置故障导致的测速信号不稳定或者速度控制信号不稳定导致的，除此之外接线端子的接触不良也会导致窜动现象的发生。爬行发生的主要原因是传动链的状态不良，伺服增益过低和外加负载过大等导致。振动现象的发生大多是由于进给速度太快或进给加速度过大导致的。位置误差和漂移：位置误差是由于伺服轴运动超过位置允许误差范围时导致，位置误差包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。漂移是指数控机床的指令值为零时，坐标轴仍然继续移动的现象，位置误差和漂移不仅会影响工件的加工质量，严重时还会发生撞车事故，给数控机床带来物理损伤。回参考点故障：机床回参考点故障一般表现为找不到参考点或者找不准参考点两类，回参考点故障大多是由于参考点减速开关接收信息故障或信号失效导致的。
2.2 进给伺服系统常见故障的维修处理
进给伺服系统故障，一般可通过参考操作说明排除，如果遇到参考操作说明无法排除的故障则需要具体问题具体分析解决。当振动故障发生时可以对机械安装进行检查和调整，并保证伺服电机速度和位置检测的准确性，由于数控伺服系统中电子元件较多，因此还需要检查有无外部干扰影响，并且对驱动单元的参数进行排查，通过检查确定故障类型，如果是机械故障则对机械故障予以及时解决，如果是电气故障则需要具体确认发生问题的位置，通过维修或者元器件更换等手段对伺服系统故障进行维修处理。如果发生无法回参考点的现象，首先可以检查回参考点减速开关信号是否准确有效，并根据回参考点减速开关信号的问题采用原理分析法或追踪法分析等方法判断位置并及时的维修和处理。
3 主轴伺服系统故障分析及处理
3.1 主轴伺服系统的故障类型
直流主轴伺服系统的故障主要表现为停转、速度异常、电机振动和主电路过电流报警等。交流主轴伺服系统容易发生的故障主要表现为电机过势、熔丝熔断等，引发该类故障的主要原因时由于电机超载、接触不良或者冷却装置损坏导致的部分元件阻抗过高或者数控机床的浪涌吸收器发生故障。
3.2 主轴伺服系统常见故障的维修处理
主轴伺服系统出现故障时首先要确定主轴系统出现故障的类型及位置。当主轴电机不运转时首先需要确定数控系统是否有信号输出，再对I/O状态进行观察，并确定是否满足主轴的启动条件。如果伺服电机带有电磁制动，还需要确定是否释放了电磁制动。如果主轴出现转速异常，首先要对机械传动机构进行检查，确保机床的动作无异常。如果机械传动机构无异常则需要对主轴驱动器的电缆连接、主轴驱动器的状态指示灯等进行检查，并分析是否主轴驱动器出现问题。如果以上原因均被排除，则很有可能是控制板出现故障。当主轴高速转动振动过大时，多数是由于主轴驱动系统的电气部分故障导致，针对这种问题我们要根据电气原理图对主轴驱动与各处电气连接进行全面检查，确定故障部位并予以维修和处理。
结语
综上所述，数控机床伺服系统作为数控机床系统中最为复杂的系统，对数控机床的平稳运行和机械零件加工精度具有重要影响。当数控机床伺服系统出现问题时，首先要根据故障现象判断故障类型，再通过一定的技术手段对故障位置进行排查，当确定故障原因和位置后，针对故障的类型进行合理的维修处理，提升数控机床运行的稳定性，保证数控机床所生产的工件质量，并提高数控机床的生产效率。
参考文献