时间：2022-02-13 01:30:41
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篇数控机床技术，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】数控；机床；维修；技术分析
随着我国机械加工的快速发展，国内的数控机床也越来越多。由于数控机床的先进性和故障的不稳定性，大部分故障都是以综合故障形式出现，所以数控机床的维修难度较大，并且数控机床维修工作的不规范，使得数控维修工作处于一种混乱状态，为了规范数控维修工作，提高数控机床的利用价值，本文提出五步到位数控维修法。
一、数控机床维修技术分析
1、故障记录具体
数控机床发生故障时，对于操作人员应首先停止机床，保护现场，并对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。
（1）故障发生时的情况记录
1）发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号。
2）故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象。
3）发生故障时系统所处的操作方式。
4）若故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀具号等。
5）若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障，应记录被加工工件号，并保留不合格工件。
6）在发生故障时，若系统有报警显示，则记录系统的报警显示情况与报警号。
7）记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值。
8）记录发生故障时，各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等。
（2）故障发生的频繁程度记录
1）故障发生的时例与周期。
2）故障发生时的环境情况。
3）若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。
4）检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。
（3）故障的规律性记录。
（4）故障时的外界条件记录。
2、故障检查方法
维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊并将故障排除，使设备恢复正常使用。故障检查包括:
（1）机床的工作状况检查。
（2）机床运转情况检查。
（3）机床和系统之间连接情况检查。
（4）CNC装置的外观检查。
维修时应记录检查的原始数据、状态，记录越详细，维修就越方便，用户最好编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。
3、故障诊断
故障诊断是进行数控机床维修的第二步，故障诊断是否到位，直接影响着排除故障的快慢，同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则:
（1）充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。
（2）认真分析故障的原因。分析故障时，维修人员不应局限于 CNC部分，而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查，并进行综合判断，达到确珍和最终排除故障的目的。
1）直观法。2）系统自诊断法。3）参数检查法。4）功能程序测试法。5）部件交换法。6）测量比较法。7）原理分析法。8）敲击法。9）局部升温法。10）转移法。
除了以上介绍的故障检测方法外，还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等，这些检查方法各有特点，维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析，缩小故障范围，排除故障。
4、维修方法
在数控机床维修中，维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量，在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种:
（1）初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。
（2）参数更改，程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。
（3）调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。
（4）备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。
（5）改善电源质量法。目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
（6）维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员
（7）修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。
5、维修记录到位
维修时应记录、检查的原始数据、状态较多，记录越详细，维修就越方便，用户最好根据本厂的实际清况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供再维修时参考。
通常维修记录包括以下几方面的内容;(1)现场记录;(2)故障原因;(3)解决方法;(4)遗留的问题;(5)日期和停工的时间;(6)维修人员情况;(7)资料记录。
二、小结
数控机床维修技术的实施，提高重复性故障的维修速度，提高维修者的理论水平和维修能力，有利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率，并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性，为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
参考文献
[1]孙伟.数控设备故障诊断与维修技术.北京国防工业出版社， 2008.
【关键词】机床功能；描述；参数；对象
一、数控机床功能结构分析
尽管数控机床型号繁多，结构各异，几何形状千差万别，但从功能结构角度来开，数控机床的结构具有高度的一致性，即数控机床是以床身为基体，各数控轴按一定的装配关系装配在床身，在数控系统的驱动下完成各轴的运动关系，因此可以将数控机床看成一个具有两级大的装配结构的装配体。第一级装配层为整机层的装配，即完整的数控机床组件如床身、X轴、Z轴、工作台和机床附件组件（刀塔、刀具和夹具）按一定的装配关系构成，功能组件的多少由机床的联动轴数来决定。第二级装配层为组件层的装配，即各组件是由基本的单元构件如（方块、圆柱、扫描体、旋转体、旋转体、STL对象等）按一定的装配关系构成。通过建立一个具有统一格式的机床装配结构描述文件来表达机床的两级装配关系，便可以表达各种复杂的数控机床结构。
二、虚拟数控机床OB图模型
将机床功能结构模型细化，并结合面向对象技术可以将此模型转换为虚拟数控机床OB图模型，在OB图模型的基础上可以直接写出或自动生成对应对象的类定义的源代码。OB图是表达类对象间聚集和继承行为图，其中实心的半圆表示聚集，用An表示聚集度，空心的整圆表示继承，反映类对象间的继承关系。在虚拟数控机床OB图模型中，机床（Machine）由颜色表（ColorTable）、参数表（ParameterTable）和机床组件（Componet）构成，其中颜色表和参数表的聚集度为1，而机床组件的聚集度为n，表示一台机床有多个机床组件组成。在机床组件装配层，机床组件由组件参数表（ComponetParameter）和装配体（Assembly）构成，而一个装配体（Assembly）由多个单元构件（ElementBase）构成，其聚集度为n，为了统一表达装配体构成关系，单元构件（ElementBase）对象是一个基类，是具体的单元构件对象的父类，具体的单元构件对象包括：方块对象（Block）、圆柱对象（Cylinder）、圆锥对象（Cone）、Stl对象（StlObj）、扫描体对象（SweepObj）和旋转体对象（SorObj）等。
单元构件对象是构成机床组件的基本单元，各单元构件对象又有自身的内部结构，如原点、参数、颜色等，为了解决复杂外形机床组件的造型问题，通过Stl对象建立和商业三维造型软件（如Pro/E、Catia、UG等）的图形接口，即在三维造型软件设计好具体的机床组件，输出为标准的Stl文件格式，然后再通过Stl对象读取Stl文件，生成里机床组件的装配结构，这种方法提高了对虚拟数控机床建模的能力，借助商业三维造型软件，几乎可以建立任意复杂的数控机床模型。
三、机床整机装配结构
机床整机装配结构存储在一个结构描述文件中，结构描述文件的格式是根据数控机床OB图模型制定的，对于不同的结构的数控机床其描述文件的格式是一致的。机床建模解析引擎通过解析结构描述文件而生成具体的数控机床结构。与机床OB图模型对应，数控机床结构描述文件由四部分组成：文件头、颜色表、机床参数表和机床组件，由于机床组件的聚集度为n所以机床组件的描述有多个，结构描述文件采用纯文本的方式。
四、机床组件单元构件装配结构
机床组件的装配结构描述和机床结构类似，由机床组件参数和基本单元构件组成，由于单元构件的聚集度为n，在一个机床组件结构描述中有多个单元构件的描述。
机床组件参数表中包含：组件名称，元件运动类型、源点坐标、连接属性等，其中连接属性非常重要，因为通过连接属性来构成机床的树状装配关系。下面是一个描述实例是一台机床Y轴的组件参数表描述结构
其中单元构件的结构描述根据具体的单元结构的外形参数有自己的描述结构，相对应的描述结构实例如下：
关键词：数控机床；插补技术；制造业
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.027
机床是制造加工的基础设备，其性能的好坏直接影响着生产设备的质量，而生产设备的质量与企业的经济效益有直接影响。因此，可以说提高机床的性能，对于保障制造企业的发展具有重要影响。数控机床的出现，实现了制造加工的自动化，能够解决传统制造的周期长、效率低的问题，能够提高生产效率。
1 数控机床插补技术的内涵
插补功能是数控机床中的重要功能之一。在数控机床运行过程中，其首先是根据工件设计图件和加工技术进行加工程序的编程，然后输入数控机床中。通过系统的破译和处理后，根据既定参数进行插补运算，然后得到具体的数据。数控系统会根据所得数据控制坐标轴的移动，从而控制刀具的形态和运动轨迹，进而得到符合图纸要求的工件。总而言之，插补就是根据零件外形要求，结合精度和技术方面的要求，按照一定的方法在理想的轨道上确定中间点，从而使工件接近理想外形。换而言之，插补就是给工件外形加工的过程。在数控技术发展早期，插补是由逻辑电路控制的，这种硬件控制的预算速度很快，但是灵活度较低。随着现代计算机水平的不断发展，在数控系统中，多采用计算机软件进行控制。
插补技术是数控机床控制轨迹的方法，插补运算是数控机床运动控制的核心内容。其通过加工程序给出的既定参数，通过计算加工轨迹，输出各刀具的进出时间和中心点，从而在规定时间内完成既定加工运动。插补技术作为数控机床精密加工的核心技术，一直是评价数控机床性能的重要指标，同时对于数控机床的加工质量和加工效率有自己影响。高精度零件对于数控机床插补运算的要求也很高，要求插补运算的速率快，反应时间短。现代数控机床多采用电子处理器，通过计算机程序进行插补功能控制，具有操作简单、灵活多变的优势。且随着现代处理器运算速度的不断提升，能够满足现代微型工件加工的要求。
2 数控机床插补方法
插补的方法和原理有很多，但是根据系统输出信号的不同，可以归纳为基准脉冲和数据采样这两种方法。文章主要针对这两种方法进行阐述。
2.1 基准脉冲插补
基准脉冲插补的特点是插补结束后各运动坐标会输出一个基准脉冲序列，从而促使坐标进行运动。一个基准脉冲反映了刀具的最小位移。基准脉冲插补的运算方法非常简单，能够通过逻辑电路实现，且运行速度较快。早期数控机床都是采用这一方法实现的，在现代数控机床中，也可使用微处理器实现，但是仅适用于精度适中的数控机床中。基准脉冲插补方法有很多，例如数字积分法、最小偏差法、直接函数法等。
2.2 数据采样插补
随着计算机在数控机床中的应用，插补运算和计算的有效性得到有效解决，尤其是在精密工件加工中国，为现代电子技术的发展创造了有利条件。相对应的是，随着数控系统插补方法的不断变化，不再使用传统的脉冲增量法，而是结合计算机采样技术形成的数据采样插补法。该方法本质就是通过使用首尾相连的细小直线来提高加工理想度。由于线段是根据不同的要求进行选择的，为了提高数据的准确度，常常要在密化插补后进行精确插补。该方法主要用于闭环或半闭环数控机床中。
3 插补方法原理分析
3.1 逐点比较法
逐点比较法也被称为代数运算法，能够实现直线、圆弧或非圆二次曲线的插补，具有运输准确度高的优势，最大误差不超过一个基准脉冲，输出数据合理，控制方便。逐点比较法的原理是坐标轴每次输出一个基准脉冲时，都需要与加工点的理论加工轨迹进行比较，从而判断实际加工产生的偏差，从而计算下一步的运动轨迹。逐点比较法具有算法简单的优势，但是在多轴联动中存在扩展困难的问题。
3.2 最小偏差法
最小偏差法是对逐点比较法的一种改进。逐点比较法的平均偏差大，而最小偏差法与逐点比较法不同之处在于其将固定方向上补差次数多的轴作为长轴，对应一周为短轴，并以长轴为基准进行计算，而短轴则发出脉冲，通过补差周期数进行偏差的计算，虽然算法相对比较复杂，但是计算效率较高，且脉冲输出的稳定性和平均偏差也较小。其具有计算速度快的优势，但是算法相对比较复杂。
3.3 数字积分法
数字积分法主要是给予数字积分原理的基础上创造的一种插补方法，其通过收集曲线进给量数字，当某一坐标轴到达既定位置时就进给一次，直到累计增量达到一定量时，可以认为各分段计算足够精准。该方法最大的特点就是可以不存在累积误差。数字积分法具有计算简单，可使用逻辑电路或微处理器控制，且扩展方便的优势。
4 结束语
数控技术、数控设备是现代制造业的基础条件，在生产高精度产品中具有重要作用。随着现代微型电子设备的发展，对于机械加工的机床也有更高的要求，促使数控技术有了更广阔的发展空间。
参考文献：
[1]秦华生.数控机床精度评估技术研究[J].中国高新技术企业（中旬刊），2014，23（08）：72-73.
关键词：数控机床；自诊断技术；故障分析
一、现代数控机床CNC故障自诊断技术
数控机床故障自诊断能力是数控机床CNC系统十分重要的指标，自诊断技术是评价数控机床CNC系统性能的一项重要技术。数控系统是先进技术密集型设备，技术员要迅速而准确地确定其故障部位并查明故障原因，必须借助于自诊断技术。自诊断技术也开始朝着智能化、多功能的高级诊断方向发展。目前CNC控制系统都装有故障自诊断系统，并能随时监视加工过程中数控系统软件和硬件的工作状态，CNC控制系统有较强的自诊断功能。只要系统本身出现故障，显示系统和显示装置就会显示报警信息，通过系统珍断号判断故障发生在数控部分、电气部分还是机械部分，判断产生故障的具体部位。自诊断与维修实例：FANUC-Oi伺服不能就绪报警“401”报警号。1.系统检测原理（图1）:开机后系统开始自动检测，如果系统没有报警和急停，系统自动发出MCON信号给伺服系统，伺服系统接收到MCON信号后，自动接通主继电器，并送回DRDY信号，检测系统在规定时间内如果没有收到DRDY信号，系统自动发出“401”报警号。2.故障的诊断方法。（1）工作人员检查各插头接触是否良好，主要包括主控回路的连接、控制面板以及电源与主轴系统、伺服系统的连接。（2）查看LED发光二极管是否显示，如果LED没有显示，可能是电源回路断路或控制板没有通电。检查直流电源输出到24V电源线路连接是否正常，检查控制板上的直流电源电路接线是否良好，检查伺服放大器交流电压3相220V输入是否正常。（3）采用信号短接的方法来判别故障的部位,把伺服模块JV1B（JV2B）的8-10短接后系统上电,如果伺服放大器LED显示“00”则故障可能在轴板或系统主板；如果伺服放大器显示“--”则故障可能在伺服放大器本身。（4）检查急停ESP和MCC回路，ESP短接，伺服放大器显示“--”，应为伺服装置的继电器MCC控制回路或线圈本身故障。
二、FANUC数控机床换刀故障———示波器观察时序故障诊断
数控刀架故障比较常见。换刀过程：刀架松开旋转和选刀锁紧。实例：一台数控车床（FANUC0TC）配备12工位电动刀架，在换刀中旋转不停，故障现象为找不到刀号报警。1.刀架换刀过程中旋转不停故障分析。图2刀位信号由PMC输入，X20.3、X20.2、X20.1、X20.0有刀架主轴后面的绝对编码器检测。电动刀架找不到刀位故障，可能是绝对编码器刀位没有输出。先松开急停再松开刀架，图3用示波器观察刀位时序，如果能从1号依次变到12号刀位，说明刀位输出正常。绝对编码器输出刀位信号同时还输出选通X20.5和奇偶检验X20.4，换刀时输出时序如图3。2.故障诊断。查看换刀绝对编码器的时序（图3），X20.5上升延时，当前与目标刀号对比。比较后刀号一致，选刀电机停止旋转，预分度电磁铁得电吸合，电机反转锁紧刀架。正常工作每选取一次工作刀位X20.5会发生一次电平变化（高低高）。本机床换刀中出现X20.5信号没有变化，说明数控系统没有完成目标和当前刀号对比，在设定时间内找不到目标刀号系统就报警。通过分析故障是选通信号X20.5没有输出。更换同型号绝对编码器。
三、FANUC数控机床
PMC故障实例与维修1.故障现象：一台卧式加工中心数控系统配置FANUC0i-M。工作台交换时，按下“手/自动”启动按钮后，托板架没有上升、托板内工作台升起，无法实现工作台的交换。2.故障分析与诊断：首先检查液压系统的压力，再查看控制托板架上升的电磁阀是否得电。电磁阀由继电器常开KA13控制，PMC输出点Y1004.1直接提供24V给继电器KA13的线圈。通过PMC梯形图检查Y1004.1，执行前后Y1004.1始终为“0”没信号，此故障为某一输入条件未得到满足使机床处于等待。从Y1004.1输出入手，利用梯形图动态显示诊断故障。图4看出手动时交换工作台条件是R68.3、R62.0和Y1003.5导通，R68.3的导通条件是R68.2和R62.0导通，R62.0由外部继电器控制。动态显示X1004.5导通后，X1006.3没有信号。检查X1006.3确定为托板上升到位信号。检查发现24V直流断路，维修后恢复正常。
四、结束语
本文用实例阐述了数控系统的维修方法，指出了自诊断技术朝着多功能和智能化发展的方向；介绍了运用PMC进行故障诊断的方向，为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]王学鹏.数控机床维护与维修的研究[J].山东工业技术，2014(13)：154.
[2]郭巍.数控机床维修的几种方法探讨[J].中国新技术新产品，2010（10）：142.
关键词：数控机床；改造技术；加工效率；安全水平
在我国，应用的数控机床大多是从国外引进的，我国在数控机床自主研发能力方面与国外发达国家之间仍存在一定的差距。引进国外数控机床不仅增加了企业的运营成本，同时也对数控机床的维修工作提出了更高的要求。在这样的情况下，工作人员要及时排除数控机床故障，提升生产效率，就必须从数控机床的改造工作入手，对其进行优化。本文从数控机床改造的必要性出发，对其改造技术要求进行了论述，现作如下总结。
1改造数控机床的必要性
1.1可有效提升加工效率
对数控机床进行改造主要是通过技术创新与技术改造的方法，在传统数控机床的基础上对其进行优化，突出其使用性能。改造数控机床后，由之前的工人一人控制1台变为一人控制2台。这有利于提高加工效率，节省人力资源。除此之外，还可以提升加工精度，降低废品率，对于缩短生产周期、提升企业经济效益具有重要的促进意义。
1.2可有效提高安全水平
基于当前我国机床数控化程度普遍不高，在安全水平方面也处于相对落后的状态，机床在未得到及时改造的情况下，极易在使用过程中发生安全事故。而对数控机床进行合理改造后，工作人员可充分遵循人机工程的相关要求，提升机床的自动化、智能化水平，由此提升数控机床的安全水平，大幅降低工作人员在操作时与危险部位接触的概率，进而降低事故发生率。
1.3可有效提高维修便捷性
如果工作人员对数控机床设备缺乏相应的了解，便难以判断其实际性能是否符合实际加工要求，维修的工序也因此变得较复杂。通过改造数控机床，工作人员可精确计算机床的实际加工能力，同时，在熟知机床特性的情况下，维修难度也随之明显降低，这有助于提升机床的加工效率。通常情况下，对经改造后的机床进行适当调试后，便可实现机床的全负荷运转。
1.4可有效降低机床成本
部分大型机床的价格相对较高，导致机床的购置成本难以得到有效降低。这一问题可通过对机床进行数控改造进行解决。研究表明，对机床进行数控改造后，所花的费用仅为原机床购置费用的1/3，且可在一定程度上缩短购置时间。除此之外，还可以有效降低机房更新过程中造成的污染排放量和能源消耗量。
2改造数控机床的相关技术要求
对机床进行数控改造的实质就是将普通机床与数控装置进行连接，使其充分满足现代化生产需求，从而实现生产效益的最大化。在数控机床改造过程中，除了要确保机床能达到标准的设计要求外，还要尽可能地发挥机床的使用性能。为从根本上提高数控机床的应用效能，笔者特对其改造技术要求作了如下总结。
2.1滑动导轨副
导轨是数控机床的重要组成部分，对机床的整体性能具有重要影响。通常情况下，工作人员在改造数控机床时，要确保其导轨性能与实际改造需求相符，具体要注意以下几点：
①在导向精度与工艺性方面，应与普通车床的基本要求相符；
②应具备一定的耐摩擦和耐磨损能力，由此尽可能地减少摩擦阻力，减少致死区；
③应具有一定的刚度，以保障导轨的防护性和度以及产品的加工精度。
2.2滑动丝杠与滚珠丝杠
丝杠会对传动链精度产生直接影响，加工件的精度要求与拖动扭矩要求可对其主要指标产生决定性的影响。在加工件要求较低且原丝杠基本未受磨损的情况下，可将滑动丝杠作为首选。通常情况下，滑动丝杠的等级应不小于6级。如果螺母存在间隙过大的现象，就应及时更换。滚珠钢丝具有传动效率较高、摩擦损失较小、使用寿命相对较长、传送精度相对较高的特点，可有效降低电机的启动力矩，满足对精度要求较高的零件加工需求。与滚珠丝杠相比，滑动丝杠的价格相对较低，但由于其精度也相对较低，因此，对于具有较高精度要求的零件加工，应将滚珠丝杠作为首选。
2.3齿轮副
机床的变速箱和主轴箱是齿轮的主要集中点，对传动精度有着至关重要的影响。在改造机床的过程中，为进一步提高传动精度，工作人员应在普通机床的基础上进一步提升齿轮精度，由此实现传动精度的提升。要保障机床的加工精度，就要确保传动结构无间隙，同时还要根据数控机床的实际要求，对机床的齿轮作出相应改造。
2.4安全防护
要从根本上提升数控机床的改造效果，就要对其安全防护性能进行有效改造。首先，应重视滚珠丝杠副的安全防护工作，采取相应的措施防止硬砂砾、切屑等尘粒进入滚道当中，对元件的精密度产生不良影响；其次，应将整体铁板防护罩加在纵向丝杠上，由此对其形成防护；最后，应确保大拖板与滑动导轨接触两端面的密封性，防止硬质异物进入，对导轨造成损伤。
3结束语
综上所述，对机床进行数控改造是实现机械机械自动化的必经环节，同时也是实现机床自动化、智能化的有效途径。在改造数控机床的过程中，工作人员需充分遵循机床运作的客观规律，并在此基础上通过创新技术不断革新、改造机床，由此实现机床应用效率的大幅提升。
参考文献
［1］韩冲.数控机床电气改造问题研究［J］.科技与企业，2014（08）：269.
［2］周霞瑜.数控机床维修改造中需要注意的要点探析［J］.科技创新与应用，2014（08）：95.
［3］王小军.论职业院校数控机床升级改造的必要性及改造方法［J］.电子制作，2014（24）：205.
关键词：数控机床 机床设计虚拟技术
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0070-01
在2011年的年初，我国的相关专家和院士就做出了关于实施《数控一代机械产品创新应用示范工程》的建议。这一建议也受到了国家的相关部门的高度重视。在2012年，我国了《数控一代机械产品创新应用示范工程》。在这样的背景下，数控一代装备的制造和发展脉络已经明显的很清晰。在这个过程中，人机操作界面的开发、控制软件的开发、节能电机的开发等将被作为开发技术的重点，将再次的受到政策的优惠。本文针对数控技术的发展方向，结合笔者对于数控机床技术发展的了解，将针对虚拟技术在数控机床设计中的应用进行一定的分析。
1 虚拟技术及其特征分析
虚拟技术指的是利用三维声场就似乎以及多传感交互技术、高分辨率现实技术等先进的技术，生成一定的三维立体画面，使得客户也能够成为三维虚拟环境的一个部分，实现实时的交互技术，并且能够实现感知和操作虚拟世界中的各种对象，最终实现身临其境的感受和用户体验。
虚拟技术本身最基本的特征就是沉浸性、交互性和空间的想象性。我们所说的沉浸性指的是由计算机生产的相对逼真的三维立体画面，这样就能够使得用户产生一定的身临其境的感受，并且最终获得和客观世界一样的体验。交互性就是客户能够自然而然的实现与虚拟环境中的各个对象的交互操作感受，从而能够进一步的感受和相应虚拟环境。空间的想象性指的是虚拟环境中，环境中的各个对象可以对客户提供发挥想象力的各种机制，并且能够启发用户本身的思维创造性，提高对产品的感性认识和理性的理解。
由于虚拟技术本身有可操作性、真实性和可重复性的有点，在数控机床的设计中，其作为一个平台，有巨大的发展潜力，现在已经在数控车床设计的教学中有很大的作用，也是未来数控车床设计和开发的一个重要的技术依托。
2 虚拟技术在数控车床设计中的应用
2.1 虚拟技术能够补充现代工业设计理念的不足
针对工业设计来讲，由于工业的机械设计是工业革命的产物，也是科学技术与文化艺术等多个学科之间相互交叉的学科。其核心的问题就是针对产品进行产品造型的设计。如果对于工业设计本身的重要性认识不够充分的话，最直接的就是导致所设计的产品造型相对粗放，产品缺少设计的美感和设计感。缺乏一定的时代性，这样就使得产品的界面相对比较混乱，缺乏一定的人文关怀。我们中国的机床设计以及相关的制造与国外同行业相比的话，是有很大的优势的。但是，我们现阶段所缺少的就是工业设计的意识。就机床的市场来讲，在功能和性能以及产品质量等硬的指标都差不多的情况下，所制造产品的造型和相关的设计意识已经越来越得到人们的关注，使用者将选择那些操作人性化的机械设备，甚至在一定的程度上这会决定产品的销量。
虚拟技术在机床设计中的应用却可以有效的改变这样的局面。我们可以通过三维的画面来展示机床的设计理念，同时，通过对于机床的设计功能的介绍，设计出先关的人性化设计方面，首先就能够节约大量的设计成本，同时还增加了企业对于新理念和新技术的应用，提高了设计的实际效率。
2.2 虚拟技术能够树立机床设计的新理念
在数控机床的设计过程中，树立一个新的，相对长远的设计目标和理念，同时树立自己的品牌意识将对企业的发展产生很大的影响。对于一个行业或者是一个单纯的企业来讲，缺乏一定的品牌概念和新的设计理念，对于一个产品来讲将会产生很大的影响。缺乏品牌意识和设计理念是现阶段很多企业的通病，尤其是行业内部的很多中小企业，由于大环境和本身实力的影响，中小企业本身不能够设计出一些具备品牌概念和设计意识先进的产品。在数控车床的设计过程中，利用虚拟技术，可以有效的解决这样的问题，首先就可以有效的节省成本，保证中小企业的设计理念得到有效的展示。同时，也能够实现设计理念的多方论证，将数控机床的设计理念进一步的完善。这样的话也就能够保证企业逐渐的在设计中树立自己的品牌。
2.3 虚拟技术能够有效的展示数控技术的文化特色
产品的语义学告诉我们，对于产品来讲，其不仅仅具备了一定的物质功能，还需要体现一定的文化功能和特征。机床的造型设计本身就是一个创意和设计理念的体现。需要的是不仅仅要体现出其本身设计的物理功能，还要能够体现出民族特征和文化的内涵。在追求科学价值的机床设计领域，我们不仅仅要将机床本身的功能做出科学的设计，还要追求机床本身的文化内涵和艺术内涵，甚至要将民族的东西加入到机床设计过程中。机床的造型将在一定的程度上体现出一个国家或者是一个行业的设计水平。而将虚拟技术应用在机床的设计中，将能够有效的保证机床的设计能够体现出科学价值与艺术价值的融合，并且能够做到不断的改进和展示。实现机床设计的飞跃。
3 结语
虚拟技术在机床的设计过程中主要包含了实体建模和仿真两个方面的过程。整体上通过利用计算机技术来完成整个产品的开发，以数字化的形式虚拟并且可视的完成产品的开发，并且在制造实体物品之前可以对产品的结构以及性能做出有效的分析和仿真，实现制造过程的早期反馈，并且能够及时的发现和解决问题。与传统的设计方法相比，产品的虚拟技术可以减少甚至可以取消物理样机的研制次数，尽可能的降低开发的周期和成本，提高产品的设计质量。虚拟技术可以支持数控机床在开发的过程中所有的实体建模都采取真是的尺寸，基于该项技术的产品设计模型可以方便的针对虚拟样机进行设计和开发工作。这样就能够满足开发和设计的要求，实现产品的进一步优化。
参考文献
[1]杨巍巍，郑东旭.浅谈基于现代工业设计理念的机床设计[J].今日科苑，2009（22）.
[2]陈晓林.浅谈数控加工仿真系统原理及其在教学中的应用[J].大众科技，2010（03）.
关键词:数控机床 电气维修 系统
1、数控机床常见电气故障分类
数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。(1)以故障发生的部位,分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线,电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏,这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控件制程序中产生的故障,需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失,这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。(2)以故障出现时有无指示,分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序,时实监控系统的软、硬件性能,一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来,结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位,而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体要机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致(如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果,并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。(3)以故障出现时有无破坏性,分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障,损坏工件甚至机床的故障,维修时不允许重演,这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之,技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件,则可卸下工件,试着重现故障过程,但应十分小心。(4)以故障出现的或然性,分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定的故障;而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障,这类故障的分析较为困难,通常多与机床械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。(5)以机床的运动品质特性来衡量,则是机床运动特性下降的故障。在这种怀况下,机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节,然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排除。
2、故障的调查与分析
这是排故的第一价段,是非常关键的价段,主要应作好下列工作:①询问调查: 在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况,依此做出初步判断,以便确定现场排故所携带的工具、仪表、图纸资料、备件等,减少往返时间。②现场检查:到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手外理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。③故障分析:根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型,从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。④确定原因:对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因,这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。⑤排故准备:有故障的排除方法可能很简单,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准备工作,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程,一旦查明了原因,故障也就几乎等于故障排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。
3、电气维修与故障的排除
这是排故的第二阶段,是实施阶段。如前所述,电气故障的分析过程也就是故障的排除过程,因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了,本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍,供维修者参考。
3.1电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到:①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。③电源始端有良好的接地。④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制,中线(N)与接地(PE)严格分开。⑤电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。
3.2数控系统位置环故障(1)位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建立的接口信号不存在等。
(2)坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。
3.3机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。
3.4机床动态特性变差,工件加工质量下降,甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态,应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。
3.5偶发性停机故障。这里有两种可能的情况:一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障,一般情况下机床断电后重新通电便会消失;另一种情况是由环境条件引起的,如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这些因素不仅会造成故障,严重的还会损坏系统与机床,务必注意改善。
【关键词】数控机床；机械技术；加工效率
数控机床的自动化水平远远高于普通机床，数控机床可以加工比较复杂的零件，而且稳定性较高，所以，数控机床的使用可以降低企业的成本支出，工人也不需要很累，而且还拥有较高的加工效率与产品合格率，这对于企业经济效益的提高是非常重要的，尤其是数控机床的加工效率对企业经济效益具有重大影响，本文探讨了几种提高数控机床机械技术加工效率的策略。
1.影响数控机床机械技术加工效率的因素
1.1没有完善的规章制度
虽然数控机床机械技术有了一定的发展，但是在设备损耗与零配件质量等方面，还不能在制度上做到机械加工作业精度的规范化，又因为工人对先进的数控机床了解不透彻，这些都是影响数控机床加工效率的因素。
1.2编制程序不规范
当前数控机床的运行都是通过计算机编程来下达指令进行加工作业的，编制的程序控制着这个加工技术环节，但是在实际生产过程中，经常会因为程序编制的不规范出现机床走空刀或者冗长的系统调试等状况，这也极大的影响了数控机床加工效率。
2.提高数控机床机械技术加工效率的策略
2.1要注重设备选型工作
加强对设备选型的研究是提高数控机床加工效率的第一步，在设备选型上要特别注重对数控系统的选择。在选择数控机床的时候，要选择声誉比较高、产品质量好、售后服务好、生产规模大的厂家生产的设备，如果企业需要数台数控机床，那么要尽量选择同一家工厂生产的同一品牌的设备，这样在使用过程中出现问题的时候，维修更加方便，可以提高设备的有效寿命。如果企业购买不同厂家的设备，那么出现问题的时候维修是非常困难的。比如，在很多年前，数控加工企业都是从国外购进数控机床设备，这是用多年以后这些设备出现了问题，但是由于没有相应的维修备件导致企业必须更换新的设备，这给企业带来了很严重的经济损失。
2.2做好数控机床的维护和管理
做好数控机床的维护和管理可以在一定程度上延长数控机床设备的使用寿命，在维护和管理中，要注重对设备的工作，因为数控设备的装置都是自动化的，因此工人只需要关注装置中的液量，在较少的时候及时进行液的加注。因为数控机床对于液有较高的要求，所以要注重液的质量，尽量选择声誉好的液，如果加注的液标号不对，这会使得机床的性能变低，比如转速和对温度的适应性等。如果液的质量不好，含有杂质，这可能会造成油路的堵塞，这样会提升机床故障的发生率，降低机床的使用年限，因此要选择质量高、标号对、纯度高的液，并定期对系统进行清洗，这样可以在一定程度上提升加工效率。
2.3提高电网的供电质量
数控机床对电源的稳定性是高于普通机床的，一般情况下，数控机床要求电压波动不可以超过5%，有些高品牌的波动不可以超过 10%。欠压与过压保护系统是数控机床设备内部必装的，这是为了在发生电压波动的情况下，可以通过电压保护系统的保护使得机床可以正常工作。在我国供电电压要求误差不可以超过10%，但是实际供电过程中电压误差往往会大于10%，在用电高峰期，电压误差值更大，这样就会导致机床电源系统受到影响，直接导致机床不能正常工作。如果供电电压过高，机床玩玩会发生以下现象，比如支路熔丝断路、跳闸、机床某个元件损坏，有的可能会造成更严重的后果，那就是机床的数据消失，这些状况都极大的降低了机床的加工效率。根据国内许多数控加工企业的实践经验发现，国内生产的数控设备比国外引进的数控设备抗电源波动性更强，因为，国内生产企业了解国内供电电压不稳这一情况，所以在设计的时候会加强设备抗电压波动性的能力，但是国外的供电电压都比较稳定，所以国外企业生产的设备不会注意到这一点，因此要购买国内企业生产的数控设备。
2.4提高供气质量
当前数控机床设备自动化水平越来越高，数控机床设备更加依赖保障系统。当前，数控机床是一种综合设备，集电、气、光、液于一身，在数控工作的时候，气、液供应着设备多个功能的正常运转。如果在数控机床加工过程中，气压的不足、气压不稳定、气源纯度低等现象的出现都会导致数控机床设备不能正常工作，这都会降低数控机床加工效率。在气压过低或不稳的情况下，保护系统会使机床停止工作，这样不会对机床造成损害，但是如果气源纯度不够，气源中含有杂质，这种情况会对机床设备有一定的损害。因此，数控机床加工企业在生产过程中，一定要特别注意供气气源的纯度，这样才可以保证机床正常工作，提高加工效率。
2.5提高软件开发与应用效果
机床的工作效率及使用寿命在一定程度上受到程序的编制、工作人员的能力、态度等影响，所以，要想提高工作效率，企业要不断的对工作人员进行培训，提高他们的工作能力，改进他们的工作态度。企业在对程序编制的选择一定要特别重视，要选择那些经验足、学历高的人才来担任数控机床程序编制的工作，一个好的编制人员编制的程序，可以使得加工速度更快、尺寸精度更高，这样可以极大地提升数控机床的加工效率。如果一个程序编制不规范，不仅会导致加工效率变慢，甚至可能会导致零件的损害，这会造成企业生产成本的提高，降低企业的经济效益。因此企业一定要注重对工作人员能力的培训和程序编制规范的工作。
3.总结
提升数控机床的加工效率可以提升企业的经济效益，所以，数控加工企业要注重提升机床加工效率的工作，企业要结合实际，从要注重设备选型工作、做好数控机床的维护和管理、提高电网的供电质量、提高供气质量、提高软件开发与应用效果五个方面来设法提高机床加工效率，在做好这五个方面的同时，要做好企业的生产管理工作，这样可以使企业的工作效率提升一个等级。 [科]
【参考文献】
关键词 数控机床；误差；补偿技术
中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）89-0047-02
0引言
误差对于数控领域而言，是客观上必然存在的。任何数控机床设备在操作过程中，由于客观事实存在的各种因素影响，不可能有百分百的精确度。在科学技术不断进步的今天，人们不断致力于提高数控机床加工生产的精确度。
1数控机床误差补偿技术研究现状
国内外对于数控机床误差补偿技术的历史和研究上有较大差距。其中，国外最早发现机床的热变并且进行相关研究的国家是的瑞士。该国在1933年就发现机床的热变形是影响数控机床定位精度的重要原因，并由此开始了数控机床误差检测、建模和补偿技术等方面的研究。现时国内的数控机床误差补偿技术处于高速发展阶段，数控机床误差补偿技术有望尽早从实验室搬到工业中去实践和应用。
2关于数控机床的误差
数控机床在生产过程中的误差主要有几何误差、热误差及切削力误差三种，几何误差一般是指加工原理、工件装夹、调整、机床导轨导向、机床传动、刀具、机床的主轴回转等方面，由机床装置的制造、装配缺陷等造成的误差；热误差是指数控机床在生产过程中，由于温度的变化，导致工艺系统中诸如刀具等部件出现变形，使工件和机床部件之间的相对位置和运动关系发生变化（热变形），从而造成的误差；切削力误差是指由于刀具磨损、工艺系统的受力变形、工件残余应力引起的变形等各种改变原动力因素影响下所发生的动力误差。在总加工误差当中，这三项误差占总误差的80%左右，是影响加工精度的主要因素。
2.1机床的几何误差
每一台数控机床都必定存在几何误差数值，产生误差数值的范畴包括了加工原理误差（在生产中最为常见，往往出现在刀具结构简单的机床上，是由于采用成形运动或以刃口轮廓进行工件加工过程中所产生的误差。）由于夹具的安装、定位、松紧所造成的工件装夹误差、关于加工尺寸的调整误差，还有机床导轨导向误差、机床传动、刀具结构变化、机床的主轴回转误差等等方面，都属于工件生产过程中的几何误差。数控机床的几何误差多属于硬件误差，因此只要误差值没有超出相关的精度要求，机床设备依然被广泛应用于各工厂企业的生产和加工中。
2.2热误差
数控机床在生产工件的过程中，每个工序环节中涉及的工序要求不一样，工艺系统的运行中，车床部件或工件会在温度上产生较大的差异和变化，忽冷忽热。在温度变化的过程中，热胀冷缩的物理原理对工件和刀具均会造成一定影响，进而改变工件和刀具之间既定的运行路线和相对运动的角度，造成对精确度的影响，这个过程中所产生的误差就是机床的热误差。热误差从某种意义上说是可以完全避免的，但以现阶段数控机床的硬件条件而言，还没可能完全解决过程中不出现温差这个问题。而对于一些精密度要求较高或者体积较大的工件而言，由于热变形所引起的误差甚至是总加工误差的40%～70%之高。
2.3切削力误差
由于刀具的磨损、机床导轨的制造误差，热变形、工件装夹的误差等原因，会直接导致生产流程中的传动力、惯性、夹紧力度和重力等发生不同程度的变化，从而致使机床的切削力出现误差，从而导致整个工艺系统的受力变形，这就是切削力的误差。切削力的误差是可以通过对机床设备的数据监控、刀具的及时更换和各部件的人为调控等管理手段进行降低，但是无法完全消除。切削力的误差，在工件生产过程中，是普遍性现象。在这里举个例子，某工件的加工流程中，由于切削力发生了改变，致使设定好的工艺系统产生了一定的变形或者振动，刀具和工件之间的基本运动轨迹发生变化，从而造成加工误差，其影响从工件表面的粗糙度上能够直接得到反映。
3误差补偿技术
在对数控机床产生误差的问题所在有一定了解之后，就是如何针对这些问题所在，完善误差补偿方面的技术，从而达到提高数控机床生产加工的精密度这一目的。由于误差预防法的局限性和经济成本过高等原因，利用软件技术进行的误差补偿技术因其既有效又经济的特性而更受关注，这一种“精度进化”的概念更具探索性和可行性。数控机床的误差补偿技术，是通过掌握原始误差值前提下，从硬件上或软件上造出与原始误差反方向相等数值的人为性误差，以达到将误差抵消和降低的效果。
3.1合成补偿法
合成补偿法，是指针对造成误差的单项因素，通过测量得出其原始误差值，再以误差合成公式计算出补偿点的误差反向数值，从而对误差进行相互抵消的办法。现时在行业内通用的机床几何误差模型，是基于SchulLschik教授运用矢量图得出的“机床各部件误差及其对几何精度的影响”这一理论下，Ferreire与合作者们通过更深入的研究所得出的，该模型对单项误差合成补偿法具有突出的贡献。
3.2直接补偿法
直接补偿法就是对整个加工生产过程进行全面细致的测量，找出产生误差的每个点位的矢量误差，并利用差值的方法计算出每个补偿点的误差数，然后对其进行误差修正，直接补偿法要求误差点的确立和误差补偿之间的坐标系必须保持一致，简单而言，其要点在于“精确”二字，如果补偿精度要求越高，那么只能找到整过生产过程中尽可能多的误差点位所在。
3.3相对误差分解、合成补偿法
相对误差分解、合成补偿法，可以通过数据的分析得到大部分的误差补偿数据，然后从中得出数控机床中的每个单项误差，再通过误差合成的方法，对机床中的误差进行补偿。测量方式较为简单，通过单一次的测量就可以获得整个圆周内的基本数据和信息，并对机床的精度和总体评价，相对地有一个基本而全面的了解，是误差分解、合成补偿法的优势所在。
4结论
关于数控机床误差补偿技术的探索和研究，经过国内外数十年的研究，对误差的产生和控制已经达到了一个较为理想的阶段，但要将研究应用于大规模的实践和生产中去，还需要依赖有关人员的进一步努力，特别对于我国而言，探寻更先进的数控机床误差补偿技术，对于增加国产机床的市场份额，提高我国机床设备的技术水平，有着深远的影响和意义。
参考文献
关键词：数控机床 可靠性 技术研究
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0026-02
该文将对数控机床可靠性技术进行研究，分别从：数控机床可靠性内涵、数控机床可靠性技术存在的必要性、数控机床可靠性技术的研究、现阶段数控机床可靠性技术存在的问题、数控机床可靠性的设计准则、提高数控机床运行可靠性的具体措施、数控机床可靠性技术的展望7个部分进行阐述。
1 数控机床可靠性内涵
关于数控机床可靠性的定义，最初是由卢瑟尔提出的。所谓“可靠性”是指“产品能在规定条件及规定时间内完成的规定功能的能力。”可靠性很难用一个量来表示，因此在对可靠性进行定义时必须根据具体情况、具体场合来选择适当的指标。值得注意的是，可靠性是产品实际运行过程中所显露出的属性，且数控机床可靠性存在一定特殊性，它是集机、电、气等高新技术于一身的现代化工作母机，它对加工精度有一定要求。当前，数控机床在现场运行过程中最易发生的故障以功能性故障居多。所谓功能性故障一般指：加工中心刀库不转位、不执行程序指令、定位不准、旋转工作台不定位以及电气系统大量故障等，是当前广大机床用户亟待解决的。在机床用户看来，数控机床的可靠性涵义实际上指的就是机床在运行过程中故障频率出现次数相对较低。因此在开展数控机床可靠性工作时必须做些真实操作的实事，切实解决可靠性实际问题，让用户看到实效。高速、高精度以及高可靠性是现代数控机床发展的主要趋势，数控机床可靠性成为市场竞争的焦点，目前国内的数控机床研发方向主要朝高档次方向发展，提高数控机床可靠性成为当下最为急迫的事。
2 数控机床可靠性技术存在的必要性
2.1 数控机床可靠性技术满足市场发展需求
我国正处于工业化发展中，汽车、钢铁、机械等一批重工业为基础的行业发展势头越来越迅猛，导致对数控机床的需求也越来越大。为了满足市场发展需求，数控机床可靠性技术必须不断发展创新，使其功能日趋完善。
2.2 机床故障频率普遍偏高
由于我国数控机床现阶段的自主开发能力相对薄弱，自动化水平低，精度保持性相对较差，制约了我国数控机床的发展及销售，与国际现阶数控水平存在较大差距，对数控机床的运行故障不能及时准确的排除，此外还承受着市场巨大需求量的压力。因此为了解决这个问题就必须提高数控机床的可靠性。
2.3 数控机床可靠性技术的意义
数控机床的可靠性对用户来说十分关键，还在一定程度上影响了我国与国际水平间的较量，提高数控机床可靠性能促进数控机床市场的持续发展，对于改变我国机床工业现状有推动作用。数控机床可靠性技术的存在是必要的，它充分满足了市场发展需求，减少了数控机床运行故障的发生频率，它是实现民族装备制造业振兴的催化剂。数控机床作为复杂的机电液系统，它还没有相对成熟的可靠性理论与技术，加上我国数控机床可靠性技术研究起步较晚，涉足此行业的相关研究人员与研究机构相对较少，技术积累相对薄弱，处于发展阶段，相对德国等工业发达的国家来说还有很长一段发展距离，为了缩短与发达国家之间的差距，我们必须拿出实际行动。
3 现阶段数控机床可靠性技术存在的问题
3.1 数控机床可靠性研究者及相关机构普遍较少
由于我国在数控机床可靠性技术的研究人员与研究机构比较缺乏，加上数控机床可靠性技术研究的成本比较高，时间相对过长，其研究成果的获取相对过慢，导致我国数控机床可靠性技术体系缺乏完整性。
3.2 数控机床可靠性数据累积相对薄弱
制造业数控机床的可靠性的提高需要一定的数据作为实践基础，由于我国数控机床发展较晚，导致我国数控机床可靠性数据累积相对薄弱，从而不能为广大的数控机床用户可靠性技术的研究提供任何帮助，这也是我国数控机床可靠性技术发展相对滞后的主要原因。
3.3 数控机床的维修性及可用性得不到重视
要提高我国数控机床的可靠性技术就必须对数控机床的维修性及可用性重视起来，根据企业的需求去简化维修过程，缩短维修时间，将可靠性最大化，我国必须提高对其重视的程度，最大程度满足数控机床用户的需求，制定相关政策，奠定我国数控机床可靠性研究基础。
3.4 数控机床故障机理研究相对不足
当前我国对数控机床故障机理的研究相对不足，所谓故障机理研究主要是针对故障现象分析得出的反映故障本质的原因。但由于我国现阶段对故障机理研究相对缺乏，从而对产生故障的物力本质障碍直接的相关性以及故障问题认识不清，使改进成本不断增加，造成了经济资源浪费。
3.5 对机床整机功能部件缺乏重视
数控机床由各类功能部件及数控系统组成，其组成部件的可靠性制约着数控机床的整体可靠性，因此制造者必须对机床功能部件的质量加以重视。但由于国内机床功能部件企业技术比较薄弱，研究机构工作的重心又都放到了机床整机上，导致其功能部件得不到重视，无法提高数控机床可靠性技术发展。
3.6 数控机床电元器件质量相对较差
当前，国内机电元器件市场存在粗制滥造及恶意压价的现象，并且质量相对较差，温度特性差、电器反应不灵敏、使用寿命短等特点。如果将这些质量差的电元器件应用到数控机床，会造成严重的生产事故。
3.7 CNC安装不当
CNC是指数控系统，数控系统的正确安装对数控机床正常运行起到一定保障，如果没有按照相关要求进行安装则会造成驱动轴失控，引起机器报废，使数控机床免疫力降低，导致故障发生频率不断提高。
4 数控机床可靠性的设计准则
必须建立丰富的可靠性设计规范。
在对数控机床可靠性进行设计时，应建立起可靠性设计规范，设计规范的建立能在一定程度上对数控机床设计环节的可靠性设计以及分析工作进行约束管理，对不同的产品采取不同的可靠性设计。
4.1 建立可靠性设计评审大纲及流程
评审大纲的评审内容将会涵盖产品从概念到生产的所有开发阶段，它的重要性不言而喻，因此企业必须建立可靠性设计评审大纲及流程，并邀请一些在产品设计、制造、应力分析、安全维修等专业领域的专业研究人员参与到评审中来。
5 提高数控机床运行可靠性的具体措施
5.1 提高数控系统设计的可靠性
在设计数控系统时，应该按照不同机床功能需求来进行模块组建，可以在一定程度上提高机床使用的稳定性还能降低机床维护成本，兼顾人机对话以及机械故障自诊断，对机床起到自我保护作用。数控机床运行的速率与系统性能的好坏息息相关，因此必须提高数控系统设计的可靠性。
5.2 保证数控系统的正确操作
逻辑程序编写失误、参数配置的错误都会给数控机床埋下质量隐患，会给用户带来很多不便，对自己的信誉有一定影响。因此在对数控系统操作时必须保证一定正确性，否则会使误差累积，对机床转动链造成冲击。
5.3 采用有效隔离屏蔽技术
由于CNC系统的滤波环节降噪功能有限，因此必须配置相关隔离设备，尽量减小干扰信号。屏蔽干扰信号可以从两方面入手：一是取东西元件，将干扰源屏蔽起来，从而达到阻断静电与电磁信号传递的目的；二是利用双层金属屏蔽控制系统，以防高压线外在物质的干扰，促进数控机床可靠性大大提高。
5.4 合理布线与接地
由于数控机床地线相对比较复杂，系统中的机架箱体等结构件应予以接地。且接地电缆的横截面积不能小于10 mm2，布线必须遵循“强弱分开”原则，利用金属屏蔽线隔开输入信号线，严禁与其他设备接地。
5.5 运行可靠性控制
实验表明用户使用不当造成的故障占机床总体故障的20%左右。因此必须控制用户对机床的使用，预防用户对机床的超载使用，通过大修恢复机床精度与可靠性。
5.6 完善数控机床可靠性技术体系
要促进数控机床可靠性技术的发展必须对数控机床可靠性技术体系进行完善，以数控机床可靠性建模为基础，对数控机床的可靠性技术进行拓展，对研究成果进行严格筛选，构建故障案例库与数据库，促进我国数控机床可靠性技术的发展。
6 数控机床可靠性技术的应用研究
6.1 数控机床可靠性评定方法
数控机床可靠性的评定方法有三种，一是修正极大似然法和序贯压缩相结合的方法；二是指数寿命型串联系统法；三是基于信赖方法的数控机床可靠度的分析法。第一种的准确度比第二种更高，在数据充分的情况下，采用基于信赖方法的数控机床可靠度分析方法更为合理。
6.2 数控机床可靠性技术分析方法
加工中心是现代信息科学与传统机械技术相结合的典型产品，通过对其故障信息的科学分析，找出运行中的薄弱环节。将故障分析结果反映到各个部门，以提高产品可靠性为重要任务，将传统频次主次图分析方法与故障比重比方法相结合来解决故障问题。
6.3 重视数控机床可靠技术，更好促进机床的现代化
根据机床各部分组建的功能将经济、资源等内容进行综合考虑，来确定影响可靠性指标的因素，更好促进可靠性的提高，同时抓好改制改组工作，注重售后服务降低故障发生频率，一旦出现故障必须及时解决，重视质量与服务，积极引进国外先进技术，更好促进数控机床的现代化发展，努力掌握好数控机床可靠性技术，为机床质量提供一定保障。
6.4 数控机床可靠性信息体系及开发“可靠性数据库”和信息处理软件
开发出可靠性信息源，开发出可靠性信息存储、处理技术；数控机床可靠性数据库、可靠性评价软件、故障分析软件，为数控机床建立集成化可靠性信息体系。
6.5 建立可靠性指标（水平）评价体系
针对数控机床产品的特点，建立了数控机床可靠性指标评价体系，对平均故障间隔时间MTBF进行点估计和区间估计，并评估出平均修复时间MTTR和固有可用度Ai等具体数值，从而评价出数控机床可靠性水平。此项成果建立了完全针对数控机床行业特点的可靠性增长理论体系，开发出了实用技术以及可靠性增长的具体实施方法， 在国内外均属首创。
7 数控机床可靠性技术的展望
数控机床可靠性技术研究历经几十年，在可靠性设计、故障分析、可靠性建模、可靠性试验等方面取得了明显的进展。目前正在形成可靠性动态建模、可靠性综合设计、故障预警等数控机床可靠技术领域的研究热点。但由于从事数控机床可靠性研究的学者及相关机构普遍较少，对数控机床故障机理、数控机床维修性及可用性研究不够重视，从而导致数控机床可靠性技术一直得不到发展。随着科技的迅速发展，数控机床可靠性技术已经成为现代机床行业最关键的技术之一，我们必须从数控机床可靠性技术及行业需求角度进行技术展望。
7.1 强化全生命周期可靠性技术理念
数控机床可靠性技术的发展必须建立在可靠性建模、分析、设计等研究基础上，加强数控机床制造可靠性、早期故障排除、运输可靠性、维修性设计等可靠性技术研究，强化全生命周期可靠性技术理念，将其应用到数控机床可靠性技术的发展当中去。
7.2 构建数控机床可靠性技术体系
通过强化全生命周期可靠性技术理念，对研究成果不断进行完善，在此基础上制定数控机床可靠性技术规范，形成具有数控机床行业特色产品的可靠性技术体系。技术的研究离不开企业，在应用可靠性技术管理体系时应该保障可靠性技术研究成果在企业中的有效应用，使企业逐渐成为可靠性技术研发主体。
8 结语
可靠性有关学科发展始于20世纪50年代，并形成了相对完善的理论体系，要提高数控机床产品的可靠性，企业必须建立一定的可靠性保障能力，并且数控机床可靠性技术的发展离不开企业的支持，企业应该从战略角度出发，从零部件设计到故障数据分析方面做好调研工作，构建完善的管理体系，并给出相应改进意见，提高数控机床可靠性，促进数控机床可靠性技术的发展。在第十二个五年计划期间，我国的机械制造业逐渐朝着集成化、自动化、智能化方向发展，同时也为数控机床行业提供了良好机会。
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关键词：数控机床 设备 现代化管理 维修
1、对于数控机床设备管理过程的分析
1.1 企业的生产效率会受到数控机床设备的直接影响
相对于一些普通机床来说，数控机床所具有的零件有着非常高的加工强度以及生产效率，而且其产品质量非常稳定，而且具有非常高的自动化程度，另外它还可以获得一些普通机床非常难实现的，或者说根本无法实现的曲面的复杂零件的制作，所以在机械制造行业，数控机床有着愈发重要的地位。因为计算机的运算能力非常强，能够在瞬间非常准确的对于曲线以及曲面进行计算。而且因为计算机有一定的记忆能力以及存储能力，能够把输入的程序在一定程度上进行记录以及存储，并依照程序所规定的顺序进行运行，使自动化得以实现，并且是一种柔韧自动化的实现过程，所以相对于传统的机床而言，能够提高三倍到七倍之间的效率。
1.2 数控机床设备对于企业经济效益有着直接影响
在机械制造业之中存在的数控机床的拥有量以及档次，能够在一定程度上反映出一个企业进行制造的能力。机床工业不仅在战略性新兴产业之中是一个非常重要的组成部分，同时也能够使其他很多战略性的新型企业在发展过程中得到一定程度的保障。能够使设备投资大大节约下来，并通过比较小的代价得到性能非常强大的数控机床，可以使企业的加工质量以及加工效率得到有效的提高，同时使企业如今的机床性能得到全方位的提升，并在一定程度上提高企业在加工制造方面的能力。在应用数控机床的过程中，使工人的劳动强度的得到大幅度降低，因为一个人能够看管很多机床，所以劳动力被大大节省了下来，并在一定程度上减少了工装，以及使新产品的生产以及试制周期大幅度缩短，能够对于市场产生比较迅速的反应。而且，作为一种高端制造业的细分产业，数控机床对于使数控制造水平得到提升有着非常明显的效果，而且能够在一定程度上使企业数控机床在制造过程之中的市场化以及规模化得以实现，并使企业的经济效益得到充分提高。
2、数控机床设备的特点以及其构成要素
数控机床是将传统的机械制造企业作为基础的一种应用，其代表是新技术在传统机械制造业之中的渗透过程，并在一定程度上产生具有密集技术的产品，其产品表现为机电一体化，技术范围包含有：第一，机械制造技术，第二，计算机，第三，液压，第四，气动，第五，信息的加工处理，第六，自动控制，第七，同服之间的驱动，第八传感器技术等内容。
如今世界上拥有非常多的数控系统种类，而且有着不同的形式，在组成结构方面的特点也是互不相同的。比方说对于连续轨迹以及点位之间的控制，系统板存在一定的小板结构，有的则采用的是大板结构。现代的计算机数控系统组成部分主要有程序、输入设备、输出设备、可编程控制器、计算机数控装置、主轴控制单元以及控制速度的系统等部分。在加工的时候，机床的设计师以及操作者的思绪可以通过数控系统进行控制，具有一定的只能，可以将特殊的管理经验以及操作技能加入到数控系统之中，另外还希望系统之中存在一定的诊断功能以及图形交互功能等。
3、在现场的管理以及维修方面，数控机床和传统机床设备的相似之处
（1）对于设备使用相应的定人、定机以及定岗制度。
（2）坚持进行一定的岗位培训，无证操作是被明令禁止的。
（3）对于点检和定期以及定级保养制度进行严格执行。
（4）记录故障现象、故障发生原因以及故障维修的过程，并建立相应的档案进行记录。
（5）建立一定的规章制度，包括维修、维护保养以及安全操作规程。
4、在管理以及维修方面，数控以及传统机床设备的不同点
4.1对于标准化作业应当更加全面且更加严格的执行
数控机床之中的操作以及维修人员都应当对标准化的作业规程进行严格执行，并把定性指标转化为定量的指标，并通过数据对于问题进行说明。
在操作工开机过后，应当等待一定的过程，然后再令机床进行工作。
（2）在给轴承并加油的过程中，应当依照具体的定量进行加油。
（3）如果说到达定量指标之后，预紧力应当通过力矩扳手来进行实现。
（4）电气人员的调整应当从初始化开始，并渐渐从内环到外环进行调整，并最终使机床的性能到达一定的优势。
（5）在安装光栅尺的过程中，应当依照标准化的方法进行使用，避免检测故障报警的出现。
4.2进行合理且科学的维修方法的选择
设备在维修的过程中，有着非常多的方法，比方说事后的维修、改善维修以及预防维修等，这些维修方法有着不同的优缺点。因为现代化的数控机床属于一种机电在一体的高科技产品，具有一定的自动补偿、检测以及诊断等方面的功能，能够依照状态的诊断以及检测提供一定的信息，可以对预知维修或者状态监视的过程进行一定的选择。
这些维修方式能够在一定程度上对于设备故障起到一定的预知作用，并把握好维修的实际，充分利用设备零件的寿命，避免出现过修或者欠修的过程，这种维修方法十分合情合理。
4.3数控机床的点检
在预知维修或者状态监视维修之前，其基础是展开一定的数控机床点检，它能够结合设备维修人员、设备操作人员以及设备管理人员，在设备之中有可能出现问题的地方，进行定期检查、定人检查、定点检查以及定量检查等，可以使设备的稳定而持续的运行得以实现，并在一定程度上促使生产发展的提高以及经济效益的提高。在找到出现故障的地方之后，可以通过更换正常的零件，令机床恢复正常运行。在这个过程中的关键步骤是进行一定的诊断，也就是检测系统或者状况，确定有没有故障的产生和存在，并指出故障存在的具置。然而数控机床属于机电一体化的设备，数控机床的机械部位产生的故障与系统之间的故障有着一定的联系，因此在维修工作之中，重要的地方就是从定位整机，到定位故障点。
在现场维修的具体过程中，对于故障的诊断应当依照如下原则进行实施：
（1）从外部到内部进行。机械、液压以及电气一体化的数控机床，在机床产生故障的过程中，会在机械以及电气等方面进行综合反映，也就是说可以进行从内到外的排查。
（2）从机械到电气的检查。通常情况下，机械故障比较容易发现。
（3）从静态到动态的检查。第一，维修人员应当做到先静态后动态，不能盲目开始检查，在查明原因之后，再进行观察分析动手，进一步找到故障所在。
（4）从共性到专一之间的检查。假如说机床之中的进给轴没有办法运动，这时应当对于公用的PLC、CNC以及电源液压等方面的故障进行排除以及检查，然后再对于局部出现的问题加以解决。只有这些矛盾得到解决之后，才能进一步解决局部所出现的一些次要矛盾。
（5）从简单到特殊的检查。如果出现多种故障一时间没有办法下手的时候，可以先解决一些比较容易的故障，然后再解决一些比较棘手的问题。
（6）从备份到修改。如果因为程序变化产生了故障，应当先利用软件进行参数备份，然后进行一定的调整和修改过程。
5、结束语
总的来说，数控机床设备是一种非常尖端的机械加工设备，其中包含机械、计算机以及电子等很多学科，所以说对于管理数控机床有着越来越高的要求。针对企业来说，拥有数控机床能在一定程度上体现企业的实力，如果对于数控设备进行利用的话，对于企业效益的提高有一定的意义。
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关键词：数控机床；高速电主轴；进步；技术
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.050
1 高速电主轴的发展过程
在上个世纪50年代左右，已经研制出了真空电子管作为变频器的高频电主轴。它的优点是转速很大，缺点是传递的转矩和功率太小。随着计算机时代的到来，在上个世纪末研制出了用于车削、钻削等工艺的高频电主轴。
现如今世界上的大部分工业国家都具有生产良好性能高频电主轴的能力。比较出名的有日本的NSK公司和美国的PRECISE等公司。至于超高速机床的的发展则更突显一个国家的科技实力，而日本则是其中的佼佼者。同时我国的超高速机床也开始了飞速发展，取得了令世界震惊的发展，主要表现在数控机床的高速化和种类多样化。在高速化方面，宁江机床公司研发的NJ-5HMC40卧式加工中心的最大主轴转速达到了40000r/min。在上个世纪的高速切削机床的发展中，日本因为自己的民族特色，不断吸收其他国家的先进技术，通过国内的消化吸收达到了国际先进水平，在世界市场上占据了一席之地。我国在这方面的发展起步较晚，导致我国数控机床很大程度依赖国外的技术。但是通过相关技术人才的不断努力，在高速、多轴等方面也取得了巨大的进步。在CIMI2003届展会上，国产的地30多台，这是一个十分巨大的进步。与此同时我们应该继续加大重要部件的研发力度，尤其是资金和人才方面的投入，学习国外的先进经验，少走弯路，为国家数控机床在全世界同类型产品中的崛起努力。
2 高速电主轴的构成
现代加工制造业对零件加工方面的要求与日俱增，生产中加工中心拥有的高速切削机床指的是最大转速大于10000r/min的高速电主轴系统。同时高速切削主轴也需要有较大的回转精度以及静和动刚度。
高速机床最重要的部分高速高速电动主轴部件，它起到将机床的主轴和变频电机合到一起的作用，意思就是将主轴的电机中的转子、定子等部件加到主轴里面。这样的机构连接不易松动，质量方面减低不少，还能快速响应，噪音也很小，十分符合现代生产制造的要求。
高速主轴的一个单元部分主要包括动力源、轴承、主轴、和机架。这四个重要部件组成了一个十分平稳的体系，基本上满足了加工需要的各种要求。同时它的优异主要由主轴的取材的质量、结构好坏、产生噪声大小等决定。因此市场上电主轴方面的技术更加普遍。
在生产实践中，在主轴的的静刚度和工作精度两方面都要做的十分好才可以。同时主轴应该具有非常良好的抵抗震动的特性。当处于很大速度的情况时，选择电主轴是十分必要的。电主轴体系的几项要求十分必要。比如它轴承的质量等，如果质量太差，导致使用时间缩短就会影响生产。还有就是电主轴在受到单个径向力时有多大的位移，这对生产时的精度影响十分明显。在以往有关主轴方面的技术中往往缺少必须的计算，导致生产成本的大幅度上升。如今的主轴生产便克服了这一问题，因此适应制造业的发展，为社会的进步提供了技术方面的支持。
3 国外高速电主轴的一些特性
只有充分了解国外的电主轴技术，才能为我国的电主轴发展献策献力，贡献力量。其主要的特性有（1）关于如何同时实现大转速和大功率的要求。这在国际上是一个难题，国际的许多科研所都在大力攻关，国内已经有了新的突破，尤其在高速电主轴方面。（2）精密的加工和装配是最重要的。因此数控机床的许多重要零件都需要极小的加工误差，加工误差大了会造成机器工作不稳定，缩短机器的寿命。国外的许多电主轴工厂都有十分精密的设备，为其本国的机械制造业的发展奠定了十分坚实的基础，但是我们国家在一些重要部件方面尚未突破，需要更多的投入。（3）许多发达国家的机械铸造工艺十分发达，因此可以加工出高刚度的轴承。瑞士一个公司的磁悬浮轴承的转速达到了200000r/min。但是国内相关技术的发展尚未满足生产的要求，许多的轴承只能进口。（4）一个技术的成熟同时也体现在其配套体系的成熟与否。国外的自动平衡系统、主轴变形温度补偿精密系统等都比我国的要先进许多，因此我国的竞争还很激烈，。比如德国一个公司的在线自动平衡系统可以十分明显的减轻电主轴的振动情况。
4 高速电主轴对数控机床的作用
现代社会工业生产的集成度越来越高，人工操作的地方越来越少。因此形成体系的电主轴更具有市场竞争力，降低工业产品的生产成本，可以更好的满足社会的各种要求，为社会的发展服务。当电主轴应用到数控机床时，因为其本身具有的优势使机床的生产活动更加的平稳，很少发生故障，极大地满足了当今快速生产的需求，带来极大地经济效益。电主轴在并联运动机床的生产活动中具有不可或缺的作用，十分重要。为了让“高速度、高可靠性、高精度及小震动性”的要求深入落实，需要电动机安装到电主轴的体系内。它与闭环矢量控制、电机变频等应用到一起，让车削、钻削等技术的精度更加符合要求。现如今的机械产品生产遇到了许多的瓶颈，而高速加工的出现正好解决了这些困难，取得了零件加工的巨大进步。正是由于金属切削加工的巨大优势，让全世界的制造业发展再次上了一个台阶。当今社会的高精尖设备的重要部件都离不开高档数控机床的作用。电主轴技术的发展已经上了一个快车道，哪个国家可以在核心技术方面取得重大突破，都将引领相关产业的潮流。作为当代中国发展的后备力量，我们应该努力学习相关技术，弥补我国在相关技术方面的先天不足，为电主轴技术的发展贡献一份力量。
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