机床数控化篇1

【关键词】接近传感器；关方式；零脉冲；减速开关；参数设置

数控机床的机械零点是机床在出厂时已经设定好了的，是一个不能改变的固定点。而参考点，是为了在操作中，寻找确认机床零点而设定的一个点，这个点可以和机械零点重合，也可以和机械零点有偏移量。一般，也是出厂时设定好了的。如果这个位置没找对，回参考点就会失败，出现报警，这是坐标轴越位了，只有按复位键，重新移动坐标轴的位置……，数控机床作为智能化的先进设备，如果是这样一种使用状态，未免太浪费时间。其实这个问题是可以解决的，只要把参考点的位置设置在坐标轴的正向极限位置，开机后，坐标轴就总会处于参考点的负向，直接回参考点，也不会出现超程报警了。

该怎样改变参考点的位置呢？其实改变参考点行程开关定位挡块的位置，就能改变参考点的位置。经查证资料和咨询厂家售后，得知，回参考点定位配置的不是普通触点式行程开关，而是接近传感器，接近传感器可以在不与目标物实际接触的情况下检测靠近传感器的金属目标物，避免了对传感器自身和目标物的损坏。机床每个坐标轴上配备一个接近传感器，为PNP型常开，有效电平为24Vdc，用于产生返回参考点的零脉冲，零脉冲信号接到系统的高速入口X20上。

实际上，机床在回参考点的过程中，丝杠每转一转，接近传感器就会产生一个零脉冲。那么，该取哪一个零脉冲作为回参考点信号呢？这个问题是这样解决的：在坐标轴的相应位置上安装一个硬件挡块和一个行程开关，作为参考点减速开关。减速开关的作用：一是进行初步定位，在位置检测传感器产生多个零脉冲信号的情况下，确定哪一个零脉冲信号是回参考点所需要的：二是在数控装置需要精确识别零脉冲信号的时候，使数控机床机床的运动速度降到低速。减速开关信号接支PLC的输入端。

图1关方式回参考点

也就是说，机床的回参考点方式为关方式：在坐标轴上有减速开关进行初步定位，在丝杠上有接近传感器进行精确定位。如图1所示。

图2近传感器的采样方式

参考点零脉冲的采样方式有两种：

方式一（图2（a））为以接近传感器上升沿作为参考点位置的回参考点方式；

方式二（图2（b））为以接近传感器上升沿、下降沿的中点作为参考点位置的回参考点方式。A这两种方式的选择可以通过机床参数MD-34200进行设定，MD-34200=2为方式一，MD-34200=4为方式二。

选择的是使用减速信号、“中点”采样方式；设定MD-34200=4，动作过程如下：

（1）坐标轴以“寻找减速开关”的速度Vc（参数MD-34020设定），向固定方向运动。

图302S回参考点动作图

（2）压上减速开关后，以“参考点减速”速度Vm（参数MD-34040设定）反向运动，寻找“参考点检测信号”的上升沿与下降沿的“中点”位置。

（3）“中点”到达后，减至“参考点定位速度”Vp（参数MD-34070设定），继续运动。

（4）到达机床参数设定的参考点偏移位置（参数MD-34080、MD34090设定）后，回参考点结束（参见图3）。

我们先对数控车床进行调整，要做的，一是调整减速开关挡块的位置到坐标轴的极限位置，二是设置好速度，偏移量等参数值零脉冲速度参数34040，回参考点时的定位速度参数34070，参考点偏移（Rv）MD34080，因为之前的运行很可靠，保留不变。

脱开电动机与丝杆间的联轴器，手动按压参考点减速挡块，进行回参考点试验，出现越位报警。这是必然的，因为系统参数的参考点坐标还设定在挡块没移动之前的位置上，这个位置正是我们不满意的位置，现在正在调整，系统参数是由MD34100来设定的，先大致输入了一个和现在挡块位置比较接近的数值。（等参考点零脉冲确切定位后，再从屏幕上找这个精确值，以保证坐标值的准确性。）

在试验的过程中，发现没有到达我们想要的参考点，而是有一段比较远的距离时，出现了报警信号，回参考点停止。查看诊断信号，原来，这是一个超程报警，是系统的软限位参数设置得太小引起的。坐标轴正向软限位是由参数MD36110设置的，先把这个数值改为最大值，使回参考点的试验得以进行。

现在，就要确定减速开关挡块的具置了，我们让这个位置和减速传感器的零脉冲基本重合。

把电动机与丝杠联轴器连接接，进行回参考点试验，回参考点成功。在MD34100中输入了确切的位置坐标。在MD36110中设置了正向软限位数值。

但事情并没有我们预想的那么顺利，在进行加工时，零件的尺寸是错误的。

机床在运行时，相对位置的轮廓走刀是正确的，就是绝对尺寸有10mm的误差，反复检查，对刀也是正确的。问题还是在参考点的设置上。10mm正好是一个丝杠螺距，这说明，零脉冲的信号，差了一圈。

这还是行程挡块的问题，我们让挡块位置和丝杠上发出零脉冲的位置基本重合，这样做看似精确，实际上是很不恰当的，因为行程开关在压上挡块后，减速停止，再反向寻找零脉冲，这个开始减速的位置误差比较大，并且不稳定，很可能这时零脉冲还没有发出，系统只好去寻找上一个零脉冲，这样，就会产生一个螺距的误差。

我们调整了行程挡块的位置，使之和接近传感器零脉冲检测体的位置相差半个螺距左右，问题得以解决。

数控机床的设计制造，不但要考虑到加工的可行，还要有人性化的理念，让人机之间的交流更加和谐，才能使数控机床的国产化进程更快，走得更远。

参考文献

[1]SINUMERIK802Sbaseline简明安装调试[S].2010，10.

机床数控化篇2

关键词：数控机床；加工精度；几何误差；定位误差

在我国现代机械装备及其工件制造企业中，数控机床设备拥有充足的技术应用空间，为我国机械生产加工技术带来了极大的经济收益。在应用数控车床设备，开展机械设备工件生产加工活动过程中，数控车床设备自身所具备加工技术的精度水平，对机械设备工件的实际技术质量和性能表现状态具有重要影响。因而，提升数控车床设备在机械工件生产加工活动过程中的精度，对提高我国机电工件生产加工活动的质量有重要意义。本文由此围绕数控车床加工精度的影响因素及其优化策略展开论述。

一、数控车床设备加工精度的影响因素

1.数控机床加工中的位置误差对加工精度的影响

位置误差是指加工后零件的实际表面、轴线或对称平面之间的相互位置，相对于其理想位置的变动量或偏离程度，如垂直度、位置度、对称度等。数控机床加工中的位置误差通常指死区误差，产生位置误差的原因主要在机床零件加工时由于传动时产生的间隙和弹性变形导致加工误差，以及在加工中，机床的刀头需要克服摩擦力等因素导致产生位置误差。在应用现代化数控车床设备开展机械工件加工作业活动过程中，通常情况下，如果加工技术人员想要实现对机械工件空间运动位置的精确控制，必须借助伺服电机设备对数控车床加工系统中的滚珠丝杠技术部件施加驱动作用，如果滚珠丝杠部件发生传动误差，将直接对机械工件加工作业的精度水平造成明显的不利影响。而这种现象的存在，也是客观上引致数控车床设备出现定位精度误差现象的主要原因。

2.数控机床加工中由于几何误差导致的加工精度误差

数控机床加工中，因为刀具和夹具在受外力和加工中产生的热量等外界因素的影响下，机床的几何精度会受到一定影响，机床上加工的零部件会产生几何变形，从而产生几何误差。据相关研究分析，数控机床产生几何误差是由内部因素和外部因素造成的。内部因素指机床本身的因素导致的几何误差，如机床的工作台面的水平度、机床导轨的水平程度和直线度、机床刀具和夹具的几何准确程度等。外部因素主要是指在外部环境和加工过程中的热变形等因素影响下产生的几何误差，如刀具或零部件在切削过程中，由于受热膨胀、变形，从而产生几何误差，影响了机床的加工精度和零部件的加工精度。

3.数控机床加工中由于机床定位导致的加工精度误差

通过分析长期的零部件加工数据和实践操作可知，机床定位对于数控机床的加工精度会产生较大影响。数控机床的加工误差，从结构上看，大多由定位精度引起，其中，机床的进给系统是影响定位精度的主要环节。数控机床的进给系统通常是由机械传动系统和电气控制系统两部分组成，定位精度与结构设计中的机械传动系统有关。在闭环系统中，数控机床通常可以通过定位检测装置防止进给系统中的主要部件产生位置偏差，如滚珠丝杠等部件。而对于开环系统，由于影响因素较多、情况比较复杂，很难进行定位监控，因此对数控机床的加工精度影响较大。

二、数控车床设备加工精度的优化策略

1.通过控制数控机床的原始误差提高加工精度

要提高数控机床的加工精度，控制悼鼗床的原始误差是重要对策。针对产生原始误差的可能性要进行系统的分析，根据误差产生的原因和误差类型要制订相应的改进措施。在加工过程中，数控机床的位置精度、几何精度对零部件的加工精度有重要影响，要通过位置控制和几何精度控制来减少位置误差和几何误差对零件的影响。同时对于加工过程中产生的变形误差，要用风冷、水冷等方法控制加工过程中的热变形，减少热变形误差带来的加工精度影响。

2.合理设计机床核心部件避免定位误差

机床的定位精度对零部件的精度有重要影响，影响机床定位精度的核心部件如进给系统、导轨、工作台面等的直线度、水平度等。在设计数控机床时，要合理选择核心部件，例如选择目前在机床中广泛使用的滚珠丝杠时，应当充分考虑滚珠丝杠的精度，应当选取和安装比较成熟的滚珠丝杠技术。滚珠丝杠的支撑同样不可忽视，滚珠丝杠的支撑与系统的传动精度密切相关，滚珠丝杠的支撑主要由轴向载荷和回转速度决定，对数控车床的加工精度有重要影响，通常选用高精度的固定和支撑方式。

参考文献：

[1]钱灿荣.影响数控机床加工精度的因素与优化策略分析[J].中国机械，2015（19）.

机床数控化篇3

【关键词】机床改造；电气控制；PLC；步进电机

中图分类号：F407文献标识码：A

一、前言

目前许多数控化改造的设计存在诸多问题：选择电机参数时，使用的计算方法欠精确；数控系统类型和功能选择不合理；电气部分的改造不规范等等。因为数控机床电气设计、应用与维修技术工作的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因索的制约，在数控机床电气控制方而还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。本文将对机床数控化改造进行归纳总结和分析，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益，为普通机床数控化改造中的电气设计提供依据。

二、普通机床改数控机床的优点

普通机床虽然有价格便宜、操作简单的优点,但它存在许多弊端：1）传动链复杂从而导致传动精度低，使产品的加工精度降低，产品的质量稳定性也不是很高；2)加工工序简单，因而不能加工较复杂的零件，加工零件的品种也比较少；3)生产效率较低。一个零件一般需要多次装夹和多道工序；4)由于普通机床几乎所有工作都靠工人手动操作，对工人的熟练程度要求高，因而工人劳动强度大，生产准备时间长。由于普通机床的这些缺点越来越使之在当今日益竞争的社会中处于劣势。

1、普通机床数控化的优点

普通机床经过数控化改造后，可以大大地提高传动进给精度，从而提高机床的加工精度；还可以拓宽普通机床的加工范围，延长机床的役龄；普通机床的数控化改造将在很大程度上盘活企业的固定资产、提高劳动效率，用较少的资金，将普通机床改造升级为数控机床，带来可观的经济效益，为提高企业的竞争力做出贡献。

2、普通机床数控化的方法

普通机床改造成数控机床的方法要有两个步骤：第一步骤：技术可行性分析和经济可行性分析；第二步骤：技术上的改进措施。分为两方面：一方面是机械上的改进，另一方面是电气系统的改进。

对普通机床进行数控化改造，关键技术在于对机床精度的恢复。旧机床一般在工作车间已经工作多年，其中导轨、溜板等都有不同程度的磨损。在有条件的时候，按常规机床大修的方法，对机床导轨进行磨削，磨削量以保持床面有一定的表面硬化层为宜。若旧机床磨损严重，磨削后，表面硬化层已去除，可采用电刷镀的方法加工耐磨表层。与床身相匹配的溜板，一般可采用刮研的方法修配恢复精度。在导轨磨损量较大的情况下，也可采用贴塑工艺恢复机床导轨精度。主轴精度的修复是改造机床维修的另一个侧重点。可采用更换主轴轴承等传统方法配合电刷镀工艺完成。主轴箱通常需单独修复，并调试验收精度。有些磨损量小的机床也可以采用表面工程技术在现场操作，恢复机床精度。

三、电气系统设计

1、SIEMENS802C数控系统组成

控制系统是数控机床的“大脑”，由一种专用计算机，完成插补运算、数据处理、输入输出等控制任务。数控加工程序经数控系统运算处理后，输出司服控制信号、主轴驱动控制信号及其开关状态量信号等。从其功能和经济性两方面考虑。本设计选用SIEMENS802C数控系统，其功能齐全，可构成全闭环后、半闭环的位置控制系统。数控系统分经济性数控系统和标准型数控系统，经济性数控系统是建立在单片机基础上，一般是由步进电机驱动装置和步进电机，构成位置开环的控制系统。标准型数控系统是建立在微机基础上，功能齐全，可构成全闭环、后半闭环的位置控制系统。根据普通机床的实际功能要求，本设计采用的后一种数控系统。

SIEMENS802C数控系统控制3个步进电机进给轴和一个主轴，主轴采用交流司服电机或变频电动机，特别适合机床的数控化改造。西门子数控系统组成系统如图1所示。

2、驱动电路设计

驱动电路设计，采用对驱动器在三相六拍的基础上进行5细分(30拍)，10细分（60拍）。细分后电动机运行的步距角将要缩小相应的倍数（如步距角为0.75的电动机，10细分后电动机运行的步距角为0.075）。细分后消除了小步进电动机的低频振荡，提高了电动机的分辨率和运行特性，由于制造工艺的问题，实际上的分辨率会稍低于理论细分的精度。如图2所示，三相混合式步进电机驱动器SH-32206，80～220V交流供电，可适应最恶劣电网环境。脉冲信号、方向信号和脱机信号接CNC装置。双极恒相流细分驱动，可以通过驱动器面板上的第1、2、3、4四个拨码开关，可供选择16种细分模式。输入信号光电隔离。过压、过流保护、脱机保持功能、单/双脉冲模式可选。自动半流。最大输出驱动电流6A/相。

3、操作面板设计

操作面板由机床操作面板和数控系统操作面板指令部分组成如图3所示，其中，CRT程序显示、当前位置及其加工状态等信息；程序编辑键（位于CRT右方）可进行程序的输入、修改、调整。现场操作键（位于面板的下方）可实现机床的手动，点动，自动等操作。

图3操作面板

程序编辑部分主要由操作面板上各编辑键来实现不同程序的要求，面板各键的名称和功能如表1所示。由于响应菜单控件只有一个单击事件CLICK，所以要为不具有下级菜单项添加代码，可以在设计窗口中设置代码。本系统由于菜单项都是为了更快的进入系统的子窗口，所以菜单响应事件的代码非常简单，因为子窗口已经设置了大量的代码，菜单只是调用这些窗口而已，另外，关于“文件”菜单中一些问文件处理可以结合COMMDIALOG控件来完成。

四、普通机床数控化改造中的电气设计需要注意的问题

1、加工精度的控制

对旧机床改造，除系统升级外，改造者面临的另一关键问题就是机械精度问题。机械精度恢复的如何，直接关系到改造的整体效果。而一般机床经多年使用后，由于使用条件和环境的不同，会造成多方面的磨损或损伤，如轴承、丝杆、导轨等都会直接影响机床的整体精度。本次改造除更换受损的轴承、联轴器等外还对导轨的镶条、贴塑面等结合部件进行铲刮重新装配后，机床的主要几何精度指标均达到相关标准要求。而在测量定位精度时，发现定位精度和重复定位精度指标严重超标，分别为0.035和0.025mm。于是决定启用系统提供的螺距补偿功能。使用激光干涉仪分别对三个轴进行定位检测，检测间距选择40mm，在整个行程范围内，记录下所有检测点的误差值，将这些误差值输入至系统提供的补偿参数中，再进行测量，结果效果非常明显。补偿后的定位精度和重复定位精度分别为0.015和0.010mm（此精度指标虽不理想，但作为改造机床已能满足一般的加工要求）。

2、数控机床运动坐标的电气控制

电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者做好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。

五、结束语

综上，机床数控化改造不仅是经济又见效快的途径，而且节约能源、实现废品资源化和保护环境的目的。我们必须加快机床数控化的进度。但是机床的数控化改造不能停留在现有阶段，应紧跟世界潮流，发展多轴联动数控系统，开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术，向智能化方高发展。

参考文献

机床数控化篇4

关键词：数控机床；自动化；设计；制造

长期以来，世界诸多国家都非常重视机械制造产业，甚至将其作为国家经济发展水平与工业化水平的重要衡量指标。步入新时代以来，精密化已成为机电产品的发展趋向，尤其是数控技术的诞生与广泛应用，为设备的自动化作业与运行提供了至关重要的技术支撑，也为加工的柔性与高效率提供了关键性条件，促使机电制造业从传统的人工作业转向了智能化、自动化与集成化的现代作业。所以，本文针对数控机床自动化设计与制造的研究，具有一定的理论意义与经济价值。

1数控机床与数控机床自动化的基本概述

数控机床的概念。数控机床的全称为数字控制机床，英文名为Computernumericalcontrolmachinetools，数控机床为简称，指的是装有程序控制系统的一种自动化机床。其中，动化程序控制系统可以对具有控制编码与其他符号指令规定程序予以逻辑性的处理，并能够通过代码化形式对其译码进行数字式的表示，并通过一系列信息载体进行数控装置的输入。究其原因，数控机床属于集信息、微电子、液压、机械等多领域原理与技术为一体的机电产品，所涵盖的内容十分丰富，即便是在机械制造设备体系的整个领域中，也属于自动化水平高、效率高、精度高的工作母机。[1]与大众机床相比，数控机床独具特色，不需要对夹具、模具进行更换与制造，也不需要对机床进行常态化的调整，故而数控机床在技工零件需要高频率更换的状态下更为适用，这样能够大大缩短生产准备周期，并节约工艺装备所需的大量成本费用。与此同时，数控机床的加工密度通常可达到0.05~0.1mm，且控制方式为数字信号模式，每当数控装置将一脉冲的信号输出之后，机床就会移动部件一脉冲的当量，尤其是在此过程中由机床传送给传动链的丝杆螺距和反向间隙的误差平均值可以通过数控装置予以曲补偿，故而数控机床与传统机床相比，其精度更高。在工业生产能力与社会经济发展水平的评估体系中，数控机床的发展程度以及数控机床在金属切削加工机床产量中的占比也是可供参考的重要评估指标。由此可见，数控机床对工业的健康可持续发展有着不可替代的价值与影响。数控机床的自动化内涵。在当前机床控制技术领域，数控车床自动化的应用范围十分广泛，但其更多的应用于盘类零件或轴类零件等诸多切削加工作业中，如轴类或者盘类零件的复杂回转内外圆柱和曲面、内外圆柱面、圆锥螺纹、任意锥角的内外圆锥面等，同时还需要完成镗孔、铰孔、扩孔、钻孔、切槽等一系列作业程序。从本质上讲，数控机床自动化主要是前期予以设定好的具体加工流程，然后自动实现快速的零件加工程序。[2]在实际操作过程中，数控机床自动化技术工作者会根据零部件的加工路线、技术、位移量、工艺参数、辅助功能、切削参数等方面的指令性代码予以高度整合，进而设计编制出有机统一的详细加工程序单，罗列到该程序单上的有关内容能够被进一步转移到相关控制介质层面，进而最终在特定数控装置内部进行录入，此时加工作业指导任务也就完成了。借助于数字化技术，数控机床自动化控制的应用规模占数控机床总量的25%左右，是应用范围最广、普及程度最高的技术类型之一。

2数控机床自动化设计与制造的优势

2.1减少机械制造所需成本。在以往的传统机械制造领域，诸多工业类企业惯于借助人工操作方式实施工业产品的加工、生产与机床的制造等，因受多方面客观因素的制约，导致人工操作的失误率较高，机械制造质量与效率偏低，同时庞大繁重的工作量又同时给广大工人带来了巨大的压力，促使其很容易发生疲劳状态下生产作业的现象，这对生产制造的整体工作成本产生了直接影响，促使生产成本费用大大增加，而企业经济效益也随之显著下降，市场竞争力也会弱化。然而，科学应用自动化技术，不仅可以有效弥补人工操作的多种不足之处，而且可以最大程度保证工业生产的质量与效率，且能够促使产品精度更优更高。2.2提升机械制造质量与效率。随着数控机床自动化技术的积极推广，工业领域中的机械制造自动化水平也随之迅速提升。同时，因产品生产能够通过预设程序对自动运作进行指导，使得生产实际效率在无形之中得到优化与提升。加之，自动化技术的广泛普及促使机械设计和制造技术得到大幅升级，进而在很大程度上规避了传统机械制造模式带来的消极影响，机械制造的质量和制造效率都得到明显升级。2.3增强机械制造的资源利用率。自动化技术作为机械加工和机械制造流程中的重要技术资源之一，本身就具有人工操作所无法比拟的独特优势，如对人力资源的节约、降低物力和财力资源的消耗等。与此同时，还能够通过多方面的自动化技术推广、资源调配与优化使用得以最大化实现，有效增强了机械制造的资源利用率。

3数控机床自动化设计与制造路径

3.1数控机床的主体设计与加工主轴。数控机床的主轴回转精度的实际参数值的大小，对最终的加工精度有着直接影响，主轴的回转精度参数值高则加工精度高，主轴的回转精度参数值低则加工精度低。与此同时，主轴的回转速度和运行功率的参数，也是影响加工效率的重要因素和关键。[3]与传统机床制造不同，数控机床的主轴变速自动化水平以及定位的精准性等，都对数控机床的自动化水平高低有着决定性的影响（如图1所示）。究其原因，主轴箱主要负责机床的自动调速。截至目前，机械传动式的变速装置已经被取代，大范围推广与使用的是无级自动化调整，自动化加工程度大幅提升。导轨。数控机床中的导轨主要负责引导和控制加工任务，是保证加工运动精准性的核心与关键，更是促进车床精度加工实现的重要部件。目前，我国在数控机床领域中多采用金属型的滑动导轨，对于部分特定的数控机床，则采用新型的贴塑导轨。[4]与传统导轨相比，贴塑导轨优势十分突出，尤其具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，最为突出的就是性极好，且摩擦系数较小。3.2数控机床的伺服系统和数控装置与普通机床不同，数控机床配置了伺服系统和数控装置，同时机床检测装置也能对制造的全部过程进行测试与监督，而数控装置在整个运作系统中起着至关重要的调配作用，伺服系统则需要对数控机床进行配合完成作业。具体而言，数控装置的重要组成部件为计算机系统，其核心功能在于接受信息，再经对其他系统的精确调配和处理实现制造过程按照既定指挥有序执行，而数控装置则用以反馈信息并发出新的指令。伺服系统。传统的普通机床借助于伺服电机对机床进行驱动，进而完成作业加工，这一机构就是所谓的伺服机构。[5]但数控机床主要是借助于运算电路产生强烈的脉冲信号，并通过这些信号实现驱动电路控制的伺服系统。数控机床中的伺服系统能够将具体指令传送给元件、其他设备或指示电路，进而实现精准一位，其在生产与控制数控机床的过程中发挥着重要角色。

综上所述，数控机床能够有效促进产品的高效率生产，提升零件设备的精密度，并减小劳动强度，一定程度上为研发机电新产品节约了诸多人力与物力等，大幅增强了相关企业的竞争力。尤其是近些年来，我国在数控机床领域取得了一定成绩，不仅产量显著上升，而且质量明显改善，特别是在技术方面的重要突破，更是推动着我国数控机床行业进入快速发展轨道。然而，当前我国在数控机床方面的相关技术还有较大的创新与改进空间，自动化程度依然偏低，因而加大数控机床自动化设计与制造力度具有深远意义。

参考文献：

[1]张敬华.机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用分析[J].科技风，2019（09）：62.

[2]郑宏栗.浅析机械设计制造及其自动化中计算机技术的应用[J].科技风，2019（09）：66.

[3]赵小慧.现代机械设计的创新设计理论与方法[J].内燃机与配件，2019（06）：170-171.

[4]林晓慧.计算机辅助技术与机械设计制造的结合[J].科技风，2019（08）：81，90.

[5]王煜，叶赛，范文涛.基于粒度结构分析的数控机床制造信息资源自动化检测方法[J].制造业自动化，2019（12）.

[6]沈烈初.数控机床与工具：装备工业的母机、智能制造的基础[J].制造技术与机床，2018（10）.

[7]韦建军，李派霞.经济型数控机床安全防护门自动化改造的研究与实践[J].装备制造技术，2018（08）.

机床数控化篇5

系统架构设计主要涉及5个方面：1）采用基于业务层/支撑层的双层虚拟网络，支撑层提供底层硬件设备支持，业务层由虚拟机构成，完成服务请求；2）在逻辑上，支撑层与外部网络完全隔离，其仅为业务层提供虚拟机运行的硬件资源，间接对外提供云计算服务，增强系统安全性；3）业务层确保与外部网络的通信，外部网络的智能终端能够访问到上层的虚拟机集群，并提供的相应的云计算服务；4）通过虚拟机所提供外部接口，业务层口实现了与其他外部系统的数据交互，完成平台内部与外部之间的数据流通；5）支撑层支持业务层虚拟机的迁移与复制以及计算资源分配。通过虚拟机集群的形式，业务层实现了计算资源的重新组合与分配。

2、虚拟网络分层架构设计

平台沿用虚拟化网络基于业务层/支撑层的双层架构，双层架构设计沿用了虚拟化计算通用框架，其优点是逻辑上，将提供服务的虚拟机独立划分为一个层次，与支撑层的物理设备完全分离，增强系统的兼容性。确保系统的硬件设备无缝升级，且不会影响到虚拟机层的业务处理。

3、外部接口设计

各地区系统的数据采集数据必须进行分析、统计和汇总，最后形成教育资源调度与推送的指标参数。平台框架设计在业务层采用中央核心数据库，并在匹配加上分布式接口数据库的设计模式。本研究为确保数据资源的灵活性和适用性，在通用的数据库接口的基础上，允许客户端的用户对存储管理模式以及数据格式进行自定义操作。平台的外部数据完整性和完备性由外部系统统一实现。本平台真正用来运作的数据库是中央数据库，其用途涵盖了业务运行、数学模型分析与计算、内容推送、数据的统计和报表生成等。各个接口数据库的交互数据通过系统的分析、汇总、统计后由服务器组的进行一体化加工，格式统一后存储到中央数据库。同时，平台运行过程中得到的数据资源有匹配性地从中央数据库分配给各个接口数据库，供外部服务调用。

4、支撑层架构设计

4.1支撑层架构

支撑层通过平台的虚拟机接口和网络存储接口，为业务层的虚拟机运行提供计算资源、存储资源和网络传输资源。1）在逻辑上与孟海斌蔡金苹外部网络隔离，可以间接对外提供服务。其仅为业务层的虚拟机运行提供各种硬件支持；2）硬件异构系统能够支持各种不同的硬件设备，确保系统的兼容性。通过平台统一的内部接口为业务层的虚拟机提供硬件支撑；3）支持业务层的虚拟机控制和调度硬件资源的分时使用以及资源过度预分配。

4.2网络存储接口

支撑层为虚拟机软件提供网络存储接口，一般不直接向业务层的虚拟机提供数据接口。借助虚拟机软件可以实现各种虚拟机磁盘映像的存取操作。业务层虚拟机在对自身磁盘访问的过程中本质上间接调用了支撑层的网络存储模块。支撑层的网络存储接口极具特点：1）访问接口的虚拟化；2）分布式存储本身的虚拟化；3）存储接口的统一化。

4.3虚拟机磁盘映像池

为保存业务层各虚拟机的虚拟磁盘映像，支撑层的虚拟机磁盘映像池通过分布式存储的方式实现。磁盘映像池对外提供四种磁盘映像，共两大类，其性能特征也不尽相同。磁盘映像包括只读映像、差分映像、动态映像和准静态映像四类。

4.4数据存储池

业务层的虚拟机由支撑层的虚拟机磁盘映像池统一提供数据盘和系统盘。当多个虚拟机组成集群时，必须对各个虚拟机的数据的存储区域进行共享，“共享”区域由支撑层的数据存储池负责分配。

4.5虚拟机接口

虚拟机软件是实现本平台的双层虚拟网络架构的关键所在。支撑层的各种硬件设备资源通过虚拟机接口统一分配、统一调度，划分给多个虚拟机动态使用。

4.6计算资源池

计算资源池对支撑层的GPU和CPU等硬件计算资源进行整合，给业务层的虚拟机提供分布式并行计算能力。尤其针对高密集度的统计分析计算，通过相应的开放标准接口，虚拟机第一时间获取到所需要的硬件资源。

5、业务层架构设计

业务层基于虚拟机集群模式实现，这确保了硬件资源调整和配置的灵活性。根据各地区的不同实际情况，业务层的具体的应用可以制订个性化方案，平台的包容性和兼容性得到保障。中央数据库使整个平台的数据、信息有效统一起来，避免与各系统的数据分割。

6、总结

机床数控化篇6

关键词：数控机床故障排除

数控机床是一种典型的机电一体化产品，涉及范围比较广，在故障诊断和维护方面与传统机床有很大的区别。因此，学习和掌握数控机床故障诊断及维护技术，及时有效的处理数控机床的各种故障，对企业的维修人员来说非常重要。

一、数控机床的使用与维修

1.数控机床的分类和应用随着数控技术的发展，数控机床已经越来越普遍地应用于企业的加工生产当中。数控机床的种类很多，但主要按机床的加工方式和加工工艺对其进行分类。现代工厂中主要以金属切削加工为主，大致可以分为数控铣床，数控镗床，数控立车，数控磨床以及加工中心等。

2.数控机床的维修的特点数控机床与传统机床的维修不同，它是集数控系统、可编程控制器、伺服系统加精密机械等多项高新技术融合于一体的机电一体化产品。数控机床的维修应遵循以下几点：首先，要熟悉数控系统、位置检测与伺服驱动和辅助控制的工作原理、特点及常见故障的处理。其次，要懂得充分利用NC、PLC提供的故障信息来查找故障。做到具体问题具体分析，才能确定故障的准确处理。

3.数控机床故障诊断维修的基本步骤数控机床的维修过程主要分为三个阶段。首先，到达现场后进行现场的调查和故障信息的采集。仔细询问机床操作者故障表面的指示情况以及产生故障的背景情况，对故障现象做出初步的判断。其次，根据现场的调查结果和故障现象进行具体的维修。从易到难、由外向内，逐渐缩小查找范围，确定故障存在的位置从而采取正确的维修措施。最后，机床的故障排除后及时向操作者交代清楚本次故障的起因以及发生故障的信息和环节，告其今后操作的注意事项，避免今后再次发生同类故障。同时做好维修记录，为以后维修做好储备。

二、数控系统自诊断技术及故障排除方法

所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。

1.自诊断技术

（1）开机自诊断：数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。

有时开机诊断会将故障原因定位到电路板或模块上，但也经常仅将故障原因定位在某一范围内，这时维修人员需查找相关维修手册根据提示找到真正故障原因并加以排除。

（2）运行自诊断：运行自诊断也称在线自诊断，是指数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。

（3）脱机诊断：当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。

2.人工诊断技术

数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种，最常用的有:功能程序测试法、参数检查法、备件置换法、直观法、原理分析法等，现简介如下:

（1）功能程序测试法：这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。

（2）参数检查法：一般系统的参数是存放在RAM中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。

（3）备件置换法：是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，从而快速有效地确定故障部位。

（4）直观法：直观法是利用维修中常用的“先外后内”的原则，利用观察零部件的工作状态、听声音、摸发热等方法，进行逐个检查，如利用视觉可观察内部器件或外部连接的形状上的变化；利用听觉可查寻器件发出的异常声音;利用嗅觉或触觉可查寻过载、高温等现象;等等。

（5）原理分析法：当采用其它检查方法难以奏效时，可以从电路基本原理出发，一步一步用万用表、逻辑表、示波器等工具对测点进行检查对照，最终查明故障原因。

3.高级诊断技术

（1）自修复诊断：自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。自修复程序在控制系统每次开机运行，当发现某模块有问题时，系统会把故障信息显示在屏幕上，同时自动查寻备用模块，故障模块的工作即被备用模块取代，维修人员可根据提示更换下一故障模块。自修复诊断方法需要较多的备用模块，这会使系统体积增大，价格提高。

（2）诊断指导专家系统：近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。