第一篇：數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)總結(jié)

數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償技術(shù)的學(xué)習(xí)總結(jié)

第1章

緒論

制造業(yè)的高速發(fā)展和加工業(yè)的快速提高，對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的要求日益提高。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床的不精確性是由以下原因造成：

[1] 機(jī)床零部件和結(jié)構(gòu)的幾何誤差； [2] 機(jī)床熱變形誤差； [3] 機(jī)床幾何誤差；

[4] 切削力（引起的）誤差； [5] 刀具磨損誤差；

[6] 其它誤差源，如機(jī)床軸系的伺服誤差，數(shù)控插補(bǔ)算法誤差。

其中熱變形誤差和幾何誤差為最主要的誤差，分別占了總誤差的45％、20％。提高機(jī)床加工精度有兩種基本方法：誤差防止法和誤差補(bǔ)償法（或稱精度補(bǔ)償法）。

誤差防止法依靠提高機(jī)床設(shè)計(jì)、制造和安裝精度，即通過(guò)提高機(jī)床本書(shū)的精度來(lái)滿足機(jī)械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于機(jī)床精度，因此該方法存在很大的局限性，并且經(jīng)濟(jì)上的代價(jià)也很昂貴。誤差補(bǔ)償法是認(rèn)為地造出一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問(wèn)題的原始誤差，以達(dá)到減小加工誤差，提高零件加工精度目的的方法。誤差補(bǔ)償法需要投入的費(fèi)用很小，誤差補(bǔ)償技術(shù)是提高機(jī)床加工精度的經(jīng)濟(jì)和有效的手段，其工程意義非常顯著。

誤差補(bǔ)償技術(shù)（Error Compensation Technique，簡(jiǎn)稱ECT）是由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出的加工精度要求越來(lái)越高、隨著精密工程發(fā)展水平的日益提高而出現(xiàn)并發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)。誤差補(bǔ)償技術(shù)具有兩個(gè)主要特性：科學(xué)性和工程性。1．機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)可分為下面七個(gè)基本內(nèi)容：

[1] 誤差及誤差源分析；

[2] 誤差運(yùn)動(dòng)綜合數(shù)學(xué)模型的建立；

[3] 誤差檢測(cè)；

[4] 溫度測(cè)點(diǎn)選擇和優(yōu)化布置技術(shù)； [5] 誤差元素建模技術(shù)；

[6] 誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)及實(shí)施； [7] 誤差補(bǔ)償實(shí)施的效果檢驗(yàn)。2．?dāng)?shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償?shù)牟襟E：

[1] 誤差源的分析和檢測(cè)；

[2] 誤差綜合數(shù)學(xué)模型的建立； [3] 誤差元素的辨識(shí)和建模； [4] 誤差補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行； [5] 誤差補(bǔ)償效果的評(píng)價(jià)。

3．?dāng)?shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)研究的現(xiàn)狀：

[1] 過(guò)長(zhǎng)的機(jī)床特性檢測(cè)和辨識(shí)時(shí)間； [2] 溫度測(cè)點(diǎn)布置位置優(yōu)化； [3] 誤差補(bǔ)償模型的魯棒性； [4] 誤差補(bǔ)償系統(tǒng)及實(shí)施；

[5] 五軸數(shù)控機(jī)床多誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償問(wèn)題。4．?dāng)?shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)研究的發(fā)展趨勢(shì)：

[1] 多誤差高效檢測(cè)方法；

數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

[2] 多誤差的綜合補(bǔ)償； [3] 多軸誤差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償；

[4] 實(shí)時(shí)補(bǔ)償控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、群控化； [5] 補(bǔ)償?shù)闹悄芑c開(kāi)放化。

第2章

數(shù)控機(jī)床誤差及其形成機(jī)理

一、誤差的概念

1.機(jī)床誤差－機(jī)床工作臺(tái)或刀具在運(yùn)動(dòng)中，理想位置和實(shí)際位置的差異（機(jī)床誤差－位置誤差）,或就稱機(jī)床位置誤差。機(jī)床精度-機(jī)床工作臺(tái)或刀具在運(yùn)動(dòng)中，理想位置和實(shí)際位置的相符程度。2.加工誤差－由刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的非期望分量引起的。

3.運(yùn)動(dòng)誤差--機(jī)床運(yùn)動(dòng)元件（如刀具與工件）之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所造成的誤差。

4.機(jī)床幾何誤差--是指機(jī)床上零、部件的制造與安裝過(guò)程中因幾何尺寸、位置等產(chǎn)生的偏差，造成機(jī)床上某些零件位置產(chǎn)生偏差，從而使得機(jī)床在刀具和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生位置誤差，最終表現(xiàn)在機(jī)床的加工精度上。運(yùn)動(dòng)誤差--機(jī)床運(yùn)動(dòng)元件（如刀具與工件）之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所造成的誤差。5.熱（變形）誤差--機(jī)床溫度變化引起變形造成的機(jī)床零件間相對(duì)位置及形狀等誤差。

6.力（變形）誤差--機(jī)床受力（包括切削力、工件和夾具重力、裝夾力，機(jī)床部件本身重力，等等）引起變形造成的機(jī)床零件間相對(duì)位置及形狀等誤差，也稱剛度誤差。7.加工誤差－由刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的非期望分量引起的。

二、誤差的分類

1.分類一：靜態(tài)誤差、準(zhǔn)靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差、高頻誤差 2.分類二：位置誤差、非位置誤差

三、數(shù)控機(jī)床幾何誤差元素

1.移動(dòng)副誤差元素分析

根據(jù)一個(gè)物體在空間運(yùn)動(dòng)有六個(gè)自由度，故機(jī)床移動(dòng)部件在導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)共有6項(xiàng)誤差，其中包括3項(xiàng)移動(dòng)誤差和3項(xiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)誤差，同時(shí)還存在3個(gè)垂直度誤差。

Z-AXIS21 Error ComponentsVerticalPitch ?xyStraightness ?zyYaw??Roll ?yyzyHorizontalStraightness ?xyX-ZY-ZYLinearX-AXIS-AXISDisplacement ?yyX-Y SquarenessSxy

2.轉(zhuǎn)動(dòng)副誤差元素分析

轉(zhuǎn)動(dòng)副繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在六個(gè)誤差元素，包括三個(gè)移動(dòng)誤差和三個(gè)轉(zhuǎn)角誤差。數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

3.主軸誤差元素

機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)存在五個(gè)誤差元素，包括三個(gè)移動(dòng)誤差和兩個(gè)轉(zhuǎn)角誤差。

四、機(jī)床熱變形機(jī)理

金屬材料具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)機(jī)床處于工作狀態(tài)時(shí)，由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生摩擦熱、切削熱以及外部熱源等引起工藝系統(tǒng)變形，這種變形成為熱變形。

五、機(jī)床熱變形形態(tài)及對(duì)策(一)機(jī)床熱變形狀況

1、普通車床的主軸箱溫度高，其右邊溫度高于左邊，主軸軸線被抬高并右高左低的傾斜；床身溫度上高下低，故彎曲而中凸。

2、升降臺(tái)銑床的主軸處溫高，機(jī)床中部溫高，故主軸被抬高并傾斜，立柱外翻；工作臺(tái)溫度上高下低，故彎曲而中凸。

3、臥式磨床主軸箱右側(cè)處溫高，故主軸向內(nèi)傾斜。

4、立式磨床的立柱左側(cè)溫高，主軸被抬高并傾斜，立柱外翻。

5、龍刨或龍門銑的主軸右側(cè)及床身上部溫度高，故立柱向外傾斜，床身向上彎曲。(二)控制機(jī)床熱變形的對(duì)策

1、優(yōu)化機(jī)床設(shè)計(jì)，減小熱變形

2、強(qiáng)制冷卻，控制機(jī)床溫升

3、設(shè)置輔助熱源

4、補(bǔ)償技術(shù)

5、控制溫度環(huán)境

第3章

機(jī)床誤差綜合數(shù)學(xué)模型 數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

一、機(jī)床誤差綜合數(shù)學(xué)模型建模的具體步驟：

1、建立坐標(biāo)系

2、建立誤差轉(zhuǎn)換矩陣

3、建立刀具坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系之間的關(guān)系

二、機(jī)床誤差綜合模型的建模方法：

1、設(shè)定坐標(biāo)系

2、誤差運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換矩陣

3、TXYZ型加工中心的綜合數(shù)學(xué)模型

第4章

機(jī)床誤差檢測(cè)技術(shù)

一、機(jī)床誤差檢測(cè)技術(shù)

檢測(cè)機(jī)床幾何精度傳統(tǒng)的常用檢測(cè)工具有：精密水平儀、直角尺、平尺、平行光管、千分表或測(cè)微儀和高精度主軸芯棒等。

二、溫度測(cè)點(diǎn)布置技術(shù)

(一)溫度測(cè)點(diǎn)的選擇

在機(jī)床熱誤差的補(bǔ)償中，溫度測(cè)點(diǎn)的布置是關(guān)鍵和難點(diǎn)。選擇適當(dāng)?shù)臏囟葴y(cè)點(diǎn)不但能減少用于建模的測(cè)點(diǎn)數(shù)目，簡(jiǎn)化建模過(guò)程和熱誤差模型，而且還可提高機(jī)床熱誤差模型的精度。在幾乎所有應(yīng)用的熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)中，溫度測(cè)點(diǎn)位置的確定在一定程度上是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試湊的過(guò)程，我們稱試湊法。它通常是先基于工程判斷，在機(jī)床的不同位置安裝大量的溫度傳感器，再采用統(tǒng)計(jì)相關(guān)分析來(lái)選出少量的溫度傳感器用于誤差分量的建模。具體步驟如下框圖：

(二)溫度測(cè)點(diǎn)布置策略

1、主因素策略

主因素策略的意思是用于熱誤差建模的各溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù) Tij 應(yīng)與熱誤差數(shù)據(jù) Ej 有一定的聯(lián)系，即具有一定的相關(guān)性，用數(shù)學(xué)式子表達(dá)為： 數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

其中：i=1, 2,..., m, m為溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)；

j=1, 2,..., n, n為測(cè)量數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

2、能觀測(cè)性策略

能觀測(cè)性策略是指所選溫度點(diǎn)的溫度信號(hào)能否具有一定精度地表達(dá)機(jī)床熱誤差。對(duì)于機(jī)床熱動(dòng)態(tài)過(guò)程，一般有：

T?AT?BQ ?L?CT?DQ其中T為機(jī)床溫度矩陣，△ L為熱誤差（輸出）矩陣，Q為熱源（輸入）矩陣，A、B、C、D分別為常數(shù)矩陣。

狀態(tài)完全能觀測(cè)（即溫度T能表達(dá)熱誤差△L）的充分必要條件是其能觀測(cè)性矩陣

G = [CT

ATCT

…(AT)n-1CT

] 滿秩。由此可得下列結(jié)論：

(1)可觀測(cè)性條件或溫度對(duì)于熱誤差的表達(dá)與溫度傳感器在機(jī)床上的位置緊密有關(guān)；(2)只要布置合適，少量的溫度測(cè)點(diǎn)也能表達(dá)熱誤差；

(3)為了保證可觀測(cè)性或用溫度表達(dá)熱誤差，溫度傳感器應(yīng)避免布置在特征函數(shù)的零點(diǎn)位置上。

第5章 機(jī)床誤差元素建模技術(shù)

數(shù)控機(jī)床的誤差因素有很多,其中幾何誤差和熱誤差是影響數(shù)控機(jī)床精度的主要誤差因素.一般情況下,幾何誤差和熱誤差混雜,給建模造成一定的難度。由于幾何誤差和坐標(biāo)誤差與坐標(biāo)位置有關(guān)，熱誤差與溫度有關(guān)，而實(shí)際檢測(cè)到的誤差是幾何誤差和熱誤差的復(fù)合誤差，因此可把以上誤差分為僅與機(jī)床坐標(biāo)位置有關(guān)的幾何誤差因素、僅與機(jī)床溫度有關(guān)的熱誤差因素、與機(jī)床溫度和位置坐標(biāo)都有關(guān)的復(fù)合誤差因素三類。機(jī)床誤差元素建模技術(shù)

1、僅與機(jī)床溫度有關(guān)的熱誤差元素建模

由于機(jī)床熱誤差在很大程度上取決于諸如加工條件、加工周期、冷卻液的使用以及周圍環(huán)境等等多種因素，而且機(jī)床熱誤差呈現(xiàn)非線性及交互作用，所以僅用理論分析來(lái)精確建立熱誤差數(shù)學(xué)模型是相當(dāng)困難的。最為常用的熱誤差建模方法為實(shí)驗(yàn)建模法，即根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論對(duì)熱誤差數(shù)據(jù)和機(jī)床溫度值作相關(guān)分析用最小二乘原理進(jìn)行擬合建模。(1)最小二乘建模(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模(3)模糊理論建模(4)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)建模(5)綜合最小二乘建模(6)遞推最小二乘建模

數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

2、僅與機(jī)床坐標(biāo)有關(guān)的幾何誤差元素建模

依據(jù)剛體假設(shè)，可使用機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸位置坐標(biāo)的多項(xiàng)式模型對(duì)某些幾何誤差院元素進(jìn)行擬合，即：

Eg(p)= a0 + a1p + a2p+.… 其中：

p 為 p 軸的位置坐標(biāo)，p 是 x、y 或 z。

應(yīng)用多項(xiàng)式擬合法的原理建模。

3、與機(jī)床溫度和坐標(biāo)有關(guān)的誤差元素建模

第6章 補(bǔ)償控制系統(tǒng)一、補(bǔ)償控制方式

誤差補(bǔ)償實(shí)施是移動(dòng)刀具或工件使刀具和工件之間在機(jī)床空間誤差的逆方向上產(chǎn)生一個(gè)大小與誤差接近的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。機(jī)床誤差補(bǔ)償控制方式一般可分為以下三種：閉環(huán)反饋補(bǔ)償控制方式、開(kāi)環(huán)前饋補(bǔ)償控制方式和半閉環(huán)前饋補(bǔ)償控制方式。

1、閉環(huán)（反饋）補(bǔ)償控制方式

閉環(huán)反饋補(bǔ)償控制在機(jī)械加工過(guò)程中直接補(bǔ)償實(shí)際測(cè)量值和理論值之間的誤差。

2、開(kāi)環(huán)（前饋）補(bǔ)償控制方式

開(kāi)環(huán)前饋補(bǔ)償控制利用預(yù)先求得的加工誤差數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)誤差而進(jìn)行補(bǔ)償。

3、半閉環(huán)（前饋）補(bǔ)償控制方式

半閉環(huán)前饋補(bǔ)償控制選擇幾個(gè)比較容易檢測(cè)，又能表征系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境條件的參量作為誤差數(shù)學(xué)模型的變量，建立加工誤差和這些參量的并反映規(guī)律的關(guān)系式。

比較以上三種補(bǔ)償系統(tǒng)，閉環(huán)反饋補(bǔ)償控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償精度最高，而缺點(diǎn)是系統(tǒng)制造成本也最高；開(kāi)環(huán)前饋補(bǔ)償控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)制造成本最低，而補(bǔ)償精度也最低；半閉環(huán)前饋補(bǔ)償控制系統(tǒng)的功能與價(jià)格比最佳，故根據(jù)我國(guó)的具體情況，以經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、實(shí)用和精度等綜合考慮，選用半閉環(huán)前饋補(bǔ)償控制系統(tǒng)是相對(duì)最優(yōu)的控制方式。

二、誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)的補(bǔ)償實(shí)施策略

在早期的誤差補(bǔ)償研究中，誤差是通過(guò)離線修改數(shù)控代碼而實(shí)現(xiàn)的。該方法相當(dāng)耗時(shí)，且假定離線辨識(shí)的誤差在實(shí)際加工中保持相同。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)了兩種不同的策略來(lái)實(shí)施誤差補(bǔ)償：反饋中斷策略、原點(diǎn)平移策略。

1、反饋中斷策略

反饋中斷策略是將相位信號(hào)插入伺服系統(tǒng)的反饋環(huán)中而實(shí)現(xiàn)的。補(bǔ)償用計(jì)算機(jī)獲取編碼器的反饋信號(hào)，同時(shí)，該計(jì)算機(jī)還根據(jù)誤差運(yùn)動(dòng)綜合數(shù)學(xué)模型計(jì)算機(jī)床的空間誤差，且將等同于空間誤差的脈沖信號(hào)與編碼器信號(hào)相加減。伺服系統(tǒng)據(jù)此實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)床拖板的位置。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需改變CNC控制軟件，可用于任何CNC機(jī)床，包括一些具有機(jī)床運(yùn)動(dòng)副位置反饋裝置的老型號(hào)CNC機(jī)床。然而，該技術(shù)需要特殊的電子裝置將相位信號(hào)插入伺服環(huán)中。這種插入有時(shí)是非常復(fù)雜的，需要特別小心，以免插入信號(hào)與機(jī)床本身的反饋信號(hào)相干涉。

2、原點(diǎn)平移策略

補(bǔ)償用計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)床的空間誤差，這些誤差量作為補(bǔ)償信號(hào)送至CNC控制器，通過(guò)I/O口平移控制系統(tǒng)的參考原點(diǎn)，并加到伺服環(huán)的控制信號(hào)中以實(shí)現(xiàn)誤差量的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償既不影響坐標(biāo)值，也不影響CNC控制器上執(zhí)行的工件程序，因而，對(duì)操作者而言，該方法是不可見(jiàn)的。原點(diǎn)平移法不用改變?nèi)魏蜟NC機(jī)床的硬件，但它需要改變CNC控制器中的可編程控制器（PLC）單元，以便在CNC端可以接收補(bǔ)償值。這種改變?cè)诶闲吞?hào)的CNC控制器中也許是不可能的。數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

第7章 車削中心熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例

一、車削中心熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例

1、問(wèn)題的提出

隨著加工進(jìn)行，機(jī)床溫度升高，機(jī)床各部件產(chǎn)生熱變形，由此使得刀具與工件的相對(duì)位置變化而造成工件尺寸的變化。

2、溫度場(chǎng)、熱誤差的檢測(cè)和分析

(1)溫度傳感器布置及試驗(yàn)系統(tǒng)的建立(2)熱誤差測(cè)量試驗(yàn)

(3)一系列影響熱誤差的單因素試驗(yàn)

3、熱誤差模態(tài)分析

4、熱誤差建模

5、補(bǔ)償控制系統(tǒng)及補(bǔ)償效果檢驗(yàn)

二、數(shù)控雙主軸車床幾何誤差和熱誤差綜合實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用

1、幾何和熱誤差綜合數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化

2、誤差元素檢測(cè)和建模

(1)溫度傳感器的布置

(2)與機(jī)床拖板位置有關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模(3)與機(jī)床拖板位置無(wú)關(guān)誤差元素的檢測(cè)和建模

3、誤差補(bǔ)償系統(tǒng)

4、誤差補(bǔ)償效果檢驗(yàn)

(1)主軸熱漂誤差檢驗(yàn)(2)對(duì)角斜線檢驗(yàn)

(3)實(shí)際補(bǔ)償切削效果檢驗(yàn)

學(xué)習(xí)心得體會(huì)

在提高機(jī)床加工精度有兩種基本方法中，誤差防止法是靠提高機(jī)床設(shè)計(jì)、制造和安裝精度，即通過(guò)提高機(jī)床本書(shū)的精度來(lái)滿足機(jī)械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于機(jī)床精度，因此該方法存在很大的局限性，并且經(jīng)濟(jì)上的代價(jià)也很昂貴。誤差補(bǔ)償法是認(rèn)為地造出一種新的誤差去抵消當(dāng)前成為問(wèn)題的原始誤差，以達(dá)到減小加工誤差，提高零件加工精度目的的方法。誤差補(bǔ)償法需要投入的費(fèi)用很小，誤差補(bǔ)償技術(shù)是提高機(jī)床加工精度的經(jīng)濟(jì)和有效的手段，其工程意義非常顯著。所以，誤差補(bǔ)償技術(shù)必然成為提高機(jī)床加工精度的最重要辦法，成為研究的前沿和主流。我們通過(guò)本課程對(duì)誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)非常有必要，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)研究打好基礎(chǔ)。

通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)及對(duì)該課本的研讀，我了解到了誤差補(bǔ)償技術(shù)的基本原理及其研究的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r；掌握了數(shù)控機(jī)床的誤差及其形成機(jī)理；學(xué)習(xí)了機(jī)床誤差綜合數(shù)學(xué)模型的建立；掌握了機(jī)床誤差檢測(cè)技術(shù)和誤差元素的建模技術(shù)；學(xué)習(xí)了數(shù)控機(jī)床誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)，同時(shí)了解了它的一些應(yīng)用實(shí)例。除此之外，老師在實(shí)驗(yàn)室也給我們演示了機(jī)床誤差的產(chǎn)生、測(cè)量和補(bǔ)償?shù)鹊取？梢哉f(shuō)，通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，我在數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)方面具備一定的基礎(chǔ)和實(shí)踐能力，對(duì)以后的深入學(xué)習(xí)研究有很大的幫助。同時(shí)，我衷心感謝老師詳細(xì)的講解和指導(dǎo)！

第二篇：數(shù)控機(jī)床總結(jié)

1;1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出一套實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)性數(shù)字控制系統(tǒng)，并把它裝在一臺(tái)立式銑床上，成功實(shí)現(xiàn)了三軸聯(lián)動(dòng)控制。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被稱為世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，是第一代數(shù)控機(jī)床，其控制采用笛子管。

2：數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)：1適應(yīng)性強(qiáng)，適合于單件加工，特別是中小批量復(fù)雜零件的加工。2加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。3生產(chǎn)效率高。4能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。5良好的經(jīng)濟(jì)效益6自動(dòng)化程度高7有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。

3：按加工工藝分類：1金屬切削類數(shù)控機(jī)床2特種加工類數(shù)控機(jī)床3金屬成型類數(shù)控機(jī)床4測(cè)繪類數(shù)控機(jī)床。

4：按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類;1點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床2直線控制數(shù)控機(jī)床3輪廓控制數(shù)控機(jī)床 5：按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類：開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床2閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床3半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 6:主軸支撐軸承大多采用滾動(dòng)軸承，包括深溝球軸承，角接觸球軸承，圓錐滾子軸承，推力軸承和圓柱滾子軸承等。

7:電氣方式主軸定向控制特點(diǎn)是：1高精確性和剛性，完全可以滿足加工中心機(jī)床上所要求的換刀動(dòng)作。2主軸定向的可靠性很高3無(wú)需機(jī)械零部件。沒(méi)有磨損等情況，只需簡(jiǎn)單地連接位置編碼器或磁性傳感器。4減少停機(jī)定向時(shí)間，只需簡(jiǎn)單的強(qiáng)電程序順序控制即可。5工件定位方便而準(zhǔn)確。6鏜孔結(jié)束時(shí)，可按主軸旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行主軸定向，因此工件不會(huì)被刀具打壞。同時(shí)，可按相對(duì)工件某一固定方向裝卸刀具，易于編程。

8滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)按其循環(huán)方式不同，可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種形式。1外循環(huán)滾珠絲杠2內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠

9一套完整的滾動(dòng)支承的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括兩個(gè)內(nèi)容：一個(gè)是軸承本身的設(shè)計(jì)，由于常用的的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)化，并由于專門的工程大量制造，因而對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，這一部分內(nèi)容，只是根據(jù)具體工作條件，正確選擇軸承的類型和尺寸；另一個(gè)則是軸承組合的設(shè)計(jì)，它包括安裝。調(diào)整，潤(rùn)滑，密封等一系列內(nèi)容設(shè)計(jì)。

其基本原理是使絲杠上的兩個(gè)螺母間產(chǎn)生軸向相對(duì)位移，已達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。其結(jié)構(gòu)形式有以下三種：1雙螺母墊片調(diào)隙式2雙螺母螺紋調(diào)隙式3雙螺母齒差調(diào)隙式 10換刀動(dòng)作順序過(guò)程如下：

第三篇：數(shù)控機(jī)床技術(shù)的最新發(fā)展

數(shù)控機(jī)床技術(shù)的最新發(fā)展

機(jī)制13班鐘宏聲 20*** 摘要：本文簡(jiǎn)述了當(dāng)今時(shí)代對(duì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的需求以及我國(guó)與世界先進(jìn)國(guó)家的差距，重點(diǎn)闡述了數(shù)控機(jī)床技術(shù)的最新發(fā)展情況并對(duì)我國(guó)發(fā)展數(shù)控技術(shù)提出了相應(yīng)的建議。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)最新發(fā)展 Abstract：This article describes the needs of the technology of Nunerical Control in the model and the gap between China and the advanced counties in the world, it describes the current developing situation of the technology of Nunerical Control amply and puts propose at the development of the technology of Nunerical Control in China.Key words：the technology of Nunerical Control, the current developing situation.一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)零件加工質(zhì)量也提出了越來(lái)越高的要求。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的多樣化需求的增強(qiáng)，產(chǎn)品種類不斷增多，更新?lián)Q代的速度也越來(lái)越快，這使得數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及主機(jī)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。特別是柔性制造系統(tǒng)的迅猛發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成技術(shù)的不斷成熟，對(duì)數(shù)控機(jī)床的可靠性、通信功能、人工智能和自適應(yīng)控制技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求，高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。

二、我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)今世界工業(yè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的擁有量反映了這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)能力和國(guó)防實(shí)力。目前我國(guó)是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家（近３００萬(wàn)臺(tái)），但我們的機(jī)床數(shù)控化率僅達(dá)到１．９％左右，這與西方工業(yè)國(guó)家一般能達(dá)到２０％的差距太大。日本不到８０萬(wàn)臺(tái)的機(jī)床卻有近１０倍于我國(guó)的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機(jī)床利用率、開(kāi)動(dòng)率低，這是發(fā)展我國(guó)２１世紀(jì)制造業(yè)必須首先解決的最主要問(wèn)題。每年我們國(guó)產(chǎn)全功能數(shù)控機(jī)床３０００～４０００臺(tái)，日本１年產(chǎn)５萬(wàn)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，每年我們花十幾億美元進(jìn)口７０００～９０００臺(tái)數(shù)控機(jī)床，即使這樣我國(guó)制造業(yè)也很難把行業(yè)中數(shù)控化率大幅度提上去。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在８０年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳。從１９９５年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在１９９９年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。但也反映了下列問(wèn)題：

（１）低技術(shù)水平的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈；

（２）高技術(shù)水平、全功能產(chǎn)品主要靠進(jìn)口；

（３）配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進(jìn)口；（４）應(yīng)用技術(shù)水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒(méi)有完全推廣使用；

（５）自行開(kāi)發(fā)能力較差，相對(duì)有較高技術(shù)水平的產(chǎn)品主要靠引進(jìn)圖紙、合資生產(chǎn)或進(jìn)口件組裝。

三、數(shù)控機(jī)床技術(shù)的最新發(fā)展成果近幾年來(lái)，數(shù)控機(jī)床技術(shù)在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜的成績(jī)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）復(fù)合化。復(fù)合化加工通過(guò)增加機(jī)床的功能，減少工件加工過(guò)程中的定位裝夾次數(shù)及對(duì)刀等輔助工藝時(shí)間，從而提高機(jī)床生產(chǎn)率。復(fù)合化加工還可以減少輔助程序，減少夾具和加工機(jī)床數(shù)量，對(duì)降低整體加工和機(jī)床維護(hù)費(fèi)用也有利。復(fù)合化包含工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。數(shù)控機(jī)床復(fù)合化發(fā)展的趨勢(shì)是盡可能將零件所有的工序集中在一臺(tái)機(jī)床上加工。復(fù)合加工的另一領(lǐng)域是與非刀具切削的復(fù)合，例如切削加工與激光加工技術(shù)的復(fù)合。

隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑——車復(fù)合加工、車——鏜——鉆——齒輪加工等復(fù)合加工、車磨復(fù)合加工、成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高?！耙慌_(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。

（2）智能化。智能化加工是一種基于知識(shí)處理理論和技術(shù)的加工方式，發(fā)展智能加工的目的是要解決加工過(guò)程中眾多不確定性的、要求人工干預(yù)才能解決的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)智能化的進(jìn)程。

數(shù)控加工智能化趨勢(shì)有兩個(gè)方面：一方面是采用自適應(yīng)控制技術(shù)，以提高加工質(zhì)量和效率。把精細(xì)的程序控制和連續(xù)的適應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)合起來(lái)，使系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)。其主要的追求目標(biāo)是：保護(hù)刀具和工件，適應(yīng)材料的變化，改善尺寸控制，提高加工精度，保持穩(wěn)定的質(zhì)量，尋求最高的生產(chǎn)率和最低的成本消耗，簡(jiǎn)化零件程序的編制，降低對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)和熟練程度的要求等；另一方面是在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上裝備有多種監(jiān)控和檢測(cè)裝置，對(duì)工件、刀具等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)視加工的全部過(guò)程，發(fā)現(xiàn)工件尺寸超差、刀具磨損或崩刃破損，便立即報(bào)警，并給予補(bǔ)償或調(diào)換刀具。在故障診斷中，除了采用專家系統(tǒng)外，還將模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用其中，取得了良好的效果。

（3）高柔性化。柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。提高數(shù)控機(jī)床柔性化正朝著兩個(gè)方向努力：一是提高數(shù)控機(jī)床的單機(jī)柔性化，二是向單元柔性化和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。機(jī)器人使柔性化組合效率更高，機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合使得柔性更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、加工效率更高。機(jī)器人與加工中心、車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床等組成多種形式的柔性生產(chǎn)線，并以開(kāi)始應(yīng)用。（4）高精度化。精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時(shí)的工作量從而提高裝配效率的需要。目前數(shù)控機(jī)床的加工精度已從原來(lái)的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.01um左右。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05um左右，形狀精度可達(dá)到0.01um左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001um），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01-0.05um，加工圓度為0.1um，加工表面粗糙度Ra=0.003um等。通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制、溫度和振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。

（5）高速化。電主軸的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了主軸的高轉(zhuǎn)速，直線電動(dòng)機(jī)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)軸的高速移動(dòng)，如加工主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)了每分鐘1萬(wàn)轉(zhuǎn)，工作臺(tái)快速移動(dòng)速度超過(guò)了100m/min。功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。目前我國(guó)立式加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速由6000-8000r/min提高到10000-15000r/min，最高可達(dá)24000r/min；快速進(jìn)給從16m/min提高到24-40m/min，最高可達(dá)60m/min。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)可達(dá)到最高300m/min。加速度達(dá)到3G至10G的水平。數(shù)控車床主軸最高轉(zhuǎn)速?gòu)?000r/min提高到4500r/min，車削中心最高達(dá)7000r/min；快速進(jìn)給從8m/min提高到15m/min，最高可達(dá)40m/min；國(guó)際上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的高速加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速高達(dá)20000-100000r/min。全數(shù)字交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大地提高了數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。（6）多功能化?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級(jí)中斷控制方式，因此在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上可以同時(shí)進(jìn)行零件加工和程序編制。同時(shí)為了適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，適應(yīng)工廠自動(dòng)化越來(lái)越大的要求，為了使數(shù)控機(jī)床更易于進(jìn)入柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)中，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)交換能力和通信能力在不斷加強(qiáng)。一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有RS-232C和RS-422高速遠(yuǎn)距離串行接口，通過(guò)網(wǎng)卡連成局域網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對(duì)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。如SIMMENS公司的Sinumeric850/880系統(tǒng)設(shè)置有SINEC H1網(wǎng)絡(luò)接口和MAP網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口可將數(shù)據(jù)系統(tǒng)連接到SINMENS的SINEC H1網(wǎng)絡(luò)和MAP工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)中。FANUC公司的FANUC15系統(tǒng)也配置了類似的網(wǎng)絡(luò)接口，為了便于接入工業(yè)局域網(wǎng)，還可配置MAP 3.0接口板。

（7）性能可靠化。由于現(xiàn)代機(jī)床CNC系統(tǒng)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，便于組織批量生產(chǎn)，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)代CNC系統(tǒng)大量采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，采用專用芯片及混合式集成電路，提高了集成度，減少了元器件的數(shù)量，降低了功耗，從而提高了可靠性。通過(guò)完善的故障診斷功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)軟硬件及外部設(shè)備的故障診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示及時(shí)排除故障；利用容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)重要部件采用“冗余”設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)，對(duì)發(fā)生超程、刀具損壞、過(guò)熱、干擾、斷電等各種意外自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)，從而保證數(shù)控機(jī)床可靠的工作。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）以達(dá)到6000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上，可靠性大為增強(qiáng)。（8）插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化。目前數(shù)控機(jī)床已可實(shí)現(xiàn)多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)等。同時(shí)還可實(shí)習(xí)多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

（9）微型化。隨著微型技術(shù)在科研、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用需求日益增大，微型機(jī)械與微機(jī)電系統(tǒng)的研究已成為必然趨勢(shì)。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)控系統(tǒng)微型化上已經(jīng)取得了許多成果。日本Fanuc公司生產(chǎn)的加工加工微型零件的ROBOnanoui五軸聯(lián)動(dòng)加工中心以及在這臺(tái)加工中心上用微型單晶金剛石立銑刀可加工出直徑為1mm的人臉浮雕；精微塑性成型加工技術(shù)成功地制造出多種微型器件，例如螺紋直徑為20-50um的微小螺絲；日本還研發(fā)出重量約34kg，體積為625mm×490mm×380mm的微型機(jī)械制造廠。

（10）滿足用戶需求多元化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)和用戶之間對(duì)話的接口，由于用戶需求不同，故開(kāi)發(fā)用戶界面工作量極大，成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。柔性的用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)計(jì)算可視化，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要的意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，在自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示方面給用戶帶來(lái)了極大的方便。多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息能力，可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大應(yīng)用價(jià)值。

（11）加工過(guò)程綠色化。隨著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來(lái)越重要，而中國(guó)的資源、環(huán)境問(wèn)題尤為突出。因此，近年來(lái)不用或少用冷卻液、實(shí)現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機(jī)床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當(dāng)中。在21世紀(jì)，綠色制造的大趨勢(shì)將使各種節(jié)能環(huán)保機(jī)床加速發(fā)展，占領(lǐng)更多的世界市場(chǎng)。

（12）造型宜人化。造型宜人化是一種新的設(shè)計(jì)思想和理念。它將功能設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)與工業(yè)美學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、文化、藝術(shù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，其核心是使產(chǎn)品變?yōu)楦喵攘Φ纳唐?，引?dǎo)人們進(jìn)入一種新的工作環(huán)境。（13）系統(tǒng)開(kāi)放化。隨著技術(shù)、市場(chǎng)、生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)的快速變化，對(duì)數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控系統(tǒng)提出許多更新、更高的要求，特別是數(shù)控系統(tǒng)的重構(gòu)能力、設(shè)計(jì)模式、開(kāi)放性設(shè)計(jì)有了很多新的需要。為了適應(yīng)新需要，數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放化模式的形成和發(fā)展已成必然趨勢(shì)。歐美和日本針對(duì)此趨勢(shì)在自動(dòng)化領(lǐng)域的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)上做了不少開(kāi)發(fā)研究工作。

美國(guó)政府為了增強(qiáng)其制造業(yè)的持久發(fā)展能力和國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，在1989到1994年期間由國(guó)防部委托馬丁-馬瑞塔航天研究所開(kāi)展NGC計(jì)劃研究。NGC計(jì)劃的主要技術(shù)課題是開(kāi)放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中性語(yǔ)言。這標(biāo)志著數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了開(kāi)放化時(shí)代。美國(guó)的GM、Ford、Cnysler公司與數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商合作，開(kāi)展了OMAC項(xiàng)目研究，目的是開(kāi)展以PC為基礎(chǔ)的開(kāi)放式模塊化數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性、模塊化、可塑性和可維護(hù)性。1991年10月，歐洲開(kāi)始了ESPRIT中的一項(xiàng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的開(kāi)放式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)范的研究計(jì)劃，即OSACA計(jì)劃。

日本于1994年12月成立了通產(chǎn)省外圍組織IROFA下屬的NC開(kāi)放化政策委員會(huì)，有11家企業(yè)參加，以開(kāi)放型NC裝置的定義及參考模型的制作為主要研究課題。同年，由東芝機(jī)械、豐田工機(jī)、山崎、日本IBM、三菱電機(jī)和SML發(fā)起成立了OSE研究會(huì)。其主要工作是制定開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和安裝規(guī)約，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。目前已經(jīng)取得了豐碩的成果。

四、結(jié)束語(yǔ)

高技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證國(guó)防工業(yè)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略物資，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家至今仍限制向中國(guó)出口。當(dāng)前，我國(guó)自主研發(fā)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化速度已經(jīng)嚴(yán)重制約了自主高端數(shù)字化裝備的研制，在航空航天、船舶、發(fā)電設(shè)備等所需的大型專用數(shù)控機(jī)床及工藝裝備基本依賴進(jìn)口，已在很大程度上制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，威脅到了國(guó)防安全，我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。參考文獻(xiàn)：

[1]周延佑機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向[J] 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2013 [2]何文立數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究[M] 北京：國(guó)家機(jī)械工業(yè)局，2000 [3]黃偉數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用[M] 北京：清華大學(xué)出版社，2011 [4]任玉田新編機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M] 北京：北京理工大學(xué)出版社，2008

第四篇：數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

CAD/CAM一體化技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)普及和應(yīng)用，目前多數(shù)企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、工藝過(guò)程編制和數(shù)控機(jī)床程序編制效率和質(zhì)量上都到了明顯提高，企業(yè)技術(shù)管理與生產(chǎn)管理已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代。而與CAD/CAM密切相關(guān)數(shù)控機(jī)床管理仍然處于原始狀態(tài)，成為制約企業(yè)現(xiàn)代化管理水平提高瓶頸。我公司與北京雷梯斯特控制技術(shù)公司合作，成功解決了這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了全公司數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化管理，使企業(yè)管理水平到了新提高。

一、數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)前主要問(wèn)題

1.程序傳輸方面

一些程序量要求相對(duì)較少數(shù)控機(jī)床，一直是采用最原始手工鍵盤輸入方式，這種方法弊病是：（1）效率低；（2）占用機(jī)時(shí)長(zhǎng)；（3）易出錯(cuò)。

而一些程序輸入量比較大數(shù)控機(jī)床，則使用一個(gè)臺(tái)式計(jì)算機(jī)放機(jī)床邊專門用于程序傳輸。這種方法缺點(diǎn)是：（1）環(huán)境惡劣，計(jì)算機(jī)維護(hù)困難。（2）通訊軟件為DOS版本，升級(jí)換代困難；（3）一臺(tái)計(jì)算機(jī)針對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，設(shè)備資源浪費(fèi)；（4）操作方法復(fù)雜，對(duì)操作者素質(zhì)要求高；（5）多人操作一臺(tái)計(jì)算機(jī)，程序文件管理混亂。

另外我們?cè)?jīng)用筆記本電腦進(jìn)行程序傳輸，頻繁對(duì)傳輸電纜進(jìn)行插拔操作，筆記本電腦串行接口極易被燒毀。

2.程序管理方面

（1）FAUNC系統(tǒng)，其程序號(hào)只能使用Oxxxx；西門子系統(tǒng)，其程序號(hào)只能使用%MPFxxxx，因程序號(hào)碼資源有限，同一個(gè)程序號(hào)有可能對(duì)應(yīng)多個(gè)零件圖號(hào)，應(yīng)用中易產(chǎn)生混亂。

（2）使程序號(hào)與零件圖號(hào)相互對(duì)應(yīng)，必須有專人負(fù)責(zé)對(duì)程序進(jìn)行記錄管理，此項(xiàng)工作繁雜、易出錯(cuò)。

以上弊端嚴(yán)重影響著我公司數(shù)控加工生產(chǎn)效率，迫切需要尋找一種改善數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀有效方法，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)化管理。

二、針對(duì)問(wèn)題制定解決方案

進(jìn)行多方面調(diào)研，認(rèn)為目前我公司內(nèi)部局域網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展到了一定規(guī)模，尤其是CAD/CAM一體化應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，數(shù)控機(jī)床走網(wǎng)絡(luò)化管理道路是解決問(wèn)題最佳選擇。

我們選擇了北京雷梯斯特控制技術(shù)公司開(kāi)發(fā)CNC LINK4.0數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，雙方合作對(duì)我公司所有數(shù)控設(shè)備逐一進(jìn)行調(diào)試聯(lián)接，最終接入局域網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

1． 系統(tǒng)組成機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括：（1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、（2）局域網(wǎng)線、（3）CAD/CAM計(jì)算機(jī)、（4）CNCLINK-4.0管理系統(tǒng)、（5）聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主控機(jī)、（6）遠(yuǎn)程通訊接口、（7）通訊電纜、（8）數(shù)控機(jī)床

其中網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、局域網(wǎng)線、CAD/CAM系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床是企業(yè)已存資源；CNCLINK-4.0系統(tǒng)管理機(jī)是一臺(tái)安裝了聯(lián)網(wǎng)專用軟件工業(yè)級(jí)PC計(jì)算機(jī)，可以將客戶管理端軟件安裝局域網(wǎng)任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上作為管理工作站；聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理機(jī)是一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，運(yùn)行UNIX操作系統(tǒng)，其作用是接受各工作戰(zhàn)調(diào)度，向網(wǎng)絡(luò)上所有數(shù)控機(jī)床發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)床信息統(tǒng)一管理；遠(yuǎn)程通訊接口設(shè)備是專用于主控機(jī)與機(jī)床間通訊多串口分配器，其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸而無(wú)信號(hào)損失；通訊電纜是普通4芯屏蔽電纜，兩端加光電隔離器以避免干擾信號(hào)。

2．機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要功能

（1）徹底擺脫手工輸入程序和單機(jī)輸入程序局面，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離自動(dòng)程序傳輸。

（2）用于管理PC機(jī)可以放置局域網(wǎng)任何位置，不受距離影響，而主控機(jī)距離數(shù)控機(jī)床最遠(yuǎn)距離允許達(dá)到1500M。

（3）并行傳輸程序，即一臺(tái)主控機(jī)可以同時(shí)面向我單位目前16臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

（4）操作簡(jiǎn)單，無(wú)需借助其他設(shè)備或編程員幫助，操作工人機(jī)床操作面板上輸入相應(yīng)指令，就可以上傳或下載零件加工程序。

（5）主控機(jī)24小時(shí)工作，隨時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)控機(jī)床實(shí)施管理及數(shù)據(jù)通訊，不會(huì)影響機(jī)床三班倒或節(jié)假日加班運(yùn)行。

（6）傳輸可靠性高，專用軟件本身有數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能，傳輸過(guò)程中一般不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，特殊情況下如有錯(cuò)誤計(jì)算機(jī)立即報(bào)警。軟件同時(shí)具有上傳和下載文件檢查功能，每個(gè)文件上傳后均可返回一個(gè)檢查文件，確保數(shù)據(jù)安全。

（7）程序可WINDOWS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)文件名管理，可以實(shí)現(xiàn)文件名與零件號(hào)統(tǒng)一管理方式，徹底改變了程序號(hào)對(duì)NC程序管理束縛。

（8）借助軟件傳輸日志功能可查看數(shù)據(jù)傳輸日期、時(shí)間、文件名、上傳下載等內(nèi)容，記錄操作者操作過(guò)程及出錯(cuò)信息。

（9）每臺(tái)數(shù)控機(jī)床均可訪問(wèn)或下載本機(jī)床目錄和公共目錄下NC程序。

（10）對(duì)具有DNC功能數(shù)控系統(tǒng)，可以網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)DNC加工。

（11）數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)數(shù)量不受限制。從系統(tǒng)示意圖中可以看出，聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主控機(jī)是安裝企業(yè)局域網(wǎng)上，從原理講上網(wǎng)上可以安裝任意多個(gè)主控機(jī)，而每個(gè)主控機(jī)又可以聯(lián)接32臺(tái)數(shù)控機(jī)床。

三、方案實(shí)施后效果

實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)后，我公司數(shù)控程序管理和程序傳輸方面有了明顯改善。聯(lián)網(wǎng)前數(shù)控程序基本處于初級(jí)管理狀態(tài)，編程員工藝員提出任務(wù)書(shū)編制程序。較短程序，程序完成后編程員將程序單打印，放專用程序袋中保存，每臺(tái)機(jī)床對(duì)應(yīng)一個(gè)程序袋，操作者需要程序時(shí)由編程員負(fù)責(zé)復(fù)印或打印并發(fā)給操作者使用。較長(zhǎng)程序，則由編程員自己保存計(jì)算機(jī)硬盤中，需要時(shí)由編程員負(fù)責(zé)拷貝成軟盤并交給操作者使用。

數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)后，依賴于專用網(wǎng)絡(luò)管理軟件功能，所有編制好程序均放對(duì)應(yīng)于每臺(tái)機(jī)床目錄下，每個(gè)程序零件圖號(hào)編制名字，不會(huì)發(fā)生重名現(xiàn)象，操作者隨時(shí)指令了解網(wǎng)絡(luò)上程序并下載使用。

聯(lián)網(wǎng)前后對(duì)比有下面幾點(diǎn)明顯改變：

1． 縮短傳輸程序時(shí)間，也就是節(jié)約了昂貴數(shù)控機(jī)床機(jī)時(shí)費(fèi)用。

2． 準(zhǔn)確性高，零件程序重復(fù)使用時(shí)重新傳輸也可以保證絕對(duì)正確。

3． 操作者勞動(dòng)強(qiáng)度減低，只需機(jī)床面板輸入簡(jiǎn)單指令就完成了程序傳輸。

4． 修改容易，首次使用程序現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了修改，上傳后可供下次調(diào)用。

5． 程序管理實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一化。

6． 責(zé)任清楚，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，很容易分析出編程原因或操作原因。

四、應(yīng)用實(shí)例

1． 數(shù)控十米元車

主要加工對(duì)象是汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子，目前已編制了三個(gè)產(chǎn)品低壓轉(zhuǎn)子成熟程序，程序總數(shù)量809個(gè)，總長(zhǎng)度214K，已經(jīng)超出了機(jī)床存儲(chǔ)器容量，實(shí)現(xiàn)機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化管理后，編程員將這些程序存儲(chǔ)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主控機(jī)中，當(dāng)機(jī)床更換加工零件時(shí)，工人加工對(duì)象，程序清單下載程序，無(wú)需編程員再做任何輔助工作。

2． 數(shù)控落銑床

主要加工對(duì)象是汽輪機(jī)汽缸、低壓轉(zhuǎn)子銑棕樹(shù)型葉根槽、轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器孔等，其特點(diǎn)是零件繁雜，程序種類多，不易管理，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)使程序管理有序化，方便了操作者隨時(shí)調(diào)用。

潤(rùn)揚(yáng)大橋項(xiàng)目是我公司承接國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，工期非常緊，其中散索鞍座是曲面零件，其曲面加工安排這臺(tái)機(jī)床采用四軸聯(lián)動(dòng)方式銑成，零件尺寸大，程序量也很大，程序總數(shù)量62個(gè)，總長(zhǎng)度1944K，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出機(jī)床存儲(chǔ)器容量。工期緊，要求機(jī)床24小時(shí)不停機(jī)加工。采用了數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了程序隨時(shí)傳輸。鑄造毛坯余量不均勻，需要經(jīng)常實(shí)際修改程序，編程員只需CAD/CAM計(jì)算機(jī)上將余量稍做修改，生成新程序并放網(wǎng)絡(luò)主控機(jī)上，操作者就可以立即下載運(yùn)行，聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為保證該國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目制造周期起了關(guān)鍵作用。

3． 數(shù)控兩米立車

主要加工對(duì)象是汽輪機(jī)聯(lián)軸器、隔葉件等曲面回轉(zhuǎn)體零件，程序種類多，程序數(shù)量大。有一次操作失誤，機(jī)床存儲(chǔ)器中零件程序被全部刪，有機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，工人從網(wǎng)上很快將程序全部重新下載，沒(méi)有而耽誤生產(chǎn)。

4． CK7530元車

這是一臺(tái)新安裝帶6把刀庫(kù)數(shù)控車床，最初運(yùn)行階段，編程員和操作者都需要有一個(gè)適應(yīng)過(guò)程，有大量數(shù)控程序需要調(diào)整。借助于機(jī)床網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，很方便實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)很煩瑣工作，待全部程序調(diào)整好后，將其放網(wǎng)絡(luò)上，以后就可以重復(fù)調(diào)用。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前我廠安裝運(yùn)行CNCLINK4.0數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是基于RS232串口通訊技術(shù)而建立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，數(shù)控技術(shù)發(fā)展，具備以太網(wǎng)上運(yùn)行數(shù)控系統(tǒng)逐漸到了廣泛應(yīng)用，今后數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將與企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)成為一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)，其維護(hù)與管理將變更為快捷方便。

第五篇：數(shù)控機(jī)床主軸軸承相關(guān)技術(shù)調(diào)研（范文）

數(shù)控機(jī)床主軸軸承相關(guān)技術(shù)調(diào)研數(shù)控機(jī)床主軸軸承及軸承知識(shí)相關(guān)技術(shù)研究背景及意義

大量的研究表明，熱誤差是影響數(shù)控機(jī)床加工精度的主要因素之一，約占機(jī)床總誤差的 40%~70%，作為精密機(jī)床和儀器的重要組成部分，主軸是提供精確回轉(zhuǎn)基準(zhǔn)的核心部件。由于軸承和主軸電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)熱，因此主軸在徑向和軸向都會(huì)產(chǎn)生一定的熱應(yīng)變，且轉(zhuǎn)速越高，發(fā)熱越嚴(yán)重，熱變形也越大。高速高精度數(shù)控車床，由于轉(zhuǎn)速高、精度高、切削速度快等特點(diǎn)。一般都要求其主軸頭部的徑跳和端跳均不超過(guò) 2μm。當(dāng)發(fā)熱量過(guò)大或溫升超過(guò)一定值時(shí)，主軸將無(wú)法正常工作，由主軸熱變形引起的誤差嚴(yán)重影響機(jī)床的加工精度或儀器的測(cè)量精度，造價(jià)員考試。因此，對(duì)主軸軸承的熱特性分析展開(kāi)研究，降低由此造成的熱誤差，具有重要的軸承知識(shí)及相關(guān)性理論及實(shí)踐意義的。2 數(shù)控機(jī)床主軸軸承建模方法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對(duì)主軸系統(tǒng)熱特性的研究，近年來(lái)主要集中在主軸軸承的熱特性研究上，如日本的 Ohishi 等人用試驗(yàn)方法研究空氣靜壓軸承主軸單元的溫度分布，測(cè)量出主軸和軸承座孔的變形量，韓國(guó)的 Kim 等人分析了軸承發(fā)熱對(duì)主軸系統(tǒng)剛度的影響，對(duì)主軸系統(tǒng)的冷卻區(qū)和控制方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)廣東工業(yè)大學(xué)的張伯霖等人也對(duì)高速電主軸的熱特性進(jìn)行試驗(yàn)與分析，并對(duì)影響高速主軸單元熱態(tài)特性的主要因素及其變化規(guī)律進(jìn)行了有益的探索，清華大學(xué)的高賽、曾理江等人分析總結(jié)了前人幾種測(cè)量主軸熱誤差方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了使用單光束干涉儀對(duì)立式加工中心主軸熱誤差進(jìn)行非接觸式的實(shí)時(shí)測(cè)量，測(cè)得延 Z 軸最大熱誤差達(dá)到 50μm；浙江大學(xué)的曹永杰和傅建中通過(guò)采用高精度 CCD 激光位移位移傳感器和渦電流位移傳感器對(duì)主軸熱誤差實(shí)時(shí)測(cè)量，測(cè)得立式銑床主軸延 Y 軸的軸向熱變形為 41μm，東北大學(xué)的張耀滿對(duì)沈陽(yáng)機(jī)床廠生產(chǎn)的 CHH6125 高速數(shù)控車削中心主軸軸承附近的熱變形區(qū)進(jìn)行了有限元分析，并分析得到第一主軸最大熱變形達(dá)到 33μ m，第二主軸最大熱變形為 21μm。清華大學(xué)相偉宏、鄭力、劉大成等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)得 TH6350 臥式鏜銑加工中心主軸系統(tǒng)前軸承附近主軸溫度最高，東南大學(xué)的郭策，孫慶鴻等人建立了高速高精度數(shù)控車床主軸部件溫度場(chǎng)的有限元模型，通過(guò)模型模擬及實(shí)際測(cè)量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)主軸系統(tǒng)最高溫度出現(xiàn)在前支撐軸承處，合肥工業(yè)大學(xué)的朱珍等人建立了主軸工作狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和熱變形的三維熱分析有限元模型，通過(guò)模擬分析可知前軸承支撐處的熱應(yīng)力最大，以上研究結(jié)果表明，數(shù)控機(jī)床中，影響主軸系統(tǒng)的主要熱源為主軸軸承摩擦產(chǎn)生的熱量。