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篇1
這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：
1、詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。
2、現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。
3、故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。
4、確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。
5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。
(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。
①詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。
②目視總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。
(2)儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信號與報警指示分析法
①硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。
②軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。
(5)參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。
(6)備件置換法當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。
鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。
(7)交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。
(8)特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。
二、電氣維修與故障的排除
電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。
1、電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。
2、數控系統位置環故障
①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。
②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。
篇2
2.1動畫前期制作
3D數字技術的出現，給人最多的是視覺的震撼，導演能熟練運用數字技術，更加精彩的再現動畫電影場景。例如，針對動畫電影《瘋狂原始人》中，應用3D數字技術，不論是人物造型還是場景設置，都是利用電腦平臺，采取3D數字技術對其進行建模制作的，不僅使動畫電影達到非常自然逼真的播放效果，同時也豐富了動畫設計，使得動畫電影創作更接近生活[3]。基于強大的3D數字技術，不僅開始對電影的人物真實性提出更高的需求，同時在動畫電影的造型、構圖、配色上，也要求可以有真實的觀影效果。
2.2動畫影院播放
在動畫電影創作中，3D技術可以更好的深化主題，且動畫創作中，還會按照音樂與影片之間的聯系關系，采取3D數字技術描繪場景，有效渲染動畫電影氣氛，以音畫同步式的配樂形式，在3D數字技術描繪場景中，很好的感染觀眾情緒，使觀眾對于動畫電影的視覺感官得到提升，3D數字技術使得動畫電影表現的感情不再孤立，更能夠深化提升動畫電影畫面氛圍。
33D數字藝術對動畫電影創作的影響
3.1提升觀眾的觀影體驗
動畫電影創作中，應用3D數字技術，再應用透鏡組合，調節畫面轉換效果，采用精密機械式調節方式，使得動畫電影創作發生技術上的改革。故此，在動畫電影的創作中，更加注重動畫的表現力與場景的真實效果，縱觀每部動畫電影，在其創作中，多具有奇幻、炫酷的3D場景，并且更是通過3D數字技術，深化與烘托動畫電影中的人物與情節，有效填補動畫電影場景之間的空白間隔，還很好的發揮一定的敘事功能，擴大動畫電影的創作空間。同時，動畫電影創作中，追求與3D技術的融合，采取3D技術創作動畫電影，如在《龍騎俠3D》中，采用了3D數字技術進行動畫播放，可以提升動畫的震撼場面，基于3D影院轉換設備的支撐，更是可以精彩再現動畫中激烈的戰斗鏡頭，塑造主人公堅強勇敢的正面形象，且延續了勵志冒險的主題內容，增添了故事的趣味性和可看性，采用“控制景深，調節速率，善用顏色”手段，保證立體效果基礎上，為觀眾帶來極度震撼和華麗的視覺體驗。3D數字技術，不僅會影響動畫電影觀眾的心理，也會影響其視覺感官，深化動畫電影的主題[4]。在動畫電影中，通過3D數字技術，不僅可以抒發影片中人物的情感，還可以渲染場景以及刻畫電影人物的性格，引導暗示觀眾在觀看影片時的情緒，這是其他動畫電影語言所無法代替的。
3.2豐富動畫電影播放色彩
色彩在動畫電影作品創作中，可以賦予作品以藝術基調，直接關系到動畫電影作品的成功。動畫電影創作中，應用3D數字技術，提升動畫電影播放精度，有效調控電影畫面色彩，給觀眾帶來更好的觀影體驗。采用了光回收系統，分光路不同光轉換系統、PLC電氣精準控制系統的組合，達到提高3D轉換設備的整體光效值和對比度值。其中光回收系統，采用同一束光在經過特制光學原件后進行分光，并對原本的一束不可用光進行回收重新轉換，在分光路不同光轉換系統中，對光回收系統中分光產生的兩束光分別進行機械式和液晶式的調制，達到兩束光的光學同步投影，在PLC電氣精準控制系統中，采用PLC對整個電氣運行系統進行控制，保證控制精度。應用3D數字技術，將DLP放映機放出來的畫面進行轉換分離，使左右眼圖像光束分別具有不同的偏振特性，觀眾再佩戴上對應的偏振眼鏡，就可以使左右眼看到對應的畫面，從而在觀眾的大腦中合成出立體畫面。目前市面上使用的3D轉換系統主要有主動式和被動式兩種。動畫電影創作中，應用3D數字技術，通過修改材料的配方，使得數字放映機透射出的畫面顏色損失最小，從而具有較好的色彩還原性。播放方面應用主動式設備，根據3D數字技術特征，主要依靠色彩原理實現了對光的轉換，從而使左右眼畫面分開交替顯示。應用3D數字技術，對于動畫電影播放中的被動式設備，則主要依靠光學偏振片完成了對光的轉換。主動式設備由于轉換效果不徹底、重影嚴重、色彩飽和度差及轉換后畫面亮度太低而被市場逐步淘汰。在被動式設備中又分為兩類，機械偏振式和液晶偏振式。機械偏振式主要通過偏振調制器（主要材料偏振膜片）被伺服電機帶動高速旋轉來實現高幀率的左右眼畫面分離并交替顯示，從而達到3D轉換的目的。而液晶偏振式則是通過液晶分子對電壓趨向性的快速反應來實現3D轉換目的。3D數字技術的出現，提升了動畫電影后期創作水平。
3.3優化動畫電影播放效果
在3D動畫電影的播放中，當顯示器在顯示左眼畫面時，右眼鏡片應該是全黑的，若是快門式眼鏡開關周期與顯示器刷新周期沒準同步，會導致漏鏡片的鬼影的出現，影響人們觀看3D電影的效果。故此，在3D動畫電影創作中，應用面向影院的3D轉換設備，強化對此問題的重視，不論是3D動畫電影的內傾角，還是平行光軸，以及外傾角，強化其3D動畫電影的播放效果，提高左右畫面的重合度，使人們觀看3D動畫電影時的視野更開闊。3D數字技術的應用，使觀眾能毫無阻礙地通向導演構思，通過3D技術，讓觀眾站在原地就可以看到更為廣闊的世界。動畫電影創作中，更加關注播放效果，故此，擬采用組合透鏡的方式對光程差進行調節，首先通過整個機械系統和光學系統，精確計算出兩路光的光程差，然后根據光程差設計組合透鏡的相關參數，但是通常由于機械系統的機械加工進度等誤差，這些微觀的誤差會在光學系統中做宏觀的表現，所以需要在設計完成后通過反復的實驗進一步確認。就如對于動畫電影《豚鼠特工隊》之中，不管是簡單模型的創作，還是對于動畫中豚鼠形象的創作，總是秉持人們的立體視覺體驗，結合3D數字技術，進行活動跟蹤，對指定地區舉行活動的跟蹤闡發，有效應用3D數字技術，并主動創建出主要的動畫幀，將3D數字技術得到的跟蹤結果，應用到動畫電影創作之中，用實體任務動作標記動畫人物的行動，使用計算機設計動畫人物行為，使得動畫電影的效果更加逼真。動畫電影創作中，應用3D技術，產生積極的影響。
3.4促使動畫電影創作向3D發展
基于3D數字技術的動畫電影，帶給人更多的新奇感，特別是在影院播放中，基于3D數字技術的支持，不僅提升動畫電影的逼真效果。同時震撼觀眾心靈，呈現出美麗且動人的畫面，給人的心理上產生巨大感觸，增加人們在視覺上的認知度。動畫電影創作中，也開始構建更具想象力的場景，動畫電影創作也開始走向3D技術方向。并且在動畫電影中可以應用3D數字轉換技術，將動畫電影虛擬在人的眼前，使人們產生更加真實的觀影體驗。例如，對于動畫電影《大鬧天宮》，該片應用3D數字技術，不僅制造的動畫電影色彩濃重，動畫人物造型奇異，動畫的場面也是十分的雄偉壯麗，賦予動畫形象鮮明的人格特征，使得動畫電影的情節跌宕有致，將孫悟空這一中國式的神話英雄，生動地再現于銀幕；3D數字技術版的《大鬧天宮》，保留了中國傳統的藝術風格，同時節奏更加緊湊，并且配合3D數字效果，更是在片中設計了幾十個鏡頭，做出“沖出銀幕”的效果處理，突出地表現孫悟空機智樂觀、大膽反抗神權的無畏精神，不僅滿足觀眾立體觀影感，同時也喚起觀眾對中國傳統動畫作品的熱愛。在動畫電影創作中，還需結合動畫電影播放效果考慮，因為當前3D技術在電影行業中已經廣泛應用，不僅在動畫電影播放中做出一定的改進，還采取先進技術，使得動畫電影的畫面更加精細，色彩也更加豐富，更能提高動畫電影制作水準，有效提升觀眾喜愛度，做出巨大技術上的提升，有效提高觀眾對動畫電影的觀影體驗。例如在動畫電影《怪物史瑞克》中，就采取3D數字技術，設計出其主要的故事人物形象，“怪物”史瑞克不僅是可愛的綠色怪物，同時也是極富正義感的故事人物，他在動畫電影中的神態、動作、語言以及周圍的場景，美化動畫電影的影院播放水平，使人們可以接受這樣的動畫形象，通過3D數字轉換播放設備，使史瑞克更加真實。
篇3
微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。
由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。
可以實現加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。
由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現時間無看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。
宏觀上看，工業發達家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業（包括軍、民機械工業）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。
2如何進行機床數控化改造
2．1數控化改造的內容。機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
2．2數控系統的選擇
數控系統主要有三種類型，改造時，應根據具體情況進行選擇。
步進電機拖動的開環系統。該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環系統，該系統的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節距精度，所以系統的位移精度較低。該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。
異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統。該系統與開環系統的區別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據產品技術要求，決定是否采用這種系統。
交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統。半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數控系統的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和沈陽高檔數控國家工程研究中心。選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。3數控改造中主要機械部件改裝探討。
一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。
滑動導軌副。對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。
齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。
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工業發達國家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業(包括軍、民機械工業)進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、fmc、fms外，還包括在產品開發中推行cad、cae、cam、虛擬制造以及在生產管理中推行mis(管理信息系統)、cims等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重(數控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達20.8%，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。
微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且這些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。① 可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。 ②可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④ 可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。⑤ 擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。此外，機床數控化還是推行fmc(柔性制造單元)、fms(柔性制造系統)以及cims計算機集成制造系統)等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。
機床的數控改造，主要是對原有機床的結構進行創造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態。機床數控化改造有以下優點：①節省資金。機床的數控改造同購置新機床相比一般可節省60%左右的費用，大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現有地基。②性能穩定可靠。因原機床各基礎件經過長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度。③提高生產效率。機床經數控改造后即可實現加工的自動化效率可比傳統機床提高 3至5倍。對復雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節約了費用而且可以縮短生產準備周期。
在美國、日本和德國等發達國家，它們的機床改造作為新的經濟增長行業，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業，也從老的行業進入到以數控技術為主的新的行業。在美國、日本、德國，用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數控改造的新的行業。
目前機床數控化改造的市場在我國還有很大的發展空間，現在我國機床數控化率不到3%。我國大量的普通機床應用于生產第一線，用普通機床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業的產品、市場、效益，影響企業的生存和發展，數控機床則綜合了數控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產周期要求短的零件。當變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調整，因此能很好地滿足產品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機床的數控化率。數控機床的發展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實用的經濟型數控機床，具有自動加工的基本功能，操作維修方便。經濟型數控系統通常用的是開環步進控制系統，功率步進電機為驅動元件，無檢測反饋機構，系統的定位精度一般可達±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國家加大了對這類機床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機床數控化計劃，車床、銑床的數控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數控改造為例，研究機床數控改造的方法，包括其結構的改造設計，機床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應用微機控制系統進行改造數控改造后，可以提高工藝水平和產品質量，減輕操作者的勞動強度。基于上述分析，本課題的研究具有較高的現實意義。
二、主要研究內容
1.普通車床數控改造方案的確定，進行總體設計。
2.對普通車床數控改造進行結構設計與計算，包括主軸進給系統設計、機床縱、橫進給伺服系統的設計等。
3. 對改造后的經濟型數控車床伺服進給系統建立控制原理模型。
4. 根據進給系統的控制原理模型，對影響伺服系統系統的因素進行分析。
5. 對影響伺服傳動精度的因素齒輪傳動精度、滾珠絲杠副傳動精度等進行深入研究，并提出相應的改進方法。
6. 對影響伺服元件伺服精度的因素步進電機步矩角精度等進行深入研究，并提出相應的改進方法。
三、擬解決的關鍵問題
1. 普通車床數控改造進給伺服系統機械部分的設計與計算。
2. 對經濟型數控車床伺服進給系統建立控制原理模型。
3. 根據進給系統的控制模型，分析系統的誤差來源及影響系統精度的因素。
4. 設計步進電機細分驅動電路，提高伺服進給系統的控制精度。
四、擬解決方案及關鍵技術
1. 普通車床數控改造進給伺服系統機械部分的設計與計算內容包括：確定系統的負載，運動部件慣量計算，步進電機的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計算、滾珠絲杠副的剛度驗算等。
2. 對改造后的經濟型數控車床伺服進給系統建立控制原理模型。
3. 根據伺服進給系統控制原理模型，分別對伺服驅動元件的伺服精度、伺服機械傳動元件傳動精度進行分析，分析影響經濟型數控車床定位精度主要因素。
4. 在伺服進給系統控制電路中加入步進電機細分驅動設計，改善步矩角特性，提高經濟型數控車床的定位精度。
五、創新點
1. 運用機電一體化系統設計思路與方法進行普通車床數控改造的結構設計，在設計上達到有高的靜動態剛度;運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙;便于操作和維修。
2. 從經濟型數控車床的控制原理模型分析影響整個系統精度的關鍵因素，分析影響機床機床定位精度的各項誤差來源，提出相應的改進方法并應用于機床結構設計中。
3. 運用步進電機細分驅動技術，設計基于單片機控制的步進電機的細分驅動電路，減小步進電機的步距角及機床的脈沖當量，提高經濟型數控車床的加工精度，改善電機運行的平穩性，減小噪聲，增加控制的靈活性。
六、課題預計目標
1.普通車床數控改造的方案的研究，進行總體設計。
2. 對經濟型數控車床的伺服進給系統建立控制原理模型，并根據進給系統的控制原理模型，對影響系統精度的關鍵因素進行分析。
3. 研究提高機械傳動部件的傳動精度與剛度的方法，對普通車床數控改造進行結構設計，改善伺服進給系統的伺服特性。
4. 設計一種基于單片機控制的步進電機的細分驅動電路，提高伺服進給系統的分辨率。
七、課題研究進展計劃
預計本課題研究進展主要分以下幾個階段：
1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻資料并撰寫開題報告
2. 2007年12月～2008年03月 收集相關方面的資料，以普通車床數控改造為例進行總體設計
3. 2008年03月～2008年04月 學習機床伺服進給系統的設計等方面知識
4. 2008年04月～2008年07月 進行結構設計，繪制普通車床數控改造縱、橫向進給系統裝配圖
5. 2008年07月～2008年08月 學習機床控制精度等方面知識
6. 2008年08月～2008年09月 對機床進行精度分析
7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機床控制精度的措施
8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業論文
9. 2008年12月 畢業答辯
參 考 文 獻
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篇5
自動編程（Automatic Programming）也稱為計算機編程。將輸入計算機的零件設計和加工信息轉換稱為數控裝置能夠讀取和執行的指令（或信息）的過程就是自動編程。隨著數控技術的發展，數控加工在機械制造業的應用日趨廣泛，數控編程能力與生產不匹配的矛盾日益明顯。隨著計算機技術的逐步完善和發展，給數控技術帶來了新的發展奇跡，其強大的計算功能，完善的圖形處理能力都為數控編程的高效化、智能化提供了良好的開發平臺。目前，CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應用，是數控技術發展的新趨勢。隨著CIMS技術的發展，當前又出現了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式，其編程所需的加工工藝參數不必由人工參與，直接從系統內的CAPP數據庫獲得，推動數控機床系統自動化的進一步發展。
2 多軸數控機床加工的造型和編程
所謂多軸加工就是在原有三軸加工的基礎上增加了旋轉軸的加工.如4軸、5軸等。多軸加工一般不可能再用手工編程，多軸數控機床加工零件的復雜性，決定了編程必須采用CAM軟件自動編程。經過幾十年的發展，CAD/CAM技術在五軸聯動、五面體加工等高端的應用也已經相當廣泛，在中國，引進的有關CAD/CAM系統就有Cimatron，Delcam，Mastercam，UG，Solidege， Solid-works， Pro/Engineer等，國內自主品牌的CAD/CAM系統幾乎只有北航海爾的CAXA系統。對于五軸加工，根據不同的加工對象，這些系統各有所長，比如說，在磨具制造的五軸加工方面，Delcam的Powermill功能在特征技術、后處理、干涉檢查、加工循環和仿真切削等方面都比較強大，建筑工程論文操作使用方便。
3 數控加工編程軟件PowerMILL
Delcam 是世界領先的專業 CAD/CAM 軟件公司。PowerMILL是英國Delcam Plc公司出品的數控加工編程軟件系統。PowerMILL功能強大，加工策略豐富，采用全新的中文WINDOWS用戶界面，并且提供完善的加工策略。能夠幫助用戶產生最佳的加工方案，來提高加工效率，軟件可以減少手工修整，快速產生粗、精加工路徑，并且幾乎能夠在瞬間完成任何方案的修改和重新計算，因此縮短了85%的刀具路徑計算時間，對2-5軸的數控加工包括刀柄、刀夾進行完整的干涉檢查與排除。PowerMILL具有集成的加工實體仿真，方便用戶在加工前了解整個加工過程及加工結果，節省加工時間。PowerMILL 中包含有多個全新的高效初加工策略，這些策略充分利用了最新的刀具設計技術，從而實現了側刃切削或深度切削。PowerMILL 提供了多種高速精加工策略，如三維偏置、等高精加工和最佳等高精加工、螺旋等高精加工等策略。
4 典型零件多軸數控機床的加工
3）數控編程
根據預設的加工工藝路線完成各階段數控編程，貼出加工表格截圖。
4）數控程序后處理
輸出零件的數控加工程序，并完成表1的工藝單編制。
5）將程序導入五軸加工中心，進行加工，加工結果如圖7所示。
5 結語
從葉輪的數控編程和加工可以看出，采用自動編程技術，能夠提高CAM 系統的使用效率 ；支持多軸加工，提升企業技術的應用水平；先進加工模擬，降低加工中心的試切成本；無過切與碰撞，排除加工事故的費用損失。多軸數控機床結構的復雜性，工藝設計的周密性，編程技術的復合性，機床操作的靈活性，決定了多軸數控機床應用的廣泛性。
【參考文獻】
篇6
1 數控機床的工作原理
數控機床，簡稱“數字控制機床”（Computer Numerical Control Machine Tools）是在機床上安裝自動控制系統，可以對所制造產品的各個環節都按照一定的計算機邏輯程序進行。具體而言，就是控制系統在執行各種命令的時候，是要對控制編碼以及相關符號進行邏輯性處理。所有的譯碼都使用數字表示。這些數據信息被輸入到數控裝置中，經過運算處理后得出操作結果。數控裝置可以根據所獲得的控制信號對機床上的操作進行控制，包括圖紙設計的產品只存和形狀等等，都可以在數控機床上進行加工、生產。
2 數控機床的加工特點
在數控機床上對各種零部件進行加工的過程中，要嚴格執行所規定的加工動作，加工的過程中就要采用自動化操作方式，根據計算機程序所確定的參數來執行操作動作。相比較于普通的機床，數控機床采用自動化技術所具備的特點表現為以下幾個方面：
2.1 數控機床的環境適應性比較強
數控機床加工的過程中，主要編制計算機程序，將加工程序輸入到系統中，就可以進行數控機床的自動化操作了。如果加工尺寸有所改變，只需要修改程序或者操作參數即可。目前的加工制造業以批量生產為主，采用數控機床可以對加工產品的改型提供了便利，使得工作效率大大提升。
2.2 數控機床具有較高的產品加工精度
數控機床運行的過程中，當數控裝置輸出一個脈沖，數字伺服系統就會產生精度為0.1μm至1.0μm的位移量。機床傳動絲杠實現了間歇補償，閉環系統則可以對數控機床運行所產生的螺距以及傳動誤差進行控制，加之數控機床具有良好的熱穩定性和剛性，使得數控機床的加工具有較高的精度。數控機床所采用的是計算機程序進行控制操作。這種自動化的加工方式可以避免人為操作所造成的加工誤差，確保所加工的產品特征一致、質量穩定。一些難度相對較高的零件，采用數控機床進行加工更能夠使其規格符合設計要求。
3 數控機床的系統構成
3.1 數控機床的機床本體
數控機床的機床本體是部件加工的基礎環節，在數控機床上所加工的部件也是基本部件。數控機床的機床本體同時還發揮著監測的作用，對傳動部件的精度具有一定的影響。
3.2 數控機床的數控裝置
數控機床的控制系統通常會選擇CNC數據系統。該系統的組成包括中央處理存儲器、數據輸入接口和數據輸出接口。中央處理器是系統的核心部分，包括數據存儲器、數據控制器、數據運算器和總線。中央處理器的數控裝置所具備的控制功能通過數據控制加工程序得以實現，所有的控制功能都是在內部存儲器中提取程序來實現，所發揮的功能包括數據的輸入和存儲、數控加工、插補運算等等。所有的數據信息傳輸都是通過設備接口完成。如果控制對象有所變化，或者需要對一些功能進行調整，只需要調整設備的接口就可以獲得應用效果。
3.3 數控機床的伺服系統
伺服系統是數控機床對系統進行在線檢測的時候進行伺服控制。數控機床的伺服系統所發揮的主要控制功能包括進給位置的控制，即對部件所移動的位置進行控制；主軸轉速的控制，即對機床移動部件的速度進行檢測。
4 發動機制造中數控機床的應用
數控機床具有加工高效率、高精度的特點，且數控機床運行的過程中具有較高的穩定性，可以在發動機制造中廣泛應用。由于發動機對加工精度要求比較高，因此在生產線中引入了數控機床，使得發動機的零部件的生產成本有所降低，產品質量得以提高。
數控機床需要具有較高的加工效率，而且要求精度也很高，對設備的穩定性也具有較高的要求。在發動機制造中應用數控機床，可以使得所加工的產品具有更為符合設計要求。為了使得發動機的柔性程度良好，在對缸體加工、缸蓋加工的過程中，應用數控機床的切削工藝，就可以使得加工產品的精度有所提高。由于缸體和缸蓋的零件形狀較為復雜，在加工之后需要使用數控單砂輪磨削，不僅使得零件形狀符合設計要求，而且可以使刀具的成本有所降低[4]。此外，缸蓋多會選擇鋁合金材料，其具有良好的加工性能，應用數控機床高速切削，可以確保產品精度的同時，還提高了零件生產效率。
5 結語
綜上所述，在發動機制造中，數控技術得以應用，主要在于發動機的零部件要求精度高。隨著發動機制造業的發展，行業競爭加劇，就需要提高發動機產品的質量和工作效率，采用數控技術，實現發動機零部件的智能化加工，使得發動機零部件在低成本的情況下批量生產，以更好地滿足發動機制造需求。
參考文獻：
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篇7
前言
切削力的測量不僅可以研究切削機理、計算功率消耗、優化切削用量和刀具幾何參數、校核切削力和切削溫度理論計算的準確性，更重要的是，可以通過切削力的變化來監控切削過程，反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機床故障、顫振等切削狀態。
1 計算機向單片機傳輸命令和數據
通過對單片機的編程來控制USB接口芯片，接收和響應主機對設備發出的命令。在測力系統中，單片機的編程設計程序通常由三部分組成：
第一、初始化單片機和所有的外圍電路。
第二、主循環部分，其任務是可以中斷的。
第三、中斷服務程序，其任務是對時間敏感的，必須馬上執行。
當應用程序中的“數據采集”按鈕按下后，USB進入主循環函數，將從端點緩沖區中提取命令，并按照命令的要求，調用相應的函數，如采集數據，橋路調零，設置頻率等。關鍵的幾個函數如下：
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//啟動一個線程，調用傳輸命令函數
(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//創建文件句柄
(3) open_dev()；//創建設備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上，使得相應的設備完成數據輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；
//寫文件函數將數據傳送到單片機的緩沖區中。論文格式。
2 單片機向計算機傳輸數據其流程
單片機向計算機傳輸流程
經過模數轉換后的數據首先保存在單片機的數據緩沖區中，當單片機接收到主機發來的IN命令時，調用如下函數將數據傳送到計算機的內存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//啟動一個線程，調用讀取數據函數
2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //創建文件句柄，準備讀取數據
3) open dev ()；//創建設備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；
//DeviceIoControl函數發送控制代碼到指定的設備驅動上，使得相應的設備完成數據輸入的功能。
5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；
//讀文件函數將數據從單片機的緩沖區讀入到threadParam->pcIoBuffer內存中。
3結論
利用單片機實現切削力測量中USB數據傳輸功能，以達到對切削力的測量的監控。實現了生產過程中連續自動采樣、實時顯示、過載報警。
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篇8
2.數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：
2.1高精度、高速度的發展趨勢
盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
2.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
2.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
3.結束語
隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。
【論文關鍵詞】：數控技術;趨勢;智能
【論文摘要】：隨著計算機業的快速發展，數控技術也發生了根本性的變革，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術，文章結合國內外情況，分析了數控技術的發展趨勢。
參考文獻
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篇9
采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經濟效益。
一、機械加工生產線的發展狀況
在汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業生產領域，組合機床生產線仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產加工的關鍵裝備，也是不可替代的主要加工設備。現針對組合機床生產線來說明一下國內機械加工生產線的發展情況。
現代組合機床生產線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。我國傳統的組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，近年來隨著數控技術、電子技術、計算機技術等的發展，組合機床的機械結構和控制系統也發生了翻天覆地的變化。
1.節拍時間進一步縮短。早期的生產線要實現短的節拍，往往要采用并列的雙工位或設置雙線的辦法。現在主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現的。縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件所花的時間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅動的輸送裝置。
2.柔性化進展迅速。數控組合機床的出現，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統，而且也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發生了或正在發生著巨大的變化。傳統意義上的組合機床剛性自動線和生產線，也具有了一定的柔性。由數控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數控程序來實現自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環、切削參數以及加工位置等，以適應變型品種的加工。
單坐標加工模塊由數控滑臺和主軸部件（或多軸箱，包括可換多軸箱）組成。雙坐標加工模塊由數控十字滑臺和主軸部件組成，例如數控雙坐標銑削模塊。
多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機床和柔性自動線。這類模塊有多種不同的結構形式，但基本上可分為自動換箱式多軸加工模塊、轉塔式多軸加工模塊和回轉工作臺式多軸加工模塊。自動換箱式模塊由于可在專門設置的多軸箱庫中儲存較多的多軸箱，故可用來加工較多不同品種的工件。而轉塔式和回轉工作臺式多軸加工模塊，由于在轉塔頭和回轉工作臺上允許裝的多軸箱數量有限，所以這種加工模塊只能實現有限品種的加工。
除上述各種CNC加工模塊外，機器人和伺服驅動的夾具也是柔性組合機床和柔性自動線的重要部件。特別在柔性自動線上，目前已較普遍地采用龍門式空架機器人進行工件的自動上下料，用于工件的轉位或翻轉。為搬運不同的工件，可在自動線旁設置手爪庫，以實現手爪的自動更換。夾具配備伺服驅動裝置，以適應工件族內不同工件的自動夾緊。
3.加工精度日益提高。為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過程統計質量控制（SPC）的應用已成為自動線提高和監控加工精度的新的重要技術手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優點是具有較高的抗彎剛度、扭轉剛度和很高的重復精度。SPC是基于工序能力的用于監控工件加工質量的一種方法。目前，在自動線上這種質量保證系統愈來愈多地被用來對整個生產過程中的加工質量進行連續監控。
4.可靠性和利用率不斷改善和提高。為提高加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質量，采用過程監控，對其各組成設備的功能、加工過程和工件加工質量進行監控，以便快速識別故障、快速進行故障診斷和早期預報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時地進行干預，以縮短設備調試周期、減少設備停機時間和避免加工質量偏差。
故障診斷技術中的基于知識的故障診斷技術，可對自動線運行中產生的所有故障進行診斷（而不是局限于診斷最常出現的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時間，從而顯著地縮短自動線的調試時間和停機時間。
當前，自動線的控制技術已由集中控制方式轉向分散控制方式。根據對這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統要比采用集中控制系統可節省費用。這主要是由于分散控制系統可減少電纜敷設費用（采用總線系統）、減少電氣保養維修費（由于提高了透明度）、省去控制柜臺架（分散控制系統的控制柜直接設置在自動線的加工工位上）和無需設置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統由于總體配置簡單，有利于加快自動線的投入運行，并由于一目了然的結構配置，在產生故障時很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統的模塊化和標準化也有利于降低成本和提高透明度。
二、機械加工生產線的發展趨勢
篇10
采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經濟效益。
一、機械加工生產線的發展狀況
在汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業生產領域，組合機床生產線仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產加工的關鍵裝備，也是不可替代的主要加工設備。現針對組合機床生產線來說明一下國內機械加工生產線的發展情況。
現代組合機床生產線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。我國傳統的組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，近年來隨著數控技術、電子技術、計算機技術等的發展，組合機床的機械結構和控制系統也發生了翻天覆地的變化。
1.節拍時間進一步縮短。早期的生產線要實現短的節拍，往往要采用并列的雙工位或設置雙線的辦法。現在主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現的。縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件所花的時間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅動的輸送裝置。
2.柔性化進展迅速。數控組合機床的出現，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統，而且也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發生了或正在發生著巨大的變化。傳統意義上的組合機床剛性自動線和生產線，也具有了一定的柔性。由數控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數控程序來實現自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環、切削參數以及加工位置等，以適應變型品種的加工。
單坐標加工模塊由數控滑臺和主軸部件（或多軸箱，包括可換多軸箱）組成。雙坐標加工模塊由數控十字滑臺和主軸部件組成，例如數控雙坐標銑削模塊。
多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機床和柔性自動線。這類模塊有多種不同的結構形式，但基本上可分為自動換箱式多軸加工模塊、轉塔式多軸加工模塊和回轉工作臺式多軸加工模塊。自動換箱式模塊由于可在專門設置的多軸箱庫中儲存較多的多軸箱，故可用來加工較多不同品種的工件。而轉塔式和回轉工作臺式多軸加工模塊，由于在轉塔頭和回轉工作臺上允許裝的多軸箱數量有限，所以這種加工模塊只能實現有限品種的加工。
除上述各種CNC加工模塊外，機器人和伺服驅動的夾具也是柔性組合機床和柔性自動線的重要部件。特別在柔性自動線上，目前已較普遍地采用龍門式空架機器人進行工件的自動上下料，用于工件的轉位或翻轉。為搬運不同的工件，可在自動線旁設置手爪庫，以實現手爪的自動更換。夾具配備伺服驅動裝置，以適應工件族內不同工件的自動夾緊。
3.加工精度日益提高。為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過程統計質量控制（SPC）的應用已成為自動線提高和監控加工精度的新的重要技術手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優點是具有較高的抗彎剛度、扭轉剛度和很高的重復精度。SPC是基于工序能力的用于監控工件加工質量的一種方法。目前，在自動線上這種質量保證系統愈來愈多地被用來對整個生產過程中的加工質量進行連續監控。
4.可靠性和利用率不斷改善和提高。為提高加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質量，采用過程監控，對其各組成設備的功能、加工過程和工件加工質量進行監控，以便快速識別故障、快速進行故障診斷和早期預報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時地進行干預，以縮短設備調試周期、減少設備停機時間和避免加工質量偏差。
故障診斷技術中的基于知識的故障診斷技術，可對自動線運行中產生的所有故障進行診斷（而不是局限于診斷最常出現的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時間，從而顯著地縮短自動線的調試時間和停機時間。
當前，自動線的控制技術已由集中控制方式轉向分散控制方式。根據對這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統要比采用集中控制系統可節省費用。這主要是由于分散控制系統可減少電纜敷設費用（采用總線系統）、減少電氣保養維修費（由于提高了透明度）、省去控制柜臺架（分散控制系統的控制柜直接設置在自動線的加工工位上）和無需設置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統由于總體配置簡單，有利于加快自動線的投入運行，并由于一目了然的結構配置，在產生故障時很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統的模塊化和標準化也有利于降低成本和提高透明度。
二、機械加工生產線的發展趨勢
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數控機床進給伺服系統所驅動的移動部件在低速運行時，出現移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現象，稱為爬行；而當其高速運行時，移動部件又出現明顯的振動。這一故障現象就是典型的進給系統的爬行與振動故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現了故障所導致，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產生爬行故障。
一、分析機械部分原因與對策
因為數控機床低速運行時的爬行現象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關，由此數控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。
如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的也有助于分析爬行問題，導軌副狀態不好，導軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導軌油是一種非常有效的措施。這種導軌油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性防止爬行。
其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現爬行。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環節，調整補償環節，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。
二、分析進給伺服系統原因與對策
如果故障原因在進給伺服系統，則需分別檢查伺服系統中各有關環節。數控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關，所以也就離不開分析進給伺服系統的速度環，檢查速度調節器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節器自身故障。根據故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發電機表面是否光整；還可檢查系統插補精度是否太差，檢查速度環增益是否太高；與位置控制有關的系統參數設定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環節逐項檢查、分類排除。
三、其它因素
有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統數控機床在一次切削加工時出現過載爬行。經過仔細核查，發現電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統確認無故障，隨后對加工程序進行檢查，發現工件曲線的加工，采用細微分段圓弧逼近來實現，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61改為G64指令連續切削，爬行消除。
如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。
數控機床是技術密集和知識密集的設備，故障現象是多樣的，其表現形式也沒有簡單的規律可遵循，這就要求維修的技術人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。
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70年代末80年代初,隨著計算機輔助管理、物料自動搬運、刀具管理和計算機網絡、數據庫的發展以及CAD/CAM技術、成組技術(GT)、工業機器人等技術的成熟,更加系統化、規模化的柔性制造系統(FMS)就出現了。
所謂FMS,是一組數控機床和其他自動化的工藝設備,由計算機信息控制系統和物料自動儲運系統有機結合的整體,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(FlexibleManufacturingSystem)。下面就柔性制造系統的組成、分類、優勢及發展趨勢進行闡述。
一、柔性制造系統(FMS)的組成
1.加工系統
柔性制造系統采用的設備由待加工工件的類別決定,主要有加工中心、車削中心或計算機數控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機床等,用以自動地完成多種工序的加工。
2.物料系統
物料系統用以實現工件及工裝夾具的自動供給和裝卸,以及完成工序間的自動傳送、調運和存貯工作,包括各種傳送帶、自動導引小車、工業機器人及專用起吊運送機等。
3.計算機控制系統
計算機控制系統用以處理柔性制造系統的各種信息,輸出控制CNC機床和物料系統等自動操作所需的信息。通常采用三級(設備級、工作站級、單元級)分布式計算機控制系統,其中單元級控制系統(單元控制器)是柔性制造系統的核心。
4.系統軟件
系統軟件用以確保柔性制造系統有效地適應中小批量多品種生產的管理、控制及優化工作,包括設計規劃軟件、生產過程分析軟件、生產過程調度軟件、系統管理和監控軟件。
二、柔性制造系統的分類
1.柔性制造單元(FMC)
FMC由單臺帶多托盤系統的加工中心或3臺以下的CNC機床組成,具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC的柔性最高。
2.柔性制造線(FML)
柔性制造線FML是處于非柔性自動線和FMS之間的生產線,對物料系統的柔性要求低于FMS,但生產效率更高。
3.柔性制造系統(FMS)
FMS通常包括3臺以上的CNC機床(或加工中心),由集中的控制系統及物料系統連接起來,可在不停機情況下實現多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術最具代表性的制造自動化系統。
三、柔性制造系統的優勢
1.設備利用率高。由于采用計算機對生產進行調度,一旦有機床空閑,計算機便分配給該機床加工任務。在典型情況下,采用柔性制造系統中的一組機床所獲得的生產量是單機作業環境下同等數量機床生產量的3倍。
2.減少生產周期。由于零件集中在加工中心上加工,減少了機床數和零件的裝卡次數。采用計算機進行有效的調度也減少了周轉的時間。
3.具有維持生產的能力。當柔性制造系統中的一臺或多臺機床出現故障時,計算機可以繞過出現故障的機床,使生產得以繼續。
4.生產具有柔性。可以響應生產變化的需求,當市場需求或設計發生變化時,在FMS的設計能力內,不需要系統硬件結構的變化,系統具有制造不同產品的柔性。并且,對于臨時需要的備用零件可以隨時混合生產,而不影響FMS的正常生產。
5.產品質量高。FMS減少了卡具和機床的數量,并且卡具與機床匹配得當,從而保證了零件的一致性和產品的質量。同時自動檢測設備和自動補償裝置可以及時發現質量問題,并采取相應的有效措施,保證了產品的質量。
6.加工成本低。FMS的生產批量在相當大的范圍內變化,其生產成本是最低的。它除了一次性投資費用較高外,其他各項指標均優于常規的生產方案。
四、FMS發展方向
1.FMS仍將迅速發展
FMS在20世紀80年代末就已進入了實用階段,技術已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的加工技術有明顯的經濟效益,因此隨著國際競爭的加劇,無論發達國家還是發展中國家都越來越重視柔性制造技術。
從機械制造行業來看,現在FMS不僅能完成機械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個制造業所生產的產品看,現在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機、坦克、火炮、艦船等,還可用于計算機、半導體、木制產品、化工等產品生產。從生產批量來看,FMS已從中小批量應用向單件和大批量生產方向發展。
隨著計算機集成制造技術和系統(CIMS)日漸成為制造業的熱點,很多專家學者紛紛預言CIMS是制造業發展的必然趨勢。柔性制造系統作為CIMS的重要組成部分,必然會隨著CIMS的發展而發展。
2.FMS系統性能不斷提高
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信息技術也叫做信息通信技術，其中包括管理和信息處理技術，主要的運行方式是用計算機和通信技術進行相應軟件和信息系統的設計，開發，安裝及實施。信息通信技術中也包含傳感技術，通信技術，和計算機技術，通過這些技術的綜合，能在機械加工中更好的對加工產品的形狀和性能進行處理，在機械加工中按照所需產品加工方式可以分為兩種，一種是冷加工，一種是熱加工，其中冷加工又被分為切削加工和壓力加工兩種，熱加工分為鍛造加工，焊接加工和鑄造加工三種。在我國機械加工時加工行業中的重點，對我國的國民生產具有很大的促進作用，而在當今科技發展迅速的時代，傳統的機械加工技術已經滿足不了國民生產的需要，所以信息技術應用在機械加工勢在必行。
一、機械加工中運用信息技術的必要性
1、信息技術運用在機械加工中不但保證加工產品的質量還能保證加工效率，不僅如此，在傳統工藝無法完成的結構復雜的，不規則的曲面圖形，在信息技術下都可以對其進行加工。
2、信息技術中包含計算機技術，在機械加工中某些加工設備的加工參數應該隨著產品的不同而變化，信息技術的應用可以把需要改變的參數輸入到電腦中，從而實現自動化改變參數，對研發新產品，新機器有很大的促進作用。
3、傳統機械加工設備的加工位置是固定的，而由于信息技術的投入。可以實現用計算機控制工作平臺，達到多角度，多位置的轉換，來增加加工的工序，使得在產品的加工上進行一次組裝模式，這種模式的實施可以有效的減少工作時間，提高工作效率，也能提高機械加工的質量。
4、在機械加工中由于信息技術的加入，可以實現工具標準化，而且可以把所需要的程序進行分塊達到模塊化，這樣一來可以提高機械設備的集中性，增加智能化，減少工作人員需要換刀和刀具排序的時間，提高了工具的管理水平。
二、機械加工中信息技術的應用
1、信息技術在機械工業中的應用
在機械加工行業中，信息技術主要應用在兩方面，一方面是運用在機械設備的加工生產線上，例如食品行業中的加工制造和造紙行業中的造紙印刷等，另一方面是信息技術運用在環境惡劣的加工場地，例如能源原材料開采，或者農藥合成，金屬冶煉等。總的來說，機械加工中有些環境人員無法伸手，所以信息技術的使用可以解決這種矛盾，這樣不僅可以減少生產投資的成本，也可以減少不必要的人力資源浪費，所以信息技術的使用對工業很重要，可以在提高機械加工效率的同時，以保證加工質量。信息技術在機械加工的應用主要是靠計算機系統實現的，在加工過程中相應的技術人員把已經編寫好的程序輸入計算機系統中，從而達到利用計算機控制加工過程，并且當加工設備出現故障時，可以通過傳感系統發送到計算機系統中立即停止加工，進行及時糾正，給相應的工作人員發出警報，以保障設備的安全，一直到故障維修完畢，才能夠繼續進行加工，信息技術的使用不僅可以保障設備的安全運行，也可以保障工作人員的生命財產安全并且減少不必要的損失。在我國2013年4月舉行的信息化與工業化結合的博覽會上，信息技術的成果就被完美的表現出來了，如中國普天集團展示的云計算領域的食品追溯服務平臺，就是通過運用信息技術，使采集食品生產與運輸環節的所有數據來對食品的追蹤追溯，統計分析等進行全方位的監控。
2、信息技術在煤礦加工行業中的應用
把信息技術應用在煤礦加工行業中，即加快了采煤行業的采煤速度，也使采煤機得到了新的創新，應為由于采煤環境的不同，所以應用采煤機的種類也不同，而為了滿足這種不同的需要，傳統的采煤機制造商只能進行特殊的小批量的生產，不能達到高效，而信息技術的加入可以實現一機多用的效果，這樣解決了制造商批量生產的問題。在采煤行業中不僅是采煤機得到了發展，其他的機械設備的機殼制造在過去也多采用焊接的技術只能單個加工，而信息技術的投入解決了傳統機械加工無法進行單件加工的問題，信息技術采用的龍骨板作為采煤機葉片以及滾筒的制造材料，也優化了套料的選用方案。
3、信息技術在汽車工業和機床設備中的應用
3.1信息技術在汽車工業的應用。
信息技術運用在汽車工業中，解決了復雜零件的加工難題，實現汽車零部件加工的自動化，也可以在零件加工同時滿足零部件不斷進步發展的要求，可以實現汽車制造業的長久發展，改變傳統汽車零部件加工規模小，批量小的問題，實現汽車零部件在創新發展的基礎上，也能大規模發展。
3.2信息技術在機床設備中的應用。
信息技術運用在機床設備中，實現了現代機電一體化的重要發展戰略，機械加工中最重要的就是機床控制技術，信息技術的加入不僅可以提高機床的控制能力，而且在保質的同時提高加工效率。信息技術在機床設備中的應用程序為，首先要將機床設備的各個操作程序轉化為代碼，其中包括刀具與工件之間的位置，變速，主軸的選擇，冷卻泵的起停。接著通過計算機系統來通過代碼對機床設備的運行發出控制指令，實現機床設備在機械加工的自動化運行。
結束語
綜上所述，在可以日新月異的21世紀，隨著人類加工制造的不斷發展，行業之間也在不斷相互有所交集，逐漸趨向一體化，信息技術行業與機械制造行業的聯系越來越緊密，信息技術也是機械加工行業實現自動化，網絡化，智能化的核心技術，但是我們應該在順應時代變遷的同時，也應該根據我國的基本國情，制定合適的發展戰略，以科學嚴謹的態度，努力探索創新，提高我國的創新能力，為機械加工行業奠定堅實的基礎，以促進機械加工制造行業的發展。
參考文獻
[1]劉超,范智明.試論留學生班主任在留學生基層管理中的重要作用[A].中國高等教育學會外國留學生教育管理分會2012年年會論文.北京：北京語言大學出版社,2013:411.
