国内数控机床现状篇1
关键词：数控车床；数控改造
中图分类号：tG519.1文献标识码：a文章编号：1006-8937（2013）12-0073-02
随着科技的飞速发展，机械产品的更新换代也在不断加快。电子技术及计算机技术的不断进步带动了数控机床迅速的发展。但我国目前拥有的数控机床总量并不多，和西方发达国家相比我国机械制造业水平相对落后，技术水平较低，陈旧的设备导致国际竞争力较弱，从而对生产力的发展产生很大的影响。因此，当前我国制造技术发展的趋势应该是逐步提高数控机床的占有率。但价格昂贵的数控机床，让许多企业，特别是中小型企业望而却步。而另一个现实是很多企业都拥有大量的普通机床，对旧机床进行数控化改造，使其成为高效、多功能的数控车床，提高设备的先进性及数控化率，是一个极其有效和实用的途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法，是目前我国机械发展现状下企业的必由之路。
1数控机床在我国的发展现状
当前，我国虽然机床的产量居世界前列，但国际竞争水平仍然较低。在国内市场对数控机床需求量较大的情况下，却出现国产机床滞销积压的现象，充斥国内市场的是国外机床产品，这必将严重影响我国数控机床的自主发展。究其原因主要是我国开发新产品的周期较长，生产的数控机床在品种、性能以及结构等方面较落后，不能及时的给用户提供需求的满意的产品。
目前我国无论是在产品开发的总周期上，还是产品设计所占的时间比例上与国外相比都存在较大的差距，且新产品多基于直观经验以及类比设计，经常反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。
2普通车床的数控化改造的必要性
我国目前拥有的数控机床总量并不多，多数制造行业及企业的生产、加工装备绝大多数使用的是传统的机床，而且机床的役龄都已经很长，和西方发达国家相比我国机械制造业水平相对落后，技术水平较低，陈旧的设备导致国际竞争力较弱，在国内市场上也同样缺乏竞争力，这必将直接影响企业的效益以及产品市场，影响企业的生存和发展，从而对生产力的发展产生很大的影响。因此，当前我国制造技术发展的趋势应该是逐步提高数控机床的占有率。但价格昂贵的数控机床，让许多企业，特别是中小型企业望而却步。而另一个现实是很多企业都拥有大量的普通机床，对旧机床进行数控化改造，使其成为高效、多功能的数控车床，提高设备的先进性及数控化率，是一个极其有效和实用的途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法，是目前我国机械发展现状下企业的必由之路。所以必须大力提高机床的数控化率。把普通机床改造成数控机床大量实践已经证明普通机的床数控化改造既经济性实用，而且还具有较高的稳定性。当前，将现有机床改造成经济型数控机床是很多企业的积极选择，投资少、见效快，多数企业正是看准了这一点，用较少的资金，将普通机床升级改造为数控机床，给企业带来可观的经济效益。
3普通机床数控化改造技术
3.1改造方案的确定
在进行普通机床的数控化改造前，要全面对机床进行检查，先要确定机床改造后的用途是什么，也就是明确改造的目标，之后再确定改造的方案，如图1所示。
升级改造旧数控机床，主要是升级改造电气控制系统，其机械系统改造较少，针对故障率高、系统老化、维修周期长等问题进行改造。
3.2改造机械系统
如图2所示，对普通机床进行数控化机械系统改造，其项目较多。为提高普通机床的耐磨性，提高动、静刚度，可采用轴承钢淬硬制成导轨来进行升级改造，这主要是因为普通机床在铸铁床身上直接加工出导轨，在长时间使用的情况下，容易出现磨损，对加工的精度造成严重的影响，改造后，可将导轨粘贴紧固到铸铁床身上，再磨削粘贴好的导轨。为使传动链缩短，对普通机床繁琐的传动链进行改造，增加自动换刀装置，采用步进、DC或者aC伺服电动机相结合滚珠丝杠副的传动形式，增加辅助功能部件，如分度工作台、回转工作台等。改造升级机械部件性能良好的旧机床，除了需要清洁保养机械部件，进行除锈处理外，并不需要做大的修复及更换。
3.3数控系统选型及设计
不管是对旧数控机床进行升级改造，还是对普通机床进行数控化改造，其重要的核心步骤都是数控系统的选型、设计及安装。当前，由于多数已经停止供货早期型号的数控系统的电气备件，在进行改造时，对于老系统基本不考虑保留，如图3所示，一般是根据实际情况，如企业资金状况、机床的现状以及产品生产的要求等，来选择相应的数控系统。
而且，在普通机床的数控系统的改造过程中，要对新老系统替换时的差别进行充分的考虑，还应注意为了便于维修及管理，便于备件的购买，要尽量向一个知名厂家的型号系列进行靠拢，并要对所选厂家在国内的维修服务状况清楚的了解，避免今后带来各方面的麻烦。
总之，随着现代制造技术快速的发展，数控机床的功能越来越复杂，对这些数控设备的性能特点进行仔细的研究，积极进行探索，对旧的机床进行加工升级改造，提高设备可靠性，进一步挖掘其价值，是目前我国机械发展现状下企业的必然选择。
国内数控机床现状篇2
这几年来，机床行业向国民经济各部门提供了一大批先进适用的数控机床。向航天等国防尖端、造船、大型发电设备制造、冶金设备制造、机车车辆制造等重要用户提供了一批高质量的数控机床和柔性制造单元。如武汉重型机床厂和北京第二机床厂分别与大连理工大学合作，先后为航天部门提供了大型数字化仿形三轴联动和四轴联动控制的数控立车和数控镗铣床、为打破国外限制，发展国家航天事业作出了贡献。
研华aRK系列嵌入式工控机在数控机床系统中的应用
项目简介：采用嵌入工业计算机技术的数控机床具有广泛的适应性，利用其满足客户需求的计算能力以及具有的网络控制能力，使内嵌嵌入式工控机的机床在加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；提升加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。
趋势意义：实现数控机床联网后，将在数控程序管理和程序传输方面有了明显改善。满足客户需要的嵌入式工控机系统aRK系列将为我国制造业作出更大的贡献!
新型四轴数控车床
项目简介：根据国内外市场需求而开发的新产品mJ―860Dt四轴数控车床。该机是一种采用双液压卧式回轮刀架面对面同轴线对置安装的四轴数控车床，液压尾座套筒纵向编程移动，有效解决了在车削长套筒类零件并采用内涨式夹具时的快速装夹效率问题。该机床具有强大的金属去除能力和高效加工效率，特别适宜长轴类零件和军工行业大型弹体零件的高效、精密车削。
趋势意义：以重切削、高刚性、高效率为其显著特点。该机床的开发成功填补了国内此类数控车床产品的空白。
线路板数控铣床的铣技术
项目简介：线路板数控铣床的铣技术包括选择走刀方向、补偿方法、定位方法、框架的结构、下刀点。都是保证铣加工精度的重要方面。系统介绍走刀方向、补偿方法，定位方法和下刀点，框架及下刀点等。当铣刀切入板材时，有一个被切削面总是迎着铣刀的切削刃，而另一面总是逆着铣刀的切削刃。定位方法可分为两种；一是内定位，二是外定位。定位对于工艺制定人员也十分重要，一般在线路板前期制作时就应确定定位的方案。内定位是通用的方法。所谓内定位是选择印制板内的安装孔，插拨孔或其它非金属化孔作为定位孔。下刀点和加工顺序选择的好，能使框架保持最大的强度最快的速度。选择的不好，框架容易变形而使印制板报废。
趋势意义：国内先进
机床主轴制动控制方式的改进设计
项目简介：对机床主轴制动控制方式进行了改进设计，判断主轴旋转状态，不采用延时2．5s，即认定主轴电动机停止旋转的控制方式，而是实时监控主轴旋转状态，当主轴旋转低于一定转速时，立即发出主轴停止完了信号。pLC实现主轴能耗制动的控制方法。
趋势意义：采用改进的控制方式用pLC控制机床主轴的制动，能够可靠地判别机床主轴的旋转状态，避免了机床的误动作，节约了主轴加工的辅助时间，使机床的保护性能更趋于完善。
数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿方法
项目简介：研究了结构简单、操作方便的自动对刀和刀具磨损自动补偿装置。数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿装置结构非常简单，由对刀块、绝缘体和底座三部分组成。整个装置由底座通过螺钉固定在工作台上。对刀装置与工作台一起通过x向的伺服电机做水平方向的移动，刀具由z向伺服电机控制做上下移动。对刀块和底座各有一个接线端。该对刀方法具有对刀装置结构简单、成本低、操作方便的特点，可以同时解决刀具的自动对刀和刀具磨损的自动补偿问题，且对刀和刀具磨损补偿的精度高。．
趋势意义：该对刀方法具有很强的使用性，在刨床数控系统中有较高的推广应用价值。该对刀方法已在作者研制的刨床数控系统中应用，并取得了很好的使用效果。
全数字总线开放式高档数控系统
项目简介：全数字总线开放式高档数控系统的主要技术指标包括：控制轴数32个；联动8轴以上，实现5坐标联动；6个通道；具有16位模拟量伺服接口等15项先进功能。全数字总线开放式高档数控系统在中国机床产业与数控系统制造技术方面创造了多个第一：数控系统的全集成配套；实际加工工件的总线式数控加工中心；完全自主知识产权和国产化；加工层管理层的网络化操作；采用最少硬件的开放式高档数控系统。
趋势意义：辽宁省科学技术厅和中国机床工具工业协会组织行业专家对上述成果作出鉴定，结论是全数字总线开放式高档数控系统具有国际先进水平，填补了国内高档机床数控系统的技术空白。
高速高精度的全功能数控车床Qtnl00―Ⅱ
项目简介：采用先进电主轴技术的Qtn100―Ⅱ，主轴转速达6000rpm，可适应从低速重载切削到高速高功率的切削；它采用了平滑高增益的伺服控制和高效能的aC伺服电机以实现快速而无震动的加减速，其x轴和z轴的快速移动速度分别达30m／rain和33m／min。该机床配置高速高精度的12位刀塔，高速的刀具交换大幅提高了生产效率，其刀塔单步分度仅需0．18秒。而且，由伺服电机驱动的智能尾架，不但可以方便准确地对位置进行自动控制，还能对尾座的推力进行自动调整。?Qtn100―Ⅱ配备有刀具测量装置，可通过使用棒料送料器实现成套零件的加工、自动工件收集器等自动化功能选项。此外，机床还配置了maZaK公司最新的maZatRoLmatRiX数控系统，采用人机对话式的编程方式，具有干涉检查、智能安全保护、震动抑制和声音提醒等功能。
趋势意义：国际先进
大型零件国产数控机床加工生产线开发研究
国内数控机床现状篇3
当前数控技术在国内外广泛应用，在汽车制造、工程机械、农业器具、航天等机械制造领域当中随处可见。另外，数控化技术的应用方面还有很多，包括畜牧业、化学、生物学、物理学等多方面。
1.1国外机械制造数控技术发展
世界第一台数控铣床在美国诞生，距今已经有60年，数控技术与机械制造已经融为了一体，数控技术所控制的数控车床，通过车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工等形式，制造出来种类多样的机械产品。每年世界上新增的数控机床数量约为10~20万台，装置的功能和质量也不断提高。夕阳产业的制造业，在数控机床的诞生下，又才一次焕发了活力。以德国为代表的高水平数控技术，将机械与数控的融合发挥到了机制，德国也出现了以汽车为领先行业的机械制造业，其所制造的机器在全世界范围内享有盛誉。
1.2国内机械制造数控技术的发展
我国数控技术是起步于20世纪中期，经过多年的发展，目前较具规模的有广州数控等。我国现在数控机床生产厂家有100多家，生产数控产品多种多样，有几千种以上。目前我国占据的市场的产品主要集中在经济型上，而中高档产品市场的比例仍然非常小，与国外的先进产品相比，在稳定性和精度等方面均存在较大的差距。目前我国是全世界拥有机床最多的国家，但我们机床的数控化率在2%以下，这与发达国家一般能达到20%以上有较大的差距。
二、数控技术的发展方向
科学技术的发展，数控技术向着高速度、高精度化、多功能化和智能化发展。计算机技术三维技术发挥为数控技术的进步提供了强大支撑，同时数控机床的系统设备更新与更换，也让数控技术演绎的更加完美。
2.1高速度、高精度化
国际生产工程学会(CiRp)将高速度、高精度化确定为21世纪的中心研究方向之一。三维曲面加工是数控加工技术的一大突破，通过64位CpU实现CaD/Cam，简化操作指令，简明操作界面，人性化的Ui界面，让加工指令的输入更加轻便，同时计算机技术的提高，对加工精度提高发挥了重要作用。另外，“零传动”直线伺服已经被广泛应用，直线电动机的劣势在现在数控优化下成为了其优势所在。该伺服系统对速度和位置的控制软件，将图像和实际加工对应起来，高分辨率的位置检测装置，对工件状态信息的收集和处理效果明显。高速CpU和显卡，加上内置微处理器，让工件图片信息的分辨率大大提高，对随时发出操作指令有重要作用。
2.2多功能化
当前机械制造行业当中数控机床，往往能够达到一机多能的效果，合理进行加工动作执行，配备较多的冗余，保证设备的较高的利用率。例如，自动换刀是当前全自动数控机床上运用最为广泛的系统，自动换到系统配备了铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹，甚至磨削的道具，保证这些工序能够迅速切换。将机床的前后台分割开来，通过高速计算CpU对机床运转过程进行全面控制。实现机床前台工作后台编辑的指令的要求，指令编辑后能够立即进行动作调整，这又有赖于高速DnC接口，保证信号传递的高效率，甚至可以连接多个机床对同一大型工件进行立体加工。
2.3智能化
数控技术的另一个发展趋势是加工过程的智能化。自适应控制（aC，adaptiveControl）是最近在国际上流行的道具控制系统，该系统能够根据进给、切削用量等参数，自动调整道具的夹紧状态和受力状态，以保证加工过程中的道具效率切削效率最高，达到加工精度和光滑度的要求。另外，数控机床的故障自诊和自我修复功能，采用了CnC系统，该系统在数控机床启动的同时，也随机启动，对数控机床工作当中的参数进行监控，当数控机床参数便利预定波动范围之外，将自动修正，还会对硬件设备状态进行监控，提醒机械操作人员相应的保养工作，例如刀面磨损和刀具温度过高等都会有相应的指示灯。
三、结束语
国内数控机床现状篇4
关键词：数控系统；发展过程；趋势；应用分析
中图分类号：tG659文献标识码：a
现代数控技术的发展具有高精度、高效率等特点，拥有微电子、计算机、信息处理、自动检测及控制技术的功能，为了在越来越激烈的全球巿场竞争中立于不败之地，各发达国家均对不同的工业项目投入巨资，以发展自己的数控技术。而我国数控技术的发展在现代制造业的转型过程中起到了基础性的作用，是国家工业和国防工业的重要手段，关系到我国在世界上的战略地位，更体现了我国的综合国力水平。
1、数控技术概念及发展现状
1.1国际数控技术的发展现状
所谓数控技术，是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。数控技术还是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低直接关系到国家战略地位。数控机床随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展，早已成为一个国家综合竞争实力的重要标志，工业发达国家对数控机床的发展高度重视，竞相发展高精、高效、高自动化的数控机床，以加速工业和国民经济的发展。
1.2我国数控机床的发展现状
目前我国生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制；普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米；高档型机床采用闭环控制，同时具有高精度、高速度、复合化，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米，计算机能够代替人进行编程。
自2000年，在市场需求的拉动下，国内数控机床以年均30%的速度增长，从2003年开始，中国连续7年成为全球最大的机床消费国，目前是世界上最大的数控机床进口国。同时中国也是世界最大的数控机床生产国。在2010年，世界28个机床生产国的产值超过660亿美元，其中中国、日本、德国位列全球机床生产的前三位，分别占全球市场份额的32%、18%和15%。在国内应用的经济型数控机床基本都是国内产品，国内产品不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。
2、数控机床的发展趋势
2.1追求高速高精度控制是数控技术发展永恒的目标
数控机床的应用与发展对数控系统提出了更高要求，其中高速高精度运动控制成为现代数控系统的关键技术，已得到国内外的普遍关注，并从理论方法到实际应用进行了大量的研究和实践，有效推动了高档数控机床的技术进步，满足了现代航空、汽车以及模具制造业等对零件形状、加工精度、表面质量和加工效率等不断提高的要求，高速高精度数控加工已成为主流切削加工方式。
为达到高速高效加工，如何保证在机床运动平稳的前提下，实现以过渡过程时间最短为目标的最优加减速控制规律，使机床具有满足高速加工要求的加减速特性，是加减速研究的关键问题。加减速控制方法可以归纳为传统加减速法和柔性加减速法：传统加减速法有梯形加减速法和指数加减速法等方法；柔性加减速法有三角函数加减速法、S曲线加减速法和多项式加减速法等。传统的梯形和指数加减速由于存在加速度突变而影响运动平稳性，柔性加减速由于加速度连续，在高速加工中倍受关注。
另外伴随着电子技术的高速发展，采用高性能CpU、存储器等集成化标准化模块，改善了机床动态、静态特性，提高系统的快速响应能力、提高反馈和控制环节的数据分辨率等，保障了机床的高速高精高效化。
2.2柔性化是提高数控加工效率的有效手段
柔性化分为两方面，数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。这两方面都可以降低生产成本，大幅度提到产品的加工效率。
2.3智能化、数字化、网络化已占据了数控技术的主导
数控机床发展到今天，软件在其中的作用已越来越显著，然而研发消耗的精力与消耗的成本也越来越高，由于数控系统中的软件大多都是嵌入式软件，与硬件有着紧密关系并且运行在特定的硬件环境中，使得整个数控系统的性能、智能化水平的高低及可靠行的优劣等都是由硬件环境及软件共同决定的，更好的开发与完善软件的性能，也是挺高数控机床品质的重要环节。
2.4环保节能成为新的课题
随着人们环境保护意识的加强，对环保的要求越来越高。不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染，也要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下，装备制造领域对机床提出了无冷却液、无液、无气味的环保要求，机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。绿色加工工艺愈来愈受到机械制造业的重视。目前在欧洲的大批量机械加工中，已有10％一15％的加工实行了干切削或准干切削。我国在改造自然和社会发展方面取得了辉煌的成就，但与此同时，生态破坏与环境污染对国民的生存和我国的发展已构成了很大的威胁。因此保护和改善生态环境，实现国民经济的稳定和持续增长，是个紧迫而艰巨的任务。数控行业也正朝着更加高效和环保的方向发展，为我国的环境保护事业承担起一份应尽的责任。
3、我国数控机床的发展方向
我国数控机床在过去十几年的发展中进步是巨大的，然而事实上，由于国内数控系统生产企业的起点都很低，导致了企业的技术水平相对落后，再加上数控技术发达国家的技术封锁和低价倾销的竞争策略，使国内数控系统生产企业在设计原理、元器件及应用技术上与发达国家相比差距较大，但迫于企业生存的压力，有两方面桎梏束缚了我国数控技术前进的步伐，其一低端产能过剩，另一方面高端产能明显不足。
数控机床的水平、品种和生产能力，直接反映了国家综合实力。在制造业向数字化和智能化转型过程中，对于设备组成部件的性能有了更高的要求，包括精密性、表面质量等，尤其是在一些高新技术产业领域，如航天、通信等。市场技术需求的转变，对数控机床行业的发展提出了新的挑战，迫使我国数控机床技术在高速化、复合化、精密化、多轴化等方面取得大的突破，不断增强我国高端数控机床的竞争力，才能牢牢抓住制造业转型中的良好机遇。
提高我国数控机床的竞争力，笔者认为应做好如下三方面：
3.1注重人才培养，提高研发能力。
数控机床行业是具有高技术含量的行业，对于我国高端数控机床竞争力不强的局面，很大程度在于基础研究不够，很多企业只关心制造机床，却没有研发能力。我国现在工程教育的非工程化，使得我们培养出来的人才，工程实践知识较少，创新能力较弱，从技术上就受制于人。
3.2开发核心技术，增强竞争力。
目前很多机床制造企业在遇到市场压力下，首先想到的是降价，而不是去想办法提高产品附加值。过分追求降低成本，造成配套品质下降，恶性价格竞争，企业效益不好，赢利有限，使企业减弱再发展能力。
3.3加大政策扶持，提供专项帮助。
数控技术直接反映了国家的综合实力，国家政策对于数控机床行业的技术发展有着重要影响。虽然国家分别在2005年和2011年就数控机床行业发展出台了专项规划，但支持力度仍明显不足，因此，国家政策的扶持力度还有待进一步加强。
4、结束语
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是其中相对薄弱的环节。只有跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
参考文献：
[1]陈成．实现高速数控加工关键技术的研究．机械工程与自动化，2009.
[2]邹庆华．数控高效加工理论研究．机电产品开发与创新，2010.
国内数控机床现状篇5
关键词：SiemenS840D；FanUC16i；oem；opCServer；工艺误差分析
中图分类号：tp271文献标识码：a文章编号：2095-1302（2016）03-0-03
0引言
群控系统是指用一台或多台计算机，对多台数控机床进行综合数字控制的分布式数控系统，又叫DnC系统；他以计算机技术、通讯技术、数控技术为基础，将数控机床与系统上层管理计算机建立通信，实现pC对CnC机床加工状态的数据采集和集中控制管理。
当今制造执行系统（meS）在车间生产计划的优化调度、生产过程改进等方面起着越来越重要的作用，群控系统主要应用于meS，并为其提供几乎所有的信息来源，是meS系统的核心环节，因此有重要的研究价值。
国内外对群控系统的研究主要从两大部分展开：群控系统的通信方案与系统搭建、群控系统数据的应用研究。前者主要研究系统内部计算机与CnC机床的软硬件通信方法和群控系统的系统构建方案；后者主要研究如何利用及分析系统采集的相关数据，实现分析数控机床加工状态与刀具磨损、对机床进行故障诊断、机床加工工艺优化的应用方面的研究。
目前，在群控系统的通信方案与系统搭建研究方面，相关学者对特定系统的CnC机床提出了针对性的通信方案和群控系统搭建方案，研究并讨论了通过硬件、串行通信接口、系统宏指令、商业通信软件和系统开发包等形式采集机床数据并构建系统；然而由于各CnC系统与机床厂家的垄断，CnC系统型号、机床配置的采集接口、系统通信协议都不尽相同，研究开发的相关系统中鲜有能对不同数控机床及系统进行群控的，即异构数控机床的群控，这也给车间的制造及管理水平的提高造成了瓶颈。在群控系统的数据应用研究方面，基于数控机床加工状态与刀具磨损的研究和对机床进行故障诊断的研究已较为成熟，但在机床加工工艺优化的应用研究方面，该领域的研究较少，还未有成熟的应用体系，如何合理有效的分析并应用群控系统采集的机床数据，对提高meS中机床加工工艺质量和进行机加工工艺的质量监管有重要意义。
由于上述两个问题，文章针对异构数控机床群控系统的构建展开研究，并就群控系统采集数据的加工工艺误差分析问题进行了初步探讨和研究，建立了误差实时分析系统。
1异构数控机床群控系统
本文研究的异构数控机床群控系统的主要功能是实时采集SiemenS840D和FanUC16i等系统机床的加工状态数据，实现异构CnC机床的监控和管理；该系统可与meS内部的DnC系统、CaD/Cam/Cae/Capp系统、pDm系统、企业自主开发的应用模块等进行系统集成，实现各系统间的信息交互，该群控系统的加工工艺误差分析模块具有利用采集的机床数据进行机加工工艺质量分析的功能。
该群控系统主要应用于两大场合：需对机床数据进行实时监控与管理的异构数控机床车间管理系统，以及需要通过数控机床加工状态数据分析其加工工艺质量的系统。
系统的整体结构如图1所示，异构数控机床群控系统主要由三大模块组成：系统底层的异构机床群、中间层的系统服务器及上层管理系统，各模块间通过以太网进行信息交互。
车间底层的异构机床群是系统进行数据采集的对象，进行加工状态数据采集的数控机床需带有以太网口，主要有SiemenS840D、FanUC16i系统机床以及可通过其他方式进行数据采集的普通机床；其中，SiemenS840D数控系统机床中需嵌入我们开发的数据采集应用程序，以便在系统内采集相应数据，FanUC16i机床需配置快速以太网卡，从而进行网络数据通信。
pC服务器为系统中间层，主要由两部分组成：数据库服务器及数据通讯应用程序；数据库服务器由mySQL数据库建立，数据通讯应用程序通过C#开发实现；数据通讯应用程序通过tCp/ip实现与SiemenS840嵌入端数据采集应用程序的动态数据交换，接收相应数据，并通过相应api指令读取FanUC16i机床加工数据，从而实现异构机床的数据采集；之后数据通讯应用程序将采集的数据分别传送至数据库，实现各机床数据的实时管理与存储，其中数据通讯应用程序与数据库间的数据通信通过SQL语言实现。
服务器获得相关数据后，网页客户端可利用其数据进行各机床的实时状态监控、数据管理及利用率分析。网页客户端是上层管理系统的重要组成部分，主要进行各机床的监控与管理；此外系统还可与具有数据管理与应用功能的其他系统集成，进行数据的交互利用，如：DnC系统、CaD/Cae/Cam/Capp系统、pDm系统以及其他自主开发的机床数据应用模块。
2异构数控机床群控系统的数据采集功能
数据采集功能是本文研究的异构机床群控系统的主要功能，数据采集系统可以采集到的机床数据主要包括：零件数据、驱动数据、工艺数据、报警数据以及其他可用状态数据，详细介绍如下：
（1）零件数据主要包括：nC名、运行状态、刀具号等；
（2）驱动数据包括：主轴电流、电压、负载百分比等；
（3）工艺数据包括：主轴转速及倍率、进给速度及倍率等；
（4）报警数据包括：报警序号、报警相关参数等；
（5）其他可用状态数据包括：轴坐标值、系统运行模式等数据。
数据采集系统要求采集的数据实时、准确、稳定、精度高。本文研究的数据采集系统在满足这些要求的前提下，还具有可进行异构机床数据采集的特点，并且数据采集范围广泛。
数据采集系统具有两大功能模块，分别为SiemenS840D数据采集和FanUC16i数据采集功能模块。SiemenS840D和FanUC16i为机床加工领域的常用系统，由于其开放性特征，我们利用其特有的oem开发包进行开发，实现所需数据采集功能。
对于SiemenS840D数控系统，可利用其oem软件的Hmiprogrampackage开发包对数控系统进行二次开发，课题主要研究了通过嵌入式系统开发的方式对840D进行数据采集的方法；我们利用VB编程实现了数据采集嵌入式应用程序的开发，并将其嵌入到机床的840D系统中；通信程序有权限访问840D的nCDDe服务器并读取其内部机床加工状态数据，从而实现机床数据的内部获取；群控系统的系统服务器端具有通过C#开发的数据采集应用程序，可通过Socket连接实现其与840D机床内部嵌入式程序的数据交换，最终实现机床数据在群控系统端的采集并存储在数据库服务器中；西门子840D系统嵌入端数据通信原理及应用程序如图2和图3所示。
对于FanUC16i系统，可利用其oem软件的FoCaS开发包，通过调用其api通信函数指令访问FanUC系统的opC服务器，利用以太网tCp/ip协议编程实现通信程序的开发，并将该程序集成在系统pC服务器的数据采集应用程序端，实现访问FanUC系统完成数据采集的工作。因此，开发的数据采集应用程序实现了SiemenS840D和FanUC16i系统的异构机床数据采集功能。FoCaS提供的部分api机床数据通信指令如表1所列。
数据采集系统除应用于异构机床的数据采集外，系统还具有单独的网页客户端，数据采集系统的网页客户端如图5所示。网页客户端是系统上层管理端的主要部分，除可实时监控各机床加工状态外，还可应用于各机床的数据管理、利用率统计等，图6所示为某机床的实时状态监控界面。通过试用证明该系统运行稳定可靠，满足所需的实时性与准确性要求。
3异构数控机床群控系统的误差分析功能
实现了群控系统的数据采集功能，我们可以利用其数据进行相应的工艺误差分析，误差分析的目的是利用机床加工状态数据分析其加工工艺误差，通过分析机加工数据与误差之间的关系，最终达到提高工艺质量的目的；由于传统测量方式存在缺陷如：需来回搬运待检零部件、零件二次装夹误差、检测可能对零件造成的损害等，而本文采用的分析方案可进行误差的在线检测，不存在上述问题，因此具有重要的研究意义。进行误差分析需满足两点要求：数据获取的实时性与机床数据的准确性；由于研究的群控系统采用以太网数据传输，数据延时误差为毫秒级，因此完全满足数据获取实时性的要求，而通过群控系统采集的相关加工数据精度为亚微米级，因此也满足机床数据的准确性要求。本文研究的工艺误差分析采用最小二乘法原理，由于采用最小二乘法可使计算的工艺误差数据与误差真实值间差值的平方和最小，因此能最准确地计算出所需的工艺误差值，故采用此方法。
工艺误差分析模块采用VB编程实现，通过在VB内引入数学计算Com组件：matrixVB，利用VB与matlab混合编程方式，实现了平面度误差分析控制算法的程序开发。该工艺误差分析模块具有很好的开放性，可很好地集成在数据采集系统中，主要应用于数控机床加工中的误差分析计算、评估加工工艺质量，并对研究机床加工数据与工艺质量间的关系有重大意义；通过程序试运行，该系统模块运行稳定，响应迅速，能较好地满足误差分析所需的精度与实时性要求。
4结语
本文研究开发了异构数控机床群控系统，实现了SiemenS840D和FanUC16i系统机床的数据采集功能，克服了传统系统无法进行异构数控机床群控的缺点。通过研究工艺误差算法并利用最小二乘理论，实现了群控系统的误差分析功能。实验证明该系统运行稳定可靠，为实际企业车间进行异构机床的群控和工艺分析提供了行之有效的方法。
参考文献
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[3]周祖德，陈幼平.现代机械制造系统的监控和故障诊断[m].武汉：华中理工大学出版社，1999.
国内数控机床现状篇6
【关健词】机床；数控化改造；改造方案；机械系统；选型和设计；参数设计；
1引言
近年来，我国机械制造业得到了很快的发展，提高工业产品的质量及提高生产效率已经非常重要。在各中、大型制造企业中也有相当数量的传统机床，且50%都是使用超过10年以上的旧机床，数控系统的使用寿命一般在5～10年，而我国大多数机床都在超期服役。由于使用时间长，无法满足技术的进步和产品革新的要求。要解决以上问题，提高企业加工能力和产品竞争力，有两种根本途径:(1)重新购置数控机床，淘汰旧设备；(2)对旧设备进行数控改造。后者与前者相比，更具优势，主要表现在:
(1)交货期短。尤其是大型机床和特殊专用机床优势更加明显。一般来讲，改造大型机床能在较短时间内使机床投入生产，而购买新机床周期都在半年到一年时间；
(2)性能更稳定。各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度，各功能部件经长期磨合，功能稳定，可靠性好；
(3)设计风险小。新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在；
(4)可以更充分地体现用户的意愿。用户与维修人员可以依照实际需要和机床长期使用情况，在大修改造中提出对机床性能、操作与维修等方面的改进（包括增、改）意见，有权选择机械零部件、数控系统等电气设备的规格、型号、性能等；
(5)更有利于使用与维护。由于用户、维修人员不仅可以直接参与改造方案的制定，而且可以参与改造的全过程，直接获取各种技术信息，更深入地掌握机床的结构及性能特点，从而增强使用与维修的主动能力；
(6)可以更快地获取最新的更实用的备件；
(7)节省大量投资；
(8)降低投资风险。
2机床数控化改造技术
(1)确定改造方案
对改造对象进行全面检查，明确改造目标和改造后机床用途，确定改造方案。普通机床数控化改造总体步骤如图1所示。对于旧数控机床的升级改造，机械系统改造较少，主要是电气控制系统的升级改造，以改变系统老化、备件匮乏带来的故障率高、维修周期长的问题。
(2)机械系统的改造
普通机床机械系统改造项目多，如图2所示。如普通机床往往在铸铁床身上直接加工出导轨，长时间使用出现磨损，影响加工精度，为提高其耐磨性和动、静刚度，可以改造为采用轴承钢淬硬制成导轨，粘贴紧固到铸铁床身上，而后再对粘贴好的导轨进行磨削；改变普通机床繁琐的传动链，采用步进、DC或aC伺服电动机结合滚珠丝杠副的传动形式，使传动链大大缩短；增加自动换刀装置；增加分度工作台、回转工作台等辅助功能部件等。对于旧数控机床的升级改造，如果机械部件性能良好，液压系统、冷却系统、系统等辅助部件性能也都正常，除对机械部件做除锈和清洁保养外，无需做大的更换和修复。
（3）数控系统的选型和设计
无论普通机床的数控化改造，或是旧数控机床的升级改造，数控系统的选型、设计和安装都是至关重要的核心步骤。旧数控机床系统较多采用:SinUmeRiK7，3，8，850/880，810；FanUC7，6，3。
目前，多数早期型号的数控系统的电气备件已经停止供货，改造时，基本不考虑保留老系统，而是根据机床的现状、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、高档数控系统。如图3所示，如果追求品质优越、稳定的数控系统，可选择国外知名品牌的数控系统；国内数控系统也具有性价比高、维修使用成本低的优势，在选用时，建议根据企业所在地区选用。
旧数控系统大部分带有老型号的pLC逻辑控制系统，在数控系统改造过程中，要考虑新老系统替换时的差别，对pLC部分输入输出点的数量和性质作出比较精确的估算。
对于电路的改造，可采取的方案有两种:①“接口型改造”，即保留继电器电路，只对nC、pLC进行改造，新pLC不参与电路控制，只处理nC所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小；②“彻底改造”，在继电器逻辑较复杂、故障率较高、用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新nC所带的pLC将电路全部改造，简化了电路，又合理利用了pLC的控制能力。此方案可大大简化硬件电路，提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。
对于数控系统的改造，还应注意:①要尽量向一个著名厂家的型号系列靠拢，这样既有利于维修和管理，又利于备件的购买，千万不要把企业的数控系统搞成“万国牌”。②要清楚所选厂家在国内的维修服务状况，以免将来后患无穷。
(4)伺服驱动系统的选型和设计
如图4所示，伺服驱动系统的选型和设计主要包括:主轴伺服系统和进给伺服系统电动机的选择以及配套电机驱动器和主轴变频器的选择。对于电机驱动器，可选择与数控系统配套的驱动器，如FanUC本身开发了集成程度很高的多轴驱动器，也可选择市面上的其他品牌驱动器。在改造过程中，对于状态良好、价值很高的老伺服系统，可采取保留驱动装置和电机的方案，也可采取只保留功率大、价格贵、安装麻烦、状况良好的电机，而更换为新型驱动装置，若保留，还要考虑老伺服系统是否与新数控系统匹配的问题。
(5)机床测量系统的选型和设计
对于机床测量系统，目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入，所以旧机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。具体方案是:旋转变压器基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代；感应同步器/尺的情况略微复杂，能改掉尽量改掉，用新型HeiDenHain光栅尺和圆光栅替代，但在某些场合，如精密转台，会遇到新的圆光栅不能安装的问题，西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但该装置价格昂贵，尽量不要选用。
(6)电柜设计
电柜设计包括的内容如图5所示。此外，在旧数控机床的升级改造中，还应遵循以下原则：一是进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即使使用了若干年，状态仍会优于国内甚至合资品牌的元器件，所以，改造高档进口数控机床，不建议做大拆大改；如果电气柜状态比较差，全套更换，在资金允许的情况下，要尽量选择知名品牌。在改造方案确定初期，就要根据电气改造方案测定所需的电缆长度，凡与数控驱动测量系统直接相关的电缆，只选择原装电缆；但大型主轴电机的电力电缆价格过于昂贵，改造时不考虑原装电缆。
(7)参数设计及设置
根据改造方案，查阅数控系统、变频器、伺服驱动器说明书，依据机床设计性能，设计、设置、匹配参数。如图6示。
(8)机电联调和精度控制
这是改造能否成功的关键环节。工程人员在这一阶段完成机电联调、数控系统的最终调试、驱动系统的参数最佳化调节等工作，并为验收做准备。验收主要包括两项内容：①按照国际标准，不同类型的机床相应的标准试切削程序，进行标准样件试切削；②对机床精度进行检验，可采用激光干涉仪进行测量，机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据，从而提高机床精度。
3总结
现代制造技术快速发展，高速电主轴、直线滚动导轨、直线电动机、大容量刀库、虚拟技术等广泛应用在数控机床上，机床功能越来越复杂，5轴加工中心、复合加工设备(如车、铣、磨集成)、特种加工设备(激光、真空电子束、喷涂)等越来越多。研究、探索这些数控设备性能特点，在其正常工作阶段充分利用，通过合理的数控改造进一步挖掘其价值，提高设备可靠性，减少维护费用，是随着国内制造业的升级而不断深入的研究课题。
参考文献:
[1]李猛.机床数控技术[m].北京:北京航空航天大学出版社,2009．
[2]李猛.数控机床与编程[m].北京:北京大学出版社,2009．
国内数控机床现状篇7
【关键词】数控；机床；工艺
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品，数控车床上能完成内外回转体表面的车削、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹和攻螺纹等加工操作。数控机床较好地解决了零件的形状复杂、精密的零件加工问题，具有加工精度高、质量稳定、生产效率高等特点，是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
一、数控机床产业对于现代工业发展至关重要
（一）数控机床是工业现代化的基石。数控机床是实现现代制造技术、装备制造业现代化的重要基础装备。随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种。以数控机床为代表的“工作母机”，是数字化控制技术和精密制造技术的结晶，是先进制造装备的典型代表。如今，科学技术的发展对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，同时，产品更新换代步伐的加快，也对机床设备提出了精度和效率的要求及通用性和灵活性的要求，数控机床的设计和制造技术有较大提高。通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距。因此，这必将使机床数控系统企业沿着具有现代企业制度架构的方向健康发展，同时推进技术服务创新，促进产业结构调整和产业提升。
（二）应用数控机床加工可大大提高生产率。随着机床数控系统行业的发展，市场秩序越来越规范，用户对产品服务的内容和质量等要求也越来越高。同时数控机床具有生产效率和加工自动化程度高，零件的加工精度和产品的质量稳定性好，能完成许多普通机床难以加工或根本无法加工的复杂型面加工。近年来，越来越多的新型产品的不断出现和零件复杂程度的不断加大，数控加工以其强大的优势得到了迅速普及，已经成为一个企业争取市场优势的决定因素之一。由于数控机床在生产加工中得到了广泛应用，如何提高数控机床的生产效率，降低生产成本，是当前生产过程中各企业高度关注的课题。
（三）数控加工技术也是高技术产业发展的支撑。数控加工技术为高新技术企业的发展具有抗风险、保增长、促发展具有重要作用。同时，数控加工技术作为一种重要的加工工具，对我国未来高新技术产业的发展具有重要的作用。数控加工技术虽然是一种计算机集成制造技术，但它离不开相应的管理及配套技术。因此，数控加工具有很大的灵活性，工件种类繁多且大多结构比较复杂，需要刀具的种类和数量也比较多，因此，合理有效的管理至关重要。企业应加大技术扶持，在数控机床产业做到发展与创新相结合，明确未来发展目标，在保证产品质量的同时，加快冲床技术发展。因此，提高数控机床的加工效率已成为机械制造业面临的一大问题。
二、数控机床加工工艺分析
（一）选择并确定零件的数控车床加工内容。我们要认真分析图纸，确定加工位置，确定加工步骤，确定装夹位置，选择加工刀具，编制加工程序。分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。在保证加工质量的前提下，提高加工效率、确保加工过程的稳定性是获得良好经济效益的基础，这也会大大降低数控机床的使用效率和缩短机床的使用寿命。因此，要综合考虑切削条件和要求，选择适当的切削速度，通常以经济切削速度切削工件。同时，在分析零件精度、形状及其他技术条件基础上，考虑零件是否适合于在数控机床上进行加工以及选择什么类型的数控机床加工。通常，考虑是否选择在数控机床上加工的因素是，零件的技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合适。
（二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析。首先，在进行工艺分析时要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等，根据工件材料，轮廓形状，加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序各工序所用刀具，夹具和切削用量等。其次，分析形位公差，确定设计基准，并考虑如何设定定位基准。分析产品尺寸公差，考虑利用何种设备才能达到公差要求。根据产品形状，材料等条件，考虑产品刀具的选择使用。
（三）工具、夹具的选择和调整设计。数控切割机床产业化程度低也是我国数控机床行业发展的一个重要问题。在发展专业化生产方面，提高产业化水平，从政府导向来说，还是要大力提倡专业化生产。因此，我们要设计合适的夹具及装夹方法。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。为保加工精度，切削行距一般取得很密，故加工效率很低。平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头具。因此，只要保证不过切，无论是曲面的粗加工还是加工，都应优先选择平头刀。
（四）做好精度及技术要求。高速、高效、高精度、高可靠性，是现代数控机床发展的主要趋势。首先，尺寸精度要求。尺寸精度是指加工后的工件尺寸和图纸尺寸要求相符合的程度。两者不相符合的程度通常是用误差大小来衡量。数控机床的定位精度是指所测量的机床运动部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，是数控机床有别于普通机床的一项重要精度。因此，我们要分析图样尺寸精度的要求，从它所能达到的定位精度判出它的加工精度，尽量用绝对方式编程绝对方式编程以某一固定点（工件坐标原点）为基准，每一段程序和整个加工过程都以此为基准。而增量方式编程，是以前一点为基准，连续执行多段程序必然产生累积误差。其次，分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。对采用数控加工的表面，其精度要求应尽量一致，以便最后能一刀连续加工。由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的尺寸分散标注法改为以集中引注或坐标式的尺寸标注法
三、结束语
总之，数控车床是数控加工中用得最多的加工方法之一。因此，在保证产品质量的前提下，不断加强数控机床加工工艺研究就显得尤为重要。
参考文献
[1]姜家吉.基于Step-nC的数控系统结构与关键技术的研究[J].机床与液压，2013年06期
国内数控机床现状篇8
策，就很可能会带来许多问题。如导致零件的加工精度、力学性能及加工质量等达不到要求标准，甚至引发安全事故。因此，有必要对机床的加工状态进行监测。文章首先简单介绍了机床状态监测系统及意义，然后论述了监测系统的主要内容、基本组成以及工作流程，最后总结了一些设计监测系统的关键技术。
关键词：数控机床；状态监测；监测系统
引言
伴随科学技术的飞速发展，制造产业中的数控技术不断得到改进。数控机床作为制造产业中的关键组成部分，现已向着更加智能化、数字化、柔性化、网络化方向发展。其功能的强弱对我们国家制造业的发展起着关键性的作用。所以，在制造业的发展中要想取得更快、更大的突破与进步，最重要的一点就是要不断提高数控技术水平。这就要求数控机床的自动化程度要越来越高。由此又会给相关方面带来许多难题。例如机床数控系统的稳定性、安全性以及经济性等方面。同时也会加大机床设备出现故障的可能性。于是要想快速有效地解决诸如上面的一些问题，就必须对机床的加工过程进行相关监测。
目前，对数控机床状态监测系统的研究越来越受到广大科研工作者们的普遍关注，成为一个比较热的研究课题。研究机床的监测系统，为保证设备的安全可靠运行、合理使用，提高产品的生产质量、效率等提供了有力保障[1]。
1机床状态监测的意义
在我国，装备制造产业早已成为国家的支柱产业，在一定程度上体现了我们国家的整体工业水平。而数控设备是制造产业中的关键设备。因而数控机床产业的发展在很大程度上影响着我国制造业的整体水平。为了能够及时发现并排除机床加工的异常状态，保证产品的加工质量以及生产效率，有必要对设备的状态进行实时监测。监测的意义主要有以下几个方面：
（1）保证机床正常运行，有质量地完成生产任务。加工过程中若出现了异常状态（如意外停机等），监测系统就会马上监测到。及时发现设备问题有助于我们采取相应措施进行设备的调整，恢复机床的正常状态。这样既提高了加工工件的质量，同时也给企业降低了损失。
（2）减少机床维护成本。通过对之前的监测数据进行相关的研究和分析，得到设备以前的加工状态，进而为诸如调试、故障诊断以及预防性维护等提供技术支持。
（3）提高机床使用率。根据监测系统监测到的机床所处状态，及时调整生产作业任务，保证作业任务能够高效率地进行。从而提高产品的生产效率以及机床的使用率[2]。
2监测系统的构成
2.1数控机床的状态监测
首先，所谓的数控机床状态监测就是要对加工状态中的某些数据进行采集、提取、处理并分析，从而了解并掌握设备的工作状态是否正常。与此同时也为预防性维护与故障诊断等提供相关依据。
其次，数控机床加工过程可以说是一个非常复杂的过程。对其进行状态监测涉及到很多的技术问题。信息获取、特征提取以及状态识别是一个监测系统主要包括的三个方面。其中数据信息采集、传输与处理非常关键，也是基础。因此要想设计出一个比较好的监测系统，很大程度上取决于数据采集与处理环节的设计。
2.2机床监测的主要内容
对数控机床进行状态监测也就是对其加工过程的监测。其中包括的主要内容有：机床与刀具状态监测以及加工过程与加工工件质量监测四个方面。具体如图1所示。
2.3监测系统的基本组成
数控机床的加工过程非常复杂。要对其进行状态监测涉及到许多技术问题。信息获取、特征提取以及状态识别是一个监测系统主要包括的三个方面。具体如图2所示。
首先，信息获取是系统监测的第一步。相关的若干传感器对机床加工状态信号进行检测，这类信号有很多，诸如主轴转速、切削扭矩、切削力、振动信号以及电机功率等。
其次，就是要对信号进行进一步的处理，即特征提取。从监测的信号中提取出与设备状态有关的参数。这是对状态监测系统最具影响的关键一步。
最后，就是状态识别了。这一步最关键的是要建立合理模型。建立一个合理模型后，根据上一步获取的有关参数对设备状态进行一个合理的分析与判断。
2.4监测系统的工作流程
数控机床状态监测系统的工作流程主要包括以下几个环节：首先是数据获取及预处理并传输数据，然后就是要提取数据的特征参数、进行数据融合，最后就是进行状态监测[3]。具体如图3所示。
3设计监测系统的关键技术
数控机床加工过程十分复杂。对其进行状态监测必定会涉及到许多关键技术问题。其中包含的一些主要关键技术有：多传感器融合技术、信号处理技术、模式识别技术、图像处理技术以及自适应控制技术等。
3.1多传感器融合技术
在机床加工过程中，传感器可以把很多的物理量（诸如温度、距离以及振动信号等）转变成电压或电流等电信号，这些电信号如实地体现出机床加工过程的状态信息。然而，在状态监测与智能加工方面，如果只是依靠传统的单一属性的传感器技术，已远远不能满足要求。所以，目前多传感器融合与智能传感器技术已成为l展的主流方向。
3.2信号处理技术
对于整个监测系统而言，监测的核心技术是数据信号处理技术。通过对信号的采集分析并处理，获得信号特征，然后再对信号特征进行分析、决策。目前来说，信号处理方法很多，比如有时频分析法、频域分析法、时域分析法等。小波分析法属于时频分析法的范畴。它是当前信号处理最有影响力的方法。小波分析法的最大特点是不产生畸变，属于线性变换，能够同时在时域和频域对信号进行局部分析[4]。
3.3模式识别技术
在监测系统的工作流程中，提取完信号特征后，接下来就是根据提取的结果对机床状态进行分析和判断。其实，归根结底说的就是模式识别。模糊模式识别方法属于模糊识别方法，主要针对识别对象本身的模糊性或识别要求上的模糊性。模糊模式识别的实现方法和途径有很多。主要有隶属原则、择近原则、模糊聚类分析、模糊综合评判等[5]。其在加工过程监测系统中都有过具体的应用，如利用模式识别技术对切削过程进行识别，对刀具磨损状态进行识别等[6]。
4结束语
数控机床状态监测系统的研究有着很重要的现实意义及价值。它为提高产品质量、设备利用率、降低生产成本、机床安全、可靠的运行等提供了保障，同时也为机床的预防性维护与故障诊断等提供了支持。本文对数控机床状态监测系统进行了相关研究。简要论述和总结了监测系统的主要内容、基本组成、工作流程及一些设计监测系统的关键技术。相信对今后在这方面进行进一步研究的研究者们有着一定的借鉴意义及参考价值。
参考文献
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国内数控机床现状篇9
关键词：数控技术机械制造
引言
近年来，随着工业化、信息化的快速发展，现代制造技术对机械产品提出了高精度、高复杂性和高效率的要求，同时对加工设备的通用性和灵活性提出了更高的要求[1～2]。在这些要求的促使下，传统制造业发生了革命性的变化，由一般的机械加工向智能化，高速、高精度化，复合化，系统化的方向发展。这就为数控机床的应用创造了广阔的施展空间，也大大的促进了数控加工技术的发展。数控加工技术的应用是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段。
1国内数控技术的发展现状
1.1数控系统的发展现状
改革开放以来，国家对数控技术和数控机床的发展十分重视，通过引进技术和科技攻关，经历了“六五”、“七五”引进消化吸收、“八五”开发自主版权数控系统，“九五”的商品化、产业化三个阶段[3～5]。此三阶段的研究、使用经验为数控加工技术的产业化奠定了良好的基础，也使数控加工技术取得了长足的进步。
在引进消化吸收阶段，我国从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，进行合作、合资生产、科技攻关，解决了数控机床可靠性和稳定性的问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在开发自主版权数控系统阶段，通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。商品化、产业化阶段，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%；从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国；但是，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。
目前，我国数控技术已由研究开发阶段向推广应用阶段过渡，也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。现已有一批能成批量生产数控机床和数控系统的企业。在数控技术软件上，一些单项技术已达到国外水平。
1.2数控机床的发展现状
20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展[6]。
由于中国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能、水平和可靠性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可靠性还较差，数控产业尚未真正形成[7]。因此加速进行数控系统的高速、高精度化、复合化、系统化、智能化、商品化攻关，尽快建成完善的数控机床和数控产业成为当前的主要任务。目前面临的主要问题有：核心技术严重缺乏；数控功能部件质量差，急需技术攻关；技术创新和成果转化与市场脱节，市场定位不明确；项目安排带有盲目性，缺乏先进的管理机制。
1.3刀具的发展现状
刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。早在公元前20世纪，我国就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发明，1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和怀特发明了高速工具钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。1949～1950年间，美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片，同年，美国的邦沙和拉古兰发现了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层，这种复合材料具有更好的切削性能。
近年来，数控刀具的科技成果主要体现在研发一刀多切削功能和提高刀刃切削性能的方面，数控刀具材料集中应用在高速（超高速）、硬质（含耐热、难加工）、干式、精细（超精）数控机加工技术领域。刀具材料新产品的研发在超硬材料（金刚石、表面改性涂层材料、tiC基类金属陶瓷、立方氮化硼、al2o3、Si3n4基类陶瓷），w、Co类涂层和细颗粒（超细颗粒）硬质合金基体及含Co类粉末冶金高速钢等领域进展速度较快。
2机械制造中的数控技术
随着经济的全球化，尤其在我国加人wto以后，国际经济竞争将进人短兵相接的阶段。在新的形势下，我国的机械制造业有强烈的危机感、紧迫感，以只争朝夕的精神，全力提高机械制造技术水平、降低生产成本，发展先进制造技术，促进产品升级换代，提高整体竞争能力，迎接新世纪的机遇和挑战。
20世纪50年代初第一台数控机床的出现，使机械制造技术的发展出现了日新月异的变化，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的应用技术和装备，又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国机械制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
2.1数控加工技术在机械制造业中的作用
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段，是国防现代化的重要战略物质，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。
近年来，数控技术以其加工精度高、生产率高、柔性好等特点而日益受到重视，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各国加速经济发展的重要途径。目前，世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家提高综合国力和国家地位的重要途径。世界上各工业发达国家采取各种重大措施来发展自己的数控技术及其产业，将数控技术及数控装备列为国家的战略物资。数控技术集智能化，柔性化，高速、高精度化，复合化，系统化于一身。这在现代制造技术的发展中有着不可替代的作用。
2.2数控加工技术在机械制造业中的意义
数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，提高了机械制造业的制造水平，解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的复杂型面零件的加工，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品，已取得了巨大的经济效益。
数控加工技术具有较强的适应性和通用性，能获得更高的加工精度和稳定的加工质量，具有较高的生产效率、能获得良好的经济效益，能实现复杂的运动，能改善劳动条件、提高劳动生产率，便于实现现代化的生产管理。同时，数控加工技术的发展对提高国家战略地位和国家综合国力水平有着不可替代的作用。
结语
我国数控技术的发展由简单的机械加工过渡到高速、高精度化、复合化、系统化、智能化、柔性化的现代机械加工，发展主要经历了三个阶段。数控加工技术具有加工精度高、生产率高、柔性好等特点，具有较强的适应性和通用性，其加工精度高，生产效率高，能实现复杂的运动，能改善劳动条件，在现代机械制造业中有着不可替代的作用和意义。
参考文献
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作者简介：董丽梅（1979-），女，工学硕士，现为兰州城市学院培黎石油工程学院老师，讲师，研究方向：机械化保护性耕作技术及机具研究。
国内数控机床现状篇10
论文摘要：本文针对我国数控机床，尤其是经济型数控机床服务的现状，提出了构建数控机床综合服务体系的意见，以期抛砖引玉。
我国数控机床在近十余年来已经取得了较大的发展和普及，尤其是经济型数控机床发展更快，在一些地区和行业初步形成了规模。然而，其服务与发展相比还不相称，明显滞后于发展。必须建立系统的综合服务体系，数控机床才能健康持续地发展。
数控机床是在普通机床的基础上发展起来的，不妨先看看普通机床的服务。由于普通机床的发展和使用历史已经悠久，很自然地形成了它的服务体系，而且已经是一个成熟的、有效的体系。正因为如此，人们习以为常，反而不觉得它的存在。如果归纳一下，这个体系至少有3个要素：
培训上岗普通机床的操作者和调试维修人员通常都拜过师傅，由师傅带教的。“师傅带徒弟”就是培训；“满师”就是考核合格，才有资格上岗。
人员专业化“机修工”是一个常见的职业工种，已经普及和渗透到企业、社会。对于普通机床的调试、维修、保养等均有这些专职人员司职。用户一般可以做到小修大修不出厂，有问题自我消化，很少再找生产厂的。
服务社会化其一是服务机构社会化，“机修厂”是遍布各地的常见单位，它提供各类机床的专业维修服务，且不受机床的生产厂家、型号规格的限制；其二是技术教育社会化，各级各类工科技术学校都设置机修专业，输送合格的通用人才。另外，“师傅带徒弟”的方式依然存在。
数控机床是典型的机电一体化产品，除普通机床作基础外，一般配备有数控系统、自动刀架、编码器，有的还有变频器、自动送料装置等，集中了机械、电子技术于一体。因而数控机床更加需要完善的、有效的、及时的服务。
然而，我国的数控机床从机床厂刚出来就有先天不足。这是因为我国的机床厂自身机械技术力量虽然较强，但是电子技术方面较弱，电子类技术人员普遍匮乏，而配套部分又恰恰最需要运用电子技术。机床厂对数控机床的服务从主观上和客观上都没有做好准备，更加谈不上服务体系。数控机床生产厂无法独立承担全面的技术服务，因而配套部分的服务依赖于配套厂就不足为奇了。这样，一方面把服务体系割裂开来，另一方面只要用户方面反映一点问题，机床厂就要拉上配套厂一帮人去，结果往往又是一点小问题，劳民伤财，配套厂是“有苦难言”。
数控机床的用户，绝大部分属于机械加工业，客观上也有电子技术力量薄弱的问题，往往只会简单操作而缺乏配套部分的维修知识，出现一些故障就束手无策，甚至停机待修，影响生产。中、高挡数控机床的人员配备相对还好一点，普及的经济型数控机床的人员配备则不够理想，不少就是普通机床的操作人员，未经过严格培训考核就上机操作。大家都知道没有经过培训取得“汽车驾驶证”的人是严禁开汽车的。对于技术含量很高的数控机床（即便是经济型）怎么能允许未经培训考核就上岗操作呢？汽车有了故障，驾驶员大多能作前期诊断和处理，汽车修理厂也随处可见，修理十分方便。而数控机床有了故障，自己不能处理，还只能找生产厂或配套厂。说到底，还是人们对数控机床服务的认识没有到位，观念没有更新，服务体系没有构建起来。
尽管随着数控机床的发展，机床厂也在不断提高和完善自己的服务，提高自身素质，强调用户培训，服务状况有所改善。但是由于起点不高，认识不深，自身条件不足，还不能从根本上解决服务问题。
因此必须尽快构建与数控机床发展相适应的综合服务体系，才能加快数控机床的发展和普及。
根据我国数控机床发展的现状，参考其他比较成熟的服务体系，我国的数控机床的综合服务体系在下列要点上必须达成共识：
1必须由数控机床厂主动承担全面服务，即由机床厂承担包括机床、配套部分在内的全部服务，改变目前机床厂和各个配套厂分散服务的状况。因为
机床厂是产品的最终完成者，直接面对用户，承担全面服务是理所当然。
机床厂既然生产数控机床，对数控系统是属于必须掌握的核心技术，没有这个基础是很难参与竞争的；而其他配套件如刀架、传感器等技术对于熟悉数控技术的人来说是不难掌握的。机床厂不能长期依赖配套厂服务，否则无从提高自身素质和能力，增强竞争力。
控机床及其配套部分的技术已经比较成熟，质量稳定提高，用户反映的问题集中在调试和维修上，由机床厂指导用户使用和维修是最合适的。
数控机床使用中反映的问题是相互关联和影响的，初期很难判断问题在那个部分。如回转刀架动作失灵，就要检查刀架、数控系统、机床电器。如果分别由配套厂来检查和证明自己配套部分没有问题，或是发现问题解决了，各自的时间和费用已经浪费了。这种看似滑稽的情况，其实是经常发生的。
机床厂实行综合的全面服务，提高服务人员技术素质后，可以精简人员，提高效率。同时，减少配套单位的服务，也会得到相应的经济补偿，有利于降低成本。机床厂承担全面服务后，同样可以协调与配套单位的相互配合。转贴于
2要强调培训考核后上岗，建立针对不同层面的培训体系
机床厂自身要培养出一支掌握机电一体化技术的队伍，以适应生产、检验、服务工作。尤其要使服务人员能独立承担数控机床的调试及维修工作。
机床厂要强调对用户进行培训，要形成制度。培训考核合格后方可允许操作数控机床。培训要求是使用户能正确使用、规范操作、能处理常见故障。拥有数控机床较多的用户，应尽量培训出专职维修人员，能独立排除故障，做到修理基本不出厂门。
由机床行业与教育部门协调，继续并加强在各类大、中专学校、技工职业学校办好机电一体化专业，为社会输送和储备合格人才。不断补充和完善针对数控机床服务的内容。已经从事此项工作的，要给以再学习的机会和条件。
实践已经证明，谁抓住了培训谁就主动，谁就发展得快一点。数控系统生产厂家对培训的认识和行动要早些。而只有机床厂抓住了培训，才算是数控机床发展的关键！
3逐步在数控机床的用户集中地建立数控机床维修点
可以由机床厂自己建立，也可以发动社会力量建立。把分散的数控机床维修力量集中组织起来，使数控机床的维修专业化、社会化，做到就地解决数控机床的维修和另配件供应。