高端数控机床的重要性篇1
关键词：数控机床；GpRS；远程监控；系统设计
中图分类号：tG659文献标识码：a文章编号：1009-2374（2013）11-0020-03
数控机床作为一种新型高端产品应用于工业生产已非常广泛，在GpRS广泛应用的今天，将GpRS监控系统作为一种高效率、高性能的技术应用到数控机床的使用中，对有效发挥数控机床生产效率将产生深远的意义，除了可以迅速解决用户现场问题外，制造商还可以得到直接用户更多的一手资料，从而有效指导用户使用并可以找到自己设计制造的不足。
1数控机床使用的现状及应用GpRS的可能性
（1）随着科技的进步，许多行业都用先进的科技手段来武装自己，人们的日常生活已常用到GpRS。数控机床工作效率高、精度高，但其具有高新技术的难度，使得这类设备在维修时需要专业人员进行检查和处理，造成使用、维修费用增加。为降低数控机床的使用成本，在对数控机床进行管理时采用GpRS远程监控技术已经成为新时期下数控技术的发展趋势。
（2）目前的数控机床基本上形成了自动化运行模式，但管理方式上大多还按部就班，尤其在发生故障时仍采用文字和电话汇报的形式进行解决、沟通，加上个人理解和语言表达的不同，信息常传达不到位，以致不能在第一时间发现和解决故障。原始的人工管理方式的不足，抑制了数控机床优越性的发挥。
（3）GpRS系统融合了通信、计算机网络、远程故障诊断及远程处理等先进技术，有效地监控数控机床工作，在报警的同时及时发现故障并作出诊断，从根本上解决了用户人工控制难以解决的问题，节约了人工成本，提高了解决问题的效率。由于GpRS监控系统可以在故障出现时第一时间接收到现场信息，进行诊断和消除数控机床故障，这就减少了给生产造成的影响。另外，可以有效地延长数控机床的使用时间，能给企业创造更多的经济效益。
2GpRS设计思想
2.1系统整体设计
数控机床中的GpRS系统主要由四部分组成，其中包括GpRS网络、internet、数控机床监控中心和监控终端。internet在数控机床监控中心和监控终端网络中起到了连接作用，能够将数控机床的具体工作情况传送到监控终端，可以有效解决人工控制中不易解决的问题，提高了工作的效率。
2.2各部分的设计
数控机床的监控中心：通过internet，采用ip+UDp的协议同GpRS实现互动和对话，监控中心的信息能及时地传送给监控终端，并接受监控终端发出的监控、警报、故障诊断等控制指令；internet通过网络将GpRS在监控中心和监控终端间紧密联系在一起；GpRS网络是整个监控系统的载体，我国目前GpRS已经被广泛地运用到各个领域中，其最大的特点就是传输的速度快，高效准确。数控机床的监控系统可以通过GpRS来实现数控机床监控中心和监控终端之间点对点专业报文数据的互传；监控终端是整套系统的核心，其主要作用是将数控机床监控中心通过internet发送的数据进行接收并处理；分析处理后将结果传送到数控机床监控中心，指挥数控机床按照新的指令运行。
3数控机床中GpRS监控系统的软件设计分析
3.1GpRS监控系统采用的通信协议
要有相应的通信协议来实现数控机床和监控终端之间的协调。GpRS以媒介的形式将数控机床的监控中心和监控终端用internet来进行互联，这样能有效地采集数据并能够第一时间发送数据进行处理，可以实现对监控中心的远程监控。对将要传送的数据设定开始和结束的标志，然后在监控终端设定不同的序号，这些序号就是区分不同数控机床的标志。监控终端可以将GpRS技术通过通信协议来对整个数控机床进行管理和控制。
3.2监控系统的软件设计
在整个软件系统模块中，监控终端和监控中心是极其重要的两个部分，在计算机上有不同的软件运行，也有两个系统来设计不同的数据库，通过GpRS和internet将整个系统联系起来。其中监控中心是由数据库服务器、应用服务器和通信前置机三部分组合而成，从而实现信息之间的交换和联系。监控终端的功能是将数据从监控中心搜集到自己的存储器上，对数据进行储存并且进行必要的分析，通过对数据的分析和对比可以发现数控机床的运行情况；如果没有按照既定的轨迹运行，那么监控终端会立即发出警报，同时会将相应的数据进行备份。
3.3监控终端程序设计
监控终端程序的设计主要是完成初始化和网络连接等操作，初始化函数主要完成芯片的引脚状态和特殊功能寄存器的设置。对GpRS模块进行初始化设置，并在模块中找到GpRS的命令模式，通过相应的串口将指令发送给GpRS模块，同时和数据信息中心相联系。在建立连接以后，GpRS模块可以通过GpRS网络登录到GGSn，并转到在线模式中。这时串口发出的数据将会通过GpRS模块传送到GGSn中，形成双方的信息互通。在系统方案中，系统主站服务器使用的是静态ip，并且将ip地址写入到GpRS模块中，可以完成ip地址和主服务器之间的连接。在嵌入式环境下，根据具体的功能需求，可以对网络的指令进行函数封装，通过创建相应的联系而实现其功能。
4数控机床中GpRS监控系统的硬件设计分析
监控终端硬件的开发包括单片机的选择和复位、时钟电路、电源模块和模块接口电路，可以采用无线模块拨号上网并开发相关的终端程序。GpRS终端监控系统的结构主要包括单片机最小系统、GpRS模块、信号采集、天线、Sim卡和电源模块。其中单片机部分采用的是控制芯片微处理器，结合软件开发平台，可以实现编程、调试、仿真，能够保证GpRS终端的功能性、可维护性和可升级性。GpRS数据传输模块选用的是一款尺寸较小的三频模块，此模块支持标准的指令和协议，具有良好的温度特性和稳定的工作性能。模拟信号主要包括数控机床运行轴的控制电压和数控机床的温度等，其中控制电压可以有效地对机床运行轴的旋转状态进行判断。数控机床的运行状态和温升等可以通过数字信号模块进行判断，可以通过对定时器中断方式来进行信号的采集。电源模块可以为单片机和GpRS模块提供稳定的电源，可以保证GpRS模块对电流最大值的要求。
5结语
相对于传统人工控制方式，GpRS远程监控系统可以有效地解决数控机床管理中出现的一些问题，处理效率较高。数控机床对GpRS监控系统的应用是以GpRS为媒介，将信息数据准确快速地上传到监控终端，同时按照监控终端的新指令工作，继而由监控终端集中控制数控机床的使用。对于一些大型的、较多使用数控机床的企业，应该大力推广GpRS监控系统，从使用的效果来看，其具备良好的使用性，能给企业带来更多的经济效益。
参考文献
[1]许东磊，鞠志鑫.数控机床中GpRS监控系统的设计[J].科技传播，2013，（3）.
高端数控机床的重要性篇2
近年来，随着国防、航空、高铁、汽车和模具等重要装备制造行业需求量的大幅增长，我国数控机床也取得了快速发展，数控机床技术在高速化、复合化、精密化、多轴化等方面取得了显著进步和一系列突破。但在精度、可靠性方面和国外的数控机床还有很大差距。
一、数控机床平稳发展
目前数控机床产品中，中低端产品我国企业已有一定实力，但高档数控机床仍是短板，而高档数控机床是航空航天、汽车、船舶和发电设备制造这四大领域的必需，是产业升级的必备。尽管国家实施了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项，并计划到2020年四大领域所需的高档数控机床与基础制造装备80%立足国内，但目前只有济二机床大型高效数控全自动冲压生产线一个项目成功实现了商业化，关键零部件和高档数控系统方面尚需继续努力。
2014年，国家继续稳增长、调结构，在此大环境下，数控机床行业必须调整现有产业结构，在现有中端取得成果基础上发力高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力，另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。
在研发方面，在国家现有专项支持基础上实施创新发展战略，以企业为主题，以创新为驱动力，鉴于机床属于投资大、见效慢的行业，仅凭企业自身努力无法实现长久发展，需要多家企业参与共性技术研发，同时引入科研院校参与，实行公私合营伙伴关系（ppp）推进研发；国家层面需要加大基础研究投入和研发人才培养。
2014年，中国数控机床在2013年的基础上平稳发展，预计数控机床产量将略有增加，进口需求依旧很大，但需求更偏向于高端产品，同时中端产品在国外实施本地市场化服务后也将有所增加。
二、进口以高端为主
从数控机床生产来看，2013年1～11月，中国金属切削机床累计总产量66万台，同比下降7.84%，其中数控金属切削机床占比28%，累计总产量18.4万台，同比增长0.4%。11月当月数控金属切削机床产量18215台，同比下降3.21%，预计2013年全年与2012年持平。
1～11月，浙江、辽宁、山东、江苏4省数控金属切削机床产量最高，分别为40328台、39215台、30570台、21516台，除山东实现34%的增幅外，浙江、辽宁和江苏分别下降2.89%、2.37%、5.34%；4省产量之和占全国总产量的71.46%。
2011年在经济迅速复苏阶段，我国数控机床进口一直处于较高水平，月均1850台左右，从2011年下半年开始进口单价逐步提高；2012年进口量开始减少，月均降至1300台以下，进口单价起伏较大，年均单价为29.3万美元/台。
从2012年11月开始，数控机床进口量连续4个月下降，但进口价却从10月开始连续5个月提高，2月进口单价达到47万美元/台的最高纪录，进口量达到金融危机以来最低值，说明高端数控机床进口较多；10月以后进口量再次跌至1000台以下，进口单价也略有走低：预计2013年全年，数控机床进口量月均在1000台左右，进口单价略低于2012年。
2013年3月，数控机床进口量大幅增加，而进口单价猛降，随后进口单价尽管略有回升，但与上年相比，进口单价略低。在我国机床企业积极发展中段产品时期，低价进口数控机床对我国数控机床的自主发展极为不利。
据2013年8月德国机械设备制造联合会的一份研报，未来三到五年，中端市场将成为中国机械设备最大的细分市场，占比从目前的34.3%提高到40.3%，能实现高达6%的增速，为此德国机械制造商在华未来定位尤其要重视中端市场，开发中国中端市场的本地商业模式。
为促进国内中端数控机床发展，2014年国家在新版税则中增加部分产品：增列数控铣车复合加工中心、数控曲轴磨床、数控齿轮磨床、三维打印机税目，其中对数控铣车复合加工中心、数控曲轴磨床、数控齿轮磨床实施9.7%的最惠国税率和20%的普通税率，对三维打印机（3D打印机）则是5%的最惠国税率和30%的普通税率。
三、降税促进高档数控装置进口
高档数控装置决定着数控机床的数量，是数控机床的“大脑”。但由于长期以来进口数控装置，中国数控机床基本采用“外脑”。2012年进口减少，出口额首次超过进口额，说明国产数控装置水平有一定的提高，但与竞争力较强的德国、日本相比，仍有一定差距，高档数控装置和系统成为中国数控机床的短板。
目前，国内机床企业如沈阳机床已加大数控系统研发，并于2011年秋研发出具有自主知识产权的数控系统，但在与国外对手激烈竞争中，“飞阳”数控系统的推广和采用需要企业的不懈努力。
为促进国内数控机床发展、解决高档数控装置需求问题，2014年国家将机床可编程控制器（pLC）、机床用数控单元（包括单独进口的CnC操作单元）的进口税率由5%降至3%，将成套数控伺服装置（包括CnC操作单元，带有配套的伺服放大器和伺服电机）税率由7%降至3%。
从进口额方面看，2013年pLC进口额与上年趋同，但进口量有所增加，说明国内需求缺口较大；从进口结构看，2012年，从日本进口的pLC最多，其次是德国；2013年相反，德国产品居多，鉴于德国产品比日本售价高出一倍多，这说明我国需求的pLC开始向高端发展。
高端数控机床的重要性篇3
关键词：数控机床，单片机数控系统，改装设计
第一章 概述
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、pc技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。
第二章 总体方案的设计
2.1 设计任务 本设计任务是对ca6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（x向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2 总体方案的论证 对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。 （1）数控系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求ca6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计 数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。 （3）数控系统的硬件电路设计 任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，cpu的选择是关键，选择cpu应考虑以下要素： 1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关； 2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关； 3.i/o口扩展的能力与对外设控制的能力相关。 除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定cpu。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是z80cpu和mcs-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以mcs-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无rom的8051，8751是用eprom代替rom的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。 2.3 总体方案的确定 经总体设计方案的论证后，确定的ca6140车床经济型数控改造示意图如图所示。ca6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（z轴）和横向（x轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由i/o接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及i/o接口送给微机。如图2－1所示：
第三章 微机数控系统硬件电路设计
3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计 本系统选用8031cpu作为数控系统的中央处理机。外接一片2764eprom，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264ram用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74ls138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制x轴和z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示： 图3－2 8031芯片内部结构图 各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚 vss：电源接地端。 vcc：＋5v电源端。 ⒉输入/输出（i/o）口线 8031单片机有p0、p1、p2、p34个端口，每个端口8根i/o线。当系统扩展外部存储器时，p0口用来输出低8位并行数据，p2口用来输出高8位地址，p3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下： p3.0 rxd：串行数据输入端。p3.1 txd：串行数据输出端 p3.2 int0：外部中断0请求信号输入端。p3.3 int1：外部中断1请求信号输入端。p3.4 t0：定时器/计数器0外部输入端 p3.5 t1：定时器/计数器1外部输入端 p3.6 wr：外部数据存储器写选通。p3.7 rd：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。 ⒊信号控制线 rst/vpd：rst为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。 8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ale/prog：ale是地址锁存允许信号。它的作用是把cpu从p0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。 外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。
vpp：当ea为高电平且pc值小于0fffh时cpu执行内部程序存储器中的程序。当ea为低电平时，cpu仅执行外部程序存储器中的程序。xtal1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；xtal2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构 单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、i/o口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户i/o口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线ab 地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64kb。由p0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（a7～a0），p2口直接提供高8位地址（a15～a8）。 ⒉ 数据总线db 数据总线宽度为8位，由p0口提供。 ⒊ 控制总线cb 控制总线由第二功能状态下的p3口和4根独立的控制线rst、ea、ale和psen组成。其引脚图如图3－3所示： 3.1.2 8255a可编程并行i/o口扩展芯片 8255a可编程并行i/o口扩展芯片可以直接与mcs系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行i/o口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成cpu与设备之间的信息交换。8255a的结构及引脚功能： 1、8255a的结构 8255a的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据i/o端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行i/o端口a、b、c a口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。 b口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。 c口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，c口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为a口和b口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路 a、b两组控制电路把三个端口分成a、b两组，a组控制a口各位和c口高四位，b组控制b口各位和c口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由cpu写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对c口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路 它接收来自cpu的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器 它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现cpu和8255a之间信息的传送。
参考文献：
[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000
[2]李 华，mcs-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993
[3]李圣怡等，windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001
[4]顾 京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002
高端数控机床的重要性篇4
【关键词】数控机床；通信和网络；项目教学；技能训练；拓展知识
随着自动编程软件在数控机床加工，特别是模具加工领域的普遍应用，数控系统具备了高可靠性、高速度的数据传输功能。数控机床通信和网络控制技术是数控技术中专业性、技术性、实践性极强的内容，在学习数控机床通信和网络控制技术过程中，采用模块化教学法将对课程进行重组，突出“实践性、应用性”的技能教学特点，在教学中采用“项目目标——教师演示——指导练习——引导探索——独立实践——教师辅助”的教学模式，将数控机床通信和网络控制技术模块式教学相关知识的技能性和实践性显现出来，提高学生对模块相关知识的认识和把握能力。
1.数控机床通信和网络控制技术
1.1项目教学内容
在《数控机床通信和网络控制技术》教学中，根据学生培养目标，可分为三大教学功能课目：数控机床RS-232异步串行通信技术及传输软件；数控机床存储卡通信技术及在线加工；数控机床以太网远程通信技术及远程在线加工，同一课目中，可分成几个子模块。
“数控机床RS-232异步串行通信技术及传输软件”模块可分成几大模块。
1.2项目教学目的
（1）了解数控机床通信和网络控制技术基本原理。
（2）掌握各种通信方式通信功能和特点。
（3）各种通信方式通信软件使用及参数设定。
（4）掌握各种通信方式操作技术。
（5）掌握通信故障维修技术。
2.项目教学相关知识
数据通信：
（1）数据通信系统的组成
数据通信是指在发送端将转换成数字信号或模拟信号，通过某种特定的介质传输到接收端，然后再还原这数据的过程。主要组成分为：信源、变换器、信道、反变换器、信宿。信源是信息发送端，信道是指信号的传输媒体及相关的设备，信宿是信息的接收端。信源将各种信息转换成原始电信号，由变换器进行转换后，通过信道传到远端的接收端，经过反变换器的转换，复原成原始的电信号，再送给接收端的信宿，然后由信宿转换成各种信息。数据通信系统分为模拟传输系统和数字传输系统，数控机床通信采用的是数字通信系统。
（2）数控机床通信的连接方式
在数据通信系统中，计算机与数控设备之间的通信连接有3种方式：
1）点-点连接
计算机与一台数控设备之间通过调制调器直接连接，适用于单台数控设备与计算机之间的通信。
2）分支连接
计算机与台数控设备之间能过主线连接，其中计算机为控制站，对各台数控设备进行信息的发送与接收控制，计算机用选择的方法向各台数控设备发送信息，适用于分布式数控系统或群控系统。
3）集线式连接
在远距离通信时，可将各台数控设备用集线器进行集中，再用一频带较宽的线路与计算机连接，适用于计算机集成制造系统。
（3）数据通信系统的通信方式
在串行通信系统中，数据传输是有方向性的，按传输的方向中分为：
1）单工通信
两通信端之间的数据通信只能按一个方向传递。
2）半双工通信
两通信端之间可互传信息，数控设备一般采用此方法，两设备间都可以传送或接收数据，但同一时间只能允许单一方向传递，适用于终间会话式通信。
（4）数据通信的传输方式
计算机与数控设备之间的通信主要采用并行或串行两种通信方式。
1）并行数据传输
数据各位同时传送，可以字进行传送，也可用用字节进行传送，并行传送适用于近距离、高速的数据传送，成本较高。
2）串行数据传输
串行数据传输是帮一条信号线进行数据传输，要将信号代码按顺序串行排列成数据流，逐位传输，串行通信适用于远距离数据通信。
（5）数据通信协议
在数据通信过程中，计算机按一定的频率各起始时间发出数据后，数控系统的接收装置应与计算机同步，也就是说双方按统一的通信协议进行数据通信。通信协议通常分为：异步通信协议和同步通信协议，异步通信协议比较简单，速度较慢；同步通信协议接口复杂，速度较高，在数控系统中应用较为广泛。
（6）数据通信的传输媒体
数据传输的媒体是指数据通信中所使用的媒体，通信线路或物理通道。常用的数据媒体有：双绞线、同轴电缆、光缆。
3.教学项目实施
3.1数控机床RS-232异步串行通信技术及传输软件
3.1.1数控机床RS232异步串行通信功能
1）RS232异步串行通信数据格式
RS232串行通信发送方各接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上完成的，每次以一个二进制的0、1为最少单位进行传输。上间pC机与数控机床中最简单最用的约定传输规程是异步通信通信协议，其特点双方以一帧作为数据传输单位。每一帧从起始位开始，后跟数据位、奇偶校验，最后以停止位结束。通信格式是：1位起始位，7位数据位，1位奇偶位，2位停止位。
2）RS232通信接口及通信电缆
发送数据信号SD为CnC的输出信号。当CnC满足条件时，CnC系统向外界数据设备传输数据。接收信号RD为CnC输入信号民。池CnC和外界设备通信条件满足时，外向CnC系统传输数据。发送请求信号RS为CnC的输出信号。当CnC开始传送数据时该信号为on，结束时该信号被设置为oFF。允许发送使能信号CS为CnC的输入信号。当该信号必DR信号同时设置为on时，CnC可以传送信号。检查信号CD为CnC的输入信号。不使用时该信号时，需要将CD和eR短接。信号屏蔽线SG是CnC信号地线。
图1为RS232通信电缆接线图。
图1RS232通信电缆接线图
3）RS232数据传输软件
目前用于计算机与数控设备的CnC之间通信的系统软件和数据软件已较为完善，常用的有：V24＼aiC＼pCin＼pCio＼pCCS＼CimCo＼计算机侧超级终端程序等几种。计算机侧超级终端程序不需要计算机安装任何专用传输软件，操作更简单，更经济。选择windows操作系统中程序-附件-通讯-超级终端，并运行就可进行通信界面。
3.1.2RS232异步通信参数设定及数据传输操作
机床侧设置为：i/o=0iSo=1参数002Bit0=1552=10
计算机侧设置为：波特率（BaudRate）为4800，数据位（Databits）为7位，停止位（StopBits）为2位，流程控制（FlowControl）为Xon/Xoff，奇偶校验（parity）为偶校验（even）。
为防止在意外情况下的参数丢失，建议用户在机床安装调试完毕后及时使用计算机对nC参数进行备份。进行该工作可以使用任何一种串行通讯软件，最常见的是windows中的标准附件“超级终端”（terminal）。具体作法如下：
将标准9针-25针串行电缆联接在nC和计算机之间。机床上电。打开windows中的“附件”（accessories）组，启动其中的“终端仿真”（terminal）。
用工具栏中的“查找”查找出terminal.exe文件，并打开此文件。选“传送”（transfers）菜单，“接收文本文件”（ReceivetextFile），在文件名（Filename）一栏中指定文件名，并按oK。此时计算机已经准备好接收
在机床mDi键盘上按paRam键转到参数页面，并将方式选择开关置于“程序编辑”位，按机床mDi键盘上的oUtpUt/StaRt键，此时CRt右下角显示闪烁的oUtpUt字样。计算机“终端仿真”（terminal）的窗口下方Bytes：一栏中显示已经接收到的数据的字节数，表明传送过程正在顺利进行。
机床CRt右下角闪烁显示的oUtpUt字样消失后说明传送完毕，按计算机“终端仿真”（terminal）的窗口左下方的“停止”（Stop），整个传送过程结束。
如果是希望将计算机内的参数传送至nC，然后按以下方法进行，在机床mDi键盘上按paRam键转到参数页面，在mDi方式下将参数pwe置“1”，然后将方式选择开关置于“程序编辑”位，重新将CRt画面转到参数页面。按mDi键盘上的inpUt键，此时CRt右下角显示闪烁的“标头SKp”字样，说明nC已经准备好接收。
选“传送”（transfers）菜单，“发送文本文件”（SendtextFile），在文件名（Filename）一栏中指定参数文件的文件名，注意将选择窗口右下角的两个选择框清除（变成空白），按oK。此时计算机“终端仿真”（terminal）的窗口下方显示的标尺指示已传送的数据量。机床nC的CRt右下角闪烁显示的“标头SKp”字样变为“inpUt”，表明传送过程正在顺利进行。计算机“终端仿真”（terminal）的窗口下方显示的标尺填满整个标尺框，并最终消失后，说明传送完毕。
3.2数控机床存储卡通信技术
现代数控系统都可以采用存储卡进行数据传输，与R-232数据传输相比操作更简单，更安全。
（1）数控机床数据的存储卡系列传输，在系统开机下引导画面BootSYStem进行的数据传输。此方法特别适用于系统死机状态下的数据备份或回装，以及系统全部清除后全部数据的恢复。
（2）数据存储卡分区传输是指在系统i/o设定通道进行的数据传输。通道可以在刀补/设定画面中设定，存储卡中的数据可以在计算机上进行查阅、编辑和修改。系统的宏程序或换刀程序受系统保护参数的限制。
（3）数控机床存储卡加工程序的在线加工是以存储介质，通过系统单独的通道，从存储卡上直接读取加工程序进行加工。此方法不占系统内存，而且具有程序传输速度高、加工精度高及可靠性高的优点，所以普遍应用在模具加工领域。
3.3数控机床网络远程通信技术
3.3.1通信网络
随着工业生产自动化技术的发展，单台数控设备早已不能满足需求，需要与其它设备和计算机一起通过工业局部网络联网，以构成FmS或CimS。为了保证网络中的设备能够高速可靠地传输数据和程序，一般采用同步串行通信方式。在数控系统中设有专用的通信微机处理器的通信接口，完成网络通信业务。
现代网络通信以多种通信协议和模型为理论基础，比较著名是由国际标准化组织iSo提出的“开放系统互联参考模型”oSi各ieee802局域网络的有关协议。近年来制造自动化协议（map）已成为了用于工厂自动化的标准工业网络协议，FanUC＼SiemenS＼aB等公司支持map，并在它们生产的数控系统中配置了map的网络接口，以满足CimS的通信要求。
3.3.2远程通信在线加工设定、操作
在线加工设定网络通信的i/o通道选择，系统参数设定使DnC功能生效。系统ip地址设定，数据服务器的ip设定，计算机侧以及计算机侧软件的ip设定。
远程网络在线加工是系统通过网线将远端计算机的加工程序存储在系统数据服务器存储卡中，然后机床运行存储卡中的程序进行加工的操作过程。远程计算机程序存储的操作；加工程序在线运行的操作：一种是直接运行系统通过计算机存储到时数据服务器的加工程序，另一种是通过加工主程序调用外设的子程序。
4.总结
项目教学中，以工作过程为向导，以数控机床通信和网络控制技术开展开项目教学，项目教学由项目的引入、相关知识、项目实施，拓开知识5部分组成，明确了项目目标，学习目标是围绕技能训练项目进行，在数控机床通信和网络控制技术教学项目设计上，遵循“适用、应用”的原则，学生通过实训过程去学习和掌握数控机床通信和网络控制技术数控加工中的应用技术。总之，项目教学法充分体现了职业院校教育的特色，教学保证了技能训练的有效性和针对性，极大地促进了学生的创新精神和综合能力的培养与提高。
参考文献：
[1]周虹.数控机床操作[m].北京：人民邮电出版社，2009.
[2]朱文艺.数控机床故障诊断与维修[m].北京：科学出版社，2005.
[3]刘永久.数控机床故障诊断与维修[m].北京：机械工业出版社，2009.
高端数控机床的重要性篇5
现如今，相当多的企业在新产品工艺编制、设计开发时均引入数控机床网络系统，从而大大提高了产品的编制质量和效率，并且企业在技术和生产管理过程中已经逐步实现网络化。所以，为了进一步加快工厂产品生产，提高生产设备运作效率，数控机床网络系统的应用势在必行。
1网络数控绪论
随着计算机网络技术的广泛应用，当前大多数企业对于新产品的工艺编制、设计开发以及在数控机床编制质量和效率上都有了显著提高，企业的生产与技术管理都逐步迈入网络化和智能化时代。开放的数控机床以及机床联网管理在数控机床中成为最基本的要求，其原因就在于这不但是企业最高效、最合理的制造手段，并且还是提高机床生产效率和机器开动率到的必要方法。所以，计算机网络技术网络制造、集成制造、虚拟制造、异行工程、异地诊断等多种技术均快速发展起来，成为新时代产品制造业的发展一大潮流。
2数控技术的发展
2.1国内和国外网络数控技术发展概况
近些年，由于计算机网络技术高速发展，制造业的传统生产模式发生了根本性的变化，而工业相对较为发达的国家，在生产中投入巨资用于现代化产品制造技术的深入研究和开发过程中，进而产生全新的制造生产模式。在当代制造业中，其关键技术无疑就是数控技术。数控技术集计算机、微电子、自动控制、自动检测、信息处理等于一体，涵盖自动化、高效率与高精度的优势，对于推动制造业智能化、自动化、集成化发展发挥着尤为重要的作用。数控技术已经发生了巨大变革，逐步实现了超小、超薄等外观设计理念;达到了高精、高效、高速的要求;完成了机床联网，实现了网络集中控制，生产群控加工。
2.2数控机床网络技术发展方向
未来几年里，数控机床的网络技术性能将向着高精度、高效率、高速度、柔性化和多轴化方向发展。与此同时，数控机床网络技术的体系结构将向着集成化、模块化、网络化等方向发展，并且还会实现新一代智能化的pCnC生产数控系统。
3相关技术分析
3.1DnC接口
所谓DnC指的是通过计算机来对数控机床进行综合的数字可能控制，其作为DnC集成系统重要组成部分，是把工业网络和数控设备连接在一起的环节，负责它们之间的通信。DnC接口是以性能较高的通用的网路服务器作为其体系结构的重要支撑，其向上和工业网路通过调制解调器相连接，向下和数控机床依靠串口扩展卡相连接，并且通过借助相应的管理与通信软件来完成多串口的通信。通过设立相应的通信协议的数据库，导构相关的通信协议，来完成导构数控系统的重要通信［1］。此外，还可以采用目前已经比较成熟的网路相关技术，使数控机床依靠DnC接口来和工业网进行连接。
3．2两种不同数控机床的DnC结构的分析比较
现阶段，主要有两种结构的网络DnC，即利用一台pC来与一台机床或多台机床相对应，这两种结构各有其优缺点。3．2．1单机对单机一台pC对应一台机床的优点:这种单独控制的方式，不会产生相互之间的干扰，对于系统的稳定比较有利;简单的网络结构，使得系统的维护更加方便;相对简单的系统对于软件的要求就相对简单很多;由于软件费用低，布线简单，大大降低了建设系统的成本。虽然这种结构具有一定的优点，但是其还是存在许多缺点:该结构中计算机的布置相对分散，管理难度较大;若选用普通的计算机，由于工作时间过长，再加上计算机工作环境的复杂性，能够显著降低计算机的使用寿命;若选用工控机虽然可以降低这些影响，但却大大提高了系统的成本;由于受pC机使用寿命等的限制，导致这种系统的升级及维护相对困难很多;由于需要放置过多的计算机，占据车间大量空间，给生产带来不便;由于使用的软件多为单机版，兼容性相对较差，给操作带来各种不便，并且单机版的软件对于系统的扩充也不利;结构的集成性不足，资源的共享性差，导致不必要的资源浪费。3．2．2多机网路多机网络的优点为:此类系统的集成化程度比价高，各种资源的共享性高，利用率高;计算机的运行环境比较好，可以大大延长其使用寿命，提高系统稳定性;使用的软件具有较高的兼容性，更便于操作;选用的网络版的相关软件，具有比较强大的功能，可以很好地实现数据共享等重要性能［2］。即便是它还具有集成度过高以及成本高等缺点，但上述这些优点都是单机对单机系统所不具有的，所以，结合上述综合分析，单对多的模式远远优于单对单模式，也是多数用户的首选。
4数控机床整体联网设计方案
4．1整体联网设计方案介绍根据数控分散传输、统一管理原则，对DnC网络方案设计如下。4．1．1服务器nCBaseServer首先我们需要在总部设立总的nCBase服务器，该服务器主要负责数控程序管理。同时各个分部也要有独立的服务器，管理分部数控程序的正常运行，以便于避免总、分部之间网络故障可能对于分部车间生产的影响。4．1．2节点nCBaseClient在总部编程组以及各个分部的技术组设立数据库节点，工艺处操作人员可以在工艺处的节点上对总部的数据库进行管理，并且预览分部的各种程序和信息。而在分部节点nCBaseClient上，技术人员对各自分部程序进行管理。4．1．3服务器DnC－maxClient传输网络服务器需要设立在各个分部，每个分部必须设立自己的服务器，分部传输服务器主要负责各自程序传输。4．1．4传输终端DnC－maxCllient总部编程组以及各分部技术组要建立客户端DnC－maxCllient。在工艺处客户端，操作人员要监控DnC传输情况，分析分部传输问题，检测通信端口。而分部客户端则各自网络运输状况，管理各自传输终端，并且每个分部只有权限管理自己的服务器。4．1．5数控管理程序工艺处的操作人员编制的程序，经过审批后，操作人员分发至分部数据库。一方面，分部工作人员经过进一步校验，确定确实无误后才会向车间下发，同时校验后的程序也会自动发到总部数据库;另一方面，分部工作人员编制的程序，经过分部审批，然后可直接下发车间，同时自动发至总部数据库。［3］4．1．6设置权限总部数据管理员有所有管理数据库的权限，并且还可以浏览分部程序数据，向分部下发程序。然而分部的操作人员只能对各自分部数据库进行操作。4．1．7备份数据因为总部工艺处可以自动获取分部数控程序，即已经自动进行数据备份。如果有一方程序丢失，另一方可以及时提供，同时特殊情况下还可以对数据库进行双备份，这些均可以通过操作计算机软件实现。
5结语
高端数控机床的重要性篇6
[关键词]数控机床加工技术发展优势
《数控加工技术》在高职学校教学课程中是目前比较重要的一个学科，同时他也是高职专科学校机械设备专业的主要教学课程，这门课程对学生当前的就业形势非常有实际效果，众多企业和电力部门都比较倾向于这门学科的毕业生，因此在就业上数控技术的毕业生相对来说是比较占优势的。通过对数控机床技术的研究，很多学者发现机床数控化能够提升和加速工业加工技术的基础和根本保证。国内装备工业高端化进程，对中高端数控机床的需求量也在持续上涨。过去一年中，机床数控率升到36%。机床数控化是提升工业加工技术的基础。国内装备工业高端化进程，对中高端数控机床的需求量也在持续上涨。
什么是数控技术？简单一点来说就是通过数字来控制和操控某项指令的技术，简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。我们通常说的数控系统其实就是通过数字控制技术形成的自动控制这样的系统为数控系统。所以现在我们可以知道了什么是数控机床，那么顾名思义他就是在机床上安装了数控系统的设备，便于对机床的控制，我们把这样的机床叫做数控机床。
职业高中《数控加工技术》课程教学内容是比较新的教学内容，其根据科学技术的发展变化和更新也是非常快的，但是我们在教学中学生学习的方式是根深蒂固的，传统的学习方式也是一直影响着我们，教学方式和方法的创新，教学模式的构建都影响着教学效果，所以，我们在进行该课程教学之前一定要了解数控技术的优点和其发展进程，这样有助于我们更好地完成教学内容和提升学生的学习水平。
一、当前数控机床技术具有的优点
1.灵活性比较强。对于CnC（数控机床技术）系统，因其具有较大的修改和变更空间，我们在改变控制能力的时候只需要调整控制程序即可，这样就能够达到我们想要的控制效果，因此我们说数控机床技术能够灵活地完成我们的工作任务，其具有良好的灵活性。
2.准确性和可靠性高。我们把预定的程序一次性添加到我们的应用存储器中，通过软件的整合，同时又有硬件设备的强大功能性，我们就可以设定我们想要的工作结果，这里只要我们的程序指令没有问题，我们的操作结果就是准确的和可靠的，从而避免出现故障和错误率。
3.易于实现多功能复杂程序控制。
4.具有自诊断功能。我们在输入既定的程序以后，在设备工作的过程中，如果一旦出现错误指令，系统会自动提示和自我调整，从而起到自我诊断功能。
二、数控技工技术的发展
1952年美国帕森斯和麻省理工学院共同合作，研制出了第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床。从此数控机床进行了前所未有的变革。
1.机床加工的尺度特征向极端方向发展
随着科学技术的发展，微电子技术的进入，我们的数控技术的加工精密度也发生了前所有的变化，出现了更为高水平的重要指标。这种精度的体现已经从原来的尺度上来比较了，而是从形状精度和表面的粗糙程度来比较的，这种体现更多的体现在微结构的加工技术方面。这样我们就可以总结出这样的结论，机床加工的精准度已经在二方面有了更大的变化：一方面，我们体现再物件的形状尺度向精准方向发展；另一方面，是整体形状向我们想要的大尺寸方向进攻，取得了良好的研究成果和应用价值。
当今的科技发展的速度是非常快的，我们工业生产在科技创新的带动和驱动下，大量需要精准和带有微结构的加工零件是必需在数控机床技术下才能够完成的，因此新的加工要求就是精密机床设备的研发和应用。我们知道现在微结构零件在生活的各个方面应用的非常广泛和有更高的利用价值。所以我们说微结构的出现将把数控机床技术引领到一个新的工业领域。与此同时，新的研发的光学技术的加入，使微加工技术更能够准确无误。比如纳米压印复制工艺技术就得到了非常好的发展应用。
2.机床设备向智能制造要求发展方向努力
科学技术的发展必然使技术更新达到日新月异，智能化技术的发展是一个较大的发展空间，这就要求机床的数控技术必须符合智能化制造技术的要求。目前从国际和国内的职能制造技术的发展情况来分析，其主要标准是要求必须具备各种配置的高可高性能，这是作为智能制造加工的最基本的组成部分，也就是说机床性能在更高环境的标准必须体现出其更大的要求标准。这样才能完成更加精准的部件加工。以前的智能制造系统能够工作72小时，随着技术的变革，现在智能制造系统在连续工作的性能上能够达到可以连续720小时运行，这种长时间的不间断的工作大大提高了效率，因此，能够长时间不间断高可靠性运行的机床设备成为另外一个发展趋势。随着我们生活的需要和科技术的发展，数控技术的发展会越来越好，越来越先进，越来越能适应我们人类的生活需要，比如多功能复合化趋势、可重构趋势、低能耗环保趋势等。
教育与科学技术的发展是分不开的，两者是相辅相成的，教育能够更好把先进的技术带给学生们同时又能研发出需要的技术标准。我们在探讨数控机床的技术革新问题上有了重大的突破，实现了数控技术的实践应用性能，这一点十分重要。因此也会对数控技术的研发起到人才的推动作用，相信在今后的电子时代，数控技术会发挥它的重要价值和社会影响力。
参考文献：
[1]陶晓.数控机床的电气维修技术及发展趋势探讨[J].黑龙江科技信息，2007，（12）.
高端数控机床的重要性篇7
关键词：数控车床；设计；进给系统
汽车转向节是汽车上应力最集中、形状最复杂的零件之一，需要具有良好的机械性能。它的加工质量直接影响到汽车的操作性和安全性。随着汽车数量的迅猛增加，转向节的需求也随之上升，因此提高生产效率是至关重要的。但由于其结构的复杂性，给机械加工带来一定难度，特别是转向节杆部及法兰端面的加工，尺寸精度和位置精度很难保证。传统的转向节杆部及法兰端面的加工采用普通卧式车床或简易卧式数控车床，设计简易车具，利用尾座顶尖将转向节夹持在车具和尾座顶尖之间，车具拨动转向节旋转进行加工。此种加工工艺方法的不足：工件装夹困难；车具无配重，转速提高受限；加工效率低。鉴于上述对传统转向节生产工艺的分析，为了解决传统加工转向节杆部及法兰端面生产工艺的不足，我们开发设计了一种新的加工转向节杆部的专用立式数控车床。该设备具有同规格立式数控车床的工艺性能，同时具备加工转向节的高效性，同时减轻了工人装夹工件的劳动强度，是一种一举两得的理想设备。
1转向节专用立式数控车床工艺方案分析
1.1整体式转向节工艺特性
形状如羊角，结构复杂；毛坯为锻件，加工余量大，特别是法兰盘根部圆弧部分；工件偏重，转动惯量大；定位夹紧困难。
1.2机床方案
根据转向节工艺特性和定位夹紧要求，该机床采用主轴偏置的立式数控车床结构，在传统立式数控车床的基础上，增设尾座顶尖部件，并设计专用车具，形成高效加工转向节的新型机床，同时仍具备通用数控立车的功能。电气控制系统为日本FanUC-0i-mate数控系统。液压系统为符合iSo标准的叠加阀结构。
1.3机床的工作循环
安装工件—定位夹紧—数控滑台快移—X、Z轴联动，同时主轴旋转—完成外圆加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动，完成工件外圆各槽的加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动，完成工件各螺纹的加工—数控滑台退至原位—松卡—卸下工件—进入下一循环。
2转向节专用立式数控车床部件设计
2.1主轴箱设计
2.1.1主轴箱结构设计
本机床为立式结构，主轴箱就是传统意义上的床身，其作用一是安装主轴及其传动系统，二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。因此要求主轴箱具有据够的刚性，结构必须合理，长期使用不变形。
2.1.2主轴箱传动系统
传动比确定：机床主要加工转向节，兼顾通用数控立车功能，传动比为1:10，最低转速为63转\分钟，最高转速为1000转\分钟；转动路线确定：传动路线采用伺服电机通过行星减速箱、皮带轮驱动主轴单元使主轴旋转；主轴单元结构：采用主轴单元结构目的是方便制造、安装、维修。选用主轴单元结构要适合加工转向节特殊件的需要。选用主轴单元结构要适应加工转向节特殊件的需要，第一满足刚性要求，旋转精度的长久稳定性；第二要有夹紧油缸及分油装置；第三动力卡盘和专用车具可快速切换，实现通用立式数控车床功能和专用转向节数控加工的切换。据此，选用的主轴单元为标准50规格的车主轴支撑形式，具有高刚性、高精度的特点。2.2进给系统设计
2.2.1纵向进给传动系统设计
纵向进给传动系统主要有纵向滑板和纵向滚珠丝杠传动副组成。其纵向滑板安装在立柱的纵向滚动导轨上，它可以沿立柱导轨做纵向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。纵向伺服电机经联轴直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动纵向滑板沿立柱导轨运动。
2.2.2横向进给系统设计
横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上，它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。
2.3转向节工装夹具设计
2.3.1顶尖部件设计
顶尖是机床的重要定位机构，其功用：定位功能、回转功能、夹紧功能，其动作：安装工件时，顶尖部件处于上部，当工件在专用车具的正确位置上时，顶尖在油缸的作用下向下移动，使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔，完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转，实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力，设计驱动油缸的规格，确保夹紧可靠；转向节是不平衡件，顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性，以保证回转精度的长久稳定性。
2.3.2转向节车具设计
转向节是异形件，非常的不平衡，其车具设计有一定难度，第一是定位采用顶尖孔，其刚性不好，需要上下顶尖定位夹紧，下顶尖固定在主轴上，上顶尖单独设计移动部件；第二是夹紧，没有规则的夹紧面，同时不同的顶尖形状各异，要使车具具有通用性，车具必须具有适应不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在设计车具时必须有可调整的配置设置；第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧，主轴设置旋转编码器，以适应车螺纹功能，车具设置夹紧油缸。
3结束语
本机床已交付用户使用，其性能已达到设计要求。图纸经完善后开始投入小批量生产，并参加了2010年在北京举办的第十届国际机床博览会，得到广泛好评。
参考文献
高端数控机床的重要性篇8
关键词:数控车床;设计;进给系统
汽车转向节是汽车上应力最集中、形状最复杂的零件之一,需要具有良好的机械性能。它的加工质量直接影响到汽车的操作性和安全性。随着汽车数量的迅猛增加,转向节的需求也随之上升,因此提高生产效率是至关重要的。但由于其结构的复杂性,给机械加工带来一定难度,特别是转向节杆部及法兰端面的加工,尺寸精度和位置精度很难保证。传统的转向节杆部及法兰端面的加工采用普通卧式车床或简易卧式数控车床,设计简易车具,利用尾座顶尖将转向节夹持在车具和尾座顶尖之间,车具拨动转向节旋转进行加工。此种加工工艺方法的不足:工件装夹困难;车具无配重,转速提高受限;加工效率低。鉴于上述对传统转向节生产工艺的分析,为了解决传统加工转向节杆部及法兰端面生产工艺的不足,我们开发设计了一种新的加工转向节杆部的专用立式数控车床。该设备具有同规格立式数控车床的工艺性能,同时具备加工转向节的高效性,同时减轻了工人装夹工件的劳动强度,是一种一举两得的理想设备。
1转向节专用立式数控车床工艺方案分析
1.1整体式转向节工艺特性
形状如羊角,结构复杂;毛坯为锻件,加工余量大,特别是法兰盘根部圆弧部分;工件偏重,转动惯量大;定位夹紧困难。
1.2机床方案
根据转向节工艺特性和定位夹紧要求,该机床采用主轴偏置的立式数控车床结构,在传统立式数控车床的基础上,增设尾座顶尖部件,并设计专用车具,形成高效加工转向节的新型机床,同时仍具备通用数控立车的功能。电气控制系统为日本FanUC-0i-mate数控系统。液压系统为符合iSo标准的叠加阀结构。
1.3机床的工作循环
安装工件—定位夹紧—数控滑台快移—X、Z轴联动,同时主轴旋转—完成外圆加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动,完成工件外圆各槽的加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—X、Z轴联动,完成工件各螺纹的加工—数控滑台退至原位—松卡—卸下工件—进入下一循环。
2转向节专用立式数控车床部件设计
2.1主轴箱设计
2.1.1主轴箱结构设计
本机床为立式结构,主轴箱就是传统意义上的床身,其作用一是安装主轴及其传动系统,二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。因此要求主轴箱具有据够的刚性,结构必须合理,长期使用不变形。
2.1.2主轴箱传动系统
传动比确定:机床主要加工转向节,兼顾通用数控立车功能,传动比为1:10,最低转速为63转“分钟,最高转速为1000转“分钟;转动路线确定:传动路线采用伺服电机通过行星减速箱、皮带轮驱动主轴单元使主轴旋转;主轴单元结构:采用主轴单元结构目的是方便制造、安装、维修。选用主轴单元结构要适合加工转向节特殊件的需要。选用主轴单元结构要适应加工转向节特殊件的需要,第一满足刚性要求,旋转精度的长久稳定性;第二要有夹紧油缸及分油装置;第三动力卡盘和专用车具可快速切换,实现通用立式数控车床功能和专用转向节数控加工的切换。据此,选用的主轴单元为标准50规格的车主轴支撑形式,具有高刚性、高精度的特点。
2.2进给系统设计
2.2.1纵向进给传动系统设计
纵向进给传动系统主要有纵向滑板和纵向滚珠丝杠传动副组成。其纵向滑板安装在立柱的纵向滚动导轨上,它可以沿立柱导轨做纵向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨,导轨承载能力大,刚性强。纵向伺服电机经联轴直接驱动滚珠丝杠螺母副,带动纵向滑板沿立柱导轨运动。
2.2.2横向进给系统设计
横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上,它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨,导轨承载能力大,刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副,带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。
2.3转向节工装夹具设计
2.3.1顶尖部件设计
顶尖是机床的重要定位机构,其功用:定位功能、回转功能、夹紧功能,其动作:安装工件时,顶尖部件处于上部,当工件在专用车具的正确位置上时,顶尖在油缸的作用下向下移动,使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔,完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转,实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力,设计驱动油缸的规格,确保夹紧可靠;转向节是不平衡件,顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性,以保证回转精度的长久稳定性。
2.3.2转向节车具设计
转向节是异形件,非常的不平衡,其车具设计有一定难度,第一是定位采用顶尖孔,其刚性不好,需要上下顶尖定位夹紧,下顶尖固定在主轴上,上顶尖单独设计移动部件;第二是夹紧,没有规则的夹紧面,同时不同的顶尖形状各异,要使车具具有通用性,车具必须具有适应不同工件的柔性;第三是工件的不平衡性,在设计车具时必须有可调整的配置设置;第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧,主轴设置旋转编码器,以适应车螺纹功能,车具设置夹紧油缸。
3结束语
本机床已交付用户使用,其性能已达到设计要求。图纸经完善后开始投入小批量生产,并参加了2010年在北京举办的第十届国际机床博览会,得到广泛好评。
参考文献:
高端数控机床的重要性篇9
【关键词】CK93200卧式车镗床电气系统改造
1机床现状
现使用的CK93200卧式数控车镗床，原机床采用西门子3数控系统，该机床电气系统严重老化，故障频繁，因此提出对机床进行整体电气改造。
原机床主要电机参数：
X轴/Z轴/X1轴：1Ft51082000Rpm70nm
Z1轴：1Ft50732000Rpm11nm
主轴电机：125Kw，400VDC
2改造内容
对于这种数控机床来说，电气控制系统的可靠性至关重要。在几何精度、刚性、惯量等各机械因素一定的情况下，电气控制系统对整个加工的质量、效率则起到了决定性的作用。因此在以CnC及电气控制系统各种部件的选型中，将重点考虑它们的可靠性和可维护性。
具体改造内容包含以下四个方面：
（1）拆除原机床所有进给电机，更换为西门子1Ft6或1Ft7系列交流伺服电机，设计、制作、安装新的电机接口件。（2）保留原主轴电机，采用新的英国欧陆590p四象限驱动装置控制，配套电抗器、测速反馈板。通过ana实现模拟主轴功能，直接纳入nC编程。（3）拆除原机床所有线缆、端子，更换为全新的线缆、端子，关键部位采用软管保护。（4）重新设计、制作电控柜、操作箱，采用西门子840D数控系统进行全面改造。
3改造方案设计
3.1数控系统
由于是双通道、双mmC，故方案选用SiemenS840De系统，其主要硬件配置如下：
（1）系统nCU为nCU571.5（允许双通道，6个轴/主轴，双方式组）。（2）两台pCU50.3-C1.2GHZ/512mB，自带windowsXpproembSys，配置两台op012（12’’tFt，分辨率800X600）液晶面板，支持以太网、USB、串口、并口、mpi/opi通讯。（3）安装Hmiadvanced软件，中英文显示可切换。（4）配置19″mCp483C机床控制面板，带主轴和进给倍率开关；（5）配1只原装西门子手持单元，能控制4个进给轴，且带轴选择开关和倍率开关和5米延长线，安装在控制按钮站上，方便操作人员进行对刀操作；配置手轮，方便操作。（6）采用内置CpU317-2Dp，S7-300pLC，配置i/o模块，i/o点数量在满足应用的前提下预留10%的余量。（7）利用S7-300pLC实现机床的所有逻辑控制，包括：主轴换挡、油泵、、夹紧放松、冷却、排削、控制电源、机床外部连锁与保护等控制。（8）opi/mpi、pRoFiBUS通讯电缆以及手轮电缆均采用西门子原装进口电缆。
3.2主轴部分
保留原机床主轴125Kw直流400VDC电机，取消将原V5直流调速系统，改为英国欧陆590p四象限全数字化直流调速系统，功率满足电机应用需求。
装置电源侧配置进线电抗器，采用测速机做速度反馈。
更换机床主轴编码器（采用西门子/海德汉原装产品，1024p/R），通过ana模块实现模拟主轴功能，使主轴直接纳入nC编程。编码器反馈信号电缆采用西门子原装进口产品。
3.3进给部分
（1）将原机床X、Z、X1轴1Ft51082000Rpm70nm的交流伺服电机更换为西门子1Ft61082000Rpm70nm的交流伺服电机，所有电机自带绝对值编码器；（2）将原机床Z11Ft50732000Rpm11nm电机更换为西门子1Ft60643000Rpm11nm电机，电机自带绝对值编码器；该进给轴若原有全闭环反馈装置，则予以更换。（3）所有电机的驱动器采用西门子全数字611D系列驱动器，所有进给电机的动力电缆，信号电缆均采用西门子原装进口产品。（4）所有电源模块、功率模块配置屏蔽罩，电缆连接配置线架，使系统安全、稳定、美观。配置西门子原装进口进线电抗器、吸收电阻等，配置过电压保护模块。（5）对机床的四个进给轴分别进行定位精度补偿，加装高精度组合行程开关。（6）由于采用绝对值编码器作反馈，具有参考点自动记忆功能，所以开机后各轴均不需要返参考点。
3.4其它部分
设置全方位报警文本功能，使系统能自动检测由于误操作、编程错误，各电气部件问题所引起的各种故障，系统除进行相应的保护动作外，同时显示报警号和报警文本。
重新制作电气控制柜，电气控制柜采用标准连体柜，控制柜中主要相关二类控制元件（断路器、接触器、继电器、母线排、辅助触点、按钮、指示灯、急停）全部选用施耐德或西门子品牌产品，熔断器选用茗熔产品，端子排及其附件均选用德国魏德米勒产品，直流电源选用西门子或同等品牌产品，变压器、线缆选用国产品牌产品。控制柜配置工业壁挂式空调器（制冷量不小于2500w）。
重新制作数控系统主操作箱和尾座操作箱，箱体采用铝合金型材制作，美观大气，将机床控制的全部按钮集中在操作面板上。更换机床所有线缆，重要部分采用软管配接头保护。机床及柜内所有元器件均带有元件标识，所有线缆两端均套制打号机印制的永久性线号标识，方便维修。
4改造后系统主要功能
（1）直线、圆弧、螺旋线插补。（2）手动/自动/单步/mDi等多种运行方式。（3）标准的G功能、m功能、t功能。（4）可编程的零点偏置和旋转，镜向功能。（5）绝对/增量、公/英制编程。（6）主轴转速S（需加装变频器）和进给率F都连续可调。（7）刀具半径补偿，刀具长度补偿。（8）钻孔、锪孔、镗孔循环。（9）铣凹槽和键槽循环。（11）铣螺纹循环，用户自定义循环。（11）参数编程，子程序功能。（12）倒园、倒角、园弧过渡功能。（13）通过RS232口与pC机通讯功能。
参考文献
[1]杨小荣，孙芳.车床数控改造[m].上海：上海科学技术出版社，2007.
高端数控机床的重要性篇10
7月31日，一则消息在业界不胫而走，引发了广泛关注：由大连科德（大连光洋全资子公司）制造的高精度五轴立式机床，正式启运出口德国。值得注意的是，此次出口除了整机，其中的数控系统、伺服驱动等关键功能部件，均系大连光洋自主研制。这在我国机床行业尚属首次。不仅如此，同样令人振奋的是，大连光洋的五轴数控机床很快还将出口世界机床另一重镇――日本。
从被禁运、限制进口到将自己的高端产品出口到老牌机床强国的家门口，曾经的“学生”正以自己独特的方式向“老师”发起挑战。而令人们惊讶的是，率先实现这一“逆袭”的，竟是一家此前在业界名不见经传的公司。
光洋往事
大连光洋同数控机床的缘分还要从十三年前那次偶然的机会说起。彼时，大连光洋在工控系统领域已经小有名气。2000年，英国600集团同大连机床合作，决定在大连投资设厂生产数控系统，其中的电控系统就找到了大连光洋来配套。
一直对技术无限痴迷的大连光洋董事长于德海欣然接受了这个机会和挑战。大连光洋的研发团队也不负众望，很快将产品完成并通过600集团的验收。然而，随着接到的产品任务由低端产品升级向中高端，大连光洋研发团队的技术攻关时间越来越长，遇到的困难也越来越难解决。于德海一边技痒难耐，一边眼看着数控系统技术都掌握在老外的手里，心急如焚，中国的企业这么多，我们为什么不能自己研发数控系统呢？至此，于德海率大连光洋走上了数控系统和数控机床制造的艰辛之路。
如今，这条艰辛之路终于迎来了曙光。今年4月中国国际机床展上，大连光洋的五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心一经展出，迅速吸引了一家嗅觉敏锐的德国机床经销商的注意。大连光洋的这套五轴立式加工中心现场加工产品表现出的高精度毫不逊色于国际大牌的高端数控机床，而售价仅为这些大牌的一半，这样的价钱通常只够买一套西门子、发那科的数控系统。该公司的负责人当场跟于德海签订了一台五轴立式加工中心的购买合同，要光洋在最短的时间内把产品送抵德国，他们要在9月带着这台产品参加在德国汉诺威举办的emo2013机床展览会，这家有百余年历史的全球性机床经销商要把这款机床推广到国际市场上去。
一次的幸运可能会被理解为具有偶然性，但接二连三的好运则是自身实力使然了。接到德国订单的激动心情还没平复，一个老者的举动又引起了大家的好奇。他驻足在光洋的五轴数控机床边足足有几个小时，探头向窗内仔细观察产品的加工过程，直到展馆快要闭馆了，他才用日语向销售人员询问起了产品的型号和价格。原来他是日本某著名株式会社的负责人，他也打算把光洋的五轴数控机床买回去在本国销售。展会结束，该株式会社就到光洋签约，一次订购了三台光洋的数控机床。
不过，一连串的好消息也引起了国际同行们的警惕。某德国机床公司的高管们听说展会上有一家中国企业的五轴数控机床非常受欢迎，且价格才是德日产品的一半，三番五次来到光洋的展台，他们看得异常仔细，似乎不相信中国企业能造出这样的五轴数控机床――而老外们的怀疑并非没有原因，据中国机床工具工业协会的数据显示，2012年我国机床产值占世界的30%位居第一，但机床消费占全球市场的45%，进出口逆差109.6亿美元。其中，在我国机床企业利润不断降低的情况下，机床进口额在2011年增长40%基础上，2012年进口金切机床仍增长6.03%，且每台平均单价增长8%。
基础薄弱、配套落后、技术封锁，在这样的行业生态下，纵使研发高端数控机床多年，我国的机床制造企业仍处于被动状态，难以冲击峰顶。但是这一次，于德海不再惊慌，他知道这场由大连光洋撬动的世界机床领域的板块运动马上就要来临。
以命相赌
为什么是大连光洋？很多人会有这样的疑问，中国有那么多家有雄厚资金和技术实力的大型机床企业，第一个将中国五轴数控机床卖出去的为什么是这家名不见经传的民营企业？对这个问题的解答，大概要从于德海的“赌命”开始谈起。
大连光洋总工程师陈虎和董事长助理许钢是于德海的得力干将，“赌命”一说也源自他俩对于德海不谋而合的评价。自从大连光洋开始研发数控系统，于德海就以天命之年把全部的精力用在技术攻关上，这个技术狂人什么事都事必躬亲，他的办公桌上堆满了各种叶轮、叶片等大大小小的部件，在他的办公桌边每天不知道要进行多少轮技术讨论会议。像陈虎说的那样，十三年来，于德海每天都在用生命从事着高端数控机床制造。
就是这样的事必躬亲让于德海发现了一条研发数控系统的不同道路。以往企业开发数控系统都是买来载有西门子、发那科数控系统的高端机床研究模仿，大连光洋也是从这里开始的。但是在经过千百次的分析尝试后，于德海发现这条路行不通，仿制出的数控系统在机床上试验，从精度和反应速度上总是跟人家差好几个节拍。不明其中缘由的于德海心有不甘，他决定打破人家做什么我们学什么的惯有思维，重新思考研发的方法，看能不能有所突破。
很快，于德海发现中国企业研发数控系统一直是直接模仿西门子、发那科数控系统带有的功能，却从来没有真正研究这些功能源自于哪里，这些功能要操纵哪些执行部件完成怎样的制造过程和工艺。归根究底，数控系统的目标是满足客户的制造需求，而需求从哪里来，从工艺中来。发现了这样一条技术思路，于德海开始带领研发团队对不同的加工工艺进行仔细研究。通过从用户工艺中反推出数控系统的功能和性能需求，并对设计反复实验、分析、优化，大连光洋的五轴数控系统终于在2006年问世了。
然而，数控系统研发出来了，推广出去却成了难题。以往高端数控机床的数控系统大部分出自西门子、发那科，客户的长期信任难以攻破，于德海索性也组装起数控机床整机来。他想，既然系统推广不出去，配套自己数控系统的整机，加工效率显而易见总能令客户信服了吧？没想到的是，这条路却又牵扯出了一系列难题。
为了让整机验证数控系统的五轴联动功能和性能，于德海需要高精度的双轴转台，但国内的产品无法满足这样的精度要求，只能向国外公司购买，可这一次于德海又受到了国外“老师”的刁难。这双轴转台是高技术产品，国外的企业对中国企业十分提防，一开始一家美国企业拒绝了大连光洋的购买意向，后来同意但又提出了延长交货期、买方要说明购买用途、限制设计图纸等一系列的条件。这可激怒了于德海，自打十几岁就开始醉心发明的他最受不了的就是技术上受制于人，于是他又给研发团队设立了一个新目标：光洋要自己造双轴转台！
就是在这样立足自我的发展过程中，于德海带领着光洋团队从研发数控系统，再制造双轴转台，后来又为了与数控系统的高性能匹配而自主研发伺服驱动、伺服电机等关键功能部件。最后为了整台机床的稳定性，大连光洋放弃了制造工期较长、温度形变大的金属床身，改而制造德国率先使用的稳定性更高、震动更小、制造周期较短的人造大理石床身。
在不断的研发摸索中，于德海形成了自己的大系统观理论：一台高端五轴数控机床由三部分构成，控制系统、执行部件、机械部件，把机床做好首先要把机床的“大脑”控制系统做好，而控制系统的好坏取决于是不是把机械部件的功能、性能要求研究明白，这就要求把最终工艺的需求搞清楚。而像伺服驱动、电主轴这些功能部件是决定着机床性能表现的关键部分，国外的老牌机床企业不是自己做就是有充足的供应商，而中国的整机厂没有这个能力，国内配套商的产品又达不到要求，于德海只能自己把这条产业链补齐，才能让光洋的机床更好地满足用户的需求。
千万次的失败使于德海抓住了数控机床制造的规律，而且由于光洋掌握了五轴数控机床的全套技术，能够有效控制成本，价格即使是国外品牌的二分之一到三分之一，仍能有相当高的毛利率，足以为中国机床打一场漂亮的翻身仗。
但是这其中的代价也是巨大的，他坦言，要是早知道后面会这样艰难，起初就不会选择做数控系统。自从搞起了数控系统，于德海把每年公司从工控产品和钣金制造业务赚的钱全部投入到数控系统研发中。十三年间，于德海投入了4.8亿元到数控系统业务中。（同时，国家重大专项也给予了及时的支持，尤其在2012年，大连光洋得到了04专项民口最大的支持。）2012年，为了给精密数控机床制造提供常年恒温恒湿的稳定制造环境，大连光洋投资近亿元建设了1.5万平方米的地下工厂。虽然工厂一次性的投资巨大，但相较地上工厂保持高标准的制造环境每年需要近千万的维护费用，大连光洋地下工厂每年的维护费才是人家的5%，不多年就可以把成本收回来。
打破日德垄断
于德海至今仍能清晰地记得当年他去某知名日本机床企业购买机床的时候，对方苛刻的条件，该企业的购买协议最后一页标注着这样一段话：本产品可检测出设备的移动，移机后，未经本公司或其商的确认，将无法运行本设备，对于设备不能运行造成的任何损失，本公司及其商概不负责。
这样的限制影响了我国航天、航空、军事、科研等需要精密制造的重要领域几十年，所以当国内某航天企业31所听说了一家大连的机床企业可以自主掌控五轴数控机床技术的时候，该所副所长杨继平马上赶到了大连。他们带着需要加工的叶轮坯料要看看大连光洋机床的加工效果，以往使用进口机床需要经过一个月的调试，而这次双方技术人员密切合作，仅用了四天就完成了机器的调试，而且加工成的样件出人意料的好。河南某专业膨胀机生产企业的案例更是令人震惊：使用进口高档机床，生产出一个叶轮需要4.5个小时；而采用光洋的机器经过优化后，只需要2小时就能完成同样精度要求的叶轮加工。
于德海解释这其中的原因：相较于外国机器的调试人员只了解数控系统的功能，而大连光洋的技术人员清楚整个机床和控制系统的原理，所以能迅速抓住要害，在最短的时间内调试好机器并针对加工工件进行优化。看到国内机床可以完全替代国外机床，上述31所当即决定扩大和大连光洋科技、大连科德数控的合作范围与深度。
但是，并不是每一家企业都敢于吃螃蟹，毕竟大连光洋在高端机床制造领域还是个生面孔。
如今，横在大连光洋面前的最大障碍就是需要找到更多客户来体验产品，从而验证自己五轴数控机床和数控系统的稳定性，而且唯有经过不同客户的应用，大连光洋才能不断完善自己的产品。为了帮助大连光洋达到此目的，国内多部门和专家领导都在积极协调。今年上海电气无锡透平叶片厂向济南第二机床厂采购了一台龙门加工中心，原本要求配套西门子的数控系统，但在原机械部副部长陆燕荪的劝说下，在现场换成了大连光洋的数控系统，现在加工中心已经运行几个月了，加工的产品精度与之前使用西门子系统时并无二致。
对自己的产品有了信心，于德海根据高精度制造的发展趋势为大连光洋制定了明确的战略计划。大连光洋的机床产品将集中在五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心、五轴工具磨床、三维激光复合加工中心这四类机床。五年内，大连光洋计划投资16.6亿元建成上述四类机床、人造大理石床身、伺服电机等9个专业化生产企业，年产值将达到146亿元。