高端的数控机床篇1
崛起的中国数控机床
在武侠小说里，得武林至宝“倚天剑”者便可叱咤风云、号令天下，而现实的国与国之间的国力竞争、经济角力、工业争霸中，高端数控机床真可以称得上是一柄锋芒锐利的“倚天之剑”。
“安得倚天剑，跨海斩长鲸”。倘若能够锻造出这样一柄倚天剑，高端装备制造业自然无往不胜，我国在航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等领域的实力也将在国际竞争中占据绝对优势，对我国的国防安全、制造业发展乃至人民生活都具有极大的意义。
高端数控机床的“江湖”
1952年，世界上第1台数控铣床横空出世，预告了制造业新时代的到来。从此，制造业的生产方式、产业结构、管理方式完全改变，世界制造业的格局发生了巨大的变化。
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成，它是数控机床的大脑。
半个世纪来，数控机床历经了两阶段六代的发展。随着电子信息技术的快速发展，如今的机床行业已经迈入了以数字化制造技术为一体的机电一体化时代，集计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感测量、机械制造于一身的高端数控机床就是其中的典型代表。
在这个工业科技为王的时代，高端数控机床的意义对于每个处在国际竞争格局中的国家来说都意义重大。在高端数控机床机床方面占有优势，就意味着在国防、军事、经济等方面占有全面的优势。
目前，德国、瑞士、日本和美国等发达国家是世界公认的机床强国，国际国内高端机床市场基本为这些国家的企业所占据，中端机床市场的市场主流是韩国机床和中国台湾机床，国产机床目前只能在低端市场徘徊。
在高端数控机床方面，我国显然还处于较为弱势的地位。国内对高端数控系统的需求，基本要依靠进口来解决，中高档数控系统和功能部件主要依赖进口，高档系统自给率不到5%，国产中高档数控系统加起来不到20%。
虽然目前情况不尽如人意，但是中国机床制造业有着较大的提升空间和可能。我国已经成为名副其实的机床大国。进入21世纪以来，我国机床工具行业一直保持着快速连续增长的态势，从2002年开始，我国机床工业规模连续多年排名世界前三。近年来，在高端数控机床方面的技术进展和突破的速度令世界为之瞠目。中国机床制造产业已经有了与国际巨头对话的实力与底气。
中国对高端数控机床的重要性和发展一直有着高度清醒的认识，一直不遗余力地推动着数控机床制造业的系统发展。中央政府从宏观上提出对机床行业发展具有推动力的政策、规划，“高档数控机床与基础制造装备”多年来一直被立为国家科技重大专项，而地方政府则是从当地实际出发，结合当地代表性机床企业给予相应的政策支持。过去的十余年，在市场需求旺盛、政策得力的情况下，中国机床制造业经历了飞跃式的发展，我国已经成为机床制造消费大国，机床工业规模连续多年排名世界前三。
“十二五”规划中，政府把高端制造业提到了一个战略性的高度。发展大型、精密、高速数控设备和功能部件被列为国家重要的振兴目标之一，计划到2020年，实现航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备70%――80%立足国内。有业内人士分析指出，到2020年，中国高端机床不仅实现国内自给，还有望在世界市场上占据主导地位，虽非一统江湖，却可呼风唤雨。
中国机床十年“铸剑”
人们常说，十年铸剑，然而中国机床制造业走过的发展之路，又何止十年。时光回溯到新中国成立时，我国只能生产简易皮带机床1600台，到2009年生产金切机床58.2万台，其中数控机床12万多台，机床产值、产量均居世界第一。我国机床工业，可以说是从零起步，在成为世界第一机床生产大国的过程中，虽然历尽曲折，但显著的成绩更值得国人为之骄傲。
进入21世纪，中国机床制造业也进入了高速增长期。过去十年，对中国机床制造业来说，可以说是黄金十年。崛起的中国制造业拉动了机床的市场需求，随着市场需求旺盛、固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快，在市场和政策的刺激下，“十五”和“十一五”期间，国产机床制造业发展势头十分强劲。
据国家统计局资料，“十五”期间，我国机床制造业产值产量与“九五”末期相比，以百倍翻增。2005年我国机床工具行业合计完成工业总产值l260亿元人民币，是“九五”末期的23倍；产品售收人1213亿元，是“九五”末期的239倍。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，是2001年的3.7倍，平均年增长39%；2005年国产数控机床产量59639台，接近6万台大关，是“九五”末期的424倍。
“十一五”期间，中国机床制造业加速发力。国产机床产值的市场占有率方面，2007年为56.3%，2008年为61%，2009年继续提高，达到70.1%。2007年我国数控机床产量123，257台，比2006年增加32.6%。2008年我国数控机床受世界经济危机影响，产量122，211台，与2007年相比基本持平。2008年1-12月我国数控机床产量，受经济危机影响，7月后产量下降，12月已略有回升。2008年，我国机床工业消费机床194.4亿美元，居世界第一；生产机床139.6亿美元，居世界第三；出口机床21.1亿美元，居世界第六；进口机床75.9亿美元，居世界第一，机床进出口入超54.8亿美元。2009年我国数控机床产量明显增加，达143，904台，国产数控机床市场占有率达到62%，我国生产机床跃居世界第一，进口机床59亿美元，出口机床14.1亿美元，机床进出口入超44.9亿美元，进口和消费机床连续多年排名世界第一。
如今，我国机床产业不但蓬勃发展，还形成了具有鲜明地域特色的产业集群。沈阳、大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要开发生产基地。齐重数控装备有限公司生产的大、重型数控车床，产量约占全国大、重型数控车床产量48%，产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司生产的大、重型数控镗床，产量约占全国数控镗床产量35%，产值约占全国数控镗床产值30%。以哈尔滨市为主，形成全国工具和特种复杂工具生产基地，其代表企业是哈尔滨量具刃具集团有限责任公司和哈尔滨第一工具有限公司。长江三角洲地区，成为磨床（数控磨床）、电加工机床、板材加工设备、工具和机床功能部件（滚珠丝杠和直线导轨副）的主要生产基地。以上海、无锡、杭州三市为主，形成我国磨床的生产开发基地。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3家企业的磨床产值占全国磨床产值65%，磨床产量占全国磨床产量约42%，其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。
在机床产业结构调整方面，中国机床制造业在“十一五”期间有所进展，取得了阶段性成果。
国内企业优化重组包括跨所有制的企业重组加速推进的同时，国际并购工作也在积极慎重进行。企业重组和国际并购使得内外企业的有机结合得到促进，为建立产业新格局、提高行业创新能力，实现规模化生产和提高国际竞争能力打下良好的基础。
从产品结构来看，机床工具产品的结构也发生了良性变化。中高档、专用产品取代低档、大路货产品成为主流；数控机床的产量比例逐年上升，普通机床产量比例逐年下降；新品生产逐渐超过传统老产品。
在技术创新方面，行业企业投入了更多的精力和财力，科技进步成果显著，自主创新成果的产业化进程加快，高精尖产品不断涌现，新技术新工艺应用广泛。
随着中国机床业的繁荣发展，中国机床业在国际上的影响也与日俱增。从1989年起每两年（逢单年）一次，由中国机床工具工业协会主办的中国国际机床展览会（Cimt）已成为有影响力的国际机床行业展会之一，位列世界机床四大展会之首，并成为了国际先进制造技术交流与贸易的重要场所。
十年铸剑，而今已臻大成。十年辉煌之后，中国已经迈开了由机床大国向机床强国前进的步伐，而不久的将来，中国的机床业将带动整个装备制造业，实现真正的腾飞。
从机床大国到机床强国
从机床大国到机床强国，并非一路坦途，必须有所超越才能到达巅峰。中国机床制造业的“利剑”虽已臻大成，却只有在经过“高精尖”的炉火淬炼后，才能铸成高端数控机床这柄“倚天宝剑”。
机械科学研究总院原副院长、中国机械工程学会常务理事屈贤明指出：“高性能数控系统、电主轴、纳米精度光栅等功能部件及整机设计制造的核心技术”，是发展高端数控机床最关键的因素，我国机床制造业在这些技术上的落后制约了我国高端数控机床的发展。
目前，世界上公认机床强国是德国、瑞士、日本和美国等发达国家，在这些高端机床制造强国，有很多企业规模不大，但产值很高。我国与这些国家相比，在高端数控机床的技术上还存在诸多差距。
第一，高性能数控系统相对薄弱。数控系统的体系结构、软硬配件、高速高精算法都需要长时间的研究和改善。国内电子基础产业落后，决定了我国高档数控系统的弱势表现。
尽管国产的低端数控系统基本把国外竞争对手挤出了中国市场，高端数控系统市场还是基本上在法那科和西门子等厂家的掌握中。
目前我国制造数控机床的厂家，多是购买国外的数控系统与自家的机床集成，自主生产的国产化数控系统比例太低。
第二，高速和高精度不足。国内产品在高度和高精度上表现不佳，在高速和高精度表现上以及在五轴加工和智能化方面，国内数控系统比国外产品表现要差，其平均无故障时间仅为国外国产品的1/4。
第三，关键零部件领域的薄弱限制了国产机床的高度。即使是最简单的零件，一旦要用在精密机床上，都必须达到一定的精密程度。而国产零件精密度不够，导致了国产机床很难达到理想高度。即使是应用了法那科或西门子数控系统的国产高端机床，与国外装配同样“大脑”的机床相比，转速只有国外的三分之一，误差范围是国外的5倍。
我国自主品牌制造业的核心竞争力普遍不强，中低端产能过剩、竞争尤为激烈，很多产业的高端环节都被外资品牌牢牢掌控；同时，在关键零部件和核心技术方面，长期以来一直被外资品牌‘卡着脖子’。
如今，高端数控机床的核心技术仍掌握在外资品牌手中，在关键零部件方面，国产机床也掣肘于人。由于高端机床研制能力落后，部分重点行业所需机床仍为西方控制，譬如在航空发动机、汽车发动机、船用柴油机和核电机组制造等核心制造领域，依然以进口为主。高端数控机床的种种薄弱之处，正是中国整个制造业的痛处，也是制约我国成为真正机床强国和制造强国的关键。要成为机床强国，中国的机床制造业必须突破在发展高端数控机床方面的一些瓶颈，这些瓶颈包括思路上的瓶颈、人才上的瓶颈和市场上的瓶颈。
在思路上，机床企业必须转变在企业决策和资源配置上以短期利益为导向的思路，不能鼠目寸光，唯订单马首是瞻，而是应当具备长远目光和全球视野，在产品的研发上更强调前瞻性，加大研发力度，着眼于在关键技术和核心部件上取得突破，从实质上提升产品。
二十一世纪的竞争，是人才的竞争，在高端数控机床的研发和生产上，更是如此。人的水平，决定了机器的水平。目前，我国相应的研发人员缺乏，较低的待遇也很难留住高级人才。机床企业必须加大对人才的培养和投入力度，着力培养大量的基础研究方面经验丰富、知识面宽广、对技术问题有深刻理解、擅长攻坚克难的高级人才。同时，还应提高大力提高科研人员的待遇，不仅要善于培养好人才，更要善于留住人才。
我国机床行业的市场瓶颈体现在高档机床缺乏市场需求，这是因为国内购买机床的用户对精度和质量要求较低造成。由于用户在技术改造时倾向于资金较低的投入，使得企业陷入订单充足时顾不上研发、订单减少时无力研发的怪圈。要改变这一状况，除了机床企业要有意识地主动引导市场需求外，有力的政策扶持也是必不可少的。
不可避免的激烈竞争
最初的爆发式增长已经过去，利益的驱使和政策的鼓励，将使高端装备领域将成为众多企业新的角力场，而蓬勃的中国市场与世界低迷的经济格局形成鲜明对比，显然对外资品牌的吸引力将日益增长。中国高端装备市场的竞争将日趋激烈，这是不可避免的。
长期以来，占据我国高端机床市场主导地位的一直是美国、日本、德国等企业，中端市场则是中国台湾机床、大陆机床、韩国机床三足鼎立，国产机床只有在低端市场才能占据主流地位。
而今，中端市场的平静状态将被彻底打破。打破这种状态的，一是我国机床业的开拓中高端市场的发展势头和发展目标决定的，二是世界经济的低迷和中国市场的利好，迫使一些原本只关注高端的外资机床品牌，有意在中档机床的市场中分一杯羹。市场牵一发而动全身，中端市场的竞争态势，也必将波及低端及高端市场的格局。
2012年中国从德国进口的机械比上一年增长了14%，并以24亿欧元的进口额成为德国机械工业的最大单一市场。德国机械制造商协会主席马丁・卡普表示，德国制造商不应忽略日益强劲增长的中档技术领域，因为新型工业国家正在越来越多地自行生产中档技术产品。卡普对于中国和印度市场中档技术领域表示出浓厚的兴趣，认为德国企业应当对这一领域加强关注。
虽然中国企业逐渐往中端市场靠拢，但中端市场仍然以中国台湾、韩国制造为主。中端市场是中国企业未来必须开拓的方向，在中端市场获得一席之地并稳定扩大市场份额对于中国机床制造业的发展至关重要。同时，也是往高端市场进发的必经之路。德国机床不论机床性能或制造工艺堪称行业龙头，其若进入我国中端市场，对非德系企业将造成相当的冲击。而对于意欲进军中高端的中国企业来说，并非利好消息，将会增强我国高端装备制造业发展的不确定性和曲折性。中端市场的竞争将更加激烈，中国机床业只有赢得这场厮杀，才能屹立在高端数控机床制造的巅峰。
“随着我国国民经济的转型升级，工业化初期的需求爆发式增长期即将过去。去年以来，国内机械工业需求增长呈现出放缓趋势；另一方面，各行业对装备水平、质量的要求将越来越高。”全国人大代表、奇瑞重工公司总经理王金富说：“与此同时，相对于国际上低迷的经济局势，我国的经济增长表现比较强劲，使发达国家企业加大了到我国争抢高端装备市场的力度。自主高端装备制造业赖以成长的市场，正面临国外厂商更为激烈的挤占。”
面对即将到来的德国等外企大规模入侵和激烈竞争，国内机床业除了苦练“内功“外，与中国台湾地区机床业加强合作也不失为一个有效的办法。近年来中国台湾的机床产业发展迅速，保持60%以上的增速，并在世界市场居第六位。2011年，台湾机床业产值达到50亿美元，为世界机床第六大生产地区和第四大出口地区，2012年出口额达42.36亿美元，有望超越意大利，成为仅次于日本、德国的第三大机床出口地。中国台湾每年出口到中国大陆及香港地区的机床价值约10亿美元，2012年出口到中国大陆的机床为14.31亿美元，占全部出口的33.8%。
中国大陆企业与台湾企业强化合作、加强技术交流对于中国机床业的发展有诸多益处，对大陆企业向高端发展、技术的提升、制造能力的增强以及创新思维上都能起到良好的促进作用。通过技术引进、项目合作实现共同发展，提升市场竞争力，从而有效应对外企对我国机床市场的挤占，保障行业良好的生存和成长空间。
2020，中国高端机床的天下
尽管目前行业存在诸多瓶颈、激烈竞争即将到来，业内对于机床制造业突破瓶颈、国产高端数控机床在未来成为市场主流还是充满信心的，信心来自国内市场的需求旺盛、持续有力的政策支持、和中国机床业不断增强的“内功”。
中国国内对数控机床需求将持续旺盛。
2012年中国机床工具行业一般贸易同比去年增长62.92%。去年我国机床工具产品、金属加工机床、数控金属加工机床的累计进口额和月度进口额全部创出新高。其中，全行业产品累计进口额突破150亿美元，机床超过90亿美元，数控机床接近80亿美元。在国家宏观调控的整体经济规划下，据预计，2014年中国机床市场将增长14.2%至3890亿元人民币。中国目前作为世界最大机床消费国和生产国的地位将因这种强劲的增长势头得到巩固。
有利的政策环境将长期存在。
进入21世纪，我国实施振兴装备制造业战略，将发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件列为16项重点振兴领域之一。在国家政策的支持和市场的拉动下，特别是汽车工业快速扩张，机床产品市场兴旺。
2011年7月，工业和信息化部、中国工程院组织制定的《“数控一代”装备创新工程行动计划》提出，经过十年时间的努力，数控技术和装置要普遍推广应用并实现产业化，装备技术水平和附加值显著提升，生产效率大幅提高，带动装备制造业转型升级。
在“十二五”规划中，大力发展高档数控机床和基础制造装备更是被列入工业发展规划，随着一系列扶植政策的陆续出台，未来几年中国的机床行业有望在保持快速增长态势的同时，在质量和技术水平上达到一个突破。目前，部分项目已经取得阶段性成果。科技重大专项以及国家培育和发展战略性新兴产业等一系列方针政策的实施，为高档数控机床发展提供了新的机遇。
在市场和政策的推动下，中国机床行业中的佼佼者已经在高端数控机床的研发和生产上开始赶超国际水平。
东北的数控机床产业在全国具有举足轻重的地位，一直是国家重点支持的项目。实践中，国内机床产业的领军企业――沈阳机床集团在高端机床研制中已走出了具有开拓意义的一步，该集团自主研发的飞阳数控系统安装在广东、辽宁企业的400多台高、中档数控机床上，自2011年运行以来性能稳定可靠，解决了外国“大脑”指挥中国数控机床的“体、脑”分离的弊端，使核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断，而且缩小了与世界先进水平的差距。
在赶超国际高端装备制造水准方面，重庆机床集团同样步伐飞快。2010年，重庆机床集团在南岸茶园新区开建集大型、精密、数控、高效、绿色环保于一体的成套制齿加工装备研发制造基地。在2011年，重庆机床集团母公司重庆机电股份收购了英国费兰砥公司下属的精密技术集团（ptG），并交由重庆机床集团运营托管，重庆机床集团由此获得了螺杆机床、各种型线的螺杆加工、磨齿机、大型机床（包括大型卧式车床、轧辊磨床、深孔镗床、摩擦焊接机等）等4类主要产品的开发、设计及制造的国际先进技术。重庆机床的国家科技重大专项“模块化高速、精密、大型数控滚齿机”产品Y31200CnC6和Y31320CnC6大型高档数控滚齿机，以YKX39320为代表的高速、精密、大型数控铣齿机，都具备了与欧美顶级机床生产商同台较量的实力，填补了国内空白。
被业界称为世界三大顶级高端冲压装备制造商之一的济南二机床，开发了每分钟冲压15件大型汽车覆盖件的全自动冲压生产线，打破了此前由国外企业保持的每分钟12件的世界纪录，这不仅改写了中国机床工业不能为汽车工业提供最先进设备的历史，也令世界汽车制造行业对汽车高端冲压装备的选用格局发生了逆转，在世界行业领域取得了中国企业的话语权。
由中国兵器工业集团公司武重集团主持实施的CKX5680型数控七轴五联动螺旋桨加工用重型车铣复合机床荣获2012年度国家科学技术进步奖二等奖，这是武重集团继2005年十六米大立车获得此奖项之后的第二次获得该部级奖项。
具有我国自主知识产权、全功能、高精度数控重型曲轴复合加工机床（一拖二）也于日前研制成功，攻克了“分体开合式数控旋风切削刀架”这一关键技术，使我国成为世界上继德国、日本之后第三个能够自主设计、自主制造曲轴加工设备的国家。
机床水平的明显进步，使我国在一些制造业领域实现突破。例如成功国产的3.6万吨的垂直挤压机，使我国能够生产大口径厚壁管，因此日本同类产品的售价被迫大幅调低。重庆机床集团，去年仅直径1.25-2米系列的齿轮加工机床就销售了100多台，价值超1亿元，占有国内80%的市场份额。新产品问世后，价格仅为洋品牌的一半，这逼迫原本卖价达上千万、垄断国内市场的两家美国和德国企业都不得不降价应对，目前其价格已下调了20%左右。
在市场需求旺盛、政策扶持有力、行业成长稳健的情况下，中国机床行业的未来呈现出更为光明的前景。因此，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006―2020年）明确将“高档数控机床与基础制造装备”列为国家16个科技重大专项之一。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等行业。其目标是，到2020年形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力，总体技术水平进入国际先进行列，部分产品国际领先；建立起完整的功能部件研发和配套能力；形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。
到2020年，制造业各领域需要的高档数控机床，将有大量产自国内。国际市场上，目前以美国、德国、日本为三洲的代表的美、欧、亚三足鼎立的平衡格局将被打破，中国制造的高档数控机床将成为吸引全世界目光的主角新星。
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国产机床未来趋势预测
国内高端数控机床的市场需求加大，数控机床的新品频出。数控冲床具有CnC控制系统，能根据加工方法的需要任意设定滑块的运动方式和速度。根据市场的变动，未来国产数控机床的发展方向预期有以下一些机型。
螺杆式数控冲床
伺服工作机是使用aC伺服马达通过螺杆驱动滑块的，成形中下死点的位置可通过位置读取装置提供数据给位置控置装置进行控制。因此，机械的热膨涨和弹性变形不会影响产品的精度，调整出最适合的滑块运动方式及以极其微小的单位控制下死点的位置。所以适用于高精度高机能的无切削成形螺杆式伺服冲床采用油压马达和储能器进行扭矩控制的形式，下死点的位置控制可达到微米级，是节省能源且有环保要求的机种。
曲轴式伺服冲床
曲轴式冲床与aC伺服马达组合起来的数控冲床。这种冲床是用伺服马达代替原来冲床上的离合制动器和飞轮。这种冲床具有滑块运动模式可任意设定的伺服冲床的特点，同时具有普通机械式冲床的扭矩特点。但其工作能量在低速区不会降低。
复动成形冲床
复动成形是无切削成形的有力手段。在冷间锻造中的闭塞锻造就是一个例子，是通过控制多个冲头、凹模的动作和时间图来达到控制材料塑性流动的目的。制品的精度和成形性可得到提高，甚至可以缩短工序数量。
复动成形粗略可分为两大类：重视冲床的通用性使用复动模架的复动成形；多品种生产用模具装拆容易的使用复动冲床的成形。最近不仅在锻造加工上，同时在板金成形与锻造的复合成形的多样化及能力的提高的同时，要求冲床不仅具有多动作性能，还须具备高的通用性。
闭塞锻造冲床
星形轮及十字连轴节的成形已普遍利用闭塞锻造模具及通用锻造冲床。其模具结构具有闭塞机能和协调机能。其他可节省模具装配时配管时间的闭塞锻造冲床可分成两类：这些功能全在冲床里和上下油缸在冲床上而协调机构在模座上两种形式。
齿轮成形用冲床
螺旋齿轮成形用复动油压冲床。这种冲床共有滑动驱动用、滑块内2个、工作台内2个，共5个驱动源全部合用1个油压式驱动装置。成形的初期阶段与常压顶杆方式的内圈锻造成形一样，凸模插入闭塞中的凹模齿形空间，材料从下方开始流动进行初成形。在这种状态下，模芯上升，材料中心的模芯直径由粗变细。此时工件内径部又有了新的空间，可以产生新的塑性流动，所以加大压力材料就可充满齿形的先端部位。利用复动成形对材料流动进行控制成形出来的齿轮可达JiS3～4级，这非常接近于高附加值的无切削成形。
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机床企业的核心竞争力。
在德国、瑞士、日本和美国，一些高端机床制造企业虽然规模不大，但产值很高，其核心竞争力在于高研发投入、企业定位精准和稳定的人员构成。
德国著名的长度计量企业海德汉公司在产品研发投入上可谓不惜血本，其每年研发经费占其销售额的16%。为了提升其高精度可复制的产品技术，上世纪90年代该公司投入2亿多元建了一个生产车间，制造光栅母版以及复制光栅。这个车间恒温，误差为正负百分之一度，三级隔振，振幅在正负一个半纳米。它拥有原子钟以及我国国家计量局不具备的长度传递标准。这些条件是世界之最，使它在机床检测元件领域独占鳌头。
德国和瑞士的许多企业都有着异常精准的定位，因此德国和瑞士机床以各种专用机见长。每一个企业都专注于自己的领域，而不去做别人已做的产品，且大多数代表了各自领域的技术方向。其中很多企业都有百年技术积淀。世界最大机床商之一，德国的德马吉公司以做整机为方向。他们用合成花岗岩制造床身，安装孔全部预埋，材料抗震性好，床身全部实心结构，质量大，稳定性好。他们的机床床身，可以在加工中刚度不变。机床必须用高性能和高可靠性的部件组装，才能保证整体上的可靠性。
稳定的人员构成，对于机床企业来说也是重要的核心竞争力。专门出品磨床的瑞士美盖勒公司的产品核心部件全部自己制造，工艺、装备和装配检验规程30年不变；员工组成也很稳定，基本在40岁以上。这保证了质量的长期稳定。该公司员工100多人，年产6000多万欧元。
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世界四大机床展会
中国国际机床展览会（Cimt）：由中国机床工具工业协会主办。从1989年起每两年（逢单年）一次。Cimt的展会规模一直居中国各类国际专业工业展览会之首，已成为国际先进制造技术交流与贸易的重要场所，成为我国机械制造技术进步和工业发展的推动力量。Cimt展会是当今国际机床名展中商贸活动最为活跃的展会，是拥有丰富内涵的高品位展会。
中国国际机床展览会（Cimt）是一个在中国本土创办的完全由国人自主举办的国际性机床名展。随着我国改革开放的深化，国民经济的快速发展以及市场经济体系的完善，在中国机床工具工业协会20年来的精心培育和合作伙伴及业界同仁的共同努力下，Cimt展览会不断得到发展壮大，已经成为举世公认的4大着名的国际机床展览会之一（emo、imtS、Cimt、JimtoF），成为展示中国和世界先进制造技术和机床工具产品的盛会，成为推动中外技术交流和我国机床工业技术进步的重要平台。
2013第十三届中国国际机床展览会将于4月22日至4月27日在北京中国国际展览中心举行，届时国际机床龙头企业将再次汇聚一堂，共襄此次盛会。
美国芝加哥国际制造技术展览会（imtS）：于第二次世界大战前（约1942年）举办了第一届美国芝加哥国际制造技术展，至2012年已举办了34届（逢双年举办）。
高端的数控机床篇2
关键词：以太网；计算机；数控系统；通信技术
DnC网络及分布式数控网络，即通过计算机技术对机床进行数控与管理。在现代化社会发展中，随着计算机技术、网络技术的普及与应用，DnC系统已经成为车间生产过程中的一种有效的网络工具，这样可以有效的提高数控机床的利用率，提高工业企业的生产水平，实现网络化要求。
一、DnC系统的构建
1、通信系统结构
DnC控制系统采用三层网络结构，第一层为车间服务器，第二层为DnC智能终端，第三层为数控机床。车间网络包括两个部分，第一部分是车间服务器与DnC智能终端之间构成的星型结构局域网；第二部分是DnC智能终端与数控设备之间的点对点结构通信网络。在现代化社会发展张工，以太网技术是当前最常使用的一种计算机网络技术，因此针对车间的局域网，我们也就可以通过以太网技术构成。它能够有效的降低其构建的成本，并在车间生产工作中得到广泛的应用，这一技术受到了业界人士的高度重视。当组建好局域网之后，技术人员可以采用tCp/ip通信协议进行连接，使之变成一个拓扑结构，这样也就能够有效的提高服务器的容量。
在企业的生产车间当中，为了提高DnC系统的抗干扰能力及运行的稳定性，技术人员可以将超五类屏蔽双绞线对车间的网络进行组建，还需要在DnC系统的相关设备表面密封一个金属外壳，这样可以有效的提高其抗干扰能力。另外，针对车间内服务器较远的机床，我们可以采用级联式以太网交换机的方式来增加网络信息数据传输的距离，这样可以保证数据传输的精确性，以保证车间内的正常生产。
在车间内，还涉及到智能终端与数控系统之间的网络，技术人员可以采用RS-232C串行通信网络进行连接，这样可以提高网络的通用性，也便于后期管理人员对整个网络的管理，实现数字化、信息化水平。
2、DnC智能终端平台的选择
随着社会的发展以及技术水平的提高，嵌入式技术得到了显著的发展，pC机技术作为嵌入式技术中的关键技术，也得到了飞跃的发展，pC机由于具有体积小、能耗低等优点，因此在实际工作中得到了广泛的应用。我们在选择DnC智能终端平台的过程中，首先必须要对其通信功能进行全面分析，要求该智能终端平台具有较好的兼容性，这样才能够在车间中充分发挥作用，才能够保证信息传输的准确性，另外，在选择并建立DnC智能终端平台的过程中，还必须要求其具有抗干扰能力，以便于后期的管理工作。
二、DnC通信平台的研究
DnC通信平台主要用于DnC服务器，DnC智能终端，以及DnC智能终端和机床串口的通信。其研究包含以下内容：
1、DnC服务器端通信程序
此通信程序用于完成DnC服务器和DnC智能终端的网络通信。DnC智能终端与车间服务器之间的通讯是计算机与计算机之间的通讯，可利用比较成熟的局域网技术完成。通信程序在windows环境下利用其网络编程接口在VisualC++上实现。DnC服务器作为tCp/ip客户端使用多线程技术，实现对多台数控机床的发送和传输数据。
2、DnC智能终端通信程序
DnC智能终端作为tCp/ip服务器端，实现和DnC服务器的网络连接。程序如下：
intcheck—lan（）；检查Lan连接程序
{
Charping—cmd[100]；
gettime（&dtm）；
tsstart=dtm.ti—sec；
tmstart=dtm.ti—
rain；
strcpy（ping—cmd，”e：＼＼net＼＼ping”）；
streat（ping—cmd，gatewayo）；
strcat（ping—cmd，”一t3”）；
system（ping—cmd）；
gettime（&dtm）；
if（（abs（（dtm.timin—tmstart）$60+（dtm.ti—sec—tsstart）））>3）
return（1）；
elsereturn（0）；
}
3、配置程序
将tCp/ip信息和串口配置信息保存到DnC智能终端。主要包括DnC智能终端的ip地址、网关、子网掩码；串口类型、波特率、奇偶效验位、数据位、停止位、等。设置串口通信参数，初始化串行通信口一般包括以下几个方面：
1）波特率的设置
2）数据传输格式（数据位、停止位、奇偶校验位）
3）确定UaRt操作方式（指的是正常通信还是循环反馈，是程序查询i/0还用还是通信中断i/0）。
初始化程序如下：
voidinitial（）
{
outportb（LCont—port，0x80）；
outportb（BDRL—port，baud）；
outportb（BDRH—port，0x00）；
outportb（LCont—port，0xle）；
outportb（iCont—port，0x00）；
}
三、关键技术
（1）nC程序批量传输技术
当多台机床同时在线加工时，车间服务器的处理速度要求相当快，工作负荷很重，整个传输网络承受的数据传输量也很大，为了降低数据传输的出错率，我们采用nC程序批量传输技术。在DnC终端内置大容量存储器，大型数控程序下载到DnC终端，保证多台设备在线加工的实时性和可靠性、减小数控设备对网络稳定等级的要求、减轻网络系统及服务器的负荷。
（2）软插件技术
由于不同的数控机床，它们的串行通讯协议并不完全一样，针对某一种机床设计的通讯协议，到另一种机床上就失效，通用性很差。譬如，FanUC系统、Sie-menS系统、HeiDenHain系统通讯协议均不同。针对不同的系统，如何让程序具有通用性，针对这个问题，建立了异构数控系统的软插件库，当Lan通讯单元开始工作时，先分析机床型号，再从智能终端下载该机床的通讯协议，极大的提高了系统的通用性。该软插件库的一个最大的优点就是可以进行通讯协议的添加，遇到新的数控机床只要把相应的通讯协议添加进去，就可以很快的进行通讯，而不需要对整个软件系统进行重新编程，极大的缩短了数控机床改造的时间。
（4）数控程序断点续传技术
在DnC系统中，计算机通过网络向机床传输nC程序文件。机床一边接收程序一边加工，本身并不保存nC程序。当数控机床在连续几小时或几十小时的加工过程中，可能出现意外中断（如断刀、停电和报警等），导致nC程序传输中断，并使加工停止。当再次加工时，由于机床本身并不保存nC程序，加工程序不得不从头开始传输。我们提出了数控程序断点续传技术，利用程序自动生成技术实现了数控程序断点续传功能，能正确调用中断点所使用刀具、长度补偿以及半径补偿，并根据需要自动回退相应位置，提高生成效率。
四、结束语
在企业车间生产过程中，为了保证信息数据传递的准确性，技术人员需要在其中采用RS-232串行通信结构将各个数控系统、DnC智能终端全部连接起来，实现网络化管理的目的。另外，在实际工作中还需要采取有效的措施充分发挥其功能，这样也就能够有效的提高机床的利用效率，克服车间在生产过程中存在的问题，降低其工作强度，这样才能够真正实现智能化与网络化的管理，通过实践证明，通过这一方式可以有效的促进企业的发展，提高企业的竞争实力，具有非常广阔的发展前景。
参考文献
高端的数控机床篇3
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3－28031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：p3.0RXD：串行数据输入端。p3.1tXD：串行数据输出端p3.2int0：外部中断0请求信号输入端。p3.3int1：外部中断1请求信号输入端。p3.4t0：定时器/计数器0外部输入端p3.5t1：定时器/计数器1外部输入端p3.6wR：外部数据存储器写选通。p3.7RD：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：3.1.28255a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、Ca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：
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高端的数控机床篇4
1.1轴类零件的功用、结构特点
轴类零件是比较常见的机械零件，在整个机械行业制品中所占的比例很大，应用很广泛。按机构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴等。轴类零件在机械中承担着于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩的作用。
1.2轴类零件的一般加工要求及方法
轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动率和经济效益。尽管任一零件都有着多种的加工方法，但无论如何选择都需要遵循一定的规律：首先要对零件图进行分析，研究零件结构的特点、精度、材质等要求；其次，根据实际的条件确定合理的工艺规程。1.3轴类零件加工的工艺路线一般的零件加工工艺路线为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。
2数控车床的概述
2.1数控机床的产生及发展
近年来，数控技术进入了快速发展时期，世界上第一台数控机床出现于1952年，是由美国麻省理工大学研发成功的，自此之后，世界各国纷纷投入资金对数控机床进行研发、生产和使用。我国数控技术的发展经历了四个阶段：第一阶段是1958年至60年代中期，这是我国数控技术的研发开始阶段；自60年代中期到70年代，数控技术逐步成熟并开始应用于车、钻、齿轮加工等领域；自70年代至80年代我国积极引进日本、美国等先进的数控技术并加以吸收、消化，使我国的数控技术有了进一步的发展；自1985年我国数控机床品种有了新的发展，但数控机床主要走中低端路线，80%的高端数控机床要进口，因此研发高档机床是我国目前发展的重要领域。数控机床由程序介质、输入输出装置、数控装置、伺服驱动装置与检测反馈装置及机床本体这五部分组成。同普通机床相比，数控机床在机械结构上减少了齿轮、轴类零件和轴承的数量；在操作上减少了手动操作机构的设置，使常用的操作按钮数量更少，操作更方便、更简单。
2.2数控机床的使用范围
数控机床的应用范围很广，能够以编程的方式进行各种零部件的加工，实用性很强，然而，由于价格昂贵，数控机床的使用范围受到了制约，并不适合所有类型的加工设计。目前，该设备主要的使用范围是：①加工精度高、结构形状复杂的零件；②严格按照既定标准、尺寸加工设计的零部；③本身价值比较高的零件。相对于其他类型的加工设备，数控机床具有加工精度高、加工稳定可靠、高柔性、生产效率高、劳动条件好等优势。据有关资料统计，当生产批量在100件以下，用数控机床加工具有一定复杂程度零件时，加工费用最低，获得的经济效益最高。
2.3数控机床的发展方向
（1）高速化近年来，随着我国机械制造业的飞速发展，需求也在不断增强，而作为工业制造的必备的设备，我国机床行业每年以两位数的速度增长，迎来快速发展时期，数控机床已成为我国机床消费的主流。不同行业对于数控机床有着不同的需求，航空领域需要的是高速、精密以及多轴联动的产品；电力行业需要的是高刚性、大扭矩的数控产品；而汽车工业需要的是大量生产线的专用机床。（2）高精度化随着国内制造业转型升级步伐的加快，数控化加工是机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率发展的趋势。我国对高端精密加工设备的需求与日俱增，用户对于高端机床产品的需求也越来越大。数控机床的高精度化发展，现在更专注于运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿研究，以求能够达到数控机床最佳精度状态。总的来看，市场对机床工具产品的需求已经过渡到中高端领域，普通机床产品的市场空间将越来越小。（3）控制智能化当今的市场充分证明，现在数控机床的智能化已经成为市场的热门需求和话题，智能化是机床行业发展趋势，个性化定制、系统解决方案，以技术为依托为客户提供智能输送整体解决方案，正在逐步变成现实。数控技术的智能化主要包括加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择、智能故障自诊断与自修复技术、智能故障回放和故障仿真技术、智能化交流伺服驱动装置、智能4m数控系统等。（4）极端化(大型化和微型化)随着我国高精密产业的发展，数控机床越来越凸显出其自身优势，其能够适应我国大型机械化发展趋势，不仅可以满足大型装备的功能性要求，还满足了其精度要求。目前，航空航天、半导体、光学部件、超精密轴承等零件加工，引入了超精密加工技术、纳米级技术，该技术要求发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，而数控机床与传统机床球体磨床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，使失效的概率大幅度降低。（5）网络化数控机床主要着眼于以数字化和网络化为支持的智能化生产，网络化是其必然的发展趋势。数控机床的网络化发展，能够实现数据参数的有效流通、共享，便于对数控机床的远程监控。（6）加工过程绿色化环境问题是全球性问题，特别是对于我国来说，环境问题目前已经成为中国社会经济发展面临的严重挑战之一，这一问题的日益突出和扩大，已经影响到区域的生态安全和可持续发展。数控机床的生产过程中需要大量资源，随着人们环保意识的增强，资源和环境问题得到了广泛的重视，近年来环保车床不断涌现，环保节能已成为工程机械产品升级的基本特征，绿色制造代表了未来全球发展的方向，环保节能机床的加速发展会使企业在市场上保持竞争优势和领先地位。
3本零件的设计分析
3.1零件图纸的工艺分析
3.2加工难点及处理方案
分析图纸可知，此零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等组成，对平面度的要求很高，为提高零件的质量，需要根据零件的形状、尺寸大小和形位公差要求选择合理的加工方案：（1）结合加工零件的形状和材料等条件，选用CJK6032数控机床。（2）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。（3）加工工序为：预备加工—车端面—粗车右端轮廓—精车右端轮廓—切槽—工件调头—车端面—粗车左端轮廓—精车左端轮廓—切退刀槽—粗车螺纹—精车螺纹。
3.3零件设备的选择
根据轴类零件的特点，既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度，该零件的加工对于技术要求更为严格，而普通车床加工设备很明显不具备该优势。而数控车床加工精度高，能做直线和圆弧插补，且刚性良好，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，可以保障其加工的尺寸精度和表面质量。根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，本文选用CJK6032数控机床加工该零件。该机床采用的是步进电动机形式半闭环伺服系统，设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件，且机构简单，价格相对较低。
3.4刀具与切削用量的选择
影响数控车床切削效率的因素有很多，主要有人为因素、环境因素及刀具和切削用量的选择，这些都制约着数控车床的工作状态，尤其是对于刀具的合理选择，能够加快数控车床的工作效率，保证零件加工质量。刀具的选择标准是刀具复杂程度、制造和磨刀成本。相对于普通机床而言，数控加工对刀具在刚性、精度、耐用度上有着更为严格的要求，同时，还要求所选择的道具尺寸稳定、便于安装调试。工件材料的切削加工性能是很复杂的，强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。经过研究图纸发现，该轴零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大，所以选择45钢为该轴类零件的材料。
3.5设置刀点和换刀位
高端的数控机床篇5
关键词：加工质量工艺因素程序编制机床精度
随着科技的进步，数控车床的应用越来越广泛。为合理发挥数控车床的加工特点，加工出合格的零件，保证数控车床加工零件的质量是十分重要的。零件的加工质量包括加工精度和表面质量。加工精度的评定指标有尺寸精度（如30h6）、形状精度（如直线度）和位置精度（如垂直度）；表面质量就加工而言主要考虑表面粗糙度值。
我根据几年的工作经验结合具体实例主要从以下两方面保证数控车削的加工质量。
一、合理的工艺因素
1.数控加工工艺性分析与处理
合理进行数控车削的工艺处理，是保证零件的加工质量和生产效率的关键。因此应根据零件图纸对零件进行工艺分析，明确加工内容和技术要求，确定加工方式和加工路线，选择合适刀具及切削用量等参数。以下面的零件图为例进行分析：
图零件图的加工工艺分析
具体工艺路线：采用三爪卡盘直接夹持工件毛坯，车左端面粗、精车左端面外轮廓至圆弧左侧掉头，垫铜皮装夹φ30mm外圆，卡爪端面与工件台阶相贴合，车右端面，保证总长φ90mm钻孔φ10mm，有效深度φ23mm扩孔φ20mm，总深φ20mm粗、精车外轮廓粗、精车内轮廓。
2.工件装夹方法的合理选择
数控车床上装夹工件的方法与一般车床基本一样。如合理选择定位基准和夹紧方式，注意减少装夹次数，尽量采用组合夹具等。除一般轴类零件用三爪自定心卡盘直接装夹外，对于一些特殊零件，必须合理选择装夹方法，否则将会对零件的加工质量产生负面影响，不能发挥数控车床高精度加工的优越性。上图中零件是一般轴类零件，故采用三爪卡盘进行装夹工件。
3.刀具的合理选择
一般来说，提高切削速度，减小进给量，可以提高表面加工质量，但进给量过小会提高冷硬程度和表面残余应力。适当增大前角、后角，减少主偏角、副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以提高工件的表面加工质量。但前角和后角过大，会使刀具耐用度降低，刀具磨损加快，降低表面质量；主偏角，副偏角太小，刀尖圆弧太大，易引起振动，使工件表面加工质量降低。正值刃倾角使切削流向工件待加工表面，并采取卷屑，断屑措施，可防止切屑拉毛已加工表面，提高表面加工质量。
4.切削用量的合理选用
上图零件的加工工艺处理如下：
（1）粗车左端外轮廓至圆弧左侧：采用三爪卡盘直接夹持工件毛坯，选用90°硬质合金粗车刀一把，车左端面，粗车左端外轮廓至圆弧左侧，主轴转速S=500r/min，进给量f=0.3mm/r，背吃刀量ap=2mm，以提高粗车时的切削速度，提高生产率。
（2）精车左端外轮廓至圆弧左侧：选用90°硬质合金精车刀一把，主轴转速S=1000r/min，进给量f=0.2mm/r，背吃刀量ap=0.5mm，以提高精车时的加工质量。
（3）车右端轮廓：掉头，垫铜皮装夹φ30mm外圆，卡爪端面与工件台阶相贴合。
a.车右端面：选用35°硬质合金右偏刀一把，车右端面，保证总长φ90mm，主轴转速S=600r/min，进给量f=0.1mm/r。
b.钻孔：选用φ10mm的钻头钻孔，有效深度φ23mm，主轴转速S=500r/min，进给量手动控制，背吃刀量ap=10，以保证尺寸要求。
c.扩孔：选用φ20mm的钻头钻孔，总深φ20mm，主轴转速S=400r/min，进给量手动控制，以保证尺寸要求。
d.粗车外轮廓：选用35°硬质合金粗车刀一把，主轴转速S=500r/min，进给量f=0.2mm/r，背吃刀量ap=1mm，以提高粗车时的切削速度，提高生产率。
e.精车外轮廓：选用35°硬质合金精车刀一把，主轴转速S=800r/min，进给量f=0.1mm/r，背吃刀量ap=0.25mm，以提高精车时的加工质量。
f.粗车内轮廓：选用盲孔粗镗刀一把，主轴转速S=500r/min，进给量f=0.2mm/r，背吃刀量ap=0.5mm，以提高粗车时的切削速度，提高生产率。
g.精车内轮廓：选用盲孔精镗刀一把，主轴转速S=700r/min，进给量f=0.1mm/r，背吃刀量ap=0.25mm，以提高精车时的加工质量。
二、加工程序编制
加工程序的正确与否直接关系加工零件质量的好坏，程序的编制要采用合理的方法进行编制。
在实际生产中要充分发挥数控车床高性能、高精度和高自动化的特点，加工出高质量的零件，必须考虑合理的工艺因素，正确地进行数控车床的加工程序编制，掌握数控车床的操作技能和提高机床精度，并进行全过程控制。
参考文献：
[1]毕毓杰.机床数控技术[m].北京：机械工业出版社，2002.
[2]赵长明，刘万菊.数控加工工艺及设备[m].北京：高等教育出版社，2003.
高端的数控机床篇6
关键词：数控车床；夹具；法兰盘；连接结构；定位；精度
中图分类号：tG519.1文献标识码：a文章编号：1673-1069（2016）21-191-2
1公司机械加工现状
公司前身是国家建国初期建设的老工业。刚入职的时候还看到现场布局多台普通车床，随着工艺改进，基本都被数控车床所替代。因此降低了劳动者的劳动强度和保证了零件加工的质量。对车间的加工设备的类型和数量进行统计，不难发现数控车床将近占设备数量的一半。说明公司零件加工大部分采用数控车床完成，零件加工工序内容分散。也存在机床费用的原因（一台数控车床20-30万，一台立式加工中心120-150万），致使数控车床占有的比例如此之高。（如图1）
2数控机床相配夹具存在问题
夹具与数控车床主轴采用过度法兰盘链接，保证夹具的设计回转中心和机床主轴的回转中心重合。法兰的结构如图2：
图示2端和机床主轴配合，保证图示2的锥孔和断面与主轴锥面和断面均接触。因此法兰安装需要经过多次红丹粉锥面试配和端面塞尺测量距离检查配合。最佳的配合状态：锥面接触装上后，端面的距离在0.04-0.06mm。螺钉压紧后，由于变形使法兰端面和主轴端面接触。
图示1端与夹具配合。法兰和主轴配合完成后，车图示1端外圆，保证与夹具的定位孔形成精密配合。因此，完成一套夹具的调试，需要完成图示1和2端的配合加工。
由于加工的零件结构相似，品种多样化。一条零件加工线需要兼顾几种零件的加工。因此需要经常更换夹具达到更换产品。每套夹具都需要对应一个法兰盘，更换拆装夹具的时候连带法兰一起拆卸。采用这种结构连接，每套夹具需要有相对应的法兰。这样增加了夹具的制造成本。经常拆卸夹具法兰盘，会造成基准定位的磨损，影响重装精度。每次夹具更换完成后，精度达不到零件的加工要求，需要进行二次精度的调整（主要调整零件的定位芯轴）。这样增加了夹具调试的时间，造成时间浪费。
3结构改进
图示4端与主轴连接，以前的方式进行试配。唯一
不同的：法兰盘上增加两个销子孔（图示2），法兰盘和夹具连接利
用“一面两销”的定位原理。依靠图示1面和图示2两个销子定位连接夹具，达到主轴和夹具的回转中心重合，进而保证装夹零件加工精度。与夹具连接的时候，为了避免图示3外圆的配合间隙过小，出现过定位的现象。外圆的尺寸比相对应夹具相对应配合孔的尺寸小0.15-0.25mm。
采用这种结构连接，每台数控车床只需固定安装一个法兰盘，与本序连接的所有夹具统一做成相配的结构尺寸。实现一个法兰盘对应多个夹具连接定位。
4改进的效果
①每台机床只需配装一个法兰盘。不论连接的夹具多少套，只要保证与法兰盘相对应的连接结构尺寸，都能在本序安装。因此，减少了法兰盘的数量，减少了法兰盘的配装次数，降低了夹具制造成本。
②小孔轴配合装配比大孔轴配合装夹容易，夹具拆装更换方便快捷，减少浪费时间。
③对于相同的配合精度等级，小孔的公差带比大孔的公差带小，定位更可靠。保证夹具更换后的机床加工的精度。
5结束语
在大部分的机械加工企业中，数控车床占有很大的比例，并且加工产品品种多样化。在数控车床上加工多品种的零件，需要配套的夹具保证加工零件的精度。改进后的结构，正好满足了夹具与机床连接强度和精度要求。
参考文献
[1]侯远滨.数控机床全自动夹紧系统的设计[D].哈尔滨工程大学，2007.
[2]张吉悦.自动夹取型车床进给系统关键技术研究[D].沈阳工业大学，2014.
高端的数控机床篇7
关键词：串行通讯；参数设定；数据传输；DnC加工
中图分类号：tn914文献标识码：a文章编号：1009-2374（2013）36-0018-04
随着数控机床在机械制造业中，特别是在航空、航天、汽车等行业的广泛应用，数控机床所加工的产品零件形状越来越复杂，依靠自动编程软件所生成的数控程序代码容量也越来越大，那么，如何可靠地将大容量的数控程序代码送入数控系统成为数控加工的关键。
现如今的数控机床系统大多具备RS-232串行接口，通过数控系统的RS-232串口与外部计算机之间连接实现串行通讯，是准确可靠传送数控代码的一种有效方法。本文借助南京第一机床厂有限公司生产的VCm-800（FanUC0imate-mD系统）加工中心机床提供的RS-232C串行接口平台，介绍通过RS-232C串口实现通讯系统硬件连接、通讯参数设置以及数据双向传输和DnC加工的方法。
1数据串行通讯系统改造与连接
1.1通讯系统组成
（1）南京第一机床厂有限公司VCm-800（FanUC0imate-mD系统）加工中心机床，配有9针和25针RS-232C串行接口；（2）装有UGnX6.0软件的pC机，提供9针串口Com1；（3）可实现数控编程、文件智能比较、刀位轨迹三维模拟以及DnC传输功能的CimCo软件公司通讯软件CimCoeditV5；（4）一头9针、另一头9槽式RS-232通讯电缆。
1.2串行通讯系统改造与连接
1.2.1通讯电缆线路连接改造。RS-232C串口是数据通信设备（DCe）和数据终端设备（Dte）间的一个接口，其引脚及功能见表1。其中，RXD（接收数据）、tXD（发送数据）、GnD（信号地）是三条最基本的连接端，DSR（数据准备好）、DtR（数据终端准备好）、RtS（请求发送）、CtS（清除发送）是硬件联络端口。pC机Com口各针脚及含义与RS-232C各针脚的含义对应相同，即2-RXD、3-tXD、5-GnD。由于在发送数据前，发送端给出发送信号请求，接收端发出数据终端准备好信号，发送端的DSR（数据准备好）接收到对方的DtR（数据终端准备好）信号后，开始在tXD上传送数据。所以，在软件握手协议情况下，只要保证“发对收、收对发、地对地”接线，就可以通信。现数控机床和pC机串口均为9针式，而提供的RS-232通讯电缆则是一头针式、一头槽式，必须将针式端改为槽式，通讯电缆接线方法：一端的“tXD发送数据”脚与另一端的“RXD接收数据”脚相连，“RXD接收数据”脚与“tXD发送数据”脚相连，“GnD信号地”对应相接，其接法如图1
所示。
表1RS-232C串口的引脚功能
DB-9串行口的针脚功能
1-DCD载波检测
2-RXD接收数据
3-tXD发送数据
4-DtR数据终端准备好
5-GnD信号地
6-DSR数据准备好
7-RtS请求发送
8-CtS清除发送
9-Ri振铃指示
图1通讯电缆接线
1.2.2串行通讯系统硬件连接。通过RS-232通讯电缆将外设pC机与FanUC0imate-mD数控系统进行连接，RS-232电缆的DB9端（9槽）与pC机Com1串口（9针）连接，通讯电缆的另一端（9槽）与数控系统的RS-232C串口（9针）相连。通讯方式采用三线通讯协议，握手协议选择Software（Xon/Xoff）。
1.2.3通讯系统连接注意点：（1）通讯电缆连接pC机和数控系统需在断电的情况下进行；（2）通讯电缆应使用长度≤15m的双绞屏蔽电缆；（3）数控机床与计算机可靠接地；（4）禁止在通电情况下任意插拔通讯电缆。
2数控机床与pC机数据通讯
使用RS-232C串口实现pC机与数控系统通信之前，必须要对通讯软件、pC机和数控系统中与数据传输有关的参数进行正确的设置。
2.1pC侧通讯参数设置
2.1.1pC机通讯参数设置。打开pC机控制面板，双击“打印机和其他硬件”，双击“系统”，在“系统属性”对话框中选择“硬件”下的“设备管理器”，打开“设备管理器”对话框，双击“端口”下的“通讯端口”，出现“通讯端口属性”对话框，选择“端口设置”，设置波特率为9600bps、数据位为8、奇偶校验为“无”、停止位为2、流控制（握手协议）为“Xon/Xoff”等。
图2通信软件参数设置
图3系统“设定”数据页面
2.1.2CimCoeditV5通讯软件参数设置。运行CimCoeditV5通讯软件，选择[机床通讯]/DnC设置，打开“DnC设置”页面，选择机床后点击“设置”，根据电脑配置选择通讯串口Com1，设置波特率为9600bps、奇偶校验为“无”、停止位为2、数据位为8，流控制为“软件”，详见图2。点击“确定”回到“DnC设置”页面，即可看到设置的参数信息，选择“机床类型”为“iSomilling”，“确定”，完成通讯软件参数设置。
2.2FanUC0imate-mD数控系统通讯参数设置
2.2.1数控系统通讯参数。VCm-800机床系统提供两个通讯串口：9针串口1与25针串口2，两个串口对应了1、2两个通道，可通过机床面板上的[SYStem]功能键设定i/o通道参数来激活对应的通道，通道与参数对应关系见表2，本例设置i/o=1，即选择通道1。在使用RS-232C串口通信前，还需设定对应通道的通信参数，如波特率、停止位、数据位等，这些参数应与pC机及通信软件中设置的通讯参数一致。需要设置的通讯参数及含义见表3。
表2通道与参数对应表
通道参数备注
i/o=0
（通道1）00101停止位及其他
00102输入/输出设备规格
00103波特率
i/o=1
（通道1）00111停止位及其他
00112输入/输出设备规格
00113波特率
i/o=2
（通道2）00121停止位及其他
00122输入/输出设备规格
00123波特率
表3机床通讯参数及含义
参数号参数含义
00020RS-232C串行端口1∶9针
00100设定程度段结尾及是否进行注释检查
00111设定停止位、输出代码格式等
00112i/o设备规格设定
00113波特率设定为9600bps
00000输入/输出代码为aSCii时需设定
2.2.2数控系统通讯参数设置方法。
（1）选择机床面板上的mDi方式，按[oFS/Set]功能键，选择[设定]软键，出现图3“设定”数据页面，将“写参数”选项从“0”改为“1”，参数即处于可改写状态。
（2）在mDi方式下，按[SYStem]功能键，选择[参数]软键，调出“参数”页面，输入需要修改的参数号，按下[号搜索]软键，将光标定位到需修改的参数位处，输入参数值，按[输入]软键，参数值即被设定。
（3）再次进入“设定”数据页面，将“写参数”选项从“1”改为“0”，参数即处于写保护状态，按[ReSet]键。
（4）选择mDi方式[SYStem]功能键[系统]软键[+]翻页键[所有i/o]软键[程序]软键，可显示所设置的系统通信参数信息，参数信息与参数对应关系如下：
2.3数据双向传输与DnC加工调试
2.3.1从pC机到数控机床的程序传输方法与操作
步骤：
（1）数控加工程序文档生成。运行UGnX6.0软件，调用建模模块绘制零件的三维模型，调用数控加工模块定义零件加工参数并生成数控加工仿真轨迹，最后调用后处理模块生成零件数控程序代码，另存为写字板或记事本文档，并按照以下格式进行修改，建立文本文档。
%
o××××（程序名，也可用“：”代替地址“o”）
…程序段
…
%
图4pC机到CnC数据通讯过程
图5CnC到pC机数据通讯过程
（2）加工程序传输操作：
遵循接收者等待的原则，在机床操作面板上选择eDit方式[pRoG]功能键，出现“程序”编辑页面按下[操作]软键[+]翻页键[输入出]软键[F读取]软键键入程序号（如6543），按下[o设定]软键按下[执行]软键，显示屏出现闪烁的“输入”，机床系统进入接收等待状态。
在CimCo通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“发送文件”，选择机床设备、程序所在的路径和程序名后，点击“打开”，加工程序即从pC机传送到数控系统，pC机屏幕上显示发送进度及状态，数控系统接收完毕后，显示屏上的“输入”显示消失。数据传送过程如图4所示。
2.3.2从CnC系统到pC机的数据传输方法与操作步骤：
（1）在CimCoeditV5通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“接收文件”，选择机床设备、指定数据存放的路径和名称后，进入接收等待状态。
（2）在机床操作面板上选择eDit方式[pRoG]功能键，出现“程序”编辑页面按下[操作]软键[+]翻页键[输入出]软键[F输出]软键键入要输出的程序号（如0126），按下[o设定]软键按下[执行]软键，CnC显示屏出现闪烁的“输出”，数据即由CnC端传送到pC机端，完成输出处理后，数控系统显示屏上的“输出”显示消失。数据接收过程如图5所示。
2.3.3DnC加工方法：
当加工程序的容量超过数控系统的存储容量时，采用一次性数据传输方法是行不通的，此时可采用DnC加工方式解决系统存储容量不足的问题。DnC加工方式下，程序仍存放在pC机中，由数控系统通过通讯系统边读取边加工。DnC加工方式通讯参数设置同上，传输过程步骤为：
（1）选择DnC方式，将面板“进给倍率”拨到较小位置，按下“循环启动”按钮，系统处于接收等待状态。
（2）在CimCoeditV5通讯软件中，点击“机床通讯”菜单下的“发送文件”，选择机床设备、程序所在的路径和程序名后，点击“打开”，加工程序即由pC机向CnC系统传送，进入DnC加工状态。
3结语
本文采用RS-232C串口和通讯电缆实现pC机与FanUC0i系统之间可靠的双向数据传输，不仅解决了大容量程序传输难的问题，同时通过数据传输系统还可以实现系统参数备份，在数控机床使用过程中，当机床遇到参数意外丢失的情况下，可以快速得以恢复，保证机床正常工作。
参考文献
[1]刘海涛.FanUC-0i数控系统与笔记本电脑之间的串
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[3]孙家广，郑少辉.数控机床串行通讯[J].机床与液
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高端的数控机床篇8
【关键词】数控机床的加工精度影响因素；精度提高方法
1数控机床的加工精度影响因素
1.1对安装环境的要求
1.1.1对安装位置的要求
数控机床的安装位置是有一定的要求，要远离有震动的位置，避免潮湿和有关热辐射对机床的影响，例如，在机床安装的位置有振源，我们要对机床做一些防振措施。
1.1.2对温度的要求
数控机床的工作环境温度是在30摄氏度以下，一般来说在数控机床的内部都设有防潮设备，例如排风机，来保证数控机床内部元件的正常工作温度。数控机床的内部温度如果过高会影响元件的寿命，导致机床加工精度下降。
1.2数控机床的就位
机床就位的注意事项：
（1）数控机床从生产厂家运送到后，必须要和厂家的工作人员认真检查包装完整性，而且要进一步开箱检查。工作人员包括设备管理人员、设备采购人员、厂家的指定负责人等等。
（2）在开箱检查时，避免杂物调入包装箱内，以免损坏机床的重要部件，影响加工精度或者影响机床的正常工作。
（3）吊运和铲运时，避免车辆大幅度旋转，以免包装箱内的设备发生碰撞。
2数控机床的误差
2.1主轴回转误差
主轴回转误差：是指机床的主轴实际回转时各瞬间的回转轴线相对于其平均回转轴线的变动量，主轴的误差是影响数控机床加工精度最主要因素，因为无论加工任何零件，主轴的精度都需要保证，所以说保证主轴的精度是非常重要的。
如果数控车床的主轴在回转一周时，来回跳动一次，那么加工出来的形状则似为螺旋线：向前跳动的半周形成右螺旋面，向后跳动的半周形成左螺旋面，端面对轴心线的垂直度误差随切削半径的减小而增大，其关系为：
tanθ=■
式中：a――主轴轴向圆跳动的幅度；
R――工件车削端面的半径；
θ――端面切削后的垂直度偏差。
2.2导轨误差
导轨误差项有三种，分别为水平面内的直线度、垂直面内的直线度、扭曲。在以上三种影响因素中，导轨的水平方向上影响最大，在垂直方向上可以忽略不计，同时也要考虑导轨的扭曲。
假设导轨仅有导向误差α（为σ1绕i′的转角），由解析几何知，p点在σ′和σ1中的坐标有如下关系：
■
记列矩阵为r′=[x′y′z′]tr1=[x1y1z1]t
3数控机床的精度提高方法
3.1机床导轨的调平
3.1.1意义
机床导轨是机床安装水平的检验关键，机床的主床身及导轨安装水平调平的目的是为了取得机床的静态稳定性，它是机床几何精度和工作精度检验的前提条件。
3.1.2调整的方法
导轨的调平方法通常使用水平仪在为机床准备的地基上用地脚螺栓和垫铁精调机床主床身及导轨的水平。同时调整和移动机床上的零部件，观察水平仪的变化并记录数据。
如果导轨的精度不在范围内调整机床的几何精度，使导轨的平整度在允许范围内，一般机床床身普遍是靠垫铁支撑，各支撑垫铁全部起作用后，再压紧地脚螺栓。
3.1.3允许的偏差范围
对于一般精度机床，水平仪计数不超过0.04mm/1000mm；对于高精度机床水平仪计数不超过0.02mm/1000mm。
导轨故障原因为导轨面研伤；排除方法用180#砂布在机床导轨上修复研伤面。
导轨故障原因是导轨压板研伤；排除方法把机床的压板拆下，调整压板与导轨间隙。
导轨故障原因为导轨镶条与导轨间隙太小，调得过紧；排除方法是调整镶条止退螺钉的松紧度，知道调整到运动部件运动灵活，调整完事后锁紧止退螺钉。
3.2数控机床几何精度的调整
机床的整体床身在找平后移动其上的零部件，观察在所有坐标内机床的精度在水平方向上的变化情况，调整机床相应的几何精度，使之在允许的误差范围内。在整个过程中，以垫铁来调整水平为主，同时也可以调整导轨上的镶条和预紧滚轮等。
在保证数控机床的本身稳定的情况下，通过调试调整机械手与主轴、刀具库之间的相对位置；调整托盘与交换工作台面的相对位置；预调整精度检验可将机床几何精度调整到出厂精度。
3.3机床定位精度的检验
由于数控机床的的动作主要靠数控编程的指令来实现，因此定位精度决定于数控系统和机械传动误差。数控装置控制着机床各运动部件的运动，而各运动部件在程序指令控制下所能达到的精度直接反映加工零件所能达到的精度，所以，定位精度是一项很重要的检测内容
定位精度主要检测以下内容。
①各直线运动坐标轴的定位精度和重复定位精度检验。
②直线运动的原点返回精度检验。
高端的数控机床篇9
关键词：pLC数控系统
1.pLC的基本结构及工作原理
pLC采用的是典型的计算机结构，主要包括CpU、Ram、RaD和输入、输出接口电路等。其内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。如果把pLC看作一个系统，该系统由输入变量-pLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为pLC的输入变量，它们经pLC外部输入端子输入到内部寄存器中，经pLC内部逻辑运算或其他各种运算、处理后送到输出端子，他们是pLC的输出变量。由这些输出变量对设备进行各种控制。这里可将pLC看作一个中间处理器或变换器，以将输入变量变换为输出变量。
pLC控制系统组成：
（1）输入部分：如按钮开关、限位开关、压力检测开关、液位报警开关、温度检测开关等，直接与pLC输入端子相连接，用以产生输入控制信号，这些信号来自操作台上的人工指令。
（2）控制部分：反复执行根据被控对象的实际控制要求所编制的用户程序，并产生各种输出控制信号。
（3）输出部分：如接触器、电磁阀、三色报警、驱动使能、控制使能等，它们直接与pLC输出端子相连接，用以控制被控对象的动作。
pLC工作过程分三段进行：
（1）输入处理：pLC以重复扫描方式执行用户程序，在执行程序前首先按地址编码顺序将所有输入端子的通断状态（输入信号）读入输入映象寄存器中，然后开始执行用户程序，在执行过程中，即使输入信号发生变化，输入映象寄存器的内容也不变，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才重新读取输入状态。
（2）程序控制：在程序执行阶段，pLC顺序扫描用户程序，每执行一条程序所需要的信息都从输入映象寄存器和其他内部寄存器中读出并参与计算，然后将执行结果写入有关输出映象寄存器中。
（3）输出处理；当全部指令执行完毕后，将输出映象寄存器中的状态全部传送到输出锁存寄存器中，构成pLC的实际输出并有输出端子送出。
2.pLC与CnC机床的连接方式
CnC数控系统的控制信号有两类。一类是高速信号，主要用于各个坐标轴的插补运动；另一类是低速信号，主要用于控制主轴电机的正、反运转、接触器、电磁阀的通断等开关量。
目前，立式加工中心pLC的形式有两种：一种是采用单独完成pLC功能，即配有专门的pLC，pLC在CpU外部Q为外装pLC，如西门子的802Dsl系统；另一种是采用数控系统与pLC合用一个CpU的方法，pLC在CpU内部称内装型pLC。立式数控车床的控制系统采用的是802Dsl，即采用的是外装型pLC。可编程控制器与CnC机床的联接方式本质上是外电路联接方法，通过CnC数控系统i/o口发出控制指令，使可编程控制器输入端无触点开关通断，通为“1”；断为“o”，完成可编程控制器对机床强电的逻辑控制。
2.1pLC输入输出端与机床面板信号连接
立式数控车床的操作面板有27个自定义键。机床操作面板的背后的两个50芯扁平电缆插座，可通过扁平电缆与pp72/48模块的插座连接。结合该机床控制操作的自身特点要求，在机床面板上定义了一些操作键，完全能够满足机床控制的基本要求。CnC立式加工中心操作面板上有按钮、旋钮开关、和指示灯等（见图2.1），按钮、旋钮开关等直接与可编程控制器的输入端接线柱相连，指示灯接线直接与pLC输出端接线柱相连，指示灯的亮暗取决于相应的pLC输入端的开关状态及固化在pCRom卡中的梯形图程序。
机床面板各键定义如下：
#1：油泵启动#2：油泵停止#3：主轴i挡#4：主轴ii挡#5：动#6：冲刷冷却#7：增量选择#8：JoG运行方式#9：回参考点#10：自动方式#11：单段运行#12：手动输入#13：主轴正点#14：主轴停止#15：主轴反点#16：正向排屑#17：+X#18：负向排屑#19：+Z#20：快速#21：-Z#22：空#23：-X#24：空#25：复位#26：nC停止#27：nC启动右侧从上到下分别：急停按钮、主轴倍率开关、进倍率开关。
2.2pLC输出端与机床强电信号连接
pLC在CnC机床中的主要作用是控制强电部分，如：主控电源、伺服电源、刀架电机正反转、排屑器电机正反转、主轴风扇、电机、冷却电机、冰箱控制等。由于流过强电电路的电流很大，在pLC输出端都接有保护用继电器。在每一个交流线圈两侧并联阻容电路以吸收由于线圈通断时产生的浪涌电流。为了提高电机运行的可靠性，在接触器线圈电路中加有互锁保护触点。同理，每个电机的运行程序控制逻辑都固化在pCRom卡中，受机床操作面板开关和数控系统软件的控制。
2.3pLC输入端与CnC机床数控装置i/o口的联接
可编程控制器输出端的通断是由其输入端通断状态及梯形图程序决定的，CnC机床数控装置与可编程控制器的联接是通过软开关直接控制pLC输入端的通断，以决定pLC输出端的状态。CnC机床数控装置i/o门与pLC输入端的联接，从数控装置i/o口的信息流向分析，可以分为两种情况：一是数控装置从i/o口输出指令，控制pLC完成相应的动作：另一种是检测pLC输入口的开关状态，数控装置的i/o口是输入信号，数控装置根据输入信号的性质做出相应的控制。
3.pLC调试
首先利用准备好的“802Dsl调试电缆”将计算机和802Dsl的Coml连接起来：802Dsi
必须进机方式：系统――pLC――Step7连接――设定通讯参数――拥有一个编译无误的pLC程序，然后才能利用pLC编程工具软件将该应用程序下载到802Dsl中；下载成功后，需要启动pLC应用程序；可利用监控梯图的状态；（不包括局部变量L的状态）；可利用监控内部地址的状态；还可利用“交叉应用表”来检查是否有地址冲突；联机调试的检验项目根据视床类型的不同而不同。
对立式数控车床进行pLC程序联机调试时，调试项目主要包括：
机床运行电气安全措施：急停按钮功能、进给轴正/负方向超程保护、超程释放功能、指示灯报警及报警复位、停止运行控制：
nC工作方式检验：手动数据输入（mDi）方式、自动（aUto）方式、编辑（eDit）方式、手动连续进给（JoG）方式、手轮（HanDLe）方式；
与程序运行有关的nC状态检验：循环起动、进给保持、单程序段、程序段跳过、机床锁住、辅助功能锁住、主轴进给倍率选择、手动连续进给倍率选择、手轮倍率选择、快速移动及快速倍率选择？指令代码译码控制检验：m、S、t代码译码控制；
主轴系统控制性能检验：主轴手动起/停及正反转控制、主轴自动起/停及正反转控制、主轴转速倍率选择、主轴准停控制、刀具的夹紧/松开及其指示灯显示控制；
液压系统控制检验：液压泵电机起/停控制、液压泵电机过载安全控制；
冷却和排屑系统控制检验：冷却泵和排屑装置电机起停控制、冷却泵电机过载及排屑装置卡住安全控制；
系统运行控制；机床各功能部件故障报警控制；
在作每项功能验证调试之前，必须搞清受控对象所执行的顺序动作；待验证和调试的顺序程序的逻辑控制关系：是否会使机床出现意外的动作或事故等。
若程序运行正常，无需进行修改，便可将pLC程序向Rom写入，此外还要注意做好程序的保存，将程序的梯形图及索引打印出来，经调试最终确认合格的pLC程序是重要的技术文件，除固化到epRom中外，还应采取存入软盘等方式进行备份。
当立式加工中心电气控制系统出现故障时，为分析和查找故障原因，除需要查阅CnC使用说明书、电气控制原理图外，有关程序的文件也是必不可少的，这些文件包括：经调试确认的梯形图程序；用于梯形图程序的pC数据表（定时器、计数器、pC参数、数据表、内部继电器等的分布地址和各种预设定值）。
结论
本文首先介绍了pLC基本结构及工作原理、pLC与CnCC床的连接方式，其次介绍了CnC加工代码在pLC上的实现方法，然后介绍了pLC的编程步骤及程序的模块化设计，接着重点结合本次立式数控车床控制系统的设计对其进行梯形图编程包括主程序及其各个子程序，最后介绍了pLC的调试项目包括的内容。
高端的数控机床篇10
[关键词]机床坐标系机床参考点工件坐标系之间的关系
在多年的数控编程理论和实践教学中，笔者发现，许多学生只注重数控编程的学习，而对坐标系的设置只是机械的照搬，对各坐标系的原理和它们之间的关系却不求甚解，虽然经常强调，但在思想上还是引不起足够的重视，致使在实际使用的时候不知所措。
那么什么是机床坐标系？什么是机床原点？什么是机床参考点？它们与设置工件坐标系又有什么关系呢？
机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点或机床零位。是机床制造厂家设置在机床上的一个物理位置，在数控车床上，一般设在主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处。以机床原点为坐标系原点在水平面内沿直径方向和主轴中心线方向建立起来的x、z轴直角坐标系，成为机床坐标系。建立机床坐标系，其目的（功能）有三：
一、机床坐标系是制造和调整机床的基础
不论是普通车床还是数控车床，在车床硬件组装和调试时，都必须首先建立一个工艺点（或坐标系），以此为基准来调整和修调一些工艺尺寸诸如机床导轨与主轴轴线的平行度、导轨与主轴的高度、尾座顶尖与主轴是否等高、主轴的径向跳动量、轴向窜动量等等。这是一个固定点，这个工艺点一旦确定，一般不允许随意变动。
二、建立机床与数控系统的位置关系
我们可以把数控车床分为三大模块，一是数控系统（软件），二是车床本体（硬件），三是被加工工件（浮动件）它们分别有三个坐标系，即程序坐标系、机床坐标系和工件坐标系。
数控机床上电后，三个坐标系并没有直接的联系，因此每次开机后无论刀架停留在机床坐标系中的任何位置，系统都把当前位置认定为(0，0)，这样会造成坐标系基准的不统一，数控车床一般采用手动或自动方式让机床回零点的办法来解决这一问题。
其原理是将刀架运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处（机床零点），这时溜板碰到了已预先精确设置好的行程开关或机械挡块，信号即刻传送到计算机系统，系统复位，此时crt上显示系统已预设置好的x0.000、z0.000坐标值，使机床与系统建立了同步关系，也就是让系统知道了机床零点的具体坐标位置，建立了测量机床运动坐标的起始点。此后crt上会适时准确地跟踪刀架在机床坐标系中运动的每一个坐标值。
但是，由数控车床的结构分析可知，将刀架中心点（对刀参考点）运行到主轴旋转中心与卡盘后端面之交点处是不可能的（会发生机床干涉），故此我们在机床坐标系x、z轴的正方向的最大行程处设立一个与机床坐标系零点之间有精确位置关系的工艺点，并用行程开关或机械挡块或栅尺定位。这个点我们把它称为针对机床零点的一个参考点。当数控装置通电后让刀架回机床参考点，实际上就达到了机床回零的同样的效果。
由此可知，机床参考点和机床零点之间是有着密切联系的两个点，机床参考点也是机床上的一个固定点，是数控机床出厂时已设定好的，该点是机床坐标系的x、z轴的正方向的最大极限处的一个固定不变的极限点。其位置由机械挡块或行程开关或栅尺确定。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同，所建立的坐标系叫作参考坐标系。
三、机床坐标系也是设置工件坐标系的基础
在普通车床上加工工件，由于都是靠手工操作，所以对工件坐标系没有太多的要求，但在数控车床操作中，数控系统根据所输入的工件程序，通过系统运算后，由数控装置来控制数控车床的执行机构按工件程序的轨迹运动，来达到对工件加工的目的，但数控车床各个轴的运动都是按机床坐标系进行运动的。当工件在车床上安装后，虽然工件全身置于机床坐标系中，但具体在机床坐标系中的位置并没有得以确认。也就是说机床坐标系与工件坐标系之间还没有建立有机的统一。以机床坐标系运行的刀具，不可能与工件轮廓相吻合。
在实际操作中，人们通常采用试切对刀法来解决这一问题（确定工件坐标系在机床坐标系中的具体位置）。
我们可以在所装工件上任取一特殊点（一般是工件的左端或右端），这一点我们称为工件坐标系原点，它是工件上所有转折点坐标值之基准点，（为了提高零件的加工精度，避免尺寸换算和基准不重合误差等，工件原点应尽量设定在零件的设计基准或工艺基准上）。以此点建立的坐标系，称之为工件坐标系。在手动方式下，分别用车刀试切工件的端面和外圆找到工件原点，测量出工件原点到机床原点在x、z方向间的距离，这个距离称为工件原点偏置值，即机床原点在工件坐标系中的绝对坐标值。将这个偏置值预存到数控系统中，加工时，工件原点偏置值能适时自动地加到以机床坐标系运动的各轴上，使数控系统通过机床坐标系+工件偏置值来确定加工工件的各坐标值。通过这些操作，我们又建立了工件坐标系与机床坐标系及数控系统之间的联系。
不过由于各厂家的习惯不同，机床零点参数设置不尽相同，crt位置界面显示值也不一样，大多数数控车床会参考点后crt显示为x0.000、z0.000，表明机床坐标系零点与机床参考点重合。也有少部分车床参考点与之相反，crt显示为参考点到机床零点的实际距离，比如x600.000、z1010.000。即机床坐标系零点与机床参考点分离。
由于数控车床的机床零点和参考点设置的不同，在设置工件坐标系时，也就出现了不同的情况。
一、机床坐标系零点与参考点重合
机床上电后，执行机床回参考点操作动作，当刀架移动到x、z轴正向最大行程处时，装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块，瞬时向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，既回到了参考点，并且以此点为原点建立了机床坐标系，此时crt显示x0.000、z0.000（如图1所示），即机床坐标系零点与参考点重合。此后，刀具及x、z轴的移动范围以及工件的放置位置都在机床坐标系的负方向。
如果我们用g54设置工件坐标系，用刀具试切工件外圆和右端面，当刀具移至试切点a，此时crt显示xj=-210.538，zj=-200.347，测量工件直径为ф24.426，那么：
x方向的零点偏置值x=-xj-ф=-210.538-24.426（直径值）=-234.964………（1）
z方向的零点偏置值z=-zj-0=-200.347-0=-200.347……………………………（2）
将x=-234.962、z=-200.347输入到g54下的相应位置中，系统即刻由机床坐标系转换成了以o为原点的工件坐标系，即工件坐标系设置完成。
（事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找当刀位点到达工件(0，0)时，刀架上的参考点在机床坐标系中的位置，这里不详述。）
图1机床坐标系零点与参考点重合
二、机床坐标系零点与参考点分离
机床上电后，执行机床回参考点操作动作，当滑板移动到x、z轴正方向最大行程处时，装在纵向和横向拖板上的行程开关碰到了机械挡块，瞬时向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，表示回到了参考点，此时crt显示如x600.000、z1010.000（如图2所示），由crt显示可知，车机床参考点距机床零点的距离在x方向为600.000，在z方向1010.000，说明机床坐标系零点与机床参考点分离。车床参考点仍设在机床坐标系x、z轴的正方向的最大行程处，而车床的机床原点则定义在主轴旋转中心线与卡盘后端面的交点处。由此看出，刀具及x、z轴的移动范围以及工件的放置位置都在机床坐标系的正方向。
同样，如果我们用g54设置工件坐标系，用刀具试切工件外圆和右端面，当刀具移至试切点a，此时crt显示xj=295.933，zj=150.0，测量工件直径为ф84.723，那么：
x方向的零点偏置值x=xj-ф=295.933-84.723（直径值）=211.211…………（3）
z方向的零点偏置值z=zj-0=150.0-0=150.0……………………………………（4）
将x=211.211、z=150.0输入到g54下的相应位置中，系统即刻由机床坐标系转换成了以o为原点的工件坐标系，即工件坐标系设置完成。
图2机床坐标系零点与参考点分离
由上述分析可知，数控车床的机床零点和参考点的重合与分离，直接影响着零点偏置值的确定，直接关系着工件坐标系的设置，在实际操作中要根据不同的数控车床区别对待。
综上所述，由机床回参考点操作，我们建立了数控系统（软件）与数控机床（硬件）之间的联系，又通过对刀操作建立了数控机床与工件（浮动件）之间的联系，换言之，将输入数控系统的所编程序的坐标系和机床坐标系、工件坐标系达到了有机的统一（前题是工件坐标系和编程坐标系是一致的），又通过系统对所编工件程序各数值的计算，驱动机床上的伺服机构带动刀具，将工件完全“复制”出来。
通过上面的论述我们可知，在学习数控编程和操作时，各坐标系之间的关系是何等的重要，如果深刻的理解了机床坐标系、机床参考点与工件坐标系的关系，在理论学习中许多问题可以迎刃而解，在实际操作中对不同的数控机床将会灵活运用，对我们更好地理解掌握数控机床的加工原理，以及在处理加工过程中的许多问题都有很大的帮助。
参考文献：