1、生命是永恒不斷的創造，因為在它內部蘊含著過剩的精力，它不斷流溢，越出時間和空間的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表現的形式表現出來。泰戈爾湖南師大高等教育自學考試本科生畢業論文簡析數控機床及未來的發展 學生姓名：廖學軍考籍號： 年級專業：2008級數控班指導老師及職稱：學 院：湖南師范大學工學院 湖南·長沙 提交日期：2010年05月 目 錄摘要1關鍵詞11 前言12 數控機床的產生與發展13 數控機床的分類13.1 按加工工藝方法分類33.1.1 金屬切削類數控機床33.1.2 特種加工類數控機床33.1.3 板材加工類數控機床33.2 按控制運動軌跡分類33.2.1 點位控制

2、數控機床33.2.2 直線控制數控機床4 3.2.3 輪廓控制數控機床4 3.3 按驅動裝置的特點分類43.3.1 開環控制數控機床43.3.2 閉環控制數控機床53.3.3 半閉環控制數控機床53.3.4 混合控制數控機床64 數控車的工藝與工裝削64.1 合理選擇切削用量64.2 合理選擇刀具74.3 合理選擇夾具8 4.4 確定加工路線84.5 加工路線與加工余量的聯系84.6 夾具安裝要點85 程序首句妙用與控制尺寸精度的技巧85.1 程序首句妙用G00的技巧85.2 控制尺寸精度的技巧95.2.1 修改刀補值保證尺寸精度9 5.2.2 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度95.2.3

3、 程序編制保證尺寸精度105.2.4 修改程序和刀補控制尺寸106 數控技術106.1 數控機床電氣控制系統綜敘106.2 數控機床運動坐標的電氣控制12結論14參考文獻14致謝14 湖南師大高等教育自學考試本科生畢業論文誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業論文是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 畢業論文作者簽名： 年 月 日簡析數控機床及未來的發展學 生

4、：廖學軍指導老師：湖南師范大學，長沙410128摘 要： 世界制造業轉移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經進入工業化發展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業正逐漸向發展中國家轉移。我國目前經濟發展已經過了發展初期，正處于重化工業發展中期。 未來10年將是中國機械行業發展最佳時期。美國、德國的重化工業發展期延續了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業發展期平均延續了12年，我們估計中國的重化工業發展期將至少延續10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨著中國重化工業進程的推進，中國企業規模、產品技術、質量等都將得到大幅提升，國產機械產品國際競爭力增

5、強，逐步替代進口，并加速出口。目前，機械行業中部分子行業如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經受益于國際間的產業轉移，并將持續受益；電站設備、工程機械、床等將受益于產業轉移，加快出口進程關鍵詞 : 數控 工業化發展 刀具 機床1 前言近年來，隨著現代制造業及數控技術的不斷發展，數控機床的應用范圍越來越廣。制造設備的大規模數控化，不僅需要大量的數控技術高技能型人才，而且對制造業數控人才的知識結構提出了新的要求。 2 數控機床的產生與發展 隨著科學技術的發展，數控車床產品日趨復雜化和精密化更新換代也越來越頻繁個性化的需求使得生產類型由大批、大量向多品種、小批里生產轉換，這樣相應地對數控車床產

6、品加工的精度、效率、柔性及自動化等提出了越來越高的要求。數控車床等機械行業傳統、典型的加工方式主要有三種： ( 1 ）采用普通通用機床的單件、小批生產。由技術工人手工操作控制機床，工藝參數基本由操作工人確定，生產效率低，產品質量不穩定特別是一些復雜的零件加工，需依賴靠模或借助畫線和樣板等手工操作的方法進行加工，加上效率和精度受到很大限制。 ( 2 ）采用通用的機械自動化機床（如凸輪自動車床）的大批童生產以專用凸輪、靠模等實體零件作為加工工藝、控制信息的載體來控制機床的自動運行。若產品更新，則需設計、更換或調整相應的信息載體零件，因此需要較長的準備周期，僅適用于大批量簡單零件標準件類的加工。 (

7、 3 ）采用組合專用機床及其自動線的大批量生產一般以系列化的通用部件和專用化夾具、多軸箱體等組成主機本體采用PLC實現自動或半自動控制其加工工藝內容及參數在設備設計時就嚴格規定使用中一般很難也很少更改這種自動化高效設備需要較大的初期投資和較長的生產準備周期，只有在大批量生產條件下才會產生顯著的經濟效益。顯然二L 述三種加工方式對于當前機械制造業中占機械加工總量70 %至80 的單件小批量生產的零件很難適應。為r 解決上述問題，滿足多品種、小批量、復雜、高精度零件的自動化生產要求迫切需要一種通用、靈活、能夠適應產品頻繁變化的柔性自動化機床以計算機技術為依托，1952 年美國帕森斯（Parsons

8、）公司和麻省理工學院（MIT ）合作，研制成功了世界上第一臺以數字計算機為基礎的數字控制三坐標直線插補銑床，從而使得機械制造業進人了一個嶄新時代。第一臺數控機床問世以來，隨著微電子技術、白動控制技術和精密測量技術的發展，數控技術也得到了迅速發展先后經歷了電子份（1952 年）、晶體管（1959年）、小規模集成電路( 1965 年）、大規模集成電路及小型計算機（1970 年）和微處理機或微型計算機（l 974 年）等五代數控系統。前只代數控系統屬于專用控制計算機的硬接線（硬件）系統，一般稱為NC ( numerical control ）20世紀70 年代初期計算機技術的迅速發展使得小型計算機的

9、價格急劇下降，從而出現了以小型計算機代替專用硬件控制計算機的第四代數控系統。這種系統不僅具有更好的經濟性，而且許多功能可用編制的專用數控車床程序實現，并可將專用程序儲鑄在小墊計算機的存儲器中構成控制軟件。這種數控系統稱為CNC( computerized numerical control） 即計算機書毛制系統。20 世紀70 年代中期以微處理機為核心的數控系統MNC 得到了迅速發展。CNC 與MNC 均稱為軟接線（軟件）致控系統。NC 數控系統早已經淘汰，現代教控均采用MNC 數控系統目前通常將現代數控系統稱為CNC 。1958 年，北京機床研究所和清華大學等單位率先研制了電子管式開環伺脹驅

10、動的數控機床。由于歷史原因，遲遲未能在實用階段上有所突破。70 年代初期，我國研制的數控裝置主要采用晶體管分立元器件，性能不穩定，可靠性差，只有少甘的數控機床（如專用數控鐵床及非圓齒輪插齒機等）用于生產。1972 年采用集成數字電路的數控系統在清華大學研制成功，數控技術開始在車、鉆、銑、健、磨及齒輪等加工領域得以推廣。 從1980 年開始，隨著我國改革和開放政策的實施，國內一些單位從日本、美國、前西德等產家引進較先進的數控（制造）技術，并投入批量生產。 與此同時，我國許多單位開始投人經濟型數控系統的研制工作。最近，我國在引進、消化和吸收國外先進數控技術的基礎上，開發和生產了擁有自主知識產權的數

11、控軟硬件。現在國內常用的數控系統有廣州數控、華中數控等。3 數控機床的分類3.1 按加工工藝方法分類 3.1.1金屬切削類數控機床 與傳統的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數控機床有數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。盡管這些數控機床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機床的動作和運動都是數字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。 在普通數控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次

12、裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產效率和加工質量。 3.1.2特種加工類數控機床 除了切削加工數控機床以外，數控技術也大量用于數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等。 3.1.3常見的應用于金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數控技術，如數控多坐標測量機、自動繪圖機及工

13、業機器人等。 3.2 按控制運動軌跡分類 3.2.1點位控制數控機床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數控系統只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數控機床主要有數控坐標鏜床、數控鉆床、數控沖床、數控點焊機等。點位控制數控機床的數控裝置稱為點位數控裝置。 3.2.2直線控制數控機床 直線控制數控機床可控制刀具或工作臺以適當的進給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據切削條件可在一定范圍內變化。 直線控制的簡易數控車床，只有兩個坐標軸，

14、可加工階梯軸。直線控制的數控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工。現代組合機床采用數控進給伺服系統，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數控機床。 數控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數控機床。 3.2.3輪廓控制數控機床 板材加工類輪廓控制數控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求

15、的輪廓形狀。 常用的數控車床、數控銑床、數控磨床就是典型的輪廓控制數控機床。數控火焰切割機、電火花加工機床以及數控繪圖機等也采用了輪廓控制系統。輪廓控制系統的結構要比點位/直線控系統更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。 現在計算機數控裝置的控制功能均由軟件實現，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數專用控制系統外，現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。 3.3 按驅動裝置的特點分類3.3.1 開環控制數控機床 這類控制的數控機床是其控制系統沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統每發出一個進給指令，經驅

16、動電路功率放大后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數所決定的。此類數控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環控制數控機床。 開環控制系統的數控機床結構簡單，成本較低。但是，系統對移動部件的實際位移量不進行監測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環控制系統僅適用于加工精度要求不很高的中小型數控機床，特別是簡易經濟型數控機床。 3.3.2 閉環控制數控機床 接對工作臺的實際

17、位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環系統的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環控制數控機床的系統框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當位移指令值發送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，通過A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過C將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進行位置控制，直至差值為零時

18、為止。這類控制的數控機床，因把機床工作臺納入了控制環節，故稱為閉環控制數控機床。 閉環控制數控機床的定位精度高，但調試和維修都較困難，系統復雜，成本高。 3.3.3 半閉環控制數控機床 半閉環控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環控制數控機床。 半閉環控制數控系統的調試比較方便

19、，并且具有很好的穩定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結構更加緊湊。 3.3.4 混合控制數控機床 將以上三類數控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數控機床。混合控制數控機床特別適用于大型或重型數控機床，因為大型或重型數控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環中，閉環調試比較復雜。混合控制系統又分為兩種形式： （1）開環補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環伺服機構，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統的誤差。 （2）半閉環補償型。它是用半閉環控制方式

20、取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現全閉環修正，以獲得高速度與高精度的統一。其中A是速度測量元件（如測速發電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。4 數控車的工藝與工裝削數控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數控車床是一次裝夾，連續自動加工完成所有車削工序，因而應注意以下幾個方面。4.1. 合理選擇切削用量切削用量不僅是在機床調整前必須確定的重要參數，而且其數值合理與否對加工質量、加工效率、生產成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機床動力性能(功率、扭矩)，在保證質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。 一

21、 制訂切削用量時考慮的因素 切削加工生產率 在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、v均保持線性關系，即其中任一參數增大一倍，都可使生產率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當任一參數增大時，其它二參數必須減小。因此，在制訂切削用量時，三要素獲得最佳組合，此時的高生產率才是合理的。 刀具壽命 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為v、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發，在確定切削用量時，首先應采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進給量；最后求出切削速度。 加工表面粗糙度 精加工時，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑制生產率提高的主要因素。二 刀具壽命的

22、選擇原則切削用量與刀具壽命有密切關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點：根據刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換刀時間短，為了充分發揮其切削性能，提高生產效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選得高些，尤應保證刀具可靠性。車間內某一工序的生產率限制了

23、整個車間的生產率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些；當某工序單位時間內所分擔到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來確定。三 切削用量制定的步驟背吃刀量的選擇進給量的選擇切削速度的確定校驗機床功率四 提高切削用量的途徑 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保證工件機械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷卻潤滑條件； 改進刀具結構，提高刀具制造質量。4.2. 合理選擇刀具1) 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具

24、，以保證加工精度的要求。3) 為減少換刀時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。4.3. 合理選擇夾具1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；2) 零件定位基準重合，以減少定位誤差。4.4. 確定加工路線加工路線是指數控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。1) 應能保證加工精度和表面粗糙要求；2) 應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。4.5. 加工路線與加工余量的聯系目前，在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。4.6. 夾具安裝要點目前液壓卡盤和

25、液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。5 程序首句妙用與控制尺寸精度的技巧5.1、程序首句妙用G00的技巧目前我們所接觸到的教科書及數控車削方面的技術書籍，程序首句均為建立工件坐標系，即以G50 X Z作為程序首句。根據該指令，可設定一個坐標系，使刀具的某一點在此坐標系中的坐標值為(X Z)(本文工件坐標系原點均設定在工件右端面)。采用這種方法編寫程序，對刀后，必須將刀移動到G50設定的既定位置方能進行加工，找準該位置的過程如下。1. 對刀后，裝夾好工件毛坯；2. 主軸正轉，手

26、輪基準刀平工件右端面A；3. Z軸不動，沿X軸釋放刀具至C點，輸入G50 Z0，電腦記憶該點；4. 程序錄入方式，輸入G01 W-8 F50，將工件車削出一臺階；5. X軸不動，沿Z軸釋放刀具至C點，停車測量車削出的工件臺階直徑，輸入G50 X，電腦記憶該點；6. 程序錄入方式下，輸入G00 X Z，刀具運行至編程指定的程序原點，再輸入G50 X Z，電腦記憶該程序原點。上述步驟中，步驟6即刀具定位在XZ處至關重要，否則，工件坐標系就會被修改，無法正常加工工件。有過加工經驗的人都知道，上述將刀具定位到XZ處的過程繁瑣，一旦出現意外，X或Z軸無伺服，跟蹤出錯，斷電等情況發生，系統只能重啟，重啟后

27、系統失去對G50設定的工件坐標值的記憶，“復位、回零運行”不再起作用，需重新將刀具運行至XZ位置并重設G50。如果是批量生產，加工完一件后，回G50起點繼續加工下一件，在操作過程中稍有失誤，就可能修改工件坐標系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標系固定在機床上，將程序首句G50 XZ改為G00 X Z后，問題迎刃而過程的前五步，即完成步驟1、2、3、4、5后，將刀具運行至安全位置，調出程序，按自動運行即可。即使發生斷電等意外情況，重啟系統后，在編輯方式下將光標移至能安全加工又不影響工件加工進程的程序段，按自動運行方式繼續加工即可。上述程序首句用 G00代替

28、G50的實質是將工件坐標系固定在機床上，不再囿于G50 X Z程序原點的限制，不改變工件坐標系，操作簡單，可靠性強，收到了意想不到的效果。中國金屬加工在線5.2、控制尺寸精度的技巧5.2.1. 修改刀補值保證尺寸精度由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時，可通過修改刀補使工件達到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下：a. 絕對坐標輸入法根據“大減小，小加大”的原則，在刀補001004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了0.1mm，而002處刀補顯示是X3.8，則可輸入X3.7，減少2號刀補。b. 相對坐標法如上例，002刀補處輸入U-0.1，亦可收到同樣的效果

29、。同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號外圓刀加工某處軸段，尺寸長了0.1mm，可在001刀補處輸入W0.1。5.2.2. 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度對于大部分數控車床來說，使用較長時間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經常出現不穩定的現象。這時，我們可在粗加工之后，進行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入U0.3，調用G70精車一次，停車測量后，再在001刀補處輸入U-0.3，再次調用G70精車一次。經過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩定。5.2.3. 程序編制保證尺寸精度a. 絕對編程保證尺寸精度編程

30、有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點位置以該線段起點為坐標原點而確定的坐標系。也就是說，相對編程的坐標原點經常在變換，連續位移時必然產生累積誤差，絕對編程是在加工的全過程中，均有即坐標原點，故累積誤差較相對編程小。數控車削工件時，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。b. 數值換算保證尺寸精度很多情況下，圖樣上的尺寸基準與編程所需的尺寸基準不一致，故應先將圖樣上的基準尺寸換算為編程坐標系中的尺寸。如圖2b中，除尺寸13.06mm外，

31、其余均屬直接按圖2a標注尺寸經換算后而得到的編程尺寸。其中， 29.95mm、16mm及60.07mm三個尺寸為分別取兩極限尺寸平均值后得到的編程尺寸。5.2.4. 修改程序和刀補控制尺寸數控加工中，我們經常碰到這樣一種現象：程序自動運行后，停車測量，發現工件尺寸達不到要求，尺寸變化無規律。如用1號外圓刀加工圖3所示工件，經粗加工和半精加工后停車測量，各軸段徑向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及16.02mm。對此，筆者采用修改程序和刀補的方法進行補救，方法如下：a. 修改程序原程序中的X30不變，X23改為X23.03，X16改為X16.04，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統一公

32、差0.06mm；b. 改刀補在1號刀刀補001處輸入U-0.06。經過上述程序和刀補雙管齊下的修改后，再調用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。數控車削加工是基于數控程序的自動化加工方式，實際加工中，操作者只有具備較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能，方能編制出高質量的加工程序，加工出高質量的工件。6 數控技術6.1數控機床電氣控制系統綜述1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等。 (2)

33、數控系統數控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束。數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態傳送給CNC，使CNC能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機床的控制。當代PLC多集成于數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則

34、在規模較大的系統中往往采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。 不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。(4)主軸驅動系統接受來自CNC的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過PLC將主軸的各種現實工作狀態通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。

35、 主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例如零漂等。通常CNC中也設有主軸相關的機床數據，并且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。(5)進給伺服系統接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機床坐標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現時工作狀態并接受CNC的控制。進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又

36、要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床各種動作

37、的執行者和機床各種現實狀態的報告員。這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。 (8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。 (9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機床多采用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位

38、移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。6.2 數控機床運動坐標的電氣控制數控機床一個運動坐標的電氣控制由電流(轉矩)控制環、速度控制環和位置控制環串聯組成。其控制框圖如圖2。(1)電流環是為伺服電機提供轉矩的電路。一般情況下它與電動機的匹配調節已由制造者作好了或者指定了相應的匹配參數，其反饋信號也在伺服系統內聯接完成，因此不需接線與調整。(2)速度環是控制電動機轉速亦即坐標軸運行

39、速度的電路。速度調節器是比例積分(PI)調節器，其P、I調整值完全取決于所驅動坐標軸的負載大小和機械傳動系統(導軌、傳動機構)的傳動剛度與傳動間隙等機械特性，一旦這些特性發生明顯變化時，首先需要對機械傳動系統進行修復工作，然后重新調整速度環PI調節器。速度環的最佳調節是在位置環開環的條件下才能完成的，這對于水平運動的坐標軸和轉動坐標軸較容易進行，而對于垂向運動坐標軸則位置開環時會自動下落而發生危險，可以采取先摘下電動機空載調整，然后再裝好電動機與位置環一起調整或者直接帶位置環一起調整，這時需要有一定的經驗和細心。速度環的反饋環節見前面“速度測量”一節。(3)位置環是控制各坐標軸按指令位置精確定

40、位的控制環節。位置環將最終影響坐標軸的位置精度及工作精度。這其中有兩方面的工作：一是位置測量元件的精度與CNC系統脈沖當量的匹配問題。測量元件單位移動距離發出的脈沖數目經過外部倍頻電路和/或CNC內部倍頻系數的倍頻后要與數控系統規定的分辨率相符。例如位置測量元件10脈沖/mm，數控系統分辨率即脈沖當量為0.001mm，則測量元件送出的脈沖必須經過100倍頻方可匹配。二是位置環增益系數Kv值的正確設定與調節。通常Kv值是作為機床數據設置的，數控系統中對各個坐標軸分別指定了Kv值的設置地址和數值單位。在速度環最佳化調節后Kv值的設定則成為反映機床性能好壞、影響最終精度的重要因素。Kv值是機床運動坐標自身性能優劣的直接表現而并非可以任意放大。關于Kv值的設置要注意兩個問題，首先要滿足下列公式：Kv=v/ 式中v坐標運行速度，m/min 跟蹤誤差，mm注意，不同的數控系統采用的單位可能不同，設置時要注意數控系統規定的單位。例如，坐標運行速度的單位是m/min，則Kv值單位為m/(mmmin)，若v的單位為mm/s，則Kv的單位應為mm/(mms)。其次要滿足各聯動坐標軸的Kv值必須相同，以保證合成運動時的精度。通常是以Kv值最低的坐標軸為準。位置反饋(參見上節“位置測量”)有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環控制即無位置反饋，步進電機驅動一般