五轴数控机床

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五轴数控机床范文第1篇

关键词：五轴；数控系统；数控机床

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0112-02

机床作为当前机械加工产业的主要设备，在某种意义能够代表了一个国家的机械制造业水平的高与低，机床设备不但同家的航空工业、船舶制造、军工产业、科研技术、精密器械等设备制造行业有着非常大的关系，而且还与人们的日常生活等方方面面密不可分。从某种意义上来讲，如果一个国家没有制造业的支撑，这个国家就很难真正的实现现代化的建设。而五轴联动数控机床是目前世界上最先进的机床设备，如果国家拥有五轴数控机床则象征着国家目前的机床制造业的处在世界上最先进的水准，在数控机床的制造技术上处于领先的地位，所以对于五轴数控机床的研制一直以来都是世界各制造大国不遗余力的研发重点展对象。

1 重点发展的关键技术

1.1 高速、精密加工技术

1.2 高智能化技术

五轴机床的智能化技术将使未来发展最主要的方向之一当前的智能数控机床的智能化技术已经有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。未来的发展将结合电子信息技术及先进控制理论，更大程度的提升五轴机床的职能化程度。

1.3 控制及动作部件的改进

数控机床的性能指标要依靠与其主要的功能部件性能，其主要功能部件的性能好坏直接影响数控及创的技术参数和性能水平，所以提升功能部件性能使其不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并结合五轴数控机床进行应用，是未来数控机床获得质的飞跃的关键技术。如全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。

2 国产五轴机床的发展

数控机床现在已越来越广泛的成为其他制造行业的必要设备，而且技术发展也相当快速，令人惊叹。五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。国外为解决多面体零件加工问题，所以开发出了五轴数控机床，随着科技的发展，数控机床也逐渐的向高端化复杂化进行发展，在原有数控技术的基础上又增加了新型功能，新型的数控技术不但能够实现传统车床功能还能够进行铣削加工。国外五轴数控机床的研发和使用，实现了数控机床工作效率大幅增加的效果，其工作效率相当于某些大型的自动化生产线的工作效率，在节约设备的占地空间的同时也节约了机械生产厂家的投资预算。我国的五轴数控机床行业与国外行业相比仍然存在的主要不足，如表1所示。

目前我国已经有很多的机械制造集团公司开发出五轴联动数控高速机床，其技术已达到世界顶极加工设备水平，并且与传统的五轴机床相比，具有联动、高速的特点。每台售价超过1 000万元，已经被广泛的应用于航天业、机械元件设备业、中大型冲压射出模具、游艇外形业、复合材料加工业等。自从全国首台自制五轴联动数控机床的正式启用，不仅填补了国内行业空白，为我国机床制造产业抢占国际市场制高点，同时机床制造企业也实现了由高端产品制造商向高端设备制造商的转型，加快推进创新发展和新型工业化进程产生深远影响。随着我国科学技术的不断快速发展我们有理由相信，五轴联动数控机床一定会加快实现由研发试制向定型量产的华丽转型，我国的机床制造企业也将成为世界机床制造业中领先的半导体设备和五轴联动数控机床生产商。

3 中国五轴数控机床未来的发展方向

我国五轴数控机床在结合国外先进技术的同时也要走出有自身的特色的发展道路，其关键是就在于要加大企业的自主创新能力，注重以机床制造企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术研发体系建设。

①国家重点扶持机床制造企业，促进企业形成技术创新体系。我国五轴数控机床的研发和制造目前仍处于起步阶段，所以未来我国将根据五轴数控机床发展形势，在机床行业有计划地建立面向汽车行业的自动化装备，组建大型精密复合冲压成形机床、超精密磨削、特种加工、高档数控机床和数控系统性能试验中心等机床制造研究中心，巩固和发展机床制造企业技术开发体系的建设，鼓励企业积极研发和制造高速精密的五轴数控机床的项目实施。

②迎合市场需求走出具有企业特色的技术道路。机床制造企业在五轴数控机床产品的开发立项要以市场用户的实际需求为依据，共性和关键技术攻关和功能部件的开发要以主机发展为牵引，以满足市场需求为根本目的。加强五轴数控机床共性和关键技术如高速化技术、智能化技术、复合化技术和环保技术等的攻关，共性和关键技术攻关必须要以高档数控机床发展为主攻目标，提高整机可靠性和产业化水平。

③积极引进先进技术。通过引进技术消化创新、集成创新和原始创新等方式，掌握当代数控关键技术，发展品种，提高自主开发能力，提高国产数控系统和关键功能部件的配套能力，特别是要提高在国产中、高档数控机床中的配套能力。并以国家重点工程为依托，加速国产五轴数控机床的推广。

4 结 语

参考文献：

[1] 徐巍.高档数控系统的功能规划和关键技术研究[D].上海:上海交通大学,2009.

五轴数控机床范文第2篇

一、多轴多刀数控技术的基本技术原理

多轴多刀数控技术的最直接，同时也是最有效的载体是多轴数控加工中心，这个数控加工中心主要包括数控装置、输入装置和伺服装置等。多轴多刀数控技术的基本技术原理是：把数控机床中的数控装置、伺服装置和工艺参数等，转换成数字信息，然后以编成相应的程序代码输入到机床控制系统之中，由控制系统负责处理这些程序代码，最后安装伺服系统的指令完成控制机床各个部件协调的动作，完成各种零部件的加工生产。

二、多轴多刀数控技术的设备

在数控机床产业界来说，在世界范围内，美国、德国和日本等国家在复合加工机床、数控机床与工业机器人、并联机床和数控加工刀具的结合方面的研究成果比较大。其中，德国的DS公司、意大利的COMAU等公司研发的平动机床，等都是当前世界上比较先进的并联机床。

而对于中国的数控机床的发展来说，随着改革开放经济的快速发展，也有了30多年的跌宕起伏的发展史，当前已经进入到了成熟时期。在世纪之处的几年例，中国金属切削机床的产量的粘平均增长率达到了19%左右，而同时期的数控机床的产量更是比同期提高了33个百分点，由此可以看出，数控机床的增长速度要比金属切削机床的增长速度快。

当前，中国还是新兴的数控机床市场国家，其它的国家比如韩国等，以及中国的台湾地区也是新兴的数控机床市场，在这些国家和地区，多轴多刀数控机床的生产方面具备很强的实例，而且市场相当广阔。比如中国的广州数控、北京机床厂、大连机床厂等，以及韩国的斗山数控，在数控系统、多轴多刀数控机床方面均有了技术比较先进的产品，有效满足了所在地区工业生产的需要。但是这些新兴市场国家在高端多轴多刀数控机床研究方面却无法与传统的数控机床技术研究强国相比，比如没有的辛辛那提公司、德国的西门子公司和日本的FANUC公司等。

在1990年，中国的燕山大学研制出了中国的第一台并联机器人实验样机，而七年之后，东北大学研制出中国的第一台平移自由度并联机床样机。一年之后，也就是在1998年，清华大学和天津大学共同研发出并联机床VAMTIY。这些数控机床设备主要以提高加工的精度为主要的设计目标，同时也能够应用于其他的叶片类、大型模具等复杂曲面零件的加工生产，其中，具有自主知识产权的当属大型龙门式五轴联动混联机床。

三、多轴多刀数控机床的程序编制

从形式上来分类，多轴多刀数控技术主要分为三种：第一种是手动编程，第二种是自动编程，第三种是仿真技术。

手动编程。多轴多刀数据编程的缺点是显而易见的，比如编程的速度比较慢、不能用于复杂结构零件的编程、编程的耗时比较长等。不过，应当注意的是，手动编程也具有程序短小、可修改性非常强和可用标准参考方程曲线等优势，比如抛物线、摆线等。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//总第539期2014年第07期-----转载须注名来源现阶段，很多多轴多刀的加工手法都是应手动编程来完成的，比如圆周上钻等。下面笔者将通过一个实例来介绍手动编程程序：

#1=60

#2=7

#3=2

#4=2.3398823/180

#5=21

#6=23

While#4LE#3

#7=360/#6*[#4-7]*#2

#8 = #2* COS（ #4）#11 = #2* SIN（ #4）

G88G89G90X[#18]Y[#8]Z[#6]R[#7]F300

#5= #5+ 1

ENDW

G120

G91G28Z1

M15

M30

自动编程。通过上文中的分析，我们知道手动编程具有容易出错、不适用于复杂零件编程的缺点，而且编程的工作量也比较大，但是应用了计算机技术的自动编程，由于具有编程速度快等优势，受到业界的广泛欢迎。当前，越来越多的企业认识到，自动编程技术具有高精度、该效率等特点，不仅可以应用于复杂零件的编程，而且性能也比较高。但是，当前由于技术条件的限制，这种编程技术要想真正发挥其性能，还需要性能优良的CAD/CAM软件。

现阶段，中国国内应用比较广泛的CAD/CAM软件主要包括：Pro/ENGINeer、UG和CATIA软件等。这些软件普遍应用于工作站或者微机平台上。但是这些软件的价格通常比较昂贵，因此在一定程度上限制了该技术的应用和推广。

随着我国经济技术的快速发展，我国的CAD/CAM技术取得了比较大的进步，比如高华CAD等，相比国外的技术软件，这些软件的价格相对来说比较便宜，因此符合我国的基本国情，从而占领了大年的大部分市场份额。由此我们也可以看出，我国在这方面的发展，无论从技术研究水平，还是从市场推广方面来说，都与西方发达国家有着不小的差距。

国外的CAD/CAM技术软件出现的时间比较早，而且研发和利用的时间相对来说比较长，比如UG等公司都是CAM行业的领军企业，生产的都是世界范围内的顶级差异，可高效仿真刀具和机床的运动。当前，这些公司的产品在我国已经占领了一部分的市场份额。因此，无论从技术研发角度，还是从市场开发层面看，我国的CAD/CAM软件的前景都不是特别的乐观，特别是在五轴数控机床研究方面，中国的企业做的还不是很好，存在不少的问题和缺陷等。

自动仿真技术。数控加工生产中的仿真技术是利用计算机软件来模拟数控加工生产的过程，然后把加工过程和结构通过数字、图形和图表等方式展示出来，通过计算机展示出来，从而为人们的判断、验证和控制加工过程提供合理的方法。现阶段，数控加工仿真技术主要包括两个方面，一是几何仿真技术，二是力学仿真技术。

当前，虽然主流的三维软件均有三维仿真功能，但是由于多轴加工生产具有复杂性的特征，所以无法彻底消除零件与刀具、刀具与工作台等之间的碰撞，其控制方法和技术还有待完善。

多轴多刀数控技术的发展趋势。 多轴多刀数控技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：首先，高精度与高速度；其次，高柔性化与复合化；再次，多功能化；第四，智能化；第五，自动仿真技术。通盘考虑干涉、避让检查等约束条件，结合几何仿真与力学仿真技术的自动仿真技术。

五轴数控机床范文第3篇

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。

采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。

由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。

美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。

4.我国的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，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%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，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，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，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。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 

 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；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、五面或五轴联动加工的数控机床，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。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，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%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，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，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，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。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。

参考文献：

1.《机床与液压》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学

5.《中国机械工程》

6.《数控机床及应用》作者：李佳

7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

8《机电新产品导报》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

五轴数控机床范文第4篇

关键词：UG软件 数控加工 仿真分析 三维数控

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0072-02

数控技术是一种基于电脑程序控制机器对机械零件进行加工的过程，与传统机床相比，数控加工具有加工精度高、可加工复杂、不规则零件、效率高、可实现多轴同时加工等多个优点，经过多年发展，目前在零件加工领域中已经得到广泛的应用。五轴联动数控机床有高效率、高精度的特点，其出现适应了现代加工的要求。但加工过程中可出现碰撞、过切等，影响到零件加工质量。UG是综合CAD/CAE/CAM为一体的参数化软件，运用UG对五轴联动数控机床加工过程进行模拟仿真分析，能够更好地检验数控机床操作的正确性，保证数控程序的可行性，满足零件加工的要求。

1 虚拟数控机床仿真

数控机床加工过程中，为保证数控编程的正确性，需对程序进行检验。传统的零件程序检验主要是采用“空运行”或“试切”的方法，但前者只能粗略地估计机床运动的正确性，后者虽较为精确，但需要耗费材料和时间，成本较高，效率低，还存在一定的安全隐患。

虚拟数控机床是以仿真技术为基础随着虚拟制造业的发展而发展起来，利用虚拟数控机床可实现数控机床生产全过程的模拟仿真分析，通过虚拟环境下的数控机床加工全过程仿真分析，能够较为精确地对零件程序进行检验，发现其中的错误，有效地避免现实生产中存在的刀具干涉、碰撞及过切、欠切等问题，提高数控加工的质量，且仿真分析过程中不需要使用真实的材料，速度更快、效率更高、成本更低，有利于实现制造系统的集成[1]。UG是当前较为流行的三维模具设计软件，在虚拟数控仿真分析中，CAD/CAM软件只能对道具路径进行仿真，而运用UG，可将三维设计与数控仿真加工结合在一起，弥补CAD/CAM的不足，更好地对零件程度进行检验。

2 UG在数控仿真中的应用

利用UG进行数控仿真分析的过程主要包括基于UG的数控编程和基于UG的数控加工过程。在UG系统中，CAM BASE是所有加工制造模块的基本框架，其有着强大的刀具轨迹生成方法，基于UG的数控编程过程主要包括设置CAM环境、选择道具、建立父节点、创建操作、生成和检验刀轨等过程。

设置加工环境是UG数控仿真中创建操作的基础，启动UG/CAM模块后，在“Machining Enviroment”对话框中制定加工环境，通过选择相应的配置（cam general）确定设置的类型和操作的类型，再选择相应的设置（mill multi-axis），完成CAM环境的设置。

在设置好的CAM环境中，选择“operation Navigator”，切换到Machine Tool视图，根据数控加工工艺的实际需求，从UG刀库中调出相应的刀具；

父节点组的创建包括创建几何体、设置加工坐标体系和安全平面、选择加工及参数配置等，数控加工中几何模型一般包括零件、毛坯、夹具，构成两个包含了引用零件信息的装配主模型。主模型只可读，不能进行修改，其作用主要是对零件设计标准进行保护，编程人员可通过对装配文件的修改对几何模型进行装配；完成几何体的建立后，进入Geometry视图，选择“MCS”打开“MILLORIENT”，对加工坐标系原点和安全平面的位置进行设置；在切换到Method视图，选择数控加工的所需的加工方法，如精加工、粗加工等，在激活的设置窗口中，对加工余量、内外公差等参数进行设置。

操作的创建主要包括设置操作类型和设置切削参数两个内容，主要是根据实际需求，设置父几何体、刀具及加工过程中的相关参数。根据创建的操作，UG可生成刀轨，并采用图形化的方式显示刀轨。数控编程人员可采用静态材料去除、动态材料去除或高级重放等方法对刀轨进行检查；通过调用UG/Post模块，可生产相应的NC代码，完成机床系统的后处理。

由于数控机床中加工的零件结构较为复杂，生产过程中影响因素多，编程所设计的程序与实际加工情况可能存在一定的偏差，为保证的编程的正确性，还需进行加工过程仿真。首先根据机床的机构尺寸，建立机床几何模型；再利用Machine Tool Builder，通过设置机床零点、运动轴位置、范围、方向等，建立机床运动模型。利用后处理模块生成机床驱动文件后，启动UG集成仿真功能，对程序进行仿真分析，根据仿真分析结果修改NC代码中的错误之处，经过反复仿真分析和修正，最终生成正确的NC代码。

3 基于UG的三维数控仿真系统

3.1 创建三维仿真系统的步骤

3.1.1 仿真系统工作流程

三维仿真环境是基于计算机虚拟系统中，以不消耗能源和资源真实加工系统的映射，虚拟环境的操作应于实际加工系统所具备的功能相互一致。五坐标数控机床建立的仿真系统具体流程如图1。五坐标联动机床进行加工的零件极为广泛，可以综合考虑工件、道具等物品的外形、参数的变化，通过装配的形式把制作的CAD模型加入仿真系统内，从而提升仿真系统的灵活性。用户依照实际加工操作基于UG环境下创建刀具、工件等模型，进一步方便对这些模型的尺寸进行修改，在仿真系统的操作直视下，用户只要挑选最佳的部件和位置，就能把工件、夹具等模型装配至仿真系统的模板文件内。

3.1.2 初始化仿真环境

建立合理的仿真模型之后，应对UG环境展开初始化操作，随之进入运动分析模块。为了方便在仿真系统内合理控制机床的各个运动部件，在开展仿真操作前要对机床模型中的几何体实施遍历，随后获得相关几何体的指针。

3.1.3 解释NC代码语义

基于NC代码对整个机床加工环节进行仿真操作，必须准确解释机床NC代表代表的抑郁，把代码指令进行转化，从而得到机场不同轴的运动。机床NC代码是由大量繁乱的机床运动指令组成，每次读取的代码都必须进行语义解释，从而把NC代码内有用的控制命令和数据转换为机床各个轴的位移。

3.1.4 基于三维造型仿真加工过程

使用三维实体造型的办法，能在仿真环境内更改不同的视角并无需重新进行计算，准确表示刀具与工件之间的几何关系和位置。把NC代码予以转化成各个轴的位移，并对其运动情况实施仿真操作。在三维造型中把动画一帧帧的展示出来，并保存到UG后台数据库内。经过存储的仿真动画能够反复回放，可以根据各行的NC代码依次显示，实际显示时可以进行放大、缩小及变换视角等操作。基于三维造型对整个加工环节进行仿真操作，能够准确展现出空间内实体之间的位置关系，三维效果非常好。

3.1.5 干涉检查仿真过程

对仿真过程进行干涉和检查操作，主要是对加工操作中刀具、夹具、刀柄与工件之间进行干涉。因整个仿真过程采用三维实体造型的模式，因此干涉检查就是对机床模型运动时是否相交进行判断。采用模型的几何体指针，对加工环节内可能出现的干涉部件其位置关系展开检查计算。如果运动部件遭到干涉，创建干涉产生的实体，并通过UG系统获取干涉部位的深度、体积等相关信息，并输出形成干涉效果的NC代码，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据。

3.2 五坐标机床仿真系统实现

文中以五坐标联动机床为研究对象，为该机床建立仿真模型，同时为三元叶轮的铣削加工环节实施仿真操作。整体式三元叶轮形状非常复杂，具有大量的约束条件，因此加工难度较大，这是五轴数控加工操作中独具代表性的零件。根据数控机床具体的传动尺寸，基于UG环境创建仿真模型，对机床各个轴的运动方向及副作性质进行设定，同时把建立的模型存储为模板文件。五坐标联动机床的运动轴是由2个转动轴，和三个移动轴组合而成。根据实际机床部件的具体尺寸，使用UG/Modeling模块为机床部件创建各自的实体模型，随后使用UG/Assemblies模块把不同部件进行装配操作，从而形成完整的实体模型。在UG/Motion运动分析模块挑选工作台等机床部件定义成连杆，移动副由机床的X、Y、Z轴定义，B、C轴表示转动副，根据设定的机床传动轴运动方向进行操作，同时设定运动副其驱动方式是Articulation。

对仿真完成的机床模型进行保存，就能加载各类工件、刀具及夹具，如此采用同个机床对各类工件进行加工时，不需要反复创建仿真模型。通过UF_UI_FILENAME函数弹出的对话框，挑选应该装配的部件，同时输入待装部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函数对部件进行装配，并把部件实体指针设置为运动副。若装配部件有必须隐藏的地方，可通过UG中Blank命令对其进行隐藏操作。

4 结语

随着现代工业的快速发展，零件的结构越来越复杂，对加工精度的要求也更高。基于计算机控制技术的数控加工机床较好地满足了现代加工业的需求。但由于零件结构复杂多变，且实际加工环境较为复杂，为保证零件程序的正确性，需对零件程序进行检验。基于UG建立的数控加工仿真模型，可以对整个加工过程机床干涉、碰撞等情况进行检查，为合理修改刀位提供有效依据，提升整个数据加工的工作效率，具有优良的实用性。

参考文献

[1] 陈常标，王保民，孙柯，等.基于UG和VERICUT数控加工与仿真研究[J].机械工程师，2014（11）：174-176.

五轴数控机床范文第5篇

引言

数控机床作为加工型企业生产的关键性设备，假设该设备一旦出现故障停机，就会对企业造成影响，损失严重。数控机床是一种集机、电、液、气、光高度一体化的现代高精度自动化的技术设备。是各种技术的结合休，问题出现不易检测。为了保证数控机床能够长期安全平稳运行，并且能够及时降低维修费用，消除隐患，达到提高工厂企业的经济效益，需要加强数控机床维修改造的研究，使数控机床在生产中产生更大的效能。文章主要对数控机床中出现的故障进行分析，并相应地提出了维修解决方案，以便提高教学的针对性，培养企业所需的人才。

1.数控机床维修的基本原则

对数控机床的维修需要坚持以下“八先八后”的基本原则，以确保维修条理清晰，达到事半功倍的效果。

其一，“先外部后内部”：应先检查设备有无明显裂痕、缺损，了解其维修史、使用年限等，然后再对机内进行检查。拆前应排除周边的故障因素，确定为机内故障后才能拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。

其二，“先排患后更换”：先不要急于更换损坏的电气部件。在确认设备电路正常时，再考虑更换损坏的电气部件。

其三，“先动脑后动手”：对于有故障的数控机床，不应急于动手。应先查清产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备还应先熟悉电路原理和结构特点，遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系，在没有组装图的情况下，应一边拆卸，一边画草图，并做好标记。

其四，“先机械后电气”：在确定机械零件无故障后.再进行电气方面的检查。检查电路故障时.应利用检测仪器寻找故障部位，确认无接触不良故障后，再有针对性地查看线路与机械的运作关系，以免误判。

其五，“先电源后设备”：电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高，所以先检修电源往往可以事半功倍。

其六，“先静态后动态”：先在机床断电的静止状态下对处于调试阶段或刚维修后的数控机床检查是否按照接口说明书的设计来安装电缆插件及电缆与模块接插件是否牢固：线路板连接是否正确；是否所有集成电路上器件正常而无变形等。长期闲置或缺少维护的老设备会因为电缆的疲劳破损、接线点的氧化与腐蚀而造成信号传递中断等不明显故障。

其七：“先简单后复杂”：当出现多种故障相互交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单的问题解决后，难度大的问题也可能变得容易了。

其八，“先清洁后维修”：对污染较重的数控设备，先对其按钮、接线点、接触点进行清洁，检查外部控制键是否失灵。许多故障都是由脏污及导电尘块引起的，一经清洁故障往往会排除。

2.数控机床常见的故障问题

数控机床会出现各种各样的故障，并且多集中在主轴部分与进给伺服系统。原因有制造单位的设计问题，以及数控系统与主机连接不当和运用方面的问题，和有PLC程序设计的问题，如辅助控制器件的故障和控制回路断路等，以下三种是数控机床常见的故障问题。

（1）主轴部分问题

主轴部分的故障主要表现在主轴驱动系统的故障与主轴液压、主轴流量检测存在的故障。如广泰数控系统的AK6150TJ数控车床，出现的问题是四工位刀架不能完成换刀动作，如果在电气与机械角度看，是刀架进水、定位销脱开或者是电机过载。亦如西门子802C数控系统中025000X轴有源编码器硬件故障，以及在025000Z轴上存在源编码器硬件故障，使得两轴报警通常是同时出现，并且以025000Z轴报警较常见。

（2）伺服系统的故障问题

伺服系统在数控机床设备中非常重要，只有高性能的伺服系统，才可能提供灵活、方便、准确、快速的驱动效果，而伺服系统故障通常是由伺服控制单元、伺服电机、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置、测速电机、编码器等方面的问题导致。如测速装置故障、测速反馈信号干扰等，使得测速信号不稳定，导致窜动；以及速度控制信号不稳定或受到干扰产生窜动；以及螺钉松动，接线端子接触不良导致窜动等问题。

（3）外部故障问题

数控机床外部故障问题存在两种情况，有软故障与外部硬件损坏导致的硬故障，软故障表现就是由于操作、调整处理不当所导致，这类故障在设备使用前期或设备使用人员调整时期发生。尤其是对那些带计算机硬盘保存数据的系统。如一数控车床在投入使用的时候，就要求要返回到参考点。如果在系统断电后重新启动时没有使各轴返回参考点，这样就会造成撞车事故。

3.数控机床维修中需要注意的技术要点和方法

（1）大型专用数控设备的技术要点

对于大中型的数控机床的主轴一般都是采用齿轮变速的传动方式， 以扩大恒功率区域的变速范围， 保证低速时可传递较大的转矩。由于齿轮的变速存有“挂档”的问题，为了预防挂档时出现顶齿的现象需要采用电动瞬动来完成。因此，在进行大惯量部件的延时时需要采用时间继电器来进行检测。同时，由于挂档的限位开关应该要对计算机挂档成功是否进行回答，在进行挂档的瞬间点需要向接口输出短时运动的命令，这一操作的过程很难在PAL的系统中完成，导致PAL难以对电机运动的问题进行处理。因此，在数控机床的设备中需要特别注意在面板上保留手动挂档的按钮开关。同时，在专用机床的数控改造中，需要进行参数宏调用的方式以实现PLC程序和零件加工程序之间信息的传递，最终实现特殊的功能要求。最后，大型专用的数控设备需要特别注意放松和夹紧问题，具体来说，当坐标轴在运动时需要放松，到达目的位置时需要立即夹紧，另外，还需要将坐标轴分成高夹、低夹两个程度， 以避免夹紧时出现抖动的现象。

（2）数控机床设备的导轨

对于数控设备来说，其导轨不但需要具有普通车床导向的工艺性和精度以外，还需要具有耐磨损以及耐摩擦的特性，因此，需要保证数控车床足够的精度，以此来避免数控机床的加工精度受到导轨变形的影响，具体的操作时需要使用合理的导轨和防护。另外，由于一般的机床的齿轮大多集中于变速箱与主轴箱当中，因此，数控机床所使用的齿轮精度应该要高于普通的机床，以此来保证数控传动的精度，同时，数控机床改造的结构也应该要满足无间隙传动的要求。

（3）振荡轴软件维修的要点

机械的部分磨损会导致坐标轴的振荡，一般来说，在进行数控机床旧设备的改造与维修时，需要找出原Nc系统中的相关参数，再适当扩大到位带与夹紧带，以对坐标轴的振荡问题进行临时性的解决。但是需要对机械部门的磨损进行彻底的修复才能彻底解决坐标轴的振荡问题。

（4）数控机床维修改造的调试与验收

对数控设备进行相关的调试以及对维修的标准进行合理的验收也是数控机床维修改造必不可少的一个步骤。在进行数控机床的调试过程中，需要有专门的负责人来对机械、液压以及光学、传感等操作进行合理的调试，并按照从小到大、从简到繁、从外到里的程序来进行。而在制定维修工作的维修标准时，也应该要遵循实事求是的原则，根据数控机床的具体特点进行系统的考核。

4.发展前景和趋势展望

随着我国制造业的不断发展，数控机床将越来越多，并且每个数控生产厂商的设备都是不一样的，这对于维修人员是一个极大的考验，所以要在传统的维修诊断方法中要总结精华并另有创新。随着计算机的更新速度很快，并根据最新的西门子840DSL数控系统的结构来看，网络技术应用的很多，伺服的配置完全是计算机识别硬件的方式。故维修人员也要与时俱进，在不断完善自己的维修方法的同时，还要继续学习当今最新的计算机等方面的知识，这样在遇到同样的维修困境时，可以重新屡清思路，多角度分析故障点，从而找到故障的切入点，成功的排故。

5.结束语

总而言之，数控机床的维修改造并不是一项容易的工作，要想从根本上消除故障，我们不仅需要理论知识扎实的数控人才，还需要数控设备维修管理研究深入的专业人才，只有那些拥有扎实理论知识的数控专业人才和具有丰富维修经验的数控维修人员结合起来，才能给我国的数控机床发展带来新的活力，以充分发挥数控机床的效益。在职业院校的教学中要有针对性地联系企业实际，培养的学生要能解决企业的生产所需，才能符合企业和社会的要求。

参考文献

[1]郭士义.数控机床故障诊断与维修[M].机械工业出版社，2010.

[2]周磊， 彭志敏.数控机床维修的若干问题浅析[J].广东技术师范学院学报，2010（06）.

[3]陈世兴.关于数控机床维修若干问题的分析[J].中国高新技术企业.2008（09）

[4]付承云.数控机床安装调试及维修现场实用技术[M].机械工业出版社，2012

[5]王功胜.数控机床维修改造中的问题与对策[J].机床电器，2006.（07）