机床数控制造范文篇1

【关键词】普通机床；数控改造；具体措施；技术及人员要求

进入新世纪以来，中国机床工具市场取得很大的发展，尤其数控设备成果喜人，特别是2008年金融危机以来，中国数控市场不冷反热，各企业及时调整产品结构，产业升级，新产品新技术层出不穷，中高档产品已成主流，大多数企业迫切希望更好地掌握国际先进的数控技术用于机床改造。

1.历史回顾及现状

改革开发以来，中国大量的机械机床设备需要升级改造，机械加工领域的数控技术需要迫切，上世界80年代至今，德国西门子公司在北京等地建立工厂，着重推广数控技术。数控机床的再制造开始于20世纪90年代，作为新的经济增长行业，正处在黄金时代。我国金属加工业需求层次不同，从国防军工、精密加工等高端需求到模具制造、汽车零件加工的中高端市场，直至普通轴类零件的中低端需求，都对数控系统的改造提供了广阔的空间。

2.数控改造的内容

（1）普通机床改造成数控机床。数控机床的使用寿命一般是1012年，而对于已经到期的一些旧机床，尤其是一些进口机床，其机械刚性有可能还好于新机床，所以，再制造的价值非常大。比如使用光栅的数显钻床改造成数控钻床，一般用步进电机；旧的光显镗床改造成数控镗床，一般用半闭环交流伺服系统；普通车床的数控改造，等等。

（2）原有的数控机床升级换代。随着机场的需求功能不断完善，尤其是车间信息化的发展，数控改造不只是针对单台机床，而是要提高整体效率。少数情况机床价格较高，机械基础较好，如大中型数控铣床、卧式加工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸轮加工机床和刀具磨床等，制造周期长，技术含量高，机床原值高，但苦于数控系统老化，备件支持匮乏，电器维修成本高，或原系统市场已被淘汰，此时应及时进行新数控系统的升级改造，如同时对机械项目进行维修，其价值会更加可观。

（3）在现有的数控系统基础上开发新的功能。机床保留基座主体，结构有较大的进步或改进，如龙门铣床或龙门刨床，采用直线电机或直线导轨，高速电主轴等新技术，使其成为高速铁路的导轨磨床；普通液压靠模凸轮磨床的通过二次结构设计，数控系统升级，采用数控系统高精度轮廓控制，使之变为高速高精度数控凸轮磨床，数控车床通过局部结构变化，安装上带动力头的数控刀架，并通过配置CS轴的分度定位功能，将其改造成数控车削中心；通过结构设计与采用数控系统，将普通的车床再制造成为数控旋压机，等等。上述内容多体现了如下特点：需要融入结构创新和二次设计，大量采用系统的新的功能新的技术，缺点是技术门槛高，市场应用面窄，社会需求量和供应量不大。

3.数控改造的具体措施

我国中小型城市在上世纪90年代中期逐步开展上述工作，一般机床的改装非常普遍，这是由我国国情所决定的。改革开发带来的技术进步，数控机床的高精度、高效益等优点的不断显现和人们的新的认识，促使社会积极推进数控化进程，外国西门子、法拉克，国产广数系统、华中系统等被大量采用，大多属于普及型或经济型数控系统。其伺服系统采用步进电机，具体的改造措施一般有如下几个方面：（1）增加或更换滚珠丝杠。原滑台如采用液压的则拆除，选用新的滚珠丝杠及相应的机械连接工艺设计。（2）增加自动刀库。现在江苏昆山产的台湾盛钰刀库应用较广。（3）主轴增加交流变频器。（4）PMC的应用。这种改造已经突破了原来设备的结构限制，在不增加能源和消耗的前提下，节约了成本，为社会作出了贡献。

数控改造的前提是如何真正实现有意义有价值的系统升级，而不是简单地修理和更换电路元件，通过改造融入更多的自主知识产权，将新技术用于数控改造，提高原机床的性能和精度，降低能耗。

4.数控改造的技术及人员要求

对企业或用户来说，他们希望将先进的数控系统成功地应用于终端设备上，使其发挥最大的效能，因此从事数控技术改造的人员来说就必须具备以下要求：（1）熟悉机床结构，对机床结构和设备的加工工艺有较深入的了解；（2）熟悉机床的生产工艺流程，了解客户的个性化需求；（3）较强的就业和吃苦耐劳的精神；（4）有丰富的维修经验，对机、电、液、工艺等方面有较强的理论与实践能力，精通数控系统、相关机床参数及PMC程序等。具体操作方面应注意如下几方面：1）与用户积极沟通，共同确定项目的解决方案；2）考虑方案成本提高性价比；3）应考虑项目实施的可操作性；4）知识储备多有经验能够掌握有效的资源与信息。例如，西门子数控系统对机床制造厂商和机床在制造人员来说要求是比较高的。从事二次开发的应用人员，除要了解系统之外，更多的是要了解机床，这样才能提供操作性能良好功能强大的数控机床。目前有些功能不是系统没有提供，而是机床制造厂或开发人员没有挖掘出。西门子数控系统是一个大的平台，其对环境如温度湿度和抗干扰等方面的要求较高，如果局限原来的走线、安装不规范，使用者对系统缺乏理解，理论基础不扎实，就会增加偶发性故障。

系统改造完以后，进行调试和确定合理的验收标准，也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、光学、控制、传感等，因此必须由项目负责人进行，其他人员配合。调试步骤可从简到繁、从小到大、从外到里进行，也可先局部后全局、先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核，过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来，不能随便修改，因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。

5.前景展望

低成本是推动数控改造市场迅速膨胀的关键因素，现在不少大企业原先进口的机床已经远超过了“服役期”，但这些设备价值不菲，单价在几百万元甚至上千万元，而且机械部分还可以使用，因此急需进行改造。只要正确有效地将CNC、伺服系统、机床电气系统和机械部分集成于一体，就能最终交给用户一台经过改造或等于再制造的具有个性特色的专用数控机床，使企业从中获得更大的经济效益，使资产获得有效的增值。因此该行业的前景十分远大光明。

总之，数控机床改造具有很好的发展前途，但它对数控系统制造商和数控机床改造者均提出较高的要求。我国的机床改造业也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。机床改造作为新的经济增长行业，是个“永恒”的课题，必将生机盎然。[科]

【参考文献】

[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例.机械工业出版社，2006.

机床数控制造范文篇2

关键词：自动换刀装置回转刀架机械手

1、引言

数控机床上的自动换刀装置使工件一次装夹后能进行多工序加工，从而避免多次定位带来的误差，减少因多次安装造成的非故障停机时间，提高了生产率和机床利用率。自动换刀的方式大致有以下三种。

1）回转刀架换刀这种换刀方式将多把刀具安装在回转刀架上，因而回转刀架本身就是刀库。换刀过程的主要动作是分度和转位。其机械结构简单，只能用于数控车床、数控车削中心等工作时刀具不转的机床上。

2）多主轴回转刀架换刀这种换刀方式中回转刀架也是刀库，常用在转塔式数控镗铣床等刀具需要能旋转的工作场合中。在换刀时，首先要使主轴与主传动系统脱开，然后刀具连同主轴一起转位，在下一工序需用的刀具到达工作位置后，刀具主轴与主传动系统接通。这种方式结构紧凑，换刀动作简单，时间少，在加工使用刀具不多时优越性很明显，但刀具容量有限，转位时刀尖回转半径受到机床布局的限制，主轴的刚度差，而且回转刀架连同电机、变速箱随进给系统运动，显得笨重，隔振、隔热都差，使用受到许多局限。

3）刀库换刀是目前加工中心大量使用的换刀方式，这种换刀方式的主要特征是带有独立的刀库。由于有了刀库，机床只要一个固定主轴夹持刀具，可以使用先进的切削用量提高加工精度和生产率，有利于提高主轴刚度。独立的刀库增加了刀具储存的数量，有利于扩大机床功能，并有利于隔离各种影响加工精度的干扰，但机械结构比较复杂。刀库换刀按照换刀过程有无机械手参与分成有机械手和无机械手两种情况。

2、刀库与换刀机械手的维护要点

1）为了防止在机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞，严禁把超重、超长的刀具装入刀库。

2）为了防止换错刀具导致事故发生，顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库上的顺序要正确，其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致。

3）用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。检查刀座上的锁紧是否可靠。

4）经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作。

5）开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械手液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常要及时处理。

3、换刀装置故障诊断实例

1）故障现象：JCS-018立式加工中心采用FANUC-BESK7CM系统。自动换刀时机械手不换刀。

故障检查与分析：

故障发生后检查机械手的情况，机械手在自动换刀时不能换刀，而在手动时又能换刀，且刀库也能转位。同时，机床除机械手在自动换刀时不换刀这一故障外，全部动作均正常，无任何报警。检查机床控制电路无故障；机床参数无故障；硬件上也无任何警示。考虑到刀库电动机旋转及机械手动作均由富士变频器所控制，故将检查点放在变频器上。观察机械手在手动时的状态，刀库旋转及换刀动作均无误，观察机械手在自动时的状态，刀库旋转时，变频器工作正常，而机械手换刀时，变频器不正常，其工作频率由35变为了2。检查数控程序中的换刀指令信号已经发出，且变频器上的交流接触器也吸合，测量输入接线端上Xl、X2的电压，在手动和自动时均相同，并且，机械手在手动时，其控制信号与变频无关：因此，考虑是变频器设定错误。

从变频器使用说明书上知：该变频器的输出频率有3种设定方式，即0l、02、03等3种。对X1、X2输入端而言，01方式为X1ON，X2OFF；02方式为XlOFF，X2ON；03方式X10N，X20N。检查0l方式下，其设定值为0102，故在机械手动作时输出频率只有2Hz，液晶显示屏上也显示为02。

故障原因：操作者误将变频器设定值修改，致使输出频率太低，而不能驱动机械手工作。

故障处理：将其按说明书重新设定为0135后，机械手动作恢复正常。

2）故障现象：

某卧式加工中心，在自动换刀时发现刀链运动不到位，并且在一定时间后CNC出现报警。维修过程：根据CNC报警显示，故障原因是换刀时间超出，检查电气控制系统，没有发现异常，电机转动良好。判定故障是由于机械传动方面原因造成的。拆下减速器的防护罩，卸下伺服电机，拆开减速器检查，发现减速器内的一传动轴上的连接键脱落，致使传动链中断，刀库无法进行旋转，修复减速器后故障排除。

3）故障现象：

某加工中心，在自动换刀时出现刀链运动不到位，机床出现驱动器过载报警。维修过程：根据该机床机构，分析刀库伺服电机过载，机械传动系统方面的原因主要有刀库传动链或减速器卡死、刀具重量超过标准以及不良。经过检查，确认以上故障均不存在。为了判断故障部位，卸下伺服电机进行单独旋转试验，最终发现有很多冷却液在伺服电机内部，致使绕组产生了短路。检查后确认电机与减速器连接处的密封磨损是致使冷却液进入伺服电机的根本原因。经维修处理后，故障排除。

参考文献：

（1）《数控机床维修》蒋红平主编高等教育出版社

（2）《数控机床电气控制》陈子银主编北京理工大学出版社

（3）《实用数控机床故障诊断及维修技术500例》周炳文主编中国知识出版社

（4）《刀库及换刀装置故障诊断与维修》周瑜飞《科技创业月刊》

（5）《刀库在数控立式车床上的应用》李鸣峰《科技传播》

（6）《数控机床故障分析与维修实训》刘本锁冶金工业出版社

机床数控制造范文篇3

关键词：数控机床车轴加工加工工艺编程过程

中图分类号：TG3文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01

数控机床在应用中所依靠的是计算机对其进行工作指挥，在工作中将一些列的数字指令输入到计算机中，以此控制机床的各个部件完成对零件的加工。在加工的过程中应用的原理就是先对零件的尺寸与工艺进行分析，然后将零件的基本信息变为代码与程序，然后按照程序的指令机床完成复杂的指令执行，进而控制伺服系统进行分配，完成多种复杂的加工动作最终完成零件的加工。而在复杂部件的精确控制下，零件的加工余量和给进参数等都可以在计算机的控制下更加的精确，而这就可以保证加工的精度更高，尤其是对复杂零件的加工，完全可以保证其加工的质量，所以数控机床是当代大批量精细加工中不可缺少的重要设备。如：随着铁路建设的大幅发展，对车辆的速度要求也随之提高，所以铁路货车车辆的车轴加工质量要求也随之提高。如新型的车辆在车轴的上要求其承载性能提高且加工的精度更加细化。车轴的不同直径的相互过度由不同的半径的圆弧构成，在普通机床上由人为控制是不能达到其精度需求的，所以必须借助数控机床来完成对其的整体化加工，下面就以此为例分析数控机床在货车车辆中的应用。

1数据编程与控制

数控机床的程序编制，在实际的应用中对数控机床的编程有自动和人工两种，人工编制是自动编制的基础，人工编制主要是针对零件的加工工艺和数据等进行程序编制，面对复杂性较高的货车车轴，主要采用的是人工编制。数控系统，在数控系统中因为不同的加工特征而有不同的控制系统，如德国与西班牙等系统，其中在这些系统中，日本的数控系统具有较强的插补功能，且人机界面方便操作，是大多数国内厂家采用的控制系统，这里的加工也是在该系统的帮助下完成的。

2数控加工货车车轴的过程分析

在对货车车轴的加工中，其毛坯在进入到自动加工前已经进行了定位的成孔，其整个长度和周身部分的直径都已经经过定尺，在后续加工中不需要进行大范围改动。毛坯轴进入到自控加工中时对其进行粗车、精车、滚压、组装、轴颈磨削等，最终达到设计标准。其中车轴的轮座和防尘板等结构的加工余量最大，为了保证生产的效率，可以分机床流水作业的模式完成对轴承的粗车、精车、滚压等。其中精车在数控机床上完成，并为后续加工保有余量。针对此工艺，数控机床的编程主要也是对此进行。

（1）在加工中首先确定的是装夹方案，针对货车车轴的基本尺寸与加工要求，在数控机床中采用的是托架定位，车轴装夹以定位孔为标准位置，机床的前端与后端都为活顶尖。装夹后尾部向前进行顶进锁死，车轴由主轴上拨叉带动进行旋转。因为机床的中部有托架，所以车削只能分部进行，两端分别进行车削。此时应注意，拨叉前端与车轴前端的接触间隙，防止因为顶尖孔加深而导致拨叉与车轴端面顶死的情况，或者顶尖不到位而降低加工的精度。

（2）应明确进给的线路，这是整个加工中控制零件运动轨迹的重要要素，其控制的是刀具从起步到来看零件的运行轨迹，即进刀与退刀的点与路径，这是编程的核心依据。如果可以合理的选择进给的路线可有效的缩短空刀进程，提高效率，尤其是对循环加工的零件而言，效率提升与延长刀具使用寿命都是十分重要的。车轴完成粗车后，仍然只是在车轴的端面和中心孔位置的定位，所以精细加工的过程中应从车轴的端面开始，向车轴的中间位置开始加工，以此进行的加工方过程为对刀、起刀、斜线、直线等过程，并分别对不同的直径完成车削加工，在多处的圆弧相切位置车削曲面、倒角等，直至完成对整个零件的加工，最后快速的退刀至起点位置，准备下一次加工。

按照加工零件的路线设定，这样既可按照每一个步骤进行程序的指令选择，这就是编程的最基本步骤。如选择快速移动指令、直线插补指令、平面顺时针指令、保证速度指令等等，将这些指令结合起来就完成了对数控加工路线的设定。

（3）确定系统坐标系。在车削过程中，必须在工件上确定一个加工的原点，及以某一个点为基准进行旋转等控制，并以此建立一个工件的坐标系统。工件的坐标是保证编程简单化，尺寸换算简单化，误差最小化的重要基础。为了提高零件的加工精度，方便计算与程序编制，通常将加工程序的原点设置在车轴轴线与前端面的交叉点，这样就可保证程序基准与设计、组装等的标准统一。

（4）刀具选取。在完成编程的时候还需要考虑刀具的选择，在放大的情况下刀具的接触点不是一个理想化的点而是一个圆弧，所以在进行倒角和斜面加工、圆弧切削的时候都会出现不足或者过量的情况。此时控制系统会利用自身设定对刀具进行补偿，通过不同的补偿指令控制人员可以自动控制刀尖的运动模式，以此避免出现切削不足或者过量的情况。但是生产前必须对刀具进行合理的选择，并针对刀具的型号来选择补偿指令这样才能达到加工精度。

（5）切削用量的选择。车削用量是对刀具切削过程的控制，及对深度、进给量、速度等的限定，在数控加工中应安装工艺手册选择不同的切削用量来配合车轴的加工，如要达到Ra1.6标准就需要控制吃刀深度为0.3～0.5mm，进给量则为0.1～0.2mm/r，切削速度则应按照车刀材料和车轴而定。

3结语

综合上面的分析可见，在货车车轴的加工中，因为其精细加工的精度要求较高，所以必须借助自动化设备来保证加工精度与效率，此时数控机床的应用就可突出其优势。同时配合合理的工艺设置与编程就可达到加工的目标。

参考文献

[1]马海洋，周荃，张爱英，等.数控车床典型试件加工工艺分析与程序编制[J].潍坊高等职业教育，2008，21（3）：31-32.

[2]韦兰花，黄政魁.典型零件的数控车床加工工艺分析与设计[J].广西轻工业，2009，28（9）：15-17.