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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇五軸數控機床，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：五軸；數控系統；數控機床
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0112-02
機床作為當前機械加工產業的主要設備，在某種意義能夠代表了一個國家的機械制造業水平的高與低，機床設備不但同家的航空工業、船舶制造、軍工產業、科研技術、精密器械等設備制造行業有著非常大的關系，而且還與人們的日常生活等方方面面密不可分。從某種意義上來講，如果一個國家沒有制造業的支撐，這個國家就很難真正的實現現代化的建設。而五軸聯動數控機床是目前世界上最先進的機床設備，如果國家擁有五軸數控機床則象征著國家目前的機床制造業的處在世界上最先進的水準，在數控機床的制造技術上處于領先的地位，所以對于五軸數控機床的研制一直以來都是世界各制造大國不遺余力的研發重點展對象。
1 重點發展的關鍵技術
1.1 高速、精密加工技術
1.2 高智能化技術
五軸機床的智能化技術將使未來發展最主要的方向之一當前的智能數控機床的智能化技術已經有新的突破，在數控系統的性能上得到了較多體現。如：自動調整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質。未來的發展將結合電子信息技術及先進控制理論，更大程度的提升五軸機床的職能化程度。
1.3 控制及動作部件的改進
數控機床的性能指標要依靠與其主要的功能部件性能，其主要功能部件的性能好壞直接影響數控及創的技術參數和性能水平，所以提升功能部件性能使其不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發展，并結合五軸數控機床進行應用，是未來數控機床獲得質的飛躍的關鍵技術。如全數字交流伺服電機和驅動裝置，高技術含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應用，極大的提高數控機床的技術水平。
2 國產五軸機床的發展
數控機床現在已越來越廣泛的成為其他制造行業的必要設備，而且技術發展也相當快速，令人驚嘆。五軸聯動數控是數控技術中難度最大、應用范圍最廣的技術。它集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體，應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。五軸聯動數控機床是發電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。國際上把五軸聯動數控技術作為一個國家工業化水平的標志。國外為解決多面體零件加工問題，所以開發出了五軸數控機床，隨著科技的發展，數控機床也逐漸的向高端化復雜化進行發展，在原有數控技術的基礎上又增加了新型功能，新型的數控技術不但能夠實現傳統車床功能還能夠進行銑削加工。國外五軸數控機床的研發和使用，實現了數控機床工作效率大幅增加的效果，其工作效率相當于某些大型的自動化生產線的工作效率，在節約設備的占地空間的同時也節約了機械生產廠家的投資預算。我國的五軸數控機床行業與國外行業相比仍然存在的主要不足，如表1所示。
目前我國已經有很多的機械制造集團公司開發出五軸聯動數控高速機床，其技術已達到世界頂極加工設備水平，并且與傳統的五軸機床相比，具有聯動、高速的特點。每臺售價超過1 000萬元，已經被廣泛的應用于航天業、機械元件設備業、中大型沖壓射出模具、游艇外形業、復合材料加工業等。自從全國首臺自制五軸聯動數控機床的正式啟用，不僅填補了國內行業空白，為我國機床制造產業搶占國際市場制高點，同時機床制造企業也實現了由高端產品制造商向高端設備制造商的轉型，加快推進創新發展和新型工業化進程產生深遠影響。隨著我國科學技術的不斷快速發展我們有理由相信，五軸聯動數控機床一定會加快實現由研發試制向定型量產的華麗轉型，我國的機床制造企業也將成為世界機床制造業中領先的半導體設備和五軸聯動數控機床生產商。
3 中國五軸數控機床未來的發展方向
我國五軸數控機床在結合國外先進技術的同時也要走出有自身的特色的發展道路，其關鍵是就在于要加大企業的自主創新能力，注重以機床制造企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術研發體系建設。
①國家重點扶持機床制造企業，促進企業形成技術創新體系。我國五軸數控機床的研發和制造目前仍處于起步階段，所以未來我國將根據五軸數控機床發展形勢，在機床行業有計劃地建立面向汽車行業的自動化裝備，組建大型精密復合沖壓成形機床、超精密磨削、特種加工、高檔數控機床和數控系統性能試驗中心等機床制造研究中心，鞏固和發展機床制造企業技術開發體系的建設，鼓勵企業積極研發和制造高速精密的五軸數控機床的項目實施。
②迎合市場需求走出具有企業特色的技術道路。機床制造企業在五軸數控機床產品的開發立項要以市場用戶的實際需求為依據，共性和關鍵技術攻關和功能部件的開發要以主機發展為牽引，以滿足市場需求為根本目的。加強五軸數控機床共性和關鍵技術如高速化技術、智能化技術、復合化技術和環保技術等的攻關，共性和關鍵技術攻關必須要以高檔數控機床發展為主攻目標，提高整機可靠性和產業化水平。
③積極引進先進技術。通過引進技術消化創新、集成創新和原始創新等方式，掌握當代數控關鍵技術，發展品種，提高自主開發能力，提高國產數控系統和關鍵功能部件的配套能力，特別是要提高在國產中、高檔數控機床中的配套能力。并以國家重點工程為依托，加速國產五軸數控機床的推廣。
4 結 語
參考文獻：
[1] 徐巍.高檔數控系統的功能規劃和關鍵技術研究[D].上海:上海交通大學,2009.
關鍵詞：數控機床；數控編程；后置處理
目前的數控機床自帶有編程程序，可是有時自帶的編程程序不能滿足復雜的編程需求，這就要求編程人員對數控編程作后置處理并傳輸。
1 基于網絡的數控編程需要處理的參數
要用網絡的數控方式編程，先需了解數控機床編程需要處理的對象。
數控編程要應用多軸加工的方式處理對象。過去，機床會應用兩軸加工的方法，即Z軸固定，X與Y軸為可變座標軸，這種加工的方式過于粗放。目前人們應用了五軸機床三軸聯動加工的方式。數控編程的編程對象即為五軸。數控編程的加工原理為右手笛卡爾坐標系為標準加工；標準座標軸原點為基礎，該參數不可變，其余參數可變，數控編程需用程序控制可控參數；數控編程要用程序描述的方式控制刀具行動。數控編程具體的處理對象為刀位軌跡、切削工具、加工方式這三項內容。
數控編程人員要針對作業的需要了解編程后置處理的范圍，給出編程的方案、調整編程的參數、在計算機上做好編程模擬實驗，待編程模擬實驗的結果滿足數控機床加工的需求后，方可將上傳數控機床加工的程序，讓數控機床以此程序為依據開展生產作業。
2 基于網絡的數控編程需要應用的平臺
構建網絡平臺――要做好數控機床的后置處理與傳輸，需要網絡的支持。比如數控機床需要下載配套的后置配程軟件或者與之相關的插件等。現代的數控機床都自帶有連接網絡的串行通信插口，在開展數控后置處理時，需讓數控機床連上網絡。
構建硬件平臺――數控機床本身即為一個硬件系統，只要數控機床編程人員仔細閱讀數控機床的說明書，就能掌握數控機床的硬件操作要點。比如RS-232串行口的數控機床可應用摭展卡與數聯網連接。此時擴展卡可將數控機床的通信協議轉換為以太網的通信協議，讓數控機床可以接受互聯網中的信息。如果數控機床自帶有DNC智能插口，那么數控機床可以直接接受互聯網的信息。
構建軟件平臺――要完成數控機床的后置處理工作，就需要給數控機床一個后續編程的環境。為數控機床提供網絡環境與硬件環境的目的，實際上就是為了讓數控機床能夠下載DNC集成系統，數控編程人員需在該集成系統中完成數控編程后置處理工作。如果數控機床沒有DNC集成系統，就需下載該系統；如果數控系統自帶DNC集成卡，則可僅需完成DNC集成系統的升級。
3 基于網絡的數控編程后置處理的方法
數控機床一般自帶有簡易編程的功能，只是人們應用數控機床生產復雜的機械時，可能現有的數控編程命令不能滿足人們特殊的生產需求，此時人們就要應用編程后置處理的方法完善這類程序，這個過程，就要依靠數控機床的后處理器完成。數控機床的后處理器就是要把人們下達的特殊指令轉達為數控機床能夠理解的命令。數控機床的后處理器具有接口功能、NC程序生成功能、專家系統功能、反向仿真功能，應用后置處理器，人們可以了解下達的指令是否可以滿足數控生產的需要。
當人們設置好數控編程平臺以后，人們要用編程的方式完成數控機床的后置處理。過去，人們要應用G語言為數控機床編程，這種編程方式不夠直觀，若未受過專業編程訓練的工作人員可能不能完成編程操作。現在人們設計了一套宏命令指令串，這些指令串中自帶有數控操作命令，人們如果要完成數控編程的后置處理工作，只需要給將這些宏命令串組合成程序指令，就可完成編程操作。以CAXA-ME軟件為例，該軟件自帶的宏命令串共計有35個：01――當前后置文件名POST-NAME；02――當前日期POST-DATE；03――當前時間POST-TIME；（下略）……
數控機床編程人員只需要向宏字符串下達程序操作指令，編寫程序頭，下達換刀指令，即可應用編程的方式完成特殊的數控操作。在這個過程中，編程人員需要通過編程的方式控制文件的長度、控置行號、控制編程的方法、數值的格式、圓弧的控制、做好文件擴展名的設置。
以編程人員要編寫一個程序名為test1的文件，它的文件序號為1234為例，該程序的開始編號為100，而增量為2，刀具號為01號，主軸的轉速設置為每秒1500r，該程序的后置步驟可描述為表2：
數控編程人員處理完程序以后，可傳輸編寫的程序，該程序通過后置處理器的驗證以后，若證實該程序能滿足數控生產的需求，該程序即可被應用。
4 總結
數控編程人員以此方法可對數控機床的程序作后置處理與傳輸，應用此方法，數控編程人員可編寫出較為復雜的數控生產程序。
參考文獻：
[1]范興柱，王金偉，棟，樓佩煌，葉文華，戴勇.集成制造車間生產控制的小型DNC系統技術研究[J].機械制造與自動化，2001（05）.
采用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。
1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。
這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。
在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現并獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而，由于當時的數控系統采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以后，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數控機床中，85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代，國際上出現了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。
目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。
那什么是車床呢？據資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。
古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。
為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。
車床依用途和功能區分為多種類型。
普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。
轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。
自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。
多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型
立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。
鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。
專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站
看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。
我國的數控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。
金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發展為數控車床，銑床發展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。
由普通發展到數控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很。現在用數控設備，只要你會編程，把參數輸進去就可以了，很簡單，剛畢業的技校學生都會，而且批量的產品質量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一臺數控車床后，機床制造業就進入了數控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子，什么叫蘇聯的路子，舉個例子來講：比如，生產一根軸，蘇聯的方式是建一個專用生產線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數發生了變化，這條線就報廢了，生產人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經濟，這些廠不能迅速適應市場，經營就困難了，到了90年代就大量破產，大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數控的，適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了，;西方走的路和前蘇聯不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯了幾臺五軸聯動的數控銑床，讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯的機床制造業也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數控機床，但數控機床的發展，還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執機床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機，我們現在也能造，第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅動的，一般的系統能同時控制3軸，高級系統能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。
機床是一個國家制造業水平高低的象征，其核心就是數控系統。我們目前不要說系統，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠，數控系統100％外購，各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統，占80％以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。
就國產高級數控機床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。
美國為什么沒有能成為數控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產業政策的人有關，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產業，而且需要技術積累。不太附和美國情況。但后來美國發現，機床屬于戰略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規定了一些單位只能買國產設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什么競爭力。
歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、臺灣的數控機床制造能力比大陸地區略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經商業化了的數控系統，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家：大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統采購日本的。但他們的機床質量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中，也打著“國產”的旗號。
近來隨著中國的經濟發展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數控機床合資廠，據說制造水平相當高，號稱“智能化、網絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000臺數控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。
目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今后五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。
1.美國的數控發展史
美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。
2.德國的數控發展史
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相采用。
3.日本的數控發展史
日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。
4.我國的現狀
我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用于生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處于從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床，數控機床就是在普通機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后，機床就成了數控機床。當然，普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數控設備的發展方向六個方面：智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控這幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍，但機床的硬件方面不行，質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。
四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯，目前效益良好，年產600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產能力為1000臺，生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產能力800臺。5、民營企業進入機床行業情況1、浙江日發公司，2000年投產，生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床，主要是從日本引進技術，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術。生產小型儀表數控車床，水平相當不錯。六、軍工企業技改情況軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規模技改開始了，軍工企業進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床，國內機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術，爭取軍工企業的高端訂單。聽在軍工企業的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權以來，已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上，他說，我們要建立和經濟發展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業和汽車行業的發展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產大國。
參考文獻：
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關鍵詞：軟PLC 數控機床 功能開發
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0043-01
文章運用PLC達成數控機床當中除了高速插補的運動軌跡的控制通過數控的核心程序進行完成以外的全面的功能控制，明顯的體現在它的功能在控制上有著極高的靈活度：在允許的范圍之內的數控軸配置，控制信號變動以及輔助信號控制等等，只需要采取更改PLC的編程，便能使具體的配置馬上生效，這樣也讓同樣的數控系統能夠較為靈活的運用到不是相同配置的具體數控機床之上，并且能夠讓掌握一般PLC編程的用戶同樣能夠開展功能的維護以及設計、開發等相關工作。
1 數控機床中PLC系統的具體結構
PLC能夠獨立的通過I/O的接口和數控系統進行連結，同樣能夠通過總線和數控CPU進行連結成嵌入式的PLC，亦或是和數控系統共同使用CPU形成軟PLC，共同使用I/O的接口和內存，針對數控機床的相關功能做出控制。
PLC和CNC相互共同使用CPU，兩者之間彼此信號的傳送在CNC裝置的內部進行，而PLC和機床電氣的控制信號具體的傳送可以通過CNC接口實現。所以，這個PLC的部分被當成CNC的基本功能進行統一的設計與制造，在結構上非常的緊湊；PLC的控制程序一旦經過編制，然后傳送進CNC的裝置內，就可以實現數控系統對于機床在功能信號上的控制。
2 基于功能控制的PLC的具體設計
2.1 設計的具體方案
這套設計中下列的一些數控機床的基本功能：
（1）數控機床在進行軸數控制的靈活配置的功能；
（2）一旦發生突發的情況：超程、過載、掉電以及碰撞等一些處理急停的功能；
（3）機床的操作面板進行控制的功能；
（4）主軸具體的起動、轉向、停止以及進給軸控制的功能；
（5）冷卻液進行起動以及停止的控制功能；
（6）進行自動的控制功能。
另外，還可按照數控機床對于控制的要求，增設或是削減有關的功能。運用較為結構化的編程對每個功能PLC的子程序進行編制，使PLC的主程序進行調用，達成系統功能的擴展。
2.2 PLC程序的具體設計
在PLC程序具體的設計思路中，全面的介紹了怎樣使用每個功能的子程序以及PLC程序具體的設計方法，另外，一旦機床的配置產生了變化，可以第一時間構建起有關的控制程序。
（1）關于主程序的設計。數控機床在通電之后便開始主程序的執行。第一步將系統初始化，然后將每個的部位實施第一次中心的操作，接著系統會進入到監控的狀態，進行機床的操作面板上控制信號的處理，如果是自動加工的指令便進入數控核心的NCK程序，調用相關的軸使能的控制程序，同時起動冷卻，完成自動的加工。在進行加工的時候如果產生了硬限位的保護等這類突發的狀況，則需要調用急停的程序終止系統的工作。
運用PLC編程，能夠讓程序的設計很大程度上得到簡化。這里面運用了模塊化程序的設計，每個功能的模塊都要由主程序進行調用，功能模塊可以按照數控機床具體的需求進行不斷的擴展以及靈活的配置，讓控制功能具備良好的柔性以及可靠性。
（2）關于軸使能控制的子程序。進行各軸脈沖使能以及控制的使能信號的控制，監控各軸具體的參考點的開關信號及按照主軸的命令對主軸使能的信號進行控制，同時依據位置的調節器實際生效狀態觸發垂直軸的電機抱閘，避免由于垂直軸的自重導致下落。
以防進給軸的超程以及做到零點定位的精準，每一個進給軸都配備兩個硬限位的開關以及一個參考點的開關，并且每一個軸都擁有脈沖的使能以及控制的使能等信號，所以要使用的開關量的信號非常多。
（3）關于子程序的初始化。初始化的程序在機床進行通電之后第一個PLC的循環就被主程序所調用。按照機床具體配置的參數進行數控核心接口信號的設定。針對伺服電機的觀點的編碼器實行格雷碼的初始化，這樣能夠明確機床控制的目標具體的方式選擇以及軸選擇等。初始化的程序可以使PLC系統進入到初始化的工作狀態。
3 程序的具體調試
（1）設置機床的類型。先將機床的參數設置成0，屏上顯示機床是通用的機床，能夠控制五軸的驅動；其次，將機床的參數設置成1，則屏上顯示機床是車床的配置，能夠實現三軸驅動車床系統實際的應用；然后，將機床的參數設置成2，則屏上顯示機床是銑床的配置，能夠實現五軸驅動銑床系統的實際應用。
（2）設置機床的軸數。針對以上銑床的配置，能夠了解到是四個進給軸與一個主軸，適用四坐標的數控銑床的具體控制。現在將機床的參數設置成是0，這樣就去掉了A軸，屏上顯示為機床的配置是X、Y、Z軸以及一個主軸，經過這種設置以后，這個系統則能夠適用實際的配置是三個直線的進給軸與一個主軸這種三坐標的銑床具體的功能控制。
（3）各個進給軸具體的使能控制。可以針對各個進給軸進行運動的控制以及方向的判斷；監控的參考點的開關信號，不管運動軸以什么樣的速度回到參考點，而在參考點的周圍都可以變回成給定的回零的速度并且準確的定位。
（4）主軸控制的調試。對主軸具體的使能信號進行控制，能夠手動或自動的控制主軸的具體運行，完成正轉和反轉以及定位。
（5）輔助功能的調試。可以手動以及程序自動的調用并且控制冷卻與系統具體的使能信號，完成起動以及停止的操作。
4 結語
事實表明，運用軟PLC開發數控機床具體的功能控制非常具有可行性以及合理性，功能比較完善、靈活通用、可靠性非常高以及操作便捷等優點，有著很高的使用價值。
參考文獻
[1]黃延延，林躍，于海斌.軟PLC技術研究及實現[J].計算機工程，2004，30（1）.
【關鍵詞】數控技術；后置處理；CAM；五軸聯動；加工仿真
NC Machining Simulation of Five-axis Linkage Machine Tools
(for A-B Turntable)
Li Xiang
(Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China)
Abstract：General CAD/CAM software has its own CAM module that calculates the complete information of the tool path.In order to meet the requirements of five-axis linkage machine tools，post-processing is needed to acquire NC code applicable to the given machine tools.The post processing of five-axis linkage machine tools concerns the calculation of rotary angle and the complicated coordinate conversion.The specific post-processing of A-B turntable five-axis linkage machine tools is proposed in the paper.The processing program is developed by Visual C++ via the coordinate conversion of machine tools and workpiece.It is simulated and verified by VERICUT software.
Key words：numerical control；post-processing；Computer Aided Manufacturing (CAM)；five-axis linkage；machining simulation
1.引言
五軸聯動數控加工系統廣泛用于加工復雜曲面，這種先進的加工系統對我國航空、航天等領域的精細加工有著舉足輕重的作用。UG是廣泛應用的建模及加工仿真軟件。探索UG的通用后置處理系統與專用數控系統的結合，具有重要意義。
VERICUT是數控加工仿真軟件，它可實現對機床、刀具、工件加工過程的可視化，對于減少報廢、節約材料和提高制造的技術水平都有深遠影響。
2.基于UG的CAM數控加工
Unigraphics Sloutions公司（簡稱UGS）是全球知名的美國MCAD供應商，UG是其推出的集CAD/CAM/CAE為一體的三維參數化設計軟件，也是世界先進的計算機輔助設計與制造軟件。
UG包含的眾多功能模塊，涉及到工業設計與制造的各個層面。UG的工業設計制造流程為：
2.1 UG CAM簡介
UG CAM即加工制造模塊，是UG的重要模塊之一。其主要功能是承擔交互式圖形編程（數控編程），即針對CAD三維模型所包含的產品幾何表面信息，進行數控加工刀未軌跡的自動計算。UG CAM模擬制造的過程可概述為：根據設置的工藝方案參數，生成數控程序，即導出以“.cls”為后綴的刀位軌跡文件。
2.2 UG CAM后置處理現狀
UG與目前市場上流行的其他CAD/CAM軟件一樣，帶有自己的后置處理模塊。但是目前沒有開放五軸聯動非線性誤差校核和非線性誤差控制功能。由于不同結構（雙轉臺、雙擺頭、擺頭—轉臺）的五軸聯動數控機床具有自身的結構特點和制約機床加工質量的關鍵結構參數，通用后置處理系統很難在生成數控程序時，全面而有針對性地考慮機床自身結構特點所造成的非線性誤差。因此，目前國內很多CAD/CAM系統的用戶對軟件的使用主要是CAD模塊，對CAM模塊的應用效率不高，一個關鍵原因就是軟件只配備了通用后置處理系統，而用戶沒有根據具體的數控機床特點進行必要的二次開發，由此生成的代碼還需要人工做大量修改，嚴重影響CAM模塊的應用效果。
后置處理的任務是對數控編程所導出的刀位文件進行處理，生成指定數控機床的控制指令。盡管各廠家數控機床的具體功能和指令系統存在著差異，但后置處理的過程卻有不少相似之處。因此，對主要的CAD/CAM系統進行探索，將其通用后置處理與各種數控系統及數控機床相結合，解決數控加工的矛盾，具有較大工程應用價值和意義。
本文將以西門子840D數控系統為例，將UG CAM所導出的CLSF刀位軌跡文件經過后置處理導出西門子840D數控系統所應用的ISO加工指令。
3.后置處理
關鍵字 數控機床；控制技術；機床維修；數控電子
中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）96-0181-02
0 引言
隨著電子行業的日益更新，當今數控理論的調整發展，使得數控技術也在不斷地跟著進步，數控系統的結構因此變得更加地復雜，智能化程度也是越來越高，數控技術在生產中的實踐運用，維護等技術，也在不斷地變化著。因此，對于數控機床的控制和維修，形成一套完整的理論系統體系，是大多數控技術人員的期望。希望借助這個理論體系，讓控制和維修人員，能夠更加快速地掌握數控的操作和維護技術。
1 數控機床控制技術
1.1 概念
數據機床控制是指通過數控程序，對數控機床下達工作指令，讓數控機床按照預定的工作程序，對需要加工的零件進行自動化操作的過程。其操作前，需要先確定零件在機床的安裝位置，刀具與零件之間在進行工作時的尺寸參數。機器操作的路線，切削規格等參數等。掌握這些參數之后，才由程序員編制加工的數控操作程序單。然后讓電腦按照制定的程序，進行規范的操作的一種深加工過程。
1.2 數控機床的電氣控制
數控機床的電氣控制主要由電流、位置、速度三個控制環利用串聯的原理組成的。
1）電流環的功能是為伺服電機，提供其所需要的轉矩電路。通常情況下，其與電動機之間的匹配調節，是事先就由制造者配備了相應的匹配參數。其反饋信號也在制造時，已經在伺服系統內聯接好了。因此不需要事后進行接線與調整；
2）速度環的功能是控制電機的轉速，也就是坐標軸在工作時的運行速度的電路。速度調節器其P、I調整值，都是根據騷動坐標軸負載量，或者是機械轉動的剛度與間隙等特性來決定的。一旦這些特性發生了變化，就需要對機械的傳動系統進行檢查和修復，然后再正確調整數控設備速度環的PI調節器；
3）位置環是對各坐標軸按照程序設備的指令進行工作，用于精確定位它位置的控制環節。位置環的正確運行與否，直接影響到坐標軸的工作精度。位置環的工作包括兩部分。
其一，位置環是測量元件的精度是否與CNC系統脈沖當量匹配。測量元件每次移動的距離，外部倍頻電路是否與系統廟宇的分辨率相符。測量元件與分辨率肪沖比必須達到100倍頻方，才算合格。比如，位置測量時，元件脈沖次數10/mm，那么系統的分辨率應為0.001mm才算匹配。
其二，對位置環KV值的設定和調節。KV值一般是被當作機床數據進行設置的，數控系統中，對KV值的數值單位和設置地位都進行指定。速度環在進行最佳化調節后。KV值則是鑒定機床性能好壞，工作精度是否準確的重要因素。KV值體現了機床運動坐標，運動時性能的優勢程度。關于KV值的設置，需要參考和符合以下公式：
KV=V/其中KV即位置環增益系數 V即坐標運行速度，m/min 即跟蹤誤差，mm 注意不同的單位，數據參數代表的涵義也不一樣。
2 數控機床維修方法
2.1 故障檢查
首先要對進行進行檢查，查找機床究竟問題出在哪里，先可對機器的使用人員進行詢問，再進行目測，觸摸機器的各個線路是否完好，檢查是否短路。再通電進行檢測，如果不行，再利用進行檢查，對機器的信號與報警裝置，接口狀態，參數調整等各種方法，直到查出機床的問題為止。故障檢查這一步就算結束了。它是機床維修前的基礎工作。只有正確地發現其問題，才能有針對性地對其進行修理。
2.2 維修方法
故障排查出來之后，再進行機床的維修，這里給大家介紹幾種常見的機床障維修方法。
1）電源：電源是整個機床是否能夠順利工作的能量來源，它的損壞輕則會導致程序數據丟失，產生停機現象。重者可能毀壞整個系統。在我國，由于電力系統不是很充沛，所以經常導致電源的損壞，電源損壞應及時維修。然而做好提前的準備，才是預防電源損壞的根源。因此我們在設計機床的供電系統時，就盡量為它提供單獨的配電箱，在電網供電質量不良的地方，三相交流穩壓裝置，也是必須事先配備的。接入數控機訂的電源中線與接地線一定要分開，并且使用三相五線制等；
2）位置環故障：首先，位置環報警可能產生的原因是位置測量回路開路、測量元件已經損壞、接口信號損壞等。其次，坐標軸在脫離指令下運動，可是造成的原因是漂移可能過大；位置環或速度環接成正反饋；元件損壞等；
3）機床坐標查找不到零點。可能造成的原因是零方向與零點遠離；編碼器損壞光柵零點標、回零差事開關失靈等；
4）機床動態性差：其中原因可能是機械傳動系統磨損嚴重，或者間隙過大造成的。或者是導軌工作做得不充分。對于電氣控制系統，造成這樣的問題可能原因是速度、位置環和相關參數，已經不處于最佳匹配狀態。應在故障排除后，及時進行調整，使得達到最佳效果。
諸如此類等等問題，故障在查出之后，立即根據相關的維修方案進行正確地修理，對各種電路，參數，控制系統，電源等問題，進行仔細確認，然后針對性地調整維護方案，并且把每次維修的記錄地都記載下來，以便下一次遇到同樣的情況，好迅速地作出處理。
3 結論
根據以上依據，我們可以得知，數控機床的控制與維修技術，在我國雖然還沒有形成非常完善的理論體系。但是只要我們仔細地摸索排查，利用自己和別人總結出來的經驗，記載下來，對我國未來制定完整的數控機床控制技術和機床維修技術，無疑有著重大的借鑒意義。
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【摘 要】隨著科學的不斷進步和社會的不斷發展，我國的數控技術取得了長足的進步。在機床行業中，數控機床的比重越來越大。一個國家的數控技術水平直接關系到一個國家的的綜合國力。本文將有利于更好的了解當代數控機床技術與發展。
【關鍵詞】數控機床；發展；自動化；環保
數控機床一般由輸入輸出設備、數控裝置、伺服單元、驅動裝置、可編程控制器及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量裝置組成。在加工過程中突出表現為：加工精度高，具有穩定的加工質量；可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節省生產準備時間；機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產率高；機床自動化程度高，可以減輕勞動強度。
我國數控機床制造業在一代一代人堅持不懈的努力中，取得了一些顯著的成就。奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了一些具有批量生產能力的數控系統生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。雖然在數控技術方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國的數控技術的發展和很多國外的先進國家相比還有一定的差距。主要突出表現在：配套的高質量功能部件、數控系統附件主要靠進口；應用技術水平較低，聯網技術沒有完全推廣使用；自行開發能力較差，相對有較高技術水平的產品主要靠引進圖紙、合資生產或進口件組裝；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；相關標準規范的研究、制定滯后。
速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產品的質量。高速度、超精度加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。特別是在超高速切削、超精密加工技術的實施中，對機床各坐標軸位移速度和定 位精度提出了更高的要求；另外，這兩項技術指標又是相互制約的，也就是說要 求位移速度越高，定位精度就越難提高。高速加工技術發展迅速，在高檔數控機床中得到廣泛應用。應用新的機床運動學理論和先進的驅動技術，優化機床結構，采用高性能功能部件，移動部件輕量化，減少運動慣性。在刀具材料和結構的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發展到機床加工全面高速化，從而實現加工制造的高質量和高效率。
在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上， 因此數控機床實現了一機多能，以最大限度地提高設備利用率。另外前臺加工、后臺編輯的前后臺功能，充分提高其工作效率和機床利用率。
隨著五軸聯動數控系統和編程軟件的普及，五軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點，由于在加工自由曲面時，五軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削三維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在三軸聯動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，因此五軸聯動機床以其無可替代的性能優勢已經成為各大機床廠家積極開發和競爭的焦點。
隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求 具有遠程通訊服務等功能。機械制造企業越加廣泛地使用數控加工設備。數控應用軟件日趨豐富和具有人性化。虛擬設計、虛擬制造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成為當代機床發展的重要趨勢。在數字制造的目標下，通過流程再造和信息化改造，為企業創造出更高的經濟效益。
柔性自動化技術是制造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國制造業發展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為前提，以易于聯網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；高速度和高柔性方向發展；數控機床及其構成柔性制造系統能方便地與各種軟件聯結，向信息集成方向發展；網絡系統向開放集成和智能化方向發展。智能加工是一種基于神經網 絡控制、模糊控制、數字化網絡技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量 的智能化，如自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型，自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；智能診斷、智能監控，方便系統的診斷及維修等。世界上正在進行研究的智能化切削加工系統很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。
現代的機床行業必須把環保和節能放在重要位置，即要實現切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進行，但也包括在特殊氣體氛圍中不使用切削液進行的切削。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實際應用，故又出現了使用極微量的準干切削。對于面向多種加工方法的加工中心之類的機床來說，主要是采用準干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經由機床主軸與工具內的中空通道噴向切削區。在各類金切機床中，采用干切削最多的是滾齒機，這使得我們在生產中應更加注意環境的保護。作為新一代機械人我們相信我們能把中國的機械產業做得越來越大，越來越精，越來越強。■
“我所從事的工作是我的興趣所在，是一項很光榮、很有意義的工作。”發展數控技術，振興航天工業，是他的心愿
第一眼看到劉爭，感覺他是個話不多且羞澀的人，面對采訪，他顯得有點緊張，可是一談到數控技術，他馬上變得神采飛揚，滔滔不絕地和你聊著關于數控的話題。12歲的曾說過：“為中華之崛起而讀書”，劉爭的理想也很宏偉，就是為振興航天工業而奮斗。“發展數控技術，振興航天工業”，是他的心愿。
首都航天機械公司1車間工藝員劉爭1米78的個頭，清瘦的臉龐，一臉燦爛的笑容，給人一種“鄰家大男孩”的親切感。高中畢業后，成績優異的劉爭順利考入清華大學機械工程及自動化專業。一次課堂上，老師在分析中國制造業形勢時說，中國的制造業水平在全世界是很落后的，作為清華大學的學子有責任振興中國制造業。老師的一番話在劉爭的心里打上了深深的烙印，從那時起，他就立志要振興中國的制造業。
2005年，劉爭從清華大學畢業后就來到了一車間工藝組，很多同學都去了待遇更好的外企或者私企，但他毅然選擇了航天，成為一名數控機床編程工藝員。
2009年，劉爭作為國防科技與工業局“千臺數控機床增效工程”課題的實際負責人，通過刻苦攻關有效完成了課題的一期研究任務，使數控機床增效50%。
2010年，他作欏扒臺數控機床增效工程”二期的主要負責人，要把一期的研究成果推廣到公司13臺數控機床上，通過不斷攻關和研究，順利完成推廣任務。在推廣過程中，他在某大型圓柱殼體上采用了新式刀具路徑，并進行了加工試驗和先進數控技術應用，使其典型網格特征加工效率在原有增效的基礎上又提高了42%。
航天產品存在大量需使用角銑頭才能加工的零件，傳統工藝方法中，五軸機床附加角銑頭后，無法使用五軸聯動功能，五軸機床只能當作四軸半使用。劉爭深入研究，自主開發了五軸機床附加直角銑頭后的五軸聯動功能，拓寬了該設備的加工范圍，簡化了操作流程，提高了加工精度，使原來加工12小時的產品在3個小時內就可保質保量完成，這一技術已達到了國內先進水平。
某進口設備是重點五軸設備，每次加工零件必須把工作原點設在工作臺回轉中心，不僅限制了加工效率，還耗費工藝人員精力，增加了出錯概率。劉爭調查研究后成功實現了該機床的RTCP加工模式，使得該機床可在任意裝夾位置加工任何形狀的零件，大大提高了設備性能，并降低了出錯概率。
工作幾年來，他連續3年績效考核為“優秀”，在2010年第四屆全國數控技能大賽中，獲得了第二名的好成績。劉爭的成功絕非偶然，“把工作做到位，不留疑點，要理解透，不能模棱兩可”，劉爭這些看似平凡的話語卻道出了他成功背后的原因，那是對專業技術不懈的追求，對心中理想無悔的堅守。
劉爭自豪地說：“我所從事的工作是我的興趣所在，是一項很光榮、很有意義的工作。”沒有哪項工作是為誰量身定做的，一個人能否成才，在一定程度上取決于他對工作的態度。當有人抱怨工作崗位的優劣時，劉爭已經在自己的崗位上成了“狀元”。“振興航天制造業”，數控嬌子劉爭的這份執著感染著身邊的每一個人。
關鍵詞：中職；數控機床；培訓；教學方法
中圖分類號：G712；G718.3 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2017）05-0048-01
隨著科學技術水平的不斷提高，各種先進制造技術得到日益廣泛的應用，生產企業需要大量善于進行技術創新的應用型人才，其中，數控機床操作技術工更是目前迫切需要的“灰領”人才。在這樣的背景下，數控培訓方興未艾，許多職校跨出校門接受社會培訓。因而如何盡快、有效地提高數控培訓學員的知識水平與操作技能是一個重要課題。
一、形象比喻，通俗易懂
由于大多數學員是初次接觸數控機床，且文化程度較低，對一些基礎知識與概念的理解有困難，這時可以舉一些通俗易懂的例子來進行教學。例如，數控機床的基本M成及工作原理可以以人作比喻：控制介質相當于語言、數控裝置相當于大腦、伺服系統相當于神經系統和肌肉、檢測裝置相當于感覺器官、機床本體相當于人體骨架。比如在做隊列操時，人聽到“立正”口令時，將語音信號變換后傳遞給大腦，這個“立正”命令必須是人能聽懂并明白其含義的，否則無法做出反應。大腦接受了“立正”命令信息后，馬上記憶起該命令的動作要求，即人站直、腿并攏、手放好，并通過感覺器官檢查動作是否準確到位、符合要求，然后發出動作指令。這個指令是很微弱的腦電波信號，不足以刺激肌肉運動，通過神經系統放大并傳遞后刺激相應部位的肌肉舒展或收縮，牽引骨骼運動，這才最終完成了“立正”動作。如果聽不懂命令、不知道命令的含義、大腦不能正常思維或神經系統有障礙、肌肉拉傷或萎縮、骨骼有損傷，那么人就不可能做出正確的動作。同樣，如果程序有誤、數控裝置有問題、伺服系統有故障、機床本體部件損壞，那么機床就無法正常運轉，也就不能加工出合格的零件。有時程序出錯，甚至會造成嚴重事故。這樣一來就把基本概念講清楚了，學員也容易理解。其他如開環、閉環、半閉環控制方式、可控軸與聯動軸等都可以用類似的方法講解。
二、分析透徹，搞清概念
有些簡單卻重要的概念往往不被重視，包括專業人員，但又很容易出差錯，這些問題必須講清講透，否則學員一知半解，掌握不了要領，導致在實際操作時出現失誤。例如，數控車床坐標系的問題，數控車床同樣采用人人皆知的右手笛卡兒直角坐標系，簡單易懂，但問題是如何在所用機床的實際坐標系上判別圓弧的順逆時針走向。多數學校的工業訓練中心和社會培訓機構因經費原因，一般采用經濟型數控機床進行培訓，而企業則多采用中高檔數控機床進行生產。經濟型數控車床的刀架位置與中高檔數控車床不同，X軸及Y軸的正向正好相反。判斷圓弧的順逆時針走向應對著Y軸正向看過去，而經濟型數控車床的Y軸正向向下，判別朝向和視線方向相反，因此看起來是順時針其實是逆時針。這個基本概念很簡單，但也容易出錯，甚至在某些數控機床的操作說明書上也出現這類錯誤。其他如數控指令的用法，尤其是循環指令的功能與刀路、坐標及刀具參數的設置等問題也必須要講清楚、準確到位。
三、工藝是重點，編程是基礎
初學者往往很重視編程，把精力都花在這上面，而忽視了加工工藝。其實，數控機床是按照人所編的數控程序進行自動加工的，程序里面包含了工藝因素，反映了編程者的工藝思路，所以說，程序編得好不好，完全取決于工藝排得好不好。因此，除了編程方法還需要介紹數控機床有別于普通機床的特點與要求，重點講解工藝分析、切削參數、刀具選擇、走刀路線等工藝性問題。數控培訓也可嘗試創新教學，在學員初步掌握基本編程及操作技能后，讓他們按照自己的興趣設計一個零件并進行加工，從中可以發現許多工藝問題，尤其是刀具選擇和刀路安排，此時教師再指出錯誤并給予指導，使學員印象深刻更易于接受，效果比教師單向講解要好得多。
四、掌握要領，運用技巧
接受培訓的學員有些是普通機床的操作工，有一定的切削加工經驗。有些則剛取得初級證書，工作經驗很少，在習慣上往往還按照普通機床的操作過程來編制數控程序，這就需要在培訓中反復強調數控機床的工藝特點，指導學員逐漸接受、掌握數控機床有別于普通機床的一些工藝處理方法。對培訓中出現的典型問題和特別容易出錯的地方，可召集學員進行現場討論，讓大家相互汲取教訓，這樣做學員們既印象深刻，又能共同提高。培訓使用的經濟型數控機床，采用的是開環系統和步進電動機，在運行過程中極易失步且無法補償，故而精度較低、誤差較大，在操作中應加以注意。編程時仍按圖紙規定的尺寸作為坐標參數，但在對刀設置坐標時要留出一些余量，或修改調整刀補參數，加工結束后按實際測得的零件尺寸重新設置坐標或修改刀補參數，再運行精加工程序予以修正，這樣就能加工出合格的零件。
五、結束語
數控機床操作工為緊缺工種，社會需求量大，政策扶持力度大，考工不受年限，取得某級別資格后，可馬上申報高一級資格鑒定。因此，在培訓中要加強學員的素質教育，抓好基本技能的訓練，給學員打好扎實的基礎，使他們能夠盡快達到工作要求，提高專業技能。
參考文獻：
關鍵詞：CNC 系統的故障信息提示；初始化復位法及參數更改；故障定位。
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2012）0510177-02
在數控機床中，大部分的故障都有據可查，而有些故障CNC系統提供的報警信息相對比較含糊甚至根本沒有任何征兆，甚至出現故障的周期較長，沒有規律，不定期，這些疑難故障給查找分析帶來了很多困難。對于這類數控機床故障，需要對具體故障情況做具體檢查和分析，逐步縮小故障范圍，而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面進行綜合判斷，不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。
對于數控機床如采用日本FANUC數控系統的龍門銑機床，掌握機械原理、液壓與氣壓動傳動圖，要弄清楚在機床中作用和控制方式。并在圖紙上詳細注明，比如機床附件、刀具自動換刀，安裝動作比較復雜，要分解來理解。刀庫控制、換刀控制、刀具鎖緊裝置有氣壓傳動來實現的，他們是由哪個電磁閥動作來實現的？對應的PLC輸出是哪幾個點？在圖上詳細注明，這樣從電氣控制到機械執行動作一目了然，同時特別對機、電關系比較密切的部分要重點了解，特別是現在數控鏜銑床利用數字閥和伺服比例閥技術，要了解閥調整方法及調整數據，要重點了解閥功能和作用，特別動態和靜態時比例閥電流及相對應的平衡泵的出口壓力調節，只有掌握了機電一體化技術，學會多種本領，這樣解決問題的就容易了。
數控機床一旦發生故障，要馬上向操作者詢問故障發生時的現象，要問詳細的過程，了解故障出現前產生過什么征兆，當時操作者動過什么元件，外部環境情況如何，改動過什么？發生哪些報警信息，正確的現場資料往往不會造成錯誤的判斷，不能使問題復雜化了，把故障問題正確地羅列出來，數控機床故障問題的一半實際上已經解決了是維修的一個捷徑。
1 加工精度異常故障的維護
系統參數發生更改或丟失、機械方面故障、數控機床CNC、伺服驅動器、變頻器等參數未能優化執行電機運行異常、機床位置閉環異常或PLC控制邏輯不妥，是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因，找出相關聯的故障點并進行恰當處理，機床均可恢復正常。生產中數控機床加工過程中經常會遇到精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面：1）機械傳動方面故障，如液壓與氣壓傳動部分、主軸、絲桿、進給等部件。此外，刀補的選擇及刀具的確定因素、編寫的加工程序，人為也可能導致加工精度異常。2）軸向的反向間隙（BACKLASH）出現異常。3）數控機床各軸的零點漂移（NULLOFFSET）異常。4）伺服電機運行狀態出現異常，即CNC控制部分及電氣出現故障。5）數控機床進給單元參數更改或線路人為的改動。
以沈陽一機床VMC650數控立式加工中心為例，配置的CNC數控系統發那（FANUOI）。在加工過程中出現Z軸精度異常。檢查發現z軸軸向間隙過大，用手觸摸Z軸伺服電機時感覺到電機抖動比較嚴重，啟/停時不太明顯，并且伺服電機啟動時存在此種現象，JOG方式故障現象也存在。分析認為，故障原因主要有兩種，一是z軸伺服電機工作出現異常；二是z軸機械反向間隙過大。利用FANUC系統的參數NO1008’4切削進給和快速移動間隙進補償參數進行修改，對存在的間隙進行了補償；利用“OneTouch”伺服調整方法對伺服電機進行調試，調整伺服增益參數及N脈沖抑制功能。z軸電機的抖動消除，加工中心加工精度恢復正常。
2 刀具的操作故障及維護
2.1 校正刀具不平衡
刀具存在不平衡的主要原因為刀具在裝卡過程中存在問題，刀體里本身有缺陷，刀具設計存在缺陷，上刀所有的調節不合理。事實上每一次對刀具進行調節時，不管調節量的大小，你必須在使用之前再做一次平衡。
2.2 刀具正確的選用和維護
刀具選用是至關重要，刀具平衡不只是測量不平衡量和增加或去除重量。短的分量、輕的刀具容易平衡，比較容易獲得很好的精度，而大型的、重的刀具要獲得平衡困難得多，并且會產生很大振動的。也可以通過選擇已經做過預平衡、預加工到最小不平衡的刀柄來降低成本和節約時間。
2.3 精度配合恰當
除了正確的處理和維護高質量的刀柄，刀具組件能正確地裝卡到數控加工中心主軸是非常重要的。為獲得牢固穩定的連接刀柄必需與主軸錐孔相匹配，并且盡可能精確。在高速下刀柄配合得好與壞尤其明顯。你可能擁有世界上平衡得最好的刀具，但如果它沒有正確裝卡到加工中心主軸上，那也獲得不了好的加工精度。
3 數控機床電氣故障范圍診斷
數控機床電氣故障如何快速定位，有規律可循的，1）數控機床進行開機測試對故障檢測，CNC系統通過自診斷判斷是否存在故障，故障代碼是什么，通過故障代碼確定故障范圍；2）是判定故障性質，并分離出故障的部位或模塊；3）是將故障定位到可以更換的模塊（變頻器、伺服驅動器、編碼器、通訊模塊）或其他電器元件，以縮短故障處理時間。為了及時發現系統所出現的故障，快速定位故障所在部位并能及時排除，要求故障診斷應盡可能少且簡便，故障診斷所需的時間應盡可能短。
4 數控機床故障排除手段及方法
4.1 復位、初始化法
CNC系統報警使數控機床停止運行，往往由于編程或者瞬時故障引起的，可用強行關閉硬件電源，按復位按鈕或復位鍵進行復位來清除故障，若系統存儲器欠壓，連接線路接觸不良、掉電造成故障報警，則必須對CNC系統進行復位，系統初始化前應注意作好數據備份，倘若初始化失敗故障仍無法排除，則必需對硬件進行診斷。
4.2 參數的設置
CNC系統參數正確的設定是保證系統功能的重要依據，一旦CNC系統參數設定錯誤就可能導致數控機床不能工作或某功能無效。由于用戶在編制程序中存在錯誤亦可造成故障報警或停機，這時可以采用CNC系統的塊搜索功能進行查驗，改正參數設置中的錯誤，以確保其數控機床正常運行。如其主軸在啟動時實際轉速與設定轉速不一致，原因主軸轉速模擬電壓控制功能有效時，主軸轉速輸入有2種方式：S代碼設定主軸的固定轉速（轉/分），S碼值不改變時主軸轉速恒定不變，稱為恒轉速控制（G97模態）；S代碼設定刀具相對工件外圓的切線速度米/分），稱為恒線速控制（G96模態），恒線速控制方式下，切削進給時的主軸轉速隨著編程軌跡x軸絕對CNC輸出給主軸變頻器0-10V控制電壓受驅動裝置的控制。
4.3 修調法
CNC系統參數正確的設定后，數控機床在使用過程中發現還要進一步調節某些參數，如維修中發現CNC系統液晶顯示器畫面亮度比較低，經調節屏幕供電12V電壓后正常。經調節后正常。
CNC系統與其他電氣系統實現控制的最佳化，細調是非常關鍵的。在主軸轉速模擬電壓控制方式有效時，主軸的實際轉速可以用主軸倍率進行修調，進行主軸倍率修調后
的實際轉速受主軸當前檔位最高轉速的限制，在恒線速控制方式下還受最低主軸轉速限制值和最高主軸轉速限制值的限制。CNC系統提供8級主軸倍率（50%～120%，每級變化10%），主軸倍率實際的級數梯形圖定義，使用時應以機床生產廠家說明為準以下所述為標準梯形圖的功能描述，例如GSK980TDa標準PLC梯形圖定義的主軸倍率共有8級，主軸的實際轉速可以用主軸倍率修調鍵在50%～120%指令轉速范圍內進行實時修調，主軸倍率掉電記憶。
4.4 模塊替換法
目前最常用解決故障的方法，既節約實間，維修的成功率高。診斷出壞的系統模塊（電器元件）用好的模塊替換上，并做相應的初始化啟動，設定好相應的參數，使機床迅速投入正常運行，根本問題解決后才有談條件的籌碼。
4.5 提高和改善抗干擾能力
數控機床目前一般都會采用專用穩壓電源，這樣提高抗干擾能力，能提高電源負載能力。遇到強干擾時，可以采用接地，利用電容濾波法抑制高頻干擾，通過這些預防性措施來減少供電開關電源的故障。
5 總結
數控機床技術發展的總趨勢一定智能、精密、復合、高速和綠色為一體的方向發展，隨著數控機床技術進步機床復合技術進一步擴展，復合加工技術日趨成熟，數控機床自動化程度極高，出現故障比較隱蔽，檢查比較困難。維修人員具備的條件要求比較苛刻。
“一臺大型的數控機床就是一個加工廠”如銑一車復合、車一鏜一鉆一齒輪加工等復合、車磨復合、成形復合加工、特種復合加工等、十五軸聯動加工中心等。復合加工的精度和效率大大提高，所以“一次裝卡，一次加工”等理念正在被更實踐接受。
參考文獻：
[1]周文斌，《數控機床故障診斷與維修》，天津大學出版社.
關鍵詞：數控車床 報警故障 故障診斷
一、FANUC 0i系列數控系統的功能特點與系統配置
本文研究載體為數控車床，配備FANUC Series 0i Mate TC數控系統，該系統均屬于FANUC數控系統0i Mate系列。這是一款在21i一體型基礎上開發的，具有高性價比且超薄的一體型CNC系統。主運動驅動系統采用變頻器驅動調速控制，最多可以控制1個主軸電機，進給伺服驅動可連接βi S伺服電機。伺服接口采用FANUC 串行伺服總線FSSB控制技術，機床操作面板為系統標準配置。該系列用于車床的FANUC Series 0i Mate TC為2軸2聯動；用于銑床、加工中心的FANUC Series 0i Mate MC為3軸3聯動。
二、FANUC Series 0i Mate TC數控系統控制主板特點
1、從CP1輸入24V直流電源
2、通過JD36A/JD36B可與外部PC機連接并通訊，通過RS232串行通訊協議完成編輯、傳輸等操作
3、JA40為模擬主軸驅動器（一般為變頻器）連接接口，JA7A為主軸獨立檢測裝置編碼器的反饋信號接口。
4、采用光纜FSSB總線技術通過COP10A接口與進給伺服放大器連接，完成對進給坐標軸的控制。
5、JD1A作為與I/O模塊通訊的接口。
6、JA3連接手搖脈沖發生器。
三、配置FANUC 0i系列數控系統的數控車床常見報警類故障診斷分析
機床故障產生以后，會以無顯示報警和有顯示報警兩種形式給用戶。比如：由于機械傳動部件的磨損引起的加工精度故障，故障現象是加工零件的精度超差，但是機床無任何顯示報警形式產生。再比如：CK6132A型FANUC系統數控車床，Z軸靠近卡盤方向移動時產生超程報警“OVER TRAVEL。-X”。此時Z軸不動作，但同時系統在顯示屏上顯示系統報警號給用戶。具體案例分析如下：
1、由于機床自身故障導致的數控車床常見系統報警號故障診斷分析
案例一：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，按下系統開機啟動按鈕，系統進入正常界面，但是顯示屏顯示報警代碼：“BAT”。
故障原因分析：根據理論分析，該故障是系統后備存儲器電池電壓過低導致。拆開數控柜發現系統3V鋰電池不存在。
故障診斷方法：根據說明書正確重新安裝電池，寫入SRAM存儲參數，故障解決。
案例二：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，開機報警：“401# Z軸 VRDY OFF”
故障分析與診斷：查閱系統維修說明書，報警內容為z軸的伺服放大器準備未緒。調查發現該機床出現此報警號一般與設計及控制原理無關，而極有可能是部件之間連接不良導致。仔細檢查電路的連接狀況，發現系統與放大器之間的連接松動，重新緊固連接后該類報警解除。
案例三：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，系統報警：“ 430# Z AXIS：SV。MOTOROVERHEAT。”
故障分析與診斷：查閱系統維修說明書，報警內容為伺服電機過熱。有可能是機械傳動故障；切削條件引起的故障；電動機本身故障。經排查，確定是電動機與絲杠連接故障松動引起的機械傳動故障，從而導致電動機過載。重新調整連接后故障解除。
案例四：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，報警顯示“油不足”，機床無進給。
故障分析與診斷：油箱儲油低于郵箱標示的最低界限；油路堵塞；泵故障。檢查油箱油面及壓力表，依次排除解決故障。
案例五：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，報警顯示“冷卻液不足”，切削過程中沒有切削液噴出。
故障分析與診斷：冷卻液不足；冷卻泵未工作；管道堵塞；冷卻泵故障。依次檢修確定是管道堵塞引起此報警，拆開冷卻泵位置，清洗堵塞處即可。
案例六：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，系統開機進入正常操作界面，顯示“701”報警。
故障分析與診斷：查說明書，根據數控系統的相關知識，確定是系統散熱風扇故障。
2、學生因為誤操作而引起的部分系統常見報警故障
案例一：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，“1008 ”外部報警
故障分析與診斷：系統急停按鈕未松開。旋開急停按鈕，按下復位鍵故障解決
案例二：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，“071”數據未找到。
故障分析與診斷：程序輸入過程中，誤按下幫助鍵。按下復位鍵問題解決。
案例三：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，“091”返回參考點未完成
故障分析與診斷：執行回參考點的過程中，未到達參考點人為中斷。重新執行返回參考點操作，故障解決
案例四：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，報警“011 無進給速度指令”
故障分析與診斷：在程序中插補指令運用時沒有給F值；進給倍率選擇0%。檢查發現是程序錯誤，修改程序，重新運行即可。
案例五：故障現象：配置FAUNC系統數控車床，進行Z軸對刀，在刀補里輸入z0測量時，報警“REF字數位太多”。
故障分析與診斷：對刀時，在刀補里輸入測量值產生該報警。在刀補對應處輸入0，執行機床回參考點即可。
以上論述到的數控車床報警故障均來自生產實際。報警故障作為數控機床故障的一種常見表現形式，為維修人員提供了必要的理論依據。合理參照維修說明書，正確分析故障機理，是快速、準確的進行故障診斷的保障。
參考文獻
[1] 劉加勇.數控機床故障診斷與維修.中國勞動社會保障出版社.2011（3）
[2] BEIJING FANUC 0i CB/0i Mate C維修說明書
關鍵詞：數控機床；伺服系統；故障診斷；維修處理
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A
數控機床是裝有程序控制系統的自動化機床，作為裝備制造領域先進技術的代表，被廣泛應用于裝備制造行業。數控機床的應用，提升了裝備制造業的自動化、信息化和現代化水平，為裝備制造行業帶來了廣闊的發展前景。數控機床伺服系統由于擔負著控制信息處理和控制機床執行部件工作的重要系統，其故障的診斷分析和維修處理技術也一直受到裝備制造行業的普遍重視。
1 數控機床伺服系統構成
數控機床伺服系統由驅動裝置和執行機構兩部分構成，數控機床伺服系統能夠實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制，通過數控機床伺服系統對數控裝置指令信息接收、放大、整形處理，能夠將控制器的命令轉換為機床執行部件的位移運動，從而實現對零件的切削加工。數控機床的伺服驅動裝置要求具有良好的快速反應性能，準確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，執行來自數控裝置的指令，提高系統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。伺服系統包括驅動裝置和執行機構兩部分，由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。數控機床系統中伺服系統是將控制器的數字命令轉換為具體加工的重要環節，因此伺服系統不僅結構原理復雜，對工件的加工和處理更有重要作用。伺服系統的運行穩定性直接影響機床的運行狀態、工件的加工質量，為了在保證數控機床機械加工精度、準確度的前提下提升數控機床的生產效率，對伺服系統的故障預防、診斷和分析一直是數控機床應用中的重點問題。
2 進給數控機床伺服系統的常見故障診斷與維修處理
2.1 進給伺服系統故障類型
進給伺服系統由于其涉及的元件較多且功能復雜，因而進給伺服系統的故障類型也較為多樣。筆者通過對數控機床進給伺服系統故障的總結和分析，其故障主要有以下幾種類型。報警：報警主要是由于進給運動量超過軟件設定的限位或限位開關決定的硬限位時發生的超程報警。另外，當系統進給運動的負載過大時，由于正反運動的過于頻繁和進給傳動鏈狀態不良也會發生報警。當伺服系統發生報警時，預示著伺服系統的工作出現問題，工作人員需要及時進行停機檢查，避免數控機床故障處理不及時造成零件質量問題并對數控機床帶來物理性損壞。竄動、爬行和振動：竄動、爬行和振動是數控機床伺服系統常見的故障，一旦竄動、爬行和振動現象發生，會直接導致機械加工精度和準確度的下降，給零件質量帶來影響。竄動大多是由于測速裝置故障導致的測速信號不穩定或者速度控制信號不穩定導致的，除此之外接線端子的接觸不良也會導致竄動現象的發生。爬行發生的主要原因是傳動鏈的狀態不良，伺服增益過低和外加負載過大等導致。振動現象的發生大多是由于進給速度太快或進給加速度過大導致的。位置誤差和漂移：位置誤差是由于伺服軸運動超過位置允許誤差范圍時導致，位置誤差包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。漂移是指數控機床的指令值為零時，坐標軸仍然繼續移動的現象，位置誤差和漂移不僅會影響工件的加工質量，嚴重時還會發生撞車事故，給數控機床帶來物理損傷。回參考點故障：機床回參考點故障一般表現為找不到參考點或者找不準參考點兩類，回參考點故障大多是由于參考點減速開關接收信息故障或信號失效導致的。
2.2 進給伺服系統常見故障的維修處理
進給伺服系統故障，一般可通過參考操作說明排除，如果遇到參考操作說明無法排除的故障則需要具體問題具體分析解決。當振動故障發生時可以對機械安裝進行檢查和調整，并保證伺服電機速度和位置檢測的準確性，由于數控伺服系統中電子元件較多，因此還需要檢查有無外部干擾影響，并且對驅動單元的參數進行排查，通過檢查確定故障類型，如果是機械故障則對機械故障予以及時解決，如果是電氣故障則需要具體確認發生問題的位置，通過維修或者元器件更換等手段對伺服系統故障進行維修處理。如果發生無法回參考點的現象，首先可以檢查回參考點減速開關信號是否準確有效，并根據回參考點減速開關信號的問題采用原理分析法或追蹤法分析等方法判斷位置并及時的維修和處理。
3 主軸伺服系統故障分析及處理
3.1 主軸伺服系統的故障類型
直流主軸伺服系統的故障主要表現為停轉、速度異常、電機振動和主電路過電流報警等。交流主軸伺服系統容易發生的故障主要表現為電機過勢、熔絲熔斷等，引發該類故障的主要原因時由于電機超載、接觸不良或者冷卻裝置損壞導致的部分元件阻抗過高或者數控機床的浪涌吸收器發生故障。
3.2 主軸伺服系統常見故障的維修處理
主軸伺服系統出現故障時首先要確定主軸系統出現故障的類型及位置。當主軸電機不運轉時首先需要確定數控系統是否有信號輸出，再對I/O狀態進行觀察，并確定是否滿足主軸的啟動條件。如果伺服電機帶有電磁制動，還需要確定是否釋放了電磁制動。如果主軸出現轉速異常，首先要對機械傳動機構進行檢查，確保機床的動作無異常。如果機械傳動機構無異常則需要對主軸驅動器的電纜連接、主軸驅動器的狀態指示燈等進行檢查，并分析是否主軸驅動器出現問題。如果以上原因均被排除，則很有可能是控制板出現故障。當主軸高速轉動振動過大時，多數是由于主軸驅動系統的電氣部分故障導致，針對這種問題我們要根據電氣原理圖對主軸驅動與各處電氣連接進行全面檢查，確定故障部位并予以維修和處理。
結語
綜上所述，數控機床伺服系統作為數控機床系統中最為復雜的系統，對數控機床的平穩運行和機械零件加工精度具有重要影響。當數控機床伺服系統出現問題時，首先要根據故障現象判斷故障類型，再通過一定的技術手段對故障位置進行排查，當確定故障原因和位置后，針對故障的類型進行合理的維修處理，提升數控機床運行的穩定性，保證數控機床所生產的工件質量，并提高數控機床的生產效率。
參考文獻
