1、數(shù)控論文數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們在國際競爭中有舉

2、足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。為完成此任務(wù)，首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機(jī)等幾個具體方面探討了新世紀(jì)的發(fā)展途徑。1總體戰(zhàn)略制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究，我們認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。1.1 以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，從無到有，從

3、引進(jìn)消化到擁有自己獨立的自主版權(quán)，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們在數(shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步主要還是按國外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識經(jīng)濟(jì)即將登上舞臺的新世紀(jì)，這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩(wěn)市場，技術(shù)上就已經(jīng)落后了；在國外將脈沖驅(qū)動的數(shù)字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服，但至今沒形成大的市場規(guī)模；近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡(luò)（通過光纜等）與數(shù)控裝置連接時，我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng)，前途仍不樂觀。這種老是跟在

4、別人后面走，按國外已有控制和驅(qū)動模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠，實行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場占有率，難度自然就很大了。為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認(rèn)真落實“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的實用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠(yuǎn)受別人的制約，才有可能

5、用先進(jìn)、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場，打開國際市場，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列。1.2 在商品化上狠下工夫近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國產(chǎn)貨仍未真正被廣大機(jī)床廠所接受，因此出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的例子較多，而裝備新機(jī)床的卻很少，機(jī)床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當(dāng)然不是說舊機(jī)床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當(dāng)大的差距。影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床商品化的主要因素除技術(shù)性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實用性。以往，一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門

6、，所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標(biāo)（如多少通道、多少軸聯(lián)動、每分鐘多少米的進(jìn)給速度等等），而對影響實用性的一些指標(biāo)和一些小問題卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽(yù)，打不開市場。這說明，高指標(biāo)、高性能的樣機(jī)型的產(chǎn)品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當(dāng)大的距離的，將一個高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn)，應(yīng)用環(huán)境也不那么簡單。數(shù)控產(chǎn)

7、品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發(fā)部門對這些問題掌握得不透，就難以將產(chǎn)品設(shè)計得很完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問題在開發(fā)、試用，甚至鑒定時都難以發(fā)現(xiàn)。這就造成，同樣型號的數(shù)控機(jī)床在有的用戶那兒運(yùn)行得很好，而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳?；蛘咄瑯有吞柕臄?shù)控機(jī)床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件時卻不盡人意。出現(xiàn)這種情況，有時是用戶操作人員的水平問題，但有時就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設(shè)立了專門機(jī)構(gòu)來測試考驗自己的產(chǎn)品，如為考驗新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，廠家自己設(shè)計和從生產(chǎn)實際中收集了大量零件程序，讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行各種各樣的程序，一旦發(fā)現(xiàn)問題，即立即

8、反饋給開發(fā)部門予以解決。經(jīng)過這樣的測試考驗過程后，數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。以往，我們的產(chǎn)品就很少進(jìn)行這樣嚴(yán)格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣，即使一個小問題也將嚴(yán)重影響國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品的聲譽(yù)。因此，我們應(yīng)充分重視上述問題，在商品化上切實狠下工夫，將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓，貫穿于技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中，從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真正有市場的好商品。1.3 將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點經(jīng)過20來年市場風(fēng)雨的沖擊，國人已越來越認(rèn)識到，技術(shù)固然重要，但在市場經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下，要在激烈的全球競爭中獲勝，管理和營銷就顯得更為重要。例如，我國臺

9、灣生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床不但占領(lǐng)了大陸市場的相當(dāng)大的份額，而且還打進(jìn)了美國市場。是臺灣數(shù)控機(jī)床的技術(shù)和質(zhì)量超過美國了嗎？顯然不是。那他們靠的是什么？重要的一條就是在企業(yè)管理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發(fā)技術(shù)和提高水平上，忽視了經(jīng)營管理、市場開拓、產(chǎn)品營銷等方面的工作，結(jié)果在新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)出來以后，在產(chǎn)品質(zhì)量提高以后，企業(yè)仍然處于產(chǎn)品銷售不暢的困境1。國內(nèi)外的經(jīng)驗說明，數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù)，更取決于經(jīng)營管理能力和營銷能力。因此，從現(xiàn)在起我們應(yīng)將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點，真正擺脫計劃經(jīng)濟(jì)時代所遺留下來的思維方式和工作習(xí)慣的束縛，建立適應(yīng)市場的高效、靈敏的運(yùn)行機(jī)制和有

10、效的激勵機(jī)制。通過這種機(jī)制，一方面切實加強(qiáng)企業(yè)管理，激發(fā)企業(yè)負(fù)責(zé)人和廣大職工的負(fù)責(zé)精神、創(chuàng)造精神和獻(xiàn)身精神，努力提高產(chǎn)品的競爭能力；另一方面充分調(diào)動企業(yè)內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素，大力加強(qiáng)市場開拓力度，奮力打通營銷渠道?？梢詧孕?，有過硬競爭力的產(chǎn)品，再加上北京開關(guān)廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神，我們就一定能在市場競爭中取得勝利。1.4 大力加強(qiáng)技術(shù)支持和服務(wù)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品，對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)是相當(dāng)重要的。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽(yù)的原因，除可靠性問題外，另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。用戶花了很多錢買的數(shù)控機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問題卻叫天天不應(yīng)，叫地地不靈，

11、以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此，應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當(dāng)成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進(jìn)時，有一個強(qiáng)大后方。因此，為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術(shù)支持和服務(wù)為核心的強(qiáng)大后方。當(dāng)然，為贏得主動，后方也須主動出擊。目前，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段（如網(wǎng)絡(luò)和多媒體），將為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開辟新的途徑。1.5 堅持可持續(xù)發(fā)展道路可持續(xù)發(fā)展是下一世紀(jì)企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的發(fā)展也必須堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路。綠色是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其主要思想是清潔和節(jié)約。為此應(yīng)大力加強(qiáng)綠色數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā)，加速促進(jìn)數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個制造業(yè)的綠

12、色化，主要戰(zhàn)略措施應(yīng)考慮以下幾方面：有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。如減少數(shù)控機(jī)床的鑄件結(jié)構(gòu)，消除鑄造對環(huán)境的污染；將數(shù)控機(jī)床主軸的潤滑以油氣潤滑、噴油潤滑等取代油霧潤滑，減少對生產(chǎn)環(huán)境的污染；在精密數(shù)控機(jī)床及其運(yùn)行環(huán)境的溫度控制中取消氟利昂制冷的恒溫技術(shù)；以電傳動代替機(jī)械傳動，減少噪聲污染。大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件，從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染，并減少產(chǎn)品壽命結(jié)束后硬件裝置的拆卸回收問題；以永磁驅(qū)動代替感應(yīng)驅(qū)動，提高效率和功率因數(shù)，節(jié)約能源；以電傳動代替機(jī)械傳動，提高效率，減少能源消耗。加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床。這既符合運(yùn)用信息技術(shù)和自動化技術(shù)改造傳

13、統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和裝備現(xiàn)代化這一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)得以實現(xiàn)，又可取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。我國擁有普通機(jī)床數(shù)百萬臺，加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床將成為下世紀(jì)我國數(shù)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。大力發(fā)展綠色數(shù)控機(jī)床。綠色數(shù)控機(jī)床應(yīng)是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便于拆卸回收的新型機(jī)床。例如，以并聯(lián)結(jié)構(gòu)代替串聯(lián)結(jié)構(gòu)就是開發(fā)綠色數(shù)控機(jī)床的一條途徑，這是因為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床消耗的金屬材料僅為常規(guī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床的幾分之一，其加工量也比常規(guī)機(jī)床大幅度減少，特別是消除了大型結(jié)構(gòu)件的鑄造，這將顯著降低機(jī)床制造過程中的能源消耗和對環(huán)境的污染。止匕外，并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有利于采用電傳動，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。

14、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了ISO14000環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)，全球環(huán)境問題“法律化”的趨勢正在進(jìn)一步發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展將成為企業(yè)通向國際市場的通行證2。因此，我們的數(shù)控產(chǎn)品要在下一世紀(jì)走向國際市場，我們的企業(yè)就必須“從我做起，從現(xiàn)在做起”。2技術(shù)途徑2.1 發(fā)展具有中國特色的新一代PC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心，因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng)，將是推動數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的有效技術(shù)途徑。實踐證明，10年來我們所走的PC數(shù)控道路是完全正確的。PC機(jī)（包括工業(yè)PQ產(chǎn)量大、價格便宜，技術(shù)進(jìn)步和性能提高很快，且可靠性高（工業(yè)PC主機(jī)的MTBFE達(dá)30年3）。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺

15、不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比，而且還可充分利用通用微機(jī)已有軟硬件資源和分享計算機(jī)領(lǐng)域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。止匕外，以通用微機(jī)作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)PC機(jī)升級換代時，數(shù)控系統(tǒng)也可相應(yīng)升級換代，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢，在競爭中立于不敗之地。目前，PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有2種主要形式：（1）專用數(shù)控加PC前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；（2）通用PC加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。另外還有一種正在發(fā)展的數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)。其方案是將由DS博組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)控裝置連接起來，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然性能很好，但

16、由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高，近期難以被國內(nèi)廣大用戶所接受。我們認(rèn)為，上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小，不但有利于降低系統(tǒng)成本，而且更重要的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。幾十年的經(jīng)驗表明，可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否發(fā)展的關(guān)鍵。雖然影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設(shè)計時由于種種原因的限制，不得不選用技術(shù)指標(biāo)不太高的普通CPU這樣，為完成數(shù)控的復(fù)雜功能往往需要由多個CPl組成系統(tǒng)，有時還需另加一些專用或通用硬件電路來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的

17、一些高實時性功能（如細(xì)插補(bǔ)、位置伺服控制等），從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下，很難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性，因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳，對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響，使得不少用戶現(xiàn)在還心有余悸。因此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先選用新型高性能CPU（如高主頻的PentiumII、PentiumIII等）作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，并盡量用軟件來實現(xiàn)數(shù)控的所有功能。這樣，可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。止匕外，還應(yīng)在軟件設(shè)計、電源設(shè)計、接插件設(shè)計與選用、接地與屏蔽設(shè)計和施工等方面采用強(qiáng)抗擾高可靠性設(shè)計與制造技術(shù)，從而全

18、面提高系統(tǒng)的可靠性。由于一個新型高性能CPUET以代替數(shù)十個普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU勺PC平臺上不僅可以完成數(shù)控系統(tǒng)的基本功能（如信息處理、刀補(bǔ)計算、插補(bǔ)計算、加減速控制等）和開關(guān)量控制功能（內(nèi)裝PLC,而且還可以完成伺服控制功能。這樣，以前由DSF成的數(shù)字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量變換控制等）均可由PC中的CPUS成，從而實現(xiàn)內(nèi)裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模。這種具有內(nèi)裝PLC和內(nèi)裝伺服控制的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng)，其硬件規(guī)模將達(dá)到最小化，整個數(shù)控系統(tǒng)除一個PC平臺外，剩下的只

19、有驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性，又消除了信息傳遞瓶頸，提高了系統(tǒng)性能，同時還可顯著降低系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)（包括電機(jī)）售價將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強(qiáng)的競爭力，有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻(xiàn)。此外，集成化PC數(shù)控系統(tǒng)還有一大優(yōu)點，就是容易實現(xiàn)開放式結(jié)構(gòu)。這是因為，這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的，構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上，只要制定好標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，從信息處理、軌跡插補(bǔ)、加減速控制、開關(guān)量控制到伺服控制都可以實現(xiàn)開放，從而可大大方便用戶的使用。2.2 推進(jìn)數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)問題

20、后，如何實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計與制造便是我國機(jī)床制造企業(yè)快速響應(yīng)市場需求，在競爭中獲勝的另一關(guān)鍵。要實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計制造，必須解決數(shù)控機(jī)床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當(dāng)大的差距。因此，在今后的若干年內(nèi)，我們必須大力促進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。具要點如下：(1)新型永磁電主軸單元電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機(jī)床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應(yīng)異步型，存在以下突出問題：轉(zhuǎn)子上存在繞組，有大電流流過，因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，直接影響主軸精度；低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動大，難以滿足寬范圍切削要求；效率和功率因素低，不僅電機(jī)體積和重量大而且要求逆變器容量

21、大、耗能多；控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。因此，利用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢，開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速范圍永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都較感應(yīng)異步型電主軸簡單，因此易于進(jìn)行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)然，這還要攻克主軸支承(陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承)技術(shù)、高精度高速動平衡技術(shù)、高速驅(qū)動、檢測與控制技術(shù)、高可靠性安全保證技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。(2)廉價的高性能伺服系統(tǒng)目前，一套進(jìn)給交流伺服系統(tǒng)(驅(qū)動器+電機(jī))的價格一般都在萬元以上，主軸伺服系統(tǒng)的價格高達(dá)數(shù)萬元，已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床成本的一大障礙。因

22、此，應(yīng)配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，大力開發(fā)廉價的高性能內(nèi)裝式伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機(jī)和功率接口，充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢，通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機(jī)的造價降下來，而采用智能化的IPM模塊作為功率接口也很便宜，因此將內(nèi)裝式進(jìn)給伺服的價格控制在數(shù)千元以內(nèi)，將內(nèi)裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以內(nèi)，將是完全可能的。(3)直線交流伺服系統(tǒng)直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀(jì)數(shù)控機(jī)床不可缺少的功能部件，目前我國還沒有成熟產(chǎn)品，因此應(yīng)加強(qiáng)研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用?？紤]到常規(guī)機(jī)床的防磁問題較難解決，而并聯(lián)機(jī)床的防磁相對容易，因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機(jī)，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)永磁同步型直線

23、電機(jī)，從而揚(yáng)長避短，構(gòu)成符合實際應(yīng)用要求的新型高速高精度進(jìn)給系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步開發(fā)將驅(qū)動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。(4)零傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭是多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達(dá)到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動（無機(jī)械傳動鏈）數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭，以促進(jìn)我國高速高精度多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。（5）高速高精度檢測裝置高速高精度是下世紀(jì)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主題，這不但需要高性能的控制和驅(qū)動，同時還需要高品質(zhì)的檢測環(huán)節(jié)，因此應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)0.1wm以上精度的高速（60m/min以上

24、）線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技術(shù)國外對我國是封鎖的。2.3 加速數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)化，打好市場翻身仗數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)化和市場占有率上。在上述總體戰(zhàn)略指導(dǎo)下，采取抓兩頭（低價位數(shù)控機(jī)床和高速高效數(shù)控機(jī)床）、帶中間（普通數(shù)控機(jī)床）、促重型（重型關(guān)鍵裝備）的方針，將是在國內(nèi)市場上快速收復(fù)失地，在國際市場上穩(wěn)步進(jìn)軍，最終打贏國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場翻身仗的一種有效戰(zhàn)術(shù)和策略。關(guān)于普通數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已有許多文章作了專門論述，因此下面僅就低價位數(shù)控機(jī)床、高速高效數(shù)控機(jī)床和重型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展問題作一討論。（1）大力發(fā)展低價位數(shù)控機(jī)床低價位機(jī)床是功能滿足用戶要求（無功

25、能浪費(fèi)）、技術(shù)指標(biāo)適中、可靠性好、價格便宜的普及型數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床已成為國際市場上數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢之一，也是國內(nèi)眾多用戶渴求的產(chǎn)品，其市場前景相當(dāng)廣闊。然而，如果采用國外數(shù)控系統(tǒng)（包括伺服）按照傳統(tǒng)思路來發(fā)展低價位機(jī)床，是很難將價格降至廣大用戶所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來發(fā)展高性能的低價位數(shù)控機(jī)床，將是一條最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此構(gòu)成的全國產(chǎn)普及型數(shù)控車床的售價完全可以控制在10萬元以內(nèi)，三坐標(biāo)數(shù)控銃床可控制在15萬元左右，加工中心可控制在20萬元左右。此價位的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床將是具有較強(qiáng)競爭力的。（2）加速開發(fā)高速高效數(shù)控機(jī)床高速高效是數(shù)控機(jī)

26、床發(fā)展的另一大潮流。發(fā)展高速高效數(shù)控機(jī)床的技術(shù)途徑可有以下幾條：通過提高切削速度和進(jìn)給速度，從而達(dá)到成倍提高生產(chǎn)效率，有效提高零件的表面加工質(zhì)量和加工精度并解決常規(guī)加工難以解決的某些特殊材料（如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼）和特殊形狀零件（如復(fù)雜薄壁零件）的高效加工問題。通過工藝復(fù)合，減少工件的安裝次數(shù)，有效縮短搬運(yùn)和裝夾時間。例如，將五面五軸加工中心與立車復(fù)合構(gòu)成萬能加工中心，可實現(xiàn)一次裝卡完成零件的大部分（或全部）加工。采用高速高精度圓周銃加工孔和以螺旋軌跡插補(bǔ)實現(xiàn)不鉆底孔的直接攻絲等新加工方法，大幅度減少換刀次數(shù)，提高加工效率。為數(shù)控機(jī)床開發(fā)智能尋位加工功能，消除對精密夾具和人工找正的依賴，

27、有效縮短單件小批加工的準(zhǔn)備時間。在我國現(xiàn)實條件下如果沿用傳統(tǒng)思路是難以實現(xiàn)上述途徑的，因此，必須立足國情，結(jié)合實際勇于創(chuàng)新，大膽探索新的道路。考慮到常規(guī)數(shù)控機(jī)床在總體結(jié)構(gòu)上基本上采用工件和刀具沿各自導(dǎo)軌共同運(yùn)動的方案，一方面由于機(jī)床傳動環(huán)節(jié)剛性不足和導(dǎo)軌中的摩擦阻力較大，使運(yùn)動部件難以獲得高的進(jìn)給速度；另一方面由于工件、夾具和工作臺的總質(zhì)量比較大，使之難以獲得高的加速度。止匕外，傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)是一種串聯(lián)開鏈結(jié)構(gòu)，組成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于存在懸臂部件和環(huán)節(jié)間的聯(lián)接間隙，不容易獲得高的總體剛度，因此難以適應(yīng)高速高效加工的特殊要求。為此，開發(fā)國產(chǎn)高速高效數(shù)控機(jī)床時，可采用工件固定，以直線電機(jī)組成

28、并聯(lián)短鏈直接驅(qū)動主軸和刀具運(yùn)動、將高速高精度傳動與高剛度支撐合二為一的適合于高速高效加工中心的新型結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)的高速高效數(shù)控機(jī)床不但速度高、剛度高，如果在傳動與控制上處理得當(dāng)，可以達(dá)到比常規(guī)機(jī)床更高的加工精度和加工質(zhì)量，而且具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制造成本低，易于經(jīng)濟(jì)化批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點。因此，沿此思路發(fā)展高速高效數(shù)控機(jī)床將是一條符合國情、易于取得成功的道路。（3）突破重型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計制造技術(shù)重型數(shù)控機(jī)床（特別是多坐標(biāo)重型數(shù)控機(jī)床）是國民經(jīng)濟(jì)和國防生產(chǎn)中的重大關(guān)鍵設(shè)備，屬于戰(zhàn)略物資，真正先進(jìn)的重型數(shù)控機(jī)床國外是不可能賣給我們的，因此，在我國下世紀(jì)數(shù)控產(chǎn)品的發(fā)展中必須

29、依靠自己的力量進(jìn)行解決。發(fā)展重型數(shù)控機(jī)床必須有過硬的基礎(chǔ)，我們在數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化的進(jìn)程中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)研究，充分發(fā)揮我國產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的優(yōu)勢，各部門通力合作、共同努力，爭取在下世紀(jì)初取得突破性進(jìn)展。目前，在發(fā)展重型數(shù)控機(jī)床中除需加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究外，還應(yīng)加強(qiáng)其關(guān)鍵技術(shù)研究。例如，重型機(jī)床的控制就是需要加以特殊解決的關(guān)鍵問題。因重型機(jī)床加工的工件特別昂貴不允許報廢，為了確保機(jī)床工作可靠，在數(shù)控系統(tǒng)中可采用雙（或多）CPIM余工作方案，以確保運(yùn)算和控制的絕對正確，并在出現(xiàn)故障時自動診斷、自動修復(fù)或自動替補(bǔ)，確保加工不出問題。止匕外，在電源上可采取雙蓄電池供電的全隔離供電方案，即一

30、組電池在給系統(tǒng)供電時，可對另一組電池進(jìn)行充電，電網(wǎng)與控制系統(tǒng)是完全隔離的。這就徹底消除了重型車間中電網(wǎng)電壓波動厲害、干擾嚴(yán)重對數(shù)控系統(tǒng)造成的影響，從而有效保證系統(tǒng)的可靠性。又如，重型數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動也是一大關(guān)鍵問題。當(dāng)行程長度超過5m,普通滾珠絲桿就難以勝任大負(fù)荷的傳動，因此目前一般采用預(yù)加負(fù)載的雙齒輪-齒條機(jī)構(gòu)、靜壓蝸桿-蝸母條機(jī)構(gòu)、四足（或雙足）爬行進(jìn)給機(jī)構(gòu)等來實現(xiàn)長行程傳動。但這些方案存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度和加速度低、動態(tài)性能差、難以達(dá)到高精度、維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜等問題。為此可發(fā)展陣列式高效直線電機(jī)直接驅(qū)動技術(shù)和空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動技術(shù)，以新的途徑來解決重型數(shù)控機(jī)床的高速、高精度驅(qū)動問題。除此之外，機(jī)床

31、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、長行程精密檢測、重力變形補(bǔ)償、切削力變形補(bǔ)償、熱變形補(bǔ)償?shù)纫彩侵匦蛿?shù)控機(jī)床中必須解決的關(guān)鍵問題，必須予以充分重視。3結(jié)語制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文在對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領(lǐng)域存在的問題進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑進(jìn)行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路的總體發(fā)展戰(zhàn)略。在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機(jī)床整機(jī)等的具體技術(shù)途徑。我們衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和

32、教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟(jì)給我們帶來的難得機(jī)遇，迎接競爭全球化帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為在21世紀(jì)使我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！畢業(yè)論文數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計加工刀具用數(shù)控機(jī)床的選擇【論文摘要】隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在我國機(jī)械加工行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。它不僅解決了普通機(jī)床難以解決的許多加工難題，而且提高了加工精度和生產(chǎn)效率，同時也對加工工藝和刀具設(shè)計提出了許多新的、更高的要求。為使這些先進(jìn)的設(shè)備更好地發(fā)揮作用，必須解決這些問題。摘要本文通過對幾種典型刀具加工特點的分析，總結(jié)出加工刀具用數(shù)控機(jī)床的選擇要點，使用戶能夠合理經(jīng)濟(jì)地

33、從眾多數(shù)控機(jī)床中作出選擇。關(guān)鍵詞加工刀具，數(shù)控機(jī)床金屬切削刀具的種類繁多，加工方法也多種多樣，本文不可能對每種刀具的CN口工設(shè)備都進(jìn)行討論，僅從以下三個方面進(jìn)行論述：1.需要幾個數(shù)控軸；2.需要幾個數(shù)控軸聯(lián)動；3.需要什么數(shù)控系統(tǒng)。需要幾個數(shù)控軸刀具一般可根據(jù)其外形分為回轉(zhuǎn)刀具（如銃刀，鉆頭）和方形輪廓刀具（如車刀，鏈刀），因而一般都需要X,Y,Z三個數(shù)控直線軸對其進(jìn)行加工以保證其外形尺寸，有所區(qū)別的是對數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的要求。加工復(fù)雜的可轉(zhuǎn)位刀具體現(xiàn)得較為明顯。以加工可轉(zhuǎn)位立銃刀工序中的數(shù)控銃削為例（參見圖1）:絕大多數(shù)可轉(zhuǎn)位立銃刀都有數(shù)個（條）均布的切削齒，在每個齒加工完畢后都應(yīng)對其進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)

34、（如圖1所示B軸）進(jìn)行下一個（條）齒的加工。如果CNCt床沒有數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，則應(yīng)在程序中加入無條件停止指令，機(jī)床運(yùn)動停止后通過人工旋轉(zhuǎn)精密手動分度頭實現(xiàn)分度旋轉(zhuǎn)（應(yīng)注意機(jī)床外罩鎖的影響），然后繼續(xù)執(zhí)行NCS序。精度一般能夠滿足要求。但這樣會增加工人勞動強(qiáng)度，同時影響工作效率。如果CNCfe床有數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，則分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可通過程序中的數(shù)控指令實現(xiàn)，精度和效率都較高，但增加一個CNC0轉(zhuǎn)軸也會使CNCfe床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，CNC（統(tǒng)功能增加，大為增加CNCB床的價格。需要指出的是，精密手動分度頭的分度能力是有限的，特別是對于非整數(shù)的角度往往無法滿足要求（可轉(zhuǎn)位成形銃刀此

35、類情況較多），此時只能用CNCm專軸實現(xiàn)。此類CNCm專軸一般用交流伺服電機(jī)驅(qū)動精密蝸桿副，液壓或氣動夾緊，高精度編碼器作為角度檢測元件，因而具備在行程范圍內(nèi)任意角度的旋轉(zhuǎn)功能。而采用端面齒盤定位的CNC0轉(zhuǎn)軸卻只能進(jìn)行等分轉(zhuǎn)度，不適用于此類情況。某些可轉(zhuǎn)位立銃刀有刃傾角入s,在銃削刀片梢或容屑梢時都應(yīng)將梢底面轉(zhuǎn)刃傾角入s,使其與CNCfe刀軸線垂直，此時需要一個回轉(zhuǎn)軸(如圖1所示A軸)旋轉(zhuǎn)刃傾角入s。受精密手動分度頭的裝夾結(jié)構(gòu)和剛性的限制，將其作為A軸效果不佳。因此應(yīng)選擇具有較高剛性的CN側(cè)轉(zhuǎn)軸作為A軸。可見如果某CNO床加工的可轉(zhuǎn)位刀具品種單一且無刃傾角，可以選擇3軸CNC(X,Y,Z)銃

36、床加精密手動分度頭，可降低加工成本。否則應(yīng)選擇5軸CNO床(X,Y,Z,A,B)。2 .需要幾個數(shù)控軸聯(lián)動CNC系統(tǒng)的若干軸聯(lián)動插補(bǔ)功能最能體現(xiàn)CNC1統(tǒng)的性能和其檔次高低，也往往決定著CN蹤統(tǒng)的價格，因此應(yīng)根據(jù)加工刀具產(chǎn)品的具體情況來仔細(xì)選擇。對于加工一般可轉(zhuǎn)位刀具的CNO床而言，具有2個直線軸的直線和圓弧插補(bǔ)功能就可以加工幾乎所有的ISO標(biāo)準(zhǔn)刀片梢形式，其它運(yùn)動都可單軸插補(bǔ)完成。如果也選擇多達(dá)5-6軸聯(lián)動的CN蹤統(tǒng)則沒有必要。要求比較高的是一些螺旋類精加工刀具。以下以加工"等螺旋角等前角錐度立銃刀"為例(參見圖2):從圖2中可以看出，若要加工（含銃削及磨削）這種立銃刀，

37、CNO床應(yīng)具備：X軸和A軸聯(lián)動插補(bǔ)切削螺旋梢；Z軸：X-A插補(bǔ)時也參加插補(bǔ)保證每個截面螺旋角相等；Y軸：由于前角丫0>0且軸向每個截面半徑都不相等從而使偏移量e也處處不相等，為保證每個截面前角都相等，X-A-Z聯(lián)動時Y軸也要參加插補(bǔ)運(yùn)動。因此CNO床應(yīng)具備"X-Y-Z-A"4軸聯(lián)動的插補(bǔ)功能。同理可知："X-Y-Z-A-B"5軸聯(lián)動插補(bǔ)可完成同上的球頭立銃刀的加工。3 .需要什么數(shù)控系統(tǒng)加工一般精度的可轉(zhuǎn)位刀具，選擇具有間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償?shù)陌腴]環(huán)CN繇統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床就可以滿足要求，而對較高精度刀具（如整體材質(zhì)的精加工刀具）的精加工可以選擇閉環(huán)CN

38、C（統(tǒng)。需要注意的是：為編程方便，CNC®程軟件系統(tǒng)都應(yīng)具有工件坐標(biāo)系的平移和旋轉(zhuǎn)功能，并支持幾何線性的多種表達(dá)方式。現(xiàn)代CNC（統(tǒng)的編程方法較多，相對而言，以ISO標(biāo)準(zhǔn)G,M代碼編程的CN蹤統(tǒng)具有較大的靈活性，能滿足多品種中小批量的生產(chǎn)要求，但初期編程速度較慢，機(jī)床準(zhǔn)備工作時間較長。而具有針對某類刀具產(chǎn)品開發(fā)的專業(yè)化軟件包的CN蹤統(tǒng)則可以滿足某些復(fù)雜刀具的大批量加工，生產(chǎn)效率高，對人員素質(zhì)要求較低，但價格昂貴且需要不斷升級軟件包以滿足出現(xiàn)的新產(chǎn)品。選擇CN蹤統(tǒng)時還應(yīng)注意：現(xiàn)代CN蹤統(tǒng)的功能較多，可以根據(jù)實際情況去掉一些基本不用或近期很少用到的功能（例如某些用于FMS勺接口和軟件）以

39、降低購買成本。以上通過幾個例子討論了針對加工刀具產(chǎn)品的CNO床選擇方法和大概原則，實際情況遠(yuǎn)不止這些。總之應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品具體情況靈活地作出選擇，以滿足市場對精度和成本的雙重要求。數(shù)控專業(yè)的畢業(yè)論文TAGS:畢業(yè)論文專業(yè)數(shù)控加工葉片機(jī)床編程仿真聯(lián)動進(jìn)行雕塑曲面體混流式葉片的多軸聯(lián)動數(shù)控加工編程技術(shù)摘要：轉(zhuǎn)輪葉片是水輪機(jī)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，也是最難加工的零件，目前多軸聯(lián)動數(shù)控加工是解決該類大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多軸聯(lián)動數(shù)控加工編程則是實現(xiàn)其高精度和高效率加工的最重要環(huán)節(jié)。本文介紹混流式水輪機(jī)葉片五軸聯(lián)動數(shù)控加工大型雕塑曲面編程中涉及到轉(zhuǎn)輪葉片三維造型、刀位軌跡計算、切削仿真、機(jī)床運(yùn)動碰撞仿

40、真、后置變換等關(guān)鍵技術(shù)。通過對這些技術(shù)的鏈接和研究，開發(fā)實現(xiàn)了大型葉片的多軸聯(lián)動加工。關(guān)鍵詞：數(shù)控編程引言水輪機(jī)是水力發(fā)電的原動機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的制造，轉(zhuǎn)輪的優(yōu)劣，對水電站機(jī)組的安全、可靠性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行有著巨大的影響。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片是非常復(fù)雜的雕塑面體。在大中型機(jī)組制造工藝上，長期以來采用的“砂型鑄造砂輪鏟磨一一立體樣板檢測一的制造工藝，不能有效地保證葉片型面的準(zhǔn)確性和制造質(zhì)量。目前采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)今機(jī)械加工中的尖端高技術(shù)。大型復(fù)雜曲面零件的數(shù)控加工編程則是實現(xiàn)其數(shù)字化制造的最重要的技術(shù)基礎(chǔ)，其數(shù)控編程技術(shù)是一個數(shù)字化仿真評價及優(yōu)化過程。其關(guān)鍵技術(shù)包括：復(fù)雜形狀零件的三維造型及定

41、位，五軸聯(lián)動刀位軌跡規(guī)劃和計算，加工雕塑曲面體的刀軸控制技術(shù)，切削仿真及干涉檢驗，以及后處理技術(shù)等。大型復(fù)雜曲面的多軸聯(lián)動數(shù)控編程技術(shù)使雕塑曲面體轉(zhuǎn)輪葉片的多軸數(shù)控加工成為可能，這將大大推動我國水輪機(jī)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，為我國水電設(shè)備制造業(yè)向著先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。"大型混流式水輪機(jī)葉片的多軸數(shù)控加工編程過程大型復(fù)雜曲面零件的五軸聯(lián)動數(shù)控編程比普通零件編程要復(fù)雜得多，針對混流式葉片體積大并且型面曲率變化大的特點，通過分析加工要求進(jìn)行工藝設(shè)計，確定加工方案，選擇合適的機(jī)床、刀具、夾具，確定合理的走刀路線及切削用量等；建立葉片的幾何模型、計算加工過程中的刀具相對于葉片的運(yùn)動軌跡，然后進(jìn)

42、行葉片的切削仿真以及機(jī)床的運(yùn)動仿真，反復(fù)修改加工參數(shù)、刀具參數(shù)和刀軸控制方案，直到仿真結(jié)果確無干涉碰撞發(fā)生，則按照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可接受的程序格式進(jìn)行后處理，生成葉片加工程序。其具體編程過程如圖-所示。圖-大型混流式葉片的五軸聯(lián)動數(shù)控加工編程流程!"!混流式水輪機(jī)葉片的三維幾何建?；炝魇饺~片這一復(fù)雜雕塑曲面體由正面、背面、與上冠相接的帶狀回轉(zhuǎn)面、與下環(huán)相接的帶狀回轉(zhuǎn)面、大，可編寫一個.*/0程序讀入這些三維坐標(biāo)點，然后采用雙三次多補(bǔ)片曲面片通過自由形式特征的通過曲線的方法進(jìn)行曲面造型，如圖1所示。葉片的毛坯形狀可從設(shè)計數(shù)據(jù)點進(jìn)行偏置計算處理，或者從三維測量得到的點云集方式確定對葉片的各個

43、曲面分別進(jìn)行“234$曲面造型，并縫合成實體。!"#葉片加工工藝規(guī)劃加工方案和加工參數(shù)的選擇決定著數(shù)控加工的效率和質(zhì)量。我們根據(jù)要加工葉片的結(jié)構(gòu)和特點可選擇大型龍門移動式五坐標(biāo)數(shù)控銃鏈床，根據(jù)三點定位原理經(jīng)大量的研究分析，決定在加工背面是采用通用的帶球形的可調(diào)支撐，配以葉片焊接的定位銷對葉片定位，在葉片上焊接必要的工藝塊，采用一些通用的拉緊裝置來裝夾。加工正面時，采用在加工背面時配合銃出的和背面型面完全一致的胎具，將葉片背面放入胎具，利用焊接的工藝塊進(jìn)行調(diào)整找正，仍然采用通用的拉壓裝置進(jìn)行裝夾。由于葉片由多張曲面組合而成，為了解決加工過程中的碰撞問題，我們采用沿流線走刀，對于葉片的正

44、背面進(jìn)行分區(qū)域加工，根據(jù)曲面各處曲率的不同采用不同直徑的刀具、不同的刀軸控制方式來加工。對每個面一般分多次粗銃和一次精銃。在機(jī)床與工件和夾具不碰撞和不干涉情況下，盡量采用大直徑曲面面銃刀，以提高加工效率。葉片正背面我們選用刀具直徑!-56曲面面銃刀粗銃、!-16曲面面銃刀精銃，葉片頭部曲面采用!76的曲面面銃刀加工，出水邊采用!76螺旋玉米立銃刀五軸聯(lián)動側(cè)銃。根據(jù)后續(xù)仿真情況反復(fù)做刀位編輯，以尋求合理的加工方案。在滿足加工要求、機(jī)床正常運(yùn)行和一定的刀具壽命的前提下盡可能 的提高加工效率。！"$葉片五軸聯(lián)動加工刀位軌跡的生成針對大型混流式葉片各曲面的特點，進(jìn)行合理的刀

45、位軌跡規(guī)劃和計算，是使所生成的刀位軌跡無干涉、無碰撞、穩(wěn)定性好、編程效率高的關(guān)鍵。由于五軸加工的刀具位置和刀具軸線方向是變化的，因此五軸加工的是由工件坐標(biāo)系中的刀位點位置矢量和刀具軸線方向矢量組成，刀軸可通過前傾角和傾斜角來控制，于是我們可根據(jù)曲面在切削點處的局部坐標(biāo)計算出刀位矢量和刀軸矢量。從加工效率、表面質(zhì)量和切削工藝性能來看，選擇沿葉片造型的參數(shù)線作為銃削加工的方向分多次粗銃和一次精銃，然后劃分加工區(qū)域，定義與機(jī)床有關(guān)的參數(shù)，根據(jù)以上所選葉片的加工部位、裝夾圖，混流式葉片的刀軌生成定位方式、機(jī)床、刀具及切削參數(shù)和余量分布情況將葉片分為多個組合面分別進(jìn)行加工。通過對曲面曲率的分布情況的分析

46、對于不同的區(qū)域采用不同的面銃刀。粗加工給出每次加工的余量，精加工采用同一直徑的銃刀，根據(jù)粗糙度要求給定殘余高度，根據(jù)具體情況選擇切削類型、切削參數(shù)、刀軸方向、進(jìn)退刀方式等參數(shù)，生成的刀位軌跡如圖，所示。但是對于像葉片這樣的曲率變化很大而又不均勻的雕塑曲面零件我們還要根據(jù)情況作大量的刀位編輯，并且必須進(jìn)一步通過切削仿真做干涉和碰撞檢查修改和編輯刀軌。！"#葉片五軸聯(lián)動數(shù)控加工仿真數(shù)控加工仿真通過軟件模擬加工環(huán)境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗并優(yōu)化加工程序。在計算機(jī)上仿真驗證多軸聯(lián)動加工的刀具軌跡，輔助進(jìn)行加工刀具干涉檢查和機(jī)床與葉片的碰撞檢查，取代試切削或試加工過程，可大大地降低制造成

47、本，并縮短研制周期，避免加工設(shè)備與葉片和夾具等的碰撞，保證加工過程的安全。加工零件的"!代碼在投入實際的加工之前通常需要進(jìn)行試切，水輪機(jī)葉片是非常復(fù)雜的雕塑曲面體，開發(fā)利用數(shù)控加工仿真技術(shù)是其成功采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工的關(guān)鍵。在此，我們首先進(jìn)行工藝系統(tǒng)分析，明確機(jī)床!"!系統(tǒng)型號、機(jī)床結(jié)構(gòu)形式和尺寸、機(jī)床運(yùn)動原理和機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)。用三維!,-軟件建立機(jī)床運(yùn)動部件和固定部件的實體幾何模型，并轉(zhuǎn)換成仿真軟件可用的格式，然后建立刀具庫，在仿真軟件中新建用戶文件，設(shè)置所用!"!系統(tǒng)，并建立機(jī)床運(yùn)動模型，即部件樹，添加各部件的幾何模型，并準(zhǔn)確定位，最后設(shè)置機(jī)床參數(shù)。接下來將葉片

48、模型變換到加工位置計算出刀具軌跡，再以此軌跡進(jìn)行葉片切削過程、刀位軌跡和機(jī)床運(yùn)動的三維動態(tài)仿真。這樣就可以清楚的監(jiān)控到葉片加工過程中的過切與欠切、刀桿和聯(lián)接系統(tǒng)與葉片、機(jī)床各運(yùn)動部件與葉片和夾具間的干涉碰撞，從而保證了數(shù)控編程的質(zhì)量，減少了試切的工作量和勞動強(qiáng)度，提高了編程的一次成功率，縮短了產(chǎn)品設(shè)計和加工周期，大大提高生產(chǎn)效率。如在數(shù)控加工行業(yè)進(jìn)行推廣，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。葉片的切削仿真如圖.所示，葉片的機(jī)床加工仿真如圖/所示圖.混流式葉片的切削仿真圖/混流式葉片的機(jī)床加工仿真!"$葉片刀位軌跡的后置處理后置處理是數(shù)控編程的一個重要內(nèi)容，它將我們前面生成的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合

49、具體機(jī)床的數(shù)據(jù)。后處理最基本的兩個要素就是刀軌數(shù)據(jù)和后處理器。我們應(yīng)首先了解龍門移動式五坐標(biāo)數(shù)控銃鍵床的結(jié)構(gòu)、機(jī)床配備的附屬設(shè)備、機(jī)床具備的功能及功能實現(xiàn)的方式和機(jī)床配備的數(shù)控系統(tǒng)，熟悉該系統(tǒng)的"!編程包括功能代碼的組成、含義。然后應(yīng)用通用后置處理器導(dǎo)向模板，根據(jù)以上掌握的知識，開發(fā)定制專用后置處理器。然后將我們已得刀位源文件進(jìn)行輸入轉(zhuǎn)換成可控制機(jī)床加工的"!代碼。%結(jié)束語復(fù)雜曲面的多軸聯(lián)動數(shù)控編程是一涉及到眾多領(lǐng)域知識的復(fù)雜流程，是數(shù)字化仿真及優(yōu)化的過程。本文介紹的大型水輪機(jī)葉片的多軸聯(lián)動編程技術(shù)，已用于工程實際大型葉片的數(shù)控編程中，實現(xiàn)了大型轉(zhuǎn)輪葉片的五軸聯(lián)動數(shù)控加工的

50、刀位軌跡計算和加工仿真，保證了后續(xù)數(shù)控加工的質(zhì)量和效率，已作為大型水輪機(jī)葉片五軸聯(lián)動數(shù)控加工的編程工具用于實際生產(chǎn)中。數(shù)控機(jī)床維修人員的基本要求數(shù)控機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密側(cè)量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計等先進(jìn)技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，具控制系統(tǒng)復(fù)雜、價格昂貴，因此它對維修人員素質(zhì)、維修資料的準(zhǔn)備、維修儀器的使用等方面提出了比普通機(jī)床更高的要求這些要求主要包括以下幾個方面。維修人員的素質(zhì)直接決定了維修效率和效果為了迅速、準(zhǔn)確判斷故障原因，并進(jìn)行及時、有效的處理，恢復(fù)機(jī)床的動作、功能和精度作為數(shù)控機(jī)床的維修人員應(yīng)具備以下方面的基本條件。具有較廣的知識面由于數(shù)控機(jī)床通常是集機(jī)械、電氣、

51、液壓、氣動等干一體的加工設(shè)備，組成機(jī)床的各部分之間具有密切的聯(lián)系，其中任何一部分發(fā)生故障均會影響其他部分的正常工作。數(shù)控機(jī)床維修的第一步是要根據(jù)故障現(xiàn)象，盡快判別故障的真正原因與故障部位，這一點即是維修人員必須具備的素質(zhì)，但同時又對維修人員提出了很高的要求，它要求數(shù)控機(jī)床維修人員不僅僅要掌握機(jī)械、電氣兩個專業(yè)的基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論，而且還應(yīng)該熟悉機(jī)床的結(jié)構(gòu)與設(shè)計思想，熟悉數(shù)控機(jī)床的性能，只有這樣，才能迅速找出故障原因，判斷故障所在，止匕外，維修對為了對某些電路與零件進(jìn)行現(xiàn)場測繪，作為維修人員還應(yīng)當(dāng)具備一定的工程制圖能力。善于思考數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分之間的聯(lián)系緊密。故障涉及面廣。而且在有些場

52、合.故障所反映出的現(xiàn)象不一定是產(chǎn)生故障的根本原因。作為維修人員必須從機(jī)床的故障現(xiàn)象通過分析故障產(chǎn)生的過程，針對各種可能產(chǎn)生的原因由表及里，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，迅速找出發(fā)生故障的根本原因井予以排除。通俗地講，數(shù)控機(jī)床的維修人員從某種意義上說應(yīng)“多動腦，慎動手，切忌草率下結(jié)論，自月更換元器件.特別是數(shù)控系統(tǒng)的模塊以及印刷電路板。重視急結(jié)積累數(shù)控機(jī)床的維修速度在很大程度上要依靠平時經(jīng)驗的積累，維修人員遇到過的問題、解決過的戰(zhàn)障越多，其維修經(jīng)驗也就越豐富。數(shù)控機(jī)床雖然種類繁多，系統(tǒng)各異，但其基本的工作過程與原理卻是和同的。因此，維修人員在解決了某故障以后，應(yīng)對維修過程及處理方法進(jìn)行及時總結(jié)、歸納.形成書面

53、記錄，以供今后同類故障維修參考。特別是對十自己時難以解決，最終由同行技術(shù)人員或?qū)＜揖S修解決的問題，尤其應(yīng)該細(xì)心觀察，認(rèn)真記錄，以便十提高。如此日積月累，以達(dá)到提高自身水平與素質(zhì)的目的。善于學(xué)習(xí)作為數(shù)控機(jī)床維修人員不僅要注重分析與積累，還應(yīng)當(dāng)勤于學(xué)習(xí)，善于學(xué)習(xí)。數(shù)控機(jī)床，尤其是數(shù)控系統(tǒng)，其說明書內(nèi)容通常都較多，有操作、編程、連接、安裝調(diào)試、維修手冊、功能說明、PLC®程等。這些手冊、盜料少則數(shù)十萬字.多到上千萬字，要全面掌握系紋的全部內(nèi)容絕非一日之功而民在實際維修時，通常也不可能有太多的時間對說明書進(jìn)行全面、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。因此，作為維修人員要像了解機(jī)床、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)那樣全面了解系統(tǒng)說明書的

54、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、范圍井根據(jù)實際需要，精讀某些與維修有關(guān)的重點章節(jié)，理清思路、把握重點、詳略得當(dāng)切忌大海撈針、無從下手。具備外語基礎(chǔ)與專業(yè)外語基礎(chǔ)雖然目前國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的廠家已經(jīng)日益增多，但數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部分一數(shù)控系統(tǒng)還主要依靠進(jìn)口，其配套的說明書、資料往往使用原文資料數(shù)控系統(tǒng)的報警文本顯示亦以外文居多。為了能迅速根據(jù)系統(tǒng)的提示與機(jī)床說明書中所提供信息，確認(rèn)故障原因，加快維修進(jìn)程，作為一個維修人員，最好能具備專業(yè)外語的閱讀能力，提高外語水平，以便分析、處理問題。能熟練操作機(jī)床和使用維修儀器數(shù)控機(jī)床的維修離不開實際操作，特別是在維修過程中.維修人員通常要進(jìn)入一般操作者無法進(jìn)行的特殊操作方式.如：進(jìn)行

55、機(jī)床參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整通過計算機(jī)以及軟件聯(lián)機(jī)調(diào)試?yán)肞LC編程器監(jiān)控等。止匕外，為了分析判斷故障原因維修過程中往往還需要編制相應(yīng)的加工程序，對機(jī)床進(jìn)行必要的運(yùn)行試驗與工件的試切削。因此，從某種意義上說，一個高水平的維修人員，具操作機(jī)床的水平應(yīng)比操作人員更高，運(yùn)用編程指令的能力應(yīng)比編程人員更強(qiáng)。具有較強(qiáng)的動手能力動手是維修人員必須具備的素質(zhì)。但是，對于維修數(shù)控機(jī)床這樣約精密、關(guān)鍵設(shè)備，動手必須有明確的目的、完整的思路、細(xì)致的操作。動手前應(yīng)仔細(xì)思考、觀察，找準(zhǔn)入手點動手過程中更要做好記錄，尤其是對于電氣元件的安裝位置、導(dǎo)線號、機(jī)床參數(shù)、調(diào)整值等都必須做好明顯的標(biāo)記，以便恢復(fù)。維修完成后，應(yīng)做好“收尾

56、”工作，如：將機(jī)床、系統(tǒng)的罩殼、緊固件安裝到位；將電線、電纜整理整齊等。在系統(tǒng)維修時應(yīng)特別注意：數(shù)控系統(tǒng)中的某些模決是需要電池保持參教的，對于這些板于和模塊切忌隨使插拔；更不可以在不了解元器得州乍用的情況下隨意調(diào)換數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動等部件中的器件、設(shè)定端子：任意調(diào)整電位器位，任意改變設(shè)呈未敬：以避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。怎樣修好數(shù)控機(jī)床眾所周知數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代高新技術(shù)機(jī)、電、光、氣一體化的結(jié)晶，電氣復(fù)雜，管路交叉林立，數(shù)控系統(tǒng)五花八門，產(chǎn)品從70年代到90年代，不能互換，故障現(xiàn)象也是千奇百怪，各不相同，特別是大型、重型數(shù)控機(jī)床，價格昂貴，每臺約幾百萬美金、安裝調(diào)整時間長（幾個月到l年以上）。大型數(shù)控

57、機(jī)床內(nèi)有成千上萬只元器件，若其中有一個元件有故障，就會引起機(jī)床的不正常現(xiàn)象，還有導(dǎo)線的連接、管子互相的聯(lián)結(jié)，有一點疏忽就會出問題，再加上大型、重型數(shù)控機(jī)床體積龐大，在無恒溫廠房條件下使用，環(huán)境的影響很容易引發(fā)故障。為此，數(shù)控機(jī)床“維修難”的問題就放在我們的面前。我們國家引進(jìn)和制造了這么多的數(shù)控機(jī)床，如何能迅速找出故障、隱患，并及時排除之？如何能維修好這些昂貴的設(shè)備？我認(rèn)為首先要有高度的責(zé)任心和不怕困難的精神；第二，要努力掌握數(shù)控技術(shù)，聯(lián)系本人十多年維修數(shù)控機(jī)床的實踐，我認(rèn)為要多看、多問、多記、多思、多練（五多），逐步提高自己的技術(shù)水準(zhǔn)和維修能力，才能適應(yīng)各種較復(fù)雜的局面，解決困難的問題，修好數(shù)

58、控機(jī)床。一、要多看1 .要多看數(shù)控資料要多看，要了解各種數(shù)控系統(tǒng)和PLC可編程序控制器的特點和功能；要了解數(shù)控系統(tǒng)的報警及排除方法；要了解NCPLC床參數(shù)設(shè)定的含義；要了解PLC的編程語言；要了解數(shù)控編程的方法；要了解控制面板的操作和各菜單的內(nèi)容；要了解主軸和走刀電機(jī)的性能和驅(qū)動器的特征等等，往往數(shù)控資料一大堆，怎么看？我認(rèn)為主要要突出重點，搞清來龍去脈，重點是吃透數(shù)控系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，掌握方框圖。其余的可以“游覽”和通讀，但每部分內(nèi)容要有重點的了解、掌握。由于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部線路圖相當(dāng)復(fù)雜，而制造商均不提供。因此也不必詳細(xì)地搞清楚。比如NX154四軸五連動葉片加工機(jī)床上采用AB10系統(tǒng)，要重點了解每部分的作用，各板子的功能，接口的去向，LED燈的含義等。現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)型號多、更新快，不同的制造廠、不同型號往往差別很大。要了解其共性與個性（特殊性）。一般熟悉維修SIEMEN數(shù)控系統(tǒng)的人不見得會熟練排除A-B系統(tǒng)的故障,因此，要多看，不斷學(xué)習(xí)、更新知識。2 .要多看電氣圖、消化電氣圖對于每一個電氣元件，比如：接觸器、繼電器、時間繼電器等以及PLC的輸入、輸出，要在電氣圖上一一注明。舉一個簡單例子來說，比如1A1為液壓泵電機(jī)1M啟動的接觸器，一般在圖下注出其常開、常閉觸點的去向。因此，可對其對應(yīng)的某頁上的常開或常閉觸點1A1,注明內(nèi)容為液壓泵電機(jī)開，對于大型的數(shù)控