導(dǎo)語：如何才能寫好一篇五軸數(shù)控機(jī)床，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

近年來，五軸數(shù)控機(jī)床加工自由曲面受到了廣泛的關(guān)注，因?yàn)槲遢S機(jī)床能夠提供三軸機(jī)床不具備的優(yōu)化刀具位姿和復(fù)雜加工模式，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的精度和更小的誤差，大大減少了前處理和后處理的時(shí)間。然而，當(dāng)前的五軸加工刀具路徑由直線段逼近，并且刀具的方向在每個線段不變，導(dǎo)致不能加工出很好的平滑表面。但是每一條線段刀具方向的變化又會增加駐留時(shí)間，為了獲得更好的表面質(zhì)量，線段的數(shù)量指數(shù)增長，因此，實(shí)際加工過程中需要盡可能減少線段的數(shù)量，顯而易見，五軸數(shù)控機(jī)床的有效軌跡生成方法亟需研究。目前的CAD系統(tǒng)與傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)在定義幾何的方式上存在技術(shù)差異，CAD系統(tǒng)提供給設(shè)計(jì)者的工具是平面或者空間參數(shù)曲線，但是CNC系統(tǒng)僅支持直線和圓弧路徑運(yùn)動，因此需要研究參數(shù)曲線的插補(bǔ)方法。相關(guān)的研究也有很多，例如：文獻(xiàn)[1]提出了多軸機(jī)床命令生成的一般理論，文獻(xiàn)[2]研究了三軸機(jī)床的實(shí)時(shí)曲線插補(bǔ)，文獻(xiàn)[3]研究了一個參數(shù)插補(bǔ)器，文獻(xiàn)[4]研究了五軸機(jī)床的實(shí)時(shí)控制器，文獻(xiàn)[5]研究了六軸機(jī)器人的實(shí)時(shí)NURBS曲線插補(bǔ)器。實(shí)時(shí)參數(shù)插補(bǔ)減少了記憶存儲，保證了刀具位置的一階和二階連續(xù)，但是生成和控制五軸數(shù)控軌跡的主要問題是刀具方向的連續(xù)和平滑描述，因此需要研究一種控制算法來修正刀具起始方向的連續(xù)性。本文提出一種新的五軸數(shù)控機(jī)床軌跡生成方法，將刀具位姿、起始方向和運(yùn)動參數(shù)在規(guī)定的采樣時(shí)間內(nèi)計(jì)算，通過一個逆運(yùn)動學(xué)程序在規(guī)定采樣時(shí)間內(nèi)執(zhí)行每個軸生成的命令，相比于傳統(tǒng)的離線控制策略，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)軌跡控制。

1刀具路徑優(yōu)化生成流程

當(dāng)一個五軸銑床加工曲面時(shí)，刀具殘留高度可以在已加工表面上觀察，將刀具路徑和刀具路徑間隔劃分的表面定義為相鄰刀具軌跡的距離。如圖1所示的殘留高度h和步長p。若加工的步長過大，則加工表面較為粗糙；步長過小，則降低了加工的效率。（1）式中：κ為曲面的曲率。在允許的殘留高度下可以計(jì)算最大加工步長，為了簡化刀具路徑規(guī)劃過程，曲面邊界曲線可以作為起始路徑，然后決定連續(xù)的路徑。實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃為了獲得平滑曲面，需要在幾何數(shù)據(jù)和加工情況的基礎(chǔ)上生成刀具位置、方向和運(yùn)動參數(shù)的數(shù)據(jù)，曲面的幾何數(shù)據(jù)可以用三次面型形式輸入到數(shù)控機(jī)床中：將刀具的一階和二階位置變量作為刀具常規(guī)的線性速度和加速度，本文提出的五軸數(shù)控機(jī)床的軌跡生成方法的流程如圖2所示。

2刀具路徑優(yōu)化生成仿真

球頭銑刀的外形可以制造成各種形狀，因此適宜加工自由曲面模具或者模型。采用球頭銑刀加工自由曲面的刀具軌跡生成策略描述如下：由式（2）與加工情況決定了式（1）的刀具路徑步長和待加工表現(xiàn)信息。在常數(shù)進(jìn)給率下，可以由式（7）得到每個采樣周期內(nèi)的獨(dú)立參數(shù)u，然后根據(jù)u和式（4）獲得刀具的位置和起始方向數(shù)據(jù)。刀尖軌跡生成一條基準(zhǔn)線，曲面法向量的趨近向量為網(wǎng)格曲面劃分的規(guī)則。網(wǎng)格軌跡建模類似單位球面的曲線，在弗格森曲線模型的基礎(chǔ)上，重新表示基準(zhǔn)線和網(wǎng)格規(guī)則，進(jìn)一步獲得基準(zhǔn)線的一階、二階和三階運(yùn)動參數(shù)以及網(wǎng)格規(guī)則，由CAD系統(tǒng)獲得加工情況和曲面的幾何參數(shù)，采用實(shí)時(shí)控制技術(shù)計(jì)算刀具的位置和角運(yùn)動屬性。如圖3所示，本文進(jìn)行了一組自由曲面加工軌跡仿真，仿真工件的尺寸為400mm×400mm，仿真刀具采用球頭銑刀，進(jìn)給率設(shè)置為10mm/s，采樣周期設(shè)置為10ms，整個仿真工件的位置總數(shù)為8005，計(jì)算時(shí)間為50.66s。

3結(jié)論

篇2

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；后置處理；CAM；五軸聯(lián)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(lián)動數(shù)控加工系統(tǒng)廣泛用于加工復(fù)雜曲面，這種先進(jìn)的加工系統(tǒng)對我國航空、航天等領(lǐng)域的精細(xì)加工有著舉足輕重的作用。UG是廣泛應(yīng)用的建模及加工仿真軟件。探索UG的通用后置處理系統(tǒng)與專用數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)合，具有重要意義。

VERICUT是數(shù)控加工仿真軟件，它可實(shí)現(xiàn)對機(jī)床、刀具、工件加工過程的可視化，對于減少報(bào)廢、節(jié)約材料和提高制造的技術(shù)水平都有深遠(yuǎn)影響。

2.基于UG的CAM數(shù)控加工

Unigraphics Sloutions公司（簡稱UGS）是全球知名的美國MCAD供應(yīng)商，UG是其推出的集CAD/CAM/CAE為一體的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，也是世界先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件。

UG包含的眾多功能模塊，涉及到工業(yè)設(shè)計(jì)與制造的各個層面。UG的工業(yè)設(shè)計(jì)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(dān)交互式圖形編程（數(shù)控編程），即針對CAD三維模型所包含的產(chǎn)品幾何表面信息，進(jìn)行數(shù)控加工刀未軌跡的自動計(jì)算。UG CAM模擬制造的過程可概述為：根據(jù)設(shè)置的工藝方案參數(shù)，生成數(shù)控程序，即導(dǎo)出以“.cls”為后綴的刀位軌跡文件。

2.2 UG CAM后置處理現(xiàn)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(lián)動非線性誤差校核和非線性誤差控制功能。由于不同結(jié)構(gòu)（雙轉(zhuǎn)臺、雙擺頭、擺頭—轉(zhuǎn)臺）的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床具有自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制約機(jī)床加工質(zhì)量的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，通用后置處理系統(tǒng)很難在生成數(shù)控程序時(shí)，全面而有針對性地考慮機(jī)床自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所造成的非線性誤差。因此，目前國內(nèi)很多CAD/CAM系統(tǒng)的用戶對軟件的使用主要是CAD模塊，對CAM模塊的應(yīng)用效率不高，一個關(guān)鍵原因就是軟件只配備了通用后置處理系統(tǒng)，而用戶沒有根據(jù)具體的數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)進(jìn)行必要的二次開發(fā)，由此生成的代碼還需要人工做大量修改，嚴(yán)重影響CAM模塊的應(yīng)用效果。

后置處理的任務(wù)是對數(shù)控編程所導(dǎo)出的刀位文件進(jìn)行處理，生成指定數(shù)控機(jī)床的控制指令。盡管各廠家數(shù)控機(jī)床的具體功能和指令系統(tǒng)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(tǒng)進(jìn)行探索，將其通用后置處理與各種數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床相結(jié)合，解決數(shù)控加工的矛盾，具有較大工程應(yīng)用價(jià)值和意義。

本文將以西門子840D數(shù)控系統(tǒng)為例，將UG CAM所導(dǎo)出的CLSF刀位軌跡文件經(jīng)過后置處理導(dǎo)出西門子840D數(shù)控系統(tǒng)所應(yīng)用的ISO加工指令。

3.后置處理

篇3

1數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)

相對于普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床可以較好地解決小批量、多種類、復(fù)雜精密的機(jī)械零件加工問題，是一種柔性的、效能高的自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向。數(shù)控機(jī)床還具有加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。在加工過程中，數(shù)控機(jī)床可以多坐標(biāo)聯(lián)動，可以加工形狀復(fù)雜的零件。如果數(shù)控機(jī)床的加工對象發(fā)生了變化，只需要更改機(jī)床中數(shù)控程序，對機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)一般不需要進(jìn)行改變，可以有效地節(jié)省加工準(zhǔn)備時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的加工精度較高，生產(chǎn)效率一般是普通機(jī)床的3~5倍。數(shù)控機(jī)床的自動化程度較高，不會過分依賴操作人員的操作水平，操作人員的勞動強(qiáng)度較低，操作過程中一般只需要對數(shù)控機(jī)床的控制程序進(jìn)行操作。

2高檔數(shù)控機(jī)床

高檔數(shù)控機(jī)床由于其優(yōu)異的加工特點(diǎn)，對一個國家的裝備制造業(yè)，乃國防工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有不可取代的作用。高檔數(shù)控機(jī)床的精度高，這是它相較于其它機(jī)床最顯著也是最重要的特點(diǎn)，只有高精度的機(jī)床，才能滿足當(dāng)今越來越高的零件加工需求。其次，高檔數(shù)控機(jī)床的性能比較齊全，加工范圍較廣。再者高檔數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速高，進(jìn)給速度大，擁有4軸以上的機(jī)床聯(lián)動軸。最后，高檔數(shù)控機(jī)床的組件配備較高檔，同時(shí)機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)刀具內(nèi)冷。正是由于高檔數(shù)控機(jī)床的這些特點(diǎn)，西方發(fā)達(dá)國家對我國實(shí)行高檔數(shù)控機(jī)床的技術(shù)封閉，真正高端尖的數(shù)控機(jī)床，很難從發(fā)達(dá)國家直接買到。高檔數(shù)控機(jī)床在軍事和民用上都有著重要作用，沒有高檔的數(shù)控機(jī)床，裝備制造業(yè)就很難立足高端領(lǐng)域，從而影響我國的國防工業(yè)。沒有高檔的數(shù)控機(jī)床，一些精度要求高、形狀復(fù)雜的零件就無法生產(chǎn)，這就會讓發(fā)達(dá)國家在產(chǎn)業(yè)上占據(jù)制高點(diǎn)，我們沒有裝備制造業(yè)的話語權(quán)，在經(jīng)濟(jì)上也會受到制裁。因此，大力的發(fā)展和研制高檔數(shù)控機(jī)床任重而道遠(yuǎn)。我們必須通過高檔數(shù)控機(jī)床的研制，提高我國裝備制造水平，從而縮小乃至超越發(fā)達(dá)國家的制造水平。我國國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020年)中確定了16個科技重大專項(xiàng)，而“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”是其中之一，由此可以看出國家對高檔數(shù)控機(jī)床研制和技術(shù)突破的重視?！兑?guī)劃綱要》中提出，高檔數(shù)控機(jī)床重大專項(xiàng)實(shí)施方案和專項(xiàng)的實(shí)施堅(jiān)持了以下四項(xiàng)原則：（1）主機(jī)牽引、加強(qiáng)基礎(chǔ)；（2）跟蹤跨越，集成創(chuàng)新；（3）掌握核心技術(shù)，提升創(chuàng)新能力；（4）鼓勵使用，需求拉動。即高檔數(shù)控機(jī)床新產(chǎn)品的開發(fā)要以用戶的實(shí)際需求為依據(jù)，共性、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和功能部件的開發(fā)要以主機(jī)發(fā)展為牽引，以滿足主機(jī)需求為根本目的。

3我國研究現(xiàn)狀

高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備重大專項(xiàng)的專家針對高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)曾專門指出：從國外進(jìn)口的高檔機(jī)床，其穩(wěn)定性和可靠性較好，使用過程中，精度一二十年可以保持不變，很少出現(xiàn)問題。我國自主生產(chǎn)的高檔數(shù)控機(jī)床，精度和速度都能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，但對于更為核心的技術(shù)指標(biāo)，如數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性和可靠性則表現(xiàn)較差，無法與國外產(chǎn)品相比。機(jī)床作為制造業(yè)的母機(jī)，穩(wěn)定性和可靠性對制造精度有重要影響，這就需要我們的研究工作者在基礎(chǔ)理論方面進(jìn)行深一步的研究，從更深的層面解決技術(shù)難題，早日提高國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)質(zhì)量。2011年，由濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)承擔(dān)的兩個國家重大專項(xiàng)課題“高速龍門五軸加工中心”和“雙擺角數(shù)控萬能銑頭”通過國家驗(yàn)收。大型高速龍門五軸加工中心主要用于各種不銹鋼、鋁合金等復(fù)雜零件的高速精加工，是航空航天等領(lǐng)域急需的高檔裝備，多年來市場一直被進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位。而雙擺角數(shù)控萬能銑頭是五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的核心功能部件。項(xiàng)目驗(yàn)收組的專家們一致認(rèn)為，這兩項(xiàng)重大技術(shù)專項(xiàng)裝備技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

篇4

1線圈壓模的加工工藝分析

壓模的理論形狀（如圖1）。底部是支撐部分，線圈的壓模部分焊接在支撐上面，截面部分是“L”形狀，其中立面部分較高，在100~120mm之間變化，立面和平面之間是空間的直角關(guān)系。對于此種類型工件，其壓模型面是空間變化的曲面，按技術(shù)要求應(yīng)采用五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，由于缺少五軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，決定采用四軸聯(lián)動的機(jī)床進(jìn)行加工。

2數(shù)控加工方法的研究

2.1粗加工的數(shù)控加工方法壓模是整體“S”形鍛料，采用整體去量加工的工藝方案。粗加工的目的是快速去除多余材料，在這里采用高速加工的數(shù)控加工策略。高速加工技術(shù)符合所羅門原理，即每一種被加工材料都有一個臨界切削速度，在切削速度達(dá)到臨界速度之前，切削溫度和刀具磨損隨著切削速度增大而增大，而當(dāng)切削速度達(dá)到普通切削速度的5~6倍時(shí)，切削刃口的溫度開始隨著切削速度的增大而降低，刀具磨損隨切削速度增大而減?。?］。到目前為止，理論上對高速切削加工沒有形成一致的概念。一般可以用兩個指標(biāo)來衡量：1）高轉(zhuǎn)速，主軸轉(zhuǎn)速在1200r/min；2）快進(jìn)給量，每分鐘幾米甚至幾十米。加工時(shí)采用PowerMill軟件進(jìn)行數(shù)控編程，使用三維模型區(qū)域清除策略（如圖2），通過小切削深度和大進(jìn)給量來實(shí)現(xiàn)高速加工，同時(shí)采用輪廓光順和刀路連接光順，消除突變和急拐現(xiàn)象，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速1500r/min，切削進(jìn)給率1000mm/min，下切進(jìn)給率300mm/min，掠過進(jìn)給率3000mm/min，加工完成所用時(shí)間是1h48min26s，而沒有徑向高速加工的時(shí)間是2h50min54s。在提高效率的同時(shí)保證了刀具安全（不發(fā)生碰撞和研刀，提高刀具壽命）。

2.2半精加工、精加工的數(shù)控編程方法研究在半精加工、精加工中，采用參數(shù)偏置精加工的策略，使用參考線來進(jìn)行控制刀位軌跡，計(jì)算出最優(yōu)化的軌跡，刀路軌跡光順且切削點(diǎn)分布均勻，有效提高了表面質(zhì)量。在實(shí)際加工中，針對某一加工區(qū)域需要連續(xù)生成多個加工策略項(xiàng)，而后通過刀具路徑列表，對此多個加工策略進(jìn)行合并，并進(jìn)行刀路重排，就可以得到順序一致，光順連續(xù)點(diǎn)分布均勻的刀路（如圖3）。這樣編輯的刀路安全可靠，優(yōu)化處理效果好，可以提高表面質(zhì)量和加工效率。

3數(shù)控加工的仿真和模擬

數(shù)控加工編程的校驗(yàn)分為仿真和模擬兩個部分。其中仿真功能只是對刀路、刀具進(jìn)行過切和碰撞性檢查，在數(shù)控編程軟件內(nèi)部進(jìn)行，檢查刀具路徑的碰撞或過切，就可以計(jì)算出碰撞的深度，進(jìn)行調(diào)節(jié)刀具；計(jì)算過切區(qū)域，進(jìn)行分割刀具路徑，在碰撞和過切檢查完畢，可以確定刀路是安全的。數(shù)控模擬需要先確定工件的安裝方式和使用的數(shù)控機(jī)床。由于多軸加工編程復(fù)雜、難度大。因?yàn)槎噍S加工不同與三軸，它除了三個直線運(yùn)動外，還有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動參與，其所形成的合成運(yùn)動的空間軌跡非常復(fù)雜和抽象，一般難以想象和理解［2］。所以三軸以上的運(yùn)動，要通過機(jī)床模擬，避免干涉、碰撞。單策略刀路采用四軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，使用立式的裝夾方式（如圖4）。確定裝夾方式后，進(jìn)行后置處理，產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床的加工代碼文件，通過機(jī)床結(jié)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動模擬，檢查刀具與機(jī)床、工件的相互位置，避免發(fā)生碰撞（如圖5）。此時(shí)已經(jīng)脫離了數(shù)控編程軟件的環(huán)境進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的模擬，而是直接用機(jī)床代碼文件驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動部件，達(dá)到與實(shí)際數(shù)控機(jī)床完全一樣的運(yùn)動情況，在運(yùn)動中進(jìn)行各種干涉、碰撞檢查和計(jì)算。

4結(jié)論

篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);高速切削;五軸聯(lián)動;智能化

引言

數(shù)控技術(shù)英文簡稱CNC，它是通過計(jì)算機(jī)以及數(shù)字化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的有效控制，以確保研發(fā)出一種加工過程智能化、自動化的制造技術(shù)。數(shù)控技術(shù)集信息處理、自動控制、微電子、自動檢測、計(jì)算機(jī)等于一體的高新技術(shù)，具備高效率、高精度、柔性自動化等優(yōu)勢。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床上。當(dāng)前利用數(shù)控機(jī)床可以加工出非常復(fù)雜的零件，而且加工出的零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。并且由于數(shù)控機(jī)床進(jìn)行的是自動化生產(chǎn)，這對提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度也產(chǎn)生了非常重大的影響。因此當(dāng)今世界各發(fā)達(dá)國家都在努力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)，以期能進(jìn)一步發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高綜合國力。

1國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

如今，隨著我國技術(shù)創(chuàng)新的不斷推進(jìn)，我國對數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控主機(jī)、伺服驅(qū)動、專機(jī)及其配套件等基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)基本上掌握，并且創(chuàng)立了一批從事數(shù)控開發(fā)和生產(chǎn)制造的企業(yè)，建立了許多從事數(shù)控技術(shù)研究的研究機(jī)構(gòu)，而且在許多大中院校開辦了數(shù)控專業(yè)，為社會培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的數(shù)控專業(yè)人才，對于推動我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。目前，在數(shù)控領(lǐng)域我國部分企業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，如航天數(shù)控、沈陽數(shù)控、廣州數(shù)控、華中數(shù)控等，上述企業(yè)所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)具備普及型、經(jīng)濟(jì)型、實(shí)效性等特點(diǎn)。同時(shí)我國研發(fā)的數(shù)控產(chǎn)品的質(zhì)量和性能對比以前，已有了很大的提高。這些產(chǎn)品目前在國內(nèi)已逐步得到用戶認(rèn)可，并且有些已在國內(nèi)站穩(wěn)了腳跟，不少還出口到了國外，當(dāng)然只能是出口到一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)和國家，但這依然說明我國的數(shù)控技術(shù)已取得了長足進(jìn)步。下面介紹一些近些年來，我國相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)的一些較具特色的高品質(zhì)數(shù)控產(chǎn)品：（1）華中數(shù)控研發(fā)出的華中“世紀(jì)星”數(shù)控系統(tǒng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國外普及型數(shù)控系統(tǒng)，尤其是在功能和配置方面。同時(shí)，該企業(yè)生產(chǎn)的三維圖形顯示、大容量程序內(nèi)存、開放體系結(jié)構(gòu)、動態(tài)仿真、網(wǎng)絡(luò)功能、TET彩色薄形顯示器、多軸聯(lián)動、雙向螺距補(bǔ)償?shù)扰渲梅矫嫠邆涞乃骄_(dá)到了國外高檔系統(tǒng)的水平。而且華中數(shù)控的數(shù)控系統(tǒng)要比國外同類型的便宜很多，比如其五軸CNC單價(jià)要比同類型西方生產(chǎn)的單價(jià)便宜四分之一。（2）廣州數(shù)控研發(fā)出的GSK983M系統(tǒng)屬于中高檔數(shù)控系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)5軸4聯(lián)動，最高加工精度達(dá)1um，移動速度可以達(dá)到24m/min,可實(shí)現(xiàn)高精度高速度閉環(huán)加工。同時(shí)GSK983M系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)12種固定循環(huán)，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，空間螺旋線插補(bǔ)等等功能。這種數(shù)控系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)DNC加工，并具備相關(guān)參數(shù)和程序的傳輸功能，實(shí)現(xiàn)了對對機(jī)床的調(diào)整和加工程序的備份。這套數(shù)控系統(tǒng)還具有加工穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，其已被國內(nèi)絕大多數(shù)機(jī)床廠家認(rèn)可。（3）武漢重型機(jī)床廠研發(fā)出的重型七軸五聯(lián)動車銑復(fù)合機(jī)床，最大加工直徑8000mm，最大加工高度2000mm，最大承重100t。其還具備在線測量、五軸聯(lián)動車銑復(fù)合加工等功能。這臺機(jī)床是我國首臺自行研制的大型螺旋槳數(shù)控五軸聯(lián)動加工機(jī)床，其已達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平。當(dāng)它加工螺旋槳時(shí)，一次裝夾，就能完成所有工序的加工。

2我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展存在的主要問題

通過對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然我國數(shù)控技術(shù)取得了較快的發(fā)展，但是與國外發(fā)達(dá)國家相比，還存在著較大的差距。尤其是在高精尖數(shù)控技術(shù)方面，差距更加明顯。總的來說，我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展水平與國外相比的話至少落后10年。具體問題如下：2.1技術(shù)創(chuàng)新力度不夠，技術(shù)消化吸收不良如今，我國數(shù)控技術(shù)還在照抄國外的發(fā)展模式，大部分內(nèi)容缺乏創(chuàng)新，而且對國外的技術(shù)依賴性很強(qiáng)，很多方面只能模仿、改進(jìn)，一旦出現(xiàn)問題很多時(shí)候不能自己解決，必須要請別國的專家來解決，這在很大程度上制約了我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?？偟膩碚f沒有形成自主創(chuàng)新能力。當(dāng)前我國把引進(jìn)國外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)作為發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)的一條捷徑，雖然目前引進(jìn)了很多國外的先進(jìn)數(shù)控裝備，但要從根本上提高我國數(shù)控技術(shù)的水平，就必須要對別人的技術(shù)進(jìn)行充分研究，只有在此基礎(chǔ)上才能消化吸收別人技術(shù)，把別人的變成自己的。但我國目前的情況是，很多情況下為了追求效率，只能是在沒有充分消化的情況下求發(fā)展，結(jié)果是生產(chǎn)出的產(chǎn)品技術(shù)含量較低、質(zhì)量不高、穩(wěn)定性差。最終結(jié)果是：沒有強(qiáng)大的技術(shù)根基，最后只能越來越依賴國外的技術(shù)。2.2技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境不完善任何事物的出現(xiàn)都離不開環(huán)境，技術(shù)創(chuàng)新也一樣。目前我國還未形成一套適合我國發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境。主要原因是因?yàn)槲覈?jīng)濟(jì)發(fā)展還沒有充分的市場化，市場機(jī)制不完善，一些結(jié)構(gòu)性的深層次矛盾還沒有徹底解決，企業(yè)發(fā)展往往面臨法制不健全、競爭不平等等一系列問題；另一方面我國相關(guān)企業(yè)也面臨國外同行的巨大壓力。所以種種原因最后使得很多企業(yè)為了能生存，只能在一定程度上犧牲掉技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制。而且大部分企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制長時(shí)間處于停滯狀態(tài)，因此無法獲得更好的技術(shù)成果。2.3數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性可、靠性有待提高通常情況下，一般會選擇平均無故障時(shí)間來衡量數(shù)控技術(shù)的可靠性。國外數(shù)控技術(shù)平均無故障時(shí)間一般超過了10000h以上，而國內(nèi)數(shù)控技術(shù)一般在3000~6000小時(shí)，由此可見我國數(shù)控系統(tǒng)在可靠性上與國外的相比差距也很大。2.4機(jī)床數(shù)控化率低目前我國是世界上擁有機(jī)床量最多的國家（統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)接近300萬臺），但是機(jī)床數(shù)控化率只有1.9%左右，與西方發(fā)達(dá)國家的20%還存在著較大的差距。例如日本不到80萬臺的數(shù)控機(jī)床，其數(shù)控化率卻達(dá)到了20%。數(shù)控率低已經(jīng)成為我國現(xiàn)階段制造業(yè)面臨的很突出的問題。2.5數(shù)控體系開放力度不夠目前，我國大部分企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控產(chǎn)品開放力度不夠，用戶接口不完善，雖然部分產(chǎn)品具有開放功能，但是無法形成真正的開放式系統(tǒng)。使用這些產(chǎn)品時(shí)，用戶無法根據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行操作，從而導(dǎo)致對數(shù)控技術(shù)的創(chuàng)新無法有效的進(jìn)行。

3我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1向高精度、高速度方向發(fā)展數(shù)控技術(shù)日后發(fā)展的基本方向是高速切削加工技術(shù)，因?yàn)楦咚偾邢骷庸た梢栽诟纳乒ぜ庸べ|(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。在實(shí)際操作過程中，操作人員發(fā)現(xiàn)如果將切削速度提高10倍，將會使其進(jìn)給速度提高20倍，達(dá)到超過了傳統(tǒng)的切削，會誘發(fā)切削機(jī)理的改變，從而使金屬切削單位功率提升30%~40%，刀具壽命提高了70%，但是切削力會下降30%。該過程還會導(dǎo)致留在工件上的切削溫度不升反降，切削熱大幅度降低，切削振動消失。但要實(shí)現(xiàn)高速切削加工，機(jī)床上面相關(guān)的一些功能部件也必須要達(dá)到一定要求，比如：工作臺最高進(jìn)給速度應(yīng)該控制在40~60m/min，主軸轉(zhuǎn)速最好控制在12000~40000r/min，此外主軸還要求要穩(wěn)定性好，剛度好，冷卻效果好。隨著今后制造業(yè)對產(chǎn)品的精度要求越來越高，實(shí)現(xiàn)高精度的加工也是數(shù)控機(jī)床今后發(fā)展的重要方向。在數(shù)控機(jī)床高精度加工中，美國擁有者最好的加工水平，其不僅推動了中小型精密機(jī)床的發(fā)展，而且在大型精密機(jī)床的發(fā)展上也取得了不錯的成績，這些裝備的出現(xiàn)使得數(shù)控機(jī)床的加工精度越來越高。近些年來，我國一直在研發(fā)超精密機(jī)床，例如北京機(jī)床研究成功研發(fā)了JCS-031型超精密銑床、JCS-027型超精密車床和JCS-035型數(shù)控超精密車床等。3.2向五軸聯(lián)動加工發(fā)展五軸聯(lián)動加工是未來數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。因?yàn)楝F(xiàn)已證明如果對擁有三維曲面的復(fù)雜零件選擇5軸聯(lián)動進(jìn)行加工，不僅能夠使加工后的工件符合使用要求，而且還能提高生產(chǎn)效率?？偟膩碚f，5軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率與2臺3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率相當(dāng)，尤其是選擇立方氮化硼制成的銑刀進(jìn)行零件切割和加工時(shí)，5軸聯(lián)動加工所獲得的經(jīng)濟(jì)效益要高于3軸聯(lián)動加工。但是由于5軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的主機(jī)結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)等極為復(fù)雜，從而使其購買價(jià)格明顯高于3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床，再加上對5軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)具有較大的編程難度，從而在一定程度上制約了5軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。如今，我國數(shù)控技術(shù)的軟、硬件系統(tǒng)得到了有效的改進(jìn)，這使得五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的制造難度和成本大幅度降低了，這促進(jìn)了5軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。因此5軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床是未來數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主要方向。3.3向開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展智能化一定是21世紀(jì)數(shù)控裝備的主要特點(diǎn)之一，也一定是我國在數(shù)控技術(shù)方面重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。具體來說，智能化將體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）為提供加工品質(zhì)和加工效率時(shí)的智能化，例如工藝參數(shù)自動生成、加工過程自適應(yīng)控制需要智能化；（2）提高連接方便及驅(qū)動性能時(shí)的智能化，例如電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、前饋控制、自動選定模型、自動識別負(fù)載時(shí)等均需用到智能化；（3）在簡化操作、簡化編程方面時(shí)的智能化，例如智能化的人機(jī)界面、智能化的自動編程等。目前世界大部分國家開始對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，主要是由于開放式數(shù)控系統(tǒng)可以有效解決傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行過程中所存在的封閉性缺陷，開放化的數(shù)控系統(tǒng)逐漸成為數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展的主要方向。這里所提及的開放式數(shù)控系統(tǒng)主要是指各個系統(tǒng)的運(yùn)行能夠在統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行，并借助增加、改變或剪裁結(jié)構(gòu)對象，來使產(chǎn)品系統(tǒng)化。與此同時(shí)，其還能夠把用戶的技術(shù)訣竅和特殊應(yīng)用集成到數(shù)控系統(tǒng)之中，從而有效的實(shí)現(xiàn)不同檔次、不同品種的開放式數(shù)控系統(tǒng)，推動我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化是最近幾年發(fā)展起來的數(shù)控裝備。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化可以更好的滿足制造系統(tǒng)、生產(chǎn)線、制造企業(yè)的發(fā)展需求，同時(shí)為虛擬企業(yè)、敏捷制造、全球制造等提供全新的基礎(chǔ)單元。3.4向柔性化方向發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)的柔性化也是今后數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，其發(fā)展方向?qū)Ⅲw現(xiàn)在以下幾個方面：（1）發(fā)展多功能機(jī)床。目前數(shù)控機(jī)床在加工零件的過程中，存在著對時(shí)間的大量浪費(fèi)的問題，比如說在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀上會浪費(fèi)大量時(shí)間。為了盡可能的利用好時(shí)間，人類嘗試將各種功能的加工環(huán)節(jié)整合到同一臺機(jī)床上，這樣的加工過程中將會在很大程度上節(jié)省時(shí)間，提高加工效率。目前多功能機(jī)床發(fā)展速度很快，這種機(jī)床可以在今后實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的柔性化。（2）模塊化設(shè)計(jì)。今后數(shù)控系統(tǒng)會逐漸朝著模塊化的方向發(fā)展，由于借助模塊化設(shè)計(jì)具有可裁剪性強(qiáng)，功能覆蓋面大等功能，而且可以更好的滿足不同用戶的需求。因此今后采用模塊化設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng)可以有效的實(shí)現(xiàn)加工過程的柔性化。（3）群控系統(tǒng)。由于同一群控系統(tǒng)可以根據(jù)其生產(chǎn)過程中的不同，而使信息流和物料流進(jìn)行自動動態(tài)的調(diào)整，從而能實(shí)現(xiàn)制造過程的柔性化。3.5向綠色環(huán)保方向發(fā)展雖然當(dāng)前人類工業(yè)高速發(fā)展，但也造成了一系列的環(huán)境污染問題，并且這些問題在近些年來越來越突出。所以使得目前人們的環(huán)境保護(hù)意識越來越強(qiáng)，對生活品質(zhì)的要求越來越高。而制造業(yè)對環(huán)境的污染可以說是相當(dāng)突出，并且數(shù)控加工在制造業(yè)中是最重要的一環(huán)，所以今后就要求數(shù)控加工要越來越環(huán)保。在這種情況下，裝備制造行業(yè)對數(shù)控機(jī)床提出了無液、無冷卻液、無氣味的環(huán)保要求。這樣一來使機(jī)床的除塵、排屑等設(shè)備發(fā)生了翻天覆地的變化。因此數(shù)控機(jī)床今后的發(fā)展方向會朝著越來越環(huán)保的方向發(fā)展。

4小結(jié)

本文對我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀給予了系統(tǒng)的介紹。從中我們可以發(fā)現(xiàn)我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已取得了很大進(jìn)步，但要跟上數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢，尤其是能制造出有自己特色的高品質(zhì)數(shù)控裝備，依然有很長的路要走。一個國家強(qiáng)不強(qiáng)大，關(guān)鍵在于實(shí)體經(jīng)濟(jì)，而實(shí)體經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大又取決于制造業(yè)發(fā)不發(fā)達(dá)，而數(shù)控技術(shù)是衡量制造業(yè)發(fā)不發(fā)達(dá)的一個很重要的環(huán)節(jié)。所以今后我國要想成為真正的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，就必須要大力發(fā)展與數(shù)控技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

一、數(shù)控機(jī)床的安裝與調(diào)試

1.數(shù)控機(jī)床的初就位和組裝

在數(shù)控機(jī)床的初就位和組裝過程中主要包括基礎(chǔ)施工及機(jī)床就位：地基、防震溝的設(shè)施的建設(shè)；電力系統(tǒng)的供給機(jī)床的連接組裝：機(jī)床機(jī)械、電氣部分的組裝。

2.數(shù)控系統(tǒng)的連接和調(diào)整

第一，外部電纜的連接。第二，電源線的連接。第三，輸入電源電壓、頻率及相序的確認(rèn)：輸入電源電壓和頻率的確認(rèn)；電源電壓波動范圍的確認(rèn)；輸入電源電壓相序的確認(rèn)；確認(rèn)直流電源輸出端是否對地短路；接通數(shù)控柜電源，檢查各輸出電壓；檢查各熔斷器。第四，參數(shù)的設(shè)定和確認(rèn)，短路棒的設(shè)定，參數(shù)的設(shè)定。第五確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床間的接口。

3.通電試車

通電試車前給機(jī)床加注規(guī)定的油液和脂，清洗液壓油箱和過濾器，加注規(guī)定標(biāo)號的液壓油，接通氣動系統(tǒng)的輸入氣源。

4.機(jī)床精度和功能的調(diào)試

小型數(shù)控機(jī)床，整體剛性好，對地基要求也不高。對大中型設(shè)備或加工中心，不僅要調(diào)整水平，還需對一些部件進(jìn)行精確調(diào)整。具體包括：精調(diào)機(jī)床床身水平；調(diào)整機(jī)械手與主軸、刀庫的相對位置；工作臺自動交換時(shí)平穩(wěn)、可靠、正確；試驗(yàn)各種主要操作功能、安全措施、常用指令執(zhí)行情況；輔助功能及附件的正常工作。

5.機(jī)床試運(yùn)行

帶一定負(fù)荷條件下經(jīng)過一段時(shí)間的自動運(yùn)行。

二、數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收

1.開箱檢驗(yàn)和外觀檢查

檢驗(yàn)的主要內(nèi)容是：裝箱單；核對應(yīng)有的隨機(jī)操作、維修說明書、圖樣資料、合格證等技術(shù)文件；按合同規(guī)定，對照裝箱單清點(diǎn)附件、備件、工具數(shù)量、規(guī)格及完好情況；檢查主機(jī)、數(shù)控柜、操作臺等有無明顯的碰撞損傷、變形、受潮、銹蝕，并逐項(xiàng)如實(shí)填寫“設(shè)備開箱驗(yàn)收登記卡”存檔。

2.機(jī)床性能及數(shù)控功能的檢驗(yàn)

（1）機(jī)床性能的檢驗(yàn)。第一，主軸系統(tǒng)性能?？勺龅?、中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)。主軸定心軸承處測量溫度和溫升；主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的實(shí)際偏差，不應(yīng)超過標(biāo)牌指示值-2％～+6％；機(jī)床主傳動系統(tǒng)的空運(yùn)轉(zhuǎn)功率（不包括主電機(jī)的空載功率）不應(yīng)超過設(shè)計(jì)文件的規(guī)定；對主軸連續(xù)進(jìn)行不少于5次的鎖刀、松刀和吹氣動作試驗(yàn)，動作應(yīng)靈活、可靠、準(zhǔn)確；用中速連續(xù)對主軸進(jìn)行10次的正、反轉(zhuǎn)起動、停止（包括制動）和定向操作試驗(yàn)，動作應(yīng)靈活、可靠；無級變速的主軸至少應(yīng)在低、中、高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，有級變速的主軸應(yīng)在各級轉(zhuǎn)速進(jìn)行變速操作試驗(yàn)，動作應(yīng)靈活、可靠。第二，進(jìn)給系統(tǒng)性能。第三，自動換刀（ATC）系統(tǒng)。第四，機(jī)床噪聲。第五，數(shù)控裝置。第六，安全裝置。第七，氣、液裝置。第八，附屬裝置。

（2）數(shù)控功能的檢驗(yàn)。功能包括：準(zhǔn)備指令、操作功能、CRT顯示功能?？紮C(jī)程序，考機(jī)程序應(yīng)包括主軸轉(zhuǎn)動。主軸的最低、中間和最高轉(zhuǎn)速以及主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止等動作；各坐標(biāo)軸的運(yùn)動；自動交換刀庫中三分之二以上的刀具。

3.機(jī)床精度的檢驗(yàn)

（1）機(jī)床幾何精度的檢驗(yàn)。數(shù)控機(jī)床的幾何精度是綜合反映該機(jī)床的各關(guān)鍵零部件及其組裝后的幾何形狀的方差誤差。普通立式加工中心主要檢驗(yàn)以下幾項(xiàng)：工作臺面的平面度，各坐標(biāo)方向移動的相互垂直度，X、Y坐標(biāo)方向移動時(shí)工作臺面的平行度，X方向移動時(shí)工作臺面T形槽側(cè)面的平行度，主軸的軸向竄動，主軸孔的徑向跳動，主軸箱沿Z坐標(biāo)方向移動時(shí)主軸軸線的平行度，主軸回轉(zhuǎn)軸心線對工作臺面的垂直度，主軸箱在Z坐標(biāo)方向移動的直線度。

（2）機(jī)床定位精度的檢驗(yàn)。機(jī)床定位精度是指機(jī)床的移動部件，沿某一數(shù)控坐標(biāo)軸方向移動一段距離時(shí)，實(shí)際值與給定值的接近程度。

定位精度主要檢測內(nèi)容有：各直線運(yùn)動軸的定位精度和重復(fù)定位精度，直線運(yùn)動各軸機(jī)械原點(diǎn)的復(fù)歸精度，直線運(yùn)動各軸的反向誤差，回轉(zhuǎn)運(yùn)動（回轉(zhuǎn)工作臺）的定位精度和重復(fù)定位精度，回轉(zhuǎn)運(yùn)動的反向誤差，回轉(zhuǎn)軸原點(diǎn)復(fù)歸精度。

4.機(jī)床切削精度的檢驗(yàn)

數(shù)控機(jī)床切削精度是一項(xiàng)綜合精度，反映了機(jī)床的幾何精度和定位精度等各種因素造成的誤差和計(jì)量誤差。

5.分析數(shù)控機(jī)床幾何精度與定位精度對切削精度的影響

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[關(guān)鍵詞]直接驅(qū)動技術(shù)；電主軸；轉(zhuǎn)臺；雙擺頭；數(shù)控機(jī)床

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）14-0371-01

0 引言

目前，隨著汽車模具、消費(fèi)電子、醫(yī)療器械等行業(yè)的不斷發(fā)展，對數(shù)控機(jī)床提出了更高的要求，高速化、高精度化、高效率已經(jīng)成為了數(shù)控機(jī)床發(fā)展的必然趨勢。直接驅(qū)動技術(shù)以其響應(yīng)快、無傳動間隙、速度高等特點(diǎn)在數(shù)控機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用，大大提高了零件加工效率、表面質(zhì)量，延長了刀具使用壽命，最重要的是提高了數(shù)控機(jī)床的平均無故障時(shí)間。

1 直接驅(qū)動技術(shù)

直接驅(qū)動技術(shù)是電動機(jī)直接與運(yùn)動部件結(jié)合，取消了機(jī)械傳動的滾珠絲杠副、齒輪傳動、皮帶傳動等傳動方式，響應(yīng)快，大大減少了機(jī)械傳動中的傳動鏈誤差、零件磨損、反向間隙。直接驅(qū)動技術(shù)的典型應(yīng)用包括直線電動機(jī)和力矩電動機(jī)。

1.1 直線電動機(jī)

直線電動機(jī)可認(rèn)為是將旋轉(zhuǎn)電動機(jī)軸向剖開，然后將轉(zhuǎn)子與定子展開，形成如圖1所示的由定子與轉(zhuǎn)子組成的直線電動機(jī)。

1.2 力矩電動機(jī)

力矩電動機(jī)由定子與轉(zhuǎn)子組成，主要驅(qū)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動元件，外部連接有冷卻套，如圖2所示。力矩電動機(jī)具有低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩；控制精度高；結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕；高效率、低能耗的優(yōu)點(diǎn)。

2 直接驅(qū)動技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用

2.1 直線軸的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床中，直線電動機(jī)主要用來驅(qū)動直線運(yùn)動部件，如數(shù)控機(jī)床的直線軸X、Y、Z軸。

1）高速度。目前，由直線電動機(jī)驅(qū)動的直線軸快進(jìn)速度可達(dá)200m/min

以上，而伺服電動機(jī)加滾珠絲杠的傳動方式快進(jìn)速度小于60m/min，大多為20～30m/min。

2）高加速度。直線電動機(jī)最大加速度可達(dá)30g，加工中心的加速度已達(dá)3.24g，而傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給加速度在1g以下，一般為0.3g。

3）定位精度高。減少機(jī)械傳動鏈，采用光柵閉環(huán)控制，精度可以是絲桿的10倍甚至100倍，定位精度可達(dá)0.1～0.01μm。由于運(yùn)動部件的動態(tài)特性好，響應(yīng)靈敏，加上插補(bǔ)控制的精細(xì)化，可實(shí)現(xiàn)納米級控制。

4）長行程。采用絲杠傳動的數(shù)控機(jī)床，當(dāng)長度大于6m時(shí)，絲杠由于自重的問題就會出現(xiàn)大撓度，再加上傳動熱會使絲杠變形更加嚴(yán)重。而采用直線電動機(jī)驅(qū)動，由于電動機(jī)與基礎(chǔ)件緊密結(jié)合，無懸垂現(xiàn)象，定子可無限加長，目前已有應(yīng)用長達(dá)40m以上。目前，國外的直線電動機(jī)廠家主要由德國西門子、美國的BALDOR、荷蘭TECNOTION公司等，國內(nèi)的主要廠家有深圳大族精密機(jī)電有限公司、鄭州微納科技有限公司等。

2.2 回轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用

1）電主軸。電主軸主要由定子、轉(zhuǎn)子、主軸支撐單元、主軸等組成。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應(yīng)快，且轉(zhuǎn)速高、功率大等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床采用電主軸可實(shí)現(xiàn)對工件的高效、高精加工，尤其在醫(yī)療、模具、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，電主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到40000r/min以上，典型的如沈陽機(jī)床的i5M1.1智能高速鉆攻中心，電主軸轉(zhuǎn)速為40000r/min，可實(shí)現(xiàn)對手機(jī)中框、按鍵、外殼等的高光加工。

目前，國外的電主軸廠家主要有瑞士ibag、意大利PS、德國GMN等，國內(nèi)廠家主要有廣州昊志、北京精雕、北京超同步等，其中昊志與精雕的電主軸主要應(yīng)用于消費(fèi)電子行業(yè)的加工，產(chǎn)量較大。

2）轉(zhuǎn)臺。力矩轉(zhuǎn)臺主要由定子及轉(zhuǎn)子、支撐軸承、轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)臺夾緊裝置、角度檢測系統(tǒng)組成，如圖3所示。

具有結(jié)構(gòu)緊湊、無磨損、精度高、動態(tài)特性好、承載能力大等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于車銑復(fù)合加工中心上。目前，國外的力矩電動機(jī)轉(zhuǎn)臺廠家主要有德國的CyTec、意大利LCM、德國的peiseler等。國內(nèi)廠家主要有大連光洋、凱奇電氣、華中數(shù)控，其中大連光洋與高校聯(lián)合開發(fā)出了一系列產(chǎn)品，完成了系列化直驅(qū)功能部件的樣機(jī)制造，部分已經(jīng)量產(chǎn)。典型的機(jī)床廠家有國外哈默的C62A/C軸直驅(qū)搖籃轉(zhuǎn)臺加工中心、德國德瑪吉NMV3000DCGB/C軸直驅(qū)立式五軸加工中心。國內(nèi)典型的廠家有沈陽機(jī)床i5M8的A/CS雙擺智能立式五軸加工中心，用來加工葉輪、醫(yī)療關(guān)節(jié)等曲面零件。

3）雙擺頭。雙擺頭采用力矩電動機(jī)直接驅(qū)動，具有高速、高精和更好的動態(tài)性能。結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、傳動精度高，傳動平穩(wěn)、噪聲低，因此具有良好的精度保持性。雙擺頭為五軸聯(lián)動龍門加工中心的關(guān)鍵功能部件。特別適合復(fù)雜空間曲面的加工。如加工客機(jī)龐大的機(jī)身、大直徑葉輪、葉片等要求效率和精度的零件。典型的機(jī)床應(yīng)用有意大利Breton的五軸聯(lián)動龍門加工中心TITAN系列（車銑復(fù)合），德國handtmann海德曼五軸龍門加工中心HSCPBZ、UBZ、GANTRY系列產(chǎn)品覆蓋鈦、鋼、鋁等復(fù)合材料，確保精度、生產(chǎn)率和成本效益方面的峰值性能。德國茲默曼Zimmermann公司的FZ100和3軸銑頭M3ABC成功地實(shí)現(xiàn)了6軸加工。適合于鋁合金、復(fù)合材料、模型材料鋼件和鑄鐵的高速加工。除上述外，力矩電動機(jī)還應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)刀架、動態(tài)刀庫、動力頭上等。

3 結(jié)論

綜上所述，直接驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，大大提高了零件的加工精度和加工效率，符合當(dāng)前數(shù)控機(jī)床向高精度、高效率、復(fù)合化、智能化、綠色化發(fā)展的趨勢，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用范圍將不斷拓展。所以，直接驅(qū)動技術(shù)將是高速、高精、高效數(shù)控機(jī)床未來發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 王紅旭，魏巍.直接驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用前景[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2008（6）：150-154.

篇8

[關(guān)鍵詞]數(shù)控機(jī)床；誤差分析；位置精度

1.數(shù)控機(jī)床誤差分析

1.1數(shù)控機(jī)床誤差來源

機(jī)床加工零件的過程就是刀具與毛坯或工作臺相對運(yùn)動的過程，因此兩者之間相對運(yùn)動的準(zhǔn)確程度直接影響零件的精度。加工精度的產(chǎn)生是多種因素共同影響的結(jié)果。

機(jī)床的誤差的影響因素涉及機(jī)床組成零部件的幾何誤差、工藝誤差和安裝誤差等。其中，機(jī)床的幾何誤差對機(jī)床精度的影響權(quán)重比例達(dá)25%。因此，研究機(jī)床的幾何誤差對提高機(jī)床的精度有重要意義。

1.2傳動精度對機(jī)床精度的影響

位置精度是衡量數(shù)控機(jī)床性能的重要指標(biāo)，包括數(shù)控機(jī)床加工精度、定位精度和重復(fù)定位精度。影響數(shù)控機(jī)床精度的因素很多，主要取決于機(jī)床的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和熱態(tài)特性。主要因素有以下幾個方面：⑴組成機(jī)床的零部件加工時(shí)產(chǎn)生的尺寸誤差和裝配過程中產(chǎn)生的裝配誤差，統(tǒng)稱為幾何誤差；⑵機(jī)床內(nèi)外的熱源引起的熱變形誤差；⑶機(jī)床的剛度、機(jī)床質(zhì)量及切削力不足引起的振動誤差；⑷機(jī)床主軸和進(jìn)給伺服系統(tǒng)產(chǎn)生的伺服跟隨誤差；⑸數(shù)據(jù)插補(bǔ)運(yùn)算過程中產(chǎn)生的插補(bǔ)誤差；⑹其它誤差，如檢測誤差、外界環(huán)境變化引起的環(huán)境誤差。

機(jī)床中常用的傳動機(jī)構(gòu)有：帶傳動、齒輪傳動、齒輪-齒條傳動、滾珠絲杠螺母幅。這些傳動機(jī)構(gòu)引起的誤差也是機(jī)床傳動誤差的主要影響因素。

1.3主要性能差距

就機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的差別并不大，采用的生產(chǎn)技術(shù)也相差無幾，而其最大的差別體現(xiàn)在伺服控制系統(tǒng)和核心傳動功能部件的轉(zhuǎn)動和進(jìn)給速度、位置精度和可靠性方面，以及整個機(jī)床的制造裝配工藝水平與整體質(zhì)量，這是國外產(chǎn)品占有相當(dāng)份額的原因所在。

國內(nèi)外此類產(chǎn)品的主要性能差距有如下幾個方面：⑴主軸轉(zhuǎn)速；⑵快速進(jìn)給速度；⑶位置精度；⑷其他性能。

2.提高位置精度的主要方法

提高數(shù)控機(jī)床的位置精度通常采用誤差防止和誤差補(bǔ)償兩種方法。誤差防止法是通過機(jī)床合理設(shè)計(jì)、零部件加工、合理裝配、機(jī)床環(huán)境控制和正確使用來減少或消除可能存在的誤差源，此方法是保證數(shù)控機(jī)床位置精度的最基本、最有效的手段。誤差補(bǔ)償法是通過分析影響機(jī)床加工精度的不同類型誤差的來源，進(jìn)行機(jī)床誤差數(shù)學(xué)建模，通過對機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)的誤差進(jìn)行修正，從而提高機(jī)床的加工精度。

2.1誤差防止法

數(shù)控機(jī)床的幾何尺寸誤差主要來自于機(jī)床零件的形狀和裝配誤差，因此在機(jī)床零件的加工和裝配過程中，改進(jìn)工藝方法和提高零件質(zhì)量，以達(dá)到減少幾何誤差的目的。此外，對于機(jī)床熱變形誤差和振動誤差，通過校核數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的剛度和熱傳導(dǎo)特性可達(dá)到減少誤差的目的。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有插補(bǔ)誤差和伺服誤差，采用合理的插補(bǔ)計(jì)算和伺服控制方法，可以減少該項(xiàng)誤差。

⑴幾何誤差。機(jī)床組成零部件的幾何誤差直接影響機(jī)床的加工精度和加工工件的誤差，其中機(jī)床主軸、導(dǎo)軌和進(jìn)給系統(tǒng)零部件的幾何精度等級影響最大。因此，可以通過提高機(jī)床組成零部件的幾何精度來提高機(jī)床的加工精度，尤其要從主軸、導(dǎo)軌和進(jìn)給系統(tǒng)這三個主要組成部分著手做深入研究。隨著靜壓軸承、動壓軸承、氣壓軸承等的研制和應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.01μm。另外，滑動導(dǎo)軌、液體和氣體靜壓導(dǎo)軌、動壓導(dǎo)軌的使用，機(jī)床的直線度誤差0.005μm/1000mm。

⑵熱變形誤差。熱變形誤差是機(jī)床的發(fā)熱部位產(chǎn)生熱量，熱量通過各種介質(zhì)向外傳遞，導(dǎo)致機(jī)床關(guān)鍵零件變形從而產(chǎn)生誤差。熱變形誤差是繼幾何誤差之后影響機(jī)床加工精度的第二大影響因素，熱變形誤差補(bǔ)償是提高機(jī)床精度的重要途徑之一，對熱變形誤差補(bǔ)償?shù)难芯客碛趯缀纬叽缯`差研究，目前減小熱變形誤差的方法主要有硬補(bǔ)償和軟補(bǔ)償兩種方法。根據(jù)熱變形誤差產(chǎn)生的過程可以看出，減少和防止熱誤差變形有以下三個途徑：減少熱源和控制熱流、優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改善熱傳導(dǎo)性能。在精密和超精密零件加工中，這些機(jī)床的幾何精度比較高，因此，降低熱變形誤差已經(jīng)成為提高加工精度的主要途徑。一方面采用空氣靜壓軸承、磁懸浮軸承，減少摩擦，進(jìn)而減少由此引起的熱量；另一方面，合理布置機(jī)床結(jié)構(gòu)，盡量采用對稱布置，加快溫度場熱平衡，將相變理論應(yīng)用到機(jī)床基礎(chǔ)件的方法來減小熱平衡也是近年來研究的新思路。

⑶伺服跟隨誤差。進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的一個重要組成部分，其性能直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。伺服系統(tǒng)靜、動態(tài)特性對數(shù)控機(jī)床的定位精度、加工精度和位移速度有直接影響，對伺服系統(tǒng)的要求主要是精度、快速性和穩(wěn)定性三個方面。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)是按照數(shù)控裝置的控制指令實(shí)現(xiàn)，由步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)與傳動機(jī)構(gòu)結(jié)合來傳動，因此，引起伺服系統(tǒng)的變化復(fù)雜，進(jìn)而影響到加工誤差。在數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中，各坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確跟蹤數(shù)控指令的能力十分關(guān)鍵。目前對伺服系統(tǒng)跟隨誤差的研究主要集中在單軸伺服系統(tǒng)和多軸伺服系統(tǒng)性能的提高和改善兩個方面。由于伺服控制系統(tǒng)根據(jù)反饋方式不同，分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩種控制方法。

⑷插補(bǔ)誤差。在數(shù)控加工過程中，對于復(fù)雜零件的加工，由于刀具運(yùn)行軌跡非常復(fù)雜，計(jì)算工作量大，很難準(zhǔn)確地滿足數(shù)控加工的實(shí)時(shí)性要求。因此在實(shí)際加工中，根據(jù)加工時(shí)進(jìn)給速度的要求，采用插補(bǔ)運(yùn)算的方法，完成在起點(diǎn)到終點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)密化工作，從而形成坐標(biāo)軸的運(yùn)動軌跡。針對插補(bǔ)運(yùn)算過程中存在的誤差問題，采用二維非參數(shù)曲線插補(bǔ)算法、弧長接近參數(shù)值的五次樣條曲線、二次泰勒級數(shù)展開式基礎(chǔ)上的參數(shù)補(bǔ)償?shù)确椒?，來減小插補(bǔ)誤差，提高插補(bǔ)計(jì)算精度。

⑸其它誤差。①環(huán)境誤差；②檢測誤差。

2.2 誤差補(bǔ)償法

誤差補(bǔ)償法既要涉及機(jī)床各種誤差的正確測量，而且也存在機(jī)床誤差的運(yùn)動學(xué)建模的問題。運(yùn)用現(xiàn)代測量工具和技術(shù)測得機(jī)床幾何誤差比較容易，但機(jī)床熱誤差的精確測量相當(dāng)困難。

運(yùn)動學(xué)建模是對于與機(jī)床運(yùn)動相關(guān)的誤差成分來建立數(shù)學(xué)模型，所有的誤差均需要通過實(shí)測獲得，在補(bǔ)償過程時(shí)，誤差補(bǔ)償系統(tǒng)則根據(jù)運(yùn)動學(xué)和誤差模型以及實(shí)時(shí)反饋得到機(jī)床的最終誤差，再進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

誤差補(bǔ)償法主要分為硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償。以前的機(jī)床誤差補(bǔ)償研究多集中在修改后臺程序方面，隨著現(xiàn)代微處理器技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)和傳感測量技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床軟件誤差補(bǔ)償技術(shù)已逐漸發(fā)展成為提高機(jī)床位置精度的主要手段。

結(jié)論

現(xiàn)代制造業(yè)逐漸進(jìn)入高效率，高精度方向，數(shù)控機(jī)床和其他設(shè)備的性能要求也在不斷增加。誤差補(bǔ)償技術(shù)提高數(shù)控機(jī)床主要手段的準(zhǔn)確性，這已經(jīng)是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：精密數(shù)控機(jī)床；成形運(yùn)動；誤差

根據(jù)研究的對象和目的不同，多軸機(jī)床成形系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)模型有多種不同形式，如刀具成形函數(shù)、成形運(yùn)動約束方程、空間誤差模型等等。機(jī)床有誤差運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)建模又稱機(jī)床精度建模。不論對機(jī)床加工精度預(yù)測還是對機(jī)床誤差補(bǔ)償，機(jī)床精度建模都是最為基本而又關(guān)鍵的工作。

一、多軸精密數(shù)控機(jī)床成形運(yùn)行

成形運(yùn)動按其在切削加工中所起的作用，又可分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動兩類。

1.主運(yùn)動。由機(jī)床或人力提供的主要運(yùn)動，它促使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而使刀具前面接近工件，直接切除工件上的切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ男卤砻?。通常主運(yùn)動消耗的功率占總切削功率的大部分。例如，臥式車床主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)，鉆、鏜、銑、磨床主軸帶動刀具或砂輪的旋轉(zhuǎn)，牛頭刨床和插床的滑枕帶動刨刀，龍門刨床工作臺帶動工件的往復(fù)直線運(yùn)動等都是主運(yùn)動。主運(yùn)動可以是簡單的成形運(yùn)動，也可以是復(fù)合的成形運(yùn)動。例如，用車刀車削外圓柱面，車床主軸帶動工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動B1就是簡單的成形運(yùn)動。主運(yùn)動就是復(fù)合的成形運(yùn)動，它在切除切屑的同時(shí)形成了所需的螺旋表面。

2.進(jìn)給運(yùn)動。由機(jī)床或人力提供的運(yùn)動，它使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對運(yùn)動，是使主運(yùn)動能夠依次地連續(xù)不斷地切除切屑的運(yùn)動，以便形成所要求的幾何形狀的加工表面。在機(jī)床上，進(jìn)給運(yùn)動可由刀具或工件完成，它可以是間歇的也可以是連續(xù)進(jìn)行的。但無論是哪一種情況，進(jìn)給運(yùn)動只消耗總切削功率的一小部分。進(jìn)給運(yùn)動可能是簡單成形運(yùn)動，也可能是復(fù)合的成形運(yùn)動。例如在車床上車削外圓柱表面時(shí)，床鞍帶動車刀的連續(xù)縱向移動；在牛頭刨床上加工平面時(shí)，刨刀每次往復(fù)一次，刨床工作臺帶動工件橫向移動一個進(jìn)給量等都是進(jìn)給運(yùn)動，且都是簡單的成形運(yùn)動。用成形銑刀銑削螺紋時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動是銑刀相對于工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

二、多軸機(jī)床空間誤差建模流程

多體系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)理論運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床的精度建模，首先根據(jù)多軸數(shù)控機(jī)床的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用低序體陣列來描述機(jī)床各部件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，再用齊次特征矩陣來表示各部件之間的幾何特征，計(jì)算刀具體在工件子坐標(biāo)系中的姿態(tài)以及刀具成形點(diǎn)在工件子坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，就可以完整地推導(dǎo)出有誤差運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)模型和機(jī)床在各種加工條件下的成形運(yùn)動約束方程，為進(jìn)一步分析數(shù)控機(jī)床運(yùn)動誤差以及提高加工精度提供基礎(chǔ)。

由于各種因素產(chǎn)生的誤差影響，機(jī)床實(shí)際的成形運(yùn)動軌跡不可避免地會偏離指令運(yùn)動軌跡，因此按理想條件建立的數(shù)控機(jī)床成形運(yùn)動模型并不能真實(shí)反映實(shí)際的成形運(yùn)動狀況，需要對實(shí)際的有誤差加工過程進(jìn)行分析、研究，建立起符合實(shí)際情況的數(shù)控機(jī)床成形運(yùn)動過程模型。

多體系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)理論運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床的精度建模，首先根據(jù)多軸數(shù)控機(jī)床的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用低序體陣列來表達(dá)，這對所有的不同結(jié)構(gòu)的機(jī)床都是很容易的。低序體陣列描述了機(jī)床各部件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此機(jī)床各部件的運(yùn)動誤差對刀尖而言的阿貝誤差影響，由于機(jī)床各部件非正交而形成的誤差耦合（縮、放作用）都包含其中了。用齊次特征矩陣來表示各部件之間的幾何特征，通過統(tǒng)一的模型，刀具體在工件子坐標(biāo)系中的姿態(tài)以及刀具成形點(diǎn)在工件子坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)都可以計(jì)算出來，這樣就可以完整地推導(dǎo)出了有誤差運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)模型和機(jī)床在各種加工條件下的成形運(yùn)動約束方程。

三、多軸精密數(shù)控機(jī)床的誤差分析

機(jī)床誤差即刀具體在工件子坐標(biāo)系中的姿態(tài)誤差以及刀具成形點(diǎn)在工件子坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)誤差，來源于各個部件的幾何誤差（包括靜態(tài)及運(yùn)動誤差）。低序體陣列中序列越低的部件影響越大，這就是為什么超精密車床多采用T型導(dǎo)軌布局，而不用交迭（cross）型導(dǎo)軌布局的原因。有時(shí)為了簡化問題，常將次要部件的誤差視為零，只對某一感興趣單元誤差帶入模型并通過歸一化處理求得誤差增益系數(shù)，然后用表格方式來分析誤差的影響。已知部件各誤差，通過模型求解機(jī)床最終誤差，這是誤差的正解問題。已知機(jī)床的最終誤差，例如在機(jī)床上加工一個試件，然后通過精密計(jì)量測出工件誤差，要計(jì)算出機(jī)床上各部件的誤差稱為誤差的逆解問題。從理論上說，模型的逆解問題是多解的，不可能獲得唯一解，原因是缺乏足夠的邊界約束條件。但通過設(shè)計(jì)被試工件，使加工分解為單維或少維加工運(yùn)動，結(jié)合誤差增益系數(shù)分析，得到半定量或近似解的可能性還是存在的。另一種求逆解問題是已知加工誤差，求解數(shù)控系統(tǒng)各維運(yùn)動的補(bǔ)償量。由于每一個運(yùn)動部件只有一個電機(jī)，一維可控，因此通過誤差分解和模型正解的迭代是可以比較方便求出補(bǔ)償量，前提是模型必須已知。所有的數(shù)控機(jī)床都會受到誤差的影響，這些誤差包含系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，而幾何誤差是系統(tǒng)誤差的一部分。幾何誤差不隨時(shí)間變化，具有重復(fù)性，因此可以通過建立機(jī)床的誤差模型計(jì)算得到幾何誤差，并置大部分幾何誤差可以通過校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)誤差測量方法抵消。除了上述機(jī)床形式誤差建模的通用性之外，對不同種類誤差也可通過對幾何或運(yùn)動誤差的轉(zhuǎn)換，再用通用的方式來建模。例如熱膨脹、工件自重和部件自重、切削力、加工曲面時(shí)的加速慣性力、動平衡、材料變化及振動等影響都可通過熱力學(xué)、材料力學(xué)、電磁力學(xué)等方法求出其對部件幾何尺寸或運(yùn)動誤差的對應(yīng)量值。

四、結(jié)論

基于多體系統(tǒng)理論的數(shù)控機(jī)床成形運(yùn)動、誤差分析和建模方法，全面考慮影響機(jī)床加工精度的各項(xiàng)因素以及相互耦合情況，以特有的低序體陣列來描述復(fù)雜系統(tǒng)，使運(yùn)動學(xué)建模過程具有程式化、規(guī)范化、約束條件少的特點(diǎn)，易于解決復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)動問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紹新. FANUC-0i數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的動態(tài)誤差分析及補(bǔ)償方法探討[J]. 安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，03：97-100.

篇10

我國從1958年開始研制數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，到1966年研制成功晶體管數(shù)控系統(tǒng)，1972年又研制出集成電路數(shù)控系統(tǒng)，但由于國產(chǎn)元器件不配套，加之工藝和技術(shù)還不夠成熟，因此沒有進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn).從1985年以后，我國的數(shù)控機(jī)床，在引進(jìn)、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的開發(fā)工作，尤其是進(jìn)入上個世紀(jì)90年代，我國數(shù)控系統(tǒng)的各方面研究力量在集中優(yōu)勢、突破關(guān)鍵、以我為主、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的原則基礎(chǔ)上，逐步形成了以航天數(shù)控集團(tuán)、機(jī)電集團(tuán)、華中數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控等國有企業(yè)，在關(guān)鍵技術(shù)上己達(dá)到國際先進(jìn)水平，數(shù)控機(jī)床可供品種己超過300種。

隨著數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切需要解決的問題.在傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行，這既占用了設(shè)備加工時(shí)間，又具有風(fēng)險(xiǎn)，培訓(xùn)中的誤操作又經(jīng)常會導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞.而計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng).它用計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)，不僅可迅速提高操作者的素質(zhì)，而且安全可靠、費(fèi)用低。

國外從上世紀(jì)80年代開始，在數(shù)控仿真方面做了大量研究工作.數(shù)控加工仿真涉及造型技術(shù)，經(jīng)歷了基于線框圖形的幾何仿真、基于直接實(shí)體造型的數(shù)控仿真以及基于離散空間的數(shù)控仿真.同時(shí)，數(shù)控仿真正從幾何仿真走向加工過程物理仿真的研究，開發(fā)了基于數(shù)值分析和模擬來預(yù)測工件、刀具物理屬性的原形軟件，取得了許多研究成果.經(jīng)過多年發(fā)展，國外的數(shù)控仿真技術(shù)己形成了商品化軟件，如：日本的Sony公司研制的FREDAM系統(tǒng)可對球頭銑刀加工自由曲面進(jìn)行三維仿真，并進(jìn)行干涉、碰撞檢查;英國Delcam公司的產(chǎn)品PowerMILL，不僅提供五軸聯(lián)動的實(shí)體切削仿真過程，而且提供五軸加工機(jī)床動作仿真過程，動態(tài)仿真五軸加工過程機(jī)床各軸各機(jī)構(gòu)運(yùn)動關(guān)系，仿真軟件支持?jǐn)[刀軸、雙旋轉(zhuǎn)工作臺、擺刀軸與旋轉(zhuǎn)工作臺的組合;美國CGTech公司開發(fā)的數(shù)控仿真軟件vERICUT，不僅實(shí)現(xiàn)多軸仿真，還增強(qiáng)了切削狀態(tài)分析功能，還有法國Delmia公司的VNC，CIMCO公司的CIMCOEdit等其它數(shù)控仿真軟件.此外，國外一些著名的CAo/CAM軟件（如：UG.Pro/E.MasterCAM）也都具有NC加工仿真的能力.以色列的CAD/CAM軟件Cimatron的數(shù)控加工技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先的地位，它也提供了可視化的加工仿真模擬，以彩色圖的形式顯示當(dāng)前加工結(jié)果及其加工余量，使用戶可以檢查加工過程的合理性與正確性;可以任意剖切旋轉(zhuǎn)來觀察加工的結(jié)果，還可以進(jìn)行仿真校驗(yàn)、定量分析、加工工時(shí)估算等;也可以手動單步檢查生成的刀具軌跡.著名軟件UG的機(jī)床仿真模塊Unisim也具有完善的數(shù)控加工仿真能力.但是這些軟件大多價(jià)格昂貴，對硬件的要求也很高，而數(shù)控仿真也只是軟件眾多功能中的一部分。

目前，國內(nèi)市場上也有一些功能較完善的數(shù)控仿真軟件，如南京宇航自動化研究所的YHCNC系列數(shù)控仿真軟件，支持多種數(shù)控系統(tǒng)，具有良好的用戶界面，真實(shí)感圖形顯示的效果也較好，系統(tǒng)運(yùn)行效率高.此外，還有上海天傲科技有限公司的TNS數(shù)控仿真系統(tǒng)，廣州紅地技術(shù)有限公司和韓國Cubictek公司合作開發(fā)的金銀花從CNC仿真軟件，上海蓋勒普工程技術(shù)有限公司的數(shù)控加工編程校驗(yàn)和仿真軟件PredatorVirtualCNC等。

我國數(shù)控仿真技術(shù)雖然發(fā)展迅速，但是仍然存在以下不足：

（1）仿真的速度和精度問題一直是數(shù)控仿真研究的難點(diǎn)，兩者互相制約.降低精度提高速度會影響工件形狀，從而影響圖像真實(shí)感;反之，仿真真實(shí)感增強(qiáng)，但是隨之帶來CPU和內(nèi)存資源等消耗增大的問題，會影響仿真實(shí)時(shí)性.此外，數(shù)控仿真也存在其它真實(shí)感問題，如仿真模型不能表現(xiàn)粗、精加工時(shí)的紋理形態(tài)，不能生成與實(shí)際形態(tài)一致的切削模型。

（2）數(shù)控加工仿真幾何造型系統(tǒng)基本元素均由理想形狀幾何形體構(gòu)成，不包含任何物理性質(zhì)，體現(xiàn)不出物體相互作用時(shí)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的物理變化（如力、熱變形等）及其物體宏觀形狀（如工件形狀、位置、表面質(zhì)量）的改變。

（3）對數(shù)控加工過程沒有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性仿真，既沒有考慮工藝系統(tǒng)中物體相互作用時(shí)的“消亡”.（如刀具磨損）與“派生”（如切屑等）問題，也沒有真正考慮工藝系統(tǒng)中各部件在運(yùn)動（切削和空程）過程中的“順行”與“干涉”問題。