基于影響數(shù)控機床加工的機械工程問題解決方案的分析報告

王楠

一、實踐目的

隨著21世紀的“智能化/自動化”的熱潮，隨著創(chuàng)新科技的發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展已經(jīng)到達了一個成熟期。中國在鑄造機床工業(yè)獲得了較大的成功，但其發(fā)展仍然面臨許多障礙，技術(shù)創(chuàng)新仍然是國類機床鑄造中的一大傷害。與國外相比，我國鑄造工業(yè)遠遠落后于他們的加工工業(yè)水平，從而導致基本的部件技術(shù)水平、運轉(zhuǎn)速度、產(chǎn)品精度和可靠性等眾多方面都呈現(xiàn)出了明顯不足。

中國鑄造機床企業(yè)在自主創(chuàng)新的意識方面不足，理論研究基礎有限，導致我國鑄造機床技術(shù)發(fā)展進度緩慢。要解決這類問題，必須對用戶行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的特點和要求展開深入的研究，開發(fā)具有技術(shù)特點的高層次加工設備，重視基礎理論工作研究，使中國鑄造工具機床行業(yè)能夠更持久的發(fā)展。國家政策大力支持建設高新技術(shù)項目和建設新興企業(yè)，把握住時機，并在企業(yè)內(nèi)發(fā)布了一系列政策，如“調(diào)整振興”和“自主創(chuàng)新”，以改進企業(yè)機床技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量準確，為鑄造機床行業(yè)的高速發(fā)展保證了良好的環(huán)境和市場。

作為國家基礎產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的機床工具行業(yè)，“十二五”的規(guī)劃里提出來明確采納了自主創(chuàng)新戰(zhàn)略，將其作為規(guī)劃中最重要組成部分，并強調(diào)需要通過技術(shù)創(chuàng)新項目支持和指導產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國機床工具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應以創(chuàng)新、研發(fā)、引進技術(shù)消化吸收和再創(chuàng)新以及整合現(xiàn)有技術(shù)創(chuàng)新等為基礎，來達到關(guān)鍵的技術(shù)攻破和工業(yè)現(xiàn)代化。構(gòu)建和完善以企業(yè)為主要目標，以市場為導向，結(jié)合生產(chǎn)和研究，建設和改進技術(shù)創(chuàng)新體系;強調(diào)增加研發(fā)投資;促進關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)的研究，尋求基礎技術(shù)和共性技術(shù)研究的突破，從而將產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)水平提高。

二、數(shù)控機床的用途，結(jié)構(gòu)分析

數(shù)控機床由輸入輸出設備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機床的組成框圖。

數(shù)控機床結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。

機床本體

數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床在某些程度上相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、等組成。數(shù)控機床在布局、外觀、刀具等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面具有較大的變化，目的是讓數(shù)控機床發(fā)揮其最大特點。

（1）CNC單元

CNC單元是數(shù)控機床的關(guān)鍵樞紐，CNC單元由主要負責完成信息輸入、處理和輸出的工作。單元處理數(shù)字化信息再由數(shù)控裝置的控制系統(tǒng)和邏輯電路進行譯碼、插補、處理后，將所得出的結(jié)果向伺服系統(tǒng)輸出，再由伺服系統(tǒng)執(zhí)行完成

（2）輸入/輸出

設備輸入功能把信息傳遞到主機的外部設備。數(shù)控機床生產(chǎn)前，用穿孔紙帶的輸入的方式已被舍棄，逐步發(fā)展為磁帶、U盤等移動硬件，對信息輸入工作帶來便利，DNC網(wǎng)絡通訊作為串行通信的方式輸入。輸出是將內(nèi)部工作參數(shù)（包括機床是否正常運行、問題檢修等）向外導出至所用的設備上，機床在啟動時需要把數(shù)據(jù)輸出并另行記錄保存，等運行時長足夠后，再次輸出與上次的數(shù)據(jù)進行對比，通過數(shù)據(jù)可以幫助檢測機床是否可以正常運行。

（3）伺服單元

伺服單元包括兩部分：驅(qū)動器、驅(qū)動電機，同時與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件共四大部分，形成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。用來負責數(shù)控裝置上的脈沖信號給轉(zhuǎn)換成機床可進行移動的部件的動作模式。于步進電機而言，每個脈沖信號工作一次，可讓機床移動部件移動一點。不同的進給運動執(zhí)行部件都有各自相應的伺服組織，伺服系統(tǒng)對機床的性質(zhì)和功能至關(guān)重要。

（4）驅(qū)動裝置

驅(qū)動裝置負責將得到的指令轉(zhuǎn)成機械運動，將機械連接部件進行驅(qū)動機床，讓后臺可以精準無誤確定位置，或嚴格按照標準進行工作，生產(chǎn)圖紙所要求的零件。與伺服單元對比，驅(qū)動裝置有交流伺服電機等。統(tǒng)稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，負責機床工作中的動力來源，CNC中的指令必須要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)才能得以完成，可見數(shù)控機床的核心內(nèi)容當屬伺服驅(qū)動系統(tǒng)。

（5）可編程控制器

可編程控制器（PC，Programmable ?Controller）是以微處理器為基礎的通用型自動控制裝置，主要用途在工業(yè)環(huán)境中。設計初衷是讓生產(chǎn)設備上的邏輯開關(guān)得到控制，所以也可叫做編程邏輯控制器（PLC，Programmable ?Logic Controller）。PLC在控制機床作業(yè)時，稱為編程機床控制器（PMC，Programmable ?Machine ?Controller）。PLC是數(shù)控機床中的核心裝置。CNC和PLC結(jié)合，可對對數(shù)控機床進行控制。

（6）測量反饋裝置

測量裝置也稱反饋元件，含有激光測距儀、磁柵等內(nèi)容。一般可在機床的工作臺或絲杠上看到，它負責將機床臺面的位移制作成電信號交給CNC裝置，CNC裝置與指令值比較得出誤差值，從而使控制機床離開誤差的地方步入正軌。

三、影響數(shù)控機床加工的機械以及其他方面問題的分析以及處理及優(yōu)化工程問題，以及處理方法。

（1），機床在使用前

一，機床在使用前，在保證運輸?shù)那闆r下，在安裝時需要很好的調(diào)整機床的整體水平，要保證工作臺在移動的整個行程中都必須要在水平允許范圍內(nèi)以及所有的地腳都受力平均。否則在機床高速運作過程影響機床加工（水平能在一定范圍內(nèi)影響機床加工問題）。

二，機床在完成水平調(diào)整后，需要預熱機床主軸以及幾軸，運行潤滑。后才能正常調(diào)整機床幾何精度，三軸機床需要檢查以及調(diào)整XY垂直度/YZ垂直度/XZ垂直度，工作臺的平行度，主軸精度/主軸與工作臺的垂直度等。這能保證機床加工的幾何三維精度準確度。（機床幾何精度以及主軸精度的檢查及調(diào)整需要專用的測量工具，正方形大理石，條石，主軸測試棒，表座以及千分表。）

四、結(jié)束語

實習結(jié)束后，讓我獲得了較大的成長，實習也讓我積累了一些新的知識與經(jīng)驗，同時也加強了自身的綜合素質(zhì)與能力。現(xiàn)在，實習結(jié)束了，我依然還是需要保持著非常好的狀態(tài)，也有了一些心得。因為對于這項實習我一直都是以一種認真的態(tài)度來對待的，這實踐期間下來讓我真正鍛煉了自己的心態(tài)與解決問題的能力，在學校無法體驗這樣的感覺，通過本次實習，我的知識更加豐富了，也加深了對知識的掌握程度，也讓我明白，用最積極的狀態(tài)去面對每天的工作才是正確的處理工作的態(tài)度，在實習當中，也讓我學習吸取了很過專業(yè)工作上面的經(jīng)驗與技巧，學校主要就是教授理論知識，對于實踐很少涉及，我能夠在阿奇夏米爾公司這里實習對我來說非常重要，用這種方式去提高自己最好不過了，現(xiàn)在實習結(jié)束了，回顧起這期間的每一件事，每一個瞬間，都讓我受益匪淺，讓我明白了生活或者工作都需要敢于并善于溝通。

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