數(shù)控機床控制原理精選(九篇)

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第1篇：數(shù)控機床控制原理范文

關鍵詞：PLC；數(shù)控機床；故障診斷；診斷方法

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

數(shù)控機床PLC總體上可分為兩類：一類是綜合設計PLC與CNC裝置的產(chǎn)品，PLC含在CNC的裝置內(nèi)，裝置間的信號傳遞通過CNC本身的接口來完成，因此稱為內(nèi)裝型，或者集成型。另一類則是利用專業(yè)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品來單獨完成數(shù)控機床的控制功能，可獨立完成CNC系統(tǒng)需求的任務，因此稱為獨立型，或者外裝型。

PLC在數(shù)控機床上起著連接機床側(cè)與數(shù)控裝置的橋梁作用。一方面，PLC接受CNC處理經(jīng)過譯碼、輸出等處理后，送到機床側(cè)，機床完成相應的操作，控制機床的運行；另一方面，PLC可接受機床側(cè)的邏輯信號，對于數(shù)控系統(tǒng)進行信息的反饋。

數(shù)控機床已廣泛應用在模具加工行業(yè)之中。在其使用的過程中，數(shù)控機床會出現(xiàn)較為常見的故障。數(shù)控機床的故障可分為機床側(cè)故障和控制系統(tǒng)故障，由于科學的發(fā)展使控制系統(tǒng)的可靠性越來越高，系統(tǒng)故障率也越來越低，因此，常見的故障大部分是機床側(cè)故障。數(shù)控機床側(cè)故障，是指機床的非控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，包括機械、液壓、檢測開關、強電等一系列問題，可分為主機故障和輔助裝置故障。利用PLC進行機床側(cè)故障診斷的準確性和效率較高。

當數(shù)控機床出現(xiàn)PLC故障時，一般有三種形式：一是CNC故障報警；二是提示CNC故障顯示但不反映故障的真正原因；三是沒有任何提示。對于后面得兩種情況，我們可以根據(jù)PLC的輸入、輸出信息來分析和判斷故障的原因，這是解決數(shù)控機床故障的基本方法。本文通過實例，總結(jié)了一些有效的數(shù)控機床PLC故障診斷的方法。

1 數(shù)控機床PLC 故障的顯示情況

1.1 故障報警并且直接找到故障原因

數(shù)控機床發(fā)生故障報警，并且能直接找到故障的發(fā)生原因，這種能夠根據(jù)報警信息直接查找到故障的數(shù)控機床，要求CNC與PLC之間的信息傳遞功能非常強大，CNC有非常充分完善的檢測功能。因此，軟件和硬件系統(tǒng)需要非常復雜復雜，機床的造價要求較高。

隨著科技的發(fā)展，機床的數(shù)控系統(tǒng)功能正在日益完善，尤其是自診技術的發(fā)展進程加快。越來越多的數(shù)控機床已經(jīng)具有這種故障診斷報警功能。對于數(shù)控維修人員來說，機床的故障診斷與維修變得簡單起來。

1.2 產(chǎn)生故障顯示但不反映故障的原因

一般而言，數(shù)控機床的自身故障診斷功能還不是很完善。出現(xiàn)故障時，CNC的報警信息只能大概地指出故障部位，甚至會發(fā)生CNC報警信息的顯示的內(nèi)容與報警部位毫無關系的情況。這種情況可能會誤導維修人員的思路。因此，維修人員需要根據(jù)自己的經(jīng)驗和數(shù)控機床的具體情況來進行綜合分析判斷，才能快速找出故障的真正原因。

1.3 出現(xiàn)故障沒有任何顯示

由于數(shù)控系統(tǒng)沒有故障方面的檢測，CNC不會做出任何提示顯示，維修人員只能根據(jù)數(shù)控機床的故障現(xiàn)象進行綜合理論分析和判斷。當涉及線路板維修時，由于沒有技術圖紙，有時需要自己繪制草圖，維修難度較大。

2 數(shù)控機床PLC 故障的信號輸入、輸出情況

數(shù)控機床的部分故障可根據(jù)故障的現(xiàn)象、機床的電氣原理圖，以及查看PLC相關的輸入、輸出狀態(tài)來診斷?，F(xiàn)在較多數(shù)控系統(tǒng)都有PLC輸入、輸出狀態(tài)顯示功能。利用這些功能，可在線觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態(tài)，對于診斷數(shù)控機床的故障非常有用。

2.1　輸入信號的故障

PLC主要完成順序控制，在PLC狀態(tài)中，觀察所需的輸入開關量是否正確。當沒有信號輸入，則邏輯條件不滿足，PLC也就不能執(zhí)行下一個動作。這時可根據(jù)PLC的梯形圖來分析輸入信號無效的具體原因，檢查由輸出開關量直接控制的接觸器或繼電器是否動作，進行故障的進一步分析，直到找到故障產(chǎn)生的原因。

2.2　輸出信號的故障

輸出信號主要是控制元件或執(zhí)行元件故障，一般情況下，經(jīng)常出現(xiàn)有機械動作的零件損壞的現(xiàn)象，例如接機械磨損導致阻力增加，觸器觸頭機構的不靈活導致的觸點接觸不良，傳動器件移動不到位，電磁閥體內(nèi)有異物導致的閥芯堵塞等。若執(zhí)行機構出現(xiàn)了故障，造成控制的下一個動作輸入條件得不到滿足，順序控制就不能正常進行。

3　數(shù)控機床PLC 故障診斷方法

3.1　根據(jù)控制對象的工作原理進行故障診斷

數(shù)控機床的PLC程序，是按照控制對象的工作原理設計的。通過結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)對控制對象工作原理進行分析，是診斷故障很有效的方法。

3.2　根據(jù)報警號進行故障診斷

現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)具有豐富的自身診斷功能，一般都可以在顯示器上顯示出故障的報警信息，為維修人員提供充分的各種狀態(tài)信息，幫助維修人員迅速排除故障。

3.3　根據(jù)動態(tài)跟蹤梯形圖進行故障診斷

當PLC發(fā)生故障時，查看輸入、輸出及標志狀態(tài)均處于正常水平。此時必須通過PLC的動態(tài)跟蹤，跟蹤輸入輸出標志狀態(tài)的瞬間變化，根據(jù)PLC動作原理作出診斷。

3.4　根據(jù)PLC 梯形圖進行故障診斷

根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障，是解決數(shù)控機床故障的基本方法。采用這種方法來診斷機床故障，首先應該查清機床的工作原理、聯(lián)鎖關系和動作順序，利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能，根據(jù)PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標志位的狀態(tài)，以確定故障原因。

3.5　根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)進行故障診斷

在數(shù)控機床中輸入輸出信號的傳遞通過PLC的I/O接口來實現(xiàn)。因此，一些故障可能會在PLC的I/O接口上反映出來。通過查詢PLC的I/O接口狀態(tài)即可找出故障原因。

3.6　根據(jù)動作順序進行故障診斷

在數(shù)控機床上，刀具。器械及托盤等裝置的自動交換動作都是按一定順序來完成的。因此，細致地觀察機械裝置的運動過程，比較故障時的情況和正常時的情況，就能夠發(fā)現(xiàn)疑點并且診斷出故障原因。

綜上所述，在數(shù)控機床中，采用PLC完成機床側(cè)的順序控制。因此，利用PLC梯形圖的動態(tài)顯示功能或數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能來進行故障診斷與排除是非常便利的。

參考文獻

[1龔仲華.數(shù)控機床故障診斷與維修500例[M].機械工業(yè)出版社，2004.

[2]夏慶觀.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].高等教育出版社，2002.

[3]榮維芝.數(shù)控原理與維修技術[M].機械工業(yè)出版社，2004.

第2篇：數(shù)控機床控制原理范文

關鍵詞：說課；高職；數(shù)控機床控制技術；教學

一、引 言

“說課”是教師從教育理論和教學實踐相結(jié)合的高度與同行和專家作交流的一種科研活動形式，它不僅要說“教什么”、“怎么教”，更要說“為什么這樣教”。筆者參加過多種場合展示的高職說課觀摩，發(fā)現(xiàn)有的說課沒能說明設計的理論依據(jù)，僅是敘述教學的過程；有的沒能把過程和依據(jù)整合在一起，理論與實踐兩張皮。筆者在多年的高職教學過程中也發(fā)現(xiàn)，《數(shù)控機床控制技術》課程的教學效果不盡人意，主要是受傳統(tǒng)教學思想與教學模式的影響，加上這門技術課程本身的特點所致。

對于高職教育，筆者認為教育工作者要樹立“高職教育要為社會實踐服務，要實現(xiàn)學校與企業(yè)的零對接”，把“需要工作的人，變成工作需要的人?！钡慕逃虒W理念。下面以“說課”的形式談談自己對高職《數(shù)控機床控制技術》課程所進行的建設、改革及教學設計的理念與做法等，以期為同行進行高職說課提供參考模板，并對高職《數(shù)控機床》課程教學提供一些參考。

二、課程整體設計

本課程是數(shù)控技術專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，我校在第三學期開設，計劃課時90學時。首先從課程定位、課程設計、內(nèi)容選取、內(nèi)容組織四個方面闡述這門課程的整體設計。

1.課程定位（主要回答“這是一門怎樣的課程，為什么要教這門課程”）。從數(shù)控技術專業(yè)課程體系看：我校數(shù)控專業(yè)面向的崗位為6個，通過對這6個崗位的典型工作任務分析得出4項專業(yè)核心能力，每項能力都有相應的專業(yè)核心課程支撐，《數(shù)控機床電氣控制》是一門支撐“數(shù)控機床裝調(diào)與維修能力”的專業(yè)核心課程。

在數(shù)控技術人才培養(yǎng)目標中，本課程的主要任務是介紹數(shù)控機床的電氣控制原理與數(shù)控系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)相關的知識目標、技能目標、態(tài)度目標。知識目標為熟悉數(shù)控機床機械部件、常用檢測裝置的結(jié)構與工作原理，掌握CNC系統(tǒng)硬件和軟件的組成、特點、功能、結(jié)構，掌握步進、交直流伺服驅(qū)動裝置的結(jié)構與工作原理，掌握機床參數(shù)及PLC在數(shù)控機床控制中的作用。技能目標為會正確使用和熟練操作各類數(shù)控機床：能識讀數(shù)控機床連接圖和電氣控制圖，能識別數(shù)控機床的主要結(jié)構與電器元件，能正確分析數(shù)控機床各個功能的實現(xiàn)原理，能熟練查閱機床說明書和相關文件。態(tài)度目標為培養(yǎng)良好的行為習慣和職業(yè)道德：培養(yǎng)學生的溝通能力和團隊協(xié)作精神；培養(yǎng)學生工作、學習的主動性；培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力；培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)的工作作風；培養(yǎng)學生表達能力；培養(yǎng)學生自我發(fā)展能力；培養(yǎng)學生效率觀念；培養(yǎng)學生的安全意識與環(huán)保意識。

圖1 我院數(shù)控技術專業(yè)課程體系

與相關課程的銜接：在修本課程前需要有電工電子基礎、機械基礎、PLC基礎和數(shù)控機床操作基礎，本課程為后續(xù)的《數(shù)控機床故障診斷與維修》課程起支撐作用。

2.課程設計（主要回答“怎么教這門課程”）。本課程是基于工作過程的設計理念：根據(jù)職業(yè)能力確定教學目標，根據(jù)工作任務整合教學內(nèi)容，根據(jù)工作崗位設計教學情境，根據(jù)工作流程設計教學過程，根據(jù)職業(yè)標準設計評價標準。

具體的設計思路是：針對課程所面向的崗位進行企業(yè)調(diào)研，調(diào)研分析后確定崗位所需的職業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)，再按照職業(yè)成長規(guī)律與學習規(guī)律確定課程的學習目標與內(nèi)容。

本課程所面向的崗位是數(shù)控機床裝調(diào)維修員崗位和數(shù)控設備的銷售與售后服務崗位，本課程所支撐的就是這兩個崗位所需的部分職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。

3.課程內(nèi)容選?。ㄖ饕卮稹斑@門課程教什么”）。根據(jù)數(shù)控行業(yè)的發(fā)展需求和職業(yè)崗位所需要的知識能力素質(zhì)要求，打破傳統(tǒng)學科體系課程內(nèi)容結(jié)構，解構本專業(yè)原設的《數(shù)控原理》、《電氣控制》等課程，按照“行動導向”的認知規(guī)律，以情境教學的形式，對課程進行重構。教學內(nèi)容的選取以實際數(shù)控機床設備或機床配件為載體。

本課程根據(jù)數(shù)控機床裝調(diào)工作設計了6個學習情境，即認識數(shù)控機床，數(shù)據(jù)機床結(jié)構，數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控機床檢測裝置，數(shù)據(jù)機床伺服系統(tǒng)，數(shù)據(jù)機床電氣控制系統(tǒng)；每個情境選取數(shù)控機床設備為載體。

4.課程內(nèi)容組織與安排（主要回答“怎么教這門課程”）。課程內(nèi)容組織原則是課程內(nèi)容與職業(yè)標準相結(jié)合，以數(shù)控機床安裝調(diào)試的工作過程序化教學內(nèi)容，載體選取突出服務面向的行業(yè)特色，載體及時更新，吸納新知識、新技術、新標準。根據(jù)這個原則我們將課程內(nèi)容分到6個學習情境中，選取典型的載體以29個學習性工作任務驅(qū)動，計劃總課時是90學時。

三、教學實施

1.教學組織。教學組織過程中堅持學生主體、教師主導的原則，根據(jù)課程單元內(nèi)容的難易程度與特點分別選用導向性、自主性、工作情境實戰(zhàn)性教學模式。

2.教學方法與手段。在教學手段上充分利用學院教學資源，突出實踐體驗，采用“理實一體化”的形式，將教、學、做在一個綜合職業(yè)環(huán)境下完成。本課程常用的教學方法有：項目教學法、任務驅(qū)動教學法、仿真教學法、現(xiàn)場教學法、小組討論教學法。

3.教學資源。為保證以上教學方法與教學手段的實施，本課程的實訓項目條件有理實一體化專用多媒體教室、數(shù)控機床操作與結(jié)構仿真機房、數(shù)控原理與數(shù)控維修實訓室、數(shù)控機床操作與裝調(diào)實訓車間。

第3篇：數(shù)控機床控制原理范文

【關鍵詞】數(shù)控技術；教學；實驗；方法；考核

一、結(jié)合課程教學內(nèi)容，明確實驗教學目標

數(shù)控技術課程內(nèi)容通常以數(shù)控機床為中心進行展開。數(shù)控機床作為典型的機電一體化產(chǎn)品，總體包含機械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)兩大部分，即分別為被控對象和控制系統(tǒng)兩部分。按照控制理論的基本思想，數(shù)控機床控制系統(tǒng)又可以分為輸入系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)等五大部分。數(shù)控技術課程內(nèi)容按照程序編制、插補算法與CNC系統(tǒng)、驅(qū)動放大電路、伺服電機、檢測裝置等部分進行設置即采用了這一分類方法。從數(shù)控技術課程內(nèi)容的規(guī)劃中可以明確，數(shù)控技術實驗教學目標應該包含對數(shù)控機床控制思想的總體認識、對數(shù)控機床操作的實踐技能培養(yǎng)和對數(shù)控技術原理的基本認識，從而通過實踐教學實現(xiàn)對課堂理論教學內(nèi)容的深化理解。

二、根據(jù)實驗條件，確定實驗教學內(nèi)容及教學方法

目前的數(shù)控技術實驗教學中大多只注重數(shù)控編程部分的實踐，而數(shù)控技術作為一門專業(yè)方向課程，可以供學生選擇的方向除了數(shù)控加工技術外還應包含數(shù)字控制技術。因此，實驗內(nèi)容的選擇不應只局限于編程，還應注重于機床的數(shù)字控制原理，該部分內(nèi)容幾乎涉及到除數(shù)控編程外的所有數(shù)控技術課堂教學內(nèi)容。

數(shù)控實驗室現(xiàn)有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、立式加工中心、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花、宇龍仿真軟件及機電一體化實驗臺等設備，每個學校的設備雖然不同，但都屬于典型的機電一體化產(chǎn)品，具有相同的控制思想。因此，在數(shù)控編程課堂教學內(nèi)容開始前，進行的數(shù)控機床基本操作實驗中，首先通過各個機床的加工演示和講解，讓學生對機床的結(jié)構組成、工作原理、控制思想、操作方法進行初步認識，加深對數(shù)控機床原理的理解。然后，以數(shù)控機床的基本操作為重點，通過對機床操作面板的使用，讓學生熟悉機床的基本操作方法。最后，通過簡單實例，從零件圖、程序組成結(jié)構、程序輸入、調(diào)用、材料裝夾、對刀、模擬、加工，介紹數(shù)控編程加工的總體實現(xiàn)過程。在數(shù)控編程課程結(jié)束后進行的數(shù)控機床編程加工實驗中，由教師給定題目或?qū)W生自擬的方式，根據(jù)零件圖紙，學生通過仿真軟件編制程序，最后經(jīng)教師審核后在機床上加工。

在課堂教學后期進行的數(shù)控機床控制原理實驗中，首先通過機電一體化實驗臺，演示對數(shù)控機床工作臺的控制，介紹機床控制系統(tǒng)中的PLC、繼電器、接觸器、環(huán)形分配器、驅(qū)動器等關鍵部件，然后，通過結(jié)合機床操作面板、控制程序讓學生觀察電氣控制柜和數(shù)控系統(tǒng)軟件界面中的PLC輸入輸出信號的變化，讓學生理解數(shù)控機床中信息的傳遞與驅(qū)動、反饋控制原理。

三、做好實驗準備，提高實驗效率

數(shù)控機床是一種高技術含量、高精度、高性能的設備，設備造價比較高，受客觀因素的影響，實驗設備少，學生人數(shù)多，要使學生在短時間的實驗教學課時限制下盡可能多的理解和掌握數(shù)控機床編程及其技術原理的眾多知識，實驗前的準備工作極為重要。開學后，實驗教師應與理論課教師充分溝通，協(xié)調(diào)一致，制定好理論教學與實驗教學的教學計劃；實驗課程開始前，實驗教師應充分了解學生的理論課程進展情況，從而根據(jù)學生實際情況，制定實驗教學方案，并事先準備好刀具、材料、程序，并試運行，防止因疏忽造成實驗過程中的時間浪費。數(shù)控技術涉及理論廣泛，學生的疑問也較多，因此，實驗教師要不斷提高自身理論知識，充分理解實驗中涉及到的理論原理，明確實驗過程，從而使整個實驗過程系統(tǒng)化，并能及時準確、簡潔明了的解答學生的提問，從而提高實驗效率。

四、注重知識應用，提升綜合素質(zhì)

單一的數(shù)控機床編程操作實驗，簡單的通過加工演示、簡單實例，很難達到對學生綜合實踐能力的鍛煉，因此，應有針對性地開發(fā)綜合類的實驗項目。如：利用加工中心，設置刀具長度補償和半徑補償，采用多種刀具完成零件的鉆孔、平面輪廓銑削加工、圓及圓弧等的加工；利用數(shù)控車床多刀加工，完成回轉(zhuǎn)零件的內(nèi)外圓柱面、端面、切槽、螺紋的加工；通過對操作面板的操作，觀察數(shù)控系統(tǒng)PLC狀態(tài)圖的變化，結(jié)合電氣控制柜中的繼電器、接觸器的動作，繪制機床的電氣控制原理圖；通過機電一體化實驗臺，編制PLC梯形圖，實現(xiàn)對機床工作臺的運動控制；采用自動編程軟件，完成零件的自動編程。與此同時，鼓勵學生在掌握基礎知識的情況下，根據(jù)實驗室條件，結(jié)合自身興趣和方向、科研經(jīng)驗，自主設計實驗內(nèi)容，或在教師指導下參與共同設計新的實驗，從而充分調(diào)動學生的積極性和主動性。

五、完善實驗考核方式

數(shù)控技術課程作為一門專業(yè)方向課，相比于大多數(shù)課程，實踐應用能力更為重要，因此，應加大實驗內(nèi)容所占比重?？己诵问讲捎没纠碚?、軟件仿真、基本操作、綜合實踐四個方面進行考核。其中基本理論涉及機床結(jié)構、控制原理、程序代碼等；軟件仿真涉及材料、刀具、工藝及程序等；基本操作包括圖紙、編程、對刀、加工等實踐操作；綜合實踐由教師擬定綜合實例，由學生選題或自主選擇工程科研實際問題，擬定加工工藝完成操作加工。

六、結(jié)語

實踐是創(chuàng)新的源泉，學生通過動手實踐，加深對理論的理解，從而更好的實現(xiàn)知識的應用，進而實現(xiàn)對知識的綜合和創(chuàng)新思維的產(chǎn)生。數(shù)控技術課程實驗是學生通過實踐理解和深化認識數(shù)控技術理論的關鍵，同時也是對知識綜合應用能力培養(yǎng)的關鍵。數(shù)控技術實驗課程的特點，要求教師要在教學過程中不斷總結(jié)和完善，豐富教學手段和教學方法，優(yōu)化教學內(nèi)容，提升自身理論與實踐能力，從而確保教學效果。

參考文獻：

[1]孫曉燕. 數(shù)控技術應用專業(yè)教學方法改革初探[J]. 吉林省教育學院學報（上旬），2014，02：100-101.

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第4篇：數(shù)控機床控制原理范文

關鍵詞：數(shù)控機床；故障診斷；維修

0引言

數(shù)控機床當中的任何系統(tǒng)或部件有問題，都可能會導致整個機床發(fā)生故障，因此在故障診斷過程中，維修人員應當綜合考量并分析數(shù)控系統(tǒng)、機械主體以及相關部件等內(nèi)容，展開對應的檢查以及分析，從而進一步確定故障產(chǎn)生的具體原因以及具置，采取具有針對性的措施和方法使故障得以清除，進一步確保數(shù)控機床運作的穩(wěn)定性。另外，經(jīng)常進行數(shù)控機床的維護和包養(yǎng)，不但能夠使故障得以降低，還能夠使機床使用效率得以提升，避免故障在生產(chǎn)活動方面的影響。

1數(shù)控機床故障診斷技術

（1）直觀法。數(shù)控機床出現(xiàn)故障的情況下應用最為普遍的一種診斷方法是直觀法。其重點根據(jù)數(shù)控機床存在的不正常情況、現(xiàn)象等來診斷機床故障，像是能夠借助直觀性的檢查對機床部件的脫落、松動、磨損等進行把握；倘若發(fā)生故障的情況下存在燒焦味，那么維修工作者就能夠重點檢查數(shù)控機床的一系列保護性開關、電阻、線路等。除此之外，還能夠借助直接的體會與接觸斷定數(shù)控機床一系列設施的運行溫度是不是存在異常。

（2）調(diào)整參數(shù)法。數(shù)控機床改變的參數(shù)會影響到機床的整體性能，因此，在檢查數(shù)控機床故障的時候，斷定機床故障的關鍵根據(jù)是數(shù)控機床改變的參數(shù)。因為對數(shù)控系統(tǒng)來講，設置的參數(shù)體現(xiàn)著決定性的影響，所以能夠在設置參數(shù)的基礎上調(diào)整系統(tǒng)的工作。為此，在出現(xiàn)故障的情況下，維修工作者能夠調(diào)整參數(shù)，從而排除和診斷故障。

（3）測試功能程序和診斷報警信息法。因為數(shù)控機床通常都具備自我診斷程序，所以借助直觀法難以鎖定的數(shù)控機床故障，診斷故障就能夠有效地借助數(shù)控機床的自我診斷程序。維修工作者僅僅需要將相應的功能測試程序輸入數(shù)控系統(tǒng)當中就行，進而把握數(shù)控機床的工作程序，進而明確形成故障的原因。此外，機床的自我診斷功能通常涵蓋機械工作現(xiàn)狀信息的顯示功能，在出現(xiàn)故障的情況下，故障報警信息會在出現(xiàn)在顯示中，維修工作者借助這一系列的信息就能夠明確出現(xiàn)故障的現(xiàn)狀。

（4）替換部件診斷法。針對工作當中的數(shù)控機床，倘若某個部件存在的問題會發(fā)生機床故障，維修工作者在不清楚哪一部分存在問題的時候，能夠更換新部件進行檢查，以明確是不是因為損壞的部件導致的故障。

（5）分析原理法。分析原理法指的是立足于數(shù)控的運行原理，進而斷定與分析故障的一種方法，重點是分析特征指數(shù)與邏輯電平進行分析，從而斷定故障。這種診斷故障的方法需要維修工作者的技術能力較強，維修工作者不但應全面、深入地把握數(shù)控機床的工作原理，而且還應當明確一系列部件的運行原理，這樣才可以準確地分析和定位故障。通常來講，能夠劃分數(shù)控機床的故障為數(shù)控系統(tǒng)故障與機械故障。在診斷機床故障之后，應當維修數(shù)控機床，這就需要把握這兩種故障的維修特點。從整體上來講，維修機械故障通常堅持先簡后精的原則，先是借助直觀性的觀察推斷故障的大置和范圍，簡單地維修之后再確認故障，最后確定科學的維修方案來精密維修故障，最終處理故障，確保數(shù)控機床工作的順利進行。針對機械故障，數(shù)控系統(tǒng)故障較為復雜。由于系統(tǒng)故障牽涉到電氣、液壓、氣動等，所以需要深入和仔細地檢查，通常的維修原則是先易后難、先一般后特殊、先外后內(nèi)。

2數(shù)控機床故障維修技術

（1）復位系統(tǒng)和初始化法。如此的維修方法重點是應對數(shù)控機床系統(tǒng)程序造成的故障，機床常常由于一瞬間的故障與系統(tǒng)編程而終止工作。故障信息提示也會出現(xiàn)在故障報警系統(tǒng)。鑒于此，能夠強行斷開電源，然后開電源復位鍵，以觀察機床是不是可以順利工作。復位故障報警系統(tǒng)一般會用在系統(tǒng)存儲壓力小或者是線路接觸不好等導致的故障報警。在復位系統(tǒng)與初始化之前務必備份系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進而方便初始化操作難以排除故障之后再深入地診斷與分析機床的硬件。

（2）微調(diào)參數(shù)法。在重新設置系統(tǒng)參數(shù)之后，如果難以排除數(shù)控機床的故障，那么就需要微調(diào)參數(shù)來優(yōu)化數(shù)控機床的參數(shù)。由于機床與其它電氣的系統(tǒng)間是不是實現(xiàn)了最為理想的控制會嚴重地影響數(shù)控機床的整體工作效率，而微調(diào)參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)最為理想的系統(tǒng)之間控制標準。

（3）設置參數(shù)法。因為是不是正確地設置參數(shù)會從很大程度上影響數(shù)控機床的順利工作，設置的參數(shù)存在一點小錯誤會失去機床的一些功能，這不利于機床整體性能的提升，或者是導致機床的停止工作。鑒于此，借助機床系統(tǒng)的迅速搜索功能，分析和比較有關的參數(shù)，探究出現(xiàn)故障的原因，校對與設置參數(shù)，最終恢復數(shù)控機床的順利運行。

（4）替換更新模塊法。替換更新模塊法常常能夠迅速而簡單地維修機床故障，因此在維修數(shù)控機床的時候廣泛地應用這種方法。如此的維修方法僅僅需要替換或者是更新故障形成的系統(tǒng)模塊，且重新對有關的參數(shù)進行設置，就可以有效地排除故障，從而使機床順利工作。

（5）增強數(shù)控機床的抗干擾性能。倘若工作過程中的數(shù)控機床受到較強的干擾，那么會影響機床的順利工作。為此，針對因電源開關導致的故障，就能夠應用接地的方式，以使數(shù)控機床受到的高頻影響減少，從而排除故障。除此之外，為了使機床的抗干擾性能增強，也能夠增強電源的負載能力與確保電源電壓的穩(wěn)定。

3結(jié)論

總之，數(shù)控機床故障的診斷與維修復雜多變的，同時也是最重要的，故障的處理要與實踐生產(chǎn)為根據(jù)，找到故障多樣化的原因，具體問題具體分析，診斷和維修的過程要遵循以上原則，采取對應的診斷和維修的對策。

參考文獻：

[1]王春霞，董學文，馮莉.數(shù)控車床架故障故障樹定性分析[J].科技信息，2014，04（29）.

[2]張根保，柳劍.數(shù)控機床可靠性概述[J].制造技術與機床，2014，07（22）.

第5篇：數(shù)控機床控制原理范文

【關鍵詞】數(shù)控加工技術;加工程序;電氣控制;教學策略

引言

在機械加工及制造行業(yè)中，數(shù)控加工技術發(fā)展尤為迅速，已成為制造行業(yè)實現(xiàn)集成化與自動化生產(chǎn)的基礎及關鍵。隨著數(shù)控技術的廣泛應用，以及教育體制的不斷改革，對技術人才的需求逐漸增加，因此，培養(yǎng)數(shù)控加工技術人才是高職院校順應市場和社會發(fā)展需求的必然選擇。就機械設計專業(yè)來看，數(shù)控加工技術的教學內(nèi)容包括確定數(shù)控機床加工工藝以及編制加工程序、數(shù)控機床的機械構造、數(shù)控機床的電氣控制以及PLC使用這三個方面。在實際數(shù)控加工技術教學過程中，教師應做好這三方面教學內(nèi)容的選擇工作，并采取行之有效的教學策略。

1.確定數(shù)控機床加工工藝以及編制加工程序的教學策略

本部分教學內(nèi)容的主要目的便是讓學生對數(shù)控機床的操作方法、加工工藝，以及加工程序的編制等有一個基本的掌握[1]。教師在教授此部分的內(nèi)容時，可分為以下幾個層次：第一層次對數(shù)控機床的操作及加工程序的編制等方法進行了解;第二層次對數(shù)控機床的操作方法及常用的加工程序的編制有一個基本的掌握;第三層次則是對數(shù)控機床操作、加工工藝制定及加工程序編制進行熟練掌握。

在此部分內(nèi)容的實際教學過程中，應當應用理論與實踐相結(jié)合的教學方法，研究顯示此種教學方法可起到非常顯著的效果，但對數(shù)控技術教學的條件提出較高的要求。理論與實踐一體化的教學方式充分打破了傳統(tǒng)理論與實踐課程之間的界限，實現(xiàn)了理論與實踐教學、技能考核的有機融合。在教學過程中，教師可將實訓車間或數(shù)控仿真機房作為教學場所，在此種教學環(huán)境中，教師與學生互動良好，且緊密結(jié)合了專業(yè)理論學習與實踐操作。就教學條件進行分析，當采用一個教師指導的學生人數(shù)應控制在15個以內(nèi)，同時還應將理論教學場地安排在實訓現(xiàn)場。如學校難以滿足相應的要求，應當以班級為單位開展理論方面的教學，在分組進行實踐教學。

2.數(shù)控機床機械構造方面的教學策略

對于這部分教學內(nèi)容，可以分成兩個層次進行，第一層次對數(shù)控機床機械構造及其工作原理進行掌握，第二層次則在掌握機械構造與工作原理的基礎上，進一步掌握數(shù)控機床的設計方法。在教授此部分教學內(nèi)容時，教師應當采取理論教學為主，并輔以實踐操作的教學策略。

在此部分教學過程中，教師可合理利用多媒體教學方法，有機結(jié)合圖像、聲音及動畫，將數(shù)控機床的內(nèi)部結(jié)構、動態(tài)特性等不易觀察的內(nèi)容展現(xiàn)給學生，并輔以圖像、聲音及動態(tài)仿真，以文字的形式對教學中的難點與重點進行說明與剖析。通過采用多媒體這一形式新穎的教學手段，在明確教學意圖，突出主題的基礎上，幫助學生對數(shù)控機床的構造與工作原理進行了解，從而促進其數(shù)控技術開發(fā)應用能力的提高。

3.數(shù)控機床的電氣控制以及PLC使用的教學策略

本部分的學內(nèi)容分為以下三個層次，第一層次對數(shù)控機床的電氣控制以及PLC工作原理進行了解;第二層次對電氣控制以及PLC工作原理進行掌握;第三層次則對數(shù)控機床的電器控制，以及PLC的工作原理與使用方法進行充分掌握。在教授此部分教學內(nèi)容時，教師應當采取理論教學為主，并輔以實踐操作的教學策略。

在數(shù)控機床中，其電器控制包括PLC、中間繼電器、伺服電機、伺服單元、交流接觸器等部件。機電專業(yè)學生不需要設計這些部件，但必須掌握這些部件的使用方法[2]。在數(shù)控技術課程中，電氣部分為教學的重點與難點，師生應對此部分的教學目標進行明確把握。教師在教學過程中，應根據(jù)數(shù)控加工技術課程中，理論教學緊密結(jié)合實踐教學的特點，充分擺脫傳統(tǒng)教師一味講解，學生被動接受的單一課堂教學模式，通過引導學生主動參與，采取啟發(fā)式的教學方法，在完成教學目標的同時，鍛煉學生的創(chuàng)造思維能力，使學生積極參與到思維運動中去。教師應對實踐教學環(huán)節(jié)充分把握好，盡可能將學生學習興趣激發(fā)出來。

4.結(jié)語

綜上所述，數(shù)控加工技術課程融合了機械、計算機、控制等多個領域的優(yōu)秀成果，為多學科交叉的產(chǎn)物。教師在制定教學策略時，應把握好學生對數(shù)控技術相關內(nèi)容的掌握程度。倘若教師未能進行有效的把握，那么就極易導致學生學習負擔過重的后果，難以達到理想的教學效果。目前，數(shù)控加工技術的應用在不斷的擴大，對高職院校的數(shù)控加工技術專業(yè)的要求越來越高。在數(shù)控加工技術課程的教學中，教師采取科學合理的教學策略，將理論教學和實踐相互融合，使得學生學習好每個層次的教學內(nèi)容，熟練掌握數(shù)控加工技能，從而有效的提高教學質(zhì)量，為社會和企業(yè)提供更多的技術型人才。

參考文獻

第6篇：數(shù)控機床控制原理范文

關鍵詞:數(shù)控機床;原理;分類

數(shù)控機床是在普通機床的基礎上發(fā)展起來的，由于它具有良好的柔性、高的加工精度和穩(wěn)定性、能加工復雜零件、減輕了工人的勞動強度和易于實現(xiàn)現(xiàn)代化管理等一系列優(yōu)點，目前在機械制造業(yè)中得到了廣泛的應用。

一、數(shù)控機床原理

數(shù)控機床一般由信息載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成。信息載體即穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶和磁盤等，用于記錄程序編制的內(nèi)容，并通過光電紙帶閱讀機、磁帶機和磁盤驅(qū)動器等讀入裝置輸送給數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，也就是常說的NC（普通數(shù)控裝置） 或CNC（計算機數(shù)控裝置），NC是數(shù)控機床發(fā)展初期的一種形式，現(xiàn)在的數(shù)控機床大多使用CNC系統(tǒng)。數(shù)控裝置的作用是接受讀入裝置輸入的加工信息，經(jīng)過譯碼處理和運算，發(fā)出相應的指令脈沖給伺服系統(tǒng)，完成零件加工。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的執(zhí)行部分，由電動機和傳動裝置組成。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置傳來的指令脈沖信號，控制機床執(zhí)行件（工作臺或刀架）運動的位移和速度。機床本體主要是機械部件，包括主運動部件、進給運動部件和支承部件等。對于數(shù)控機床部件來講，機械部件結(jié)構較通用機床簡單，但其各項技術指標要求比通用機床要高。在數(shù)控機床上進行加工時，首先根據(jù)零件圖編制程序，編程的代碼和指令格式大多符合ISO標準和相應的國家標準。然后將程序通過信息載體輸入到NC或CNC中，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序內(nèi)容發(fā)出指令，一方面由伺服系統(tǒng)中的電動機通過傳動裝置控制機床執(zhí)行件的運動，另一方面控制機床的其它輔助運動，如主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向選擇，冷卻泵的開停等。兩方面協(xié)同動作，共同完成加工內(nèi)容。數(shù)控機床加工零件的過程如圖1所示。

二、數(shù)控機床的分類方法多種多樣，常見的分類方法有四種

（一）按伺服系統(tǒng)類型分類

分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。由伺服系統(tǒng)控制機床執(zhí)行件運動時，雖然其接受了數(shù)控裝置的指令要求值，但實際位移量并不一定等同于指令要求值，也就是存在一定的誤差。這一誤差是由伺服電動機的轉(zhuǎn)角誤差、減速齒輪的傳動誤差、滾珠絲杠的導程誤差以及導軌副抵抗爬行的能力這四項因素綜合反映的。開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于使用的電動機不同、是否進行執(zhí)行件的測量及誤差補償以及誤差補償范圍的大小不同。開環(huán)系統(tǒng)如圖2所示，由于不進行執(zhí)行件的測量及誤差補償，所以結(jié)構簡單，維修方便，精度相對較低，成本低，一般用于精度要求不太高的中小型數(shù)控機床上。閉環(huán)系統(tǒng)如圖3所示，精度高，成本高，主要用于精度要求較高的大型和精密數(shù)控機床上。半閉環(huán)系統(tǒng)如圖4所示，介于兩者之間，只對部分誤差進行補償，因此從理論上講其加工精度不如全閉環(huán)系統(tǒng)。圖1所示的系統(tǒng)稱之為開環(huán)系統(tǒng)（圖中虛線框部分所示），如果加入位移檢測裝置和反饋系統(tǒng)（圖中虛線部分所示），此時，該系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)。

（二）按控制運動的方式分類

分為點位控制、直線控制和輪廓控制三種。點位控制數(shù)控機床在加工平面內(nèi)只控制刀具相對于工件的定位點的坐標位置，而對定位移動的軌跡不作要求。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和測量機等。直線控制數(shù)控機床能控制刀具或工件的適當?shù)倪M給運動，沿平行于坐標軸的方向進行直線移動和加工，或者控制兩個坐標軸以相同的速度運動，沿45°斜線進行切削加工。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床以及某些加工中心。輪廓控制數(shù)控機床能同時控制兩個或兩個以上坐標軸，使刀具與工件作相對運動，加工復雜零件。單純的點位控制和直線控制機床很少，大部分為輪廓控制數(shù)控機床。輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動加工，也能進行點位和直線控制。這類控制系統(tǒng)主要用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床以及加工中心機床。

（三）按工藝用途分類

分為一般數(shù)控機床和數(shù)控加工中心。一般數(shù)控機床指與一般通用機床相對應的數(shù)控車、銑、鉆、鏜、磨和齒輪加工機床。加工中心最顯著的特點是具有刀庫和換刀機械手，能夠?qū)崿F(xiàn)多工序加工。刀庫的容量應為二十把刀以上，但是一般常說的四方刀架、八方刀架等不屬于刀庫的范疇。

（四）按數(shù)控裝置的功能分類

分為數(shù)控機床、簡易數(shù)控機床和經(jīng)濟型數(shù)控機床。數(shù)控機床的數(shù)控裝置功能齊全，能夠進行自動編程、自動測量和自動故障診斷等。簡易數(shù)控機床的功能單一，僅具備實現(xiàn)自動化的基本功能，并采用直觀輸入方式，結(jié)構簡單，價格便宜。通用機床可采用單片機或單板機經(jīng)數(shù)控化改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，性能可靠，操作簡便。

三、選擇數(shù)控機床時，應主要考慮以下幾個問題

（一）企業(yè)經(jīng)濟能力和工人技術水平用戶如何合理地利用有限的資金，獲得適合本單位的數(shù)控機床十分重要。除了不同的經(jīng)濟能力購買不同檔次的數(shù)控機床外，操作人員的操作、日常維護和保養(yǎng)（預防性維修）的技術水平，維修人員的故障維修水平都會影響機床的精度、穩(wěn)定性和壽命。

（二）數(shù)控系統(tǒng)的選擇國外品牌有發(fā)那科、西門子、三菱等系統(tǒng)，國內(nèi)品牌有華中數(shù)控、廣州數(shù)控等，根據(jù)加工精度、穩(wěn)定性、價格等各方面因素進行合理選擇。國外的數(shù)控系統(tǒng)由于發(fā)展較早，相對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來講精度、穩(wěn)定性好一些，但價格也較高。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)有較大的價格優(yōu)勢，且各方面性能指標都在不斷提高中，如華中數(shù)控等系統(tǒng)在國內(nèi)也占有不少的市場份額。

（三）數(shù)控機床類型、技術規(guī)格的選擇根據(jù)典型加工對象選用數(shù)控機床的類型，工件的加工批量應大于經(jīng)濟批量，選擇的數(shù)控機床型號應能滿足本廠大部分工件的加工要求，并能保證加工質(zhì)量。機床型號、規(guī)格的選擇切忌能包攬一切項目，沒必要且浪費成本。少數(shù)超規(guī)格的工件可選擇外協(xié)或其它方法解決。

第7篇：數(shù)控機床控制原理范文

【關鍵詞】 PLC編程 控制對象 程序

隨著微電子技術、控制技術等的不斷發(fā)展，對提高傳統(tǒng)數(shù)控機床精度提出了更高的要求。其中，PLC作為工業(yè)技術中的一種，以安全性高、低能耗和易開發(fā)等特點被廣泛應用。對此，為提高數(shù)控機床的精度，利用PLC設計數(shù)控電器設備控制系統(tǒng)，并對其實現(xiàn)進行詳細分析。

一、PLC結(jié)構與工作原理

1、PLC結(jié)構。通常將PLC的結(jié)構分為輸入、控制和輸出三個部門，其中，在輸入部分中包括數(shù)字開關、手動開關、光電傳感器、編碼器等；PLC部分主要是由中央CPU處理單元、存儲單元、通信接口單元、接入/輸出接口組成；而在輸出單元中則包括蜂鳴器、指示燈、顯示器、繼電接觸器、變頻器輸入端等在內(nèi)。

2、PLC工作原理。PLC中的CPU存在STOP和RUN兩種模式，其中STOP用于停止執(zhí)行程序，而RUN用于循環(huán)掃描執(zhí)行某程序。在運行前，首先會通過上電位對程序進行初始化，此后觸發(fā)CPU之中的運行模式對程序進行循環(huán)掃描運行，出現(xiàn)故障，再觸發(fā)STOP模式。

二、車床對PLC控制要求

在數(shù)控機床中，通常為適應不同加工工藝的需求，會對機床運行的主軸速率進行調(diào)整。傳統(tǒng)方式對速率的調(diào)整中是通過繼電器--接觸器的方式，這種方式元件數(shù)量多，故障率高，而通過PLC可有效減少元件數(shù)量，并提高系統(tǒng)的集成度。因此，利用PLC，一方面改變傳統(tǒng)的以繼電器--接觸器對主軸速率控制點的方式；另一方面當主軸在減速的時候，需要控制因機床齒輪的變速帶來的頂齒。

三、系統(tǒng)設計

本文主要選擇lokson650立式數(shù)控機床為例，該機床的主軸為機床加工提供驅(qū)動力，并切削工件旋轉(zhuǎn)。

1、 PLC整體架構設計。PLC在系統(tǒng)中主要用于對自動對刀、系統(tǒng)、啟動/停止等功能的輔助控制。其中x0～x6全部為對刀信號接收接口，Y0～Y6為對刀輸出接口，而x6和y6是系統(tǒng)預留的接口；X14～X21表示為道具操作控制接口，相對應的y軸則為輸出控制。X8～X9表示油過量或過少輸出，對應的Y8～Y9表示為過量或過少輸出判斷。

2、系統(tǒng)暫停與開關電路設計。SB0是該電路的整體開關，控制整個電路的運行。當在按下其中的SB0開關時，其中的繼電器RA111接通電源，此時使得整個電路運行，并給整個系統(tǒng)供電，實現(xiàn)數(shù)控機床的整體運行。在按下停止開關SB1的時候，其中的RA16、RA11、RA12 三個繼電器斷電，此時切斷對數(shù)控機床主軸的供電，使得主軸停止轉(zhuǎn)動。在工人排除相關的故障之后，在接通SB1開關，此后系統(tǒng)恢復運行。而RA11是用于故障警報。

四、PLC控制程序設計

對PLC的程序設計，本文則采用模塊化的思想，即對PLC控制的控制的功能按照模塊的方式進行，從最后將不同的程序放在不同的功能之中，并逐次對不同的功能模塊記性調(diào)試。同時本文則以與冷卻系統(tǒng)的實現(xiàn)為例。

1、冷卻控制模塊設計。根據(jù)泵和冷卻泵的電路，將該模塊的PLC程序?qū)崿F(xiàn)步驟設計為：在對冷卻的整體實現(xiàn)設計中，首先通過時間繼電器的相互作用實現(xiàn)和冷卻之間的工作停頓，在通過PLC對M8001進行控制，使得其值為1，開始首次冷卻。結(jié)束后，在通過M1對再次啟動系統(tǒng)，15s之后使得T2為1，斷開壓力開關，M1停止，此后延時25分鐘后系統(tǒng)再次運行。由此通過這種周期性的工作，實現(xiàn)對系統(tǒng)的和冷卻。

2、 自動換刀系統(tǒng)設計。以T5表示為實際刀具，而T6則表示為需要替換的刀具，以D6表示為實際刀具編號，D5表示待存放刀號，D7為實際刀號和存放刀號之間的差。為完成換刀系統(tǒng)的運行，采用比較指令對其中的數(shù)據(jù)進行比較。通過比較，如果D5>D6，此時則直接接通M10，并將兩者時間的差值直接存放在D8之中；而如果D5=D6，表示刀號之間是相互符合，則直接接通M11，如果出現(xiàn)D5

結(jié)論：通過對lokson650數(shù)控機床的PLC輔助設計，實現(xiàn)了對數(shù)控機床的冷卻、、照明、報警、開關等功能。通過PLC程序，可實現(xiàn)對該數(shù)控機床在開關、報警、自動等方面的控制，大大提高了數(shù)控機床加工的精度，更為PLC在數(shù)控中的應用提供了實際參考。

參 考 文 獻

[1]朱悅涵，顏冠辰. PLC在數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的故障診斷中的應用[J]. 機電技術，2012，05：40-43.

[2]裴志堅. 西門子802D系統(tǒng)在數(shù)控銑床電氣改造中的應用[J]. 常州信息職業(yè)技術學院學報，2015，01：17-19.

第8篇：數(shù)控機床控制原理范文

一般機床是能完成車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等機械加工的方法的設備，它能把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，其中包括尺寸精度和幾何精度兩個方面。

數(shù)控機床則是從普通機床的基礎上發(fā)展過來的，它是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。數(shù)控系統(tǒng)則是采用了自動控制技術，能用數(shù)控指令來控制機床的運動（稱之為數(shù)控控制技術）的自動控制系統(tǒng)。

二、機床的雛形、誕生及發(fā)展

機床是人類進行生產(chǎn)勞動的重要工具，也是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志。

1、數(shù)控車床的雛形

機床最早的雛形是于公元前2000多年出現(xiàn)的樹木車床。當時，工作時腳踏繩索下端的套圈，利用樹枝的彈性使工作由繩索帶動旋轉(zhuǎn)，中世紀的彈性棒車床運用的仍是這一原理。1500年左右，意大利人達芬奇曾繪制過車床、鏜床、螺紋加工機床的構想革圖。中國明朝出版的《天工開物》中載有磨床的結(jié)構，用腳踏的方法使鐵盤旋轉(zhuǎn)，加上沙子和水剖切玉石。18世紀的工業(yè)革命推動了機床的發(fā)展。

1774年，英國人威爾金發(fā)明較精密的炮筒鏜床，他用這臺炮鏜床鏜出的汽缸，滿足了瓦特蒸汽機的發(fā)展。1770年威爾金森制造了一臺水輪驅(qū)動的鏜床。1797年英國人莫利茲創(chuàng)造的車床能實現(xiàn)機動進給和車削螺紋，這是機床結(jié)構的一大變革。19世紀以后，由于紡織、動力、交通運輸機械和軍火生產(chǎn)的推動，各種基本類型的機床相繼出現(xiàn)。

2、機床的誕生及發(fā)展

普通機床經(jīng)經(jīng)歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術、計算機技術及自動化，精密機械與測量等技術的發(fā)展與綜合應用，生產(chǎn)了機電一體化的新型機床一一數(shù)控機床。

在20世紀40年代，飛機和導彈制造業(yè)發(fā)展迅速，原來的加工設備已無能力加工航工業(yè)需要的高精度的復雜型面零件。1948年，美國PARSONS公司在加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時，首先提出了數(shù)控機床的設想，在麻省理工學院（MIT）伺服機構研究所的協(xié)助下，于1952年成功研制了世界上第一臺三坐標銑床樣機。后又經(jīng)過三年時間的改造和自動程序編制的研究，數(shù)控機床進入了實用階段。于1958年，美國的KEANEY&TRECKER公司在世界上首先研制成功了帶有自動換刀裝置的加工中心。

可以說，數(shù)控機床的誕生為人類帶來了不同凡響的意義。于此同時，數(shù)控機床的優(yōu)越性也著重的體現(xiàn)出來了，在國際的競爭日益劇烈、產(chǎn)品品種變化頻繁的形勢下，各國也開始研究各種不同類型的數(shù)控機床，新品種的機床也隨之增長。在這樣的條件下，數(shù)控機床也經(jīng)歷了幾代變化：

1952-1959年采用的是電子管構成的專用數(shù)控（NC）系統(tǒng)的數(shù)控機床，這是第一代。

1959年由于在計算機行業(yè)中研制出晶體管元件，因而便出現(xiàn)了采用晶體管電路NC系統(tǒng)的數(shù)控機床，從而跨入了第二代。

1965年出現(xiàn)了開始采用小、中規(guī)模集成的NC系統(tǒng)數(shù)控機床的第三代。

1970年為數(shù)控機床發(fā)展的第四代，此時采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機控制系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)控機床。

1974年開始采用微型電子計算機數(shù)控系統(tǒng)（MNC）數(shù)控機床，此時為第五代。

在經(jīng)歷不同的年代的發(fā)展，機床的數(shù)控化率不斷提高，也使數(shù)控機床加工對象改型的適應性加強，加工精度提高，大大的提高了生產(chǎn)效率，為制造業(yè)提供了良好的經(jīng)濟效益，且數(shù)控機床由于自動化程度很高，很利用現(xiàn)在化的生產(chǎn)管理，使其成為國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。

三、數(shù)控機床的發(fā)展趨向

數(shù)控機床一經(jīng)使用就了其獨特的優(yōu)越性和強大生命力，使原來大量不能解決的問題，找到了科學解決的途徑。然而，隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術和現(xiàn)代設計技術的飛速進步，數(shù)控機床必須不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要，以達更高更好的效果。

隨著數(shù)控機床的不斷發(fā)展，不斷提高，同時隨著當今世界的快速發(fā)展，數(shù)控機床也將會有不同的發(fā)展方向：

1、迎合制造業(yè)的個性需求。

2、不斷提高加工精度、加工效率，減少加工輔助時間，強調(diào)柔性化來滿足生產(chǎn)和組織及管理的需要。

3、強調(diào)功能復合化。

4、5軸（坐標）聯(lián)動控制技術及5軸聯(lián)動數(shù)控機床成為世界機床制造業(yè)中的一個技術制高點。CIMT2007上共展出了70多臺五軸聯(lián)動數(shù)控機床，其中有40多臺是中國自主開發(fā)的。

5、注重環(huán)保，涉及避免油污污染，以及機床再生、回收等方面。

6、智能化發(fā)展，即數(shù)控機床的控制系統(tǒng)逐步具備自診斷、自適應控制、邏輯分析判斷等功能。最近，日本的山崎馬扎克公司陸續(xù)開發(fā)了主動振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示；日本大隈公司開發(fā)了Thinc智能數(shù)字控制系統(tǒng)等等。

7、在并聯(lián)結(jié)構機床方面，哈爾濱量具刃具集團數(shù)控設備公司在CIMT2007上展出的并聯(lián)結(jié)構機床LINKS-EXE700具有新的突破意義，不單結(jié)構進一步簡化，而且加工范圍增大、動作快速、剛性和精度提高；五軸聯(lián)動數(shù)控編程與使用常規(guī)化，可以加工五面體，在工件特別裝夾的情況下，還可作六面加工，這是目前任何機床結(jié)構都做不到的。

8、從零件加工方法上來說，稱得上革命性發(fā)展是出現(xiàn)了實現(xiàn)快速成型技術原理的機床新品種，它采用電熱、激光束、離子束、電子束作為能量源，以復合紙、高聚物、金屬粉末、高溫合金、復合陶瓷、鑄造型砂等作為加工材料，一改現(xiàn)有金屬切削機床和金屬成型機床“材料去除”加工方法，而采用“材料累加”的方法或稱“增材制造”方法進行機械零件原型制造。

9、水切割已經(jīng)與激光切割并駕齊驅(qū)成為一門嶄新的技術和新的機床門類，中國目前有三、四個單位從事這方面開發(fā)，產(chǎn)品已上市。

數(shù)控機床的發(fā)展方向是多元化的，也可以使其向信息化發(fā)展，產(chǎn)生其聯(lián)網(wǎng)效應，在數(shù)控機床工作時，工人和技術師之間有著短距離的聯(lián)系，以確保加工過程的順利，在任何一個環(huán)節(jié)中如若出現(xiàn)問題，可以不須遠距離就可以解決。

四、中國的數(shù)控

我國的數(shù)控機床從20世紀80年代開始起步，2003年我國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數(shù)控機床進口國。在“十五”期間，我國數(shù)控機床行業(yè)實現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺，2002年24803臺，2003年36813臺，2004年51861臺，是2001年的3.7倍，平均年增長39％；2005年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量59639萬臺，接近6萬臺大關，是“九五”末期的424倍。中國機床行業(yè)在“十五”期間發(fā)展迅猛的主要原因是市場需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機械制造行業(yè)發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長速度加快所致。

經(jīng)過不斷的發(fā)展，市場上的需求，近幾年我國機床工業(yè)正處在黃金發(fā)展時期：機床工具行業(yè)連續(xù)8年快速增長，連續(xù)6年成為世界第一機床消費國、進口國。雖然我國的機床發(fā)展水平和國際還有一定的差距，但是部分產(chǎn)品已經(jīng)達到國際水平。

在2008年4月21~25日的中國第五屆中國國際數(shù)控展覽會就體現(xiàn)了我國數(shù)控機床的發(fā)展，是我國國產(chǎn)數(shù)控機床自主創(chuàng)新20年的成果的全面展示。此次國展會就展示出我國的高檔數(shù)控機床可謂是遍地開花，其中多家企業(yè)也展出了大規(guī)模系列產(chǎn)品，柔性制造系統(tǒng)成套的靚麗登場，而數(shù)控機床的整體水平也進行了全面的提升，以往的加工中心也從立式脫穎成臥式，這次展會也展示出了許多前所聲譽鵲起有的大型、重型數(shù)控機床等。

這次展會也體現(xiàn)我國數(shù)控機床的技術先進、質(zhì)量可靠、性能優(yōu)越；體現(xiàn)了數(shù)控機床在我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和國家政策的大力支持下，機床工業(yè)連續(xù)六年取得快速增長；體現(xiàn)數(shù)控機床在我國的市場的廣闊，我國的能力之強大。

五、數(shù)控機床的接觸

在學校實習時，我也曾經(jīng)接觸過機床與數(shù)控機床，感覺好對機床的調(diào)整，例如：對一段圓柱進行車圓錐面的時候，根據(jù)要求進行計算，將小滑板法轉(zhuǎn)到計算出的角度；而數(shù)控機床只要根據(jù)技術員所編程序進行車削，自動調(diào)整，無須人力。從而看出數(shù)控機床比一般機床的高技術性、高效率等，體現(xiàn)了數(shù)控機床的優(yōu)越性、高性能。

數(shù)控機床根據(jù)所實現(xiàn)加工的情況不同，也有不同的型號。我們剛開始接觸數(shù)控機床，使用的是模擬型，在廠里所接觸的就屬于實用型，在這兩者之間，也有不同的區(qū)別：程序所須代碼的意思不同、系統(tǒng)不同、機床按鍵不同等。同時，根據(jù)實際情況所需，數(shù)控機床上的功能也隨之變動：有的適用于加工普通零件，有的適用于加工高精度的零件。模型弄數(shù)控機床，是根據(jù)你所編的程度進行操作，沒有任何的變動，相當于執(zhí)行你的指令，不會自我完善；實用型數(shù)控機床則相反，它會根據(jù)所出現(xiàn)的情況，辨別進行完善，例如：機床用麻花鉆進行鉆孔，如果你沒有設置退刀程序，模擬機床會根據(jù)你的程序，一直到鉆孔結(jié)束；而廠里的機床，可以根據(jù)你設置的程序，進行完善，在鉆孔時，會自動退一點點，讓孔內(nèi)的鐵屑隨著退刀出來，再繼續(xù)鉆孔。

在這樣的對比之下，可以看出數(shù)控機床在向著人類所期待完美狀態(tài)前進，它的“成長”標志著社會生產(chǎn)水平的發(fā)展，是我們?nèi)祟惖闹匾獦酥局弧?/p>

第9篇：數(shù)控機床控制原理范文

關鍵詞：數(shù)控機床；PLC；電氣；控制

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0010-01

1 數(shù)控機床

機械裝置、上下位機軟件和硬件電路是數(shù)控機床最重要的構成部分。數(shù)控裝置是機床的核心，數(shù)控機床的核心算法及刀具曲線的生成都由數(shù)控裝置來完成。一般來說，PLC數(shù)控機床被劃分為兩種：第一種是內(nèi)置型的PLC，這種設備能完善的體現(xiàn)數(shù)控機床的控制流程；第二種是獨立的PLC，這種設備對軟件和硬件兩者來說都很完備，并且，在數(shù)控機床和控制領域都有較突出的表現(xiàn)，所以，第二種設備在控制過程應用更為廣泛。

2 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)為PLC數(shù)控機床的核心，該系統(tǒng)通過各種傳感器反饋使數(shù)控機床處于全閉環(huán)系統(tǒng)中。整套系統(tǒng)由電動機、電頻器和光柵尺，電氣控制系統(tǒng)構成，在系統(tǒng)運行中可表現(xiàn)出很高的控制精度。

2.1 電氣控制系統(tǒng)構成

電氣控制系統(tǒng)由工控機、SIMOTION、電動機模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺和傳感器等幾大主要的模塊構成。

（1）電源模塊。電源模塊在應用中要采用直流電，所以在運用中，變頻器是將交流電變化為直流電的部分，而逆變器是把直流電變化成一定頻率的交流電。這就形成了可調(diào)電源模塊和不可調(diào)電源模塊這兩種模塊。但是，在不可調(diào)電源模塊應用時，因為只可提供固定直流電壓數(shù)值，所以不能與SIMOTIO的功能結(jié)合。

（2）電動機模塊。電動機模塊被視為電氣控制程序中的主要組成部分，而將直流電逆變?yōu)樘囟l率的交流電是該模塊的主要工作。電動機模塊劃分為裝柜型和書本型兩大類型。

（3）西門子SIMOTION運動控制系統(tǒng)。SIMOTION是電氣控制系統(tǒng)中的重要核心，它在系統(tǒng)運行中對系統(tǒng)可靠性及實時性都起著決定性作用，所以，要充分的重視SIMOTION運動控制系統(tǒng)。SIMOTION系統(tǒng)能完成復雜的運動控制任務，更能完成邏輯控制和工藝控制，為生產(chǎn)機械提供完整的解決方案。

2.2 電氣控制系統(tǒng)的硬件組成

硬件部分在電氣控制系統(tǒng)中也有著十分重要的地位，主要包括機械手自動換刀、斷刀檢測和深度檢測等。

（1）機械手自動換刀。在生產(chǎn)過程中，應用機械手自動換刀能夠極大地提供數(shù)控機床的工作效率。它的工作原理就是通過電動閥的開閉控制機械手和刀具，實現(xiàn)夾緊或者松夾功能，最終完成自動換刀的過程。

（2）斷刀檢測系統(tǒng)。刀具磨損是生產(chǎn)加工過程中不可避免的一個問題，長時間的負荷生產(chǎn)必然加速其磨損，甚至當情節(jié)比較嚴重時，刀具也會出現(xiàn)斷裂的情況，極大地制約了生產(chǎn)效率。因此，必須要及時檢查刀具的使用情況。其能及時檢測到刀具的磨損情況，并將信息反饋給機床，指導其進行自動換刀動作，保證生產(chǎn)工作的順利進行。

（3）深度檢測。深度檢測是進行換刀過程中必不可少的一項環(huán)節(jié)，必須要通過一些專用的深度檢測工具進一步對人工對刀或者是位于主軸夾緊位置的機械手做出判斷，最終保證后續(xù)環(huán)節(jié)的順利進行。

2.3 PLC數(shù)控機床電氣控制方式

對于數(shù)控機床來說，其電氣控制方式直接影響到電氣控制系統(tǒng)的運行情況，決定其是否安全可靠，能否穩(wěn)定運行。所以，將重點放在對PLC數(shù)控機床的電氣控制方式方面具有重要的意義。但是，在實際工作中，很多電氣工人對傳感器信號的傳遞過程存在一定的錯誤理解，傳感器信號應反饋至西門子通訊模塊ET200，然后再進一步傳達到SIMOTl0N中對相應信號做出處理，最終傳至電氣控制系統(tǒng)中。

3 數(shù)控機床故障分析

如果數(shù)控機床在運行過程中對操作人員的生命安全造成了一定的威脅，必須要采取緊急理措施。通常來說，運行過程中的機床是可以通過急停按鈕停下來的，確保數(shù)控機床處于一個安全的閉合狀態(tài)。這主要是因為，按鈕會使繼電器中斷，從而進一步斷開移動裝置動力電源。接入的PLC中間繼電器會立即將急停信號傳遞到系統(tǒng)中，迅速做出停止反應，從而能夠?qū)收蠁栴}作出分析處理。

4 結(jié)語

綜上所述，電氣控制在基于PLC的數(shù)控機床中發(fā)揮著重要的作用，推動了生產(chǎn)工作的順利進行。新時期，必須要要借助科學技術的優(yōu)勢，不斷提高數(shù)控機床的精密性，促使數(shù)控技術上升到一個新的階段。

參考文獻

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