时间：2022-03-04 13:23:01
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数控机床论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
论文摘要:文章对数控机床的爬行与振动故障原因作了简单分析，指出一些诊断排故的方法和策略
数控机床是集机、电、液、气、光等为一体的自动化机床，经各部分的执行功能，最后共同完成机械执行机构的移动、转动、夹紧、松开、变速和换刀等各种动作，实现切削加工任务。工作时，各项功能相互结合，发生故障时也混在一起，故障现象和原因并非简单一一对应。一种故障现象可能有几种不同的原因，大部分故障以综合形式出现，数控机床的爬行与振动就是一个明显的例子。
数控机床进给伺服系统所驱动的移动部件在低速运行时，出现移动部件开始不能启动，启动后又突然作加速运动，而后又停顿，继而又作加速运动，如此周而复始，这种移动部件忽停忽跳，忽快忽慢的运动现象，称为爬行；而当其高速运行时，移动部件又出现明显的振动。这一故障现象就是典型的进给系统的爬行与振动故障。
造成这类故障的原因有多种可能，可能是因为机械部分出现了故障所导致，也可能是进给系统电气部分出现了问题，还可能是机械部分与电气部分的综合故障所造成，甚至可能因编程有误也会产生爬行故障。
一、分析机械部分原因与对策
因为数控机床低速运行时的爬行现象往往取决于机械传动部分的特性，高速时的振动又通常与进给传动链中运动副的预紧力有关，由此数控机床的爬行与振动故障可能会在机械部分。
如果在机械部分，首先应该检查导轨副。因为移动部件所受的摩擦阻力主要是来自导轨副，如果导轨副的动、静摩擦系数大，且其差值也大，将容易造成爬行。尽管数控机床的导轨副广泛采用了滚动导轨、静压导轨或塑料导轨，如果导轨间隙调整不好，仍会造成爬行或振动。对于静压导轨副应着重检查静压是否到位，对于塑料导轨可检查有否杂质或异物阻碍导轨副运动，对于滚动导轨则应检查预紧措施是否良好。关注导轨副的也有助于分析爬行问题，导轨副状态不好，导轨的油不足够，致使溜板爬行。这时，添加油，且采用具有防爬作用的导轨油是一种非常有效的措施。这种导轨油中有极性添加剂，能在导轨表面形成一层不易破裂的油膜，从而改善导轨的摩擦特性防止爬行。
其次，要检查进给传动链。因为在进给系统中，伺服驱动装置到移动部件之间必定要经过由齿轮、丝杠螺母副或其他传动副所组成的传动链。定位精度下降、反向间隙增大也会使工作台在进给运动中出现爬行。通过调整轴承、丝杠螺母副和丝杠本身的预紧力，调整松动环节，调整补偿环节，都可有效地提高这一传动链的扭转和拉压刚度（即提高其传动刚度），对于提高运动精度，消除爬行非常有益；另外传动链太长，传动轴直径偏小，支承座的刚度不够也是引起爬行的因素。因此，在检查时也要考虑这些方面是否有缺陷，逐个排查。
二、分析进给伺服系统原因与对策
如果故障原因在进给伺服系统，则需分别检查伺服系统中各有关环节。数控机床的爬行与振动问题属于速度问题，与进给速度密切相关，所以也就离不开分析进给伺服系统的速度环，检查速度调节器故障一是给定信号，二是反馈信号，三是速度调节器自身故障。根据故障特点（如振动周期与进给速度是否成比例变化）检查电动机或测速发电机表面是否光整；还可检查系统插补精度是否太差，检查速度环增益是否太高；与位置控制有关的系统参数设定有无错误；伺服单元的短路棒或电位器设定是否正确；增益电位器调整有无偏差以及速度控制单元的线路是否良好，应对这些环节逐项检查、分类排除。
三、其它因素
有时故障既不是机械部分的原因，又不是进给伺服系统的原因，有可能是其它原因如编程误差。如FANUC6M系统数控机床在一次切削加工时出现过载爬行。经过仔细核查，发现电动机故障引起过载，更换电动机过载消除，可爬行还是存在。先从机床着手寻找故障原因，结果核实传动链没问题，又查进给伺服系统确认无故障，随后对加工程序进行检查，发现工件曲线的加工，采用细微分段圆弧逼近来实现，而在编程中用了G61指令，也即每加工一段就要进行一次到位停止检查，从而使机床出现爬行现象，将G61改为G64指令连续切削，爬行消除。
如果故障既有机械部分的原因，又有进给伺服系统的原因，很难分辨出引起这一故障的主要矛盾，这是制约我们迅速查出故障原因的重要因素。面对这种情况，要进行多方面的检测，运用机械、电气、液压等方面的综合知识，采取综合分析判断，排除故障。
数控机床是技术密集和知识密集的设备，故障现象是多样的，其表现形式也没有简单的规律可遵循，这就要求维修的技术人员要有电子技术、计算机技术、电气自动化技术、检测技术、机械理论与实践技术、液压与气动等较全面的综合技术知识，还要求具有综合分析和解决问题的能力。
参考文献：
【关键词】数控机床;操作人员;操作规程;使用环境;开动率;机床故障
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。但我们要清醒地认识到,能否达到数控机床以上所述的优点,还要看操作者在生产中能不能恰当、正确地使用。下面从操作者的角度来谈一下数控机床使用中应注意的事项,以保证数控机床的优越性得以充分发挥。下载论文
1.提高操作人员的综合素质
数控机床的使用比使用普通机床的难度要大,因为数控机床是典型的机电一体化产品,它牵涉的知识面较宽,即操作者应具有机、电、液、气等更宽广的专业知识,因此对操作人员提出的素质要求是很高的。目前一个不可忽视的现象是数控机床的用户越来越多,但机床的利用率却不高,当然有时是生产任务不饱满,但还有一个更为关键的因素是数控操作人员素质不够高,碰到一些问题不知如何处理,特别是新购机床,由于电子元器件的质量问题,以及运输中受到的振动等因素影响,在正式投产3～6个月内数控系统出现一些故障现象,往往在维修手册中是查不到的,也可能以前从未遇到过,这就要求使用者具有较高的素质,能冷静对待问题,头脑清醒,现场判断能力强,当然还应具有较扎实的数控基础等。一般情况下,新购机床时机床厂家会为用户提供技术培训的机会,时间虽然不长,但他们的针对性很强,用户应予以重视,所送人员应包括以后的机床操作者。操作人员综合素质的提高不是一时二时的事,而要抓长久,在日后的使用中应不断积累,还有一个值得一试的办法是走访一些同类机床的老用户,他们有很强的实践经验,最有发言权,可请求他们的帮助,让他们为操作者进行一定的培训,这是短时间内提高操作人员综合素质最有效的办法。
2.遵循正确的操作规程
不管什么机床,它都有一套自己的操作规程。它既是保证操作人员安全的重要措施之一,也是保证设备安全、产品质量等的重要措施。使用者必须按照操作规程正确操作,如果机床在第一次使用或长期没有使用时,先使其空转几分钟,使用中注意开机、关机的顺序和注意事项(如开机后首先要用手动或用程序指令自动回参考点),这些对初学者尤其应引起足够重视,因为他们缺乏相应的操作培训,往往在这方面容易犯错。
3.创造一个良好的使用环境
随着科学技术的进步,一般来说,数控机床的使用环境没有什么苛刻要求,可放置于普通机床一样的生产车间。话虽然这么说,但由于数控机床中含有大量的电子元件,它们最怕阳光直接照射,也怕潮湿和粉尘、振动等,这些均可使电子元件受到腐蚀变坏或造成元件间的短路,引起机床运行不正常,这些一般在安装机床时就已经注意了。对于使用者而言,主要是注意周围环境的保护,比如说下雨天,就要注意不要将雨伞带到生产现场,更换鞋子等。
4.尽可能提高机床的开动率
数控机床购进后,如果它的开动率不高,这不但使用户投入的资金不能起到再生产的作用,还有一个令人担忧的问题是很可能因过保修期,设备发生故障需支付额外的维修费用,因为新购进的设备都有一定时间的保修期限,从以往的经验来看,CNC设备在使用初期故障率相对来说往往大一些,用户就应在这期间充分利用机床,使其薄弱环节尽早暴露出来,在保修期内得以解决。平常缺少生产任务,也不能空闲不用,这不是对设备的爱护,反而由于长期不用,可能由于受潮等原因加快电子元器件的变质或损坏。使用者要定期通电,每次空运行1小时左右,利用机床运行时的发热量来去除或降低机内的湿度。
随着计算机应用技术和网络技术的迅速发展，数控系统的功能极大地提高。由于以太网的前景普遍被看好，各大数控生产商纷纷推出了具有以太网功能的数控系统。在DNC(DistributedNumericalControl)领域也出现了一种新型的数控机床网络型式――基于以太网络的DNC。以太网联接是指将具有以太网功能的加工中心等数控机床以以太网的方式组网，实现单台微机对多台CNC的集中控制，其网络构成结构如图1所示。在这种方式下，DNC软件开发商通常要根据数控生产商提供的开发软件包进行二次开发，具体针对不同的数控系统开发出各自的通讯接口软件。本文介绍的基于以太网的数控机床网络控制系统JCSDNC(Ethernet)是针对FANUC系统开发的，适用于配有FANUC0iB/15i/16i/18i/21i，PowerMatei-D/H系统的机床组网。
构建以太网监控网络对数控系统的要求
机床以太网监控网络要求数控系统在硬件上具有以太网功能，即具有以太网卡或快速以太网卡，在“软件”方面则要求CNC具有内置的以太网函数。其内部通讯处理机制如图2所示。对于内置以太网卡，通讯过程的处理是通过CNC的CPU。这就意味着CNC的运行条件会影响内置以太网卡的通讯，相应地，内置以太网卡的通讯状况也会影响CNC的处理过程。
内置以太网函数的处理优先级低于如下操作：自动循环或手动方式下每个主轴的运动控制。因此，在自动运行期间，通讯速度将会降低。另一方面，由于内置以太网函数的优先级高于CNC的屏幕显示操作、C语言执行器(除高级任务)、宏命令执行器(除执行宏)。在执行内置以太网的通讯时，这些操作将会被延时处理。
由以太网方式联接的网络传输速度明显地较串口高，每秒传输速率可以达到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系统内置了一些函数接口，使以太网联接可以实现控制计算机和数控系统的直接通讯。也就是说，在这种方式下不但可以实现通讯数据的快速传输，而且可以在主控计算机端自动获得完全的设备信息、生产信息、远程控制加工中心，为自动化生产创造更完备的条件。
数控机床网络控制系统要更好的适应生产的需要，在传统DNC软件的功能基础上还需具备四个功能模块：NC程序管理模块、现场监控模块、远程监控模块以及基于Internet进行远程访问的数据通信部分。
功能模块
NC程序管理模块
NC程序作为加工过程中重要资源之一，对其进行高效的数据化管理已经成为DNC软件不可缺少的一部分。NC程序的管理根据管理目标对象，分为对程序进行生命周期内的管理和NC程序内部信息管理。
在本模块中对NC程序的整个生命周期进行了严格的管理，从NC程序的生成到消亡都提供一套严格的管理手段。在不同时期，对NC程序的状态可设置为编辑、审核、定型三种，其工作过程如图3所示。程序的最初状态是可以自由编辑的，经过审核後可以开始进行试加工。而程序一旦经试切验证完成后就到达定型状态，不能再进行编辑，直至消亡。
对NC程序的内部属性进行管理主要包括程序号、程序注释、零件图号、所加工的零件号、加工工序号、加工范围、机床、用户信息等进行管理。在本系统中可对程序根据图号、零件名称、工序、机床等进行多种条件的复合查寻，同时对加工程序编辑历程、所用刀具清单、工艺卡片等进行管理。
现场监控模块
现场监控模块是实现远程监控系统的基础。通过五类线或超五类线与具有以太网功能的数控机床直接联接，可以实现控制、监测和对数控机床的诊断。此外，目前市场上有一些软件生产商把只具有串口通讯功能的加工中心以以太网方式甚至是无线方式联接。这两种方式在本质上是区别于以太网联接的，它们只是通过转接口变换了联接方式，将串行数据转变成以太网方式传输，其通讯的瓶颈依然存在于串口通讯。但这种做法可以克服工厂施工条件恶劣、布线不便等问题。
本模块与CNC进行通讯，可以实时采集数控机床的加工状态、联网状态、刀具信息、操作履历，以及对刀具寿命进行管理。并且通过一定的权限确认，可以在线修改各种设备参数和运行参数，从而实现底层设备的完全监控。通过对采集到的工况数据进行处理，可以及时获取加工业绩、机床利用率等生产管理所需要的数据，如图4所示。
远程监控模块
远程监控模块是利用计算机技术和网络技术，提供广域范围内共享资源的平台，并为实时监测监控、故障诊断提供支持。用户可以随时通过网络查询设备运行状态以及设备现场的工况，对生产过程进行实时的远程监控，如图5所示。甚至可以将机床的梯形图传送至远程的控制主机，用梯形图实施机床故障的远程诊断。为保证生产的安全性，梯形图必须用密码保护，以防无关人员修改。
基于Internet的数据通讯模块
由于生产状况的千变万化，生产过程中会出现很多随机的情况，因此不同地点、不同部门的专业人员要对同一设备进行工作，就需要有一个自由交流的平台，通过网络实现信息交互、经验交流，最终实现设备的远程监控。本模块在基于网络技术的基础上，为客户提供了文字交流的平台，如图6所示。
FANUC系统的以太网功能是通过以太网卡或FANUC快速以太网卡遵循TCP/IP协议实现的。网络控制软件要与数控机床进行正常通讯，需进行以下设置：
设置控制计算机侧的TCP/IP协议；
设置CNC侧的以太网卡和内置以太网函数；
物理连接个人计算机和CNC。
JCSDNC(Ethernet)的应用
引言
近年来,数控机床大量用于制造业中,成为企业生产的关键设备,带来很大的效益;但是数控机床的先进性、复杂性、智能化高的特点,也使数控机床维护保养工作要求较高,出现的故障种类增多,诊断较为困难。
1合理地使用数控机床
1.1数控机床的工作场地选择
(1)避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮
湿或粉尘过多的场所,尽量在空调环境中使用,保持室温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温
度差异大,对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有空调的房间中使用。(2)要避免有腐蚀气体的场所。因
腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成
元件短路,影响机床的正常运行。(3)要远离振动大的设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等)。(4)要远离强电磁干扰源,使
机床工作稳定。
1.2数控机床的电源
数控系统对电源要求较严,一般要求工作电压为220V±10%。针对我国供电工况,对于有条件的企业,可
为数控机床采取专线供电或增设稳压装置,以减少供电品质差的影响,为数控系统的正常运行提供有力保证。
1.3数控机床配置合适的自动编程系统
手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件
程序,简单易行。当工件比较复杂时(如凸轮或多维空
间曲面等),手工编程周期长(数天或数周)、精度差、易
出错。因此,快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节;为此,有条件的用户最好配置必
要的自动编程系统,提高编程效率。
1.4数控机床配置必要的附件和刀具
为了充分发挥数控机床的加工能力,必须配备必要
的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床,因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整
机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价,因此,有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。
1.5加工前的准备
加工前要审查工件的数控加工工艺性,应重视生
产技术准备工作(包括工件数控加工工艺分析、加工程
序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等)
以缩短生产准备时间,充分提高数控机床的使用效率。
合理安排适合在数控机床加工的各种工件,安排好数控机床加工运转所需的节拍。
1.6为维修保养做好准备
建立一支高水平的维修队伍,保存好设备的完整
.数控机床的常见故障
2.1故障发生的阶段
故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。发生故障具有相同的规律,一般分为三个区域:
(1)初期运行区,故障率较高,故障曲线呈上升趋势,此区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的。(2)正常
运行区,此时故障曲线趋近水平,故障率低,此区故障一
般是由操作和维护不良造成的偶发事故。(3)衰老区,此区故障率大,故障曲线上升快,主要原因是运行过久、机
件老化和磨损过度造成的。
2.2故障的分类
按结构分为机械和电气两类;按故障源分为机械故障和控制故障两类;就其数控系统而言分为硬件故障、软件故障、干扰故障三类。要判断是机械方面故障
还是控制系统故障,其分析方法是:先检查控制系统,
看程序能否正常运行,显示和其它功能键是否正常,有无报警现象等;再检查电机和检测元件,是否能正常运转,有无间歇或抖动现象,有无定位不准等问题。如果没有上述问题,则可初步判断故障原因在机械方面,着重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电,用手动并配合打表检查机器。
3.数控系统的常见故障分析
(1)位置环。这使数控系统发出控制指令,并与位
置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务的
关键环节;它有很高的工作频度,并与外设相联接,容易发生故障。常见的故障有:1)位控环报警:可能是测量回路开路,测量系统损坏,位控单元内部损坏。2)不
发指令就运动,可能是漂移过高,正反馈,位控单元故
障,测量元件损坏。3)测量元件故障,一般表现为无反馈值;机床回不了基准点;高速时漏脉冲产生报警,可
能的原因是光栅或读头脏了;光栅坏了。
(2)伺服驱动系统。它与电源电网、机械系统等相关联,工作中一直处于频繁的启动和运行状态,也是故
障多发部位。其主要故障有:1)系统损坏。一般由网络电压波动太大或电压冲击造成。地区电网质量不好,会给
机床带来电压超限,尤其是瞬间超限,若无专门的电压监控仪,则很难测到。在查找故障原因时,要加以注意,
还有一些是由于特殊原因造成的损坏。2)加工时工件表面达不到要求,走圆弧插补轴换向时出现凸台,电机低
速爬行或振动,这类故障一般是由于伺服系统调整不当,各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起,解
决办法是进行最佳化调节。3)保险烧断,或电机过热,以至烧坏,这类故障一般是机械负载过大或卡死。
(3)电源部分。电源失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家,这类问
题较少,在设计方面的因素考虑的不多;但在中国由于电源波动较大、质量差,还隐藏有高频脉冲类的干扰,加上人为的因素(如突然拉闸断电等),这些原因可造成电源故障失控或损坏。再者,数控系统部分运行数
据、设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内,系统断电后依靠电源的后备蓄电池或锂电池保持。
因而,停机时间比较长,拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失,使系统不能运行。
(4)可编程序控制器逻辑接口。数控系统的逻辑控制(如刀库管理,液压启动等),主要由PLC实现,必须采
集各控制点的状态信息(如断电器,伺服阀,指示灯等),它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接,
变化频繁,发生故障的可能性较多,故障类型较多。
(5)其它。由于环境条件,例如干扰,温度,湿度超过允许范围,操作不当,参数设定不当,都可能造成停
机或故障。不按操作规程拔插线路板,或无静电防护措施等,也可能造成停机故障甚至毁坏系统。
4常见故障的排除方法
(1)初始化复位法。一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次清
除故障;若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录;若初始化后故障仍无排除,则需进行硬件诊断。
(2)参数更改、程序更正法。系统参数是系统功能的依据,参数设定有误可能造成系统的故障或某功能
无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的块搜索功能进行检查,改正所有错误,确保正常运行。
(3)调节、最佳化调整法。调节简单易行的办法,可通过对电位计的调节,修正系统故障。通过调节速度调
节器的比例系数和积分时间,可使伺服系统达到既有较高的动态响应特性,又不发生振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,根据经验,先正向调节使电机起振,然后向反向慢慢调节,直到消除震荡即可。
(4)备件替换法。采用好的备件替换诊断出的坏线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,
然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。
(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,以改善电源波动。对于高频干扰可用电容滤波法,通过这
些预防性措施可减少电源板的故障。
(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中属于设计缺陷造成的偶然故障,可以不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员,以此做为故障排除的依据,有利于正确彻底地排除故障。
础上已设计了一套新型应力应变测试系统,该系统集
数据采集和处理功能于一体,减少了中间环节,操作更便捷、更简单且测试结果更精确[22]。
结束语
SHPB装置是研究材料动载特性的理想工具,SHPB
测试装置的发展是力学、材料学、计算机等技术在应用
领域的综合集成。各学科的协同发展将有力地推动
SHPB技术应用范围的扩大以及SHPB测试技术的提高。
参考文献
[1]马哓青.冲击动力学[M].北京:北京理工大学出版社,1992.
[2]KolskyH.Aninvestigationofthemechanicalpropertiesofmaterials
关键词：改造；数控车床；质量控制
如果对所用的普通车床和长时间使用的车床不进行改造，仅购买新的数控车床，则会增加许多生产厂家设备方面的成本。所以生产厂家对普通车床及长时间使用的车床进行数控化改造是必经之路。
由于进行数控化改造对于改造厂家来说，较杂又乱，但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题，在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。
普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造，新机改造是用户购买普通车床或普通光机（指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床），改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。
一、新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造
(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。
(2)增加电动刀架和主轴编码器。
(3)增加轴向电机的驱动装置，限制运行超程的行程开关，加装变频器（客户需要）以及为了加工和安全所需的电气部分。
(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。
(5)据需要增加防护设施，如各向丝杆的防护罩，安全防护门，行程开关的防护装置。
二、新机改造和旧机大修车床改造的不同点
(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动，主轴部分和尾座部分无须进行再改造。
(2)旧机大修车床由于经过长时间使用，导轨已磨损，为了保证大修后，能继续长时间使用而不变形，必须经过淬火工序，然后磨导轨，且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。
(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。
三、新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目
精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床精度》。
四、新车床改造的精度质量控制如下
(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下：用配合面进行涂色，相互配合面进行结合，并相对摩擦，然后对铲刮面进行铲刮点数检验，并对结合处用塞尺进行结合程度检验，其中刮研点不得低于6点/25*25mm，0.03mm的塞尺塞结合处，不入。
(2)丝杆与导轨平行度检验：装配丝杆时，丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。
(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。
(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。
(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证，不作为改造厂家质量控制的重点项目。
五、用户大修车床改造的精度检验
由于进行了磨导轨，基准面已变动，所以精度检验中的所有项目必须进行检验，且应严格进行控制，以保证改造后的使用性能。
六、大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点
(1)锈蚀检查：各横、纵向导轨面，主轴、主轴法兰盘，尾座空心套和各
(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施，如清洗干净后，用脂等进行防锈检查：铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净，不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质；电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。
(3)渗漏检查：大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持，大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有，必须有冷却装置，且以上和冷却中接头处，油、水箱等处都不得有渗漏现象。
(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验：
①主轴在各种转速下连续空运转4min，其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h，对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。
②主轴轴承温度稳定后，测轴承温度及温升滚动轴承：温度≤70℃，温升≤40℃；滑动轴承：温度≤60℃，温升≤30℃。
③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A)，且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳，无明显振动、颤动和爬行现象。
④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内，无故障，运行可靠，稳定。
(5)用户更换部件（包括机床部分的维修）的改造：由于车床更换部件的改造项目较多，主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。
①更换主轴轴承：由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度，必须在更换轴承后，先行检验主轴的噪声在无异常的情况下，整机噪声声压级不得超过83dB（A），然后进行加工精度检验，并检验加工工件的表面粗糙度。
②更换轴向丝杆检验：检验各向位置精度，确保在规定范围内，跑机运行达到轴向运行无不正常的冲击声和杂音。更换轴向电机：由于其它项目未进行改造，则检验仅对跑机运行的噪声进行检验，轴向运行无不正常的冲击声和杂音。检验其轴向反向间隙，以防在装配中由于装配引起反向差值不符合要求。
关键词：数控机床控制技术
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。
一、数控机床的优点与缺点
(一)数控机床的优点
对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。
加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。
生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。
良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。
自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。
(二)数控机床的缺点
数控机床的主要缺点如下：价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。
二、数控机床的种类
数控机床的种类很多，主要分类如下：
按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。
按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。
按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。
按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。
在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。
随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。
综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。
关键词： 数控机床 制造强国 发展趋势
数控技术是先进制造技术中的一项核心技术，由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受制造业的关注，其设计、制造和应用的水平在某种程度上代表了一个国家的制造业水平和竞争力。近年来，国内机床设备和技术的发展在市场需求旺盛的情况下，设备以满足市场和用户需求为主，在高性能加工的设备和技术上并没有进行很好的研究和技术储备，在市场趋于平稳的时期，我国的机床工业势必会更加缺乏竞争力。因此，国家将数控机床作为重点支持的产业项目，在发展规划中明确了发展高速、高精度数控加工设备作为主要的支持发展方向，将提升装备水平和核心技术放在重要的位置。
“机床是装备制造业的工作母机，实现装备制造业的现代化，取决于我国的机床发展水平。振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，要大力发展国产数控机床”。振兴装备制造业，机床工业需先行，这是一条经济发展的客观规律。在国民经济快速发展的拉动和国家产业政策的正确引导下，中国机床工业行业发展迅速，产销两旺，行业综合水平落后的面貌得到改变。进入21世纪以来，随着我国国民经济实力的快速增长，我国制造业在国际上的地位日益提高。目前，我国正处在工业化的中期阶段，制造业仍然是国民经济的主体和支柱。但从总体上看，我国制造业与先进国家的差距还比较明显。有人坦言：“无论今后科学技术怎样进步，发展先进的制造业将是人类社会永恒的主题，制造业也将永远是人类社会的‘首席产业’。”在当今世界上，高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的最重要标志。制造业最重要的基础是装备制造业。现在我国已是制造业大国，但并不是制造业强国。目前我国的装备制造业水平有限，以至于不能很好地满足现代化机械生产的需要。而现代制造业发展的主要方向体现在信息化制造方面，其中自动化、智能化制造则是装备制造业中的主导技术，这对于高速、高精度、低消耗的产品制造来说尤为重要。
数控机床是近展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床，是高度机电一体化的产品。随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件生产设备――机床也相应提出了高性能高精度与高自动化的要求。大批量的产品，如汽车拖拉机与家用电器的零件，以及航空航天、内燃机、军工、汽车、船舶等行业需要的重要加工设备，尤其是高刚性、高精度、高稳定性、高复合型的精密数控卧式铣镗床更是航天和军工企业急需的关键设备。
“十一五”期间，国家对装备制造业提出要求：变“制造大国”成为“制造强国”，调整产业结构，重点开发高档数控机床，提升行业水平。自主开发高速精密卧式机床，研究其相关的设计和制造技术并取得突破，对国家在高端装备领域拥有自主知识产权和核心竞争力，将起到至关重要的影响。随着工业技术的发展，各行各业对高速数控机床的需求也越来越多。2010年9月8日国务院召开常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，高端装备制造、节能环保、新一代信息技术、生物、新能源、新材料和新能源汽车七个产业作为重点领域将集中力量加快推进，国家将加强财税金融等政策扶持力度。国务院发展研究中心产业部部长冯飞预计，未来十年将是战略性新兴产业蓬勃发展的十年，到2020年，战略性新兴产业占工业增加值比重可望达到20%以上。机床工业由于技术含量和工艺要求极高，属于技术和资本密集型产业，行业壁垒很高，无论在国内还是全球范围，行业格局变化都比较缓慢。机床本属于机械行业，而机械行业与下游行业固定资产投资密切相关。下游行业每年固定资产投资中，约60%用于购买机械产品。设备工器具购置在固定资产投资中的比例保持在20％左右，并长期保持稳定。因此在机床行业下游产业中，固定资产投资的主要部分都是用来购买装备制造工具――机床。通过统计发现，机床下游行业固定资产投资增速远快于全社会平均增速水平。数控机床的需求来自于下游的机械行业固定资产投资，2011年汽车及零部件、航空航天设备、高速列车、军工、电子信息、电力设备、船舶、工程机械、模具等高端装备业崛起，行业产能高速扩张，继续带动数控机床消费的高速增长。罗百辉表示，2011年高端装备自主创新势头将更为强劲，继续带动机械工业15%以上的增速。目前我国正处于重化工业化时期，这是超脱于经济短期波动、在近几十年里对中国经济产生巨大影响的因素，对我国机械工业的发展也起着促进作用。它与长期向好的中国宏观经济一样，成为机械工业近30年来持续快速发展的最好注解。所谓重化工业化时期，也就是工业化的中期，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。中国已经超过德国，成为世界第一大机床市场。数控机床已成为机床消费的主流。预计2015年数控机床消费将超过60亿美元，台数将超过10万台。数控系统的发展趋势是：①平台数字化。②运行高速化。③加工高精化。④功能复合化。⑤控制智能化。⑥伺服驱动高性能控制。中高档数控机床的比例会大幅增加，经济型数控机床的比例不会有太大变化，而非数控的普通机床的需求将会大幅度减少。
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关键词：Solidworks，开放式数控系统，数控铣床，三坐标
随着数控机床的普及，采用数控机床己成为机械制造业改革的主要方向，如何能高质量、高效率、低费用的培训操作人员成为亟待解决的问题之一。由于数控机床的教学比较抽象需要借助实验来加深对课堂知识的理解，生产用的数控机床一般价格都比较昂贵，软件也不是开放式的结构，无法用于学生的实验教学。因此设计一种功能齐全，结构简单，软件结构开放，低成本，且具有代表性的教学实验型微型数控机床可以满足教学实验的要求。
1 总体方案的确定
实验型微型数控铣床以开放式CNC体系为指导思想，在Windows98下开发系统的硬件、软件。本研究将用Delphi语言、Solidworks及Protel软件完成对该数控铣床整体结构的设计和控制系统的接口电路(IO/TIMER控制板)、驱动电路、有关外围电路、相应控制软件的设计。绘制出试验型数控铣床的虚拟样机，根据零件图，设计零件制造的工艺；在零件加工完成后，进行装配调试，完成微型数控铣床的制作。
2 机械部分设计
微型铣床的机械部分是机床的主体部分，其设计计算主要包括：总体传动方案的确定，电机、主轴、丝杠的选取等。机械部分Solidworks虚拟制图如图1所示
图1 铣床的机械部分虚拟制图
2.1 机床总体传动方案的确定
本机床可以实现X轴、Y轴和Z轴三坐标联动。X轴、Y轴的进给是通过电机带动丝杠，丝杠又与螺母传动来实现。电机与丝杠的连接可以通过销钉来实现。在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做水平移动，从而带动工作台运动。论文参考网。Z轴的进给也是通过电机带动丝杠，丝杠又与Z轴螺母传动来实现。主轴套与Z轴螺母相连，在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做上下移动，从而带动主轴做上下运动。
2.2 设计计算部分
2.2.1 主轴的选取和校核
1）主轴选取
立式铣削切削力的计算:
由机械设计手册[1],对高速钢圆柱铣刀:
其参数按实际加工过程中平均铣削条件为准选取:
对圆柱铣刀逆加工:
主轴材料为 40Cr 钢取C=102
2）主轴校核
2.2.2 滚珠丝杠的选取
由最大动载荷Q值和导程P可以选择滚珠丝杠的型号为：CWM165-2.5-P3。
3机床控制部分设计
3.1系统硬件组成
经过分析，本三坐标数控系统决定采用单CPU结构(采用的控制PC机主频达到797MHz)。本三坐标数控铣床主要用于教学演示故对精度要求不是特别高，采用开环控制方式，用步进电机驱动输出，设计数控接口电路进行定时中断、脉冲输出以及其它开关量的输入输出。论文参考网。论文参考网。其数控系统硬件组成如图2所示[2－4]
3.1.1接口电路设计
本数控接口电路主要完成外部开关量的输入和步进电机的控制以及一些机床辅助功能的实现，性能优良、工作可靠。接口电路的结构如图3所示[5－6]。
3.1.2步进电机驱动器输出控制电路
为了输出脉冲去控制三个方向的步进电机，以及接收机床行程开关等开关量信号，在电路设计中设计了两片可编程接口芯片8255，可以对48点数字量进行I/O操作。但本微型数控铣床三坐标数控系统中仅用到了一片8255，另一片暂时未用，用于以后的功能扩展。使用的8255的 PA口、PB口、PC口均工作在基本输入输出方式。8255控制字格式如下：
D7：1，D6：0，D5：0，D4：0，D3：0，D2：0，D1：0，D0:0,
即控制字为80H
用Delphi编写CNC程序，初始化8255：
procedure TForm1.FormCreate(Sender: Object);
begin
asm
mov al,80H
mov dx,0213H
out dx,al
……
end；
在实时中断服务程序中，用8255经光电隔离向三个方向的步进电机驱动器输出控制信号，进而控制三个方向步进电机的运动，如图4所示。
4 结束语
型微型数控铣床具有体积小，价格低，功能完善，安全系数高，是三坐标驱动和生产型数控铣床工作原理相同，且具有开放的软硬件结构，基于以上的优点微型数控铣床将具有广泛的应用前景。
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论文关键词：工程训练 数控教学 仿真技术
论文摘要：介绍了工程技术训练中心数控设备与教学的概况，以及科研项目对机械加工的需求及其特点。分析表明，工程训练中心与科研团队存在巨大的合作前景，可以在改善教学的同时推进科研项目的进展。
一、引 言
工程训练中心是培养工科学生的一个重要基地，各学校在工程训练中心的建设过程中投入巨大，除基本的金属切削机床、材料成型设备外，各种数控机床、特种加工机床、精密测量等设备也已经成为工程实践教学的主力装备。2008年11月，国家机械制造基础及工程训练课程指导委员会就《普通高校工程训练中心建设基本要求》作了详细阐述，其中数控设备至少应有：6台数控车床、3台数控铣床、2台数控切割机床，并且各学校可根据实际教学需要，增加一定数量的加工中心，工程训练中心除教学任务外，还有巨大的潜力可以挖掘。同时，随着我国经济的迅速发展，国家在科学研究上的投入力度越来越大，这些科研项目对机械加工都有着巨大的需求，但这些需求一般为单件或者小批量，并且设计尚未完善或者一直处于改进之中，与现代企业的大批量生产存在一定脱节，而工程训练中心的硬件设施与任务恰好能够满足科研项目中机械加工的需求，同时又能改善学生的学习条件。
二、数控机床的特点及教学
数控机床是指可以通过计算机编程，进行自动控制的机床。与普通机床相比，数控机床具有很多优点：高柔性，适合单件、小批量生产，适合新产品的开发；加工精度高、加工质量稳定可靠、生产率高，数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性；并且数控机床对操作工人的要求降低，一个普通机床的高级技工，不是短时间内可以培养的，而相对来说数控机床操作工人培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编写简单的加工程序）。
由于数控技术教学和培训都离不开数控机床，而数控机床本身价格比较昂贵，同时训练过程不可避免地存在误操作过程，这对机床安全是一个巨大的隐患，同时数控机床的数量有限，难以满足大量学生实践训练的需求。而随着计算机技术的发展，数控机床加工仿真技术得到了迅猛发展，很好地解决了这些矛盾。数控加工仿真是一种先进的计算机人机交互技术，具有生动的界面和强大的显示功能，图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同的监控与学习要求；仿真系统的通用性较强，其语法诊断功能可以帮助学生学习编程。在模拟过程中，系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果，很容易发现和修改编写程序的错误，高仿真界面及动态的模拟仿真系统可有效地显示代替机床实际运行状况并且还能够提示操作信息，使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而既节省了机床设备和实习消耗，降低了实做危险，又大大提高了教学效率，规避了实习人员的操作风险。数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的模拟界面，使其具备了整个加工过程的模拟仿真能力，即使仿真系统在模拟中出现人为的编程或操作失误也不会危及学生和机床安全，学生反而还可以从中吸取大量的经验和教训，所以说它是初学者理想的实验、实践工具。因此，数控加工仿真技术在数控教学领域的应用日益广泛［1］［2］。 转贴于 当然，数控加工仿真技术同真正的数控机床存在一定的差别，容易引起以下弊端：（1）过于依赖计算机完成所有的操作，因为图纸绘制、G代码生成、仿真加工都可在计算机上完成，仿真与实际机床之间存在各种差异；（2）忽略加工工艺，仿真系统的仿真加工过程速度一般为5倍（调节范围：1-100），使得操作人员忽略进给速度、刀具转速和加工质量等；（3）无法保证加工质量，由于仿真软件只能仿真加工过程，对于零件的表面粗糙度和尺寸精度等无法保证。
因此，数控教学必须采用数控加工仿真与实训操作相结合的方法，即先通过仿真系统让学生对数控编程有一定的了解，再通过实训操作使学生理解仿真与机床实训的差别，不能仅仅为了学生和机床安全废除实训操作，这样既可大大减少学生理解错误而产生的各种机床损坏及人身伤害，又可提高学生的实际操作技能。
三、科研团队与工程训练中心的合作前景
随着中国经济的迅速发展，国家和其他组织在科研上的投入力度越来越大，其中理工类的科研对机械加工有着巨大的需求。绝大部分新产品开发或者新技术在开发过程中，对产品的需求并不明确或者存在一个逐渐深化的过程，对零部件的定型需要一个漫长的、反复的过程，需要对零件进行单件或者小批量的试制、修改。一般的科研团队在机械加工方面的人员、设备力量非常薄弱，如果把这些任务交给企业去做，往往价格昂贵而又费时。而这恰恰是工程训练中心的强项，并且科研团队中往往有一大批计算机基础很好的研究生，利用数控机床的仿真软件，可以较快地学习数控设备的操作技术。一般说来，在工程训练中心学习的主要群体是低年级的学生，也有少数高年级的学生，这些学生在此学习的目标往往比较简单，仅仅是学习基本的操作技术，加工零件也仅仅是作为练习。如果科研团队与工程训练中心合作，对科研团队的研究生进行培训，训练他们自己进行机械加工的能力，不仅能节省大量时间促进科研进程，更重要的是积累了加工经验，这有助于后续的设计与改进。同时，对本科生来说，与研究生一起操作数控机床不仅仅是练习了，而是在生产在科研，能够极大地提高他们的积极性，培养自信心，增加他们的知识面，能够进一步推动高年级本科生进实验室的潮流，部分优秀的低年级学生也能参与到科研中，这对本科生的其他课程学习是非常有益的。
四、结 论
数控机床加工仿真技术已经成为数控教学的重要方法，这种方法功能强大、成本低、安全可靠，可在短时间内大量培训数控操作工，这些特点与科研项目存在互补之处，双方合作是互惠互利的，既能改善教学条件，又能推动科研项目的进展。
参考文献
关键词：数控机床设计；模糊评价；层次分析法
对产品的形态进行设计，其主要的目的就是要实现产品档次的提高、产品精神功能的满足、产品市场份额的增加等。因此，在产品工业设计的内容中，形态设计是较为重要的设计内容。随着科技的发展，产品的形态对于功能的依附不断弱化，而更加注重客户的精神需求、个性表现等内容。随着控制系统可靠性的不断提高，为数控机床外形的个性设计奠定了技术基础。
一、数控机床的造型设计概述
针对数控机床造型方面有较多的研究，其中桑书林主要研究的对象为数控机床人机工程设计原则，蔡鸿明以专家系统原理为骨架实现了设计评价体系的构造，谭振宇研究了数控机床造型风格一向认知，赵道致在数据机床造型在设计中应用了质量功能展开模型与优化决策模型，朱上针对人机工程意向制度评价进行了方法及机制等方面的研究，赵江洪依据意向评价构建了数控机床造型形象信息模型，张军依据认知实验研究方法实现了机床设计知识的应用与转化模型的构建。这些研究中，数控机床造型的特点及设计方面的研究视角主要为意象感知、网络协同、人机工程等，评价策略方面的研究视角主要为语义差异法、质量功能屋等。在这些研究中，缺乏数控机床综合评价体系与评价方法的研究。
二、模糊评价模型
（一）模糊层次分析法
美国LAZADEH在1965年发表了论文――“模糊集合”，在论文中对模糊性现象进行了定量的描述，并提出了模糊性现象的分析与运算的方法[1]。在模糊评价法应用的过程中，首先应对评价参数进行选择与明确，不同的评价参数在评价中所发挥的作用也具有差异性，因此需要对参数的权重因子进行分别的确定。在评价参数及其权重因子确定之后，依据参数的特点进行拟合隶属函数的确定，按照相关的评价标准按照模糊变换的方式得到隶属度值，最终实现模糊综合评价。
美国ALSAATY教师在20世纪70年代提出了层次分析法，这种方法属于系统分析方法，最为显著的特点就是实现了定性分析与定量分析的结合。在层次分析法中，要对因素进行两两比较，从而确定因素的相对重要性，最终实现上层要素对下层元素的权重判断矩阵，从矩阵中明确元素两两之间的相对重要序列。
在参差分析法中主要包括五个步骤，即“明确问题――建立层次分析结构模型――构造判断矩阵――层次单排序――层次总排序”，通过五个步骤的计算之后得到各层构成要素对于总目标的组合权重，依据组合权重得到不同可行方案的综合评价值，从而依据评价值选择最佳方案[2]。AHP在判断矩阵构建的过程中需要进行元素的两两比较，因此其在一致性的检验方面存在较大的难度；模糊层次分析法在模糊一致性判断矩阵的构造过程中需要进行元素的两两比较，再依据模糊一致矩阵对元素的相对重要性权重进行确定。
（二）模糊评价模型
在对数控机床工艺设计进行评价的过程中，模糊层次分析法的基本流程如图1所示。
三、建立综合指标评价体系
（一）分解评价指标
在数控机床的设计过程中，涉及到的因素包括人机因素、形态因素、色彩因素、装饰因素等，此外还包括社会评价因素、经济评价因素等，实现了感性因素与理性因素之间的统一[3]。因此，在对数据机床设计进行评价的过程中，要选择多层次、多目标的分类评价模型。通过对通用造型评价标准的参照，将评价指标体系的结构确定为三层，通过AHP法对评价目标进行细分与分解，从而得到数据机床造型设计方案评价指标体系如图2所示。
（二）评价指标权重
专家对N1，N2，……，Nn进行两两对比从而确定重要性，得到模糊一致矩阵：R=（rij）m×n，有s个方案需要进行评价指标的确定，从而确定s个方案关于决策准则的决策权重。
1.建立模糊判断矩阵
通过两两比较实现判断矩阵的构成，利用模糊三角对专家的意见进行整合，从而实现模糊判断矩阵的构建。
2.模糊权重向量确定
通过列向量几何评价法确定R=（rij）m×n的模糊权重向量：
总结：
实现层次分析法与模糊理论之间的相互结合，通过评价指标的体系分解与权重计算实现评价矩阵的建立，从而对数控机床工业设计进行评价，实现模糊层次分析评价数学模型的构建与应用，对企业设计方案的评价及优化有着非常重要的指导意义。
参考文献
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【关键词】数控机床；网络；DNC系统；构建；应用
计算机网络技术的飞速发展促进了社会网络信息化的进程，在机械制造业中网络技术同样得到了广泛的应用和推广。利用网络技术对制造业中的数控机床系统进行管理，在提高生产效率方面取得了明显的优势成果。网络DNC技术相对于原有的FMS来说具有很强的优势性，因其少投资、低风险、效率高的独特优势尤其受到中小型机械制造企业的青睐。DNC网络系统主要强调信息的集成和自动化管理，将制造业中的各个设备，如加工设备、测量设备等等，利用网络连接成一个系统的整体并对其进行全方面的有效管理，在提高生产率，充分发挥设备的性能等都发挥了积极的促进作用。
1、机床网络DNC系统的结构分析
1.1 点对点型通信结构。此种通信结构在数控机床DNC网络发展的早期被广泛的应用。其网络的构建主要是利用数控机床的RS232C/422串口进行通信，其实现形式是建立在局域网的基础上，以一台计算机对应连接一台数控机床进行通信。此种通信结构的优点在于连接简单，而且投资成本较低，实现起来比较容易。但是其对通信距离具有很大的限制，而且对于RS232C接口，其容易受到外界的干扰，容易导致误码的出现，可靠性不高。而且其所能够连接的设备受限制，较难对其系统进行扩展。
1.2 局域网型通信结构。此种通信结构适用于本身具有网络接口的数控机床。机床采用网络接口能够直接实现车间的局域网连接。此种通信结构作为一种比较先进的通信结构形式能够很好的实现数据的传输和共享。其具有良好的纠错能力，较高的可靠性，同时容易将其扩展，通信效率较高。但是因为其结构的复杂性，使其很容易遭受电子干扰且投资较大，而且容易受到地理位置的限制。
1.3 现场总线型通信结构。现场总线型通信结构作为面向现场和车间的数字、串行的数据总线通信网络，已经成为现代机床网络系统的主要网络形式。此种通信结构具有节省投资、准确性高、可靠性好的优点，而且其结构组成简单，组装起来也很方便。但是其在兼容性方面表现较差，开发比较困难。
2、服务器软件的设计
在DNC网络系统的中心服务器上设置服务器软件以提供服务于客户端。在机床网络DNC系统的服务器中心，主要包含以下服务器软件模块：
（1）通讯服务软件。机床的通信服务通常需要采用串口通讯软件、NFS服务软件和FTP服务软件其通信提供软件支持。机床串口通信服务软件在根据机床协议的要求进行自主的开发，也可以直接采用商品化的软件，以满足企业的需要为前提条件。NFS软件为带网络接口的机床的通讯服务，本论文研究的DNC系统采用的是CIMCO NFS Serve。FTP服务软件为Fanuc系列带网络接口的机床的通讯服务，本论文研究的DNC系统使用MS IIS。
（2）数据服务软件。此服务软件作为数据存储的中间处理层，其主要功能在于对机床和计算机直接的通讯以文件的形式进行存储和传递，除了对通信服务器的世界起到监视作用之外，还可以对数据库的信息进行读写和操作。数据服务软件的工作流程如下图1所示：
（3）Web服务软件。此软件作为客户端和数据库的中间层，其功能在于对应用程序的规则进行封装、对于访问数据库的各个细节进行屏蔽，另外给客户端的不同应用提供统一的接口以进行访问。使用Web服务可保持数据的统一，其便于扩充的有点也为新功能的增加提供了方便。
3、客户端软件的设计
对于机床网络DNC来说，支持其应用的各种应用软件由两部分组成，即DNC应用软件和管理应用软件。对于管理应用软件来说，其设计是建立在满足企业需要的基础之上，并在相关工作人员的计算机端口上进行运行。DNC应用软件的主要作用在于为数控机床设备提供编程的借口，以DNC服务器上以WebService的形式进行运行，以为企业提供网络服务。
3.1 DNC应用软件。在机床网络DNC系统中，DNC应用软件用以接受来自企业信息系统，如：制造指令的执行系统、车间制造的信息系统等传递过来的加工信息指令，并将网络DNC提供的服务加以调用，用以实现信息成为设备控制指令的转换。DNC应用软件可以作为企业信息系统和数控机床设备编程的一个接口来看待。对于此项接口，可以通过各方面细节，如：设备型号、通信服务协议等的封装操作，将其打造成为一个具有一致性的机床设备编程接口，以满足程序调用的需要。
3.2 管理应用软件。管理应用软件主要作用在于对机床加工过程中相关的各种元素进行有效的管理。数控加工是一个人员、设备、信息加工等多种元素参与的生产活动过程，不仅要保证一定的生产效率，还要保证产生的生产质量满足要求。对于中小型企业来说，数控机床的生产加工过程需要对生产、分配、回收、入档记录等各个环节的操作。其整个生产过程需要生产组长、程序元和操作员等相互配合共同完成。因此，在管理应用软件的设计上，可将各个加工环节建立实体关系模型，根据加工零件的工序和设备类型进行数控操作的编程，并将得出的结果予以保存和上传。综合分析结果进行数据库的建立，并将对数据库的访问操作在WebService中进行封装。
4、结语
将机床网络DNC在机床制造中加以构建和应用，实现了生产信息和设备信息的网络化管理，提高设备利用率的同时有效提高了生产的效率，实现了良好的经济效益。机床网络DNC的构建使机床通过网络和计算机之间实现了双向通讯，计算机和机床设备之间的数据交换实现了高效性和可靠性的传送。数控程序的计划产生、分发、回收、存档管理更加的规范化。零件的加工工序和设备以及程序员、操作员之间实现了有效的连接，对于数控程序的执行状态可以进行直接有效的管理，提高了生产的质量，从而带来更好的经济效益。
参考文献
国家科技进步奖是中国科技界的最高奖项之一，这一项目之所以能够获奖，是因为它开创了中国数控制齿机床的新纪元，是中国机床行业推动数控机床产业化工程的样板。然而鲜为人知的是，这一获奖项目的背后，还隐藏着一个重大贡献：它开创了产学研合作的全新模式。
■ 用中国装备装备中国
1999年，重庆机床集团董事长、总经理廖绍华上任时，国内机床市场格局悄然发生变化：一度以“傻大黑粗”式的传统产品为主的机床市场，正被从国外涌进的高档精良的数控机床蚕食，70%以上的高端市场都被国外厂商牢牢控制。作为中国第一台制齿机床的诞生地，重机仅1998年的亏损就高达4000万元，重机正濒临“停摆”的边缘。
廖绍华没有灰心，在困境中，他看到的是希望：制齿装备业是涉及范围极广、上下游产业链很长的制造行业，其技术水平直接影响到汽车、船舶甚至军工等产品的质量。制齿机床是制造装备的“母机”，数控系统是它的“大脑”，数控制齿机床产业化不仅仅关系到一家企业的生死存亡，更关系到中国能不能更好地融入全球化分工的大潮流。强大的制造业背后一定有强大装备工业作支撑，中国正在成为世界的制造中心，廖绍华带领重机人喊出了“用中国装备装备中国”的口号。1999年，重机亮出自主创新的旗子，从此拉开数控制齿机床研发和产业化的序幕。
■ 用“自主创新”创新产学研合作模式
数控制齿机床项目是个庞大的系统工程，单靠企业的力量显然是力不从心。重机决定与高校和科研院所合作，走产学研结合之路。
廖绍华与重庆大学制造系统工程专家刘飞教授的牵手，源自一次偶然的机会。2001年在上海世界装备技术论坛上，刘飞阐述的“绿色再制造”理论，让参加论坛的廖绍华兴奋不已。
“绿色再制造”理论在1996年由美国制造工程师学会倡导，即使在美国，当时也还没有广泛地被应用于实践。“国内特别是内陆企业家，很难嗅到这种国际前沿理论的气息。”打动刘飞的，正是廖绍华的眼光和嗅觉。
无独有偶，毕业于重庆大学的廖绍华也深知这位年逾花甲的老人在学术方面的造诣。刘飞身肩重庆大学制造系统工程研究所所长、重庆制造业信息化生产力促进中心主任等行政职务，并兼任国家“863”计划专家委员会成员、重庆市政府科技顾问团顾问、国际工业工程学会理事等学术职务，是有突出贡献的国家级专家。在刘飞的背后，还有一支由博士和硕士组成的庞大的科研团队。
两人的握手，很快促成重机与重大的合作。
产学研合作，往往由于企业方和科研方的出发点不尽一致，两者很难实现“水融”。
在大学和科研院所，做项目研究是与论文、职称、评奖联系在一起的，而企业更看重的是实实在在的市场效益。
廖绍华明白，自主创新能否成功，首先必须用自主创新的精神和要求，来创新产学研合作模式。
重机与重大的产学研合作模式，是一次全新的自主创新。
在产权模式上，双方签订了以课题的技术开发和成果产业化效益分配为主要内容的产学研合作协议，明确了高校以技术开发为主、企业以工程示范和产业化应用为主的工作分工，明确了科研经费的来源、分配以及未来效益的利益共享机制。
在组织模式上，双方针对具体项目成立了联合工作领导小组和工作小组。领导小组由企业领导和学校课题负责人担任，工作小组由双方责任部门的负责人和技术骨干组成。同时，双方就课题的目标、内容、技术路线以及产业化实施方案等不定期地召开研讨会。在日常工作中，通过工作小组联席会加强双方交流，并将工作进度纳入企业和学校的工作计划，责任明确到个人，进度细化到日期。
更让人眼前一亮的是人才培养模式。围绕具体的科研课题，重大吸纳重机的优秀技术人员，结合课题任务攻读工程硕士学位，引导他们成为课题的骨干力量；而重机又吸纳重大的博士毕业生到企业从事博士后研究，引导他们成为产学研合作的中坚力量。同时，双方还采取学校派人到企业兼职、企业派人到学校任兼职教师等方式，不断推进双方在人才培养方面的深度合作。
全新的产学研合作模式，很快结出累累硕果。2005年，数控制齿机床家族诞生了新的一员。由重机主导、重庆大学参与研发的七轴四联动数控自动滚齿机开发成功并投入批量生产。它的工作效率是传统机器的2―3倍，单件成本仅为传统机器的60%。在它身上，完全展示出世界制造业绿色环保、自动化、柔性化、高速、高效、高精度的技术发展潮流。
令廖绍华自豪的是，这种国内首创的自动滚齿机全部为自有技术并拥有完全知识产权，与世界著名的滚齿机制造商美国格里森公司、德国利勃海尔公司的同类产品相比，加工精度和技术参数相当，而价格只有国外产品的一半。
■ 用数控机床控制机床市场
作为企业负责人，廖绍华十分清楚，用“自主创新”创新产学研合作模式，其目标不在于赢取“一城一池”，而在于激活创新的源头，建立全新的创新体系和平台。尝到与重大合作的甜头后，重机频频与全国众多优秀高校和科研院所结成稳固的战略联盟。除了重庆大学，重庆交通大学、重庆工学院和清华大学、四川大学、湖南大学、哈尔滨工业大学、甘肃工业大学、香港蒋氏基金等，都成了重机的合作对象。
依靠这种自主创新的产学研合作模式，重机的数控高效制齿机床项目不仅荣获2007年度国家科技进步二等奖，而且产生了显著的经济效益。
2007年，重庆机床集团一举击败美国格里森公司，成为法国斯莱克玛公司的供应商。在此之前，格里森作为全球最大的制齿装备生产企业、当今世界齿轮机床领域的翘楚，一直为斯莱克玛提供制造飞机发动机的数控机床。
和世界一流同行竞技，向世界知名企业出口数控机床，这对重机而言，已不是第一次。2006年3月，韩国现代、起亚等著名汽车制造商的配套厂家――韩国某知名齿轮制造商就向重机发来订单，要求增订两台数控机床，并于当年5月再次派人到重机，联系采购高档数控机床等事宜。这家韩国公司在2004年就购买了重机生产的4台同类型数控机床，使用一年后，对产品十分满意。
