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數控技術論文摘要篇一

【摘要】數控技術作為現代制造技術的基礎，其作用越來越廣泛。隨著數控機床廣泛應用于生產加工領域，數控技術人才的培養引起各職業院校的重視。本文結合黃石職業技術學院構建計算機數控仿真實訓室的實踐，介紹了構建的主要原則、方案及特點，并提出了使用計算機數控實訓室的幾點看法。

【關鍵詞】計算機數控仿真實訓室；建設；方案；特點及應用

隨著經濟的高速發展和現代制造業的巨大進步，現代數控機床廣泛應用于各生產加工領域，社會急需大量熟練的數控操作工人。為適應社會的發展，滿足數控專業學生實訓的需要，很多學校正在籌建或擴建數控實訓室。

由于受資金限制，各學校大多經費有限，不大可能投人巨資配備大量的數控車床供學生實訓之用，因此數控機床的數量與學生數量相比，相差很大，直接影響實訓效果。所以學校在采購少量數控機床之后，再建設計算機數控仿真實訓室不失為一種好辦法。構建計算機數控仿真實訓室的目的是為了充分利用現代計算機軟、硬件技術，輔助學生進行數控機床實習，提高實訓質量，使學生更好地掌握和提高數控加工技術。

為了達到這個目的，首先要求構建的數控仿真實訓室能夠逼真地反映各種真實數控機床的界面，逼真地模擬真實機床的加工過程，學生通過模擬實訓，能夠較快地熟悉真實機床的操作控制面板，熟練掌握基本的操作，為今后盡快適應生產實際打下良好的基礎。其次，可以準確地驗證學生手動編寫或自動生成的nc代碼程序，顯示加工效果，使學生充分理解各編程指令的功能、作用，全面掌握編程方法和編程技巧。

一、計算機數控仿真實訓室硬件構造

我們建議一個計算機數控仿真實驗室配備50臺左右的計算機，這樣可以基本滿足人手一機的需求，大大提高學生的動手能力。

1.硬件系統

(1)品牌或兼容計算機50臺左右(內存不低于512m，推薦使用獨立顯卡);

(2)服務器一臺(用于運行軟件加密狗及教師演示);

(3)足夠端口的交換機；

(4)雙絞線若干、水晶頭若干。

2.軟件系統

(1)操作系統：中文windows xp操作系統專業版；

(2)多媒體教學軟件：極域電子教室v4.0;

(3)數控仿真及自動編程系統軟件：宇龍數控加工仿真系統v4.8;caxa數控車2008;caxa制造工程師2008;master cam 9.1;auto cad 2004。

3.網絡配置

(1)網絡拓樸結構：星形拓樸結構；

(2)網絡協議：tcp/ip協議；

(3)網絡類型：windows對等局域網。

二、數控仿真軟件的應用

構建計算機數控仿真實訓室的關鍵是使用數控仿真系統。目前，不少軟件公司為了適應市場的需要，相繼開發出許多優秀的商品化數控仿真系統軟件。這類軟件的價格相對來說，也不太昂貴。目前購買一套國產50節點的仿真軟件一般只有幾萬元，僅相當于一臺數控機床的幾分之一甚至幾十分之一。此外使用數控加工仿真系統還可以提高實訓安全性：有了仿真系統，可先在上面進行編程和操作訓練，并檢驗程序的正確性之后，再去操作實際機床，由此可大大降低操作事故的發生。

我們選用了上海宇龍軟件工程有限公司開發的“數控加工仿真系統v4.8”，這個軟件可以在計算機上真實地顯示數控機床的操作面板、逼真地模擬數控機床的加工動作，顯示加工效果，完全能夠滿足學生學習、實習訓練的需要。

1.數控系統的仿真

2.操作面板的仿真

這個功能可以幫助學生熟悉培訓機床的操作面板，記住各個按鈕的位置以及機床的操作。包括機床指令，機床模式的改變，單步，跳步等調試程序功能。

3.零件加工的仿真

通過前面2個面板的仿真，學生可以在交互的方式下，仿真零件的加工過程包括：建立零件毛坯，零件的裝夾，零件的找正，刀具的定義，用戶坐標系的建立輸入程序，調試程序。自動完成零件的加工和零件尺寸的測量過程。

數控仿真軟件的應用，不僅緩解了數控設備數量不足的難題，而且結合數控仿真軟件，我們通過培訓課程，學時等方便的改進，還大幅提高了數控培訓的效果。由于數控仿真軟件在數控系統面板和機床操作面板上與機床實際操作完全一致，支持常用的數控指令，一臺計算機就是一臺數控機床，在一個50人的標準計算機機房內，學生可以人手一機使用仿真系統。通過實踐效果的反饋，經過仿真訓練的學生在實際機床上，上手速度快，機床的實際利用率比以前得到了較大的提高。

三、cad/cam軟件的應用

目前采用cad/cam一體化集成形式的軟件已成為數控加工自動編程系統的主流，目前，應用較廣泛的cad/cam軟件主要有ug、pro/engineer、master cam、caxa制造工程師等。我們在構建計算機數控仿真實訓室的時候采用了北航海爾軟件公司的caxa制造工程師軟件。在實訓教學過程中我們有如下應用：

1.自動編程，設置工藝參數，定義零件加工工藝

自動編程是數控編程領域一個重要的組成部分，應用計算機輔助制造軟件進行數控加工自動編程，然后經過后置處理轉換成nc程序代碼。我們只需要利用caxa系統中的cad繪圖建模功能繪制生成三維零件模型，再選擇合適的加工工藝方法，安排零件的加工工序，確定粗加工、半精加工、精加工所對應的不同加工表面的刀具、切削用量、進退刀路徑、主軸轉速等參數后，該系統便自動計算出機加工余量，并動態顯示出和粗加工、半精加工、精加工所對應的不同加工表面的刀位軌跡和機床代碼，省去了人為編制nc程序的煩惱。

這一過程將數控編程、制造工藝、刀具、數控機床、數控加工等課程有機地結合起來，使學生覺得以前所學的知識不再孤立、枯燥，在數控技術課程中達到了融匯貫通，并在計算機上變得生動、形象起來，鞏固了學生的加工工藝方面的知識，強化了利用caxa系統數控教學的效果。

2.利用caxa系統，對計算機計算的刀具軌跡進行模擬仿真

caxa特有的模擬仿真功能，可以進行三維真實感動態仿真加工，每個學生都有模擬加工的機會，省時間、省材料、省設備投入，在仿真過程中，刀具沿著所定義的加工軌跡進行動態加工，學生可以直觀地掌握數控加工的過程，判斷刀具軌跡的連續性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情況，刀位計算機是否正確，加深了學生對加工工藝的理解和對刀具軌跡的認識。學生可以發揮自己的創造性和綜合能力，對不滿意的加工結果重新進行零件建模或重新定義刀位軌跡，實現虛擬設計與虛擬加工。

3.將刀具軌跡轉換成數控加工程序，并可傳送至數控加工仿真系統或數控機床進行加工

前面所做的工作均是刀具運動的軌跡，學生還很難將nc程序和實際的加工聯系起來。因此我們可以將生成的代碼導入數控加工仿真系統中進行模擬加工，或者在條件允許的情況下，讓學生將零件的nc程序通過數據接口傳至數控機床，控制機床進行加工，使學生對數控加工有更進一步的認識。

通過建設計算機數控仿真實訓室，我們可以根本解決實訓機床不夠用的問題，并且投入少、消耗低、安全性高。在教學過程中，我們可以從操作到編程立體化的培訓學生，使學生對數控加工這個領域有了更深刻的了解，也有利于學校對這門學科的開展。但這種方法只適合于那些資金相對緊張的學校采用，畢竟仿真操作與實際操作在細節上存在一定的差異，因此，仿真實訓只能在一定程度上輔助學生掌握基本的操作，而不能以虛擬的實訓完全代替真實的訓練，有條件的學校學校必須配置必要的數控機床，必須有數控實習車間，讓學生實際操作，理論實踐相結合，才能收到應有的效果。

參考文獻

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[3]周志強。數控加工實訓[m].電于工業出版社，2006.

數控技術論文摘要篇二

摘要：故障診斷技術已經有30多年的發展歷史，但作為一門綜合性新學科《故障診斷學》，還是近些年發展起來的。從不同的角度出發，設備故障診斷的理論和方法很多，其中故障診斷專家系統方法是近年來故障診斷領域最顯著的成就之一，其內容包括診斷知識的表達、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識的獲取等。

關鍵詞：數控機床 故障樹分析

故障診斷始于機械設備故障診斷，主要指制造設備和制造過程的狀態監測與故障診斷。制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具；制造過程指制造工藝過程、工藝參數。機械設備運行時的狀態監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運行狀態進行監測；二是在發現異常情況后對設備的故障進行分析、診斷。

設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發展起來的。歐洲各國在歐洲維修團體聯盟（fenms）推動下，主要以英國倡導的設備綜合工程學為指導；美國以后勤學為指導；日本吸收二者特點，提出了全員生產維修（tpm）的觀點。

美國自1961年開始執行阿波羅計劃后，出現一系列因設備故障造成的事故，導致1967年在美國宇航局（nasa）倡導下，由美國海軍研究室（onr）主持成立了美國機械故障預防小組（mfpg），并積極從事技術診斷的開發。美國診斷技術在航空、航天、軍事、核能等尖端部門仍處于世界領先地位。

英國在上世紀60—70年代，以機器保健和狀態監測協會（mhmg&cma）為最先開始研究故障診斷技術，在摩擦磨損、汽車和飛機發電機監測和診斷方面具領先地位。

日本的新日鐵自1971年開發診斷技術，1976年達到實用化。日本診斷技術在鋼鐵、化工和鐵路等部門處領先地位。

我國在故障診斷技術方面起步較晚，1979年才初步接觸設備診斷技術，近年來得到迅速發展。目前國內對裝備的故障診斷技術，尤其是板級故障診斷技術的研究有了較大的進展。經過二十多年的研究與發展，我國的故障診斷技術己廣泛應用于軍工、化工、工業制造等領域，如數控機床、汽車、發電、船舶、飛機、衛星、核反應堆等。

1、故障診斷主要內容

故障診斷的實質是在診斷對象出現故障的前提下，通過來自外界或系統本身的信息輸入，經過處理，判斷出故障種類，定為故障部位（元部件），進而估計出故障可能時間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價、決策以及進行維修的建議。

現代故障診斷的主要內容應包括實時監測技術，故障分析（診斷）技術和故障修復方法三個部分。從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術領域發展的同時，又作為故障診斷的技術共同協調發展。

2、數控機床故障診斷常用的方法

（1）直觀法。由維修人員利用感覺器官，觀察故障發生時的各種聲、光、味等異常現象，查看cnc機床系統的各個模塊和線路，有無燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這是一種最基本和常用的方法。

（2）cnc系統自診斷法。數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在crt上顯示報警信息，或通過發光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是cnc機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。

（3）功能程序測試法。功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生可能的部位和故障原因。

（4）模塊交換法。所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。

（5）原理分析法。根據cnc組成原理，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，從邏輯關系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個系統或每個部件的工作原理，才能對故障部位進行定位。

（6）plc程序法。根據plc報警信息，查閱有關plc程序，對照報警點相應的模塊程序，比較相關i/o元件的邏輯狀態，判斷故障。

數控機床的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時常同時采用幾種方法綜合運用，分析并逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。

3、數控機床故障診斷技術發展趨勢

（1）針對數控車床不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和處理技術，知識的表示方法；（2）針對現代數控設備復雜化、集成化、自動化程度的提高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術的融合，系統級診斷技術，混合智能診斷技術的研究；（3）針對專家系統知識獲取的瓶頸問題，更強調自適應能力和自學習能力的研究，在線診斷技術、多傳感器技術的研究。

數控機床的故障診斷一直是困擾操作、維修人員的難題。由于數控機床的安全性和工作可靠性對于生產單位的效益直接產生很大的影響，專家系統在故障診斷領域中的應用，實現了基于人類專家經驗知識的設備與系統故障診斷技術。

cnc機床作為一個復雜多變的非線性系統，充分考慮自然情況的變化以及人為誤操作，如何結合模糊技術以及人工智能方面的優點，總結出更加智能的故障診斷方法，將是以后需要努力的方向。

隨著設備自動化的進一步提高，其故障診斷也變得更加的復雜，特別是對于工程機械來說，要解決作業過程中的所有故障是十分困難的。鑒于此情況，在技術實力雄厚的科研院所建立遠程故障診斷系統，通過internet與工程機械操作現場連接，建立一個實時故障檢測系統，及時地發現作業過程的故障，迅速地進行診斷。在本地的故障診斷系統無法解決時，利用internet訪問遠程故障診斷中心，通過技術實力雄厚的科研院所來解決這些故障，及時地恢復生產，也有效地實現了技術資源共享，因此基于internet的遠程故障診斷系統將是一個重要的發展方向。

數控技術論文摘要篇三

：本文根據自身實踐和理論研究，對數控機床中的閉環控制系統進行了具體的論述，重點闡述了伺服閉環控制系統的主要特點，以及pid控制方法在速度閉環控制方面的應用，并以fanuc機床位具體案例，詳細的分析了pid參數的調試方法，對閉環控制在數控機床中的推廣應用提供了有力的技術支撐。

：數控機床的論文

在現代化的設備生產中，數控機床的應用變得越來越廣泛，而且對數控機床加工精度和速度的要求也越來越高。為了更高精度、更高自動化水平的控制數控機床的加工，需要在加工過程中加入反饋調節，從而對機床加工過程中的誤差因素進行實時調節，使誤差不會隨時間的延續進行累積，即在數控機床上實施閉環控制。目前，在數控機床上應用閉環控制系統的設備很多，并且這些機床在加工復雜精密零件時取得了很好的效果。本文根據自身實踐經驗和理論研究，對閉環控制在數控機床中的應用理論及具體案例進行了詳細的論述，為閉環控制在數控機床中的應用和推廣提供了有力的技術支撐。

2.1數控機床中的閉環控制特點

在數控系統中，伺服控制系統必須具備較好的穩定性、動態特性、穩態特性、魯棒性等。在所有的伺服系統中，穩定性是其最根本的要求，系統的穩定性有兩種重要的作用，一是能自動排除外界對系統的干擾，能在有外部干擾的環境下，精確調節定位，二是自動恢復穩定狀態，不管系統處于什么樣的初始狀態，都能夠快速準確的進行定位；在閉環伺服控制系統中，動態特性是其最重要的衡量指標，它主要表現在系統的響應速度和振幅，在通常狀態下，系統的最大振幅就表達這系統的控制精度，振幅越小，精度越高，而系統的響應速度是影響振幅的重要因素，系統的響應速度越快，系統的過渡時間就越小，系統的誤差就越小，控制精度也就越高；穩態特性閉環控制系統的正常工作狀態特性，主要是是指控制系統經過過渡階段后，進入穩定狀態的情況下，其最終輸出的穩態指與預期的穩定指相符合的程度，通常情況下，伺服閉環控制系統會因為自身結構、內部摩擦力、外界干擾等非線性的因素導致系統的實際的穩態值與期望值存在一定的誤差，這種誤差就是穩態誤差，穩態誤差是衡量閉環控制精度的重要指標，而通過加入穩態誤差補償，可以有效的調整伺服控制系統的控制精度和跟蹤速度；魯棒性的主要作用是幫助閉環控制系統控制誤差，其主要特點是在系統的約束條件發生變化時，保持系統自身的功能特性不變，即對于具有較好魯棒性特征的閉環控制系統，即使參數發生了變化，控制自身仍有保持穩定性不變，系統的響應速度和振幅也不會隨參數變化而變化，如魯棒性好的數控機床長期使用造成的機械零件磨損不會導致機床自身誤差的增大。

2.2閉環控制系統中的pid控制技術

pid控制技術是閉環控制中最早發展起來的一門技術，它以算法簡單、可靠性高、調整方便、魯棒性好等優點在工業控制領域廣泛應用，尤其在一些被控對象的結構和參數有一定的不確定性，沒法得到精確的數學模型的情況下，可以采用pid控制技術依據現場調試和經驗確定系統控制器的結構和參數。在實際工程應用中，也有僅采用pi控制和pd控制的控制系統。pid控制技術是一種線性調節技術，它將系統的偏差分為比例、積分、微分三類運算對被控量進行具體的調節。它對速度的調節主要是根據速度指令（rt）與傳感器反饋的回來的實際y（t）進行比較構成控制的偏差e（t），并將此偏差按比例（p）、積分（i）、微分（d）的方式進行線性組合，最終形成控制量u（t）對驅動器進行控制，從而達到對電機速度的精確控制的目的，具體列公式如下：

2.3閉環控制系統在數控機床中的應用

在數控機床的閉環控制系統中，pid控制技術的應用非常廣泛。本文以fancoi機床為例，其控制器的調試就主要分為比例增益、積分增益、微分增益三個部分，具體調試過程如下：首選將驅動器設置成速度控制模式控制，對便于對伺服驅動器參數進行優化調節。伺服驅動器的調節參數就是比例常數kp、微分參數kd和積分參數ki，根據實踐經驗和現場控制需要，手動對pid的三項控制常數進行具體的調節。首先，確定速度比例增益常數kp的值。當閉環控制系統安裝完畢后，第一步是對比例增益常數kp就進行調節，因為在三個增益參數中，比例增益對振幅起到最主要的作用，確定比例參數的值后，再對積分增益ki和微分增益kd進行調節，調節比例參數的方式是在對先將積分增益ki和微分增益kd設置為零，再從零逐漸增加比例參數kp的值，觀察伺服電機停止時的振蕩情況以及電機轉速的忽快忽慢現象，如果隨著kp值的增加，系統產生振蕩現象，就降低kp值，消除振蕩，穩定轉速，從而初步確定kp的值。在確定kp的值后，保持kp不變，從零逐漸增加系統的積分增益常數ki的值，觀察積分增益的效應現象，當積分增益參數超過臨界值后就會導致控制系統的振動不穩定，這時將ki值進行回調，消除振蕩，穩定轉速，此時的ki值就是初步確定的控制系統參數。最后，對控制系統的微分增益進行具體的調節。微分增益的調節可以有效的降低控制系統的振幅，它的主要工作原理是對系統進行預先控制，就是在系統的振蕩發生之前對其進行校正，在實際調節時，從零開始逐步增加kd的值，從而改善旋轉速度的穩定性。

本文根據自身實踐和理論研究，對伺服閉環控制系統的特點進行了論述，并對pid控制技術的原理以及實際生產中的參數調節方法進行了具體的闡述，不僅為閉環控制技術在數控機床中應用提供了有力的技術支撐，也為閉環控制系統在數控機床中的推廣應用提供了有效的理論依據。

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