緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇自動化機床論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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（一）時展的具體要求

隨著經濟全球化腳步不斷深入，我國逐漸進入高效機械化時代，各行各業都開始逐漸使用機械設備進行高效率的生產和制造，機械設計制造及自動化專業可謂是一門具有較大發展潛力的專業。但是目前我國大部分機械設計制造及自動化專業的畢業生多數存在理論知識較強，但沒有實際操作能力，而且沒有自己的主觀想法。當今時代是人才競爭的時代，而大量的畢業生卻不能滿足現代企業的生產和發展需求[1]。所以說，加強對機械設計制造及自動化專業學生的創新思想和實踐性能力指導成為了當今時代的具體發展需求，使學生能夠更加靈活的應用知識進行靈活的工作和創造，成為眾多企業所渴望擁有的創新性應用型人才。

（二）促進學生的全面發展

在教學的過程中，如果僅僅是講解理論基礎知識，就會造成學生的片面性思維想法，學生無法更加直觀的理解理論知識，特別是在機械設計制造及自動化專業的教學過程中，復雜而具有強大邏輯性思想的理論知識如果不加以實踐證明，學生將會非常難以深入理解[2]。在教學的過程中，組織學生進行實際操作訓練，在實踐的過程中，注重引導學生進行自主思考和自主創造，不斷培養學生形成良好的思維能力和邏輯思想，并通過不斷的學習，促進學生的全面發展，真正成為社會和企業真正需要的創新性應用型人才，在激烈的市場就業環境中，成為眾多企業爭相需要的人才

二、機械設計制造及自動化專業創新性應用型人才培養模式

在高校機械設計制造及自動化專業的教學過程中，教師要注重以培養學生的創新性能力，成為創新性應用型人才為主要教學目標，使學生能夠適應現代快節奏的發展規律，更好的成長和發展。

（一）構建實踐性課堂模式

在對機械設計制造及自動化專業學生教學之前，教師應該對教學的內容進行科學的規劃，在機械設計制造及自動化專業中，主要有基礎教育課程、專業教學課程和任選課程，教師要結合教材要求，根據學生的性格特點等因素進行合理、科學的課程規劃。實踐性課堂的構建過程中，主要的教學體系有基本素質訓練、基本技能訓練、專業技能訓練、專業綜合實踐和創新能力訓練這五個模塊。在每個模塊的教學過程中，從簡單的知識帶動課堂的氛圍，再通過問題引導、實踐活動等方式，逐漸加深學生對知識內容的深入理解，通過一系列前后鏈接、循序漸進的教學過程，使學生能夠通過對不同環節的直觀感受和體驗，提升對機械制造的認識和靈活應用，將實踐性理論和活動貫穿于教學的始終。

（二）注重更新課堂內容

在教學的過程中，教師要注重不斷更新教材內容。近年來，隨著我國經濟的快速發展，科學技術水平也在不斷提升，而教材的編寫通常具有一定的年份限制，固定的教材內容有時會無法跟上時代和社會發展的腳步，機械理論知識較為落后，滯后于科技現實，無法跟上科技創新的節奏。所以在教學的過程中，教師要注重實時科技信息，結合教材內容，將最先進的科學技術知識為學生講解，并補充相關理論信息，優化課堂結構模式，可以通過引入多媒體教學方法，以視頻或者圖片的方式為學生生動、形象的展現理論知識，增加學生的學習記憶。

（三）注重培養學生的創新意識

在教學的過程中，教師要鼓勵學生積極參加各類競技活動或者比賽項目，并幫助學生、引導學生，使學生能夠通過各類機械比賽活動不斷展現自己的個性化創作思維和創新意識，并在各類大賽項目中，不斷的豐富自己的知識理論、擴展學生的視野，加強對自身能力和素質的鍛煉，成為具有高技能、新想法的應用復合型型人才。

篇（2）

1機床進行數控化改造的必要性

微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。

由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。

可以實現加工的自動化，而且柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。

由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現時間無看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。

以上這些優越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。

宏觀上看，工業發達家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業（包括軍、民機械工業）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。

2如何進行機床數控化改造

2．1數控化改造的內容。機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

2．2數控系統的選擇

數控系統主要有三種類型，改造時，應根據具體情況進行選擇。

步進電機拖動的開環系統。該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環系統，該系統的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節距精度，所以系統的位移精度較低。該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。

異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統。該系統與開環系統的區別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據產品技術要求，決定是否采用這種系統。

交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統。半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數控系統的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和沈陽高檔數控國家工程研究中心。選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。3數控改造中主要機械部件改裝探討。

一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。

滑動導軌副。對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。

齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。

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1機床進行數控化改造的必要性

微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且 些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。

由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。

可以實現加工的自動化，而且 柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。

由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規定的順序自動去執行，從而實現自動化。數控機床只要更換一個程序，就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產得以自動化，故被稱為實現了“柔性自動化”。

加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

可實現多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現 時間無 看管加工。由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。

以上這些優越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統）以及CIMS（計算機集成制造系統）等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。

宏觀上看，工業發達 家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業（包括軍、民機械工業）進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS（管理信息系統）、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重（數控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達20.8％，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。

2如何進行機床數控化改造

2．1 數控化改造的內容。機床與生產線的數控化改造主要內容有以下幾點：其一是恢復原功能，對機床、生產線存在的故障部分進行診斷并恢復；其二是NC化，在普通機床上加數顯裝置，或加數控系統，改造成NC機床、CNC機床；其三是翻新，為提高精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度；對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新；其四是技術更新或技術創新，為提高性能或檔次，或為了使用新工藝、新技術，在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。

2．2數控系統的選擇

數控系統主要有三種類型，改造時，應根據具體情況進行選擇。

步進電機拖動的開環系統。該系統的伺服驅動裝置主要是步進電機、功率步進電機、電液脈沖馬達等。由數控系統送出的進給指令脈沖，經驅動電路控制和功率放大后，使步進電機轉動，通過齒輪副與滾珠絲杠副驅動執行部件。只要控制指令脈沖的數量、頻率以及通電順序，便可控制執行部件運動的位移量、速度和運動方向。這種系統不需要將所測得的實際位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環系統，該系統的位移精度主要決定于步進電機的角位移精度，齒輪絲杠等傳動元件的節距精度，所以系統的位移精度較低。該系統結構簡單，調試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。

異步電動機或直流電機拖動，光柵測量反饋的閉環數控系統。該系統與開環系統的區別是：由光柵、感應同步器等位置檢測裝置測得的實際位置反饋信號，隨時與給定值進行比較，將兩者的差值放大和變換，驅動執行機構，以給定的速度向著消除偏差的方向運動，直到給定位置與反饋的實際位置的差值等于零為止。閉環進給系統在結構上比開環進給系統復雜，成本也高，對環境室溫要求嚴。設計和調試都比開環系統難。但是可以獲得比開環進給系統更高的精度，更快的速度，驅動功率更大的特性指標。可根據產品技術要求，決定是否采用這種系統。

交/直流伺服電機拖動，編碼器反饋的半閉環數控系統。半閉環系統檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執行部件的位置。它只能補償系統環路內部部分元件的誤差，因此，它的精度比閉環系統的精度低，但是它的結構與調試都較閉環系統簡單。在將角位移檢測元件與速度檢測元件和伺服電機作成一個整體時則無需考慮位置檢測裝置的安裝問題。當前生產數控系統的公司廠家比較多，國外著名公司的如德國SIEMENS公司、日本FANUC公司；國內公司如中國珠峰公司、北京航天機床數控系統集團公司、華中數控公司和沈陽高檔數控國家工程研究中心。選擇數控系統時主要是根據數控改造后機床要達到的各種精度、驅動電機的功率和用戶的要求。

3數控改造中主要機械部件改裝探討。

一臺新的數控機床，在設計上要達到：有高的靜動態剛度；運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙；功率大；便于操作和維修。機床數控改造時應盡量達到上述要求。不能認為將數控裝置與普通機床連接在一起就達到了數控機床的要求，還應對主要部件進行相應的改造使其達到一定的設計要求，才能獲得預期的改造目的。

滑動導軌副。對數控車床來說，導軌除應具有普通車床導向精度和工藝性外，還要有良好的耐摩擦、磨損特性，并減少因摩擦阻力而致死區。同時要有足夠的剛度，以減少導軌變形對加工精度的影響，要有合理的導軌防護和。

齒輪副。一般機床的齒輪主要集中在主軸箱和變速箱中。為了保證傳動精度，數控機床上使用的齒輪精度等級都比普通機床高。在結構上要能達到無間隙傳動，因而改造時，機床主要齒輪必須滿足數控機床的要求，以保證機床加工精度。

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論文摘要隨著液壓伺服控制技術的飛速發展，液壓伺服系統的應用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現了一些新的特點，基于此對于液壓伺服系統的工作原理進行研究，并進一步探討液壓傳動的優點和缺點和改造方向，以期能夠對于相關工作人員提供參考。

一、引言

液壓控制技術是以流體力學、液壓傳動和液力傳動為基礎，應用現代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術、集成傳感器技術應用到液壓技術和電子技術中，為實現機械工程自動化或生產現代化而發展起來的一門技術，它廣泛的應用于國民經濟的各行各業，在農業、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術裝各的工作精度、響應速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優點和缺點和改造方向。

二、液壓伺服控制系統原理

目前以高壓液體作為驅動源的伺服系統在各行各業應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優點：易于實現直線運動的速度位移及力控制，驅動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。

液壓伺服控制系統的工作特點：(1)在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環控制系統。反饋介質可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。(3)系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動進行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環節采用機械構件，常用機舵面操縱系統、汽車轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會對系統精度產生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。

三、液壓傳動帕優點和缺點

液壓傳動系統的主要優點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優點：

1液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構，這是比機械傳動優越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服長驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。

2液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發電機和電動機的1／10，可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現無級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。3傳遞運動均勻平穩，負載變化時速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環，而且可以實現遙控。液壓元件己實現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。

液壓傳動系統的主要缺點：1液壓系統的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發生的故障不易檢查和排除。

總之，液壓傳動的優點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。

四、機床數控改造方向

(一)加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。

(二)先局部后整體。確定改造步驟時，應把整個電氣設備部分改造先分成若干個子系統進行，如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進。

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科技的發展促進產品市場的競爭，推動制造業產品的科技含量越來越高，品質也逐漸提高，品種更為多樣。面對制造業產品研制周期縮短，如果依然采用傳統的加工制造方法，很難使得產品在市場競爭中占有競爭優勢。特別是目前各種機械部件形狀復雜多樣，且對加工制造具有高質量的要求，即需要將計算機自動化技術引入到加工制造業當中，采用基于計算機技術而建立起來的數控技術，將所有可應用的技術都采用計算機一體化操縱方式，使得制造業發生了極大的變化。

1 數控機床的工作原理

數控機床，簡稱“數字控制機床”（Computer Numerical Control Machine Tools）是在機床上安裝自動控制系統，可以對所制造產品的各個環節都按照一定的計算機邏輯程序進行。具體而言，就是控制系統在執行各種命令的時候，是要對控制編碼以及相關符號進行邏輯性處理。所有的譯碼都使用數字表示。這些數據信息被輸入到數控裝置中，經過運算處理后得出操作結果。數控裝置可以根據所獲得的控制信號對機床上的操作進行控制，包括圖紙設計的產品只存和形狀等等，都可以在數控機床上進行加工、生產。

2 數控機床的加工特點

在數控機床上對各種零部件進行加工的過程中，要嚴格執行所規定的加工動作，加工的過程中就要采用自動化操作方式，根據計算機程序所確定的參數來執行操作動作。相比較于普通的機床，數控機床采用自動化技術所具備的特點表現為以下幾個方面：

2.1 數控機床的環境適應性比較強

數控機床加工的過程中，主要編制計算機程序，將加工程序輸入到系統中，就可以進行數控機床的自動化操作了。如果加工尺寸有所改變，只需要修改程序或者操作參數即可。目前的加工制造業以批量生產為主，采用數控機床可以對加工產品的改型提供了便利，使得工作效率大大提升。

2.2 數控機床具有較高的產品加工精度

數控機床運行的過程中，當數控裝置輸出一個脈沖，數字伺服系統就會產生精度為0.1μm至1.0μm的位移量。機床傳動絲杠實現了間歇補償，閉環系統則可以對數控機床運行所產生的螺距以及傳動誤差進行控制，加之數控機床具有良好的熱穩定性和剛性，使得數控機床的加工具有較高的精度。數控機床所采用的是計算機程序進行控制操作。這種自動化的加工方式可以避免人為操作所造成的加工誤差，確保所加工的產品特征一致、質量穩定。一些難度相對較高的零件，采用數控機床進行加工更能夠使其規格符合設計要求。

3 數控機床的系統構成

3.1 數控機床的機床本體

數控機床的機床本體是部件加工的基礎環節，在數控機床上所加工的部件也是基本部件。數控機床的機床本體同時還發揮著監測的作用，對傳動部件的精度具有一定的影響。

3.2 數控機床的數控裝置

數控機床的控制系統通常會選擇CNC數據系統。該系統的組成包括中央處理存儲器、數據輸入接口和數據輸出接口。中央處理器是系統的核心部分，包括數據存儲器、數據控制器、數據運算器和總線。中央處理器的數控裝置所具備的控制功能通過數據控制加工程序得以實現，所有的控制功能都是在內部存儲器中提取程序來實現，所發揮的功能包括數據的輸入和存儲、數控加工、插補運算等等。所有的數據信息傳輸都是通過設備接口完成。如果控制對象有所變化，或者需要對一些功能進行調整，只需要調整設備的接口就可以獲得應用效果。

3.3 數控機床的伺服系統

伺服系統是數控機床對系統進行在線檢測的時候進行伺服控制。數控機床的伺服系統所發揮的主要控制功能包括進給位置的控制，即對部件所移動的位置進行控制；主軸轉速的控制，即對機床移動部件的速度進行檢測。

4 發動機制造中數控機床的應用

數控機床具有加工高效率、高精度的特點，且數控機床運行的過程中具有較高的穩定性，可以在發動機制造中廣泛應用。由于發動機對加工精度要求比較高，因此在生產線中引入了數控機床，使得發動機的零部件的生產成本有所降低，產品質量得以提高。

數控機床需要具有較高的加工效率，而且要求精度也很高，對設備的穩定性也具有較高的要求。在發動機制造中應用數控機床，可以使得所加工的產品具有更為符合設計要求。為了使得發動機的柔性程度良好，在對缸體加工、缸蓋加工的過程中，應用數控機床的切削工藝，就可以使得加工產品的精度有所提高。由于缸體和缸蓋的零件形狀較為復雜，在加工之后需要使用數控單砂輪磨削，不僅使得零件形狀符合設計要求，而且可以使刀具的成本有所降低[4]。此外，缸蓋多會選擇鋁合金材料，其具有良好的加工性能，應用數控機床高速切削，可以確保產品精度的同時，還提高了零件生產效率。

5 結語

綜上所述，在發動機制造中，數控技術得以應用，主要在于發動機的零部件要求精度高。隨著發動機制造業的發展，行業競爭加劇，就需要提高發動機產品的質量和工作效率，采用數控技術，實現發動機零部件的智能化加工，使得發動機零部件在低成本的情況下批量生產，以更好地滿足發動機制造需求。

參考文獻：

[1]廖述雨.數控技術在機械制造中的實際應用探討[J].科技傳播，2014（19）：91-99.

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一、改造要求

CA6140車床主要用于對中小型軸類、盤類及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機床應該滿足以下要求：（一）能夠控制主軸正反轉，實現不同切削速度的主軸變速；（二）刀架能夠實現縱向和橫向的進給運動，并具有在換刀點自動改變四個刀位完成選擇刀具的功能；（三）加工螺紋時，應保證主軸轉一轉，刀架移動一個加工螺紋的螺距或導程。

二、機械部分的改造

（一）降速比計算

（二）轉動慣量計算

（三）剛度計算

三、安裝調試

安裝調試必須按照事先確定好步驟和要求進行，調試中首先測試安全哦保護系統的靈敏度，以防止人身和設備事故發生，調試現場必須要清理干凈，各運動坐標拖板處于全行程的中心位置，先空載實驗，然后加載實驗。

四、結語

經過大量的實踐證明，普通數控機床改造具有一定的可行性、實用性和穩定性，企業要在激烈的市場競爭中獲得生存、得到發展，它必須在最短的時間內以優異的質量、低廉的成本，制造出合乎市場需要的、性能合適的產品，而產品質量的優劣，制造周期的快慢，生產成本的高低，又往往受工廠現有加工設備的直接影響。目前，采用先進的數控機床，已成為我國制造技術發展的總趨勢。購買新的數控機床是提高數控化率的主要途徑，而改造舊機床、配備數控系統把普通機床改裝成數控機床也是提高機床數控化率的一條有效途徑。

參考文獻：

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一、引言

液壓控制技術是以流體力學、液壓傳動和液力傳動為基礎，應用現代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術、集成傳感器技術應用到液壓技術和電子技術中，為實現機械工程自動化或生產現代化而發展起來的一門技術，它廣泛的應用于國民經濟的各行各業，在農業、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術裝各的工作精度、響應速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優點和缺點和改造方向。

二、液壓伺服控制系統原理

目前以高壓液體作為驅動源的伺服系統在各行各業應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優點：易于實現直線運動的速度位移及力控制，驅動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。

液壓伺服控制系統的工作特點：(1)在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環控制系統。反饋介質可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。(3)系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動進行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環節采用機械構件，常用機舵面操縱系統、汽車轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會對系統精度產生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。

三、液壓傳動帕優點和缺點

液壓傳動系統的主要優點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優點：

1液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構，這是比機械傳動優越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服長驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。

2液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發電機和電動機的1／10，可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現無級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。

3傳遞運動均勻平穩，負載變化時速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環，而且可以實現遙控。液壓元件己實現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。

液壓傳動系統的主要缺點：1液壓系統的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發生的故障不易檢查和排除。

總之，液壓傳動的優點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。

四、機床數控改造方向

(一)加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。

(二)先局部后整體。確定改造步驟時，應把整個電氣設備部分改造先分成若干個子系統進行，如數控系統、測量系統、主軸、進給系統、面板控制與強電部分等，待各系統基本成型后再互聯完成全系統工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統工作中，應先做技術性較低的、工作量較大的工作，然后做技術性高的、要求精細的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進。

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從二十世紀20年代開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機和縫紉機等工業發展，機械加工制造中開始出現自動線，最早出現的是組合機床自動線。機械加工制造業中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝配等自動線，也有包括不同性質的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。

采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經濟效益。

一、機械加工生產線的發展狀況

在汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業生產領域，組合機床生產線仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產加工的關鍵裝備，也是不可替代的主要加工設備。現針對組合機床生產線來說明一下國內機械加工生產線的發展情況。

現代組合機床生產線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。我國傳統的組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，近年來隨著數控技術、電子技術、計算機技術等的發展，組合機床的機械結構和控制系統也發生了翻天覆地的變化。

1.節拍時間進一步縮短。早期的生產線要實現短的節拍，往往要采用并列的雙工位或設置雙線的辦法。現在主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現的。縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件所花的時間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅動的輸送裝置。

2.柔性化進展迅速。數控組合機床的出現，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統，而且也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發生了或正在發生著巨大的變化。傳統意義上的組合機床剛性自動線和生產線，也具有了一定的柔性。由數控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數控程序來實現自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環、切削參數以及加工位置等，以適應變型品種的加工。

單坐標加工模塊由數控滑臺和主軸部件（或多軸箱，包括可換多軸箱）組成。雙坐標加工模塊由數控十字滑臺和主軸部件組成，例如數控雙坐標銑削模塊。

多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤類工件的柔性組合機床和柔性自動線。這類模塊有多種不同的結構形式，但基本上可分為自動換箱式多軸加工模塊、轉塔式多軸加工模塊和回轉工作臺式多軸加工模塊。自動換箱式模塊由于可在專門設置的多軸箱庫中儲存較多的多軸箱，故可用來加工較多不同品種的工件。而轉塔式和回轉工作臺式多軸加工模塊，由于在轉塔頭和回轉工作臺上允許裝的多軸箱數量有限，所以這種加工模塊只能實現有限品種的加工。

除上述各種CNC加工模塊外，機器人和伺服驅動的夾具也是柔性組合機床和柔性自動線的重要部件。特別在柔性自動線上，目前已較普遍地采用龍門式空架機器人進行工件的自動上下料，用于工件的轉位或翻轉。為搬運不同的工件，可在自動線旁設置手爪庫，以實現手爪的自動更換。夾具配備伺服驅動裝置，以適應工件族內不同工件的自動夾緊。

3.加工精度日益提高。為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過程統計質量控制（SPC）的應用已成為自動線提高和監控加工精度的新的重要技術手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優點是具有較高的抗彎剛度、扭轉剛度和很高的重復精度。SPC是基于工序能力的用于監控工件加工質量的一種方法。目前，在自動線上這種質量保證系統愈來愈多地被用來對整個生產過程中的加工質量進行連續監控。

4.可靠性和利用率不斷改善和提高。為提高加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質量，采用過程監控，對其各組成設備的功能、加工過程和工件加工質量進行監控，以便快速識別故障、快速進行故障診斷和早期預報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時地進行干預，以縮短設備調試周期、減少設備停機時間和避免加工質量偏差。

故障診斷技術中的基于知識的故障診斷技術，可對自動線運行中產生的所有故障進行診斷（而不是局限于診斷最常出現的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時間，從而顯著地縮短自動線的調試時間和停機時間。

當前，自動線的控制技術已由集中控制方式轉向分散控制方式。根據對這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統要比采用集中控制系統可節省費用。這主要是由于分散控制系統可減少電纜敷設費用（采用總線系統）、減少電氣保養維修費（由于提高了透明度）、省去控制柜臺架（分散控制系統的控制柜直接設置在自動線的加工工位上）和無需設置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統由于總體配置簡單，有利于加快自動線的投入運行，并由于一目了然的結構配置，在產生故障時很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統的模塊化和標準化也有利于降低成本和提高透明度。

二、機械加工生產線的發展趨勢

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數控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物,是技術密集度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設備。它與普通機床相比,其優越性是顯而易見的,不僅零件加工精度高,產品質量穩定,且自動化程度極高,可減輕工人的體力勞動強度,大大提高了生產效率,特別值得一提的是數控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工,因而數控機床在機械制造業中的地位愈來愈顯得重要。但我們要清醒地認識到,能否達到數控機床以上所述的優點,還要看操作者在生產中能不能恰當、正確地使用。下面從操作者的角度來談一下數控機床使用中應注意的事項,以保證數控機床的優越性得以充分發揮。下載論文

1.提高操作人員的綜合素質

數控機床的使用比使用普通機床的難度要大,因為數控機床是典型的機電一體化產品,它牽涉的知識面較寬,即操作者應具有機、電、液、氣等更寬廣的專業知識,因此對操作人員提出的素質要求是很高的。目前一個不可忽視的現象是數控機床的用戶越來越多,但機床的利用率卻不高,當然有時是生產任務不飽滿,但還有一個更為關鍵的因素是數控操作人員素質不夠高,碰到一些問題不知如何處理,特別是新購機床,由于電子元器件的質量問題,以及運輸中受到的振動等因素影響,在正式投產3～6個月內數控系統出現一些故障現象,往往在維修手冊中是查不到的,也可能以前從未遇到過,這就要求使用者具有較高的素質,能冷靜對待問題,頭腦清醒,現場判斷能力強,當然還應具有較扎實的數控基礎等。一般情況下,新購機床時機床廠家會為用戶提供技術培訓的機會,時間雖然不長,但他們的針對性很強,用戶應予以重視,所送人員應包括以后的機床操作者。操作人員綜合素質的提高不是一時二時的事,而要抓長久,在日后的使用中應不斷積累,還有一個值得一試的辦法是走訪一些同類機床的老用戶,他們有很強的實踐經驗,最有發言權,可請求他們的幫助,讓他們為操作者進行一定的培訓,這是短時間內提高操作人員綜合素質最有效的辦法。

2.遵循正確的操作規程

不管什么機床,它都有一套自己的操作規程。它既是保證操作人員安全的重要措施之一,也是保證設備安全、產品質量等的重要措施。使用者必須按照操作規程正確操作,如果機床在第一次使用或長期沒有使用時,先使其空轉幾分鐘,使用中注意開機、關機的順序和注意事項(如開機后首先要用手動或用程序指令自動回參考點),這些對初學者尤其應引起足夠重視,因為他們缺乏相應的操作培訓,往往在這方面容易犯錯。

3.創造一個良好的使用環境

隨著科學技術的進步,一般來說,數控機床的使用環境沒有什么苛刻要求,可放置于普通機床一樣的生產車間。話雖然這么說,但由于數控機床中含有大量的電子元件,它們最怕陽光直接照射,也怕潮濕和粉塵、振動等,這些均可使電子元件受到腐蝕變壞或造成元件間的短路,引起機床運行不正常,這些一般在安裝機床時就已經注意了。對于使用者而言,主要是注意周圍環境的保護,比如說下雨天,就要注意不要將雨傘帶到生產現場,更換鞋子等。

4.盡可能提高機床的開動率

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數控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經各部分的執行功能，最后共同完成機械執行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現切削加工任務。工作時，各項功能相互結合，發生故障時也混在一起，故障現象和原因并非簡單一一對應。一種故障現象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現，數控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。

數控機床進給伺服系統所驅動的移動部件在低速運行時，出現移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現象，稱為爬行；而當其高速運行時，移動部件又出現明顯的振動。這一故障現象就是典型的進給系統的爬行與振動故障。

造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現了故障所導致，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產生爬行故障。

一、分析機械部分原因與對策

因為數控機床低速運行時的爬行現象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關，由此數控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。

如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的也有助于分析爬行問題，導軌副狀態不好，導軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導軌油是一種非常有效的措施。這種導軌油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性防止爬行。

其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現爬行。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環節，調整補償環節，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。

二、分析進給伺服系統原因與對策

如果故障原因在進給伺服系統，則需分別檢查伺服系統中各有關環節。數控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關，所以也就離不開分析進給伺服系統的速度環，檢查速度調節器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節器自身故障。根據故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發電機表面是否光整；還可檢查系統插補精度是否太差，檢查速度環增益是否太高；與位置控制有關的系統參數設定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環節逐項檢查、分類排除。

三、其它因素

有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統數控機床在一次切削加工時出現過載爬行。經過仔細核查，發現電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統確認無故障，隨后對加工程序進行檢查，發現工件曲線的加工，采用細微分段圓弧逼近來實現，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61改為G64指令連續切削，爬行消除。

如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。

數控機床是技術密集和知識密集的設備，故障現象是多樣的，其表現形式也沒有簡單的規律可遵循，這就要求維修的技術人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。

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[關鍵詞]柔性制造系統(FMS)組成優勢發展方向

70年代末80年代初,隨著計算機輔助管理、物料自動搬運、刀具管理和計算機網絡、數據庫的發展以及CAD/CAM技術、成組技術(GT)、工業機器人等技術的成熟,更加系統化、規模化的柔性制造系統(FMS)就出現了。

所謂FMS,是一組數控機床和其他自動化的工藝設備,由計算機信息控制系統和物料自動儲運系統有機結合的整體,能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(FlexibleManufacturingSystem)。下面就柔性制造系統的組成、分類、優勢及發展趨勢進行闡述。

一、柔性制造系統(FMS)的組成

1.加工系統

柔性制造系統采用的設備由待加工工件的類別決定,主要有加工中心、車削中心或計算機數控(CNC)車、銑、磨及齒輪加工機床等,用以自動地完成多種工序的加工。

2.物料系統

物料系統用以實現工件及工裝夾具的自動供給和裝卸,以及完成工序間的自動傳送、調運和存貯工作,包括各種傳送帶、自動導引小車、工業機器人及專用起吊運送機等。

3.計算機控制系統

計算機控制系統用以處理柔性制造系統的各種信息,輸出控制CNC機床和物料系統等自動操作所需的信息。通常采用三級(設備級、工作站級、單元級)分布式計算機控制系統,其中單元級控制系統(單元控制器)是柔性制造系統的核心。

4.系統軟件

系統軟件用以確保柔性制造系統有效地適應中小批量多品種生產的管理、控制及優化工作,包括設計規劃軟件、生產過程分析軟件、生產過程調度軟件、系統管理和監控軟件。

二、柔性制造系統的分類

1.柔性制造單元(FMC)

FMC由單臺帶多托盤系統的加工中心或3臺以下的CNC機床組成,具有適應加工多品種產品的靈活性。FMC的柔性最高。

2.柔性制造線(FML)

柔性制造線FML是處于非柔性自動線和FMS之間的生產線,對物料系統的柔性要求低于FMS,但生產效率更高。

3.柔性制造系統(FMS)

FMS通常包括3臺以上的CNC機床(或加工中心),由集中的控制系統及物料系統連接起來,可在不停機情況下實現多品種、中小批量的加工管理。FMS是使用柔性制造技術最具代表性的制造自動化系統。

三、柔性制造系統的優勢

1.設備利用率高。由于采用計算機對生產進行調度,一旦有機床空閑,計算機便分配給該機床加工任務。在典型情況下,采用柔性制造系統中的一組機床所獲得的生產量是單機作業環境下同等數量機床生產量的3倍。

2.減少生產周期。由于零件集中在加工中心上加工,減少了機床數和零件的裝卡次數。采用計算機進行有效的調度也減少了周轉的時間。

3.具有維持生產的能力。當柔性制造系統中的一臺或多臺機床出現故障時,計算機可以繞過出現故障的機床,使生產得以繼續。

4.生產具有柔性。可以響應生產變化的需求,當市場需求或設計發生變化時,在FMS的設計能力內,不需要系統硬件結構的變化,系統具有制造不同產品的柔性。并且,對于臨時需要的備用零件可以隨時混合生產,而不影響FMS的正常生產。

5.產品質量高。FMS減少了卡具和機床的數量,并且卡具與機床匹配得當,從而保證了零件的一致性和產品的質量。同時自動檢測設備和自動補償裝置可以及時發現質量問題,并采取相應的有效措施,保證了產品的質量。

6.加工成本低。FMS的生產批量在相當大的范圍內變化,其生產成本是最低的。它除了一次性投資費用較高外,其他各項指標均優于常規的生產方案。

四、FMS發展方向

1.FMS仍將迅速發展

FMS在20世紀80年代末就已進入了實用階段,技術已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的加工技術有明顯的經濟效益,因此隨著國際競爭的加劇,無論發達國家還是發展中國家都越來越重視柔性制造技術。

從機械制造行業來看,現在FMS不僅能完成機械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。從整個制造業所生產的產品看,現在FMS已不再局限于汽車、車床、飛機、坦克、火炮、艦船等,還可用于計算機、半導體、木制產品、化工等產品生產。從生產批量來看,FMS已從中小批量應用向單件和大批量生產方向發展。

隨著計算機集成制造技術和系統(CIMS)日漸成為制造業的熱點,很多專家學者紛紛預言CIMS是制造業發展的必然趨勢。柔性制造系統作為CIMS的重要組成部分,必然會隨著CIMS的發展而發展。

2.FMS系統性能不斷提高