数控专业毕业论文参考题目[推荐五篇]

第一篇：数控专业毕业论文参考题目

数控专业毕业论文参考题目

1.实验室用简易滚动轴承试验装置的原理与初步的结构设计

2.滚动轴承振动数据分析的基本原理及其应用

3.光栅传感器的基本原理及模拟实验课件制作

4.光纤位移（Y型）传感器的基本原理及模拟实验课件的制作

5.金属机加工表面粗糙度的影响因素

6.人为差错类型及机械产品的放错设计

7、先进制造技术应用分析

8、金属腐蚀与防护研究

9、液压泵故障机理分析

10、Q2-8型汽车起重机液压系统分析

11、液压系统故障及诊断

12、气压传动系统应用与分析

13、数控机床常见故障分析与排除

14、设备无损检测方法探讨

15、机电产品绿色设计与绿色制造研究

16、润滑技术在机械设备的应用

17、基于Pro/E的锥齿轮参数化建模及加工仿真

18、普通锥齿轮差速器行星齿轮的力学分析

19、蜗杆传动的可靠性设计

20、基于MATLAB的圆柱齿轮减速器优化设计

21、基于Pro/ENGINEER圆柱齿轮减速器实体造型设计研究

22、阿基米德螺旋线凸轮零件的数控加工研究

23、基于ANSYS的螺旋齿轮应力分析与比较

24、斜齿圆锥齿轮与直齿圆锥齿轮应力分析研究

25、基于ANSYS的高速轴应力分析

26、一级锥齿轮减速器的设计

27、特殊形状工件单面喷丸处理专用夹具设计

28、特殊形状工件双面喷丸处理专用夹具设计

29、具有榫槽类结构的专用工件喷丸处理专用夹具设计 30、利用立铣床进行滚压处理时专用转接部件的设计

31、实验室用多屏幕操作控制专用工作台设计

32、多试件成组装夹专用夹具设计

33、工业用桶装油漆搅拌器设计

34、三自由度训练器设计

35、纸卷商标包装机方案论证；

36、纸卷商标包装机传动系统设计

37、轴类零件工艺分析与数控加工仿真

38、数控机床主轴结构设计

39、直齿圆柱齿轮减速器虚拟装配设计

40、汽车发动机曲轴结构设计

41、平面连杆机构在实践中的应用研究

42、车用千斤顶结构设计

43、二级减速器传动系统设计与数字化建模

44、三坐标测量机虚拟装配设计

45螺旋千斤顶的设计

46、汽车连杆加工工艺分析

47、基于MATLAB的四连杆机构运动仿真

48、手机外壳塑料模具设计

49、自车飞轮模具设计

50、基于Pro/E的机床夹具虚拟设计探讨

51、外圆表面加工方法研究

52、机床夹具设计

53．齿轮系统的有限元分析

54.难加工材料的加工研究

55.矿用液压支架电液控制系统设计

56.简易立车自动回转刀架的设计

57.管内爬行机器人驱动机构设计

58.新型少齿差行星齿轮减速机设计

59.液压电梯闭式回路电液控制系统设计

60.反铲液压挖掘机工作机构设计计算

61.CNC40数控车床电动尾座设计

62.带式运输机传动装置设计

63.气压传动两维机械手设计

64.气流粉碎机的设计

65、数控回转工作台设计

66、平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制

67、典型型腔零件的数控编程加工工艺

68、铣边机组合机床设计

69、铣削组合机床及其主轴组件设计

70、组合镗床设计

71、配合零件加工工艺及程序编制

72、孔系加工立式组合加工机床设计

73、三面铣组合机床液压系统和控制系统设计

74、CK6132数控车床总体及进给驱动部件设计

75、CA6140普通车床床头1轴轴承座夹具设计

76、SSCK20A数控车床主轴及主轴箱的数控加工及数控编程

77、数控铣床零件加工游戏手柄设计

78、基于Pro/E的蒸汽电熨斗的建模设计

79、平面凸轮数控铣工艺分析及程序编制

80、花键轴机械加工工艺规程设计

81、二维奥迪车标设计

82．机床导轨修复方法研究

83．球面加工方法研究

84．先进制造技术发展趋势探讨

85．卡规数显磨床在线测量分析

86、数控车削加工工艺及加工程序编制

87、调头加工轴数控加工工艺设计

88、经济型数控车床控制系统的设计

89、箱体零件的数控加工

90、数控生产现场管理方法探讨

91、嵌入式开放型数控系统设计

92、铝壳体压铸模具设计

93、数控铣削加工工艺规程设计

94、数控车床系统XY工作台与控制系统设计

第二篇：数控专业毕业论文题目总汇

1、机加类

（1）连杆零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计

（2）液压泵盖机械加工工艺规程和加工外圆夹具设计

（3）液压缸的结构及机械加工工艺分析

（4）浅析滚动轴承的加工工艺

（5）传动轴的加工工艺及夹具设计

（6）曲轴润滑油孔加工机床的设计

（7）叶型加工工装设计

（8）壳体零件机械加工工艺及工艺装备设计

（9）轴类零件加工工艺及夹具设计

（10）活塞工艺夹具设计

（11）凸轮轴零件工艺规程设计

（12）某专用机械传动系统设计

（13）某农产品加工机器设计

（14）某轻工产品加工机器设计

（15）典型机床维修技术

（16）典型冲压模具设计

（17）单面焊双面成形质量差的原因及防止措施

（18）箱形梁焊接变形问题的防止

（19）箱体类零件三维造型及数控加工程序设计

（20）组合夹具设计 如果需要交流请联系扣扣：2275379288 你懂得

2、机械设计类

（1）活塞的机械加工工艺，典型夹具及其CAD设计

（2）过桥齿轮轴机械加工工艺规程

（3）CA6140车床后托架加工工艺及夹具设计31001-后托架

（4）WHX112减速机壳加工工艺及夹具设计

（5）WH212减速机壳体加工工艺及夹具设计

（6）CA6140拔叉零件的加工工艺及夹具的设计

（7）变速器换档叉的工艺过程及装备设计

（8）差速器壳体工艺及镗工装设计

（9）29323联轴器的加工

（10）连杆孔加工工艺与夹具设计

（11）连杆体的机械加工工艺规程的编制

（12）溜板工艺及其挂架式双引导镗床夹具

（13）一级圆柱齿轮减速器

（14）二级圆柱齿轮减速器

（15）环面蜗轮蜗杆减速器

（16）自动洗衣机行星齿轮减速器的设计

（17）带式输送机传动装置设计

（18）轧钢机减速器的设计

（19）无轴承电机的结构设计（20）AWC机架现场扩孔机设计

（21）普通钻床改造为多轴钻床

（22）钻床的自动化改造及进给系统设计（23）铣床夹具设计

（24）粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计

（25）车床改装成车削平面体的专用机床设计

（26）去毛刺专用机床电气系统控制设计(plc)

（27）轴向柱塞泵设计

（28）四轴头多工位同步钻床设计

（29）钻孔组合机床设计

（30）攻丝组合机床设计及夹具设计

（31）全液压升降机设计

（32）万能外圆磨床液压传动系统设计

（33）双铰接剪叉式液压升降台的设计

（34）Φ1200熟料圆锥式破碎机

（35）掩护式液压支架

（36）多用途气动机器人结构设计

（37）液压上料机械手

（38）液压卷花机的设计

（39）弧齿圆锥齿轮结构设计

（40）旋转门的设计

3、数控类

（1）复杂零件加工工艺设计及数控编制

（2）新型数控车床的主传动系统的设计及控制

（3）新型数控车床的进给传动系统的设计及控制（4）新型数控车床电气控制设计

（5）数控车床故障诊断及排除的研究与应用

（6）电火花线切割在模具产品加工中的实际应用

（7）数控车床刀架装置的设计

（8）数控机床机械传动装置的设计

（9）基于数控机床的PLC技术的研究

（10）单片机在数控机床上的应用与研究

（11）某一副典型冲压模具数控加工工艺

（12）某一副典型塑料模具数控加工工艺

（13）某一个汽车零件数控加工工艺

（14）数控车床某一种故障分析与维修维护技术

（15）数控铣床某一种故障分析与维修维护技术

（16）加工中心某一种故障分析与维修维护技术

（17）多种数控加工技术的综合应用经验

（18）数控加工工艺与传统工艺的结合研究

（19）普通机床（车床、铣床、刨床等）机械结构的数控化改造

（20）普通机床（车床、铣床、刨床等）电器控制系统的数控化改造

4、材料类

（1）大型铜合金铸件的表面质量研究

（2）复合材料研究及其应用

（3）复合材料的摩擦磨损性能研究

（4）高强高导电Cu-Cr-Zr合金的组织与性能研究

（5）Cu-Cr-Zr合金热处理工艺研究

（6）模具铜合金材料热处理工艺的研究

（7）塑料模具材料的研制与应用

（8）模具铜合金材料摩擦磨损特性的研究

（9）机械材料切削加工性能的研究

（10）复合材料的切削加工表面结构与表面粗糙度研究

（11）切削刀具对复合材料切削表面粗糙度影响的研究

（12）热处理对复合材料疲劳性能的影响研究

（13）复合材料的切削加工质量研究

（14）复合材料研究的现状及分析

（15）机械材料防腐能力的研究

（16）机械材料热导率的研究

（17）环保型易切削黄铜的研究

（18）合金刀具切削性能的研究

（19）切削加工过程的仿真方法研究进展

（20）镁合金材料的应用及加工技术的发展

5、PLC

（1）PLC控制的抢答器设计

（2）基于PLC十字路口信号灯控制系统设计

（3）自动药片装瓶机PLC控制

（4）PL控制的自动存包柜设计

（5）基于PLC的打包机控制系统

（6）基于PLC的电机顺序控制系统的改造

（7）四层电梯教学模型PLC控制系统的设计

（8）PLC控制的花样喷泉系统设计

（9）材料分拣PLC控制系统设计

（10）基于PLC的X62W型卧式万能铣床润滑系统设计

（11）基于PLC的电梯控制系统设计

（12）PLC控制的三相异步电动机正反转控制

（13）基于PLC的智能车库门控制系统设计

（14）PLC在数控机床控制系统中的应用

（15）基于PLC的机械手分选大小球的自动控制

（16）基于PLC的摇臂转床控制系统设计

（17）PLC在电梯自动化控制中的应用

（18）PLC在城市道路交通信号控制中的应用

（19）PLC控制的智能定时闹钟设计

（20）自动送料车系统PLC控制设计

6、液压类（1）液压台虎钳设计

（2）万能外圆磨床液压系统设计

（3）挖掘机液压系统设计

（4）液压全自动步进上料机构的设计

（5）GKZ高空作业车液压和电气控制系统设计

（6）某机床的液压传动回路设计。

（7）某机床（设备）液压故障诊断研究。

（8）组合机床动力滑台的液压系统设计

设计要求：系统实现“快进-工进-快退-停止”的工作循环

已知条件：机床有主轴16根，钻14个φ13.9mm的孔，2个φ8.5mm的孔，工件材料：铸

铁，硬度HB为240；运动部件重G＝9800N；快进快退速度均为5.5m/min；动力滑台采用

平导轨，静、动摩擦因数fs=0.2，fd=0.1；往复运动的加速、减速时间为0.2s；快进行程

L1=100mm；工进行程L2=50mm。

（9）汽车起重机液压系统设计

（10）液压机液压系统设计

（11）钻削专用机床液压传动系统设计

设计要求：系统实现“工件夹紧-工作台快进-工作台工进—工作台快退-工件松开”的工作循

环

已知条件：运动部件重25000N,最大铣削力18000N, 夹紧力30000N.快进快退速度均为5m/min；100~1200 mm/min

主液压缸最大行程400mm，其中工进行程180mm;夹紧缸行程20mm

夹紧时间1s

（12）注塑机液压系统设计

（13）采煤机的液压牵引系统设计

第三篇：模具与数控专业毕业论文题目

机电与电子工程系

2008级高职模具专业学生毕业论文

1、论模具加工中数控机床的应用与发展方向。

2、冲模热处理方法选择。

3、论模具专业的课程设置与专业人才培养。

4、论模具设计与工序组合的合理化方法。

5、冲裁模设计与冲裁件工艺方案确定原则。

6、论高职教育与本地经济发展

7、冲模快速更换及一模多用设计

8、高职教育如何为地方经济发展服务

9、口杯注射模设计与应用

10、结合专业实际谈如何提高高职学生的就业竞争力

11、模具制造业的现状及发展方向

12、Pro/e在塑料注射模设计中的应用

13、Pro/e三维技术在冲模设计中的应用

14、高职模具专业学生实践能力的培养的探索

15、基于Mastercam复合冲裁模压力中心的确定

16、模具设计中成本分析比较

17、在实际工作中如何提高模具的使用寿命？

18、数控技术的发展趋势

注:以上论文题目一个班中每题的选题人数均不得超过四人

机电与电子工程系

2008级高职数控专业学生毕业论文

1、论数控机床在模具加工中的应用与发展方向。

2、创业、创新意识与能力的培养

3、论高职教育与本地经济发展

4、高职教育的特点及创业与就业的途径

5、高职教育如何为地方经济发展服务

6、职业技术教育与“珠三角”发展

7、结合专业实际谈如何提高高职学生的就业竞争力

8、数控技术和装备发展趋势及对策

9、Pro/e三维技术在冲模设计中的应用

10、高职数控专业学生实践能力的培养的探索

11、试论机械类专业高职毕业生的发展前景

12、数控技术的发展趋势

注:以上论文题目一个班中每题的选题人数均不得超过三人

2008届毕业生模具设计与制造专业

毕业论文安排

一、毕业论文目的和任务

模具设计与制造专业毕业论文是在完成本专业全部课程和经过实习基地实习后进行的，目的在于，通过实习巩固和扩大学生所学的专业知识，并据市场调查情况，能为我院专业的发展提出积极的建议；培养学生综合应用、独立工作的能力和解决生产中实际问题的能力；着重培养综合应用知识、标准和资料的能力以及综合分析问题的能力；了解企业的生产组织与管理方面等有关问题；学习生产单位的先进经验。时间为一学期。

二、论文内容

1、根据生产工作的实际需要，合理设计模具和加工生产模具，并说明其的优点。

2、对模具加工工艺进行探讨。

3、调查与探讨模具加工的应用与发展方向。

4、调查现行企业改革中存在的实际问题，并提出见解进行探讨。

5、根据实际情况探讨高职学院学科建设、专业结构优化与素质教育。

三、论文选题

1、论模具加工中数控机床的应用与发展方向。

2、论高职学院学科建设、专业结构优化与素质教育。

3、论模具专业的课程设置与专业人才培养。

4、论高职学院管理体制的改革实效与学院发展的关系。

5、论企业管理与经济效益。

6、论模具专业某一门课程在生产实践中的应用。

7、中国模具制造业状况诊断与研究。

8、接线盒注塑模设计。

9、影碟机遥控板前盖注射模设计。

10、新型端盖无毛刺冲孔模具设计。

11、龙头壳体注塑模具。

12、鼠标外壳注塑模具。

13、静端盖冲孔模。

14、静端盖翻边模。

15、静端盖引伸模。

16、Mastecam在模具设计制造中的应用。

一、模具设计与制造专业

培养目标：本专业是我省试点人才专业,社会需求量大,就业前景乐观,该专业培养适应市场经济建设需要，德、智、体、美全面发展，具有良好的综合素质,熟练运用CAD/CAM、Pro/E软件能力，掌握模具设计与制造的基本知识、基本方法和基本要求，具有数控编程加工和操作的技能，从事模具设计与制造方面的技术应用、技术管理和服务的高等应用型专业技术人才。

主要课程：机械制图、机械设计基础、计算机应用、AotuCAD、CAM、Pro/E、冷冲压工艺与模具设计、塑料成型工艺与模具设计、模具制造工艺、模具价格估算、数控加工及编程。职业证书：计算机辅助设计高级绘图员、Pro/E操作资格证书、车工操作资格证书、钳工操作资格证书。

就业方向：本专业毕业生能从事机械及冷冲模、塑料模的设计与制造工作和数控机床加工编程及数控机床操作；也可以在技术开发和引进领域从事技术工作。

二、数控机床加工技术专业

培养目标：本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展的；具有创新精神和较强实践能力及良好的综合素质，熟悉典型数控系统的功能与接口，掌握常用数控机床的结构、性能和工作原理，具有数控机床操作、管理、维护与检修技能，适应现代机械制造业生产、管理第一线需要的高级应用型、技能型的技术人才。

主要课程：机械制图、机械制造基础、机械设计基础、计算机应用、电工与电子学、计算机控制技术、数控原理及系统、数控机床编辑及操作、数控机床维护与诊断、AutoCAD、CAM、Pro/E、冷冲压模具设计。

职业证书：计算机辅助设计高级绘图员、Pro/E操作资格证书、车工操作资格证书、钳工操作资格证书、数控加工操作资格证书。

就业方向：本专业毕业生能在相关企业从事数控机床的装配、调试、维护、检修，数控机床的编程与加工操作，数控机床的管理等工作。

第四篇：2011届数控机制专业毕业论文题目

数控技术、机械制造及自动化专业毕业论文题目

一、毕业论文（设计）题目的选取

毕业论文（设计）的范围限定在与数控专业、机电一体化专业、机制专业相关。选题方式分为两种：已参加工作者写与自己工作相关的内容，直接到现场了解相关设备情况并收集有关资料。

未参加工作者可从以下题目中任选一题。

二、毕业论文（设计）内容（任选其一）

1、针对实习现场设备，收集设备的技术参数、装配图、零件图

2、调查设备工作原理、拆装过程

3、调查设备基本使用方法及注意事项

4、调查设备日常维修制度

5、调查设备的常见故障及解决方法

三、毕业设计题目及要求

（一）××零件的数控车削编程与加工

任务：

（1）选择一个适合数控车加工的零件、收集相关资料（图纸、零件工艺参数）。（2）对零件进行加工工艺分析（3）制订零件加工工艺过程（4）编写零件加工程序（5）绘制零件图（6）编写毕业论文。

（二）××零件的数控铣削编程与加工

任务：

（1）选择一个适合数控铣加工的零件、收集相关资料（图纸、零件工艺参数）。（2）对零件进行加工工艺分析（3）制订零件加工工艺过程（4）编写零件加工程序（5）绘制零件图（6）编写毕业论文。

（三）××型号数控机床典型故障诊断与排除实例

（1）选择一种数控加工设备、收集相关资料（型号、性能参数、生产厂家等）。（2）典型常见故障分析方法（3）故障分析案例（写出细节）（4）编写毕业论文。

（四）机械设备常用传动机构三维设计

任务：

（1）收集机械设备的相关技术参数、装配图、零件图（2）分析常用传动机构的工作原理。（3）设计方案和选择方案。

（6）绘制装配图、零件图（1张1号装配图、2张零件图）（7）编写毕业论文。

（五）××机电一体化设备的设计 任务：

（1）分析××机电一体设备的运行原理（2）总体设计（3）各子系统设计

（4）绘制机械、电子部分图纸（5）编写毕业论文。

（六）××设备的使用与维护 任务：

（1）收集相关设备的技术参数、装配图、零件图（2）分析设备工作原理、拆装过程（3）设备基本使用方法及注意事项（4）设备日常维修制度

（5）设备的常见故障及解决方法

（6）绘制装配图、零件图（1张1号装配图、2张零件图）（7）编写毕业论文。

（七）与指导教师商议，自定题目。

数控技术教研室 2010年11月10日

第五篇：数控专业毕业论文

河南农业大学 2010届毕业论文

摘 要

世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。

未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程

关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床 / 27

河南农业大学 2010届毕业论文

目 录

第一章 数控机床的产生 第二章 数控机床的发展

2.1数控系统的发展 ··············································································· 1 2.2机床的发展趋势 ··············································································· 2

第三章 数控机床的分类

3.1按加工工艺方法分类 ······································································· 4 3.1.1金属切削类数控机床 ························································································ 4 3.1.2特种加工类数控机床 ························································································ 4 3.1.3板材加工类数控机床 ························································································ 4 3.2按控制运动轨迹分类 ······································································· 5 3.1.2点位控制数控机床 ····························································································· 5 3.2.2直线控制数控机床 ·····························································································

53.2.3轮廓控制数控机床 ····························································································· 5

3.3按驱动装置的特点分类 ··································································· 6 3.3.1开环控制数控机床 ····························································································· 6 3.3.2闭环控制数控机床 ····························································································· 7 3.3.3半闭环控制数控机床 ························································································ 7 3.3.4混合控制数控机床 ····························································································· 7 / 27

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第四章 数控车的工艺与工装削

4.1合理选择切削用量 ··········································································· 9 4.2合理选择刀具 ··················································································· 9 4.3合理选择夹具 ··················································································· 10

4.4确定加工路线 ··················································································· 10 4.5 加工路线与加工余量的联系 ·························································· 10 4.6夹具安装要点 ··················································································· 10

第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧

5.1程序首句妙用G00的技巧 ······························································· 11 5.2控制尺寸精度的技巧 ······································································· 12 5.2.1修改刀补值保证尺寸精度 ·············································································· 12

5.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 ·········································· 12 5.2.3程序编制保证尺寸精度 ··················································································· 12 5.2.4修改程序和刀补控制尺寸 ·············································································· 13 第六章 数控技术

6.1数控机床电气控制系统综述 ··························································· 14 6.2数控机床运动坐标的电气控制 ······················································· 16

结语 致谢 / 27

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参考文献

第一章 数控机床的产生

在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。

为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。

根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical，缩写ＣＮＣ）。

数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。/ 27

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第二章 数控机床的发展

2.1 数控系统的发展

从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。

2.2 机床的发展趋势

数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。

（1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。

目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。

（2）高速、高效、高精度

高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。

（3）方便使用

数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。

1）加工编程方便

手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，/ 27

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投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。

近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。

2）使用方法

数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。/ 27

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第三章 数控机床的分类

3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1．金属切削类数控机床

与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。

在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。

3.1.2．特种加工类数控机床

除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。

3.1.3．板材加工类数控机床

常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。

近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。/ 27

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3.2 按控制运动轨迹分类

3.2.1．点位控制数控机床

位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。

这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。

3.2.2．直线控制数控机床

直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。

直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。

数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。

3.3.3．轮廓控制数控机床

轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点/ 27

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与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。

常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。

现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。

3.3 按驱动装置的特点分类

3.3.1开环控制数控机床

这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。

开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。

3.3.2闭环控制数控机床

接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指/ 27

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令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。

闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。

3.3.3半闭环控制数控机床

半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。

半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。

3.3.4混合控制数控机床

将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式： / 27

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（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。

（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。/ 27

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第四章 数控车的工艺与工装削

数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。

4.1.合理选择切削用量

对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。

切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。

进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。/ 27

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(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。/ 27

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不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从/ 27

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而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。/ 27

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(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控/ 27

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多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各/ 27

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种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机/ 27

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床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些/ 27

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不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置/ 27

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进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例 / 27

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如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。/ 27

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位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

6.2.数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成。

(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉

冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运/ 27

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动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式： Kv=v/Δ

式中v——坐标运行速度，m/min Δ——跟踪误差，mm

注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。

(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。/ 27

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结

语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！/ 27

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致

谢

时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。

三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘； 他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！/ 27

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