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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數控機床工作原理，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、數控加工專業教學中存在的問題
目前，許多中職、技校數控專業的課程，沒有開設如數控機床電氣控制與檢修方面的課程，導致學數控加工專業的學生，對諸如數控機床如何返回參考點、機械手如何換刀、主軸如何裝刀松刀等工作原理不甚了解，不利于學生熟練掌握數控機床的工作過程，導致學生在工作中遇到簡單的故障無法排除，甚至對于由參數設置不當造成的簡單故障也無法解決。
二、如何將數控機床的工作原理及過程落實到數控教學中
數控機床的工作原理涉及計算機、電氣、液壓、氣動和機械等多方面的知識。項目融合教學法就是將數控機床的工作過程歸納出幾個典型的任務，比如，數控機床如何返回參考點、刀庫如何找刀、機械手如何換刀、主軸如何裝刀松刀、工作臺如何交換等。針對這些常見實用項目，采取與數控加工教學相融合的形式，讓學生不但知道如何操作完成這些項目，同時還能了解其工作原理及工作過程，保證學生知其然更知其所以然，從而拓展、提升其專業技能水準。下面以數控機床返回參考點的工作過程作為典型任務，梳理分解知識點如下：1.數控系統采用。Fanuc0i-C。2.數控機床返回參考點的目的是建立機床坐標系，使系統能正確識別坐標軸所在的位置，通常采用半閉環控制的數控機床，它所使用的測量反饋裝置均為增量式脈沖編碼器或絕對式脈沖編碼器。絕對式脈沖編碼器帶有SRAM存儲器能實時保存坐標軸的位置，不需進行返回參考點操作。而對于采用增量式脈沖編碼器的數控機床，每次開機、急停和報警都要進行返回參考點操作。3.返回參考點涉及的系統參數:PRM1002#1DLZ0-回參考點使用擋塊1-回參考點不使用擋塊；PRM1006#5設定各軸返回參考點方向，0-按正方向1-負方向；PRM1420設定各軸快速運行速度；PRM1425設定各軸返回參考點的FL速度；PRM1850各軸的柵格偏移量；4.數控機床返回參考點控制原理。以采用帶減速擋塊（參數1002#1DLZ0-回參考點使用擋塊，1-回參考點不使用擋塊）的柵格信號返回參考點為例。系統返回參考點前要手動（或手輪）方式遠離參考點，按下返回參考點方式按鈕REF（即G43.7的狀態變為“1”），若讓X軸回參考點，則按下X軸點動按鈕（+X），這時軸啟動信號G100.0或G102.0（由系統參數1006#5設置）的狀態變為“1”，這時X軸以快速（由參數1420設置）向參考點方向移動，當減速擋塊壓下減速開關，將減速信號（*DECX9.0變為“0”）反饋給數控系統，系統接收到此信號后，發出X軸減速指令，此時X軸以低速（由參數1425設置）向參考點方向繼續移動，當減速擋塊脫離減速開關（X9.0變回“1”狀態）后，系統開始尋找脈沖編碼器一轉信號，當系統接收到一轉信號后，繼續以低速移動一個柵格偏移量（由參數1850設置），然后停在（由系統參數1240設置）的參考點上，并將參考點到達信號F94.0和參考點完成信號F120.0的狀態置“1”，至此X軸返回參考點完成。如下圖所示：陴陴陴因因因因工作臺減速開關*DECn淤于盂榆擋塊回參考點方向速度PRM1006#5FL速度PRM1425時間快移速度PRM1420加減速常數參數1620JOG+REFPCZ*DECnGRID柵格偏移量PRM1850參考計數器容量PRM1821FANUC0iC系統返回參考點示意圖淤于盂榆5.數控機床返回參考點故障檢修及案例如何檢修數控機床出現的返回參考點故障，關鍵是要了解返回參考點的工作原理，其主要故障原因有伺服系統故障、減速開關故障、檢測裝置故障、系統測量板故障及故障等。故障現象：一臺采用FANUC0iMC系統的立式加工中心，X軸找不到參考點，出現超程報警。故障分析：查看返回參考點過程，X軸一直快速向前運動，無減速且PMC輸入信號X9.0無變化，直到出現超程報警。說明是減速開關有問題，檢查發現減速開關已損壞。故障排除：更換減速開關，故障排除。
三、結語
通過以上數控機床返回參考點的項目教學，使數控加工專業學生能更好地融合理解：返回參考點的工作原理及其過程，為分析和解決數控機床出現的故障打下良好的基礎。采用項目融合教學法可將數控機床工作過程分解為幾個典型工作任務來加以講解，使數控加工專業的學生不僅能操作機床，而且也能比較全面地了解數控機床的工作原理及工作過程，對數控機床出現的常見故障可基本加以排除，達到更好地服務企業生產的目的，也必將受到企業的青睞。
參考文獻：
金學桐.中職學校數控機床教學過程中的困境及解決對策［J］.時代農機，2015（9）.
作者:于維波 單位:煙臺工貿技師學院
【關鍵詞】數控機床 項目化 教學改革
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）06C-0147-02
一、高職數控機床安裝與調試課程教學中存在的問題
高職數控機床安裝與調試課程是集機械技術、電工電子技術、PLC控制技術、傳感與檢測技術、變頻器技術、數控技術等多門技術于一體的綜合性核心技術課程，技術綜合性強，教學條件要求高，教學組織難度大。按照傳統的教學條件、教學模式組織教學，無法實現學生與企業崗位的零距離對接。存在的主要問題如下：
（一）師資力量不足。教師的技術與技能不全面，技術綜合應用能力不強，要么是偏重機械的、要么是偏重電氣的，很難找到全面掌握機械技術、電子電氣技術、液壓與氣動技術、傳感與檢測技術、計算機技術的教師。教學過程中要么機械方面的內容講得較多，要么是偏重電氣的內容，造成學生掌握的知識與技能也不全面，要么是機強電弱，要么是機弱電強。
（二）課程銜接不合理。在數控機床安裝與調試課程之前的先修課程技術比較單一，機械與電氣兩類課程基本沒有太多的聯系，學生尚未形成綜合應用技術的能力。
（三）實踐教學條件不足。以往的教學條件下，通常是以數控機床的模型代替實際的數控機床，不能創造與實際工作崗位相一致的學習情境，學習載體無法與真實崗位對接。
（四）教學模式不足。傳統的教學模式以教師講授為主，學生主要以數控機床模型機的裝調為學習手段，學習的真實性差，學習效果不理想。
二、項目化教學改革方案
（一）學習載體選擇。為提高課程教學對真實職業崗位的針對性，本課程項目化教學改革的基本思路，是以真實的工業型數控機床為學習平臺，選擇C6132普通車床的數控化改造為學習載體，通過真實的工作任務，完成數控機床安裝與調試課程學習，實現課程教學與真實職業崗位的對接。
（二）教學項目設計。根據普通機床數控化改造的工作過程，結合現有設備的實際情況，設計機械裝調、電氣裝調、參數設置、精度測試四大訓練項目，共19個工作任務。以具體的工作任務為載體，將相關的知識、技能與素養融為一體，如表1所示。
（三）教學組織實施。按照普通機床數控化改造的工作過程，以具體的工作任務為驅動，組織本課程的教學項目化教學，在完成工作任務的過程中學習知識，培養能力，形成素養。
1.機床改造后的整體功能要求：（1）主軸電動機能通過M03/M04實現正/反轉啟動，M05實現主軸停止，以及主軸的變頻無級調速功能。冷卻泵能通過M08/M09進行開/關控制。（2）進給系統能夠通過CNC指令實現位置控制，最小移動量為0.001mm。（3）四方電動刀架能通過TXXXX實現選刀及刀具補償功能。
2.普通車床的機械改造：（1）拆除掛輪箱、進給箱、溜板箱、刀架。在工作過程中熟悉普通車床的結構原理，掌握機械拆裝工藝，熟悉各種拆裝工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（2）大拖板、中拖板改造。在工作過程中掌握普通車床數控化改造中的典型零件加工要求與加工方法，熟悉各種加工工藝裝備的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（3）數控機床進給傳動系統安裝與調試。在工作過程中學習數控機床的機械結構與工作原理，掌握數控機床機械安裝調試的要求與方法，熟悉各種裝調工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。
3.普通車床電氣控制改造：（1）拆除原車床的電控線路。在工作過程中熟悉普通車床的電氣控制原理，熟悉各種電工工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（2）主軸電動機的變頻無級調速。在工作過程中學習數控機床典型主軸控制系統的工作原理，掌握數控車床主軸電氣控制電路的安裝調試方法，熟悉各種電工工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（3）進給系統采用伺服控制系統。在工作過程中學習數控機床典型進給系統控制電路的工作原理，掌握數控車床進給系統控制電路的安裝調試方法，熟悉各種電工工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（4）刀架更換成四方電動刀架。在工作過程中學習電動刀架及其控制電路的結構原理，掌握電動刀架及其控制電路的安裝調試方法，熟悉各種電工工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（5）增加CNC控制系統。在工作過程中學習典型數控系統的結構原理，掌握典型數控系統的安裝、連接與調試方法，熟悉各種電工工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。（6）增加主軸編碼器進行主軸轉速檢測。在工作過程中學習主軸編碼器的結構原理，掌握主軸編碼器的安裝調試方法，熟悉各種電工工具的使用，形成安全操作、規范操作等良好的職業素養。
三、項目化教學改革實踐的效果
為了檢驗教學改革前后的教學效果與教學質量，在教學過程中選了數控機床安裝與調試課程中10個有代表性的知識與技能點，在教學教革前的兩個班級（共90人）與教學改革后的兩個班級（共88人）進行了比較。對比情況如表2所示。
通過比較可以看出，采用項目化教學后學生對知識與技能的熟練程度提高了約15%，完全不掌握的學生人數降低了約2%。
此外，采用項目化教學改革后，也使數控機床安裝與調試課程團隊的師資得到了很好鍛煉。在課程團隊的4位老師中，原來有兩位是強機械弱電氣的，另外兩位是強電氣機弱機械的，經過項目化教學改革后，4位老師不僅對機械與電氣、而且對數控系統的原理知識與操作技能得到了很大提高，教師的職業能力與教學水平上了一個臺階。
四、結論
通過數控機床安裝與調試課程項目化教學改革，不但完成了6臺舊式普通車床C6132數控化改造，達到預期的功能與精度要求，學生通過對真實普通車床的數控化改造，有效掌握了數控機床安裝、調試、驗收等方面的知識和技能，順利實現與真實職業崗位的有效對接，實際工作能力提升，職業素養得到完善，課程團隊的職教理念、施教能力也有了質的飛躍，課程的教學改革取得良好的綜合成效。
【參考文獻】
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【基金項目】廣西電力職業技術學院特色課程建設項目
關鍵詞：數控機床；培養人才；應用維護
我國數控技術起步較晚，但進步較快。半個世紀里，培養了一批設計、制造、使用和維護的人才，縮小了與世界的差距。數控機床是當代機械制造業的主導裝備。一個國家的數控機床的水平和擁有量，已經成為衡量當今制造業水平、工業現代化程度的重要指標，也是衡量國家綜合競爭力的重要指標之一。本文從現代數控系統的概念與原理入手，探討數控系統的應用與維護、維修技術。
一、數控加工的概念
數控機床的工作原理就是用代碼化的數字信息將刀具移動軌跡的信息記錄在程序介質上，然后送入數控系統中，經過CPU以及數控機床的各個部分迅速地編譯、運算控制機床的刀具與工件的運動，從而使機床自動加工出形狀、尺寸與精度符合要求的零件。這種控制方式是數控技術的本質內容。
二、數控機床的特點
1.高精度，快速度加工
一般數控機床的加工精度為0.005mm～0.05mm，它是按照數字信號控制的，數控裝置每輸出一個脈沖信號，機床的動作部件就會移動一個脈沖當量，機床進給傳動系統的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可以通過數控裝置進行螺距補償，故數控機床的定位精度是比較高的。
由于機床的一些關鍵部件性能的提高，機床對系統指令的讀取和響應反饋的速度大大提高，目前其加速度可到1g甚至更高，大大縮短了機床移動部件從零速到高速的時間，其運動等各項性能能夠達到很高的精度。
2.穩定性，可靠性，一致性好
加工的穩定性好，同一批零件在同一臺機床上，同時在相同加工條件下，在使用相同的刀具和加工程序，加工刀具的自動走刀軌跡是完全相同的，零件的一致性較好，質量很穩定。
3.生產效率高
目前大多工件能在一臺數控設備上連續完成多工序和多面的連續切削加工，有效地減少零件的加工時間和輔助時間，這大大減少了半成品的工序之間的周轉時間，大大提高了生產效率。
4.高柔性化
柔性是指數控機床適應加工對象變化的能力。數控機床適用于加工小批生產、單件加工以及新產品的開發，大大縮短了生產準備周期，同時也節約了工藝安排設備的費用。也可預先估計整個加工的總時長，目前已經可以與CAD/CAM技術有機地結合起來、融合在一起，是現代集成制造技術的發展基礎。
三、數控機床維護方法
數控系統就是數控機床的核心部分，所以，數控機床的維護主要是考慮數控系統的維護。為了盡量地延長各元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止因電器元件和機械部件性能老化甚至損壞等引起的各種故障，所以，就必須每天對數控機床進行日常維護。
1.數控機床日常維護規章制度
要根據各部件的特點，來確定各部件的保養方法條例。例如，規定哪些地方需要天天保養、清理，哪些部件要定期檢查、維修或更換，由誰負責等并做好必要的設備記錄。
2.應盡量少開電器柜門
因為，機床加工的工況環境所限，隨意和經常打開數控柜門容易引起元器件間絕緣電阻下降，可能還會導致元器件的損壞，帶來危險事故。因此，應該有一種嚴格的管理，進行必要的調整和維修時可以打開柜門，否則，嚴禁開啟柜門，更不可以在使用時一直敞開柜門。
3.定時檢查、清洗散熱通風系統
一般數控電器元件工作溫度都不允許超過55℃，否則，會引起系統運作中斷帶來不必要的損失，故應經常檢查數控系統通風系統是否正常。
4.經常檢查數控系統的電路、電壓
數控系統一般允許的工作電壓都規定在一定的范圍內。如果超出此范圍，會造成系統工作異常，甚至會引起數控系統內部故障和部件的損壞。所以，要定期檢查數控系統的電路，以確保使用安全穩定。
5.數控系統長期不用時的維護
數控機床應經常使用，而不要長期不用、不通電。為了避免數控系統的損壞，需要經常給數控系統通電，特別是在環境濕度較大的時候更應該如此。這樣可以利用電器元件本身的發熱來驅散數控系統內的潮氣，保證電子器件性能的穩定性與可靠性。
6.精密機械元器件、部件的維護
對于機床的精密部件，如：絲杠副、導軌、刀庫等部件防護措施必須細致到位，對不常用部分更是要做好充分的防銹處理。
四、數控機床的維修
任何一臺數控設備都是一種過程控制設備，這就要求它在實時控制的每一時刻都準確無誤地工作。如果數控機床壞了，這時候就要求維修人員能夠又快又好地完成維修任務。數控機床上任何部分的故障，都會使機床不能正常工作，從而造成生產停止，影響安全、生產效率。因此，對數控系統原理復雜、結構精密的裝置進行維修就十分必要了。
維修人員必須具備以下要求：高度的責任心與良好的職業道德；知識面廣，掌握計算機技術、模擬與數字電路基礎、自動控制與電機拖動、檢測技術及機械加工工藝方面的知識；掌握有關數控、驅動及PLC的工作原理，懂得CNC編程和編程語言；具有較強的動手操作能力；會熟練使用各種常用的測試儀器、儀表和各種工具。
數控系統維修技術也迅速適應了數控技術飛速發展的要求，所以，我們應該不斷地掌握新的知識與技術，尋找新的維修診斷的方法和手段，與時俱進，為數控系統維修技術的發展做出應有的貢獻，并且把整個數控機床應用系統組合在一起，為了成為新世紀新型數控人才，集數控機床操作、維修、維護于一身的全能型人才而努力奮斗。
參考文獻：
關鍵字 數控機床故障；PMC；診斷功能
中圖分類號 TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）104-0184-02
1 PMC的數據備份和功能介紹
PMC的診斷功能主要功能包括以下兩種。第一種是I/O模式的強制功能。開啟這項強制功能需要在PMC的參數設置界面中將“ALLOW PMC STOP”設置為“YES”，將“PROGRAMMER ENABLE”改為“YES”，將“RAM WRITE ENABLE”設置為“YES”。使用這種強制功能的時候，可以強制輸出PMC的信號為NO或者YES，這項功能對于日常檢修非常有幫助。但是在使用的時候需要注意以下幾點：啟動強制輸出信號操作的時候必須確認周圍的環境時候穩定和安全，不會因為人員的誤操導致設備的損壞、使用強制功能的時候需要把正在運行的PMC程序關掉，因為PMC在運行的時候默認執行的是循環掃描，是刷新輸出信號的，那么剛剛強制輸出的信號就會被刷新為原來的狀態，致使強制功能失效，在所有強制操作完成之后可以繼續PMC程序的運行。第二種是信號的追蹤功能。具體的操作方式是：先按下“PMCDGN”鍵之后再按“TRACE”鍵，在這之后系統就會進入到TRACE的界面。信號的追蹤功能可以對PMC信號進行實時的收集，跟蹤信號可以是輸入的信號或者輸出的信號，也可以使PMC和數控機床之間的信號。這一項功能在維修的時候隨時記錄和觀察一隨時變化的信號有很大的幫助，方便實用。
2 利用PMC技術進行故障的維修和診斷
1）利用報警文本的診斷功能。這項功能可以起到一個緊急預警的作用，能夠在第一時間內引起工作人員的高度重視。機床停機時緊急停止并不能完全的消除故障，MCC不吸合伺服、主軸放大器不能工作等都是一些非常常見的報警信號。比如說在一個企業的泵車間CK5231×25/20的數控雙柱立式機床時常出現緊急停止的設備故障，經過技術人員的多次檢修都沒有徹底的將故障排除。技術人員也只是認為緊急停止開關的問題，并不知道重要的安全信號是和緊急停止的信號串聯在一起。
通過具體數據我們發現：緊急停止的信號是各軸的超程開關、緊急停止開關和+24V繼電器的線圈串聯在一起的。繼電器可以直接控制CNC系統。進入到CNCN系統的信號必須先進入PMC里面進行故障的處理，處理之后再經過PMC通知到CNC。很多的檢修在尋找故障的時候，指揮尋找上圖中的電路信號，并沒有按照下圖中的梯形圖尋找。在途中X8.4后面又串聯了Xm·n系列的開關信號，這個Xm·n信號就是能夠檢測緊急開關時候出現問題的重要部位。
通過上述材料的分析，我們知道雙柱式數控機床的問題是Xm·n信號造成的。我們經過仔細的排查可以知道，左立柱的油位太低和右立柱移動時候的伺服電機的參數設置的不正確造成的過熱現象，才導致了數控機床緊急停止當時一直未能徹底修復的主要原因；
2）利用動態跟蹤梯形圖的診斷功能。數控系統PMC中的I/O接口可以看成是“示波器”，能夠對數據進行實時的采集，然后反映出一組PMC的輸出信號、開關的輸入狀態金和PMC與CNC之間的信號狀態。在檢修的時候每一個地址輸入輸出的狀態都會掌握在檢修人員的手中；
3）利用控制對象的工作原理進行故障的診斷。數控機床的PMC系統的工作原理是按照控制對象的控制原理設計的，最后通過控制對象的工作原理和PMC接口的狀態修復故障。
圖1是一個普通的尾座套筒PMC開關圖。機床在運行的時候，我們參考圖2的數據可以看出以下信息：PMC梯形圖中的液位的開關是X000.7，尾座輸入開關是X0003.7，PMC的輸出信號是Y3.0，與此同時電磁閥正在導電，但是G5.0，這個信息就是告訴我們輔助結束的信號沒有被系統觸發，間接證明了PMC系統中的輸出狀態不正常。因此，我們更加肯定尾座套筒中的液壓系統發生故障。當電磁閥連接電源之后，定值減壓閥就會進入到尾座的液壓缸中，然后保持向前頂緊的工作。但是因為單向閥的影響，使得尾座向前的油壓得到了很好的保持，如圖2。這個時候油壓就會影響繼電器敞開觸點閉合，輸入的信號顯示為X0002.0，但是在檢查的時候我們發現輸入的信號是0，這就說明了繼電器的觸點信號出現問題。經過深入的檢查我們得知的原因是觸點的開關受到了損壞，就造成了PMC沒有正常的收到結束的信號，系統就會認為尾座套筒系統沒有進行頂緊的工作，于是就會出現M-FN的報警信號，在更換完繼電器之后可以排除故障。
3 結論
通過上述材料的分析，我們在數控機床中充分利用了PMC的各種診斷功能，在處理機床故障的時候得以充分的應用，以此達到一種高效快速的排除故障的工作效果，這些對于數控機床的維修工作都有非常大的幫助。
（西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010）
【摘要】數控實習是工程訓練實踐教學體系中的一個重要項目，目前主要進行機床加工操作實訓。為了進一步提高實踐教學的深度和廣度，培養學生的技能和專業知識，在工程訓練課程體系下，進行數控伺服技術實踐教學模塊的開發探索，以提高工程訓練教學質量水平。
關鍵詞 工程訓練；實踐教學；數控伺服技術；探索
基金項目：2014年西南科技大學實驗技術研究項目（14syjs-48）。
作者簡介：賴思琦（1976—），男，漢族，四川綿陽人，講師，主要從事工程訓練實踐教學的研究與管理工作。
工程訓練是本科生實踐訓練的重要環節之一，在培養學生的技能和專業知識中發揮著越來越重要的作用。目前，在工程訓練課程體系下，數控實習項目主要是進行加工代碼編程和設備操作練習。而對數控設備的設計結構、控制技術方面涉及較少。然而，隨社會對人才需求的發展，工程訓練課程實踐教學體系和內容也在不斷進行發展和改革。
數控設備伺服驅動系統的功能是控制伺服電機、絲桿、工作臺等部件的運動速度和位移量，是數控機床的重要組成部分。伺服系統的性能良好，能夠提高數控機床的精度和工作效率，確保機床在工作過程中具備良好的動態和靜態性能。由于數控伺服系統的重要性，非常有必要讓學生了解這類控制技術，特別對于機電類專業的學生更是如此。
1實驗項目設計
數控伺服技術綜合性實驗項目的開發，其設計以數控技術、機電控制技術教學為主要出發點,充分體現其開放特性,使學生通過搭建數控伺服系統模型、伺服參數設置、在線實時調試等相關實驗實訓內容的學習，能夠全面了解數控機床伺服系統典型的基本結構、工作原理和工作過程,具備一定的對伺服系統進行操縱及調試、維護能力。
1.1數控機床三維模型搭建實驗
以典型的數控加工中心為對象，建立了數控機床的三維幾何模型，通過實驗，讓學生清楚地了解數控機床部件的機械結構，了解數控伺服系統的工作原理，如圖1所示。
1.2伺服主軸實驗
以工程訓練中心的數控加工中心為對象，了解FANUC伺服控制器上主軸的接口應用，伺服主軸調速電氣的設計、布線、調試，以及伺服主軸參數設置及優化。
1.3X/Y/Z伺服電機驅動控制實驗
了解FANUC 0I－MD數控系統與交流伺服驅動單元、伺服電機連接及使用方法，掌握數控系統、伺服驅動及電機的應用，布線與調試方法。利用系統的參數設定支持功能進行各軸伺服參數的手工設置。
1.4在線伺服參數優化實驗
建立起完整的系統硬件構架，完成FSSB、主軸和基本伺服參數初始化設置后，系統就可以實現正常工作。為了充分發揮設備的性能，提高設備工作的速度和精度，還要根據數控機床的機械結構特性和產品工藝要求，對伺服參數作進一步優化調整。使用FANUC數控系統的以太網端口，建立計算機與數控系統的通訊，通過使用SERVO GUIDE伺服調試軟件對“電流控制（電流環）”、“速度控制（速度環）”、“位置控制（位置環）”這三個環進行在線調整，使用SERVO GUIDE對從CNC獲得的波形作出分析，以取得和機械特性相關的匹配參數，保證數控機床在高響應、高剛性下穩定工作。
2實驗項目實施
在實驗項目實施中，要求在工程訓練課程體系下充分發揮現有的設備資源和教學優勢，實現機床操作、機電控制、設備調試各個環節串聯在一起，講解、操作教學一體化。每個環節都有明確目的和凝練的教學資源支撐，深化工程訓練課程體系下數控實習的深度和廣度，激發學生的積極性和主動性。通過對數控設備的“了解”“如何使用”“為什么要這樣使用”“該如何調整，讓使用效果更好”這四個步驟，讓機電類專業學生對數控技術的學習，從單純的操作深入到結構組成、控制原理的層次。特別是通過對數控伺服技術的學習，對數控設備的設計和構造有了一個清晰的認識，從而對數控技術知識的掌握達到較為深入的程度。實驗學時的安排如下表。
3結束語
從工程訓練課程體系的發展出發，充分利用實驗室的數控設備資源和之前技術積累，開發新的實驗教學系統，編寫實驗指導書，將數控機床三維模型建模、專業伺服軟件訓練、數控綜合實驗設備相結合，探索數控伺服技術實驗項目，不僅提升了學生的專業知識和能力，更進一步豐富了工程實踐課程內容，提高了課程的質量。
參考文獻
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【關鍵詞】 數控機床；實習教學；學生技能
當前，數控加工已成為企業生產的重要加工手段，作為高校學生掌握現代加工技術重要手段的數控加工實習也正在起著越來越重要的作用。隨著人才培養的目標從知識型向能力型的轉變，創新意識和工程能力的培養也已成為實習訓練的核心，這一方面要靠科學合理的課程體系作基礎，但更重要的是要靠系統的實踐性教學環節作保證。
數控專業不斷發展，各學校越來越重視學生技能的培養和提高，越來越重視實踐，數控技能比賽的不斷開展尤其使數控各院校對數控實踐的教學更加重視。在我們的教學實踐中，數控機床加工實習教學具體分為四部分，即加工演示、課堂理論講解、自行編制程序和機床實踐操作。
1 加工演示
學生進車間實習是第一次接觸數控機床，對有關知識的認識比較模糊。在學生進行實習初期，先由指導教師用數控機床加工一件零件進行加工演示，首先讓學生對數控加工過程有一個感性的認識，激發學生的學習積極性。
2 課堂理論講解
在進行完加工演示后，進行課堂理論知識講授，主要講授數控機床的組成、特點、工作原理、代碼、加工工藝和編程知識。因為學生已經進行過普通機床加工，已經具備基本的加工知識，所以講解數控機床的組成和特點時，采取與普通機床對比的方法，使學生能夠很快地進入角色。在講解工作原理時，主要針對實習所用數控機床的系統，同時鼓勵學生課外查閱資料，多學習一些有關的數控系統知識。
3 自行編制程序
理論知識講解后，在教師指導下由學生進行自行編制程序。編程可以采用手工編程和自動編程兩種方式。手工編程，一般限制在二維平面內，大多數針對比較簡單的輪廓圖形，由于計算簡單、程序較少且經濟、及時，因此在生產教學中應用比較廣泛。考慮到學生實習時間短，對于較復雜的加工零件常采用自動編程，自動編程簡單、迅速、可靠性高。學習自動編程軟件可以從三維的角度觀察加工零件的造型、刀具在加工過程中的刀心軌跡圖，以及快速、準確的生成程序，可激起學生濃厚的學習興趣。如編制較復雜零件的加工程序，用手工編程計算復雜、程序較多，可能需要一個月的時間還不能保證程序的正確；用自動編程能在一天甚至更短的時間內高質量的完成程序的編制。
4 機床實踐操作
加工程序編制完成后，指導教師進一步針對數控機床的操作面板進行講解，留給學生足夠的時間來熟悉、操作機床，由學生進行機床
一車床的數控改造
（一）、數控機床工作原理及組成
1.數控機床工作原理：
數控機床加工零件時，首先應編制零件的加工程序，這是數控機床的工作指令。將加工程序輸入到數控裝置，再由數控裝置控制機床主運動的變化、起停，進給運動的方向、速度和位移量以及其它如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻的開、關等動作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴格的按照加工程序規定的順序、軌跡和參數進行工作，從而加工出符合要求的零件。
2.數控機床的組成：
數控機床主要由控制介質、數控裝置、伺服系統和機床本體等四部分組成（二）、設計內容及任務
普通車床（C618）的數控改造設計內容包括：總體方案的確定和驗證、機械改造部分的設計計算（包括縱向、橫向進給系統的設計與計算）、主運動自動變速原理及改造后的機床傳動系統圖的設計、機床調速電動機控制電路的設計、電磁離合器的設計計算。。
本設計任務是對C618臥式車床進行數控化改造，實現微機對車床的數控化控制。利用微機對車床的縱向、橫向進給系統進行數字控制，并要達到縱向最小運動單位為0.01/脈沖，橫向最小運動單位0.005/脈沖，主運動要實現自動變速，刀架要改造成自動控制的自動轉位刀架，要能自動的切削螺紋。
（三）、數控部分的設計改造
1、數控系統運動方式的確定
數控系統按其運動軌跡可分為：點位控制系統、連續控制系統。點位控制系統只要求控制刀具從一點移到另外一點的位置，而對于運動軌跡原則上不加控制。連續控制系統能對兩個或兩個以上坐標方向的位移進行嚴格的不間斷的控制。由于C618車床要加工復雜輪廓零件，所以本微機數控系統采用連續控制系統。
2、伺服進給系統的設計改造
數控機床的伺服進給系統按有無位置檢測和反饋可分為開環伺服系統、半閉環伺服系統、閉環伺服系統。
閉環控制方案的優點是可以達到和好的機床精度，能補償機械傳動系統中的各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響。但他結構復雜、技術難度大、調式和維修困難、造價高。
半閉環控制系統由于調速范圍寬，過載能力強，又采用反饋控制，因此性能遠優于以步進電動機驅動的開環控制系統。但是，采用半閉環控制其調式比開環要復雜，設計上也要有其自身的特點，技術難度較大。
開環控制系統中沒有位置控制器及反饋線路，因此開環系統的精度較差，但其結構簡單，易于調整，所以常用于精度要求不高的場合。
經過上序比較，由于所改造的C618車床的目標加工精度要求不高，所以決定采用開環控制系統。
3、數控系統的硬件電路設計
數控系統都是由硬件和軟件兩部分組成，硬件是控制系統的基礎，性能的好壞直接影響整體數控系統的工作性能。
數控裝置的設計方案通常有：
可以全部自己設計制作
可以采用單板機或STD模塊或工控機改制
可以選用現成的數控裝置作少量的適應化改動
在普通機床的經濟型數控改造中，由于第一種設計周期較長且不經濟，同時質量也難于保證。第二種則更加不經濟。所以不課程設計將采取第三鐘方案。
（四）、機械改造部分的設計
1、主傳動部分的改造設計
將原機床的主軸電動機換成變頻調速電動機，無級調速部分由變頻器控制。將原機床的主軸手動變速換成有電磁離合器控制的主軸變速機構。改造后使其主運動和進給運動分離，主軸電動機的作用只是帶動主軸旋轉。
2、進給機構的改造
將原機床的掛輪機構、進給箱、溜板箱、滑動絲杠、光杠等全部拆除。縱向、橫向進給以步進電動機作為驅動元件經一級齒輪減速后，由滾珠絲杠傳動。
3、其它部件的改造
[關鍵詞]數控仿真軟件；數控機床；教學實踐
中圖分類號：H319 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）18-0227-01
主要內容：
工業化和自動化已經成為制造生產領域的發展主題，隨著智能加工理念和自動化加工需求的不斷深化，以數控機床為代表的新一代自動加工設備開始在制造業中普及開來。我們可以看到數控機床在集成了柔性加工、多維加工、曲面加工和多軸聯動等最新加工技術的同時，還兼容了數字編程和輔助設計等功能，這使得每一個數控機床都能成為一個不同規模的加工中心，滿足不同的加工需求。但是正是由于數控機床的功能多樣性，使得數控機床的操作要求十分嚴格，操作者不僅需要具備扎實的機械加工基礎知識和操作技能，還需要對數控編程技巧、數控加工技術原理和加工工藝制定等具備一定的知識儲備，這就對當前的數控機床操作人才的培訓模式提出了很高的要求，如何進一步強化數控機床操作人才培訓的有效性和成材率，這將是本文要集中探討的話題。
一、數控仿真軟件概述
從技術層面來看，數控仿真軟件集成了虛擬現實技術和計算機圖形學技術，并且能夠實現虛擬現實的數控機床操作試練。虛擬現實技術通過量化實際系統的系統參數、系統環境、聲光電等現象，能夠真實的還原系統操作環境，給與操作者以極高的真實體驗；可以對設備進行操縱，可以查看生產過程、實驗過程、施工圖過程、供應過程等活動的各種技術參數的動態值，從而確認現實系統是否有能力完成預定的任務和如何去完成，也可從中發現運動過程的缺陷和問題，予以改進。
目前來看，數控仿真軟件主要包括了兩種，一種是模擬數控機床加工環境和加工過程的虛擬數控機床仿真軟件，另一種就是以零件設計和加工程序為主線的CAD/CAM一體化軟件。數控機床仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉數控機床的結構組成、工作流程和操作要領，通過外接數據庫，能夠對當前主要的數控機床進行針對性培訓，效果十分突出；零件加工仿真軟件則將重心主要集中在零部件設計、零部件加工工藝設置、數控加工程序編制等環節上，目前常見的零部件仿真軟件主要有solid edge、Pro/engineer、MasterCAM、Solidworks、CAXA等，這些仿真軟件能夠讓操作者快速熟悉機械加工過程，培養機械專業技能。
二、數控仿真系統在數控機床教學實踐中的應用
在目前的數控機床操作人才培訓中，主要也是針對上述兩種仿真軟件形式，進行針對性極強的教學實踐培訓，詳細應用內容如下所述：
1）數控機床仿真軟件在數控機床實踐教學中的應用
數控機床仿真軟件是基于虛擬現實系統平臺而搭建起來的操作系統，它可以在虛擬現實數控機床數據庫的支持下，完美的再現當前主要數控機床的結構組成和工作環境，在數控機床的教學實踐過程中，首要科目是要熟悉數控機床的結構組成，受到經濟條件的限制，多數數控機床加工學校很難對當前的各種類型的數控機床進行現場拆裝，數控機床仿真軟件中的模塊分解過程能夠實現全息裝配過程，仿照真實數控機床零部件尺寸，進行的實際工業化裝配流程的演練，能夠進一步加深學生對于數控機床的進給系統、多軸聯動系統、曲面加工系統的空間形象的理解；其次是典型加工工藝的教學實踐，數控機床仿真軟件能夠對工件毛胚定位、工件裝夾、夾具工作原理、壓板安裝流程、加工基準對刀原則、刀具安裝和選用規范、機床手動操作和自動操作指令條碼等，進行逐一的繁復講解，而且允許學生在課后進行溫習和嘗試；再者是完善的圖形數據和加工標準數據庫資料，使得學生可以在仿真軟件自帶的典型數控機床編程程序的指導下，進行實際編程，并且在虛擬加工平臺上，對自定義的工件進行工藝設定，并且檢查加工工件的尺寸誤差和質量達標情況；該仿真軟件系統結合自動化考核系統，能夠實現教學、實踐和考核一體化的培訓模式。
2）零部件加工仿真軟件的教學實踐應用
熟知零部件的造型原理和加工工藝流程是保證數控機床操作者能夠進行復雜加工過程的技術基礎，零部件加工仿真軟件為學習者提供了一個高仿真度的零部件數模設計，包括了曲面造型設計和參數化設計這兩種主要的形式，對于簡單曲面造型和復雜曲面的造型原理都能有一個清晰的理解過程；其次是對零部件加工工藝的熟悉過程，工件加工的第一道工序是要進行基準對刀，不同的零件對刀的原則和位置選擇都大相徑庭，比如軸對稱零部件、桿件、板件、螺旋件以及內內孔加工等等，這都需要學生們在平時的學習過程中熟練的分析不同類型零部件的加工工藝選擇準則；再者是對數控加工刀具的走刀過程和走刀程序進行針對性的講解，這種直觀的培訓模式有助于學生養成數控加工思維，結合實踐性極強的零部件金工實習，使得學生們在自己動手加工典型零部件時，對于零部件造型保持的關鍵性因素、令不加加工失效的主要原因以及加工過程的重點注意事項都能有一個直觀而且親身經歷的過程，經過這種培訓模式所培養出來的數控機床操作人才將兼具專業知識背景和機床操作技能，能夠適應快節奏、高技術含量的操作需求。
總結：
隨著自動化技術和機械加工技術的不斷發展，數控加工已經成為機械加工領域使用最為廣泛的技術形式。數控機床的使用需要一定的專業知識背景和操作編程經驗，相關操作技術人員已經成為當前機械加工市場的稀缺人才。本文概述了數控加工仿真系統在數控機床教學領域的應用現狀，并就完善數控仿真軟件的教學價值提供了新的思路。
參考文獻
關鍵詞：數控機床 故障 排除
數控機床是一種典型的機電一體化產品，涉及范圍比較廣，在故障診斷和維護方面與傳統機床有很大的區別。因此，學習和掌握數控機床故障診斷及維護技術，及時有效的處理數控機床的各種故障，對企業的維修人員來說非常重要。
一、數控機床的使用與維修
1.數控機床的分類和應用 隨著數控技術的發展，數控機床已經越來越普遍地應用于企業的加工生產當中。數控機床的種類很多，但主要按機床的加工方式和加工工藝對其進行分類。現代工廠中主要以金屬切削加工為主，大致可以分為數控銑床，數控鏜床，數控立車，數控磨床以及加工中心等。
2.數控機床的維修的特點 數控機床與傳統機床的維修不同，它是集數控系統、可編程控制器、伺服系統加精密機械等多項高新技術融合于一體的機電一體化產品。數控機床的維修應遵循以下幾點：首先，要熟悉數控系統、位置檢測與伺服驅動和輔助控制的工作原理、特點及常見故障的處理。其次，要懂得充分利用NC、PLC提供的故障信息來查找故障。做到具體問題具體分析，才能確定故障的準確處理。
3.數控機床故障診斷維修的基本步驟 數控機床的維修過程主要分為三個階段。首先，到達現場后進行現場的調查和故障信息的采集。仔細詢問機床操作者故障表面的指示情況以及產生故障的背景情況，對故障現象做出初步的判斷。其次，根據現場的調查結果和故障現象進行具體的維修。從易到難、由外向內，逐漸縮小查找范圍，確定故障存在的位置從而采取正確的維修措施。最后，機床的故障排除后及時向操作者交代清楚本次故障的起因以及發生故障的信息和環節，告其今后操作的注意事項，避免今后再次發生同類故障。同時做好維修記錄，為以后維修做好儲備。
二、數控系統自診斷技術及故障排除方法
所謂系統診斷技術，就是利用數控裝置中的計算機及相關運行診斷軟件進行各種測試。
1.自診斷技術
（1）開機自診斷：數控系統通電后，設備內部診斷軟件會自動對系統中各種元件如CPU、RAM及各應用軟件進行逐一檢測并將檢測結果顯示出來，如檢測發現問題，系統會顯示報警信息或發出報警信號。開機自診斷通常會在開機一分鐘之內完成。
有時開機診斷會將故障原因定位到電路板或模塊上，但也經常僅將故障原因定位在某一范圍內，這時維修人員需查找相關維修手冊根據提示找到真正故障原因并加以排除。
（2）運行自診斷：運行自診斷也稱在線自診斷，是指數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、PLC、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關信息，這種診斷一般會在系統工作時反復進行。
（3）脫機診斷：當系統出現故障時，首先停機，然后使用隨機的專用診斷紙帶對系統進行脫機診斷。診斷時先要將紙帶上的程序讀入RAM系統中，計算機運行程序進行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數控系統中應用較多。
2.人工診斷技術
數控系統的故障種類很多，而自診斷往往不能對系統的所有部件進行測試，也不能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有:功能程序測試法、參數檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現簡介如下:
（1）功能程序測試法：這種方法將數控系統中的G、M、S、T、功能的全部指令編成一個測試程序，穿成紙帶或存儲到軟盤上在進行診斷時運行這個程序，可快速判定哪個功能出現問題，這種方法一般在機床出現隨機性故障時使用，也可用于設備閑置時間較長重新投入使用時測試用。
（2）參數檢查法：一般系統的參數是存放在RAM中的，一旦出現干擾或其它原因會造成參數丟失或混亂，從而使系統不能正常工作，這時應根據故障特征，檢查和核對有關參數，在排除某些故障時，有時還需對某些參數進行調整。
（3）備件置換法：是將系統中型號完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點的部件，從而快速有效地確定故障部位。
（4）直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外后內”的原則，利用觀察零部件的工作狀態、聽聲音、摸發熱等方法，進行逐個檢查，如利用視覺可觀察內部器件或外部連接的形狀上的變化；利用聽覺可查尋器件發出的異常聲音;利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現象;等等。
（5）原理分析法：當采用其它檢查方法難以奏效時，可以從電路基本原理出發，一步一步用萬用表、邏輯表、示波器等工具對測點進行檢查對照，最終查明故障原因。
3.高級診斷技術
（1）自修復診斷：自修復診斷一般是指在系統內設置不參與運行的備用模塊。自修復程序在控制系統每次開機運行，當發現某模塊有問題時，系統會把故障信息顯示在屏幕上，同時自動查尋備用模塊，故障模塊的工作即被備用模塊取代，維修人員可根據提示更換下一故障模塊。自修復診斷方法需要較多的備用模塊，這會使系統體積增大，價格提高。
（2）診斷指導專家系統：近年來，隨著圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業機器人等技術的發展，這些技術越來越多地被應用到數控機床上。診斷專家系統以專家知識、經驗為基礎，自動模仿專家利用知識解決復雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障做出具有專家級水平的診斷結論。
關鍵詞：？數控機床？PLC故障診斷;故障維修
一、數控機床故障診斷的基本方法
數控設備是一種自動化程度較高，結構較復雜的先進加工設備，是企業的重點、關鍵設備。要發揮數控設備的高效益，就必須正確的操作和精心的維護，才能保證設備的利用率。正確的操作使用能夠防止機床非正常磨損，避免突發故障;做好日常維護保養，可使設備保持良好的技術狀態，延緩劣化進程，及時發現和消滅故障隱患，從而保證安全運行，故障診斷是進行數控機床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。
二、故障的調查與分析
這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：
①詢問調查？在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現場排故所應攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。
②現場檢查？到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全 不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。
③故障分析？根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。
④確定原因？對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。
⑤排故準備？有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
三、電氣維修與故障的排除
這是排故的第二階段，是實施階段。？？如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。
（1）電源？電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。
四、維修排故后的總結提高工作
對數控機床電氣故障進行維修和分析排除后的總結與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應引起足夠重視。？？ 總結提高工作的主要內容包括：
①詳細記錄從故障的發生、分析判斷到排除全過程中出現的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關電路圖、相關參數和相關軟件，其間錯誤分析和排故方法也應記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內容較多者還要另文詳細書寫。
②有條件的維修人員應該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內容作為研究課題進行理論性探討，寫出論文，從而達到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經由認真系統地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結研究就更加必要。
③總結故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應事后想辦法補濟，而且在隨后的日子里研讀，以備將來之需。
④從排故過程中發現自己欠缺的知識，制定學習計劃，力爭盡快補課。
⑤找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時補齊。
總結提高工作的好處是：
①迅速提高維修者的理論水平和維修能力。
②提高重復性故障的維修速度。
③利于分析設備的故障率及可維修性，改進操作規程，提高機床壽命和利用率。
④可改進機床電氣原設計之不足。
⑤資源共享。總結資料可作為其他維修人員的參數資料、學習培訓教材。
關鍵詞：數控機床；管理；維護
數控機床是利用數字化信號對機床的運動及其加工進行控制的機床，是數控技術與機床技術相結合的產物，它有加工精度高、質量穩定可靠、生產效率高、對零件加工的適應性強等優點，使其應用日益擴大，已經成為機械制造業的標志性裝備。
我國目前的現狀是：國內數控技能人才嚴重缺乏，阻礙了我國制造實力的提高，教育部等六部委啟動了“制造業和現代服務業技能型緊缺人才培訓工程”，對高技能型人才的培養提出了具體的方案。許多高職院校根據自身特點、結合市場需要，開設了數控技術專業，為滿足實踐教學，除設置實訓基地外，還相繼配備現代化的數控機床等設備。數控機床是精密的機電一體化產品、價格昂貴，其管理和維修要求嚴格，如何管理和維護好這些數控機床，使之更好地滿足教學需求，最大限度地發揮其優勢，已經成為各個學校普遍關注的問題。本文經對各校教學實訓基地的調研，根據數控機床的結構原理及使用特點，結合設備管理方面的實踐經驗，分析了教學用數控機床使用中出現的問題，并提出了改進措施，以供同行參考。
一、教學用數控機床的特點
教學用數控機床與生產用數控機床相比主要有下列特點：1）使用目的不同。生產用數控機床的主要目的是提高生產效率，創造更多的經濟效益，以生產為主。教學用數控機床主要是用于滿足教學工作，將學生的理論知識通過實際操作轉變為直觀認識的機床，是一種以試驗為主的機床。2）操作人員不同。生產用數控機床的操作人員，一般是具有豐富實踐經驗的工人。教學用數控機床的操作人員，大部分是新手——學生，第一次將理論知識轉化為實踐的操作，經驗很少，所以故障率較高。3）維修和管理方式不同。
生產用數控機床往往配有專業的維修人員，一般都是有計劃、系統性的管理和維修。教學因數控機床缺少專業人員進行管理和預防性維護，往往是故障發生后再去彌補，很少將故障消除在萌芽狀態。4）使用效率不同。與生產用數控機床相比，教學用數控機床作為一種演示型機床，大部分時間處于停工狀態，機床的利用率不高，可能造成資源浪費。
二、存在問題
通過兄弟院校相關人員間的教學交流，結合我們的教學實踐經驗，教學用數控機床在管理和使用的問題概括為：1）機床運行中事故較多，例如撞車、撞刀、超程等現象頻繁發生，導致機床精度下降。2）機床發生故障后，不能及時得到有效處理，機床帶病、帶傷工作情況較多，最終導致機床發生破壞性的故障，造成巨大損失。3）管理方面存在漏洞，對機床的維護缺少系統性、計劃性，不能起到預防故障的作用。4）機床操作人員和維護人員責任性不強，當出現問題時，不是積極地去處理，而是相互推卸責任，直接影響正常的教學工作。5）維修不及時，學生上課時間不合理、甚至出現沖突時，有些教師責任心不強，為了圖省事趕課時，將多個小組合并上課時，出現多名學生圍著一臺機床的現象，教學效果很差。6）通過調查，學生反映實訓效果不太好，與預期目標相差很大，從而得不到應有的教學效果。
以上諸多原因導致機床“停工”現象嚴重，學生學不到實質性的東西，使數控機床不能發揮應有作用，造成了資源的浪費；
三、原因分析
教學用數控機床的管理和維修方面存在的問題，其原因雖多種多樣，但可歸納為：1）管理人員沒有經過專門培訓，缺少設備管理方面的專業知識，對數控機床沒有制定嚴格的點檢、維修計劃，又礙于面子不去向別人請教，導致維修人員不能及時排除故障，延誤了故障的排除，直接影響正常的教學。2）管理人員缺乏責任心，對機床了解不夠，工作沒有計劃性，是造成機床維護缺少系統性、預期性的主要原因。3）維修人員自身責任性不強，技術水平低，不能及時處理工作中出現的故障，是機床帶病工作的主要原因。4）學生在實訓前準備不充分，操作時粗心大意，不按規定的步驟操作等，是導致機床運行過程中發生撞刀、撞車、超程現象的主要原因。5）教師自己缺乏實踐經驗，對機床的結構、原理理解不夠深入，講課缺少靈活性，對一些結構、原理性的問題解釋不清楚。學生實踐經驗本來就較少，學習主動性又較差；是學生感到難以接受的主要原因。6）教師和學生對實訓工作不夠重視，只求單純完成任務，很少考慮教學效果，是影響教學效果的主要原因。
四、改進措施
根據以上分析，結合實際情況，提出如下改進措施：1）聘請專業人員對設備進行管理，制定科學的管理方法。根據各類數控機床的不同特點，結合自己的實際使用情況，參照機床說明書，制訂出合理、規范的數控機床管理和維護制度，對設備的保養維護做到三定，即定期、定級、定人。2）要重視“雙師型”教師隊伍的建設。數控機床是集機、電、液、氣于一體的機電產品，具有技術與知識密集的特點；要求數控機床的操作與維修人員，不僅要具備各方面的知識，也要具有豐富的經驗和較強的動手能力；建設技術全面的教師隊伍是科學管理，合理維護數控機床的前提。3）提高操作人員的責任心，出現問題時要積極的去處理，實在解決不了的要及時找別人幫忙解決，防止機床帶傷、帶病工作，以免影響正常教學工作。4）選拔責任心強的教師進行定期專業培訓。實踐證明經過培訓學習，是能在相對較短時間內達到數控機床操作和維護要求的。
5）在教學和維修之間靈活安排工作，做到教學、維修兩不誤，例如可利用教學期間機床利用率不高的時間，對機床進行一些常規維護和檢修。6）實訓之前，要對學生進行安全教育，學習操作規程，強調嚴格按照規程操作的重要性；如果有條件的話，可先讓學生在計算機上進行仿真模擬練習，用以防止撞刀、撞車等事故的發生。
五、結束語
1）數控機床的管理和維護是一項很重要的工作。數控機床管理及維護人員，不僅要掌握機械、電氣、氣動、液壓、控制、檢測等方面的知識，還要熟悉伺服驅動、計算機、PLC的工作原理及PLC編程，還應具有相應的專業英語水平。
2）只有對數控機床做到科學的管理，合理、及時的維護，才能保證機床的正常運行，使之更好地為教學服務。
3）不管是教師還是管理、維修人員，都應有高度的責任心，才能充分發揮數控機床的作用，培養出更多的高素質高技能型人才，為我國的裝備制造業作出更大貢獻。
參考文獻：
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Abstract: NC machine is typical mechatronics product. Its fault types and causes are many. Especially the fault of feed servo system accounts for a large proportion. The article analyzed the typical fault of feed servo system, and summarized the causes and proposed resolutions.
關鍵詞：伺服系統；閉環；反饋
Key words: servo systems；closed loop；feedback
中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）25-0036-01
0 引言
近年來，隨著我國制造業規模的不斷擴大，數控機床應用越來越廣，而機床故障診斷與排除工作也日益成為從業人員的主要工作內容之一。數控機床是典型的機、電、液、光、計算機一體化的產品，故障種類和出現故障的原因復雜多變，其中又以進給伺服系統的故障相對較多。故本文以典型的進給伺服系統故障為例，總結、分析引起伺服系統故障的原因，并提出解決的思路和辦法。
1 數控機床進給伺服系統的工作原理
數控機床所采用進給伺服系統按控制系統的結構可以分為開環控制、閉環控制、半閉環控制、以及混合控制。控制原理框圖如下。
從原理上說，數控機床的伺服系統應包括從位置指令脈沖給定到實際位置輸出的全部環節，即包括位置控制、速度控制、驅動電機、檢測元件、機械傳動部件等部分。但在很多系統中，為了制造方便，通常將伺服系統的位置控制部分與CNC裝置制成一體，所以，人們平時習慣上所說的機床伺服進給系統，一般是指伺服進給系統的速度控制單元、伺服電動機、檢測元器件部分，而不包括位置控制部分。
按照伺服進給系統使用的伺服電動機的類型，半閉環、閉環數控機床常用的伺服進給系統可以分為起直流伺服驅動和交流伺服驅動兩大類。20世紀70年代至80年代的數控機床一般采用直流伺驅動；從90年代初期起，半閉環、閉環的數控機床上多采用交流伺服驅動。
2 進給伺服系統典型的故障現象及診斷
數控機床進給伺服系統包含的環節多，是數控機床故障發生率較高的部分，但總結起來，常見的進給伺服故障有以下幾種：
2.1 過載 通常當進給運動的負載過大，頻繁正、反向運動以及傳動鏈不良或楔鐵、導軌有研傷，電機動力線接地等原因時，均會引起伺服電機電流大，電機溫度過高或電機過載報警。有時機床運行的過程中驅動控制單元、驅動元件、電機本身故障也會引起過載報警。一般會在數控系統的顯示器上或者進給驅動單元上、指示燈或數碼管會提示驅動單元過熱、過載、過電流等信息。
2.2 超程 當進給運動超過由軟件設定的軟限位或者硬限位開關位置時，就會發生超程報警，一般會在數控系統的顯示器上顯示報警內容。若報警顯示硬超程，則根據數控系統的說明書及電氣原理圖，確認數控機床回參考點的方式，進而確認減速行程開關是否失效、編碼器是否正常、電機與絲杠連接的聯軸器是否工作正常，從而解除超程。若是軟超程，則進入數控系統修改軟超程參數設置，使之生效后即可解除超程報警。
2.3 爬行 所謂爬行，是指運動部件周而復始的忽停忽跳、忽慢忽快的運動現象。一般在起動加速段或低速進給時，機床產生爬行現象。爬行出現的原因主要是機械部分故障，如伺服電動機和滾珠絲杠聯接用的聯軸器，由于聯接松動或聯軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機的轉動不同步；或者是導軌副運動出現問題（是否有雜質或異物堵塞）。其次是由于進給傳動鏈的狀態不良、伺服系統增益低或者外加負載過大等因素也會導致爬行。
2.4 振動 在進給（尤其是低速）時，機床某軸出現振動現象通常是由于測速信號不穩定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；速度控制信號不穩定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當振動發生在由正方向運動與反向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統增益過大所致。機床以高速運行時，可能產生振動，這時就會出現過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以首先應去查找速度環；而機床速度的整個調節過程是由速度調節器來完成的，即凡是與速度有關的問題，應該去查找速度調節器，因此振動問題應查找速度調節器。主要從給定信號、反饋信號及速度調節器本身這三方面去查找故障。
2.5 伺服電動機不轉 數控系統至進給驅動單元除了速度控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24V直流電壓。伺服電動機不轉，首先檢查數控系統是否有速度控制信號輸出；檢查使能信號是否接通。通過數控系統的顯示器觀察I/O狀態，分析機床的PLC梯形圖（或流程圖）以確定進給軸的起動條件，如、冷卻等是否滿足；對帶電磁制動的伺服電動機，應檢查電磁制動是否釋放；檢查進給驅動單元故障，伺服電動機是否故障。
2.6 位置誤差過大 當伺服軸運動超過位置允差范圍時，數控系統就會產生位置誤差過大的報警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。產生這種故障的主要原因有：系統設定的允許范圍小；伺服系統增益設置不當；位置檢測裝置有污染或調整不當；進給傳動鏈累積誤差過大：主軸箱垂直運動時平衡裝置（如平衡液壓缸等）不穩。
2.7 失動量 機械傳動部件的間隙與松動在數控機床的進給傳動鏈中，常常由于傳動元件的鍵槽與鍵之間的間隙使傳動受到破壞，因此，除了在設計時慎重選擇鍵聯結機構外，對加工和裝配必須進行嚴查。在裝配滾珠絲杠時應當檢查軸承的預緊情況，以防止滾珠絲杠的軸向竄動，因為游隙也是產生明顯傳動間隙的另一個原因。
