導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控機(jī)床的設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】控制機(jī)柜；工作環(huán)境；防護(hù)等級；控制柜空調(diào)

1.引言

由于控制柜設(shè)計的不合理導(dǎo)致機(jī)床故障率升高，或者說由于控制柜導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)使用壽命的降低占到了8%～15%。例如我廠銷往南方用戶有的因為環(huán)境溫度高，系統(tǒng)模塊無法在正常的溫度下工作，研究表明：溫度每上升10℃，電子產(chǎn)品的使用壽命將比預(yù)期減半；有的是因為空氣濕度大，導(dǎo)致數(shù)控模塊損毀。必須總結(jié)出機(jī)床控制機(jī)柜設(shè)計方法和思路，從而使機(jī)床的可靠性提高，延長使用壽命。

2.控制機(jī)柜對工作環(huán)境的要求

是指數(shù)控機(jī)床工作時的溫度、濕度、電網(wǎng)電壓、接地等諸多方面。

2.1 溫度的要求

實踐證明，當(dāng)室溫過高時數(shù)控系統(tǒng)故障率會大大的增加。通常數(shù)控系統(tǒng)中半導(dǎo)體工作溫度要求在40～45℃以下，而室溫達(dá)到35℃時電氣柜內(nèi)部溫度經(jīng)?？赡苓_(dá)40℃以上，因此數(shù)控系統(tǒng)不能正常工作。

2.2 濕度的要求

要求環(huán)境的相對濕度應(yīng)該小于75%，處于濕度較大環(huán)境中的數(shù)控機(jī)床，大多采用密封電氣柜，同時配備空調(diào)進(jìn)行溫度冷卻。濕度大產(chǎn)生結(jié)露，造成硬件模塊短路的損壞。

3.控制機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 控制機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

我廠從設(shè)計上分為兩種控制柜，一種是外購并聯(lián)機(jī)柜，另外一種是自己設(shè)計的控制機(jī)柜。多數(shù)機(jī)床都采用的是自制控制機(jī)柜，其優(yōu)點就是價格便宜，外購機(jī)柜造價是自制的3倍，同時自制機(jī)柜一般是安裝在機(jī)床上，機(jī)床連線和運輸都很方便。本文主要以自制的控制機(jī)柜為研究對象。

3.2 控制機(jī)柜的密封措施

一些數(shù)控機(jī)床長期在加工鑄鐵、石墨工件環(huán)境中對控制機(jī)柜防護(hù)等級要求更高，電氣柜密封不嚴(yán)，導(dǎo)電粉塵進(jìn)入電氣柜并且在模塊線路板上沉積，可能導(dǎo)致硬件部分損壞，特別是高壓部件，如驅(qū)動器的電源模塊等。如果用戶使用數(shù)控機(jī)床主要用于加工上述材料， 那么就應(yīng)當(dāng)采用密閉的電氣柜，而控制機(jī)柜的電柜門支撐和鎖緊方式也是影響密封主要因素，見圖3-1所示。

假設(shè)以1800*800mm（高*寬）的門體尺寸為例，通過SolidWorks COSMOSXpress進(jìn)行位移分析，我們不難看出折頁和門體固定點安裝數(shù)量和位置對位移的影響很大，同時我們也比較了威圖機(jī)柜在箱體密閉上的設(shè)計，得到同樣的結(jié)論。

圖中紅色區(qū)域位為位移變形量最大區(qū)，而藍(lán)色為最小區(qū)域。在1800高機(jī)柜等距安裝3個門折頁，可以有效的使門體在高度方向上獲得更多的支撐點，保證在這一方向上密閉良好。而圖3-1左右兩圖不同的是左側(cè)門的鎖緊點為1個，而右側(cè)是3點（我們做了仿制改進(jìn)）。通過對比可以看出因所進(jìn)點的增加紅色位移點的消失，由此我們在設(shè)計的時候就要將折頁和門鎖固定點，在左右方向上對稱，上下方向上等距，以確保門的膠條與控制柜之間緊密結(jié)合，不會因為受力不均，破壞密閉性。

3.4 控制柜的電磁兼容

（1）接地元件安裝板必須使用未漆過的鍍鋅板，機(jī)柜內(nèi)的所有金屬接地部件都要連接到一起，濾波器、數(shù)控系統(tǒng)等電氣部件要用螺絲直接固定在元件安裝板上，柜門和柜體通過接地銅帶連接，所有的保護(hù)接地導(dǎo)體都必須和大地連接。

（2）屏蔽 控柜中常采用的屏蔽方式有：

使用屏蔽電纜屏蔽、隔離板屏蔽、柜體屏蔽。功率模塊的輸出采用屏蔽電纜，屏蔽層接地。

4.控制機(jī)柜元件布局

合理分配空間，避免空氣的流動性差保證數(shù)控系統(tǒng)模塊的散熱性。雖然有空調(diào)控制溫度，但是系統(tǒng)模塊安裝位置距離空調(diào)近的話，由于模塊自身風(fēng)扇由下向上吹風(fēng)，而冷空氣（空調(diào)產(chǎn)生的）密度大，它的流動方向是自上而下的，在模塊上方就容易出現(xiàn)對流，產(chǎn)生冷凝水最終導(dǎo)致模塊燒毀。如圖4-1所示。

5.結(jié)束語

除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開啟控制柜門，更不允許在使用時敞開柜門。一旦有油霧、灰塵甚至金屬粉末落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。

定時維護(hù)控制柜也是非常必要的，否則灰塵積聚過多，將會引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高，造成過熱報警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]電氣配電柜安裝技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（24）.

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；加工工藝；精度控制

中圖分類號：C37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、數(shù)控機(jī)床加工的主要特點

數(shù)控機(jī)床加工部件的操作程序是設(shè)計加工部件的程序，該程序主要是考慮加工部件的尺寸、外形等，將其編制成計算機(jī)程序，通過計算機(jī)對數(shù)控機(jī)床的控制與操作，實現(xiàn)機(jī)床在計算機(jī)的控制下按照機(jī)械工程師設(shè)計的加工步驟自動加工出零部件。數(shù)控機(jī)床加工零件具有如下特點：

（一）零部件的精度高、質(zhì)量好

數(shù)控機(jī)床的加工精度是按設(shè)計完成并由計算機(jī)自動控制的，其加工工件的尺寸一般可以達(dá)到的精度為0.005-0.1mm，它的特點是允差小，因為是自動加工的因此加工零部件尺寸的一致性較好，不存在人為誤差，大大提高了加工零部件的質(zhì)量。

（二）適應(yīng)不同零部件外部形狀

當(dāng)改變加工機(jī)件時，數(shù)控機(jī)床加工首先要更換刀具和工件安裝模式，按照設(shè)計的流程編制計算機(jī)程序并輸入到控制機(jī)床的計算機(jī)，啟動機(jī)床自動加工零部件，不需要對機(jī)床作調(diào)整。

（三）自動化程度高

由于數(shù)控機(jī)床加工零部件時，整個加工過程均是由計算機(jī)控制機(jī)床由機(jī)床自動完成的。所以他的突出優(yōu)點就是自動化程度高，工人的勞動程度地，工人在這個過程中只是完成了工件的裝和卸。

（四）生產(chǎn)效率高

數(shù)控機(jī)床是由計算機(jī)控制加工零部件，在一個流程中能實現(xiàn)較多步驟，節(jié)省了反復(fù)安裝的多步驟；同時數(shù)控機(jī)床的加工效率高，行程間隔時間短。當(dāng)前情況下，一般的數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速為5000-7000r/min，高速磨削的數(shù)控機(jī)床砂輪線速度為100-200m/s， 加 工 主 軸 轉(zhuǎn) 速 為 20000-50000r/min，各軸的快速移動速度為 18-24m/min。

二、老式數(shù)控機(jī)床加工工藝的缺點分析

老式數(shù)控機(jī)床因為生產(chǎn)的年代比較早，且又服役多年，因此一般有以下幾個缺點：

(1)主軸轉(zhuǎn)速較低。

(2)加工精度較差。

(3)加工時進(jìn)給比較慢（甚至?xí)ｎD）。

發(fā)揮老式數(shù)控機(jī)床潛能，大致有以下幾個方法。

(1)專業(yè)的升級改造，如更換控制器。

(2)增加附件，如購買一個主軸增速器，使主軸轉(zhuǎn)速提高幾倍。

(3)改善加工工藝。

第(1)，(2)點需要投人比較大的資金，而第3點改善加工工藝較為廉價，一般只要投入少量的資金，就可以收到比較好的效果。

三、數(shù)控機(jī)床加工零件工藝性優(yōu)化分析

（一）圖樣尺寸給出以編程方便為宜

數(shù)控加工過程中，零件圖應(yīng)以相同的基準(zhǔn)引注尺寸為基準(zhǔn)，該標(biāo)注方法不僅方便編程，而且也便于尺寸協(xié)調(diào)，尤其在保持設(shè)計、工藝以及檢測基準(zhǔn)與原點一致性方面，具有非常大的便捷性。實踐中，因零件設(shè)計人員在尺寸標(biāo)注過程中所考慮的主要是裝配應(yīng)用特性，所以必須采用局部分散法進(jìn)行標(biāo)注。在自動編程過程中，應(yīng)當(dāng)注意對構(gòu)成零件輪廓的幾何元素予以適當(dāng)?shù)亩x，尤其在零件圖分析過程中，應(yīng)當(dāng)確保幾何元素給定條件的充分性。

（二）結(jié)構(gòu)加工工藝應(yīng)符合數(shù)控加工之要求

實踐中，應(yīng)當(dāng)確保零件外形與內(nèi)腔的幾何尺寸和類型的一致性，這對于減少換刀次數(shù)和編程操作非常有利，而且還能夠有效地提高生產(chǎn)效益。同時，內(nèi)槽圓角大小通常對刀具的直徑大小具有決定性的作用。因此，內(nèi)槽圓角的半徑應(yīng)當(dāng)保持一定大小；零件工藝質(zhì)量與加工輪廓自身的高低、圓弧半徑等有著非常密切的關(guān)系。造零件銑削底平面過程中，槽底圓角半徑不宜太大，以應(yīng)統(tǒng)一基準(zhǔn)定位為為宜。數(shù)控機(jī)床加工過程中，如果沒有統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位，則可能會導(dǎo)致加工后兩面輪廓尺寸、輪廓不協(xié)調(diào)。因此，實踐中應(yīng)確保兩次裝夾加工位置的準(zhǔn)確性，實施統(tǒng)一基準(zhǔn)定位。對于零件而言，其自身應(yīng)當(dāng)有比較合適的孔，并將其作為定位基準(zhǔn)孔。

（三）方法選擇與方案確定

首先，方法選擇。機(jī)床加工方法選擇過程中，應(yīng)當(dāng)確保加工面加工精度及其粗糙度符合要求，當(dāng)獲得同級精度、粗糙度加工方法存在很多種時，實際選擇過程中應(yīng)注意結(jié)合零件自身的尺寸、形狀以及熱處理要求，進(jìn)行全面的考慮。

其次，加工方案確定。較精密的零件表面加工過程中，往往采用的是粗加工、半精加工以及精加工等工藝來實現(xiàn)。在加工方案確定過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其表面精度、粗糙度標(biāo)準(zhǔn)，確定所需加工方案。數(shù)控機(jī)床力口工過程中，工序可以相對比較集中，而且在一次裝夾過程中應(yīng)當(dāng)盡可能實現(xiàn)全部或大部分工序的操作。

（四）數(shù)控工序卡及刀具安裝

與傳統(tǒng)的加工工藝相比，數(shù)控加工工序非常復(fù)雜，因此，在數(shù)控加工工序卡設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面著手：工序簡圖注明對刀點、編程原點；對編程進(jìn)行簡要的說明，比如機(jī)床型號、刀具半徑補償、程序編號以及鏡向?qū)ΨQ方式等等。

與此同時，還要注意刀具定位安裝，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，要確保設(shè)計、變成計算以及工藝基準(zhǔn)的一致性；其次，應(yīng)盡可能地減少裝夾次數(shù)，一次定位裝夾完成后，即將所有需要待加工的表面加工出來；最后，應(yīng)當(dāng)盡可能地避免采用人工調(diào)整方案。這主要是為了能夠最大限度地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床自身的功效。此外，數(shù)控機(jī)床加工過程中，對夾具也提出了如下要求：第一，要確保夾具坐標(biāo)與機(jī)床坐標(biāo)方向固定，把零件、機(jī)床坐標(biāo)尺寸關(guān)系協(xié)調(diào)好，并注意以下問題。如果零件的加工批量較少，則可采取組合夾具及其一些通用夾具進(jìn)行操作，這樣可以有效縮短加工準(zhǔn)備時間、節(jié)約成本；第二，在成批生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮專用夾具的有效應(yīng)用，確保結(jié)構(gòu)的簡單；第三，零件裝卸速度要快，而且要方便可靠，這樣可以有效地縮短停頓時間。

（五）編制數(shù)控機(jī)床的計算機(jī)程序

數(shù)控機(jī)床是目前機(jī)加工業(yè)使用較為廣泛。數(shù)控機(jī)床主要用于加工各類精密零部件。通過數(shù)控加工程序的運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的加工。在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復(fù)雜形狀零件的加工。根據(jù)設(shè)計的工藝流程進(jìn)行編程設(shè)計，輸入計算機(jī)中，控制機(jī)床自動化加工。

四、影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素和控制措施

數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)最大優(yōu)點是，它可以大大縮短機(jī)械傳動鏈的長度，不僅提高了工作效率，同時還可以減少傳動鏈由于長距離轉(zhuǎn)動而造成的磨損機(jī)率。 影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素有很多，因此，要對數(shù)控機(jī)床加工工藝進(jìn)行控制，數(shù)控編程對數(shù)控機(jī)床的加工精度具有最直接的影響，因為數(shù)控加工的整個過程都是按照事先設(shè)計好的編程來進(jìn)行的，如果加工編程中的工藝技術(shù)和走刀路線沒有確定好，就極易導(dǎo)致數(shù)控加工的零件加工尺寸出現(xiàn)偏差。數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)誤差對加工精度也有一定影響，在實際操作中，要想控制螺距誤差，就要在軸上選擇一定量的測量點，并對運行過程中的誤差進(jìn)行記錄，輸入到機(jī)床的控制系統(tǒng)內(nèi)，通過這種方式，控制系統(tǒng)就可以對軸運動時不同點和時間的誤差進(jìn)行控制。反向間隙誤差就要通過螺距誤差補償技術(shù)，對機(jī)床運轉(zhuǎn)過程中的各點反向間隙進(jìn)行記錄，并將其錄入到控制系統(tǒng)中去，這樣在產(chǎn)生反向運動時，系統(tǒng)會自動進(jìn)行補償誤差操作。同時，刀具的選擇與切削用量的選擇會對加工精度造成影響，因此，在加工過程中，要合理選擇刀具的規(guī)格和其他參數(shù)，并且在加工機(jī)床功率允許的情況下，加大背吃刀量，進(jìn)而提高切削的力度。

結(jié)語

綜上所述，通過對老式數(shù)控機(jī)床的加工工藝的優(yōu)化，分析了數(shù)控機(jī)床加工的工藝流程，隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)充分重視數(shù)控機(jī)床加工過程的優(yōu)化，同時，要注重數(shù)控機(jī)床濟(jì)公的精度控制，確保數(shù)控機(jī)床加工產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

篇3

設(shè)計夾具前,需要確定加工時使用的定位基準(zhǔn)。通過圖紙分析出設(shè)計基準(zhǔn),明確產(chǎn)品需要加工的部位,這些加工部位相對于設(shè)計基準(zhǔn)都有尺寸和形位關(guān)系,如位置度、垂直度或平行度等。設(shè)計基準(zhǔn)可能不止一個,只有先加工出確定某一部位位置的設(shè)計基準(zhǔn)才能以該設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)加工這個部位,這樣才能滿足圖紙上要求的各加工部位與設(shè)計基準(zhǔn)間的形位和尺寸關(guān)系,加工出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。由此分析知,工件定位基準(zhǔn)與工件設(shè)計基準(zhǔn)其實是一個部位,即基準(zhǔn)重合的原則。加工設(shè)計基準(zhǔn)往往是工藝的最先工序,選擇毛坯的外形或毛坯孔作為定位基準(zhǔn)先加工,然后將設(shè)計基準(zhǔn)變?yōu)閵A具定位基準(zhǔn)進(jìn)行各部位的加工即基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。也可以先加工與設(shè)計基準(zhǔn)有尺寸及形位關(guān)系的某一部位,然后以該部位作為定位基準(zhǔn)加工設(shè)計基準(zhǔn),最后再以加工好的設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)加工其余部位,即互為基準(zhǔn)原則。

分析出工件加工時采用的定位基準(zhǔn),就可以開始確定夾具的結(jié)構(gòu)方案。通常夾具是由定位元件、夾緊裝置、對刀引導(dǎo)裝置及夾具體組成。定位元件如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等用以確定工件在夾具中的位置,使工件在加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置。工件加工時會受到切削力等外力作用而產(chǎn)生移動無法加工,同時為防止工件振動,工件在夾具上定位后還需要通過夾緊裝置將工件固定。無論是定位元件還是夾緊裝置都是通過連接件如螺栓、鍵及定位件如定位銷等將其固定在夾具體上,而夾具體一般是設(shè)計成一塊平板或T形板的樣式。對刀引導(dǎo)裝置是確定夾具相對于刀具的位置或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工,如對刀塊、鉆套、鏜套等,由于數(shù)控機(jī)床中一般配有接觸式測頭、刀具預(yù)調(diào)儀及對刀部件等設(shè)備,同時由程序控制的準(zhǔn)確的定位精度,因此數(shù)控機(jī)床中的夾具不需要對刀引導(dǎo)裝置,只要求有定位和夾緊的功能,如加工一組孔,孔的位置已經(jīng)在程序中確定,加工時刀具直接按程序要求的各參數(shù)運行,因此數(shù)控機(jī)床夾具比普通機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)要簡單,制造費用減少了,節(jié)約了成本。

與普通機(jī)床相比數(shù)控機(jī)床的夾具有很多優(yōu)點,其中最主要的是提高了加工效率,數(shù)控機(jī)床如加工中心因為自帶有自動換刀系統(tǒng),刀具庫中可以存放各種不同類型的刀具如鉆頭、銑刀,加工時若工件某一部位需要先銑后鉆的可以將在普通機(jī)床如鉆床、銑床上加工部位合并到一臺數(shù)控機(jī)床上用同一個夾具上加工,這樣只需一套夾具,節(jié)省了成本。如下圖1所示夾具,在這道工序中即有銑面又有鉆孔。因為加工中心用程序控制不同刀具,夾具結(jié)構(gòu)可以不用對刀裝置結(jié)構(gòu)相對簡單,根據(jù)需要還可以將不同工序的夾具放在一起同時加工,前道工序的工件加工完后裝到下道工序的夾具中,同時向前道工件的夾具裝入下一個工件,這可以通過編程實現(xiàn)。一般在普通機(jī)床上如鉆床,夾具一次加工一個工件,而在加工中心中可以設(shè)計成能加工多個工件的夾具。如圖2所示,一個夾具同時固定兩個相同的工件;還可以在工作臺上放置一個工件兩道工序的夾具同時加工。

通過以上概述,數(shù)控機(jī)床夾具能適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率、多方向同時加工及單小批生產(chǎn)的特點。

參考文獻(xiàn)

篇4

【關(guān)鍵詞】　數(shù)控；機(jī)床；機(jī)械

1.引言

由于工業(yè)自動化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業(yè)自動化的要求，因此，必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動化機(jī)械以取代人的勞動，滿足工業(yè)自動化的需求。其中機(jī)械手是其發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一，它不僅提高了勞動生產(chǎn)的效率，還能代替人類完成高強(qiáng)度、危險、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng)度，可以說是一舉兩得。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械手越來越廣泛的得到應(yīng)用，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更為普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。但目前我國的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國機(jī)械行業(yè)自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計具有重要意義。

目前，我國大多數(shù)工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，其勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且具有一定的危險性，已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動化的發(fā)展趨勢。為了提高工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)自動化生產(chǎn)的要求,針對具體生產(chǎn)工藝,結(jié)合機(jī)床的實際結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械手技術(shù)，設(shè)計出上下料機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。本文主要對機(jī)械手的總體設(shè)計進(jìn)行簡單說明。

2.發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

目前，國內(nèi)外各種機(jī)械手和機(jī)械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下：

（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。（2）工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，結(jié)構(gòu)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性，而且維修方便。（3）機(jī)械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，還引進(jìn)了視覺、聽覺、接觸覺傳感器，使其向智能化方向發(fā)展。（4）關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)械手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機(jī)械手開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； （5）焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。

總的來說，大體是兩個方向：其一是機(jī)械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進(jìn)的控制算法，復(fù)雜的機(jī)電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，性價比高，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。

3.機(jī)械手的總體設(shè)計

3.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型：工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有四種：直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點，分別介紹如下：

（1）直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點：直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，因此，其運動位置精度高，但此種類型機(jī)械手的運動空間相對較小，如要達(dá)到較大運動空間，則要求機(jī)械手的尺寸足夠大。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長方體，主要用于裝配作業(yè)及搬運作業(yè)。直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。（2）圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點：圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運動是用一個回轉(zhuǎn)運動及兩個直線運動來實現(xiàn)的。其工作空間是一個圓柱狀的空間。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡單，精度相對較高，常用于搬運作業(yè)。（3）球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點：球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動來實現(xiàn)的。其工作空間是一個類球形的空間。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高，主要應(yīng)用于搬運作業(yè)。（4）關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點：關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運動是由三個回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的。相對機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大，動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)。關(guān)節(jié)型機(jī)械手又分為水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。

3.2機(jī)械手設(shè)計的一般要求

機(jī)械手手爪設(shè)計有如下要求 ：（1）機(jī)械手手爪是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來設(shè)計的。既根據(jù)其應(yīng)用場合設(shè)計手爪，在滿足作業(yè)要求的前提下，機(jī)械手手爪還要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。（2）機(jī)械手手爪的萬能性與專用性是矛盾的。萬能手爪在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，甚至很難實現(xiàn)，從工業(yè)實際應(yīng)用出發(fā)，應(yīng)著重開發(fā)各種專用的、高效率的機(jī)械手手爪，加之以快速更換裝置，以實現(xiàn)機(jī)械手的多種作業(yè)功能，而不主張用一個萬能的手爪去完成多種作業(yè)，以考慮設(shè)計的經(jīng)濟(jì)效益。（3）機(jī)械手手爪的通用性。通用性是指有限的手爪，可適用于不同的機(jī)械手，這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口（如法蘭），使末端執(zhí)行器實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。（4）機(jī)械手手爪要便于安裝和維修，易于實現(xiàn)計算機(jī)控制。

3.2具體采用方案：根據(jù)實際操作的需要，該機(jī)械手在工作中需要3種運動,其中手臂的伸縮和立柱升降為直線運動,另一個為手臂的回轉(zhuǎn)運動,因此其自由度數(shù)目為3，綜合考慮，應(yīng)選擇圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作范圍相對較大，且有較高的精度，滿足設(shè)計要求。

4.結(jié)論

本設(shè)計是一個特定功能、滿足特殊要求的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計。機(jī)械手采用可編程序控制器控制,可以實行手動調(diào)整、手動及自動控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，設(shè)計周期短且造價較低。PLC有較高的靈活性，當(dāng)機(jī)械手工藝流程改變時，只要對I/O點的接線稍作修改，或?qū)/O重新分配，在控制程序中作簡單修改，補充擴(kuò)展即可。經(jīng)過重新編制相應(yīng)的控制程序，就能夠比較容易的推廣到其他類似的加工情況。

參考文獻(xiàn)

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［3］陳鐵鳴, 王連明, 王黎欽. 機(jī)械設(shè)計(修訂版). 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2003.

［4］李建勇. 機(jī)電一體化技術(shù). 北京: 科學(xué)出版社, 2004.

篇5

關(guān)鍵詞： PLC；數(shù)控機(jī)床；電氣控制；設(shè)計

1 前言

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械行業(yè)數(shù)控機(jī)床得到了廣泛的應(yīng)用，隨著加工件對精密程度的要求的提高，對數(shù)控機(jī)床的要求也越來越高。數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)除了對各個坐標(biāo)軸的方位進(jìn)行連續(xù)控制以外，還需要對數(shù)控機(jī)床主軸的啟動、停止以及轉(zhuǎn)向和給進(jìn)運動進(jìn)行控制，并且還能滿足換刀控制以及進(jìn)行夾具定位等精密動作，對其進(jìn)行指定次序的連續(xù)控制。

隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，可編程序控制器（PLC）技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)，數(shù)控機(jī)床的各種動作的完成是靠機(jī)床中的電氣控制系統(tǒng)中的核心PLC來完成的。本課題正是對PLC控制技術(shù)進(jìn)行研究分析，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在PLC控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行的電氣控制的設(shè)計，主要包括對數(shù)控機(jī)床的工作原理的闡述，同時對電氣控制系統(tǒng)中的主要實現(xiàn)部件可編程序控制器PLC進(jìn)行分析和選用，從而提出一套完整的基于PLC的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。

2 數(shù)控機(jī)床工作原理概述

數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)主要由機(jī)械裝置、硬件電路以及上位機(jī)和下位機(jī)軟件構(gòu)成，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)是機(jī)床本體的中央樞紐部分，其工作原理主要是通過數(shù)字控制的方式對執(zhí)行部分進(jìn)行指揮控制。

數(shù)控機(jī)床的主軸的啟動、停止以及轉(zhuǎn)向和給進(jìn)運動的完成是靠機(jī)床中的電氣控制系統(tǒng)中的核心PLC來完成的，PLC主要包括輸入部分，邏輯分析部分以及輸出部分這三大邏輯部分構(gòu)成。PLC的輸入部分主要負(fù)責(zé)收集所要求的被控制部分實際運動參數(shù)的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；邏輯分析部分是用來分析處理輸入部分所獲取的數(shù)據(jù)信息，并判斷由哪個執(zhí)行部分做出相應(yīng)的輸出反應(yīng)；輸出部分是將分析判斷后的結(jié)果信息進(jìn)行相應(yīng)輸出，提供給相應(yīng)的執(zhí)行裝置，使其做出相應(yīng)的執(zhí)行動作。

3 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成，下面我們對這兩個部分分別進(jìn)行詳細(xì)分析。

（1）控制系統(tǒng)硬件部分

電氣控制系統(tǒng)的硬件電路組成部分主要包括有工控機(jī)、SIMOTION、電源模塊、電機(jī)模塊、光柵尺、主軸、變頻器和傳感器。具體構(gòu)成如圖1所示。

圖1 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)構(gòu)成

上位機(jī)：工控機(jī)作為該系統(tǒng)的上位機(jī)，主要是通過人機(jī)界面將加工文件中的數(shù)據(jù)輸入并讀取到數(shù)控機(jī)床加工流程，并且可以為使用者提供友好的界面，來人工設(shè)定一系列加工參數(shù)，讀取進(jìn)計算機(jī)內(nèi)部處理系統(tǒng)，并通過TCP/IP協(xié)議，將這些參數(shù)數(shù)據(jù)傳送至運動控制器中。

SIMOTION運動控制器：SIMOTION是整個數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的核心部分，SIMOTION的運行的速度以及可靠性，直接影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)所選取的SIMOTION是由西門子公司生產(chǎn)的PLC5300以及西門子的運動控制器兩者組合在一起的，它不僅承接了PLC在控制運用上的高度的可靠性的特點，與此同時也承接了運動控制系統(tǒng)的靈活特性。使用SIMOTION的原因是為了實現(xiàn)各種執(zhí)行動作任務(wù)所提供的穩(wěn)定、靈活、簡單的控制系統(tǒng)，主要完成運動控制、邏輯控制、工藝控制這三種功能。

電源模塊：它采用變頻的方式，將一定頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后再通過逆變器把直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭l率的交流電。通過電源模塊SIMOTION控制系統(tǒng)把工業(yè)交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后再重新分配給多個電機(jī)模塊。

電源模塊可以分為兩種，一種是可調(diào)電源模塊，它能夠根據(jù)所設(shè)定的參數(shù)將轉(zhuǎn)化出來的直流電穩(wěn)定在一個固定的范圍內(nèi)，可以通過調(diào)節(jié)，才這個范圍內(nèi)線性變化；另一種是不可調(diào)電源塊，它只能穩(wěn)定在一個固定電壓數(shù)值的直流電。

電機(jī)模塊：電機(jī)模塊主要功能是把600V的直流電，逆變成固定頻率的三相交流電，為電機(jī)提供能源。

光柵尺：西門子伺服電機(jī)自身帶有編碼器，但是這種電機(jī)編碼器的精度只能達(dá)到10微米，然而我們要求的是5微米，這離目前我們所要求的數(shù)值相差有一定距離。因此采用光柵尺來檢測工作臺的精確位置，然后將位置信息通過SMC30傳送給控制器。

主軸：數(shù)控機(jī)床的主軸選用的是西風(fēng)公司的高效率PCB鉆孔主軸，它是精度高、壽命長、穩(wěn)定性強(qiáng)的全功能的PCB鉆孔主軸。這種主軸采用的是全流道冷卻系統(tǒng)，采用干凈的水循環(huán)進(jìn)行冷卻。并且采用啟動夾緊的道具夾緊方式，可靠性極強(qiáng)。

變頻器

由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速需要非常高的速度，為此要對主軸進(jìn)行精密控制需要選擇一種高速變頻器。目前我們常使用的臺達(dá)V系列變頻器能夠滿足這個要求。但是目前的SIMOTION上沒有與該臺達(dá)變頻器連接的485串行接口進(jìn)行通訊，我們采用模擬量控制方式來控制該變頻器。

4 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

數(shù)控機(jī)床的各種可靠性能和他的作業(yè)能力由其電氣控制系統(tǒng)所具備的特點來決定，可以說，電氣控制系統(tǒng)對基于PLC控制的數(shù)控機(jī)床的各項功能起著關(guān)鍵作用，所以開發(fā)設(shè)計數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的軟件工作也是相當(dāng)重要的。與工控機(jī)運行的人機(jī)界面軟件相對來說，SIMOTION中所運行的軟件屬于下位機(jī)軟件，是通過上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行部件做出動作的控制系統(tǒng)。

上位機(jī)是通過數(shù)據(jù)傳輸讀取文件信息，隨后將數(shù)據(jù)信息傳輸給SIMOTION，SIMOTION收到數(shù)據(jù)信息后經(jīng)過數(shù)據(jù)編碼處理來控制電機(jī)模塊驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，這樣便可以帶動工作臺從而進(jìn)行位置控制。這個時候光柵尺便可以檢測到工作臺位置的詳細(xì)信息，傳感器將光柵尺的采集的信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號，傳遞給SIMOTION，然后再反饋給運動控制器，SIMOTION便可以根據(jù)指令調(diào)整工作臺的位置。

5 結(jié)束語

隨著數(shù)控技術(shù)以及計算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，可編程控制器PLC的邏輯處理能力也隨之大大提高，基于PLC數(shù)控技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用，但是數(shù)控機(jī)床的水平還不夠高，這便制約了我國生產(chǎn)加工工藝水平的提高。分析其原因，主要實關(guān)鍵部分即電氣控制系統(tǒng)技術(shù)不夠成熟，為此本文通過理論分析，試驗調(diào)試等設(shè)計出基于PLC的數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，提高了數(shù)控機(jī)床工作的可靠性和靈活性，使數(shù)控技術(shù)在實際生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮了更大作用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 李紀(jì)三，舒朝君，劉永喜.PLC在數(shù)控機(jī)床功能控制中的應(yīng)用[J].機(jī)床電器，2008，35（2）：12- 14.

篇6

關(guān)鍵詞：國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；真實工作過程；課程說課

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2012）08-0187-02

1說課思路

教育觀念直接影響課堂教學(xué)，從傳統(tǒng)的教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變到現(xiàn)代職教的先進(jìn)理念，是新時期對職教發(fā)展提出新的要求。如何在課程設(shè)計和教學(xué)技能方面得到提升，新的教學(xué)形式、教學(xué)方法、教學(xué)模式如何真正轉(zhuǎn)到以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的軌道上來，是職業(yè)院校發(fā)展迫切需要解決的問題。把課程建設(shè)作為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心，它既符合高等教育的規(guī)律，又是我國高職院校人才培養(yǎng)薄弱環(huán)節(jié)所在。通過說課，理解課程性質(zhì)、內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計更加透徹，把專業(yè)核心課程的典型教學(xué)情境分解為現(xiàn)場教學(xué)、課堂教學(xué)、實訓(xùn)教學(xué)，讓教師在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上真正解決“教什么，誰來教，在哪教，怎么教、學(xué)什么、怎么學(xué)”的問題。從而使工學(xué)結(jié)合滲透到人才培養(yǎng)的每一個環(huán)節(jié)，使專業(yè)建設(shè)與課程體系改革有機(jī)結(jié)合起來。

按照課程設(shè)計的一般流程理順說課思路，涵蓋內(nèi)容包括：課程定位、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法、教學(xué)保障條件、考核方式、教學(xué)效果等。在說課設(shè)計過程始終關(guān)注一下熱點：

1.1 調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情目前高等教育所面對的最大挑戰(zhàn)之一是學(xué)生的消極學(xué)習(xí)態(tài)度。積極探索如何實現(xiàn)從封閉的教學(xué)過程向開放的教學(xué)過程轉(zhuǎn)化。 讓學(xué)生建立起自信心，真正讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，主動學(xué)習(xí)、快樂學(xué)習(xí)，研究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的意識和基本能力，開發(fā)學(xué)生喜聞樂見的專業(yè)課程非常必要，打破傳統(tǒng)的縮減本科課程和教材內(nèi)容作高職課程設(shè)置的教學(xué)模式。參照真實生產(chǎn)環(huán)境、按照真實生產(chǎn)過程，開發(fā)生產(chǎn)實訓(xùn)課程和教材，設(shè)置實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，在真實的生產(chǎn)車間進(jìn)行實訓(xùn)教學(xué)，以期達(dá)到最佳教學(xué)效果，真正實現(xiàn)學(xué)生零距離就業(yè)。

1.2 課程與教材匹配要又快又好的培養(yǎng)技能型專門人才，關(guān)鍵在于提高教學(xué)質(zhì)量，開發(fā)適應(yīng)高職教育的課程和教材，以激發(fā)高職學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生盡快掌握具備適應(yīng)職業(yè)崗位能力要求的職業(yè)技能，為進(jìn)入職業(yè)領(lǐng)域作準(zhǔn)備的技術(shù)與職業(yè)教育應(yīng)為工作能力強(qiáng)、愉快的職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)，使學(xué)習(xí)者獲得某一領(lǐng)域內(nèi)的若干職業(yè)所需要的廣泛知識和核心技能，使個人在選擇職業(yè)時不至于受限制，且能在日后的職業(yè)生涯中從一個職業(yè)轉(zhuǎn)到另一個職業(yè)；同時為初次就業(yè)包括自謀職業(yè)，及就業(yè)后的培訓(xùn)提供充分的專業(yè)準(zhǔn)備；在知識、技能和態(tài)度諸方面提供一個基礎(chǔ)，以便在個人職業(yè)生涯中的任何時侯都能接受繼續(xù)教育，提高就業(yè)質(zhì)量和個人職業(yè)具有更好的發(fā)展空間。

1.3 課程設(shè)計“三接軌”專業(yè)核心課程設(shè)計與就業(yè)需求接軌、與行業(yè)(職業(yè))標(biāo)準(zhǔn)接軌、與國際高等教育人才培養(yǎng)接軌。首先應(yīng)考慮到社會和就業(yè)市場的需求，并按照就業(yè)崗位所需技能有針對性地進(jìn)行課程設(shè)置。其次將勞動部門的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)融入我們的課程設(shè)計，為學(xué)生提供未來可能從事職業(yè)必備的知識與技能。另外，將課程的設(shè)計與國際人才的標(biāo)準(zhǔn)接軌，也是我們不斷探索與追求的一個目標(biāo)。

2說課內(nèi)容

2.1 課程定位

2.1.1 人才培養(yǎng)模式與方案研究通過調(diào)研典型企業(yè)、行業(yè)專家和已畢業(yè)到企業(yè)就業(yè)的學(xué)生，了解相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)格、能力目標(biāo)及滿意度，不定期召開專業(yè)指導(dǎo)委員會會議等方式，充分聽取意見，以此確定人才培養(yǎng)模式，制定人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建符合企業(yè)職業(yè)技能要求的專業(yè)課程體系。經(jīng)過這種方式制訂出的教學(xué)計劃突出專業(yè)課程的職業(yè)定向性，培養(yǎng)出的學(xué)生真正滿足職業(yè)崗位（群）的需求。

2.1.2 職業(yè)崗位通過分析得出數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)的職業(yè)崗位及能力要求：①數(shù)控機(jī)床裝調(diào)：能勝任數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)、檢測、裝調(diào)等工作；②數(shù)控機(jī)床維護(hù)：能勝任數(shù)控設(shè)備的檢修、維護(hù)及日常保養(yǎng)工作；③數(shù)控機(jī)床銷售及售后服務(wù)：能勝任數(shù)控設(shè)備的銷售及售后服務(wù)等工作。

2.1.3 人才培養(yǎng)模式數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)專業(yè)以校企共建專業(yè)為人才培養(yǎng)實施途徑，創(chuàng)新完善“三標(biāo)耦合、三級遞進(jìn)、五個共建”人才培養(yǎng)模式，如圖1所示。

以提高數(shù)控機(jī)床使用企業(yè)和數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修崗位所需的數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)、電氣裝調(diào)、聯(lián)機(jī)調(diào)試、維修維護(hù)能力為核心；將數(shù)控機(jī)床裝調(diào)維修工的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)崗位標(biāo)準(zhǔn)要求的典型工作任務(wù)進(jìn)行分析、提煉、規(guī)整，再結(jié)合專業(yè)調(diào)研與本院實際情況、依據(jù)職業(yè)認(rèn)知和職業(yè)成長規(guī)律，構(gòu)建職業(yè)能力“三級遞進(jìn)”的人才培養(yǎng)方案；然后在人才培養(yǎng)體系中根據(jù)各學(xué)習(xí)領(lǐng)域組合課程，編寫課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，完成職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)崗位標(biāo)準(zhǔn)、課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的“三標(biāo)耦合”，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。通過實施職業(yè)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)、職業(yè)專項能力培養(yǎng)、職業(yè)綜合能力培養(yǎng)的“三級遞進(jìn)”能力培養(yǎng)，全面提高學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)能力、創(chuàng)新精神與創(chuàng)業(yè)能力、可持續(xù)發(fā)展能力。與典型企業(yè)深度校企合作共建人才培養(yǎng)方案、共建專業(yè)課程、共建實訓(xùn)教學(xué)基地、共建師資隊伍、共建教學(xué)課堂。

2.1.4 課程體系數(shù)維專業(yè)的課程體系如圖2所示，《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》屬于職業(yè)專項課程，先修課程包括《數(shù)控原理與系統(tǒng)》、《機(jī)械測試與裝配技術(shù)》、《機(jī)床電氣控制與PLC》、《機(jī)床拆裝測繪實訓(xùn)》等課程，后續(xù)課程有《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)》《頂崗實習(xí)》等。本課程在整個課程體系中十分重要，起承前啟后的連接作用。

2.2 教學(xué)內(nèi)容與設(shè)計

2.2.1 教學(xué)設(shè)計理念行動導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動：按照職業(yè)工作崗位，以“真設(shè)備、真項目、真要求”為基本要素，使課程教學(xué)內(nèi)容與就業(yè)崗位的職業(yè)要求同步，在真實的生產(chǎn)車間進(jìn)行實訓(xùn)教學(xué)，以期達(dá)到最佳教學(xué)效果，真正實現(xiàn)學(xué)生零距離就業(yè)。以學(xué)生為中心：發(fā)揮學(xué)生的主體作用，重點關(guān)注職業(yè)能力培養(yǎng)與職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成；以校企共建為平臺：上課教室為校企共建基地之車間；學(xué)校教師與企業(yè)專家共同育人，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，體現(xiàn)其教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用。

2.2.2 課程目標(biāo)分析《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》課程主要培養(yǎng)數(shù)維專業(yè)學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力、社會能力，具體內(nèi)容如下：

2.2.2.1 專業(yè)能力：①掌握整機(jī)裝配、調(diào)試的工作內(nèi)容和工作流程；②能夠根據(jù)用戶技術(shù)參數(shù)要求正確配置系統(tǒng)；③能按工藝標(biāo)準(zhǔn)裝配數(shù)控機(jī)床機(jī)械及電氣連接線路；④能正確設(shè)置數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)參數(shù)；能進(jìn)行數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)操作；⑤規(guī)范的使用工具和檢具，自覺地遵守安全操作規(guī)程及環(huán)境保護(hù)的工作要求；⑥能進(jìn)行機(jī)床精度檢驗及補償，正確使用精度檢測儀器；⑦能進(jìn)行機(jī)床的機(jī)電聯(lián)調(diào)并排除機(jī)械故障、電氣故障；⑧熟悉機(jī)床檢查驗收流程。

2.2.2.2 方法能力：①抽象與邏輯思維：能有邏輯地解決問題。②信息判斷與選擇：能在眾多信息中，判斷并選擇有效、有用信息。③學(xué)習(xí)的思想：隨時學(xué)習(xí)，隨時準(zhǔn)備學(xué)習(xí)，并愿意深造提高。④系統(tǒng)認(rèn)識：能對復(fù)雜問題，進(jìn)行準(zhǔn)確的信息處理、計劃，并執(zhí)行。

2.2.2.3 社會能力①身心健康：積極的人生態(tài)度，強(qiáng)烈的事業(yè)心和濃厚的工作興趣，對工作和生活有追求，有繼續(xù)努力的恒心。對社會的適應(yīng)性，行為的社會規(guī)范性。②團(tuán)隊協(xié)作：能與人合作，能考慮團(tuán)隊成員的想法，不會一意孤行。③交流溝通：能較快與陌生人交流溝通，較好的親和力。④表達(dá)說明：能用書面和口頭形式，有條理地表達(dá)較復(fù)雜事物。

2.2.3 教學(xué)內(nèi)容選取根據(jù)數(shù)維專業(yè)的崗位要求充分考慮課程的針對性適用性，以配置FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)的三坐標(biāo)數(shù)控銑床為教學(xué)設(shè)計載體，選取《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》課程內(nèi)容分為四大教學(xué)情境：企業(yè)安全與文明生產(chǎn)、數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝配鉗工、數(shù)控機(jī)床電裝工、數(shù)控機(jī)床調(diào)試工，以便完成本課程的教學(xué)目標(biāo)（如2.2.2所述）。

2.2.4 教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃如表1所示。

2.3 教學(xué)方法每一個學(xué)習(xí)情境都是一個完整的工作過程，學(xué)生都會經(jīng)歷“資訊（信息收集）計劃（擬定方案）決策（制定方案）實施檢查評估（總結(jié)分析提高）”六個階段。在六步教學(xué)法實施過程中，充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，指導(dǎo)教師起引導(dǎo)、答疑和示范指導(dǎo)作用，多種教學(xué)方法的交替使用，使得教學(xué)過程變得豐富多彩，充滿樂趣。同時將素質(zhì)教育貫穿在整個教學(xué)活動中。

①咨訊：采用引導(dǎo)文教學(xué)法，準(zhǔn)備相關(guān)教學(xué)資料、技術(shù)資料和網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生明確任務(wù)：學(xué)什么？做什么？②計劃：采用講授、演示教學(xué)法，通過對學(xué)習(xí)任務(wù)分析，分組討論，制定學(xué)習(xí)方案將各種不同方案比較、選取優(yōu)秀方案。③決策：通過方案分析，推敲方案實施細(xì)節(jié)，由指導(dǎo)教師與學(xué)生一起決定最終實施的方案。④實施：采用演示、互動、討論、交流等教學(xué)方法，學(xué)生分組具體實施工作計劃，完成工作任務(wù)，指導(dǎo)教師進(jìn)行巡回指導(dǎo)、回答學(xué)生的疑難問題，引導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作、共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，互相幫助、共同提高。⑤檢查：通過學(xué)生自我檢查、同組學(xué)生相互檢查、小組之間學(xué)生交換檢查，指導(dǎo)教師教師最終檢查驗收，觀察學(xué)生任務(wù)完成情況。⑥總結(jié)匯報：采用激勵教學(xué)法，通過學(xué)生對學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況的自我評價、小組成員相互評價及指導(dǎo)教師的總結(jié)講評，肯定成績，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)念，改進(jìn)學(xué)習(xí)中的不足，以期不斷進(jìn)步。通過對每個教學(xué)情境的精心組織、策劃，按照六步教學(xué)法認(rèn)真實施、總結(jié)，完全可以實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。

2.4 教學(xué)保障條件

2.4.1 師資隊伍《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》課程由具有雙師資格的高職教師和具有豐富生產(chǎn)實踐經(jīng)念的企業(yè)技術(shù)人員共同實施，達(dá)到理論實踐的緊密結(jié)合，理論支撐實踐技能的提高，實踐技能驗證理論的指導(dǎo)性，在教學(xué)活動中，教師和學(xué)生相互學(xué)習(xí)，共同提高。

2.4.2 實訓(xùn)基地《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》課程的教學(xué)實施地點是與學(xué)院有深度校企合作的數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床裝調(diào)車間進(jìn)行，讓學(xué)生在真實生產(chǎn)環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)，感受企業(yè)文化氛圍，實現(xiàn)學(xué)習(xí)與就業(yè)的零距離。本課程在生產(chǎn)車間實施教學(xué)已經(jīng)進(jìn)行三屆，教學(xué)效果良好。

2.4.3 教材及參考資料

2.4.3.1 實訓(xùn)企業(yè)為學(xué)生提供相關(guān)實訓(xùn)器材和工具量具和以下技術(shù)資料：①數(shù)控機(jī)床裝配（圖紙、工藝、裝配說明等）資料；②數(shù)控系統(tǒng)硬件連接說明書；③數(shù)控機(jī)床參數(shù)說明書；④數(shù)控機(jī)床維修說明書。

2.4.3.2 專業(yè)教研室為學(xué)生提供相關(guān)教材、專業(yè)課程網(wǎng)站及圖書資料和實訓(xùn)報告冊。①學(xué)院與數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)、數(shù)控設(shè)備使用企業(yè)深度校企合作，開發(fā)適合本課程的專業(yè)教材《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實習(xí)指導(dǎo)書》；②相關(guān)學(xué)習(xí)書籍：《數(shù)控機(jī)床構(gòu)造》、《數(shù)控機(jī)床裝配調(diào)試與故障診斷》、《數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用》等；③院級精品課程網(wǎng)站的《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》課程及相關(guān)專業(yè)網(wǎng)站。

2.5 考核方式①過程考核。分小組對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行自評、互評和師評（學(xué)習(xí)態(tài)度、團(tuán)隊協(xié)作及安全操作等情況）；每組集體討論，完成項目學(xué)習(xí)心得體會并匯報，對項目給出定量評價。②結(jié)果考核。以學(xué)生個體為單位對實訓(xùn)內(nèi)容隨機(jī)抽取項目進(jìn)行實操和答辯。

3結(jié)論

《數(shù)控機(jī)床裝調(diào)生產(chǎn)實訓(xùn)》課程是數(shù)維專業(yè)的專業(yè)核心課程，通過說課設(shè)計，實現(xiàn)以學(xué)生為中心，以能力為本位，真正實現(xiàn)高職教育的4個轉(zhuǎn)變，即：由單純的職業(yè)技能教育目的觀轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)加有限職業(yè)技能教育目的觀；由一次性教育觀轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展教育觀；由做事教育觀轉(zhuǎn)變?yōu)樽鍪陆逃c做人教育相結(jié)合的教育觀。①進(jìn)廠學(xué)習(xí)模式很受學(xué)生歡迎，學(xué)習(xí)效果很好。②學(xué)生的操作技能得以增強(qiáng)，綜合素質(zhì)有較大的提高。③教師的綜合素質(zhì)提高很快，對學(xué)生的指導(dǎo)能力得到加強(qiáng)。

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篇7

關(guān)鍵詞：A工作原理；面板設(shè)計；電氣保護(hù)

1.SINUMERIK 810D系統(tǒng)

SINUMERIK 810D是一種具有免維護(hù)性能的操作面板控制系統(tǒng)，是西門子公司針對中國市場進(jìn)行性價比優(yōu)化的產(chǎn)品。其核心部件―CCU（數(shù)控驅(qū)動單元）將MMC、OP以及I/O模塊集于一體，具有無電池、無風(fēng)扇、免維護(hù)等特點。該系統(tǒng)具備中文界面的高質(zhì)量顯示面板，易于操作和編程。它可通過生產(chǎn)現(xiàn)場總線PROFIBUS將驅(qū)動器、輸入輸出模塊連接起來，控制六個數(shù)字進(jìn)給軸和一個數(shù)字或模擬主軸。驅(qū)動系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)為各種應(yīng)用提供了最大靈活性，并且易于安裝，可靠性高，布線費用低。該系統(tǒng)是用于控制各類車床和銑床的理想控制系統(tǒng)，非常適合于車間級加工應(yīng)用。此外，SINUMERIK 810D系統(tǒng)中還含有豐富多樣的工藝循環(huán)，以銑床為例，除了常用的鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲循環(huán)以外，還包含對線性排列孔和圓周排列孔進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲的循環(huán)；端面銑削循環(huán)；輪廓銑削循環(huán)；圓形和矩形型腔銑削循環(huán)；長孔銑削循環(huán)；圓周槽和圓弧槽銑削循環(huán)；螺紋銑削循環(huán)等多種銑削循環(huán)的功能。SINUMERIK 810D數(shù)控系統(tǒng)采用了當(dāng)今先進(jìn)的控制概念、適用于鉆削、銑削以及車削和磨削機(jī)床加工的控制。其能力涵蓋了目前絕大多數(shù)大型、特殊、高速、高精度加工機(jī)床的要求。SINUMERIK 810D數(shù)控系統(tǒng)建立在綜合的系統(tǒng)平臺上，通過系統(tǒng)設(shè)定功能而適用于幾乎所有的控制系統(tǒng)，810D與SIMODRIVE 611數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)和SIMATIC S7可編程序控制器一起，構(gòu)成了一個全數(shù)字控制系統(tǒng)，用于各種復(fù)雜零件加工任務(wù)，并優(yōu)于其他系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)和控制精度。SINUMERIK 810D數(shù)控系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)理念，可以在數(shù)控核心部分使用標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具而實現(xiàn)用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和編制用戶所需特殊的界面。

1.1 SINUMERIK 810D系統(tǒng)的功能

（1）CNC功能。數(shù)控系統(tǒng)可以控制車床、鉆銑床等機(jī)床。其可以控制六個進(jìn)給軸和一個數(shù)字或模擬主軸的同時保證三軸聯(lián)動，具有直線插補、平面圓弧插補、螺旋線插補、空間圓?。–IP）插補等控制方式。系統(tǒng)可以進(jìn)行螺紋加工、變距螺紋加工等加工方式。并且能滿足旋轉(zhuǎn)軸控制、端面和柱面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（C軸功能）、前饋控制、加速度突變限制、刀具壽命監(jiān)控、主軸準(zhǔn)?？刂?、剛性攻絲、恒線速切削、FRAME功能（坐標(biāo)的平移、旋轉(zhuǎn)、鏡象、縮放）。

（2）顯示和操作。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)TFT液晶顯示器，全PC鍵盤操作?？蛇B接機(jī)床控制面板、手持操作單元、軟盤驅(qū)動器等。在操作使用上，其系統(tǒng)用戶界面分成五個工作區(qū)，即：機(jī)床、參數(shù)、程序編輯、服務(wù)、診斷。

（3）軸的控制。連接SIMODRIVE 61l數(shù)字伺服系統(tǒng)，其可控制六個數(shù)字進(jìn)給軸和一個數(shù)字或模擬主軸。其工藝特性：

a.控制精度0.001ram

b.進(jìn)給速度0.01mm/min-10000m/min

c.主軸轉(zhuǎn)速0.1rpm-99000rpm

d.進(jìn)給倍率O%-120%（內(nèi)部0%150%），快速進(jìn)給倍率200%

（4）PLC編程。S7 300型PLC的輸入輸出點數(shù)是通過擴(kuò)展模塊的方式實現(xiàn)的，其最多可以有四個機(jī)架，每個機(jī)架最多可以插8個輸出模塊。

（5）刀具管理。SINUMERIK 810D系統(tǒng)的刀具功能是比較有特色的地方，與其他數(shù)控系統(tǒng)不同的是，它并不是每一個刀號只能對應(yīng)一個刀具半徑值和一個刀具長度值，而是在每一個刀具號下面最多可以存儲9組刀具補償值――每個刀具號（T號）下面包含了9個刀沿號（D號），每個刀沿中都可以單獨存儲一個刀長補償值和一個刀具半徑補償值。這樣做的好處是可以為每把刀具設(shè)定多個刀偏值，分別用于粗加工、半精加工以及精加工，卻不必?fù)?dān)心由于占據(jù)了多個D號而與其他的刀具發(fā)生混亂。

（6）安全與診斷

整個CNC系統(tǒng)可對其各部分的運行進(jìn)行實時監(jiān)控，當(dāng)有故障發(fā)生時，系統(tǒng)除對相應(yīng)部分進(jìn)行保護(hù)外，并可進(jìn)行自我診斷，在顯示器上顯示報警信息。同時增加了安全鎖，可對用戶分級，對各級用戶賦予不同的操作。

2.操作及工作原理

2.1系統(tǒng)上電

（1）接通主電源：首先合上電氣控制柜的總空氣開關(guān)?？刂乒耠娫粗甘緹袅?。

（2）啟動810D系統(tǒng)：按操作面板上的“系統(tǒng)啟動”按鈕，“機(jī)床有電”指示燈亮，（顯示屏進(jìn)入主界面），810D數(shù)控系統(tǒng)啟動成功。

（3）啟動液壓系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)操作面板上的“液壓啟停”開關(guān)至啟動位置（如果液壓系統(tǒng)不工作或液壓系統(tǒng)工作不正常，其它功能均不能實現(xiàn)）。檢查液壓系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)正常工作壓力為2Mpar。

2.2主電機(jī)啟動及點動

（1）主電機(jī)啟動操作：主電機(jī)有兩種運行方式，即工作運行（常車切削）和點動運行。工作運行有正、反常車。設(shè)有啟動及停止按鈕；點車運行是為了裝工件，工件調(diào)整和對刀調(diào)整等，因此設(shè)有正點動按鈕、反點動按鈕。

（2）普通車床功能：主電機(jī)正轉(zhuǎn)起動主軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)原普通車床功能。注意：主電機(jī)啟動前，保證A、B、C換擋手柄嚙合才能實現(xiàn)（只有C手柄離開1：4和1：l的空檔處時，PLC控制離合器齒輪脫開，C軸伺服使能失效，主軸才能啟動）。啟動主電機(jī)，主軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入原普通車床功能。具體步驟如下：

將主軸C變速手柄移動至任意檔位（不能停在1：4和1：l之間位置），接近開關(guān)不發(fā)出信號，PLC控制液壓離合器松開電磁鐵1DT，油缸推動離合器使齒輪脫開（C軸電機(jī)和主軸脫離），“C軸嚙合”指示燈亮。此時，可以使用原機(jī)床的各項進(jìn)給及主軸功能

2.3主電機(jī)的制動

本機(jī)床采用能耗制動。即當(dāng)按壓停車按鈕SBll（SBlo），延時后，KM2、KM5相繼失電而KM6得電，電機(jī)定子繞組串接，整流二極管D投入工作，定子繞組通過半波整流后的脈動直流而產(chǎn)生制動力矩，電動機(jī)開始制動，延時2兩秒后斷開。

2.4快速及進(jìn)給電氣傳動控制

（1）托扳、滑板移動方向及其選擇：機(jī)床托扳裝有左、右、前、后快速移動或進(jìn)給的離合器?？刂仆邪蹇焖倩蜃叩?。其方向由面板上的“方向選擇開關(guān)”來選擇。其動力由快速電機(jī)和走刀電機(jī)分別拖動。

（2）托扳、滑板工作制及其選擇：托扳、滑板的工作方式分為快速和進(jìn)給。工作狀態(tài)由方向選擇開關(guān)選擇。說明：無論何種工作方式，何種方向的操作，其電氣控制線路原理相仿，只是快速時，其操作方法和點動方式相同，進(jìn)給運動為常車形式而異。（注意：只有在原普通車床和C軸非使能狀態(tài)時，才可以使用托板和尾座快速功能。若要使用托板進(jìn)給功能，主電機(jī)必須運行。因為進(jìn)給速度由主電機(jī)的速度決定）。若要停止進(jìn)給，按壓“走刀停止”按鈕即可停止。此時電磁離合器脫開，走刀就迅速停止進(jìn)給。

3.810D面板設(shè)計

西門子SINUMERIK 810D屬于緊湊型的數(shù)控系統(tǒng)，它將顯示屏集成在MMC當(dāng)中，MCP面板包括了手輪、鍵盤。在安裝過程中西門子公司給出了標(biāo)準(zhǔn)的安裝尺寸和模式。我們設(shè)計了車床主軸以及電機(jī)的控制面板如圖3.1，同時在完成安裝后的810D控制面板圖如圖3.2所示。

4.電器保護(hù)

（1）各分支電路均設(shè)有自動空氣開關(guān)。

（2）各電機(jī)分支電路均安裝有電動機(jī)保護(hù)型斷路器。

（3）液壓泵保護(hù)。

油泵采用自動空氣開關(guān)作短路和過熱保護(hù)。在運轉(zhuǎn)中，當(dāng)發(fā)生故障時，其自動空氣開關(guān)自動跳閘，這時機(jī)床的所有動作均不能動作。機(jī)床運轉(zhuǎn)前首先必須開動油泵，不然主軸、快速進(jìn)給及走刀均都不能開動。

（4）C軸和原機(jī)床主軸的互鎖，C軸使能狀態(tài)和原普通車床狀態(tài)互鎖。

結(jié)論

本文設(shè)計的機(jī)床控制系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK 810D數(shù)控系統(tǒng)，伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用了SIMODRIVE611D模塊和1FK7系列伺服電機(jī)，在伺服電機(jī)與主軸之間安裝減速器和機(jī)械傳動裝置從而達(dá)到大減速比的要求，實現(xiàn)了系統(tǒng)C軸的精確分度功能。并根據(jù)需要設(shè)計了基于SINUMERIK 810D系統(tǒng)的面板。

篇8

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；機(jī)械手；設(shè)計

中圖分類號TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）68-0071-02

在數(shù)控機(jī)床的各項性能指標(biāo)和整體布局上，輸送技術(shù)對其有著直接性的影響。在缸體加工過程中，發(fā)動機(jī)缸體的三軸孔加工是一項十分重要的程序和環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)在很大程度上確保了三軸孔在加工過程中的精確度；在缸體的縱向上，應(yīng)當(dāng)配置若干個固定的導(dǎo)向設(shè)施，用于支撐鏜桿；傳統(tǒng)意義上的三軸孔鏜床，其架構(gòu)復(fù)雜，同時存在防護(hù)難度大、輸送速度較慢等諸多問題，在很大程度上給數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)節(jié)拍造成了影響。為了解決上述困難，大連機(jī)床企業(yè)首次研究并設(shè)計了空中布局的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手，這不僅強(qiáng)化了數(shù)控機(jī)床的剛性，同時也解決了數(shù)控機(jī)床在排屑過程中所面臨的一系列難題，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)缸體在輸送過程中所表現(xiàn)出的柔性；通過對伺服驅(qū)動技術(shù)，在很大程度上減少了輸送機(jī)床在輸送過程中的時間，同時實現(xiàn)了工序的分解，致使數(shù)控機(jī)床的節(jié)拍從原來的6min下降到現(xiàn)在的3.2min；在一定意義上達(dá)到了用戶在節(jié)拍方面的一些要求，與此同時，在很大程度上也提高了數(shù)控機(jī)床的自動化。

1 機(jī)械手的發(fā)展情形與動態(tài)

從國內(nèi)外所有機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀來看，在現(xiàn)階段，對機(jī)械手的研究和開發(fā)已趨于，機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀與動態(tài)，可以總結(jié)為：第一，模塊化與可重構(gòu)化是現(xiàn)階段機(jī)械架構(gòu)發(fā)展的主要動向；其二，PC機(jī)的開放型控制器是機(jī)械手體系發(fā)展的一個主要方向，其目的就是為了完善機(jī)械手，使其逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化和標(biāo)準(zhǔn)化；器件集成度得以強(qiáng)化，架構(gòu)設(shè)計玲瓏，同時運用過了模塊化架構(gòu)；在很大程度上強(qiáng)化了機(jī)械手體系的安全性和可靠性，同時也滿足機(jī)械手在維修和防護(hù)方面的一些便捷性；第三，傳感器在機(jī)械手中發(fā)揮了十分重要的作用，不僅運用了傳統(tǒng)的速度傳感器、位置傳感器等，同時也引進(jìn)了先進(jìn)的視覺傳感器、觸覺傳感器和聽覺傳感器，促使機(jī)械手逐漸向智能化方向發(fā)展和推進(jìn)；第四，裝配、焊接等機(jī)械產(chǎn)品逐漸向模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化及系列化方向推進(jìn)和發(fā)展，及系統(tǒng)動態(tài)的仿真等。

2 機(jī)械手手爪架構(gòu)的設(shè)計分析

機(jī)械手手爪的類型較多，其主要用于作業(yè)的操作和裝置，按照不同的作業(yè)方法和操作，可以將手爪分為測量式手爪、加工式手爪及搬用式手爪等。所謂搬用式手爪，即為多種類型的夾持裝置，其主要用于對物體的搬用和抓取；加工式手爪，即為附有焊槍、銑刀等工具的機(jī)械手附加設(shè)備，其主要用于對作業(yè)的加工；所謂測量式手爪，即為附有傳感器的一種附加設(shè)備，其主要用于對作業(yè)的檢驗和測量。在機(jī)械手手爪的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個方面的要求：其一，根據(jù)機(jī)械手作業(yè)的具體要求對機(jī)械手手爪進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計和開發(fā)；其二，機(jī)械手手爪的專用性和萬能型之間存在一定的矛盾。萬能手的架構(gòu)設(shè)計比較繁瑣，有時還會出現(xiàn)無法實現(xiàn)的現(xiàn)象，以工業(yè)的實際應(yīng)用為出發(fā)點，將重點應(yīng)放在對各類專用的、工作效率較高的機(jī)械手的研究和設(shè)計上，確保工業(yè)機(jī)械手的所有工作性能的實現(xiàn)和健全，在這里，我們不贊成通過一個萬能手來完成所有工作，應(yīng)當(dāng)考慮機(jī)械手在設(shè)計過程中所發(fā)揮的一些經(jīng)濟(jì)效益；其三，確保手爪的通用性。所謂機(jī)械手爪的通用性，即為通過數(shù)量有限的手爪來適應(yīng)不同要求的機(jī)械手，這就給末端執(zhí)行器提出了一定的要求，即要求其末端配置一個標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口，保證末端執(zhí)行器能夠標(biāo)準(zhǔn)化運用。

3 機(jī)械手設(shè)計方案的運行

因為機(jī)械手手臂在運作過程中表現(xiàn)為直線式，并且考慮到機(jī)械手在剛度、運動過程中所表現(xiàn)出的穩(wěn)定性和安全性、動態(tài)性能等方面的一些要求，所以應(yīng)當(dāng)選取液壓驅(qū)動方式，基于液壓缸所表現(xiàn)出的直接性驅(qū)動，液壓缸不僅是執(zhí)行件，同時也是驅(qū)動件，所以，在設(shè)計過程中可以取消對執(zhí)行件的設(shè)計，又由于液壓缸在運動過程中表現(xiàn)為直線式，所以，在其控制上的難度較低，便于計算機(jī)管理和控制。

除此之外，機(jī)械手手臂由于在其具體工作及控制方面的一些要求，所以在機(jī)械手手臂的過程中，應(yīng)當(dāng)控制其結(jié)構(gòu)的設(shè)計，不應(yīng)過大，如果只依賴加大液壓缸的直徑來實現(xiàn)剛度的提高，那么將無法實現(xiàn)系統(tǒng)剛度的一些要求。所以，在設(shè)計過程中，額外添加了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，在小臂上安置了兩個導(dǎo)桿，兩導(dǎo)桿和活塞桿共同形成了一個等邊三角形，在最大程度上加大了小臂的剛度；在大臂上安置了四個導(dǎo)桿，四個導(dǎo)桿構(gòu)成了四邊形，為了最大限度的降低大臂的重量，每個導(dǎo)桿都引用了空心架構(gòu)。

4 機(jī)械手的優(yōu)勢和應(yīng)用

機(jī)械手實施方案具有速度快、工作效率高、負(fù)載能力強(qiáng)、移位精度高及故障出現(xiàn)頻率低等諸多方面的優(yōu)點。

機(jī)械手在DK050機(jī)床上的成功運用，是數(shù)控機(jī)床柔性輸送方面的一大創(chuàng)新。在今后的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過程中，機(jī)械手的開發(fā)和運用將會得到前所未有的發(fā)揮，同時為廣大用戶提供了極大地方便，能夠產(chǎn)生較大的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

機(jī)械手在機(jī)械行業(yè)中的運用已經(jīng)成為一種必然的趨勢，同時這種運用將得到前所未有的發(fā)揮，機(jī)械手能夠成功的運用于機(jī)械零件的組裝和加工工件的裝卸與搬運，尤其體現(xiàn)于組合機(jī)床以及自動化數(shù)控機(jī)床上的運用和創(chuàng)新。將機(jī)械手與機(jī)床設(shè)備合為一個柔性體，在很大程度上能夠節(jié)省工件輸送裝置，架構(gòu)比較緊湊，同時適應(yīng)能力較強(qiáng)，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上對機(jī)械手進(jìn)行考慮都是有必要的，所以，對數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手進(jìn)行研究和設(shè)計是一種必然。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 機(jī)床設(shè)計虛擬技術(shù)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0070-01

在2011年的年初，我國的相關(guān)專家和院士就做出了關(guān)于實施《數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程》的建議。這一建議也受到了國家的相關(guān)部門的高度重視。在2012年，我國了《數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程》。在這樣的背景下，數(shù)控一代裝備的制造和發(fā)展脈絡(luò)已經(jīng)明顯的很清晰。在這個過程中，人機(jī)操作界面的開發(fā)、控制軟件的開發(fā)、節(jié)能電機(jī)的開發(fā)等將被作為開發(fā)技術(shù)的重點，將再次的受到政策的優(yōu)惠。本文針對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，結(jié)合筆者對于數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的了解，將針對虛擬技術(shù)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行一定的分析。

1 虛擬技術(shù)及其特征分析

虛擬技術(shù)指的是利用三維聲場就似乎以及多傳感交互技術(shù)、高分辨率現(xiàn)實技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)，生成一定的三維立體畫面，使得客戶也能夠成為三維虛擬環(huán)境的一個部分，實現(xiàn)實時的交互技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)感知和操作虛擬世界中的各種對象，最終實現(xiàn)身臨其境的感受和用戶體驗。

虛擬技術(shù)本身最基本的特征就是沉浸性、交互性和空間的想象性。我們所說的沉浸性指的是由計算機(jī)生產(chǎn)的相對逼真的三維立體畫面，這樣就能夠使得用戶產(chǎn)生一定的身臨其境的感受，并且最終獲得和客觀世界一樣的體驗。交互性就是客戶能夠自然而然的實現(xiàn)與虛擬環(huán)境中的各個對象的交互操作感受，從而能夠進(jìn)一步的感受和相應(yīng)虛擬環(huán)境?？臻g的想象性指的是虛擬環(huán)境中，環(huán)境中的各個對象可以對客戶提供發(fā)揮想象力的各種機(jī)制，并且能夠啟發(fā)用戶本身的思維創(chuàng)造性，提高對產(chǎn)品的感性認(rèn)識和理性的理解。

由于虛擬技術(shù)本身有可操作性、真實性和可重復(fù)性的有點，在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計中，其作為一個平臺，有巨大的發(fā)展?jié)摿?，現(xiàn)在已經(jīng)在數(shù)控車床設(shè)計的教學(xué)中有很大的作用，也是未來數(shù)控車床設(shè)計和開發(fā)的一個重要的技術(shù)依托。

2 虛擬技術(shù)在數(shù)控車床設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 虛擬技術(shù)能夠補充現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計理念的不足

針對工業(yè)設(shè)計來講，由于工業(yè)的機(jī)械設(shè)計是工業(yè)革命的產(chǎn)物，也是科學(xué)技術(shù)與文化藝術(shù)等多個學(xué)科之間相互交叉的學(xué)科。其核心的問題就是針對產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品造型的設(shè)計。如果對于工業(yè)設(shè)計本身的重要性認(rèn)識不夠充分的話，最直接的就是導(dǎo)致所設(shè)計的產(chǎn)品造型相對粗放，產(chǎn)品缺少設(shè)計的美感和設(shè)計感。缺乏一定的時代性，這樣就使得產(chǎn)品的界面相對比較混亂，缺乏一定的人文關(guān)懷。我們中國的機(jī)床設(shè)計以及相關(guān)的制造與國外同行業(yè)相比的話，是有很大的優(yōu)勢的。但是，我們現(xiàn)階段所缺少的就是工業(yè)設(shè)計的意識。就機(jī)床的市場來講，在功能和性能以及產(chǎn)品質(zhì)量等硬的指標(biāo)都差不多的情況下，所制造產(chǎn)品的造型和相關(guān)的設(shè)計意識已經(jīng)越來越得到人們的關(guān)注，使用者將選擇那些操作人性化的機(jī)械設(shè)備，甚至在一定的程度上這會決定產(chǎn)品的銷量。

虛擬技術(shù)在機(jī)床設(shè)計中的應(yīng)用卻可以有效的改變這樣的局面。我們可以通過三維的畫面來展示機(jī)床的設(shè)計理念，同時，通過對于機(jī)床的設(shè)計功能的介紹，設(shè)計出先關(guān)的人性化設(shè)計方面，首先就能夠節(jié)約大量的設(shè)計成本，同時還增加了企業(yè)對于新理念和新技術(shù)的應(yīng)用，提高了設(shè)計的實際效率。

2.2 虛擬技術(shù)能夠樹立機(jī)床設(shè)計的新理念

在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計過程中，樹立一個新的，相對長遠(yuǎn)的設(shè)計目標(biāo)和理念，同時樹立自己的品牌意識將對企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生很大的影響。對于一個行業(yè)或者是一個單純的企業(yè)來講，缺乏一定的品牌概念和新的設(shè)計理念，對于一個產(chǎn)品來講將會產(chǎn)生很大的影響。缺乏品牌意識和設(shè)計理念是現(xiàn)階段很多企業(yè)的通病，尤其是行業(yè)內(nèi)部的很多中小企業(yè)，由于大環(huán)境和本身實力的影響，中小企業(yè)本身不能夠設(shè)計出一些具備品牌概念和設(shè)計意識先進(jìn)的產(chǎn)品。在數(shù)控車床的設(shè)計過程中，利用虛擬技術(shù)，可以有效的解決這樣的問題，首先就可以有效的節(jié)省成本，保證中小企業(yè)的設(shè)計理念得到有效的展示。同時，也能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計理念的多方論證，將數(shù)控機(jī)床的設(shè)計理念進(jìn)一步的完善。這樣的話也就能夠保證企業(yè)逐漸的在設(shè)計中樹立自己的品牌。

2.3 虛擬技術(shù)能夠有效的展示數(shù)控技術(shù)的文化特色

產(chǎn)品的語義學(xué)告訴我們，對于產(chǎn)品來講，其不僅僅具備了一定的物質(zhì)功能，還需要體現(xiàn)一定的文化功能和特征。機(jī)床的造型設(shè)計本身就是一個創(chuàng)意和設(shè)計理念的體現(xiàn)。需要的是不僅僅要體現(xiàn)出其本身設(shè)計的物理功能，還要能夠體現(xiàn)出民族特征和文化的內(nèi)涵。在追求科學(xué)價值的機(jī)床設(shè)計領(lǐng)域，我們不僅僅要將機(jī)床本身的功能做出科學(xué)的設(shè)計，還要追求機(jī)床本身的文化內(nèi)涵和藝術(shù)內(nèi)涵，甚至要將民族的東西加入到機(jī)床設(shè)計過程中。機(jī)床的造型將在一定的程度上體現(xiàn)出一個國家或者是一個行業(yè)的設(shè)計水平。而將虛擬技術(shù)應(yīng)用在機(jī)床的設(shè)計中，將能夠有效的保證機(jī)床的設(shè)計能夠體現(xiàn)出科學(xué)價值與藝術(shù)價值的融合，并且能夠做到不斷的改進(jìn)和展示。實現(xiàn)機(jī)床設(shè)計的飛躍。

3 結(jié)語

虛擬技術(shù)在機(jī)床的設(shè)計過程中主要包含了實體建模和仿真兩個方面的過程。整體上通過利用計算機(jī)技術(shù)來完成整個產(chǎn)品的開發(fā)，以數(shù)字化的形式虛擬并且可視的完成產(chǎn)品的開發(fā)，并且在制造實體物品之前可以對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及性能做出有效的分析和仿真，實現(xiàn)制造過程的早期反饋，并且能夠及時的發(fā)現(xiàn)和解決問題。與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，產(chǎn)品的虛擬技術(shù)可以減少甚至可以取消物理樣機(jī)的研制次數(shù)，盡可能的降低開發(fā)的周期和成本，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。虛擬技術(shù)可以支持?jǐn)?shù)控機(jī)床在開發(fā)的過程中所有的實體建模都采取真是的尺寸，基于該項技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計模型可以方便的針對虛擬樣機(jī)進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)工作。這樣就能夠滿足開發(fā)和設(shè)計的要求，實現(xiàn)產(chǎn)品的進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；創(chuàng)新設(shè)計；TRIZ理論

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.040

1 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床

數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制造成本低并且技術(shù)容易掌握，通過用微機(jī)控制的步進(jìn)電動機(jī)來執(zhí)行本身的進(jìn)給運動，其結(jié)構(gòu)是由進(jìn)給傳動鏈最短出發(fā)，讓步進(jìn)電動機(jī)輸出端配置減速器并與進(jìn)給系統(tǒng)的絲杠連接，來實現(xiàn)X、Z軸的進(jìn)給運動；采用可控電動尾座來實現(xiàn)對零件的頂尖頂緊工作；安裝自動回轉(zhuǎn)刀架，通過數(shù)控系統(tǒng)傳遞信號來實現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給加工；并采用開環(huán)控制系統(tǒng)，加工精度由執(zhí)行元件和傳動機(jī)構(gòu)的精度來保證，雖然這種數(shù)控車床的定位精度較低，但是該數(shù)控車床的投資少，安裝調(diào)試方便，適用于精度要求不高的零件加工，也是目前機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用最普遍的一種。

2 沖突分析

經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床采用的是螺旋轉(zhuǎn)位刀架，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工特點，我們了解到，對于內(nèi)孔的加工，只能借住車床尾座通過手動操作來打中心孔和鉆孔從而實現(xiàn)內(nèi)孔的加工，還有就是這種類型的刀架只能加工出內(nèi)外圓柱、圓錐、螺紋、孔等，而達(dá)不到在零件側(cè)面進(jìn)行平面、腔的加工，在這里應(yīng)用TRIZ理論來進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型CK6140數(shù)控車床的刀架的創(chuàng)新。

工程沖突包括技術(shù)、物理和數(shù)學(xué)這三種沖突，它的主要內(nèi)容也是TRIZ研究的內(nèi)容。物理沖突就是為了實現(xiàn)某種功能而表現(xiàn)出一個子系統(tǒng)或元件有一種特性，并且出現(xiàn)與此特性相反的特性。情況分析如下：當(dāng)一個子系統(tǒng)的有用功增強(qiáng)時也使其系統(tǒng)的有害功增強(qiáng)；當(dāng)一個子系統(tǒng)的有害功降低也會使其有害功降低。

3 利用TRIZ理論解決沖突

應(yīng)用技術(shù)沖突解決的原理又稱發(fā)明原理，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，TRIZ團(tuán)體通過對250萬專利的精心研究，總結(jié)出了39條工程參數(shù)，所有的沖突問題都可以在工程參數(shù)表中查到，同時又提出了解決技術(shù)沖突的40條發(fā)明原理。

經(jīng)濟(jì)型CK6140數(shù)控車床刀架改造技術(shù)沖突：數(shù)控車床實現(xiàn)零件軸上平面、腔的加工，若采用車銑復(fù)合裝置的轉(zhuǎn)塔刀架和機(jī)械手，提高了加工效率，但是制造成本較高，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計比較麻煩，不易于制造和維修。

從39個工程參數(shù)中選擇技術(shù)沖突的一對特征參數(shù)，由此確定標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)如下：1）希望改進(jìn)的特征：速度、生產(chǎn)率；2）惡化的特征：可制造性、可維修性；3）從沖突矩陣表中可查出發(fā)明原理。

4 創(chuàng)新設(shè)計

主要設(shè)計是在刀架上加上一個動力銑頭，動力銑頭的主軸軸線與數(shù)控車床中心線相垂直，動力銑頭由單獨的步進(jìn)電動機(jī)實現(xiàn)。若孔或腔的加工在同一母線上，可以把主軸電機(jī)上加個剎車即可實現(xiàn)。其螺旋轉(zhuǎn)位四工位刀架需要改，選用中拖板絲杠的行程，而所選用的動力銑頭要盡量靠近中拖板的后端，使得銑頭和刀架之間的距離最大化。

經(jīng)過創(chuàng)新之后經(jīng)濟(jì)型CK6140數(shù)控車床在進(jìn)行車削的加工同時，可以通過Y向步進(jìn)電動機(jī)帶動動力銑頭進(jìn)行銑削加工，實現(xiàn)軸上平面和槽的加工。具體的設(shè)計是把M33（車削）和M34（銑削）指令加入到PLC控制程序中，當(dāng)數(shù)控床開機(jī)時默認(rèn)為車削加工狀態(tài)，數(shù)控系統(tǒng)對內(nèi)取消對Y軸電動機(jī)的監(jiān)控和銑頭電動機(jī)的控制指令輸出，對外輸出信號切斷Y軸電動機(jī)的強(qiáng)電，這時只有X軸、Z軸參與聯(lián)動工作。當(dāng)需要對零件進(jìn)行銑削加工時，只需在加工程序的編程中輸入M34指令，就實現(xiàn)了系統(tǒng)對內(nèi)恢復(fù)對Y軸電動機(jī)的監(jiān)控和銑頭電動機(jī)的控制指令輸出，對外輸出信號接通Y軸電動機(jī)的強(qiáng)電，這時數(shù)控車床就可以實現(xiàn)銑削功能，讓主軸停止轉(zhuǎn)動，即工件不動，銑刀旋轉(zhuǎn)進(jìn)給銑削。和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床一樣，電動刀架上可以安裝4把車刀，銑頭主軸上可安裝一把銑刀，加工時通常是先進(jìn)行車削加工，此時滑板上的電動刀架靠近工件進(jìn)行車削加工，車削完成后，滑板后退，車削刀架遠(yuǎn)離工件，銑削主軸靠近工件，Y軸按加工需要動作，銑頭電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行銑削加工，如需更換銑刀，要停機(jī)手動換刀再繼續(xù)加工，從而完成軸的平面、槽的加工。

通過對數(shù)控車床總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，本文的主要研究內(nèi)容和成果為：

（1）提出刀架需要改進(jìn)的地方，對其不足之處進(jìn)行分析確定沖突類型屬于技術(shù)沖突，介紹了TRIZ理論中的39個工程參數(shù)和40條發(fā)明原理，主要運用TRIZ理論中的矛盾沖突矩陣，根據(jù)在刀架的設(shè)計中遇到的問題，然后在沖突矩陣表格中選取提供的39個工程參數(shù)中的改善條件與惡化條件的關(guān)系，來初步確定可能應(yīng)用到的40條發(fā)明原理中的其中一些原理，根據(jù)原理來設(shè)計預(yù)期的符合要求的刀架結(jié)構(gòu)，在刀架上加上一個動力銑頭，動力銑頭的主軸軸線與數(shù)控車床中心線相垂直，動力銑頭由單獨的步進(jìn)電動機(jī)實現(xiàn)。

（2）對設(shè)計的刀架進(jìn)行試驗，驗證它的工作原理，實現(xiàn)了在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上進(jìn)行軸上平面和槽的加工，一般操作過程是先進(jìn)行車削，此時切斷Y軸電動機(jī)和動力銑頭電動機(jī)，當(dāng)進(jìn)行銑削時，在程序中輸入M34，恢復(fù)Y軸電動機(jī)和動力銑頭電動機(jī)的工作，從而進(jìn)行平面和槽的加工，工作原理是車床主軸不動即工件不動，讓銑刀旋轉(zhuǎn)進(jìn)給進(jìn)行銑削，到達(dá)加工的目的。

5 小結(jié)

運用TRIZ理論對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的刀架進(jìn)行結(jié)構(gòu)和原理上的創(chuàng)新設(shè)計，理論上具有很強(qiáng)的可行性，此次對刀架具體結(jié)構(gòu)設(shè)計并沒有進(jìn)行詳細(xì)的計算和布局，機(jī)構(gòu)設(shè)計不夠理想，需要進(jìn)一步完善該機(jī)構(gòu)，才能更好地改善經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的性能。