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[關鍵詞]五軸數控機床；誤差；實時動態補償；運動模型研究
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.08.204
雙轉臺五軸數控機床是目前進行精密、復雜工件加工的主要設備，其內部同時存在移動軸和旋轉軸，一次裝夾即可完成形狀較為復雜的自由曲面加工作業，縮短加工周期的同時，有效避免了多次加工可能造成的誤差問題，從根本上提高了工件加工質量。在多種因素的共同影響下，五軸數控機床實際工作中不可避免地存在機床誤差，并且由于五軸數控機床多出兩根旋轉軸、內部結構更加復雜，導致其誤差元素眾多且更加復雜。處于工件加工質量和經濟性考慮，對五軸數控機床進行誤差補償具有重要的現實意義。本文針對五軸數控機床內部軸的運動進行了細致分析，相應提出了一種誤差補償方法，具體內容如下。
1五軸數控機床結構特點分析
雙轉臺五軸數控機床是五軸機床的一種常見形式，內部擁有兩個旋轉軸和三個移動軸，旋轉軸均存在于工件運動鏈一側，具有總體剛性高、工藝性能優良、坐標行程范圍廣等特點。
2五軸數控機床軸的運動分析
出于數控編程便捷性考慮，將工件坐標系作為運動分析過程中的基礎坐標系，其中各運動軸和刀具的運動均表示成工件坐標系中的變量。本組方法中，五軸數控機床的誤差補償，主要通過針對運動軸輸入相應的補償值，調整工件姿態和刀具位置實現。具體坐標變化關系如圖1所示。
首先建立工件坐標系、刀具坐標系以及參考坐標系，其中工件坐標系OWxWyWzW，對應刀位數據源文件；刀具坐標Otxtytzt，表示與刀具固聯對應的坐標系，刀尖即為原點；參考坐標系Omxmymzm，參考坐標系表示與旋轉軸C固聯對應的坐標系，A、C兩旋轉軸的交點就是該坐標系的原點。
建立工件坐標系之后，其中任意一點對應矢量均可以用V表示，方向矢量和位置矢量可分別表示為（x，y，z）和（i，j，k）兩種形式，通過下標具體區分不同的狀態和位置。
3雙轉臺五軸數控機床誤差的解耦補償分析
在機床實際工作過程中，工件加工精度是由工件和刀尖的相對位置決定的。對于工件加工的任意時刻，如掌握工件坐標系中的刀尖O1的坐標信息、參考坐標系原點O的坐標信息以及刀尖的實際方向矢量信息，即可借助坐標系關系獲得五個運動軸的實際位移值。對比五個運動軸的理想位移值和實際位移值，如二者存在偏差則表示，此狀態下進行加工會導致工件尺寸誤差，記為Δ。而各運動軸實際位移值與理論位移值間的差值，就是具體的補償誤差，在相應的數控程序中輸入方向相反、大小相同的補償值，即可抵消誤差，提高工件加工精度。
就雙轉臺五軸數控機床而言，對其操作進行誤差補償的難點主要在于，其同時擁有兩個旋轉軸。在機床工作過程中，其旋轉軸和移動軸同時進行運動，旋轉軸的工作轉動將直接影響工件在移動軸方向的實際運動情況，也就是說即使移動軸坐標與理論位置一致，在旋轉軸位置調整過程中，也會對工作臺位置造成影響，即在平移運動和轉動運動間存在耦合，對這一情況，簡單的軸補償不發滿足機床實際補償要求，必須充分考慮到移動軸和旋轉軸間的運動影響關系，優先進行解耦處理，在進行分布補償，才能有效提高誤差補償的準確性和有效性。分步補償的具體步驟為，先完成姿態補償，在完成位置補償，實際過程如圖2所示。
在圖2中，位置1表示工件理想位置，位置2表示工件實際位置。在實際補償過程中，先調整轉動軸對工件姿態進行調整，使其方向矢量保持與理論狀態一致，即調整至位置3。受旋轉軸與運動軸間的耦合影響，工件對應的位置矢量也會發生一定的變化，此時通過調整移動軸即可完成位置補償，除原始位置誤差外，還需補償因轉動軸運動導致的新誤差，最終完成對工件的誤差補償。
3.1姿態補償調整分析
姿態補償調整是指位置2調整至位置3的過程，利用坐標系關系可表示為（ic，jc，kc）調整至（ie，je，ke），從而形成全新的刀尖矢量，記為Vc。
4仿真分析
曲面輪廓工件是雙轉臺五軸數控機床加工的典型零件。借助UG軟件構建相應的曲面輪廓工件實體造型，并在此基礎上進行加工驗證，記錄生成的刀位數據文件信息。
實際操作過程中，工作人員在加工工件輪廓表面選取采樣點10個，通過相應的數學計算，得出準確的零件尺寸誤差。隨后，根據本文闡述的分步誤差補償方法，建立相應的誤差補償數學模型并編制相應的補償程序。將采樣點的計算誤差參數依次輸入建立的模型程序，核算各采樣點的位置補償誤差和姿態補償誤差，隨后將補償誤差輸入至原始的刀位文件，并相應生成修改完成的刀位文件，最終得到相應的零件補償仿真模型。
仿真實踐分析可得出以下兩點結論：一是分步誤差補償方法可有效降低機床誤差最大值，同時使殘余誤差分布變得更加均勻，即有效減小均方差；二是就五軸聯動機床而言，對其進行誤差補償還需綜合考慮不同軸的耦合關系，優先進行姿態誤差補償、隨后進行位置誤差補償，以提高誤差補償準確度。
5結論
綜上所述，五軸數控機床作為現階段進行復雜工件加工的主要手段，在數控機床領域占據重要地位。受其內部結構復雜性影響，進行誤差補償具有一定的難度。本文從五軸數控機床中不同軸的運動入手，相應提出了先進行姿態誤差補償、后進行位置補償的誤差補償方法，經仿真實踐證明，具有較高的可行性和有效性。
參考文獻：
[1]張宏韜.雙轉臺五軸數控機床誤差的動態實時補償研究[D].上海：上海交通大學，2011.
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關鍵詞：數控機床；數控編程；后置處理
目前的數控機床自帶有編程程序，可是有時自帶的編程程序不能滿足復雜的編程需求，這就要求編程人員對數控編程作后置處理并傳輸。
1 基于網絡的數控編程需要處理的參數
要用網絡的數控方式編程，先需了解數控機床編程需要處理的對象。
數控編程要應用多軸加工的方式處理對象。過去，機床會應用兩軸加工的方法，即Z軸固定，X與Y軸為可變座標軸，這種加工的方式過于粗放。目前人們應用了五軸機床三軸聯動加工的方式。數控編程的編程對象即為五軸。數控編程的加工原理為右手笛卡爾坐標系為標準加工；標準座標軸原點為基礎，該參數不可變，其余參數可變，數控編程需用程序控制可控參數；數控編程要用程序描述的方式控制刀具行動。數控編程具體的處理對象為刀位軌跡、切削工具、加工方式這三項內容。
數控編程人員要針對作業的需要了解編程后置處理的范圍，給出編程的方案、調整編程的參數、在計算機上做好編程模擬實驗，待編程模擬實驗的結果滿足數控機床加工的需求后，方可將上傳數控機床加工的程序，讓數控機床以此程序為依據開展生產作業。
2 基于網絡的數控編程需要應用的平臺
構建網絡平臺――要做好數控機床的后置處理與傳輸，需要網絡的支持。比如數控機床需要下載配套的后置配程軟件或者與之相關的插件等。現代的數控機床都自帶有連接網絡的串行通信插口，在開展數控后置處理時，需讓數控機床連上網絡。
構建硬件平臺――數控機床本身即為一個硬件系統，只要數控機床編程人員仔細閱讀數控機床的說明書，就能掌握數控機床的硬件操作要點。比如RS-232串行口的數控機床可應用摭展卡與數聯網連接。此時擴展卡可將數控機床的通信協議轉換為以太網的通信協議，讓數控機床可以接受互聯網中的信息。如果數控機床自帶有DNC智能插口，那么數控機床可以直接接受互聯網的信息。
構建軟件平臺――要完成數控機床的后置處理工作，就需要給數控機床一個后續編程的環境。為數控機床提供網絡環境與硬件環境的目的，實際上就是為了讓數控機床能夠下載DNC集成系統，數控編程人員需在該集成系統中完成數控編程后置處理工作。如果數控機床沒有DNC集成系統，就需下載該系統；如果數控系統自帶DNC集成卡，則可僅需完成DNC集成系統的升級。
3 基于網絡的數控編程后置處理的方法
數控機床一般自帶有簡易編程的功能，只是人們應用數控機床生產復雜的機械時，可能現有的數控編程命令不能滿足人們特殊的生產需求，此時人們就要應用編程后置處理的方法完善這類程序，這個過程，就要依靠數控機床的后處理器完成。數控機床的后處理器就是要把人們下達的特殊指令轉達為數控機床能夠理解的命令。數控機床的后處理器具有接口功能、NC程序生成功能、專家系統功能、反向仿真功能，應用后置處理器，人們可以了解下達的指令是否可以滿足數控生產的需要。
當人們設置好數控編程平臺以后，人們要用編程的方式完成數控機床的后置處理。過去，人們要應用G語言為數控機床編程，這種編程方式不夠直觀，若未受過專業編程訓練的工作人員可能不能完成編程操作?，F在人們設計了一套宏命令指令串，這些指令串中自帶有數控操作命令，人們如果要完成數控編程的后置處理工作，只需要給將這些宏命令串組合成程序指令，就可完成編程操作。以CAXA-ME軟件為例，該軟件自帶的宏命令串共計有35個：01――當前后置文件名POST-NAME；02――當前日期POST-DATE；03――當前時間POST-TIME；（下略）……
數控機床編程人員只需要向宏字符串下達程序操作指令，編寫程序頭，下達換刀指令，即可應用編程的方式完成特殊的數控操作。在這個過程中，編程人員需要通過編程的方式控制文件的長度、控置行號、控制編程的方法、數值的格式、圓弧的控制、做好文件擴展名的設置。
以編程人員要編寫一個程序名為test1的文件，它的文件序號為1234為例，該程序的開始編號為100，而增量為2，刀具號為01號，主軸的轉速設置為每秒1500r，該程序的后置步驟可描述為表2：
數控編程人員處理完程序以后，可傳輸編寫的程序，該程序通過后置處理器的驗證以后，若證實該程序能滿足數控生產的需求，該程序即可被應用。
4 總結
數控編程人員以此方法可對數控機床的程序作后置處理與傳輸，應用此方法，數控編程人員可編寫出較為復雜的數控生產程序。
參考文獻：
[1]范興柱，王金偉，棟，樓佩煌，葉文華，戴勇.集成制造車間生產控制的小型DNC系統技術研究[J].機械制造與自動化，2001（05）.
采用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。
1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。
這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。
在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現并獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而，由于當時的數控系統采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以后，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數控機床中，85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代，國際上出現了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。
目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。
那什么是車床呢？據資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。
古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。
為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。
車床依用途和功能區分為多種類型。
普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。
轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。
自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。
多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型
立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。
鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。
專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站
看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。
我國的數控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。
金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發展為數控車床，銑床發展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。
由普通發展到數控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很?，F在用數控設備，只要你會編程，把參數輸進去就可以了，很簡單，剛畢業的技校學生都會，而且批量的產品質量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一臺數控車床后，機床制造業就進入了數控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子，什么叫蘇聯的路子，舉個例子來講：比如，生產一根軸，蘇聯的方式是建一個專用生產線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數發生了變化，這條線就報廢了，生產人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經濟，這些廠不能迅速適應市場，經營就困難了，到了90年代就大量破產，大量職工下崗?，F代的生產也有大批量生產，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數控的，適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了，;西方走的路和前蘇聯不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯了幾臺五軸聯動的數控銑床，讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯的機床制造業也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數控機床，但數控機床的發展，還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執機床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機，我們現在也能造，第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅動的，一般的系統能同時控制3軸，高級系統能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。
機床是一個國家制造業水平高低的象征，其核心就是數控系統。我們目前不要說系統，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠，數控系統100％外購，各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統，占80％以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。
就國產高級數控機床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。
美國為什么沒有能成為數控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產業政策的人有關，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產業，而且需要技術積累。不太附和美國情況。但后來美國發現，機床屬于戰略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規定了一些單位只能買國產設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什么競爭力。
歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、臺灣的數控機床制造能力比大陸地區略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經商業化了的數控系統，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家：大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統采購日本的。但他們的機床質量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中，也打著“國產”的旗號。
近來隨著中國的經濟發展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數控機床合資廠，據說制造水平相當高，號稱“智能化、網絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000臺數控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。
目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今后五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。
1.美國的數控發展史
美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。
2.德國的數控發展史
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相采用。
3.日本的數控發展史
日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。
4.我國的現狀
我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用于生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處于從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床，數控機床就是在普通機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后，機床就成了數控機床。當然，普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數控設備的發展方向六個方面：智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控這幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍，但機床的硬件方面不行，質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。
四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯，目前效益良好，年產600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產能力為1000臺，生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產能力800臺。5、民營企業進入機床行業情況1、浙江日發公司，2000年投產，生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床，主要是從日本引進技術，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術。生產小型儀表數控車床，水平相當不錯。六、軍工企業技改情況軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規模技改開始了，軍工企業進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床，國內機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術，爭取軍工企業的高端訂單。聽在軍工企業的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權以來，已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上，他說，我們要建立和經濟發展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業和汽車行業的發展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產大國。
參考文獻：
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10.機械》2007年第34卷第8期
關鍵詞：軟PLC 數控機床 功能開發
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0043-01
文章運用PLC達成數控機床當中除了高速插補的運動軌跡的控制通過數控的核心程序進行完成以外的全面的功能控制，明顯的體現在它的功能在控制上有著極高的靈活度：在允許的范圍之內的數控軸配置，控制信號變動以及輔助信號控制等等，只需要采取更改PLC的編程，便能使具體的配置馬上生效，這樣也讓同樣的數控系統能夠較為靈活的運用到不是相同配置的具體數控機床之上，并且能夠讓掌握一般PLC編程的用戶同樣能夠開展功能的維護以及設計、開發等相關工作。
1 數控機床中PLC系統的具體結構
PLC能夠獨立的通過I/O的接口和數控系統進行連結，同樣能夠通過總線和數控CPU進行連結成嵌入式的PLC，亦或是和數控系統共同使用CPU形成軟PLC，共同使用I/O的接口和內存，針對數控機床的相關功能做出控制。
PLC和CNC相互共同使用CPU，兩者之間彼此信號的傳送在CNC裝置的內部進行，而PLC和機床電氣的控制信號具體的傳送可以通過CNC接口實現。所以，這個PLC的部分被當成CNC的基本功能進行統一的設計與制造，在結構上非常的緊湊；PLC的控制程序一旦經過編制，然后傳送進CNC的裝置內，就可以實現數控系統對于機床在功能信號上的控制。
2 基于功能控制的PLC的具體設計
2.1 設計的具體方案
這套設計中下列的一些數控機床的基本功能：
（1）數控機床在進行軸數控制的靈活配置的功能；
（2）一旦發生突發的情況：超程、過載、掉電以及碰撞等一些處理急停的功能；
（3）機床的操作面板進行控制的功能；
（4）主軸具體的起動、轉向、停止以及進給軸控制的功能；
（5）冷卻液進行起動以及停止的控制功能；
（6）進行自動的控制功能。
另外，還可按照數控機床對于控制的要求，增設或是削減有關的功能。運用較為結構化的編程對每個功能PLC的子程序進行編制，使PLC的主程序進行調用，達成系統功能的擴展。
2.2 PLC程序的具體設計
在PLC程序具體的設計思路中，全面的介紹了怎樣使用每個功能的子程序以及PLC程序具體的設計方法，另外，一旦機床的配置產生了變化，可以第一時間構建起有關的控制程序。
（1）關于主程序的設計。數控機床在通電之后便開始主程序的執行。第一步將系統初始化，然后將每個的部位實施第一次中心的操作，接著系統會進入到監控的狀態，進行機床的操作面板上控制信號的處理，如果是自動加工的指令便進入數控核心的NCK程序，調用相關的軸使能的控制程序，同時起動冷卻，完成自動的加工。在進行加工的時候如果產生了硬限位的保護等這類突發的狀況，則需要調用急停的程序終止系統的工作。
運用PLC編程，能夠讓程序的設計很大程度上得到簡化。這里面運用了模塊化程序的設計，每個功能的模塊都要由主程序進行調用，功能模塊可以按照數控機床具體的需求進行不斷的擴展以及靈活的配置，讓控制功能具備良好的柔性以及可靠性。
（2）關于軸使能控制的子程序。進行各軸脈沖使能以及控制的使能信號的控制，監控各軸具體的參考點的開關信號及按照主軸的命令對主軸使能的信號進行控制，同時依據位置的調節器實際生效狀態觸發垂直軸的電機抱閘，避免由于垂直軸的自重導致下落。
以防進給軸的超程以及做到零點定位的精準，每一個進給軸都配備兩個硬限位的開關以及一個參考點的開關，并且每一個軸都擁有脈沖的使能以及控制的使能等信號，所以要使用的開關量的信號非常多。
（3）關于子程序的初始化。初始化的程序在機床進行通電之后第一個PLC的循環就被主程序所調用。按照機床具體配置的參數進行數控核心接口信號的設定。針對伺服電機的觀點的編碼器實行格雷碼的初始化，這樣能夠明確機床控制的目標具體的方式選擇以及軸選擇等。初始化的程序可以使PLC系統進入到初始化的工作狀態。
3 程序的具體調試
（1）設置機床的類型。先將機床的參數設置成0，屏上顯示機床是通用的機床，能夠控制五軸的驅動；其次，將機床的參數設置成1，則屏上顯示機床是車床的配置，能夠實現三軸驅動車床系統實際的應用；然后，將機床的參數設置成2，則屏上顯示機床是銑床的配置，能夠實現五軸驅動銑床系統的實際應用。
（2）設置機床的軸數。針對以上銑床的配置，能夠了解到是四個進給軸與一個主軸，適用四坐標的數控銑床的具體控制?，F在將機床的參數設置成是0，這樣就去掉了A軸，屏上顯示為機床的配置是X、Y、Z軸以及一個主軸，經過這種設置以后，這個系統則能夠適用實際的配置是三個直線的進給軸與一個主軸這種三坐標的銑床具體的功能控制。
（3）各個進給軸具體的使能控制?？梢葬槍Ω鱾€進給軸進行運動的控制以及方向的判斷；監控的參考點的開關信號，不管運動軸以什么樣的速度回到參考點，而在參考點的周圍都可以變回成給定的回零的速度并且準確的定位。
（4）主軸控制的調試。對主軸具體的使能信號進行控制，能夠手動或自動的控制主軸的具體運行，完成正轉和反轉以及定位。
（5）輔助功能的調試。可以手動以及程序自動的調用并且控制冷卻與系統具體的使能信號，完成起動以及停止的操作。
4 結語
事實表明，運用軟PLC開發數控機床具體的功能控制非常具有可行性以及合理性，功能比較完善、靈活通用、可靠性非常高以及操作便捷等優點，有著很高的使用價值。
參考文獻
[1]黃延延，林躍，于海斌.軟PLC技術研究及實現[J].計算機工程，2004，30（1）.
關鍵詞：數控技術，汽車制造，應用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.021
1 數控機床的特點
數字控制（Computerized Numerical Control）簡稱數控。是用數字化的代碼對加工對象的工作過程實現自動控制的一種方法。數控機床的操作和監控全部在數控單元中完成，它是數控機床的大腦。與普通機床相比，數控機床有如下特點：
（1）自動化程度高，勞動強度低。
（2）加工精度高，產品一致性好。
（3）多軸聯動，能夠實現復雜工件的加工。
（4）機械傳動鏈短，結構簡單，生產效率高。
2 數控技術在汽車制造中的應用
（1）數控技術在汽車零部件生產中的應用。近幾年來，經濟發展速度加快，汽車加工工業也得到一個很好的發展空間，并保持良好的發展勢頭，因而汽車零部件的加工制造技術也隨之快速發展，數字技術的出現可以有效地使原本發展平緩的汽車零部件生產技術得到更快速的發展。數控機床于最近幾年來在汽車零部件制造工藝上得到了大力推廣，使用數控機床生產出來的汽車零部件的品質在原有的基礎上又提升了一個檔次，同時還提高了加工生產的效率。極大的滿足現今競爭比較激烈的機械制造行業的市場要求，還能夠有效地降低生產成本，以此可以實現一次投入，長期收益的良好生產目標。傳統的汽車加工工業主要講究規?；c效益化，然而隨著數控技術的出現及其在汽車加工制造業上得到廣泛應用，使這一傳統規律被打破，從而實現了多品類、小批量、小規模、高效率的生產目標。另外在數控技術中，虛擬現實控制技術、柔性制造系統、計算機輔助制造技術也都在汽車制造工藝中得到了廣泛的應用。
發動機作為汽車的心臟，精度要求非常之高，而且加工工藝復雜。氣缸體是發動機的最大零件，也是其他零部件的主要支撐體。氣缸體需要先鑄造，再用數控加工中心銑“三孔四面”，然后還要使用數控鏜床進行精鏜缸筒。活塞也是先行鑄造，再用數控加工，最后精磨。連桿則是先鍛造，再用數控加工。曲軸對動平衡要求非常高，凸輪軸的凸輪型線精度要求很高，必須使用數控機床加工。發動機上最復雜的氣缸蓋就更要使用多種數控機床加工了。發動機的油底殼采是沖壓而成，貌似和數控機床毫無關系，但是其沖壓模具卻是用數控機床加工出來的。
變速箱是汽車中重要的傳動機構，內裝很多的軸類零件和裝在其上的齒輪?，F在汽車加工工業中，變速箱中所有的軸和齒輪都數控機床加工制造的。現在加工齒輪常采用插齒、剃齒、滾齒等工藝加工，數控機床在齒輪加工中有很大的優勢，加工精度高，生產效率高。軸類零件在初步加工后，還要銑鍵槽，拉花鍵等，為了提高配合精度，都要使用數控機床。變速箱殼體鑄造完成后，還要在數控加工中心上銑端面、鉆軸孔，保證各軸間的間距。
驅動橋也是重要的傳動機構。驅動橋中的主減速器兩個準雙曲面齒輪則必須由數控機床加工。差速器中的錐齒輪也要在數控機床上加工。橋殼在鑄造后還有銑削端面及鉆孔，端面上的幾個螺栓孔則由由專用機床一次加工完成。
在汽車中還有很多難加工的零部件，它們用普通機床是無法加工的，只能用到數控機床加工。比如大批量汽車發動機，變速箱，底盤主要零部件則需要五軸的數控加工中心加工。
在眾多機床中，車床以其結構簡單，價格低廉，卻可以用于各種軸類、盤類零件的生產，得以在機械零部件的生產加工中得到了廣泛應用，尤其是數控車床，精度高、穩定性強、故障率低，在汽車工業中頗受用戶的青睞，在汽車制造業中得到應用廣泛，處于主導地位。數控車床在汽車制造業中可以用來加工軸類、盤類零件，如凸輪軸、曲軸、飛輪、輪轂、制動盤、一軸、二軸、齒輪、齒套，而軸類零件和盤類零件在整個汽車的零部件中，是占主導地位的。
（2）數控技術在汽車整車生產中的應用。汽車整車生產中有四條線，即沖壓、焊接、涂裝和總裝線，無處不用到數控機床。在自動化生產線中應用最多的則是數控技術控制的機械手和傳輸裝置，使工人裝配更精準、方便、快捷。隨著數控技術的發展，也出現了一些不需要人工控制的全自動化生產線，最典型、應用最廣泛的就是自動化車身前板生產線，完全由機器控制，不需人工干預，增加了生產效率而且減少了對人體的傷害。還有自動焊接機器人，焊接質量高，焊接速度快，是人工焊接的百倍以上。
3 數控技術在汽車工業中的發展前景
從整個汽車行業來看，數控技術在多品類加工、中小批量生產中，有很明顯的優勢，因此在汽車制造行業中，有著尤為重要的地位。它不僅能加工各種機械構件，還能完成汽車鈑金、底盤焊接、軸的鍛造、整車裝配、電火花、激光等特種加工。在加工中將給中加工能力很強的設備如數控立式/臥式銑削加工中心，萬能車削加工中心等用于柔性制造系統（FMS）中，很大程度地提高了其加工能力和柔性性能。數控技術日漸成為制造業發展的必然趨勢，以數控機床構成的柔性制造系統（FMS）和計算機集成制造系統（CIMS）占據成為機械加工業的重要地位。
4 結論
汽車加工業由傳統的規?；?、單一化生產方式向多樣化、中小批量的加工生產方式過渡，以企業為主導的生產方式逐步向以消費者為主導的生產方式轉變，數控技術以及以其為主導的柔性制造系統（FMS）是適應這種過渡期轉變的較好的生產制造方式。汽車生產中的數控技術以及以其為主導的柔性制造方式在具有產品制造優越性的同時，也有利于將企業中相對獨立的產品設計、生產制造等過程相互結合起來，發展數控技術以及以其為主導的柔性制造系統（FMS），可以使汽車生產企業受益匪淺，不斷提高其的綜合實力和市場競爭力。
參考文獻：
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隨著國民經濟快速的發展，汽車、船舶、工程機械、航空航天等行業將為我國機床行業提供巨大的需求。預計到2015年，我國數控機床所需的數控系統需求將達到40萬臺套以上（不包含進口機床所配套數控系統），其中中高檔占比預計在60％左右，數控系統市場需求將超過92億元。
《高檔數控機床與基礎制造裝備》國家科技重大專項要求，到2020年，我國將實現高檔數控機床主要品種立足于國內：航空航天、船舶、汽車、發電設備制造所需要的高檔數控機床與基礎制造裝備80％實現國產化；國產中、高檔數控機床用的國產數控系統市場占有率達到60％以上：高檔數控系統市場占有率將從現在的1％提高到20％。
正是基于這些需求，中國機床工具工業協會副理事長、數控系統分會理事長陳吉紅表示，數控系統行業“十二五”努力的方向是：抓住行業發展的重要戰略機遇，以發展數控機床為主導、主機為龍頭、完善配套為基礎，重點突破數控系統和功能部件薄弱環節，加快高檔數控機床產業化。依托科技重大專項，堅持科技進步和自主創新。加強創新人才隊伍建設，提升企業核心競爭力，推動我國由機床工具生產大國向強國轉變。
數控系統的三種發展模式
長期以來，我國數控系統與數控機床的發展呈現“兩張皮”的現象比較突出。兩者沒有形成互相支持、互相促進和共同進步的局面，也沒有形成開發與應用產業聯盟和利益共同體的戰略合作關系，這不僅制約我國數控機床產業的發展和市場競爭力，更制約了我國數控系統行業的發展。
陳吉紅介紹說，目前，國際上發展數控系統產業有三種模式，每種模式各有優劣。
西門子模式：系統廠專業生產各種規格的數控系統，提供各種標準型的功能模塊，為全世界的主機廠提供批量配套。這種模式的優點是：主機廠和系統廠發揮各自的優勢，有利于形成專業化、規模化生產。缺點是：系統廠和主機廠主要是買賣關系，雙方結合不夠緊密主機廠為了保護自己的知識產權，不太愿意將這些特色技術提供給系統廠。
哈斯模式：主機廠獨立開發數控系統，并與其自產的數控機床配套銷售。這種模式的優點是：主機銷售帶動系統推廣；其缺點是：主機廠獨有品牌的數控系統很難被其他主機廠選用。
馬扎克模式：主機廠在系統廠提供開發平臺上，研發自主品牌的數控系統，并與所自產的數控機床配套銷售。這一模式既避免了“西門子模式”和“哈斯模式”可能出現的缺點，又發揚了其自身的優點。這使得主機廠所需要的特殊控制要求、加工工藝和使用特色要求可方便地融入到數控系統中：主機廠用較少的投入，形成了自己的特色技術、知識產權和數控系統產品；主機廠自主品牌的數控系統的推廣，還可以進一步強化主機廠的機床品牌，增加用戶對主機廠的忠誠度；降低主機廠采購數控系統的成本同時帶動數控系統產業的發展。
“根據多年經驗分析，馬扎克模式是主機廠發展數控系統產業最適合的模式，數控系統廠和機床廠以資產為紐帶，建立戰略合作關系，實現主機廠、系統廠、用戶多方共贏?！标惣t舉例說，“十一五”期間，華中數控積極與大連機床、北一機床、武重集團、南通機床等重點機床企業建立戰略合作關系，大大促進了中高檔國產數控機床和數控系統發展。如華中數控與大連機床以資產為紐帶，建立戰略合作伙伴關系，在華中數控系統開放式平臺的基礎上，大連機床集成了用戶工藝，開發特色功能和界面，研制了“大連數控”品牌的數控系統。這使得大連機床的整機性價比得到提高，用戶得到了實惠，也改變了大連機床以往中、高檔機床全部配置國外系統的狀況。
為與主機全面配套奠定基礎
“十一五”期間，國家啟動實施《高檔數控及基礎制造裝備》國家科技重大專項，國產數控系統技術水平和可靠性都取得了顯著提升。陳吉紅說，數控系統的研制與開發在關鍵技術方面取得了明顯突破，已在國產機床上得到應用，為與主機全面配套奠定了基礎。
例如，“十一五”期間，華中數控研制的五軸聯動高檔數控系統填補國內空白，打破國外封鎖，300臺五軸系統在軍工等重點行業使用?；凇案邫n數控裝置”、“國產CPU”、“全數字驅動及電機”三個重大專項課題研制而成的華中HNC-8型總線式高檔數控系統，采用開放式軟硬件體系結構及總線技術。目前，華中8型數控系統已與10類44臺重大專項高檔數控機床配套應用，主要技術指標已與國外高檔數控系統相當。
廣州數控研制的全數字高檔數控系統具有高速程序預處理、多通道多軸聯動控制、多通道及復合加工控制、等功能，系統基于工業以太網，具有自主知識產權的高速實時串行總線協議GSK—Link，支持EtherCAT，NCUC-Bus、GSK—Link三種協議的高速實時串行總線。
沈陽高精數控研制的高檔數控系統系統，為基于多處理器，支持8通道、8軸聯動、64軸控制，最小控制分辨率1納米，具有7200段／秒、2000段前瞻的高速處理功能，可與5軸聯動高速加工中心等數控機床配套應用。
大連光洋數控研制的總線數控系統，強大的多通道控制能力；優秀的五軸加工能力，支持多種五軸機床結構，支持斜面加工、定向退刀，支持3維刀具半徑補償；高速高精度控制。配合伺服驅動，可適配0.75～110KW交流同步伺服電機、交流異步主軸電機、力矩電機、直線電機；基于新一代光纖現場總線。
技術與市場差距
“十一五”期間，國產高檔數控系統技術有了突破，但和國外高檔數控系統相比，差距依然較大，陳吉紅認為一方面是技術方面的差距。首先，產品在功能上存在差距：功能還不夠完善，在實際應用中驗證還不全面，在高速、高精、多通道控制、雙軸同步控制等技術上不足；第二，產品的系列化不足：產品品種不齊、規格不足、成套性差、機電接口不一，影響配套。第三，產品的應用驗證不夠：產品生產完成后驗證考核數量、時間不夠，可靠性測試結果不能令人信服；第四，產業尚未起步：由以上等原因，導致產品的市場占有率偏低，用戶認可度不高。
另一方面，是市場方面的差距。據工信部的《機床工具行業“十二五”發展規劃》顯示，“十一五”期間，數控系統發展滯后已成為制約行業發展的瓶頸。國產中檔數控系統國內市場占有率只有35％，而高檔數控系統95％以上依靠進口。
因此，為解決與國外高檔數控系統的差距，需要通過在數控系統的關鍵共性技術、應用技術上取得突破，以此帶動國產中高檔數控系統的生產。陳吉紅建議說，首先，以利益為紐帶，整合國內的技術和人力資源，集中國家的財力支持建立國產數控系統軟件、硬件和共性技術研發平臺。建立技術研發管理機制，建立軟件開發的質量管理體系（CMM）。
100%通過
考試說明：2020年秋期電大把該網絡課納入到“國開平臺”進行考核，該課程共有4個形考任務，針對該門課程，本人匯總了該科所有的題，形成一個完整的標準題庫，并且以后會不斷更新，對考生的復習、作業和考試起著非常重要的作用，會給您節省大量的時間。做考題時，利用本文檔中的查找工具，把考題中的關鍵字輸到查找工具的查找內容框內，就可迅速查找到該題答案。本文庫還有其他網核及教學考一體化答案，敬請查看。?
課程總成績
=
形成性考核×50%
+
終結性考試×50%
形考任務1
一、單項選擇題（每小題3分，共66分）
題目1
數控機床指的是（
），對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。
選擇一項：
a.
裝備了PLC的機床
b.
裝備了APC的機床
c.
裝備了ATC的機床
d.
裝備了
NC或CNC
系統的機床
題目2
（
）屬于數控機床的機床本體。
選擇一項：
a.
光柵尺
b.
伺服電機
c.
自動換刀裝置
d.
床身
題目3
（
）屬于數控機床的反饋裝置。
選擇一項：
a.
液壓控制系統
b.
自動換刀裝置
c.
伺服電機
d.
光柵
題目4
（
）屬于數控機床的輔助裝置。
選擇一項：
a.
床身
b.
裝置
c.
伺服電機
d.
立柱
題目5
（
）屬于數控機床的伺服系統。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
b.
數控裝置
c.
伺服電機
d.
進給機構
題目6
（
）是機床實現自動加工的核心。
選擇一項：
a.
伺服系統
b.
機床本體
c.
反饋裝置
d.
數控系統
題目7
按照工藝用途分類，數控銑床屬于（
）數控機床。
選擇一項：
a.
金屬切削類
b.
金屬成形類
c.
特種加工類
d.
其他類型
題目8
按照運動軌跡控制分類，加工中心屬于（
）。
選擇一項：
a.
點位控制
b.
輪廓控制
c.
直線控制
d.
遠程控制
題目9
欲加工一條與X軸成60°的直線輪廓，應采用（
）數控機床。
選擇一項：
a.
點位控制
b.
以上答案都不對
c.
直線控制
d.
輪廓控制
題目10
全閉環控制數控機床比開環及半閉環控制數控機床（
）。
選擇一項：
a.
穩定性好
b.
精度高
c.
精度低
d.
故障率低
題目11
（
）數控機床只有控制信息的前向通道，沒有檢測裝置，不具有反饋環節。結構簡單、調試方便、容易維修、成本較低，但其控制精度不高。
選擇一項：
a.
開環控制
b.
輪廓控制
c.
半閉環控制
d.
全閉環控制
題目12
數控機床使用反饋裝置的作用是為了（
）。
選擇一項：
a.
提高機床的靈活性
b.
提高機床的定位精度、加工精度
c.
提高機床的安全性
d.
提高機床的使用壽命
題目13
（
）數控機床的反饋裝置安裝在數控機床終端移動部件上，其加工精度高，移動速度快，但調試和維修比較復雜，成本高。
選擇一項：
a.
半閉環控制
b.
全閉環控制
c.
開環控制
d.
點位控制
題目14
數控機床全閉環進給伺服系統與半閉環進給伺服系統的主要區別在于（
）。
選擇一項：
a.
伺服控制單元
b.
位置控制器
c.
反饋單元的安裝位置
d.
數控系統性能優劣
題目15
數控機床按運動軌跡控制分為點位控制數控機床、直線控制數控機床和（
）數控機床。
選擇一項：
a.
輪廓控制
b.
金屬切削類
c.
金屬成形類
d.
遠程控制
題目16
數控機床解決了在普通機床加工中存在的一系列缺點和不足，為（
）的精密復雜零件提供了自動化加工手段。
選擇一項：
a.
單件、小批量生產
b.
大批量生產
c.
超大批量生產
d.
中批量生產
題目17
數控機床解決了在普通機床加工中存在的一系列缺點和不足，它的特點有加工精度高、（
）、自動化程度高、勞動強度低、生產效率高等。
選擇一項：
a.
適合生產批量大的零件
b.
對加工對象的適應性強
c.
適合生產裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件
d.
適合生產必須用特定的工藝裝備協調加工的零件
題目18
世界上第一臺數控機床是在（
）國研制成功的。
選擇一項：
a.
英國
b.
德國
c.
日本
d.
美國
題目19
并聯機床是突破傳統機床結構的最新一代的數控機床，（
）不是并聯機床的優點。
選擇一項：
a.
控制簡單
b.
機械結構比同等功能的傳統機床簡單
c.
便于制造，有利于降低制造成本
d.
以上答案都不對
題目20
在國內外近年來生產的高速數控機床中，越來越多地采用圖1所示（
）。從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床的“零傳動”。
選擇一項：
a.
電主軸
b.
伺服電機
c.
電滾珠絲杠
d.
全數字交流伺服系統
題目21
在采用全數字伺服系統的基礎上，采用圖2所示（
）直接驅動機床工作臺實現“零傳動”伺服進給方式。
選擇一項：
a.
步進電機
b.
交流伺服電機
c.
直線電機
d.
異步電機
題目22
（
）不是數控機床機械結構的主要特點。
選擇一項：
a.
抗振性差
b.
高效化裝置、高人性化操作
c.
高的靈敏度
d.
良好的熱穩定性
二、判斷題（每小題2分共34分）
題目23
數控機床是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。
選擇一項：
對
錯
題目24
計算機數控系統是由計算機承擔數控中的命令發生器和控制器的數控系統。
選擇一項：
對
錯
題目25
伺服系統是數控機床的機械結構實體，是用于完成各種切割加工的機械部分。
選擇一項：
對
錯
題目26
反饋裝置是數控系統和機床本體之間的電傳動聯系環節。
選擇一項：
對
錯
題目27
開環控制系統一般適用于經濟型數控機床和舊機床數控化改造。
選擇一項：
對
錯
題目28
閉環控制數控機床常采用步進電機為驅動裝置的。
選擇一項：
對
錯
題目29
采用開環控制系統數控機床的精度高于采用閉環系統的數控機床。
選擇一項：
對
錯
題目30
通常一臺數控機床的聯動軸數一般會大于或等于可控軸數。
選擇一項：
對
錯
題目31
可控軸數是指機床數控裝置能夠控制的坐標數目，即數控機床有幾個運動方向采用了數字控制。
選擇一項：
對
錯
題目32
聯動軸數是指機床數控裝置控制各坐標軸協調動作的坐標軸數目。
選擇一項：
對
錯
題目33
當改變加工零件時，在數控機床上只要改變加工程序，就可繼續加工新零件。
選擇一項：
對
錯
題目34
數控機床是為了解決單件、小批量、精度高、形狀復雜的零件加工的自動化要求而產生的。
選擇一項：
對
錯
題目35
數控機床的使用提高生產效率，經濟效益明顯，有利于生產管理的現代化。
選擇一項：
對
錯
題目36
數控機床正在不斷采用最新技術成就，朝著高速化、高精度化、多功能化、智能化、系統化與高可靠性等方向發展。
選擇一項：
對
錯
題目37
數字伺服系統指的是伺服系統中的控制信息用數字量來處理。
選擇一項：
對
錯
題目38
機械動、靜摩擦的非線性不會導致數控機床爬行。
選擇一項：
對
錯
題目39
電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，采用電滾珠絲桿可以大大簡化數控機床的結構。
選擇一項：
對
錯
形考任務2
一、單項選擇題（每小題2分，共64分）
題目1
經濟型數控車床常采用（
），它的優點是加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
選擇一項：
a.
水平床身斜滑板
b.
水平床身
c.
立式床身
d.
傾斜床身
題目2
車削中心是以（
）為基本體，并在其礎上進一步增加動力銑、鉆、鏜，以及副主軸的功能，以實現多工序復合加工的機床。
選擇一項：
a.
全功能型數控車床
b.
鏜銑加工中心
c.
數控銑床
d.
經濟型數控車床
題目3
采用經濟型數控系統的機床不具有的特點是（
）。
選擇一項：
a.
只配備必要的數控系統
b.
CPU可采用單片機
c.
采用步進電機伺服系統
d.
必須采用閉環控制系統
題目4
一般采用開環控制的經濟型數控機床沒有（
）。
選擇一項：
a.
反饋裝置
b.
操作面板
c.
數控系統
d.
伺服電機
題目5
加工中心按照功能特征分類，可分為
（
）、鉆削和復合加工中心。
選擇一項：
a.
刀庫+主軸換刀
b.
三軸
c.
臥式
d.
鏜銑
題目6
立式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復雜零件。
選擇一項：
a.
平行
b.
傾斜
c.
以上都不是
d.
垂直
題目7
臥式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心,主要適用于加工箱體類零件。
選擇一項：
a.
平行
b.
以上都不是
c.
垂直
d.
傾斜
題目8
（
）集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段。有自動換刀裝置，能實現工件一次裝卡后完成銑、鏜、鉆、鉸、锪、攻螺紋等多道工序或全部工序的加工。
選擇一項：
a.
數控銑床
b.
加工中心
c.
數控車床
d.
數控線切割機床
題目9
加工中心最突出的特征是是設置有（
）。
選擇一項：
a.
自動交換工作臺
b.
自動換刀裝置
c.
自動排屑裝置
d.
主軸準停裝置
題目10
加工中心集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段，能實現工件一次裝卡后的銑、鏜、鉆、鉸、锪攻螺紋等綜合加工。加工中心最大的特點是有（
）。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
b.
自動交換工作臺
c.
主軸準停裝置
d.
自動排屑裝置
題目11
圖1所示數控車床采用（
）結構，這種布局結構具有機床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作和觀察，易于安裝上下料機械手，實現全面自動化等特點。
選擇一項：
a.
水平床身
b.
立式床身
c.
傾斜床身
d.
水平床身斜滑板
題目12
數控車床采用（
），加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
選擇一項：
a.
水平床身斜滑板
b.
傾斜床身
c.
水平床身
d.
立式床身
題目13
以多面孔系加工為主，工序集中且復雜的箱體類零件，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
a.
臥式加工中心
b.
數控車床
c.
車削中心
d.
立式加工中心
題目14
對箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以單面孔系加工為主，工序集中的，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
a.
數控車床
b.
臥式加工中心
c.
車削中心
d.
立式加工中心
題目15
圖3所示加工中心，按主軸在加工時的空間位置進行分類，屬于（
）。
選擇一項：
a.
車削中心
b.
立式加工中心
c.
以上都不是
d.
臥式加工中心
題目16
在數控銑床的運動分配與部件布局中，一般需要對工件的多個側面進行加工，則主軸應布局成（
）。
選擇一項：
a.
臥式
b.
以上答案都不對
c.
傾斜式
d.
立式
題目17
數控電火花線切割機床加工的特點有（
）。
選擇一項：
a.
金屬材料的硬度和韌性不影響加工速度
b.
不需要脈沖電源
c.
不能加工精細細小，形狀復雜的工件
d.
可以加工盲孔類和階梯型面類零件
題目18
電火花加工的原理是基于工具和工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電時的電蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。電火花加工最大的局限性是（
）。
選擇一項：
a.
加工過程中沒有宏觀切削力
b.
只能用于加工金屬等導電材料“
c.
電火花加工屬不接觸加工
d.
易于實現加工過程自動化
題目19
常用數控電火花加工機床的加工局限性（
）。
選擇一項：
a.
易于實現加工過程自動化
b.
只能用于加工金屬等導電材料
c.
加工過程中沒有宏觀切削力
d.
電火花加工屬不接觸加工
題目20
通常數控電火花加工機床可以加工（
）。
選擇一項：
a.
陶瓷
b.
導電材料
c.
塑料
d.
非導電材料
題目21
數控電火花線切割機床屬于（
）。
選擇一項：
a.
成型加工
b.
放電加工
c.
以上都不是
d.
切削加工
題目22
（
）是數控機床實現自動加工的核心，是整個數控機床的靈魂所在。
選擇一項：
a.
輸入輸出裝置
b.
機床本體
c.
伺服裝置
d.
數控系統
題目23
數控系統中的CNC的中文含義是（
）。
選擇一項：
a.
計算機數字控制
b.
計算機控制
c.
工程自動化
d.
硬件數控
題目24
CNC是由（
）承擔數控中的命令發生器和控制器的數控系統。
選擇一項：
a.
晶體管電路
b.
電子管元件
c.
計算機
d.
可編程控制器
題目25
（
）是數控機床操作人員與數控系統進行信息交換的窗口。
選擇一項：
a.
人機界面
b.
數字控制
c.
伺服控制器
d.
可編程邏輯控制器
題目26
數控系統中的PLC是（
）。
選擇一項：
a.
可編程控制器
b.
伺服控制器
c.
數字控制
d.
人機界面
題目27
（
）的作用是用來完成數控機床的邏輯控制。
選擇一項：
a.
數控裝置
b.
人機界面
c.
伺服控制器
d.
可編程控制器
題目28
數控機床的插補功能，由（
）來完成。
選擇一項：
a.
伺服控制器
b.
伺服電機
c.
人機界面
d.
數字控制
題目29
下列功能中，（
）是數控系統目前一般所不具備的。
選擇一項：
a.
進給功能
b.
控制功能
c.
插補功能
d.
刀具刃磨功能
題目30
（
）不是數控系統的特點。
選擇一項：
a.
較強的環境適應性
b.
高可靠性
c.
具有靈活性
d.
不具有通用性
題目31
（
）是數控機床的核心關鍵部件，特別是對于高檔數控機床，它是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
b.
床身
c.
伺服電機
d.
數控系統
題目32
數控車床的機床本體與普通車床相比，在結構上差別最大的部件是（
）。
選擇一項：
a.
床身
b.
刀架
c.
主軸箱
d.
進給傳動系統
形考任務3
一、單項選擇題（每小題2分，共64分）
題目1
經濟型數控車床常采用（
），它的優點是加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
選擇一項：
a.
水平床身斜滑板
b.
水平床身
c.
立式床身
d.
傾斜床身
題目2
車削中心是以（
）為基本體，并在其礎上進一步增加動力銑、鉆、鏜，以及副主軸的功能，以實現多工序復合加工的機床。
選擇一項：
a.
全功能型數控車床
b.
鏜銑加工中心
c.
數控銑床
d.
經濟型數控車床
題目3
采用經濟型數控系統的機床不具有的特點是（
）。
選擇一項：
a.
只配備必要的數控系統
b.
CPU可采用單片機
c.
采用步進電機伺服系統
d.
必須采用閉環控制系統
題目4
一般采用開環控制的經濟型數控機床沒有（
）。
選擇一項：
a.
反饋裝置
b.
操作面板
c.
數控系統
d.
伺服電機
題目5
加工中心按照功能特征分類，可分為
（
）、鉆削和復合加工中心。
選擇一項：
a.
刀庫+主軸換刀
b.
三軸
c.
臥式
d.
鏜銑
題目6
立式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復雜零件。
選擇一項：
a.
平行
b.
傾斜
c.
以上都不是
d.
垂直
題目7
臥式加工中心是指主軸軸線與工作臺（
）設置的加工中心,主要適用于加工箱體類零件。
選擇一項：
a.
平行
b.
以上都不是
c.
垂直
d.
傾斜
題目8
（
）集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段。有自動換刀裝置，能實現工件一次裝卡后完成銑、鏜、鉆、鉸、锪、攻螺紋等多道工序或全部工序的加工。
選擇一項：
a.
數控銑床
b.
加工中心
c.
數控車床
d.
數控線切割機床
題目9
加工中心最突出的特征是是設置有（
）。
選擇一項：
a.
自動交換工作臺
b.
自動換刀裝置
c.
自動排屑裝置
d.
主軸準停裝置
題目10
加工中心集中了金屬切削設備的優勢，具備多種工藝手段，能實現工件一次裝卡后的銑、鏜、鉆、鉸、锪攻螺紋等綜合加工。加工中心最大的特點是有（
）。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
b.
自動交換工作臺
c.
主軸準停裝置
d.
自動排屑裝置
題目11
圖1所示數控車床采用（
）結構，這種布局結構具有機床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作和觀察，易于安裝上下料機械手，實現全面自動化等特點。
圖1
選擇一項：
a.
水平床身
b.
立式床身
c.
傾斜床身
d.
水平床身斜滑板
題目12
數控車床采用（
），加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結構床身下部空間小，排屑困難。
圖2
選擇一項：
a.
水平床身斜滑板
b.
傾斜床身
c.
水平床身
d.
立式床身
題目13
以多面孔系加工為主，工序集中且復雜的箱體類零件，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
a.
臥式加工中心
b.
數控車床
c.
車削中心
d.
立式加工中心
題目14
對箱體類，異形類，型腔模具工件，如果加工余量小（精加工），而且以單面孔系加工為主，工序集中的，一般選用（
）進行加工。
選擇一項：
a.
數控車床
b.
臥式加工中心
c.
車削中心
d.
立式加工中心
題目15
圖3所示加工中心，按主軸在加工時的空間位置進行分類，屬于（
）。
選擇一項：
a.
車削中心
b.
立式加工中心
c.
以上都不是
d.
臥式加工中心
題目16
在數控銑床的運動分配與部件布局中，一般需要對工件的多個側面進行加工，則主軸應布局成（
）。
選擇一項：
a.
臥式
b.
以上答案都不對
c.
傾斜式
d.
立式
題目17
數控電火花線切割機床加工的特點有（
）。
選擇一項：
a.
金屬材料的硬度和韌性不影響加工速度
b.
不需要脈沖電源
c.
不能加工精細細小，形狀復雜的工件
d.
可以加工盲孔類和階梯型面類零件
題目18
電火花加工的原理是基于工具和工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電時的電蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。電火花加工最大的局限性是（
）。
選擇一項：
a.
加工過程中沒有宏觀切削力
b.
只能用于加工金屬等導電材料“
c.
電火花加工屬不接觸加工
d.
易于實現加工過程自動化
題目19
常用數控電火花加工機床的加工局限性（
）。
選擇一項：
a.
易于實現加工過程自動化
b.
只能用于加工金屬等導電材料
c.
加工過程中沒有宏觀切削力
d.
電火花加工屬不接觸加工
題目20
通常數控電火花加工機床可以加工（
）。
選擇一項：
a.
陶瓷
b.
導電材料
c.
塑料
d.
非導電材料
題目21
數控電火花線切割機床屬于（
）。
選擇一項：
a.
成型加工
b.
放電加工
c.
以上都不是
d.
切削加工
題目22
（
）是數控機床實現自動加工的核心，是整個數控機床的靈魂所在。
選擇一項：
a.
輸入輸出裝置
b.
機床本體
c.
伺服裝置
d.
數控系統
題目23
數控系統中的CNC的中文含義是（
）。
選擇一項：
a.
計算機數字控制
b.
計算機控制
c.
工程自動化
d.
硬件數控
題目24
CNC是由（
）承擔數控中的命令發生器和控制器的數控系統。
選擇一項：
a.
晶體管電路
b.
電子管元件
c.
計算機
d.
可編程控制器
題目25
（
）是數控機床操作人員與數控系統進行信息交換的窗口。
選擇一項：
a.
人機界面
b.
數字控制
c.
伺服控制器
d.
可編程邏輯控制器
題目26
數控系統中的PLC是（
）。
選擇一項：
a.
可編程控制器
b.
伺服控制器
c.
數字控制
d.
人機界面
題目27
（
）的作用是用來完成數控機床的邏輯控制。
選擇一項：
a.
數控裝置
b.
人機界面
c.
伺服控制器
d.
可編程控制器
題目28
數控機床的插補功能，由（
）來完成。
選擇一項：
a.
伺服控制器
b.
伺服電機
c.
人機界面
d.
數字控制
題目29
下列功能中，（
）是數控系統目前一般所不具備的。
選擇一項：
a.
進給功能
b.
控制功能
c.
插補功能
d.
刀具刃磨功能
題目30
（
）不是數控系統的特點。
選擇一項：
a.
較強的環境適應性
b.
高可靠性
c.
具有靈活性
d.
不具有通用性
題目31
（
）是數控機床的核心關鍵部件，特別是對于高檔數控機床，它是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素。
選擇一項：
a.
自動換刀裝置
b.
床身
c.
伺服電機
d.
數控系統
題目32
數控車床的機床本體與普通車床相比，在結構上差別最大的部件是（
）。
選擇一項：
a.
床身
b.
刀架
c.
主軸箱
d.
進給傳動系統
形考任務4
一、單項選擇題（每小題4分，共64分）
題目1
（
）檢驗又稱靜態精度檢驗，是綜合反映機床關鍵零部件經組裝后的綜合幾何形狀誤差。
選擇一項：
a.
幾何精度
b.
切削精度
c.
以上都不對
d.
定位精度
題目2
數控機床精度檢驗中，（
）的檢驗是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。
選擇一項：
a.
以上答案都不對
b.
定位精度
c.
切削精度
d.
幾何精度
題目3
下列（
）檢驗屬于定位精度檢驗。
選擇一項：
a.
主軸軸向及徑向跳動
b.
X、Y、Z坐標軸的相互垂直度
c.
主軸在Z軸方向移動的直線度
d.
直線運動軸機械原點的返回精度
題目4
對加工中心的（
）檢驗，屬于定位精度檢驗。
選擇一項：
a.
圓弧銑削精度
b.
回轉軸原點的返回精度
c.
工作臺面的平行度
d.
X、Y、Z坐標軸的相互垂直度
題目5
數控機床幾何精度檢查時首先應該進行（
）。
選擇一項：
a.
連續切削試驗
b.
安裝水平的檢查與調整
c.
連續空運行試驗
d.
數控系統功能試驗
題目6
對數控銑床的（
）檢驗，屬于切削精度檢驗。
選擇一項：
a.
直線運動重復定位精度
b.
回轉軸原點的返回精度
c.
斜線銑削精度
d.
X、Y、Z坐標軸的相互垂直度
題目7
圖1所示（
），可用于數控機床的直線運動定位精度檢驗。
選擇一項：
a.
球桿儀
b.
激光干涉儀
c.
三坐標測量機
d.
精密水平儀
題目8
圖2所示（
）的工作原理是將其兩端分別安裝在機床的主軸與工作臺上(或者安裝在車床的主軸與刀塔上)，測量兩軸插補運動形成的圓形軌跡，并將這一軌跡與標準圓形軌跡進行比較，從而評價機床產生誤差的種類和幅值。
選擇一項：
a.
精密水平儀
b.
三坐標測量機
c.
球桿儀
d.
激光干涉儀
題目9
將被測物體置于圖3所示（
）的測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，經計算可求出被測的幾何尺寸、形狀和位置。
選擇一項：
a.
球桿儀
b.
三坐標測量機
c.
激光干涉儀
d.
精密水平儀
題目10
數控機床的使用條件有明確的要求，與數控機床的基本使用條件不符的是（
）。
選擇一項：
a.
地基牢靠，有隔震措施
b.
保證一定的環境溫度和濕度
c.
無需保護接地
d.
穩定的供電電源，有抗干擾措施
題目11
在數控生產技術管理中，除對操作、刀具、維修人員的管理外，還應加強對（
）的管理。
選擇一項：
a.
編程人員
b.
采購人員
c.
后勤人員
d.
職能部門
題目12
按報警號分類，數控系統的報警可分為（
）和用戶報警兩大類。
選擇一項：
a.
系統故障
b.
可恢復性故障
c.
可重復故障
d.
機械故障
題目13
數控機床的故障按故障內容分類，可分為（
）和電氣故障兩大類。
(
選擇一項：
a.
隨機性故障
b.
機械故障
c.
可恢復性故障
d.
系統故障
題目14
數控機床的故障按故障特征分類，可分為（
）和有報警故障兩大類。
選擇一項：
a.
可恢復性故障
b.
隨機性故障
c.
無報警故障
d.
機械故障
題目15
數控機床的故障按故障現象分類，可分為（
）和隨機性故障兩大類。
選擇一項：
a.
可恢復性故障
b.
可重復故障
c.
機械故障
d.
系統故障
題目16
數控機床的故障按故障性質分類，可分為（
）和不可恢復性故障兩大類。
選擇一項：
a.
機械故障
b.
隨機性故障
c.
系統故障
d.
可恢復性故障
二、判斷題（每小題2分共36分）
題目17
數控機床的定位精度是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。
選擇一項：
對
錯
題目18
數控機床的幾何精度是表明所測量的機床各運動部位在數控裝置控制下，運動所能達到的精度。
選擇一項：
對
錯
題目19
數控機床的切削精度檢驗是對機床的幾何精度和定位精度在切削加工條件下的一項綜合檢查。
選擇一項：
對
錯
題目20
三坐標測量機作為一種檢測儀器，對零件和部件的尺寸、形狀及相互位置進行檢測。
選擇一項：
對
錯
題目21
球桿儀利用機床的兩軸聯動做圓弧插補，通過分析圓弧的半徑變化和弧線的軌跡特征來判斷機床的誤差元素。
選擇一項：
對
錯
題目22
激光干涉儀利用機床的兩軸聯動做圓弧插補，通過分析圓弧的半徑變化和弧線的軌跡特征來判斷機床的誤差元素。
選擇一項：
對
錯
題目23
平均排除故障時間是從出現故障直到故障排除恢復正常為止的平均時間。
選擇一項：
對
錯
題目24
伺服電機與絲杠的聯軸節松動導致伺服電機與滾珠絲杠之間出現滑動，使得零件報廢屬于電氣故障。
選擇一項：
對
錯
題目25
數控機床的故障按故障內容分類，可分為可重復性故障和電氣故障。
選擇一項：
對
錯
題目26
數控機床能否充分發揮作用，起到應有的經濟效益，是與生產管理、技術水平、人員配套、基礎元部件的及時供應等有密切關系的。
選擇一項：
對
錯
題目27
數控設備的選用只需要考慮其加工精度就可以了。
選擇一項：
對
錯
題目28
用數控機床加工時，切削速度越高加工成本越低。
選擇一項：
對
錯
題目29
數控機床使用時需要進行保護接地。
選擇一項：
對
錯
題目30
數控機床的基礎使用條件必須保證穩定的供電電源，有抗干擾措施。
選擇一項：
對
錯
題目31
數控機床工作地允許的海拔高度為1000m，當超過這個指標后，不僅伺服驅動系統的輸出功率下降，而且影響加工的效果。
選擇一項：
對
錯
題目32
數控機床工作的環境溫度是沒有限制條件的。
選擇一項：
對
錯
題目33
加工中心能在一次裝夾后實現多表面、多特征、多工位的連續、高效、高精度加工，即工序集中。
選擇一項：
對
錯
題目34
五面加工中心具有立式和臥式加工中心的功能，通過回轉工作臺的旋轉和主軸頭的旋轉，能在工件一次裝夾后，完成除安裝面以外的所有五個面的加工。
選擇一項：
關鍵詞：順時針圓?。荒鏁r針圓??；圓弧插補指令
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）10-0131-04
學生在學習數控機床編程技術時，對順時針圓弧插補指令G02和逆時針圓弧插補指令G03很難理解，因而難以正確使用，更難靈活運用。多數教材對該內容敘述簡單、分散。另外，部分教師的教學不夠詳細、深入，給學生正確理解并運用順時針圓弧插補和逆時針圓弧插補指令造成了困難。怎樣才能使學生正確理解并運用順時針和逆時針圓弧插補指令于數控編程中，筆者在教學實踐中對此作了探究。
正確理解和掌握數控編程基礎知識
數控編程基礎知識包括數控機床和工件的坐標系，尺寸字G、M、F、S、T功能等。
弄清數控機床坐標系的定義和規定 數控機床采用三維直角坐標系即右手笛卡爾坐標系?；咀鴺溯S為OX軸、OY軸、OZ軸（簡稱X軸、Y軸、Z軸），三坐標軸正交，其交點O就是坐標系原點，+X、+Y、+Z的方向如圖1所示。
認清坐標軸正方向和右手各手指的關系 伸出右手，五指在同一掌平面，使拇指與食指等其余指垂直，再令中指和掌平面垂直，拇指的指向即是+X的方向，食指的指向即是+Y的方向，中指的指向即是+Z的方向。這就是右手笛卡爾坐標系，如圖2所示。
遵守數控機床坐標系的各坐標軸正方向的規定 數控機床各坐標軸正方向，依右手笛卡爾直角坐標系，順大拇指的指向對應為X軸的正方向，沿食指的指向對應為Y軸的正方向，中指的指向對應為Z軸的正方向。
知道圓周進給運動正方向和各坐標軸正方向的規定 圍繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示，圓周進給運動正方向和各坐標軸正方向的關系如圖3所示。
明白右手螺旋定則的內容 伸出右手，五指在同一掌平面，先使拇指與其余指垂直，后把其余指自然彎曲成圓形，如圖4所示。
弄清圓周進給運動正方向和各坐標軸正方向的關系 （1）右手握OX軸，拇指指向+X方向，食指和中指等的指向是圓周進給運動的+A方向。（2）右手握OY軸，拇指指向+Y方向，食指和中指等的指向是圓周進給運動的+B方向。（3）右手握OZ軸，拇指指向+Z方向，食指和中指等的指向是圓周進給運動的+C方向。
牢記數控機床的運動正方向的規定 無論數控機床是工件靜止、刀具運動，還是工件運動、刀具靜止，為便于數控編程，都規定：數控機床的運動，是刀具相對于靜止的工件做進給切削的運動。Z軸作為平行于機床主軸的坐標軸，正方向為刀具遠離工件的方向。X軸平行于裝夾平面且垂直于機床主軸，取水平方向，刀具遠離主軸方向為正方向。Y軸的正方向根據右手笛卡爾定律確定。旋轉運動+A、+B、+C的方向，根據X、Y、Z軸正方向，按右手螺旋定則來確定。（1）對車床而言，Z軸與車床主軸軸線重合，沿著Z軸正方向移動將增大工件和刀具間的距離。X軸垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面，刀具沿X軸正方向移動將增大工件和刀具間的距離。Y軸、X軸和Z軸遵守右手笛卡兒坐標系。圖5是前置刀架數控車床從上往下看的坐標系投影平面圖。其+Y的方向是垂直平面向里，用圓內十字交叉表示；若+Y的方向是垂直平面向外，則用圓內小圓黑點表示，編程用這個坐標系。（2）對銑床而言，Z軸與主軸軸線重合，沿著Z軸正方向移動將增大工件和刀具間的距離，即刀具遠離工件的方向為+Z方向。X軸垂直于Z軸，平行于工件的裝夾面，如果為單立柱式銑床，面對裝有刀具的主軸向立柱方向看，其左方為+X方向。Y軸與X軸和Z軸遵守右手笛卡爾坐標系，如圖6所示。圖7是立式銑床從上往下看的坐標系投影平面圖，編程用這個坐標系。
區分加工圓弧時的
方向是順時針還是逆時針
加工平面 是由任意兩坐標軸構成的平面或投影平面。數控機床上加工平面為觀察者迎著第三坐標軸的正方向所看到的平面。
加工方向判別方法 在加工平面內，根據其加工工件刀具運動時的移動方向是順時針還是逆時針來區分。當觀察者迎著第三坐標軸的正方向看加工平面，發現加工工件時，刀具是作順時針回轉移動，就是順時針方向；反之，發現加工工件時，刀具是作逆時針回轉移動，就是逆時針方向。
判斷應用順時針和逆時
針圓弧插補指令的方法
應用順時針圓弧插補指令G02還是應用逆時針圓弧插補指令G03的判斷方法是：在加工時，觀察者迎著第三坐標軸的正方向看加工平面，刀具是作順時針回轉移動，就是順時針圓弧插補，就使用G02指令；反之，若加工工件時，刀具是作逆時針回轉移動，就是逆時針圓弧插補，就使用G03指令。
如加工圖8所示的圓弧，圓弧的起點在刀尖處，終點在圖上箭頭尖端，用G02還是G03指令？這是由X和Z軸組成的XZ平面，Y軸正方向是垂直平面向里，就要迎著Y軸的正方向看這個平面，即從里往外看XZ平面的圓弧回轉的方向是順時針還是逆時針。顯然，加工圖8所示圓弧，刀具是順時針回轉，應該用G02順時針圓弧插補指令。
關鍵詞：中職；數控機床；培訓；教學方法
中圖分類號：G712；G718.3 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2017）05-0048-01
隨著科學技術水平的不斷提高，各種先進制造技術得到日益廣泛的應用，生產企業需要大量善于進行技術創新的應用型人才，其中，數控機床操作技術工更是目前迫切需要的“灰領”人才。在這樣的背景下，數控培訓方興未艾，許多職?？绯鲂ｉT接受社會培訓。因而如何盡快、有效地提高數控培訓學員的知識水平與操作技能是一個重要課題。
一、形象比喻，通俗易懂
由于大多數學員是初次接觸數控機床，且文化程度較低，對一些基礎知識與概念的理解有困難，這時可以舉一些通俗易懂的例子來進行教學。例如，數控機床的基本M成及工作原理可以以人作比喻：控制介質相當于語言、數控裝置相當于大腦、伺服系統相當于神經系統和肌肉、檢測裝置相當于感覺器官、機床本體相當于人體骨架。比如在做隊列操時，人聽到“立正”口令時，將語音信號變換后傳遞給大腦，這個“立正”命令必須是人能聽懂并明白其含義的，否則無法做出反應。大腦接受了“立正”命令信息后，馬上記憶起該命令的動作要求，即人站直、腿并攏、手放好，并通過感覺器官檢查動作是否準確到位、符合要求，然后發出動作指令。這個指令是很微弱的腦電波信號，不足以刺激肌肉運動，通過神經系統放大并傳遞后刺激相應部位的肌肉舒展或收縮，牽引骨骼運動，這才最終完成了“立正”動作。如果聽不懂命令、不知道命令的含義、大腦不能正常思維或神經系統有障礙、肌肉拉傷或萎縮、骨骼有損傷，那么人就不可能做出正確的動作。同樣，如果程序有誤、數控裝置有問題、伺服系統有故障、機床本體部件損壞，那么機床就無法正常運轉，也就不能加工出合格的零件。有時程序出錯，甚至會造成嚴重事故。這樣一來就把基本概念講清楚了，學員也容易理解。其他如開環、閉環、半閉環控制方式、可控軸與聯動軸等都可以用類似的方法講解。
二、分析透徹，搞清概念
有些簡單卻重要的概念往往不被重視，包括專業人員，但又很容易出差錯，這些問題必須講清講透，否則學員一知半解，掌握不了要領，導致在實際操作時出現失誤。例如，數控車床坐標系的問題，數控車床同樣采用人人皆知的右手笛卡兒直角坐標系，簡單易懂，但問題是如何在所用機床的實際坐標系上判別圓弧的順逆時針走向。多數學校的工業訓練中心和社會培訓機構因經費原因，一般采用經濟型數控機床進行培訓，而企業則多采用中高檔數控機床進行生產。經濟型數控車床的刀架位置與中高檔數控車床不同，X軸及Y軸的正向正好相反。判斷圓弧的順逆時針走向應對著Y軸正向看過去，而經濟型數控車床的Y軸正向向下，判別朝向和視線方向相反，因此看起來是順時針其實是逆時針。這個基本概念很簡單，但也容易出錯，甚至在某些數控機床的操作說明書上也出現這類錯誤。其他如數控指令的用法，尤其是循環指令的功能與刀路、坐標及刀具參數的設置等問題也必須要講清楚、準確到位。
三、工藝是重點，編程是基礎
初學者往往很重視編程，把精力都花在這上面，而忽視了加工工藝。其實，數控機床是按照人所編的數控程序進行自動加工的，程序里面包含了工藝因素，反映了編程者的工藝思路，所以說，程序編得好不好，完全取決于工藝排得好不好。因此，除了編程方法還需要介紹數控機床有別于普通機床的特點與要求，重點講解工藝分析、切削參數、刀具選擇、走刀路線等工藝性問題。數控培訓也可嘗試創新教學，在學員初步掌握基本編程及操作技能后，讓他們按照自己的興趣設計一個零件并進行加工，從中可以發現許多工藝問題，尤其是刀具選擇和刀路安排，此時教師再指出錯誤并給予指導，使學員印象深刻更易于接受，效果比教師單向講解要好得多。
四、掌握要領，運用技巧
接受培訓的學員有些是普通機床的操作工，有一定的切削加工經驗。有些則剛取得初級證書，工作經驗很少，在習慣上往往還按照普通機床的操作過程來編制數控程序，這就需要在培訓中反復強調數控機床的工藝特點，指導學員逐漸接受、掌握數控機床有別于普通機床的一些工藝處理方法。對培訓中出現的典型問題和特別容易出錯的地方，可召集學員進行現場討論，讓大家相互汲取教訓，這樣做學員們既印象深刻，又能共同提高。培訓使用的經濟型數控機床，采用的是開環系統和步進電動機，在運行過程中極易失步且無法補償，故而精度較低、誤差較大，在操作中應加以注意。編程時仍按圖紙規定的尺寸作為坐標參數，但在對刀設置坐標時要留出一些余量，或修改調整刀補參數，加工結束后按實際測得的零件尺寸重新設置坐標或修改刀補參數，再運行精加工程序予以修正，這樣就能加工出合格的零件。
五、結束語
數控機床操作工為緊缺工種，社會需求量大，政策扶持力度大，考工不受年限，取得某級別資格后，可馬上申報高一級資格鑒定。因此，在培訓中要加強學員的素質教育，抓好基本技能的訓練，給學員打好扎實的基礎，使他們能夠盡快達到工作要求，提高專業技能。
參考文獻：