數控機牀論文示例【新版多篇】

數控機牀論文示例 篇一

摘要：本文根據自身實踐和理論研究，對數控機牀中的閉環控制系統進行了具體的論述，重點闡述了伺服閉環控制系統的主要特點，以及PID控制方法在速度閉環控制方面的應用，並以FANUC機牀位具體案例，詳細的分析了PID參數的調試方法，對閉環控制在數控機牀中的推廣應用提供了有力的技術支撐。

關鍵詞：數控機牀的論文

1引言

在現代化的設備生產中，數控機牀的應用變得越來越廣泛，而且對數控機牀加工精度和速度的要求也越來越高。為了更高精度、更高自動化水平的控制數控機牀的加工，需要在加工過程中加入反饋調節，從而對機牀加工過程中的誤差因素進行實時調節，使誤差不會隨時間的延續進行累積，即在數控機牀上實施閉環控制。目前，在數控機牀上應用閉環控制系統的設備很多，並且這些機牀在加工複雜精密零件時取得了很好的效果。本文根據自身實踐經驗和理論研究，對閉環控制在數控機牀中的應用理論及具體案例進行了詳細的論述，為閉環控制在數控機牀中的應用和推廣提供了有力的技術支撐。

2閉環控制在數控機牀中的應用

2.1數控機牀中的閉環控制特點

在數控系統中，伺服控制系統必須具備較好的穩定性、動態特性、穩態特性、魯棒性等。在所有的伺服系統中，穩定性是其最根本的要求，系統的穩定性有兩種重要的作用，一是能自動排除外界對系統的干擾，能在有外部干擾的環境下，精確調節定位，二是自動恢復穩定狀態，不管系統處於什麼樣的初始狀態，都能夠快速準確的進行定位；在閉環伺服控制系統中，動態特性是其最重要的衡量指標，它主要表現在系統的響應速度和振幅，在通常狀態下，系統的最大振幅就表達這系統的控制精度，振幅越小，精度越高，而系統的響應速度是影響振幅的重要因素，系統的響應速度越快，系統的過渡時間就越小，系統的誤差就越小，控制精度也就越高；穩態特性閉環控制系統的正常工作狀態特性，主要是是指控制系統經過過渡階段後，進入穩定狀態的情況下，其最終輸出的穩態指與預期的穩定指相符合的程度，通常情況下，伺服閉環控制系統會因為自身結構、內部摩擦力、外界干擾等非線性的因素導致系統的實際的穩態值與期望值存在一定的誤差，這種誤差就是穩態誤差，穩態誤差是衡量閉環控制精度的重要指標，而通過加入穩態誤差補償，可以有效的調整伺服控制系統的控制精度和跟蹤速度；魯棒性的主要作用是幫助閉環控制系統控制誤差，其主要特點是在系統的約束條件發生變化時，保持系統自身的功能特性不變，即對於具有較好魯棒性特徵的閉環控制系統，即使參數發生了變化，控制自身仍有保持穩定性不變，系統的響應速度和振幅也不會隨參數變化而變化，如魯棒性好的數控機牀長期使用造成的機械零件磨損不會導致機牀自身誤差的增大。

2.2閉環控制系統中的PID控制技術

PID控制技術是閉環控制中最早發展起來的一門技術，它以算法簡單、可靠性高、調整方便、魯棒性好等優點在工業控制領域廣泛應用，尤其在一些被控對象的結構和參數有一定的不確定性，沒法得到精確的數學模型的情況下，可以採用PID控制技術依據現場調試和經驗確定系統控制器的結構和參數。在實際工程應用中，也有僅採用PI控制和PD控制的控制系統。PID控制技術是一種線性調節技術，它將系統的偏差分為比例、積分、微分三類運算對被控量進行具體的調節。它對速度的調節主要是根據速度指令（rt）與傳感器反饋的回來的實際y（t）進行比較構成控制的偏差e（t），並將此偏差按比例（P）、積分（I）、微分（D）的方式進行線性組合，最終形成控制量u（t）對驅動器進行控制，從而達到對電機速度的精確控制的目的，具體列公式如下：

2.3閉環控制系統在數控機牀中的應用

在數控機牀的閉環控制系統中，PID控制技術的應用非常廣泛。本文以FANCOi機牀為例，其控制器的調試就主要分為比例增益、積分增益、微分增益三個部分，具體調試過程如下：首選將驅動器設置成速度控制模式控制，對便於對伺服驅動器參數進行優化調節。伺服驅動器的調節參數就是比例常數Kp、微分參數Kd和積分參數Ki，根據實踐經驗和現場控制需要，手動對PID的三項控制常數進行具體的調節。首先，確定速度比例增益常數Kp的值。當閉環控制系統安裝完畢後，第一步是對比例增益常數Kp就進行調節，因為在三個增益參數中，比例增益對振幅起到最主要的作用，確定比例參數的值後，再對積分增益Ki和微分增益Kd進行調節，調節比例參數的方式是在對先將積分增益Ki和微分增益Kd設置為零，再從零逐漸增加比例參數Kp的值，觀察伺服電機停止時的振盪情況以及電機轉速的忽快忽慢現象，如果隨着Kp值的增加，系統產生振盪現象，就降低Kp值，消除振盪，穩定轉速，從而初步確定Kp的值。在確定Kp的值後，保持Kp不變，從零逐漸增加系統的積分增益常數Ki的值，觀察積分增益的效應現象，當積分增益參數超過臨界值後就會導致控制系統的振動不穩定，這時將Ki值進行回調，消除振盪，穩定轉速，此時的Ki值就是初步確定的控制系統參數。最後，對控制系統的微分增益進行具體的調節。微分增益的調節可以有效的降低控制系統的振幅，它的主要工作原理是對系統進行預先控制，就是在系統的振盪發生之前對其進行校正，在實際調節時，從零開始逐步增加Kd的值，從而改善旋轉速度的穩定性。

3結論

本文根據自身實踐和理論研究，對伺服閉環控制系統的特點進行了論述，並對PID控制技術的原理以及實際生產中的參數調節方法進行了具體的闡述，不僅為閉環控制技術在數控機牀中應用提供了有力的技術支撐，也為閉環控制系統在數控機牀中的推廣應用提供了有效的理論依據。

參考文獻：

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[2]關鍵，舒志兵。基於PCI總線的全閉環交流伺服控制系統[J]。機牀與液壓，2008，36(7):283-285.

[3]王列虎，皮佑國。數控機牀中直接位置閉環控制系統的研究[J]。組合機牀與自動化加工技術，2011，(2):50-52.

數控機牀論文示例 篇二

摘要:文章首先介紹了數控機牀的優點與缺點，接着闡述了數控機牀的種類，最後指出了數控機牀控制技術的發展與數控機牀控制技術的發展趨勢。

關鍵詞:數控機牀 控制技術

數控機牀是機電一體化的典型產品，數控機牀控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。隨着科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機牀在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數控機牀的優點與缺點

(一)數控機牀的優點

對零件的適應性強，可加工複雜形狀的零件表面。在同一台數控機牀上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為複雜結構的單件、小批量生產以及試製新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機牀很難加工或無法加工的精密複雜表面（如螺旋表面），數控機牀也能實現自動加工。

加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機牀控制的刀具和工作台最小移動量（脈衝當量）普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲槓螺距誤差，使數控機牀達到很高的加工精度。此外，數控機牀的製造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

生產效率高。由於數控機牀結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化範圍比普通機牀大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機牀的切削效率，節省了機動時間。與普通機牀相比，數控機牀的生產效率可提高2—3倍。

良好的經濟效益。使用數控機牀進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、製造費用；數控機牀加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機牀還可實現一機多用，所以數控機牀雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

自動化程度高。數控機牀自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利於現代化管理，可向更高級的製造系統發展。

(二)數控機牀的缺點

數控機牀的主要缺點價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工複雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數控機牀的種類

數控機牀的種類很多，主要分類

按工藝用途分類。按工藝用途，數控機牀可分類如下。普通數控機牀:這種分類方式與普通機牀分類方法一樣，銑牀、數控錨牀、數控鑽牀、數控磨牀、數控齒輪加工機牀等。加工中心機牀:數控加工中心是在普通數控機牀上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機牀，它可在一次裝夾後進行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數控機牀可分類點位控制數控機牀。數控系統只控制刀具從要有數控鑽牀、數控座標錘牀、數控衝剪牀等。直線控制數控機牀:數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機牀主要有簡易數控車牀、數控銷、銑牀等。輪廓控制數控機牀:數控系統能對兩個或兩個以上運動座標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機牀主要有數控車牀、數控銑牀等。

按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機牀可分類如下。開環控制系統的數控機牀。閉環控制系統的數控機牀。半閉環控制系統的數控機牀。

按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機牀。經濟性數控機牀大多指採用開環控制系統的數控機牀價格便宜，適用於自動化程度要求不高的場合。中檔數控機牀。這類數控機牀功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機牀。這類數控 機牀功能齊全，價格較貴。

三、數控機牀控制技術的發展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和佔地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨着大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由於它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用於工業控制。

隨着計算機技術的迅速發展，數控機牀的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機羣控系統和天性製造系統。計算機集成製造系統及計算機輔助設計、製造一體化是機械製造一體化的高級階段，可實現產品從設計到製造的全部自動化。

綜上所述，機械設備控制技術的產生，並不是孤立的，而是各種技術相互滲透的結果。它代表了正在形成中的新一代的生產技術，已顯示出並將越來越顯示出強大的威力。

四、數控機牀控制技術的發展趨勢

生產技術的發展對產品性能要求越來越高，產品改型頻繁，採用多品種小批量生產方式的企業越來越多，這就要求數控機牀向高速化、高招度化、複合化、系統化、智能化發展。

高速化和高精度化。數控系統智能化、信息化。數控系統開放化。

數控機牀論文示例 篇三

摘要：故障診斷技術已經有30多年的發展歷史，但作為一門綜合性新學科《故障診斷學》，還是近些年發展起來的。從不同的角度出發，設備故障診斷的理論和方法很多，其中故障診斷專家系統方法是近年來故障診斷領域最顯着的成就之一，其內容包括診斷知識的表達、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識的獲取等。

關鍵詞：數控機牀 故障樹分析

一、數控機牀故障的診斷研究意義所在

故障診斷始於機械設備故障診斷，主要指製造設備和製造過程的狀態監測與故障診斷。製造設備主要指加工機牀、夾具、量具和刀具；製造過程指製造工藝過程、工藝參數。機械設備運行時的狀態監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運行狀態進行監測；二是在發現異常情況後對設備的故障進行分析、診斷。

設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發展起來的。歐洲各國在歐洲維修團體聯盟（FENMS）推動下，主要以英國倡導的設備綜合工程學為指導；美國以後勤學為指導；日本吸收二者特點，提出了全員生產維修（TPM）的觀點。

美國自1961年開始執行阿波羅計劃後，出現一系列因設備故障造成的事故，導致1967年在美國宇航局（NASA）倡導下，由美國海軍研究室（ONR）主持成立了美國機械故障預防小組（MFPG），並積極從事技術診斷的開發。美國診斷技術在航空、航天、軍事、核能等尖端部門仍處於世界領先地位。

英國在上世紀60—70年代，以機器保健和狀態監測協會（MHMG&CMA）為最先開始研究故障診斷技術，在摩擦磨損、汽車和飛機發電機監測和診斷方面具領先地位。

日本的新日鐵自1971年開發診斷技術，1976年達到實用化。日本診斷技術在鋼鐵、化工和鐵路等部門處領先地位。

我國在故障診斷技術方面起步較晚，1979年才初步接觸設備診斷技術，近年來得到迅速發展。目前國內對裝備的故障診斷技術，尤其是板級故障診斷技術的研究有了較大的進展。經過二十多年的研究與發展，我國的故障診斷技術己廣泛應用於軍工、化工、工業製造等領域，如數控機牀、汽車、發電、船舶、飛機、衞星、核反應堆等。

二、現代故障診斷技術概述

1、故障診斷主要內容

故障診斷的實質是在診斷對象出現故障的前提下，通過來自外界或系統本身的信息輸入，經過處理，判斷出故障種類，定為故障部位（元部件），進而估計出故障可能時間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價、決策以及進行維修的建議。

現代故障診斷的主要內容應包括實時監測技術，故障分析（診斷）技術和故障修復方法三個部分。從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術領域發展的同時，又作為故障診斷的技術共同協調發展。

2、數控機牀故障診斷常用的方法

（1）直觀法。由維修人員利用感覺器官，觀察故障發生時的各種聲、光、味等異常現象，查看CNC機牀系統的各個模塊和線路，有無燒燬和損傷痕跡，迅速將故障範圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這是一種最基本和常用的方法。

（2）CNC系統自診斷法。數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息，或通過發光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是CNC機牀故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。

（3）功能程序測試法。功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編製成一個功能測試程序，送入數控系統，然後讓數控系統運行這個測試程序，藉以檢查機牀執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生可能的部位和故障原因。

（4）模塊交換法。所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。

（5）原理分析法。根據CNC組成原理，從系統各部件的工作原理着手進行分析和判斷，從邏輯關係上分析電路故障疑點的邏輯電平和特徵參數，從而確定故障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個系統或每個部件的工作原理，才能對故障部位進行定位。

（6）PLC程序法。根據PLC報警信息，查閲有關PLC程序，對照報警點相應的模塊程序，比較相關I/O元件的邏輯狀態，判斷故障。

數控機牀的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升温法、隔離法和開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時常同時採用幾種方法綜合運用，分析並逐步縮小故障範圍，以達到排除故障的目的。

3、數控機牀故障診斷技術發展趨勢

（1）針對數控車牀不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和處理技術，知識的表示方法；（2）針對現代數控設備複雜化、集成化、自動化程度的提高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術的融合，系統級診斷技術，混合智能診斷技術的研究；（3）針對專家系統知識獲取的瓶頸問題，更強調自適應能力和自學習能力的研究，在線診斷技術、多傳感器技術的研究。

三、數控機牀故障的。診斷展望

數控機牀的故障診斷一直是困擾操作、維修人員的難題。由於數控機牀的安全性和工作可靠性對於生產單位的效益直接產生很大的影響，專家系統在故障診斷領域中的應用，實現了基於人類專家經驗知識的設備與系統故障診斷技術。

CNC機牀作為一個複雜多變的非線性系統，充分考慮自然情況的變化以及人為誤操作，如何結合模糊技術以及人工智能方面的優點，總結出更加智能的故障診斷方法，將是以後需要努力的方向。

隨着設備自動化的進一步提高，其故障診斷也變得更加的複雜，特別是對於工程機械來説，要解決作業過程中的所有故障是十分困難的。鑑於此情況，在技術實力雄厚的科研院所建立遠程故障診斷系統，通過Internet與工程機械操作現場連接，建立一個實時故障檢測系統，及時地發現作業過程的故障，迅速地進行診斷。在本地的故障診斷系統無法解決時，利用Internet訪問遠程故障診斷中心，通過技術實力雄厚的科研院所來解決這些故障，及時地恢復生產，也有效地實現了技術資源共享，因此基於Internet的遠程故障診斷系統將是一個重要的發展方向。