摘要：提高我国数控机床的创新创造能力至关重要，众多的机床企业纷纷大力组建创新技术同盟，协同提升机床制造业整体水平，组建的创新技术同盟能够集多家的技术优势取长补短，着力于对关键的技术瓶颈进行攻关，对新技术的探索展开深度合作。在数控机床的技术研发过程中，对如何提高数控机床切割时的稳定性这一课题一直是众多技术攻关中的研究重点和核心。
关键词：数控机床；稳定性；工业化标志
引言
数控机床作为当前国家工业化的重要组成部分，其研发实力在一定程度上反映了国家工业化的水平。如何保证数控机床在材料切割时整体的稳定性和可靠性一直是研究的热点。所谓的“稳定性”是指给定“产品”在规定的时间内能够可靠完成任务的能力，“稳定性”通常难以用一个固定的量来表示，一般情况下需要根据实际情况来选取合适的数据指标。“稳定性”是产品在实际运作过程中所需要的一些属性，对数控机床而言，它本身的“稳定性”还存在一定的特殊性，它是集电、气、化等多种高新技术于一体的现代化生产性母机，对其本身的生产工艺具有一定的要求。数控机床在现场运行过程中存在极易发生功能性故障的问题。功能性故障是指加工中心刀库不转位、不执行程序指令、定位不准、旋转工作台不定位以及电气系统大量故障等，这些故障都是当前数控机床在生产和研发过程中需要亟待解决的问题。通常来说，数控机床的稳定性主要指机床在运作时出现故障频率，故障频率越低表明稳定性越高。高速度、高效率、高精度和高稳定性是当前数控机床发展的主要趋势，很明显，数控机床的稳定性研究已经成为当前市场竞争的焦点。目前，国内数控机床的研发也着力于向高档次方向发展，因此，提高数控机床的稳定性在当下迫在眉睫，本文正基于此而展开研究。
1数控机床系统结构分析
数控机床体系是一种方位形式的操作方式，在进行零件加工时需要根据加工零件的具体要求进行参数输入，将输入的参数转换为零件处理程序进行相应的处理，对零件各个数据段采用不同的处理逻辑，把数据段插补映射为刀具运动运行轨道，并将映射完成的插补结果输出到履带部件，促使刀具加工出需要的零件。零件加工程序通常包括：零件数控程序输入、中间数据的预处理、插补演算和伺服机构的操作。数控机床设计时需要依赖机床的程序编制，一个好的程序编制系统能够很好地带动整个数控机床的性能，其主要包括如下几个部分：零件图样采样分析、根据零件信息（零件的资料信息，形状尺寸、零件设计精度、表面的质量、毛坯品种和热度处理）进行设计分析、数值核算等，根据数据分析进行相关指令分析，从而开展程序指令编写，将编写完成的指令作为制造控制带的输入数据。值得一提的是，机床穿孔机上的数据控制带应该经过严格细心的校正，保证运作时的稳定性。现在为了保障数控机床的高效性和稳定性，采用内置核算机的方式，这种方式能够极大限度地将现代计算的系统性能、自动化的控制机制、创感设计和丈量设计以及机械设计方面的优异性结合起来，能够将数控机床的工艺提升到一个更高的层次。可以将核算机系统划分为硬件系统和软件系统两个部分，核算控制系统能够根据软硬件条件合理安排、控制数控系统的数据输入、数据处理、插补和信息输出等步骤，能够更大限度地保证数控机床的操作稳定性，保证材料加工有条不紊地进行。数控机床在进行作业时，操作者根据加工零件的图样设计，编制零件加工程序，大多数零件加工程序通过键盘手动输入，同样也可以由上级核计算机编程控制逻辑组建将零件加工程序通过外置的输入输出接口传输到操作系统中。基于数控机床的制造成本较高，当前，数控机床的适用对象主要是中小批量零件以及一些精细化的材料加工。随着数控机床制造工艺的逐渐成熟和电子元器件成本的下降，尤其是核计算机系统体系和微型核计算机的逐渐成熟，数控机床的应用范围也在不断扩大，其适用范围不断拓展，加工成本不断降低，加工精度也在不断提高。数控机床的系统结构如图1所示。
2数控机床稳定性研究
数字控制系统（NumericalControlSystem）可以简称数控系统，它主要通过计算机存储器中存储的相关数字指令和控制程序执行相应的控制逻辑和数字运算，同时配备有完善的接口电路和伺服控制服务设备的专用计算机系统。它能够通过数字、指令和控制逻辑实现多台计算机的协同合作运行，同时保障多台机器的逻辑控制。数字控制系统的控制程序主要控制速度、角度、时间、位置等相关的位置量和机械度量尺度。通常而言，完整的数控系统主要由控制系统、伺服系统和位置测量系统三大部分组成。数控系统的硬件由负责输入输出的专用计算机系统构成，该计算机系统能够根据输入指令进行插补预算，通过发出控制指令到伺服驱动系统；位置测量系统则通过机械位置的变化以及速度、时间等参数，将捕获的变化反馈到控制系统和伺服控制系统进行指令修正和复原；伺服控制系统则根据控制系统的控制指令和位置变更系统的机械位置变化动态地调整相应参数，控制PWM电流驱动伺服电机，由伺服电机驱动机械按要求运动。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。控制系统的硬件组成通常具备人机交互能力，能够实现现场总线接口的输入、输出功能。伺服系统主要保证电机的正常运转能够根据反馈指令的变化适时地调整电机位置，位置测量系统主要采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。数控机床稳定性制约因素可以归纳为以下几个方面。（1）伺服电机和连接杆之间的接触松动，致使电机在运转时与丝杆不同步从而引起尺寸误差。检查时需要在伺服电机和连接杆之间做好标记。在电机启动和工作时需要来回移动工作台，由于工作台质量较大加上自身的惯性作用，会导致连接轴承之间出现明显的相对位移，此类故障的处理方法通常是将加工尺寸的方向固定，保证只向一个方向移动并紧固螺丝钉。（2）滚珠丝杠和螺母之间因为接触时间较长出现接触凝固，从而导致工作台在工作时阻力明显增大，无法精准地执行移动指令。此类故障通常表现为零件的不规则运动，是接触时间长而导致的凝固，只需要增加润滑便可解决。（3）机床工作台（或刀架）中刀片的切割阻力过大，通常原因是各组件之间的连接条凝合过紧，机床的润滑不够。该故障现象一般表现为零件尺寸在几丝范围内无规则变动，只需将镶条重新调整并改善导轨润滑即可。（4）滚动轴承磨损或调整不当，造成运动阻力过大。该故障现象也通常表现为尺寸在几丝范围内无规则变动。通常只需要将磨损严重的轴承进行更换并重新调整刻度即可消除故障。（5）丝杠间隙或间隙补偿量不当，通过调整间隙或改变间隙补偿值就可排除故障。解决方案：使用水平仪调整机床的水平度，打下扎实的地基，把机床固定好提高其韧性；选择合理的工艺和适当的切削进给量避免刀具受力让刀；调整尾座。针对以上数控机床稳定性因素，可以从以下几点展开研究并着手解决。（1）通常在加工刀架的底部放置百分表，以系统调用的方式编辑一个固定的循环程序重复地核算精度，当精度出现偏差时则进行实时调整，如有可能则更换轴承，通过百分表的不断校正可以保持刀架在正常的轨迹上，并使加工零件能够准确回到程序原点进行再处理。（2）快速定位速度太快，为了保证整体的稳定性可适当调整GO的速度，使得切割加速度和时间驱动能够让电机在额定的运行功率下正常工作。在出现机床磨损后产生拖板、丝杆鹤轴承过紧卡死，则必须重新调整修复。刀架更换后出现松动则应该检查刀架的反转时间是否满足，刀架内部的涡旋线杠是否受到磨损，间隙是否过大，安装的松紧程度等。如果是程序原因造成的，则必须修改程序，按照工件图纸要求改进，选择合理的加工工艺，按照说明书的指令要求编写正确的程序；若发现尺寸偏差太大则要检查系统参数是否设置合理，特别是电子齿轮和步距角等参数是否被破坏，出现此现象可通过打百分表测量。（3）若各个部件之间出现共振现象，则应该找出共振部件并调整频率。考虑工件材料的加工工艺，合理编制程序；对于步进电机，加工速率F不可设置过大；机床是否安装牢固，放置平稳，拖板是否磨损后过紧，间隙增大或刀架松动等；更换同步带。
3总结
数控机床作为国民经济建设的重要组成部分，提高数控机床切割时的稳定性对于提高数控机床的生产效率具有至关重要的作用。数控机床开展至今已有40多年的历史，它与电子技能、特别是核算机技能的开展密切相关，今后必将在更广泛的范畴内使用。
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作者：谢海娇 单位：广东省茂名市交通高级技工学校
