五軸數控機床范文
時間：2023-03-26 06:41:58
導語：如何才能寫好一篇五軸數控機床，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
近年來，五軸數控機床加工自由曲面受到了廣泛的關注，因為五軸機床能夠提供三軸機床不具備的優化刀具位姿和復雜加工模式，同時能夠實現更高的精度和更小的誤差，大大減少了前處理和后處理的時間。然而，當前的五軸加工刀具路徑由直線段逼近，并且刀具的方向在每個線段不變，導致不能加工出很好的平滑表面。但是每一條線段刀具方向的變化又會增加駐留時間，為了獲得更好的表面質量，線段的數量指數增長，因此，實際加工過程中需要盡可能減少線段的數量，顯而易見，五軸數控機床的有效軌跡生成方法亟需研究。目前的CAD系統與傳統CNC系統在定義幾何的方式上存在技術差異，CAD系統提供給設計者的工具是平面或者空間參數曲線，但是CNC系統僅支持直線和圓弧路徑運動，因此需要研究參數曲線的插補方法。相關的研究也有很多，例如：文獻[1]提出了多軸機床命令生成的一般理論，文獻[2]研究了三軸機床的實時曲線插補，文獻[3]研究了一個參數插補器，文獻[4]研究了五軸機床的實時控制器，文獻[5]研究了六軸機器人的實時NURBS曲線插補器。實時參數插補減少了記憶存儲，保證了刀具位置的一階和二階連續，但是生成和控制五軸數控軌跡的主要問題是刀具方向的連續和平滑描述，因此需要研究一種控制算法來修正刀具起始方向的連續性。本文提出一種新的五軸數控機床軌跡生成方法，將刀具位姿、起始方向和運動參數在規定的采樣時間內計算，通過一個逆運動學程序在規定采樣時間內執行每個軸生成的命令，相比于傳統的離線控制策略，可實現實時軌跡控制。
1刀具路徑優化生成流程
當一個五軸銑床加工曲面時，刀具殘留高度可以在已加工表面上觀察，將刀具路徑和刀具路徑間隔劃分的表面定義為相鄰刀具軌跡的距離。如圖1所示的殘留高度h和步長p。若加工的步長過大，則加工表面較為粗糙；步長過小，則降低了加工的效率。（1）式中：κ為曲面的曲率。在允許的殘留高度下可以計算最大加工步長，為了簡化刀具路徑規劃過程，曲面邊界曲線可以作為起始路徑，然后決定連續的路徑。實時軌跡規劃為了獲得平滑曲面，需要在幾何數據和加工情況的基礎上生成刀具位置、方向和運動參數的數據，曲面的幾何數據可以用三次面型形式輸入到數控機床中：將刀具的一階和二階位置變量作為刀具常規的線性速度和加速度，本文提出的五軸數控機床的軌跡生成方法的流程如圖2所示。
2刀具路徑優化生成仿真
球頭銑刀的外形可以制造成各種形狀，因此適宜加工自由曲面模具或者模型。采用球頭銑刀加工自由曲面的刀具軌跡生成策略描述如下：由式（2）與加工情況決定了式（1）的刀具路徑步長和待加工表現信息。在常數進給率下，可以由式（7）得到每個采樣周期內的獨立參數u，然后根據u和式（4）獲得刀具的位置和起始方向數據。刀尖軌跡生成一條基準線，曲面法向量的趨近向量為網格曲面劃分的規則。網格軌跡建模類似單位球面的曲線，在弗格森曲線模型的基礎上，重新表示基準線和網格規則，進一步獲得基準線的一階、二階和三階運動參數以及網格規則，由CAD系統獲得加工情況和曲面的幾何參數，采用實時控制技術計算刀具的位置和角運動屬性。如圖3所示，本文進行了一組自由曲面加工軌跡仿真，仿真工件的尺寸為400mm×400mm，仿真刀具采用球頭銑刀，進給率設置為10mm/s，采樣周期設置為10ms，整個仿真工件的位置總數為8005，計算時間為50.66s。
3結論
篇2
【關鍵詞】數控技術；后置處理；CAM；五軸聯動；加工仿真
NC Machining Simulation of Five-axis Linkage Machine Tools
(for A-B Turntable)
Li Xiang
(Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China)
Abstract：General CAD/CAM software has its own CAM module that calculates the complete information of the tool path.In order to meet the requirements of five-axis linkage machine tools，post-processing is needed to acquire NC code applicable to the given machine tools.The post processing of five-axis linkage machine tools concerns the calculation of rotary angle and the complicated coordinate conversion.The specific post-processing of A-B turntable five-axis linkage machine tools is proposed in the paper.The processing program is developed by Visual C++ via the coordinate conversion of machine tools and workpiece.It is simulated and verified by VERICUT software.
Key words：numerical control；post-processing；Computer Aided Manufacturing (CAM)；five-axis linkage；machining simulation
1.引言
五軸聯動數控加工系統廣泛用于加工復雜曲面，這種先進的加工系統對我國航空、航天等領域的精細加工有著舉足輕重的作用。UG是廣泛應用的建模及加工仿真軟件。探索UG的通用后置處理系統與專用數控系統的結合，具有重要意義。
VERICUT是數控加工仿真軟件，它可實現對機床、刀具、工件加工過程的可視化，對于減少報廢、節約材料和提高制造的技術水平都有深遠影響。
2.基于UG的CAM數控加工
Unigraphics Sloutions公司（簡稱UGS）是全球知名的美國MCAD供應商，UG是其推出的集CAD/CAM/CAE為一體的三維參數化設計軟件，也是世界先進的計算機輔助設計與制造軟件。
UG包含的眾多功能模塊，涉及到工業設計與制造的各個層面。UG的工業設計制造流程為：
2.1 UG CAM簡介
UG CAM即加工制造模塊，是UG的重要模塊之一。其主要功能是承擔交互式圖形編程（數控編程），即針對CAD三維模型所包含的產品幾何表面信息，進行數控加工刀未軌跡的自動計算。UG CAM模擬制造的過程可概述為：根據設置的工藝方案參數，生成數控程序，即導出以“.cls”為后綴的刀位軌跡文件。
2.2 UG CAM后置處理現狀
UG與目前市場上流行的其他CAD/CAM軟件一樣，帶有自己的后置處理模塊。但是目前沒有開放五軸聯動非線性誤差校核和非線性誤差控制功能。由于不同結構（雙轉臺、雙擺頭、擺頭—轉臺）的五軸聯動數控機床具有自身的結構特點和制約機床加工質量的關鍵結構參數，通用后置處理系統很難在生成數控程序時，全面而有針對性地考慮機床自身結構特點所造成的非線性誤差。因此，目前國內很多CAD/CAM系統的用戶對軟件的使用主要是CAD模塊，對CAM模塊的應用效率不高，一個關鍵原因就是軟件只配備了通用后置處理系統，而用戶沒有根據具體的數控機床特點進行必要的二次開發，由此生成的代碼還需要人工做大量修改，嚴重影響CAM模塊的應用效果。
后置處理的任務是對數控編程所導出的刀位文件進行處理，生成指定數控機床的控制指令。盡管各廠家數控機床的具體功能和指令系統存在著差異，但后置處理的過程卻有不少相似之處。因此，對主要的CAD/CAM系統進行探索，將其通用后置處理與各種數控系統及數控機床相結合，解決數控加工的矛盾，具有較大工程應用價值和意義。
本文將以西門子840D數控系統為例，將UG CAM所導出的CLSF刀位軌跡文件經過后置處理導出西門子840D數控系統所應用的ISO加工指令。
3.后置處理
篇3
1數控機床的優點
相對于普通機床，數控機床可以較好地解決小批量、多種類、復雜精密的機械零件加工問題，是一種柔性的、效能高的自動化機床。數控機床是一種典型的機電一體化產品，是現代機床控制技術的發展方向。數控機床還具有加工精度高，加工質量穩定的優點。在加工過程中，數控機床可以多坐標聯動，可以加工形狀復雜的零件。如果數控機床的加工對象發生了變化，只需要更改機床中數控程序，對機床的機械結構一般不需要進行改變，可以有效地節省加工準備時間。數控機床的加工精度較高，生產效率一般是普通機床的3~5倍。數控機床的自動化程度較高，不會過分依賴操作人員的操作水平，操作人員的勞動強度較低，操作過程中一般只需要對數控機床的控制程序進行操作。
2高檔數控機床
高檔數控機床由于其優異的加工特點，對一個國家的裝備制造業，乃國防工業和國民經濟發展都有不可取代的作用。高檔數控機床的精度高，這是它相較于其它機床最顯著也是最重要的特點，只有高精度的機床，才能滿足當今越來越高的零件加工需求。其次，高檔數控機床的性能比較齊全，加工范圍較廣。再者高檔數控機床的轉速高，進給速度大，擁有4軸以上的機床聯動軸。最后，高檔數控機床的組件配備較高檔，同時機床可以實現刀具內冷。正是由于高檔數控機床的這些特點，西方發達國家對我國實行高檔數控機床的技術封閉，真正高端尖的數控機床，很難從發達國家直接買到。高檔數控機床在軍事和民用上都有著重要作用，沒有高檔的數控機床，裝備制造業就很難立足高端領域，從而影響我國的國防工業。沒有高檔的數控機床，一些精度要求高、形狀復雜的零件就無法生產，這就會讓發達國家在產業上占據制高點，我們沒有裝備制造業的話語權，在經濟上也會受到制裁。因此，大力的發展和研制高檔數控機床任重而道遠。我們必須通過高檔數控機床的研制，提高我國裝備制造水平，從而縮小乃至超越發達國家的制造水平。我國國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006～2020年)中確定了16個科技重大專項，而“高檔數控機床與基礎制造裝備”是其中之一，由此可以看出國家對高檔數控機床研制和技術突破的重視。《規劃綱要》中提出，高檔數控機床重大專項實施方案和專項的實施堅持了以下四項原則：（1）主機牽引、加強基礎；（2）跟蹤跨越，集成創新；（3）掌握核心技術，提升創新能力；（4）鼓勵使用，需求拉動。即高檔數控機床新產品的開發要以用戶的實際需求為依據，共性、關鍵技術攻關和功能部件的開發要以主機發展為牽引，以滿足主機需求為根本目的。
3我國研究現狀
高檔數控機床與基礎制造裝備重大專項的專家針對高檔數控機床技術曾專門指出：從國外進口的高檔機床，其穩定性和可靠性較好，使用過程中，精度一二十年可以保持不變，很少出現問題。我國自主生產的高檔數控機床，精度和速度都能達到技術指標要求，但對于更為核心的技術指標，如數控機床的穩定性和可靠性則表現較差，無法與國外產品相比。機床作為制造業的母機，穩定性和可靠性對制造精度有重要影響，這就需要我們的研究工作者在基礎理論方面進行深一步的研究，從更深的層面解決技術難題，早日提高國產高檔數控機床的生產質量。2011年，由濟南二機床集團承擔的兩個國家重大專項課題“高速龍門五軸加工中心”和“雙擺角數控萬能銑頭”通過國家驗收。大型高速龍門五軸加工中心主要用于各種不銹鋼、鋁合金等復雜零件的高速精加工，是航空航天等領域急需的高檔裝備，多年來市場一直被進口產品占據主導地位。而雙擺角數控萬能銑頭是五軸聯動數控機床的核心功能部件。項目驗收組的專家們一致認為，這兩項重大技術專項裝備技術達到了國際先進水平。
篇4
1線圈壓模的加工工藝分析
壓模的理論形狀（如圖1）。底部是支撐部分，線圈的壓模部分焊接在支撐上面，截面部分是“L”形狀，其中立面部分較高，在100~120mm之間變化，立面和平面之間是空間的直角關系。對于此種類型工件，其壓模型面是空間變化的曲面，按技術要求應采用五軸聯動數控機床進行加工，由于缺少五軸聯動的數控機床設備，決定采用四軸聯動的機床進行加工。
2數控加工方法的研究
2.1粗加工的數控加工方法壓模是整體“S”形鍛料，采用整體去量加工的工藝方案。粗加工的目的是快速去除多余材料，在這里采用高速加工的數控加工策略。高速加工技術符合所羅門原理，即每一種被加工材料都有一個臨界切削速度，在切削速度達到臨界速度之前，切削溫度和刀具磨損隨著切削速度增大而增大，而當切削速度達到普通切削速度的5~6倍時，切削刃口的溫度開始隨著切削速度的增大而降低，刀具磨損隨切削速度增大而減小［1］。到目前為止，理論上對高速切削加工沒有形成一致的概念。一般可以用兩個指標來衡量：1）高轉速，主軸轉速在1200r/min；2）快進給量，每分鐘幾米甚至幾十米。加工時采用PowerMill軟件進行數控編程，使用三維模型區域清除策略（如圖2），通過小切削深度和大進給量來實現高速加工，同時采用輪廓光順和刀路連接光順，消除突變和急拐現象，設定主軸轉速1500r/min，切削進給率1000mm/min，下切進給率300mm/min，掠過進給率3000mm/min，加工完成所用時間是1h48min26s，而沒有徑向高速加工的時間是2h50min54s。在提高效率的同時保證了刀具安全（不發生碰撞和研刀，提高刀具壽命）。
2.2半精加工、精加工的數控編程方法研究在半精加工、精加工中，采用參數偏置精加工的策略，使用參考線來進行控制刀位軌跡，計算出最優化的軌跡，刀路軌跡光順且切削點分布均勻，有效提高了表面質量。在實際加工中，針對某一加工區域需要連續生成多個加工策略項，而后通過刀具路徑列表，對此多個加工策略進行合并，并進行刀路重排，就可以得到順序一致，光順連續點分布均勻的刀路（如圖3）。這樣編輯的刀路安全可靠，優化處理效果好，可以提高表面質量和加工效率。
3數控加工的仿真和模擬
數控加工編程的校驗分為仿真和模擬兩個部分。其中仿真功能只是對刀路、刀具進行過切和碰撞性檢查，在數控編程軟件內部進行，檢查刀具路徑的碰撞或過切，就可以計算出碰撞的深度，進行調節刀具；計算過切區域，進行分割刀具路徑，在碰撞和過切檢查完畢，可以確定刀路是安全的。數控模擬需要先確定工件的安裝方式和使用的數控機床。由于多軸加工編程復雜、難度大。因為多軸加工不同與三軸，它除了三個直線運動外，還有旋轉運動參與，其所形成的合成運動的空間軌跡非常復雜和抽象，一般難以想象和理解［2］。所以三軸以上的運動，要通過機床模擬，避免干涉、碰撞。單策略刀路采用四軸聯動數控機床，使用立式的裝夾方式（如圖4）。確定裝夾方式后，進行后置處理，產生數控機床的加工代碼文件，通過機床結構件進行運動模擬，檢查刀具與機床、工件的相互位置，避免發生碰撞（如圖5）。此時已經脫離了數控編程軟件的環境進行數控機床的模擬，而是直接用機床代碼文件驅動機床運動部件，達到與實際數控機床完全一樣的運動情況，在運動中進行各種干涉、碰撞檢查和計算。
4結論
篇5
關鍵詞：數控技術;高速切削;五軸聯動;智能化
引言
數控技術英文簡稱CNC，它是通過計算機以及數字化技術來實現對機床運轉的有效控制，以確保研發出一種加工過程智能化、自動化的制造技術。數控技術集信息處理、自動控制、微電子、自動檢測、計算機等于一體的高新技術，具備高效率、高精度、柔性自動化等優勢。數控技術的應用主要體現在數控機床上。當前利用數控機床可以加工出非常復雜的零件，而且加工出的零件精度高、質量穩定。并且由于數控機床進行的是自動化生產，這對提高生產效率，降低工人勞動強度也產生了非常重大的影響。因此當今世界各發達國家都在努力發展以數控技術為核心的先進制造技術，以期能進一步發展經濟、提高綜合國力。
1國內數控技術發展現狀
如今，隨著我國技術創新的不斷推進，我國對數控系統、數控主機、伺服驅動、專機及其配套件等基礎技術已經基本上掌握，并且創立了一批從事數控開發和生產制造的企業，建立了許多從事數控技術研究的研究機構，而且在許多大中院校開辦了數控專業，為社會培養了一批優秀的數控專業人才，對于推動我國數控技術的發展至關重要。目前，在數控領域我國部分企業已經初具規模，如航天數控、沈陽數控、廣州數控、華中數控等，上述企業所生產的數控系統具備普及型、經濟型、實效性等特點。同時我國研發的數控產品的質量和性能對比以前，已有了很大的提高。這些產品目前在國內已逐步得到用戶認可，并且有些已在國內站穩了腳跟，不少還出口到了國外，當然只能是出口到一些欠發達地區和國家，但這依然說明我國的數控技術已取得了長足進步。下面介紹一些近些年來，我國相關企業生產的一些較具特色的高品質數控產品：（1）華中數控研發出的華中“世紀星”數控系統要遠遠超過國外普及型數控系統，尤其是在功能和配置方面。同時，該企業生產的三維圖形顯示、大容量程序內存、開放體系結構、動態仿真、網絡功能、TET彩色薄形顯示器、多軸聯動、雙向螺距補償等配置方面所具備的水平均達到了國外高檔系統的水平。而且華中數控的數控系統要比國外同類型的便宜很多，比如其五軸CNC單價要比同類型西方生產的單價便宜四分之一。（2）廣州數控研發出的GSK983M系統屬于中高檔數控系統，其能夠實現5軸4聯動，最高加工精度達1um，移動速度可以達到24m/min,可實現高精度高速度閉環加工。同時GSK983M系統還能夠實現12種固定循環，坐標旋轉，空間螺旋線插補等等功能。這種數控系統還可實現DNC加工，并具備相關參數和程序的傳輸功能，實現了對對機床的調整和加工程序的備份。這套數控系統還具有加工穩定性高的特點，其已被國內絕大多數機床廠家認可。（3）武漢重型機床廠研發出的重型七軸五聯動車銑復合機床，最大加工直徑8000mm，最大加工高度2000mm，最大承重100t。其還具備在線測量、五軸聯動車銑復合加工等功能。這臺機床是我國首臺自行研制的大型螺旋槳數控五軸聯動加工機床，其已達到當代國際先進水平。當它加工螺旋槳時，一次裝夾，就能完成所有工序的加工。
2我國數控技術發展存在的主要問題
通過對數控機床的發展歷程進行分析發現，雖然我國數控技術取得了較快的發展，但是與國外發達國家相比，還存在著較大的差距。尤其是在高精尖數控技術方面，差距更加明顯。總的來說，我國數控技術的發展水平與國外相比的話至少落后10年。具體問題如下：2.1技術創新力度不夠，技術消化吸收不良如今，我國數控技術還在照抄國外的發展模式，大部分內容缺乏創新，而且對國外的技術依賴性很強，很多方面只能模仿、改進，一旦出現問題很多時候不能自己解決，必須要請別國的專家來解決，這在很大程度上制約了我國數控技術的發展。總的來說沒有形成自主創新能力。當前我國把引進國外先進的數控技術作為發展我國數控技術的一條捷徑，雖然目前引進了很多國外的先進數控裝備，但要從根本上提高我國數控技術的水平，就必須要對別人的技術進行充分研究，只有在此基礎上才能消化吸收別人技術，把別人的變成自己的。但我國目前的情況是，很多情況下為了追求效率，只能是在沒有充分消化的情況下求發展，結果是生產出的產品技術含量較低、質量不高、穩定性差。最終結果是：沒有強大的技術根基，最后只能越來越依賴國外的技術。2.2技術創新環境不完善任何事物的出現都離不開環境，技術創新也一樣。目前我國還未形成一套適合我國發展的技術創新環境。主要原因是因為我國經濟發展還沒有充分的市場化，市場機制不完善，一些結構性的深層次矛盾還沒有徹底解決，企業發展往往面臨法制不健全、競爭不平等等一系列問題；另一方面我國相關企業也面臨國外同行的巨大壓力。所以種種原因最后使得很多企業為了能生存，只能在一定程度上犧牲掉技術創新機制。而且大部分企業的技術創新機制長時間處于停滯狀態，因此無法獲得更好的技術成果。2.3數控系統穩定性可、靠性有待提高通常情況下，一般會選擇平均無故障時間來衡量數控技術的可靠性。國外數控技術平均無故障時間一般超過了10000h以上，而國內數控技術一般在3000~6000小時，由此可見我國數控系統在可靠性上與國外的相比差距也很大。2.4機床數控化率低目前我國是世界上擁有機床量最多的國家（統計發現接近300萬臺），但是機床數控化率只有1.9%左右，與西方發達國家的20%還存在著較大的差距。例如日本不到80萬臺的數控機床，其數控化率卻達到了20%。數控率低已經成為我國現階段制造業面臨的很突出的問題。2.5數控體系開放力度不夠目前，我國大部分企業生產的數控產品開放力度不夠，用戶接口不完善，雖然部分產品具有開放功能，但是無法形成真正的開放式系統。使用這些產品時，用戶無法根據自己經驗來進行操作，從而導致對數控技術的創新無法有效的進行。
3我國數控技術的發展趨勢
3.1向高精度、高速度方向發展數控技術日后發展的基本方向是高速切削加工技術，因為高速切削加工可以在改善工件加工質量的同時，進一步提高生產效率。在實際操作過程中，操作人員發現如果將切削速度提高10倍，將會使其進給速度提高20倍，達到超過了傳統的切削，會誘發切削機理的改變，從而使金屬切削單位功率提升30%~40%，刀具壽命提高了70%，但是切削力會下降30%。該過程還會導致留在工件上的切削溫度不升反降，切削熱大幅度降低，切削振動消失。但要實現高速切削加工，機床上面相關的一些功能部件也必須要達到一定要求，比如：工作臺最高進給速度應該控制在40~60m/min，主軸轉速最好控制在12000~40000r/min，此外主軸還要求要穩定性好，剛度好，冷卻效果好。隨著今后制造業對產品的精度要求越來越高，實現高精度的加工也是數控機床今后發展的重要方向。在數控機床高精度加工中，美國擁有者最好的加工水平，其不僅推動了中小型精密機床的發展，而且在大型精密機床的發展上也取得了不錯的成績，這些裝備的出現使得數控機床的加工精度越來越高。近些年來，我國一直在研發超精密機床，例如北京機床研究成功研發了JCS-031型超精密銑床、JCS-027型超精密車床和JCS-035型數控超精密車床等。3.2向五軸聯動加工發展五軸聯動加工是未來數控技術的發展方向。因為現已證明如果對擁有三維曲面的復雜零件選擇5軸聯動進行加工，不僅能夠使加工后的工件符合使用要求，而且還能提高生產效率。總的來說，5軸聯動的數控機床的生產效率與2臺3軸聯動數控機床的生產效率相當，尤其是選擇立方氮化硼制成的銑刀進行零件切割和加工時，5軸聯動加工所獲得的經濟效益要高于3軸聯動加工。但是由于5軸聯動數控機床的主機結構、數控系統等極為復雜，從而使其購買價格明顯高于3軸聯動數控機床，再加上對5軸聯動的數控系統具有較大的編程難度，從而在一定程度上制約了5軸聯動數控機床的發展。如今，我國數控技術的軟、硬件系統得到了有效的改進，這使得五軸聯動數控機床的制造難度和成本大幅度降低了，這促進了5軸聯動數控機床的發展。因此5軸聯動數控機床是未來數控技術發展的主要方向。3.3向開放式、智能化、網絡化方向發展智能化一定是21世紀數控裝備的主要特點之一，也一定是我國在數控技術方面重點發展的領域。具體來說，智能化將體現在以下幾個方面：（1）為提供加工品質和加工效率時的智能化，例如工藝參數自動生成、加工過程自適應控制需要智能化；（2）提高連接方便及驅動性能時的智能化，例如電機參數的自適應運算、前饋控制、自動選定模型、自動識別負載時等均需用到智能化；（3）在簡化操作、簡化編程方面時的智能化，例如智能化的人機界面、智能化的自動編程等。目前世界大部分國家開始對開放式數控系統進行研發，主要是由于開放式數控系統可以有效解決傳統數控系統運行過程中所存在的封閉性缺陷，開放化的數控系統逐漸成為數控技術未來發展的主要方向。這里所提及的開放式數控系統主要是指各個系統的運行能夠在統一的平臺上進行，并借助增加、改變或剪裁結構對象，來使產品系統化。與此同時，其還能夠把用戶的技術訣竅和特殊應用集成到數控系統之中，從而有效的實現不同檔次、不同品種的開放式數控系統，推動我國數控技術的發展。網絡化是最近幾年發展起來的數控裝備。數控裝備的網絡化可以更好的滿足制造系統、生產線、制造企業的發展需求，同時為虛擬企業、敏捷制造、全球制造等提供全新的基礎單元。3.4向柔性化方向發展數控系統的柔性化也是今后數控技術的發展方向，其發展方向將體現在以下幾個方面：（1）發展多功能機床。目前數控機床在加工零件的過程中，存在著對時間的大量浪費的問題，比如說在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀上會浪費大量時間。為了盡可能的利用好時間，人類嘗試將各種功能的加工環節整合到同一臺機床上，這樣的加工過程中將會在很大程度上節省時間，提高加工效率。目前多功能機床發展速度很快，這種機床可以在今后實現數控加工的柔性化。（2）模塊化設計。今后數控系統會逐漸朝著模塊化的方向發展，由于借助模塊化設計具有可裁剪性強，功能覆蓋面大等功能，而且可以更好的滿足不同用戶的需求。因此今后采用模塊化設計的數控系統可以有效的實現加工過程的柔性化。（3）群控系統。由于同一群控系統可以根據其生產過程中的不同，而使信息流和物料流進行自動動態的調整，從而能實現制造過程的柔性化。3.5向綠色環保方向發展雖然當前人類工業高速發展，但也造成了一系列的環境污染問題，并且這些問題在近些年來越來越突出。所以使得目前人們的環境保護意識越來越強，對生活品質的要求越來越高。而制造業對環境的污染可以說是相當突出，并且數控加工在制造業中是最重要的一環，所以今后就要求數控加工要越來越環保。在這種情況下，裝備制造行業對數控機床提出了無液、無冷卻液、無氣味的環保要求。這樣一來使機床的除塵、排屑等設備發生了翻天覆地的變化。因此數控機床今后的發展方向會朝著越來越環保的方向發展。
4小結
本文對我國數控技術的發展現狀給予了系統的介紹。從中我們可以發現我國數控技術的發展已取得了很大進步，但要跟上數控技術的發展趨勢，尤其是能制造出有自己特色的高品質數控裝備，依然有很長的路要走。一個國家強不強大，關鍵在于實體經濟，而實體經濟的強大又取決于制造業發不發達，而數控技術是衡量制造業發不發達的一個很重要的環節。所以今后我國要想成為真正的經濟強國，就必須要大力發展與數控技術。
參考文獻：
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篇6
一、數控機床的安裝與調試
1.數控機床的初就位和組裝
在數控機床的初就位和組裝過程中主要包括基礎施工及機床就位：地基、防震溝的設施的建設；電力系統的供給機床的連接組裝：機床機械、電氣部分的組裝。
2.數控系統的連接和調整
第一，外部電纜的連接。第二，電源線的連接。第三，輸入電源電壓、頻率及相序的確認：輸入電源電壓和頻率的確認；電源電壓波動范圍的確認；輸入電源電壓相序的確認；確認直流電源輸出端是否對地短路；接通數控柜電源，檢查各輸出電壓；檢查各熔斷器。第四，參數的設定和確認，短路棒的設定，參數的設定。第五確認數控系統與機床間的接口。
3.通電試車
通電試車前給機床加注規定的油液和脂，清洗液壓油箱和過濾器，加注規定標號的液壓油，接通氣動系統的輸入氣源。
4.機床精度和功能的調試
小型數控機床，整體剛性好，對地基要求也不高。對大中型設備或加工中心，不僅要調整水平，還需對一些部件進行精確調整。具體包括：精調機床床身水平；調整機械手與主軸、刀庫的相對位置；工作臺自動交換時平穩、可靠、正確；試驗各種主要操作功能、安全措施、常用指令執行情況；輔助功能及附件的正常工作。
5.機床試運行
帶一定負荷條件下經過一段時間的自動運行。
二、數控機床的驗收
1.開箱檢驗和外觀檢查
檢驗的主要內容是：裝箱單；核對應有的隨機操作、維修說明書、圖樣資料、合格證等技術文件；按合同規定，對照裝箱單清點附件、備件、工具數量、規格及完好情況；檢查主機、數控柜、操作臺等有無明顯的碰撞損傷、變形、受潮、銹蝕，并逐項如實填寫“設備開箱驗收登記卡”存檔。
2.機床性能及數控功能的檢驗
（1）機床性能的檢驗。第一，主軸系統性能。可做低、中、高速運轉。主軸定心軸承處測量溫度和溫升；主軸轉速和進給量的實際偏差，不應超過標牌指示值-2％～+6％；機床主傳動系統的空運轉功率（不包括主電機的空載功率）不應超過設計文件的規定；對主軸連續進行不少于5次的鎖刀、松刀和吹氣動作試驗，動作應靈活、可靠、準確；用中速連續對主軸進行10次的正、反轉起動、停止（包括制動）和定向操作試驗，動作應靈活、可靠；無級變速的主軸至少應在低、中、高的轉速范圍內，有級變速的主軸應在各級轉速進行變速操作試驗，動作應靈活、可靠。第二，進給系統性能。第三，自動換刀（ATC）系統。第四，機床噪聲。第五，數控裝置。第六，安全裝置。第七，氣、液裝置。第八，附屬裝置。
（2）數控功能的檢驗。功能包括：準備指令、操作功能、CRT顯示功能。考機程序，考機程序應包括主軸轉動。主軸的最低、中間和最高轉速以及主軸的正轉、反轉及停止等動作；各坐標軸的運動；自動交換刀庫中三分之二以上的刀具。
3.機床精度的檢驗
（1）機床幾何精度的檢驗。數控機床的幾何精度是綜合反映該機床的各關鍵零部件及其組裝后的幾何形狀的方差誤差。普通立式加工中心主要檢驗以下幾項：工作臺面的平面度，各坐標方向移動的相互垂直度，X、Y坐標方向移動時工作臺面的平行度，X方向移動時工作臺面T形槽側面的平行度，主軸的軸向竄動，主軸孔的徑向跳動，主軸箱沿Z坐標方向移動時主軸軸線的平行度，主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度，主軸箱在Z坐標方向移動的直線度。
（2）機床定位精度的檢驗。機床定位精度是指機床的移動部件，沿某一數控坐標軸方向移動一段距離時，實際值與給定值的接近程度。
定位精度主要檢測內容有：各直線運動軸的定位精度和重復定位精度，直線運動各軸機械原點的復歸精度，直線運動各軸的反向誤差，回轉運動（回轉工作臺）的定位精度和重復定位精度，回轉運動的反向誤差，回轉軸原點復歸精度。
4.機床切削精度的檢驗
數控機床切削精度是一項綜合精度，反映了機床的幾何精度和定位精度等各種因素造成的誤差和計量誤差。
5.分析數控機床幾何精度與定位精度對切削精度的影響
篇7
[關鍵詞]直接驅動技術；電主軸；轉臺；雙擺頭；數控機床
中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）14-0371-01
0 引言
目前，隨著汽車模具、消費電子、醫療器械等行業的不斷發展，對數控機床提出了更高的要求，高速化、高精度化、高效率已經成為了數控機床發展的必然趨勢。直接驅動技術以其響應快、無傳動間隙、速度高等特點在數控機床中得到了廣泛的應用，大大提高了零件加工效率、表面質量，延長了刀具使用壽命，最重要的是提高了數控機床的平均無故障時間。
1 直接驅動技術
直接驅動技術是電動機直接與運動部件結合，取消了機械傳動的滾珠絲杠副、齒輪傳動、皮帶傳動等傳動方式，響應快，大大減少了機械傳動中的傳動鏈誤差、零件磨損、反向間隙。直接驅動技術的典型應用包括直線電動機和力矩電動機。
1.1 直線電動機
直線電動機可認為是將旋轉電動機軸向剖開，然后將轉子與定子展開，形成如圖1所示的由定子與轉子組成的直線電動機。
1.2 力矩電動機
力矩電動機由定子與轉子組成，主要驅動回轉運動元件，外部連接有冷卻套，如圖2所示。力矩電動機具有低轉速、大轉矩；控制精度高；結構緊湊、體積小、質量輕；高效率、低能耗的優點。
2 直接驅動技術在機床中的應用
2.1 直線軸的應用
在數控機床中，直線電動機主要用來驅動直線運動部件，如數控機床的直線軸X、Y、Z軸。
1）高速度。目前，由直線電動機驅動的直線軸快進速度可達200m/min
以上，而伺服電動機加滾珠絲杠的傳動方式快進速度小于60m/min，大多為20～30m/min。
2）高加速度。直線電動機最大加速度可達30g，加工中心的加速度已達3.24g，而傳統機床進給加速度在1g以下，一般為0.3g。
3）定位精度高。減少機械傳動鏈，采用光柵閉環控制，精度可以是絲桿的10倍甚至100倍，定位精度可達0.1～0.01μm。由于運動部件的動態特性好，響應靈敏，加上插補控制的精細化，可實現納米級控制。
4）長行程。采用絲杠傳動的數控機床，當長度大于6m時，絲杠由于自重的問題就會出現大撓度，再加上傳動熱會使絲杠變形更加嚴重。而采用直線電動機驅動，由于電動機與基礎件緊密結合，無懸垂現象，定子可無限加長，目前已有應用長達40m以上。目前，國外的直線電動機廠家主要由德國西門子、美國的BALDOR、荷蘭TECNOTION公司等，國內的主要廠家有深圳大族精密機電有限公司、鄭州微納科技有限公司等。
2.2 回轉軸的應用
1）電主軸。電主軸主要由定子、轉子、主軸支撐單元、主軸等組成。具有結構緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快，且轉速高、功率大等優點。數控機床采用電主軸可實現對工件的高效、高精加工，尤其在醫療、模具、消費電子等領域的應用。目前，電主軸的轉速達到40000r/min以上，典型的如沈陽機床的i5M1.1智能高速鉆攻中心，電主軸轉速為40000r/min，可實現對手機中框、按鍵、外殼等的高光加工。
目前，國外的電主軸廠家主要有瑞士ibag、意大利PS、德國GMN等，國內廠家主要有廣州昊志、北京精雕、北京超同步等，其中昊志與精雕的電主軸主要應用于消費電子行業的加工，產量較大。
2）轉臺。力矩轉臺主要由定子及轉子、支撐軸承、轉臺、轉臺夾緊裝置、角度檢測系統組成，如圖3所示。
具有結構緊湊、無磨損、精度高、動態特性好、承載能力大等優勢，被廣泛應用于車銑復合加工中心上。目前，國外的力矩電動機轉臺廠家主要有德國的CyTec、意大利LCM、德國的peiseler等。國內廠家主要有大連光洋、凱奇電氣、華中數控，其中大連光洋與高校聯合開發出了一系列產品，完成了系列化直驅功能部件的樣機制造，部分已經量產。典型的機床廠家有國外哈默的C62A/C軸直驅搖籃轉臺加工中心、德國德瑪吉NMV3000DCGB/C軸直驅立式五軸加工中心。國內典型的廠家有沈陽機床i5M8的A/CS雙擺智能立式五軸加工中心，用來加工葉輪、醫療關節等曲面零件。
3）雙擺頭。雙擺頭采用力矩電動機直接驅動，具有高速、高精和更好的動態性能。結構簡單、傳動鏈短、傳動精度高，傳動平穩、噪聲低，因此具有良好的精度保持性。雙擺頭為五軸聯動龍門加工中心的關鍵功能部件。特別適合復雜空間曲面的加工。如加工客機龐大的機身、大直徑葉輪、葉片等要求效率和精度的零件。典型的機床應用有意大利Breton的五軸聯動龍門加工中心TITAN系列（車銑復合），德國handtmann海德曼五軸龍門加工中心HSCPBZ、UBZ、GANTRY系列產品覆蓋鈦、鋼、鋁等復合材料，確保精度、生產率和成本效益方面的峰值性能。德國茲默曼Zimmermann公司的FZ100和3軸銑頭M3ABC成功地實現了6軸加工。適合于鋁合金、復合材料、模型材料鋼件和鑄鐵的高速加工。除上述外，力矩電動機還應用在旋轉刀架、動態刀庫、動力頭上等。
3 結論
綜上所述，直接驅動技術在數控機床上的應用，大大提高了零件的加工精度和加工效率，符合當前數控機床向高精度、高效率、復合化、智能化、綠色化發展的趨勢，在數控機床領域的應用范圍將不斷拓展。所以，直接驅動技術將是高速、高精、高效數控機床未來發展的方向。
參考文獻
[1] 王紅旭，魏巍.直接驅動技術的發展及其應用前景[J].制造技術與機床，2008（6）：150-154.
篇8
[關鍵詞]數控機床；誤差分析；位置精度
1.數控機床誤差分析
1.1數控機床誤差來源
機床加工零件的過程就是刀具與毛坯或工作臺相對運動的過程，因此兩者之間相對運動的準確程度直接影響零件的精度。加工精度的產生是多種因素共同影響的結果。
機床的誤差的影響因素涉及機床組成零部件的幾何誤差、工藝誤差和安裝誤差等。其中，機床的幾何誤差對機床精度的影響權重比例達25%。因此，研究機床的幾何誤差對提高機床的精度有重要意義。
1.2傳動精度對機床精度的影響
位置精度是衡量數控機床性能的重要指標，包括數控機床加工精度、定位精度和重復定位精度。影響數控機床精度的因素很多，主要取決于機床的靜態特性、動態特性和熱態特性。主要因素有以下幾個方面：⑴組成機床的零部件加工時產生的尺寸誤差和裝配過程中產生的裝配誤差，統稱為幾何誤差；⑵機床內外的熱源引起的熱變形誤差；⑶機床的剛度、機床質量及切削力不足引起的振動誤差；⑷機床主軸和進給伺服系統產生的伺服跟隨誤差；⑸數據插補運算過程中產生的插補誤差；⑹其它誤差，如檢測誤差、外界環境變化引起的環境誤差。
機床中常用的傳動機構有：帶傳動、齒輪傳動、齒輪-齒條傳動、滾珠絲杠螺母幅。這些傳動機構引起的誤差也是機床傳動誤差的主要影響因素。
1.3主要性能差距
就機床機械結構方面，國內外數控機床的差別并不大，采用的生產技術也相差無幾，而其最大的差別體現在伺服控制系統和核心傳動功能部件的轉動和進給速度、位置精度和可靠性方面，以及整個機床的制造裝配工藝水平與整體質量，這是國外產品占有相當份額的原因所在。
國內外此類產品的主要性能差距有如下幾個方面：⑴主軸轉速；⑵快速進給速度；⑶位置精度；⑷其他性能。
2.提高位置精度的主要方法
提高數控機床的位置精度通常采用誤差防止和誤差補償兩種方法。誤差防止法是通過機床合理設計、零部件加工、合理裝配、機床環境控制和正確使用來減少或消除可能存在的誤差源，此方法是保證數控機床位置精度的最基本、最有效的手段。誤差補償法是通過分析影響機床加工精度的不同類型誤差的來源，進行機床誤差數學建模，通過對機床機械系統的誤差進行修正，從而提高機床的加工精度。
2.1誤差防止法
數控機床的幾何尺寸誤差主要來自于機床零件的形狀和裝配誤差，因此在機床零件的加工和裝配過程中，改進工藝方法和提高零件質量，以達到減少幾何誤差的目的。此外，對于機床熱變形誤差和振動誤差，通過校核數控機床結構的剛度和熱傳導特性可達到減少誤差的目的。與普通機床相比，數控機床有插補誤差和伺服誤差，采用合理的插補計算和伺服控制方法，可以減少該項誤差。
⑴幾何誤差。機床組成零部件的幾何誤差直接影響機床的加工精度和加工工件的誤差，其中機床主軸、導軌和進給系統零部件的幾何精度等級影響最大。因此，可以通過提高機床組成零部件的幾何精度來提高機床的加工精度，尤其要從主軸、導軌和進給系統這三個主要組成部分著手做深入研究。隨著靜壓軸承、動壓軸承、氣壓軸承等的研制和應用，數控機床的主軸回轉精度可達0.01μm。另外，滑動導軌、液體和氣體靜壓導軌、動壓導軌的使用，機床的直線度誤差0.005μm/1000mm。
⑵熱變形誤差。熱變形誤差是機床的發熱部位產生熱量，熱量通過各種介質向外傳遞，導致機床關鍵零件變形從而產生誤差。熱變形誤差是繼幾何誤差之后影響機床加工精度的第二大影響因素，熱變形誤差補償是提高機床精度的重要途徑之一，對熱變形誤差補償的研究晚于對幾何尺寸誤差研究，目前減小熱變形誤差的方法主要有硬補償和軟補償兩種方法。根據熱變形誤差產生的過程可以看出，減少和防止熱誤差變形有以下三個途徑：減少熱源和控制熱流、優化機床結構設計和改善熱傳導性能。在精密和超精密零件加工中，這些機床的幾何精度比較高，因此，降低熱變形誤差已經成為提高加工精度的主要途徑。一方面采用空氣靜壓軸承、磁懸浮軸承，減少摩擦，進而減少由此引起的熱量；另一方面，合理布置機床結構，盡量采用對稱布置，加快溫度場熱平衡，將相變理論應用到機床基礎件的方法來減小熱平衡也是近年來研究的新思路。
⑶伺服跟隨誤差。進給伺服系統是數控機床的一個重要組成部分，其性能直接影響零件的加工質量和生產效率。伺服系統靜、動態特性對數控機床的定位精度、加工精度和位移速度有直接影響，對伺服系統的要求主要是精度、快速性和穩定性三個方面。數控機床伺服系統是按照數控裝置的控制指令實現，由步進電動機或伺服電動機與傳動機構結合來傳動，因此，引起伺服系統的變化復雜，進而影響到加工誤差。在數控機床的控制系統中，各坐標軸伺服系統準確跟蹤數控指令的能力十分關鍵。目前對伺服系統跟隨誤差的研究主要集中在單軸伺服系統和多軸伺服系統性能的提高和改善兩個方面。由于伺服控制系統根據反饋方式不同，分為開環控制和閉環控制系統兩種控制方法。
⑷插補誤差。在數控加工過程中，對于復雜零件的加工，由于刀具運行軌跡非常復雜，計算工作量大，很難準確地滿足數控加工的實時性要求。因此在實際加工中，根據加工時進給速度的要求，采用插補運算的方法，完成在起點到終點的數據點密化工作，從而形成坐標軸的運動軌跡。針對插補運算過程中存在的誤差問題，采用二維非參數曲線插補算法、弧長接近參數值的五次樣條曲線、二次泰勒級數展開式基礎上的參數補償等方法，來減小插補誤差，提高插補計算精度。
⑸其它誤差。①環境誤差；②檢測誤差。
2.2 誤差補償法
誤差補償法既要涉及機床各種誤差的正確測量，而且也存在機床誤差的運動學建模的問題。運用現代測量工具和技術測得機床幾何誤差比較容易，但機床熱誤差的精確測量相當困難。
運動學建模是對于與機床運動相關的誤差成分來建立數學模型，所有的誤差均需要通過實測獲得，在補償過程時，誤差補償系統則根據運動學和誤差模型以及實時反饋得到機床的最終誤差，再進行實時補償。
誤差補償法主要分為硬件補償和軟件補償。以前的機床誤差補償研究多集中在修改后臺程序方面，隨著現代微處理器技術、數字控制技術和傳感測量技術的快速發展，數控機床軟件誤差補償技術已逐漸發展成為提高機床位置精度的主要手段。
結論
現代制造業逐漸進入高效率，高精度方向，數控機床和其他設備的性能要求也在不斷增加。誤差補償技術提高數控機床主要手段的準確性，這已經是當前迫切需要解決的問題。
參考文獻
篇9
關鍵詞：精密數控機床；成形運動；誤差
根據研究的對象和目的不同，多軸機床成形系統運動學模型有多種不同形式，如刀具成形函數、成形運動約束方程、空間誤差模型等等。機床有誤差運動的運動學建模又稱機床精度建模。不論對機床加工精度預測還是對機床誤差補償，機床精度建模都是最為基本而又關鍵的工作。
一、多軸精密數控機床成形運行
成形運動按其在切削加工中所起的作用，又可分為主運動和進給運動兩類。
1.主運動。由機床或人力提供的主要運動，它促使刀具和工件之間產生相對運動，從而使刀具前面接近工件，直接切除工件上的切削層，使之轉變為切屑，從而形成工件的新表面。通常主運動消耗的功率占總切削功率的大部分。例如，臥式車床主軸帶動工件的旋轉，鉆、鏜、銑、磨床主軸帶動刀具或砂輪的旋轉，牛頭刨床和插床的滑枕帶動刨刀，龍門刨床工作臺帶動工件的往復直線運動等都是主運動。主運動可以是簡單的成形運動，也可以是復合的成形運動。例如，用車刀車削外圓柱面，車床主軸帶動工件的旋轉運動B1就是簡單的成形運動。主運動就是復合的成形運動，它在切除切屑的同時形成了所需的螺旋表面。
2.進給運動。由機床或人力提供的運動，它使刀具與工件之間產生附加的相對運動，是使主運動能夠依次地連續不斷地切除切屑的運動，以便形成所要求的幾何形狀的加工表面。在機床上，進給運動可由刀具或工件完成，它可以是間歇的也可以是連續進行的。但無論是哪一種情況，進給運動只消耗總切削功率的一小部分。進給運動可能是簡單成形運動，也可能是復合的成形運動。例如在車床上車削外圓柱表面時，床鞍帶動車刀的連續縱向移動；在牛頭刨床上加工平面時，刨刀每次往復一次，刨床工作臺帶動工件橫向移動一個進給量等都是進給運動，且都是簡單的成形運動。用成形銑刀銑削螺紋時，進給運動是銑刀相對于工件的旋轉運動。
二、多軸機床空間誤差建模流程
多體系統運動學理論運用于數控機床的精度建模，首先根據多軸數控機床的拓撲結構，用低序體陣列來描述機床各部件的關聯關系，再用齊次特征矩陣來表示各部件之間的幾何特征，計算刀具體在工件子坐標系中的姿態以及刀具成形點在工件子坐標系中的位置坐標，就可以完整地推導出有誤差運動的運動學模型和機床在各種加工條件下的成形運動約束方程，為進一步分析數控機床運動誤差以及提高加工精度提供基礎。
由于各種因素產生的誤差影響，機床實際的成形運動軌跡不可避免地會偏離指令運動軌跡，因此按理想條件建立的數控機床成形運動模型并不能真實反映實際的成形運動狀況，需要對實際的有誤差加工過程進行分析、研究，建立起符合實際情況的數控機床成形運動過程模型。
多體系統運動學理論運用于數控機床的精度建模，首先根據多軸數控機床的拓撲結構，用低序體陣列來表達，這對所有的不同結構的機床都是很容易的。低序體陣列描述了機床各部件的關聯關系，因此機床各部件的運動誤差對刀尖而言的阿貝誤差影響，由于機床各部件非正交而形成的誤差耦合（縮、放作用）都包含其中了。用齊次特征矩陣來表示各部件之間的幾何特征，通過統一的模型，刀具體在工件子坐標系中的姿態以及刀具成形點在工件子坐標系中的位置坐標都可以計算出來，這樣就可以完整地推導出了有誤差運動的運動學模型和機床在各種加工條件下的成形運動約束方程。
三、多軸精密數控機床的誤差分析
機床誤差即刀具體在工件子坐標系中的姿態誤差以及刀具成形點在工件子坐標系中的位置坐標誤差，來源于各個部件的幾何誤差（包括靜態及運動誤差）。低序體陣列中序列越低的部件影響越大，這就是為什么超精密車床多采用T型導軌布局，而不用交迭（cross）型導軌布局的原因。有時為了簡化問題，常將次要部件的誤差視為零，只對某一感興趣單元誤差帶入模型并通過歸一化處理求得誤差增益系數，然后用表格方式來分析誤差的影響。已知部件各誤差，通過模型求解機床最終誤差，這是誤差的正解問題。已知機床的最終誤差，例如在機床上加工一個試件，然后通過精密計量測出工件誤差，要計算出機床上各部件的誤差稱為誤差的逆解問題。從理論上說，模型的逆解問題是多解的，不可能獲得唯一解，原因是缺乏足夠的邊界約束條件。但通過設計被試工件，使加工分解為單維或少維加工運動，結合誤差增益系數分析，得到半定量或近似解的可能性還是存在的。另一種求逆解問題是已知加工誤差，求解數控系統各維運動的補償量。由于每一個運動部件只有一個電機，一維可控，因此通過誤差分解和模型正解的迭代是可以比較方便求出補償量，前提是模型必須已知。所有的數控機床都會受到誤差的影響，這些誤差包含系統誤差和隨機誤差，而幾何誤差是系統誤差的一部分。幾何誤差不隨時間變化，具有重復性，因此可以通過建立機床的誤差模型計算得到幾何誤差，并置大部分幾何誤差可以通過校準和標準誤差測量方法抵消。除了上述機床形式誤差建模的通用性之外，對不同種類誤差也可通過對幾何或運動誤差的轉換，再用通用的方式來建模。例如熱膨脹、工件自重和部件自重、切削力、加工曲面時的加速慣性力、動平衡、材料變化及振動等影響都可通過熱力學、材料力學、電磁力學等方法求出其對部件幾何尺寸或運動誤差的對應量值。
四、結論
基于多體系統理論的數控機床成形運動、誤差分析和建模方法，全面考慮影響機床加工精度的各項因素以及相互耦合情況，以特有的低序體陣列來描述復雜系統，使運動學建模過程具有程式化、規范化、約束條件少的特點，易于解決復雜系統運動問題。
參考文獻：
[1]張紹新. FANUC-0i數控機床伺服系統的動態誤差分析及補償方法探討[J]. 安徽建筑工業學院學報（自然科學版），2013，03：97-100.
篇10
我國從1958年開始研制數控系統技術，到1966年研制成功晶體管數控系統，1972年又研制出集成電路數控系統，但由于國產元器件不配套，加之工藝和技術還不夠成熟，因此沒有進行大規模生產.從1985年以后，我國的數控機床，在引進、消化國外技術的基礎上，進行了大量的開發工作，尤其是進入上個世紀90年代，我國數控系統的各方面研究力量在集中優勢、突破關鍵、以我為主、發展產業的原則基礎上，逐步形成了以航天數控集團、機電集團、華中數控、藍天數控等國有企業，在關鍵技術上己達到國際先進水平，數控機床可供品種己超過300種。
隨著數控加工在機械制造業中的廣泛應用，數控操作者的大量培訓便成為迫切需要解決的問題.在傳統的操作培訓中，數控編程和操作的有效培訓必須在實際機床上進行，這既占用了設備加工時間，又具有風險，培訓中的誤操作又經常會導致昂貴設備的損壞.而計算機技術的發展，尤其是虛擬現實技術和理念的發展，產生了可以模擬實際設備加工環境及其工作狀態的計算機仿真培訓系統.它用計算機仿真培訓系統進行培訓，不僅可迅速提高操作者的素質，而且安全可靠、費用低。
國外從上世紀80年代開始，在數控仿真方面做了大量研究工作.數控加工仿真涉及造型技術，經歷了基于線框圖形的幾何仿真、基于直接實體造型的數控仿真以及基于離散空間的數控仿真.同時，數控仿真正從幾何仿真走向加工過程物理仿真的研究，開發了基于數值分析和模擬來預測工件、刀具物理屬性的原形軟件，取得了許多研究成果.經過多年發展，國外的數控仿真技術己形成了商品化軟件，如：日本的Sony公司研制的FREDAM系統可對球頭銑刀加工自由曲面進行三維仿真，并進行干涉、碰撞檢查;英國Delcam公司的產品PowerMILL，不僅提供五軸聯動的實體切削仿真過程，而且提供五軸加工機床動作仿真過程，動態仿真五軸加工過程機床各軸各機構運動關系，仿真軟件支持擺刀軸、雙旋轉工作臺、擺刀軸與旋轉工作臺的組合;美國CGTech公司開發的數控仿真軟件vERICUT，不僅實現多軸仿真，還增強了切削狀態分析功能，還有法國Delmia公司的VNC，CIMCO公司的CIMCOEdit等其它數控仿真軟件.此外，國外一些著名的CAo/CAM軟件（如：UG.Pro/E.MasterCAM）也都具有NC加工仿真的能力.以色列的CAD/CAM軟件Cimatron的數控加工技術一直處于世界領先的地位，它也提供了可視化的加工仿真模擬，以彩色圖的形式顯示當前加工結果及其加工余量，使用戶可以檢查加工過程的合理性與正確性;可以任意剖切旋轉來觀察加工的結果，還可以進行仿真校驗、定量分析、加工工時估算等;也可以手動單步檢查生成的刀具軌跡.著名軟件UG的機床仿真模塊Unisim也具有完善的數控加工仿真能力.但是這些軟件大多價格昂貴，對硬件的要求也很高，而數控仿真也只是軟件眾多功能中的一部分。
目前，國內市場上也有一些功能較完善的數控仿真軟件，如南京宇航自動化研究所的YHCNC系列數控仿真軟件，支持多種數控系統，具有良好的用戶界面，真實感圖形顯示的效果也較好，系統運行效率高.此外，還有上海天傲科技有限公司的TNS數控仿真系統，廣州紅地技術有限公司和韓國Cubictek公司合作開發的金銀花從CNC仿真軟件，上海蓋勒普工程技術有限公司的數控加工編程校驗和仿真軟件PredatorVirtualCNC等。
我國數控仿真技術雖然發展迅速，但是仍然存在以下不足：
（1）仿真的速度和精度問題一直是數控仿真研究的難點，兩者互相制約.降低精度提高速度會影響工件形狀，從而影響圖像真實感;反之，仿真真實感增強，但是隨之帶來CPU和內存資源等消耗增大的問題，會影響仿真實時性.此外，數控仿真也存在其它真實感問題，如仿真模型不能表現粗、精加工時的紋理形態，不能生成與實際形態一致的切削模型。
（2）數控加工仿真幾何造型系統基本元素均由理想形狀幾何形體構成，不包含任何物理性質，體現不出物體相互作用時物質微觀結構的物理變化（如力、熱變形等）及其物體宏觀形狀（如工件形狀、位置、表面質量）的改變。
（3）對數控加工過程沒有進行實質性仿真，既沒有考慮工藝系統中物體相互作用時的“消亡”.（如刀具磨損）與“派生”（如切屑等）問題，也沒有真正考慮工藝系統中各部件在運動（切削和空程）過程中的“順行”與“干涉”問題。