数控机床的平均无故障时间
数控机床技术发展现状及趋势
数控机床技术发展现状及趋势赵学明（广东工业大学，广东广州５10006)摘要：现在世界上很多发达的工业化国家在生产中广泛应用数控机床。
随着电子技术和控制技术的飞速发展,当今的数控系统功能已经非常强大，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。
随着科学技术的发展,世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求。
当今数控机床正在不断采用最新成果,朝着高速化、超精度化、多功能化、智能化、系统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展。
关键字：数控机床、技术、现状、发展趋势引言从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。
数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。
数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。
数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。
进入２1世纪，我国经济与国际全面接轨,进入了一个蓬勃发展的新时期。
机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力,加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。
随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。
１数控机床的简单介绍车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。
能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。
中级数控车工附加试题(答案)
跳动 C、同轴度 D、平行度 29、常用地址符（ A ）对应的功能是指令主轴转速。A、S B、R C、T D、Y 30、预加工第一象限的斜线起始点在坐标原点用逐点比较法直线 插补，若偏差函数大于 0，说明加工点在（ B ）。 A、坐标原点 B、斜线上方 C、斜线下方 D、斜线上 31、在铝、铜等有色金属光坯上划线一般涂（ A ）。A、石灰水 B、锌钡白 C、品紫 D、无水涂料 32、在等误差法直线段逼近的节点计算中任意相邻两节点间的逼 近误差为（ A ）误差。A、等 B、圆弧 C、点 D、三角形 33、符号“IT”表示（ A ）的公差。A、尺寸精度 B、形状精度 C、位置精度 D、表面粗糙度 34、英制输入的指令是（ C ）。A、G91 B、G21 C、G20 D、G93 35、数控系统自诊断主要有开机自检、离线诊断和（ C ）三种。 A、报警信息 B、参数诊断 C、在线诊断 D、功能程序诊断 36、FANUC 系统中，程序段 N25（ C ）X50.0 Z-30.0 I2.5 F2.0； 表示圆锥螺纹加工循环。A、G90 B、G95 C、G92 D、G33 37、机床通电后首先检查（ B ）是否正常。A、机床导轨 B、各 开关按钮键 C、工作台面 D、护罩
D、砂轮颗粒的尺寸 9、某数控车 X 轴不能进行 JOG 操作，但 Z 轴正常，分析正确的 是（ C ）。 A、机床锁住 B、JOG 方式倍率为零 C、X 轴伺服信号断开 D、急停按钮按下 10、对于锻造成形的工件最适合采用的固定循环指令（ B ）。 A、 G71 B、G73 C、G72 D、G74 11、G98/G99 为（ A ）。A、同组 B、不同组 C、01 组指令 D、 编程公制尺寸 12、同心轴对较长的孔定位可限制工件的（）。 A、两移动、两 转动 B、三移动、一转动 C、两移动、一转动 D、一移动、两转 动 13、微型计算机存储快的是（ D ）。 A、高速缓存 B、外存 C、 寄存 D、内存器 14、锉刀锉至（ C ）行程时，锉刀刀身停止前进，两翼锉至规 定尺寸。A、1/4 B、1/2 C、3/4 D、4/5 15、螺纹千分尺测量的是工件的（ B ）。A、螺纹大径 B、螺纹 中径 C、螺纹小径 D、螺距 16、G41、G42 指令后必须跟（ A ）指令方能执行。A、G00、G01 B、G02、G03 C、G01、G03 D、G01、G02
数控机床可靠性试验研究
Internal Combustion Engine &Parts1概述数控机床的重要性能指标主要为精度、可靠性及其寿命。
可靠性是指系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定功能的能力。
国产机床在出厂时的精度并不比进口机床相差多少，最大的问题就是精度下降很快，而进口机床使用多年精度却依然保持良好。
因此，研究影响机床精度保持性的因素及其影响规律，提出相应的保持和维护机床精度的措施，并提高机床的可靠性，缩小与国外的差距，成为提升国产数控机床水平的首要任务。
2可靠性初步探索可靠性包括广义可靠性和狭义可靠性两种。
广义可靠性是指产品在整个寿命周期内完成规定功能的能力，它包括狭义可靠性和维修性。
狭义可靠性是指产品在规定时间内发生失效的难易程度；对不可修复的产品（包括不值得修复的产品）只要求在使用过程中不易失效，即要求耐久性；对可修复的产品不仅要求在使用过程中不易发生故障，即无故障性，而且还要求发生故障后容易修复，即维修性。
机床的可靠性是需要从可靠性设计、制造、加工、装配、试验、评估以及管理等方面来保证，本文仅从可靠性试验和评估两方面对机床的可靠性进行研究。
3可靠性试验与评估可靠性试验是对产品进行可靠性调查、分析和评价的一种手段。
试验结果为故障分析、研究采取的纠正措施、判断产品是否达到指标要求提供依据。
具体目的有：①发现产品的设计、元器件、零部件、原材料和工艺等方面的各种缺陷；②为改善产品的完好性、提高任务成功性、减少维修人力费用和保障费用提供信息；③确认是否符合可靠性定量要求。
为实现上述目的，根据情况可进行实验室试验或现场试验。
此次以某型数控龙门机床加工零件过程中出现的故障频率为可靠性考核做了可靠性试验方法探究。
可靠性试验流程如图1所示。
平均故障间隔时间MTBF 点估计的计算方法见公式（1）：（1）m ：MTBF 的点估计值；n ：样机数；T j ：评定周期内第j 台机床的累积工作时间，小时；r j ：评定周期内第j 台机床的累积故障数；k ：可靠性修正系数；可靠性修正系数k 见公式（2）：（2）k A ———加速系数（与强化载荷有关）；k T ———工况系数（与转速、功率有关）；k S ———寿命系数（与精度损失、变形等有关）。
数控试卷选择题填空题判断题
1. 数控机床的基本组成：控制介质、数控装置、伺服驱动、测量反馈装置、辅助控制装置以及机床本体等部份。
2. 数控机床按加工路线分类，可分为点位控制、直线控制、轮廓控制。
3. 数控机床一般要求主轴电动机在低速段恒转矩输出，在中高速段时恒功率输出。
4. 滚珠丝杠副的循环方式有外循环和内循环两种。
双螺母结构的滚珠丝杠螺母副常用的预紧方法有垫片预紧、齿差预紧和螺纹预紧等三种。
5. CNC装置的软件又称系统软件由管理软件和控制软件两部份组成。
6. CK6140数控车床型号的含义C 类代号，车床类机床、K 数控、6 落地及卧式车床组、1卧式车床系、40 床身上工件最大回转直径的1/10 （mm）。
7. 美国FADAL公司VMC-15型号含义：V是Vertical的缩写、M是Machining 的缩写C是Centers的缩写、15主要参数之一（工作台宽度的圆整数1/10，mm ）。
8. 数控机床按伺服系统的类型分开环控制系统数控机床、闭环控制系统数控机床和半闭环控制系统数控机床三种类型。
9. CIMS称为计算机集成制造系统；FMC称为柔性加工单元。
10. 常用的插补分类脉冲增量插补、数据采样插补。
11. 数控机床主传动的变速方式主要有变速齿轮、带传动和调速电动机直接驱动三种形式。
12. 数控铣床在进行轮廓铣削程序编制时可使用G41或G42指令建立刀具半径补偿，使用G40指令撤消刀具半径补偿。
13. 在使用C刀具半径补偿算法的数控系统中建立刀补后进行加工时，如果存在有若干段以上不存在指定刀具半径补偿平面内坐标轴的移动指令段，则可能产生刀具半径补偿计算出错14. 数控机床的验收主要包括几何精度检查，定位精度检查、切削精度检查、机床性能和数系统性能检查四个方面的内容。
15. 普通立式加工中心单项加工精度有镗孔精度、镗孔孔距和孔径分散度精度、直线精度、斜线精度、圆弧铣削精度、面铣刀铣平面精度。
16. 数控机床负载试验包括承载工作最大量试验、最大切削力矩试验、最大切削抗力试验、最大切削功率试验。
数控技术历史发展趋势及新技术论文3000字
数控技术历史发展趋势及新技术论文数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
发展历史1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。
由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。
1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。
1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。
20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
数控机床的发展历史和趋势
未来的数控机床
智能化、 3.智能化、网络化： 智能化 网络化：
追求加工效率的智能化，如自适应控制； 追求加工效率的智能化，如自适应控制；提高驱动性 能及使用连接方便的智能化，如电机参数的自适应运 能及使用连接方便的智能化， 算等；简化编程、简化操作的智能化， 算等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自 动编程、智能诊断等。 动编程、智能诊断等。 数控装备的网络化实现了新的制造模式如敏捷制造、 数控装备的网络化实现了新的制造模式如敏捷制造、 虚拟企业等。 虚拟企业等。
数控机床的发展先后 经历了电子管（ 经历了电子管（1952 ）、晶体管 晶体管（ 年）、晶体管（1959 ）、小规摸集成电 年）、小规摸集成电 路（1965年）、大规 年）、大规 模集成电路及小型计 算机（ 算机（1970年）和微 年 处理机或微型机算机 （1974年）等五代数 年 控系统。 控系统。
高精度、高可靠性 高精度、高可靠性: 普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高 普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高 5μm； 到±5μm； 精密级加工中心的加工精度则从± 5μm， 精密级加工中心的加工精度则从±3～5μm， 提高到± 1.5μm。 提高到±1～1.5μm。 数控装置的平均无故障时间值已达6000小时 数控装置的平均无故障时间值已达6000小时 平均无故障时间值已达6000 以上，驱动装置达30000小时以上。 30000小时以上 以上，驱动装置达30000小时以上。
2.复合化、多轴化： 2.复合化、多轴化： 复合化 一次装夹，整体加工。 一次装夹，整体加工。 在加工自由曲面时， 在加工自由曲面时，5轴联动控制对球头 铣刀的数控编程比较简单， 铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣 刀在铣削3 刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切 从而提高加工效率。 速，从而提高加工效率。
数控机床故障诊断复习题有答案
1、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、（直线控制）和（轮廓控制）等几种。
2、数控机床的核心是（数控装置）其作用是处理输入信号并输出（指令）。
3、机床自运行考验的时间，国家标准GB9061-88中规定，数控车床为（16）小时，加工中心为（32）小时。
都要求（连续）运转。
4、数控机床内部干扰源主要来自（电控系统的设计），（结构布局）及生产工艺缺陷。
5、数控机床的进给伺服系统由（伺服电路）（伺服驱动）（机械传动机构）及执行部件组成。
6、干扰是指有用信号与噪声信号两者之比小到一定程度时，（噪声信号）影响到数控系统正常工作这一物理现象。
7、滚珠丝杆螺母副间隙调整方式：（垫片式）（螺纹式）（齿差式）。
8、步进电机的驱动电路一般有（环形分配器）和（功率放大器）两部分。
9、机械磨损曲线包含（磨合阶段）、（稳定磨损阶段）、（急剧磨损阶段）三个阶段组成。
10、数控机床的自动换刀装置中，实现（刀库）和机床（主轴）之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
11、滚珠丝杠螺母副，按滚珠返回的方式不同可以分为（内循环式）和（外循环式）两种。
12、数控机床常用的刀架运动装置有：（四方转塔刀架）（机械手链式刀架）（转塔式刀架）。
13、数控机床故障分为（突发性故障）和（渐发性故障）两大类。
14、数控机床电路包括（主电路）、（控制电路）和信号电路。
15、导轨按其摩擦性质可以分为(滑动导轨)、(滚动导轨)和(静压导轨)三大类。
16、选择合理规范的(拆卸)和(装配)方法，能避免被拆卸件的损坏，并有效地保持机床原有精度。
17、数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要的是检验其（稳定性）和（可靠性）。
18、提高开环进给伺服系统精度的补偿措施有（传动间隙）补偿和（螺距误差）补偿。
19、提高进给运动低速平稳性的措施有：降低（执行部件质量）减少（动静摩擦之差）提高（传动刚度）20、滚动导轨的预紧有两种方法，即采用（过盈配合）采用（调整元件）21、数控机床的可靠性指标有（平均无故障时间）、（平均故障排除时间）和（有效度）。
数控维修复习题
选择题1、滚珠丝杆与电机采用刚性连接时，连接两端的定位孔在装配时要调整的形位公差是（C ）。
A 、跳动 B 、圆度 C 同轴度 D 、位置度2、四位电动刀架换刀时不到位或过冲较大，主要是（A 、霍尔元件偏离磁钢B 、刀架电机的输入电压过高轴器损坏 D 、霍尔元件损坏3、要改变液压卡盘卡爪的夹紧与松开的方向，可（ D ）。
A 、改变液压站油泵电机的转向 B 、把卡盘的正爪改装为反爪 C 、把机床电源任两相位对调 D 、调换进入回转油缸的两条油管的安装位置4、在液压系统中由于油泵、 油缸的效率损失过大， 油箱散热条件较差， 会造成系统 （ D ） 故障产生。
A 、噪声 B 、爬行 C 、泄露 D 、油温过高5、某加工中心运行一个月后，发生 Z 轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差无规律，CRT 及伺 服放大器无任何报警，请问下列哪个原因造成 （ B ）A 、主轴跳动误差大B 、Z 轴联轴器联接螺钉松动C 、加工原点设置错误D 、 编程时Z 轴赋值错误6、四位电动刀架锁不紧时，应先采用（ B ）的办法处理。
A 、延长刀架电机正转时间 B 、延长刀架电机反转时间 C 、用人工锁紧 D 、更换刀架电机7、数控机床工作台或托板的移动方向与位移指令要求方向不一致，最简便的处理方法是（A ）。
A 、修改系统相关参数 B 、改变电机的接线相位 C 、更换螺旋方向相反的滚珠丝杆D 、编程时改变坐标方向8、在立式数控铣床上用盘铣刀对称切削加工平面，检测所加工平面的中部有微凹，是由于（D ）造成。
A 、工作台面不平 B 未调好机床安装水平 C 、工件装夹定位不好 D 、主轴轴线与工作台面的垂直度误差9、 由于空气侵入液压系统，再加上摩擦阻力变化，会引起系统发生（噪声 B 、油温过高 C 、爬行 D 、泄漏10、 调整滚珠丝杆传动间隙是为了保证反向（A ）和轴向刚度。
机械精度 C 、加工精度 D 、重复定位精度 11、刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以正常工作，其原因是（ 12、主轴启动后立即停止，其原因是（B ）。
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MTBF即平均无故障时间，英文是“Mean Time Between Failure”，具体是指产品从一次故障到下一次故障的平均时间，是衡量一个产品的可靠性指标（仅用于发生故障经修理或更换零件能继续工作的设备或系统），单位为“小时”。
数控机床常用它作为可靠性的定量指标。
MTBF的数值是怎样算出来的呢，假设一台电脑的MTBF为3万小时，是不是把这台电脑连续运行3万小时检测出来的呢？当然不是，否则有那么多产品要用几十年都检测不完。
MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217（美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品）、GJB/Z299B（中国军用标准）和Bellcore（AT&T Bell 实验室提出并成为民用产品MTBF的行业标准）。
MTBF计算中主要考虑的是产品中每个元器件的失效率。
但由于器件在不同的环境、不同的使用条件下其失效率会有很大的区别，所以在计算可靠性指标时，必须考虑这些因素。
而这些因素几乎无法通过人工进行计算，但借助于软件如MTBFcal和其庞大的参数库，就能够轻松地得出MTBF值。
每天工作三班的工厂如果要求24小时连续运转、无故障率P(t)＝99%以上，则机床的MTBF 必须大于4500小时。
MTBF5000小时对由不同数量的数控机床构成的生产线要求就更高、更复杂了，我们这里只讨论单台机床：
如果主机与数控系统的失效率之比为10：1（数控系统的可靠性要比主机高一个数量级），数控系统的MTBF就要大于5万小时，而其中的数控装置、主轴及驱动部分等主要部分的MTBF就必须大于10万小时。
其实，我们不必关注MTBF值如何计算，只要知道选择MTBF值高的产品，将给我们带来更高的竞争力。
当然了，也不是MTBF值越高越好，可靠性越高机床成本也越高，根据实际需要选择适度可靠就行了。