磨削数控系统管理论文

摘要：改革开放以来，我国各行各业都取得了飞速的发展，尤其是随着科技水平的不断提高，机电自动化中传感器技术也开始应用到了企业以及国家重型机器的生产过程中，尤其是对于一些制造业而言，更是关系到其今后在市场经济中的核心竞争力。由此可见，实现机电自动化的同时，加强对于传感器技术的应用显得尤为必要和迫切，为此还被列入到了中国制造2025的行动纲领之中。今天小编为大家精心挑选了关于《磨削数控系统管理论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

磨削数控系统管理论文 篇1：

数控机床电气中的HMI控制系统研究

摘要:文章从机床加工系统的电气系统结构及功能、功能部件、HMI上位机、锁相伺服控制系统、进刀系统操作及运行说明等诸多方面，对数控机床电气中的HMI控制系统进行了全面地论述。文章最后通过对HMI控制系统的详细阐述，从中还介绍了HMI控制系统的运行、操作、维护以及通讯等相关的说明。

关键词:数控机床 电气控制 HMI系统

HMI是机床完美的自动控制系统。无论是对于小型车间加工，还是大量的成批生产，HMI都是数控机床电气系统的最佳选择。HMI和SIMODRIVE可以被广泛应用于汽车工业、模具制造业、航空制造业、消费类物品制造业、能源和动力设备制造业等制造自动化领域，HMI控制系统都能够充分满足在各种领域内的具体要求。同时，本地化的研发和生产将使HMI数控产品更加贴近中国市场，满足广大用户的需求。我们还致力于中国数控加工领域的人才培养事业，HMI数控教育培训软件已成为大专院校、职业学院进行数控教学的有力工具。 

1 电气系统结构及功能

1.1 控制电机。控制电机主要用于对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如反应快、精度高、运行可靠等；而一般普通旋转电动机主要用于能量变换，要求有较高的性能指标。控制电动机在自动控制系统中通常作为执行元件、检测元件和解算元件，具有体积小、功率小等特点。按功能分：测量、放大、执行、校正电动机四种。

1.2 電气系统功能结构框图。

系统功能结构图如图1所示。

HMI上位机经串行通讯总线将机床控制、电子锁相伺服控制、进刀控制等系统连接,通过HMI上位机及操作台发送控制命令、传送和接收数据信息,从而控制砂轮主轴(B轴)和工件主轴(C轴)、砂轮径向进给轴(X轴)、砂轮切向进给轴(Y轴)、工件架齿向走刀轴(Z轴)的联动运行,实现对齿轮的精确磨削。

2 功能部件说明

2.1 HMI上位机。HMI上位机采用嵌入式一体化触模式工控机,具备RS485、 RS232、网口、USB等多种接口,便于今后的功能扩展,本项目主要考虑采用RS485口(内部含光电隔离)。软件部分采用windows CE平台下的组态软件,这样不需要进行底层驱动软件的开发(部分仅针对PLC的通信驱动软件需自己开发),介面具有动态画面效率,人机交互信息更具亲合力。主要功能包括:基本参数设置,操作及运行控制,报警信息显示及查询,实时状态信息和厂商信息显示等。

2.2 锁相伺服控制系统。锁相伺服控制系统是本数控机床的核心部分,控制被磨削齿轮与蜗杆砂轮转速的精确同步运转。该系统是一个带位置反馈的自动控制系统,系统的基本原理是利用输出量反馈给输入端的信号与输入给定值的偏差值,使系统产生控制调节量去抵消运行误差和扰动的作用,以保持输出量在一定精度范围内跟踪给定量。根据反馈量的不同,可以构成不同的控制系统,当引入频率或相位反馈时,构成我们所称的锁相伺服控制系统。其控制原理图如图2所示。

2.3 进刀系统。进刀控制系统主要由进刀控制装置(包括:X/Y/Z轴进刀运动控制电路板)、X/Y/Z轴伺服包、X/Y/Z轴驱动电机和相配套的光栅等组成,运动控制器通过RS485/RS422串行通讯总线与上位机连接,收发相关的命令、数据、状态信息等参数,从而控制X/Y/Z轴电机完成相应的运动。

3 使用说明

3.1 操作及运行说明。开机之后,上位机进入用户登录窗口,操作人员输入用户名,密码,进入主界面。主界面提供“工作主界面”和“系统功能管理”两部分功能。系统管理包括 [退出登录]、[登录用户]、[用户管理]、[退出系统]和[修改密码]组成。

主界面由四部分组成:信息栏,菜单栏,操作栏,报警与时间信息显示栏。信息栏:显示当前设置的参数和系统当前的状态信息；菜单栏:菜单栏位于界面最下面,用来控制各界面间的切换,点击即可进入相应界面；操作栏:各轴目标位的设置和相关动作的设置；时间与报警信息显示栏:显示当前的日期、时间和报警信息。

3.2 使用维护说明。本数控系统具备自诊断功能,并且提供解决方案(会在数控界面控制中显示),供用户参考。厂商信息为系统内部数据转换监视与图纸查看窗口,在系统调试时,可以根据厂商信息窗口实时监视各部件信号是否正常,以方便调试。

4 结语

本文设计了一种基于HMI控制的数控机床电气控制系统,按部件对其进行了简单的介绍说明。

参考文献

[1] 童晓姝.HMI技术在工业控制领域的广泛应用[J].科技咨询，2010

[2] 朱弘峰.人机接口二次开发与数控机床再制造[J].中国科技，2009

[3] 肖本贤.锁相伺服控制系统及其在CNC机床中的应用[J].机械制造，2011

作者：于立 朱汉伟

磨削数控系统管理论文 篇2：

机电自动化中传感器技术的应用

摘 要：改革开放以来，我国各行各业都取得了飞速的发展，尤其是随着科技水平的不断提高，机电自动化中传感器技术也开始应用到了企业以及国家重型机器的生产过程中，尤其是对于一些制造业而言，更是关系到其今后在市场经济中的核心竞争力。由此可见，实现机电自动化的同时，加强对于传感器技术的应用显得尤为必要和迫切，为此还被列入到了中国制造2025的行动纲领之中。鉴于其重要性不言而喻，为此，主要就机电自动化中传感器技术的应用这一主题进行浅析。

关键词：改革开放；机电自动化；传感器技术应用

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.20.101

1 传感器技术的基本概念

如果按照我国国家标准，传感器应该是一种：“能够感受到被测量，并且可以按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者是装置”。作为获取信息的一种重要手段，它还和通信技术以及计算机技术共同构成了当下信息技术的三大支柱。从目前看，关于传感器技术的运用，早已渗透到工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护等领域，并且对我国的经济发展，社会进步做出了巨大的贡献。

2 机电自动化中传感器技术的应用现状

2.1 机电自动化程度过低

现如今，很多的发达国家在现代机械行业技术的运用方式上，都已经达到技术智能化和自动化的水平了，并且也在机械行业中取得了突出的成效。其中最具有代表性的就是车联网技术的运用。

最早的车联网产品，主要用于安防服务，例如通用的OnStar、福特的SYNC等，在互联网发展影响下，随着购车人群的年轻化，车联网的存在不仅增加了汽车的安防功能，还满足了年轻人对于信息娱乐功能的需求，甚至还可以通过加强车辆与周围环境的互动，让车辆的出行更加安全、便利、高效。然而对于我国很多机械企业而言，单机自动化、刚性自动化等技术都还停留在初级的阶段。总之，现代机械行业机电自动化技术已经不再适应时代的发展需求了，因此必须要对此现状进行改变。

2.2 传感器技术水平过于落后

纵观国外发达国家的机械行业发展，在机电自动化技术上的应用上可谓是做到了精益求精，尤其是传感器技术更是得到了广泛的应用。但是我国的一些现代机械行业中，机电自动化中的传感器技术不仅没有引起高度的重视，而且还缺乏严格的系统管理。

一辆国内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器，而豪华轿车上的传感器数量多达200只，主要在于传感器是汽车电子控制系统的关键部件，因此也更加受到豪华汽车生产商的高度重视。

3 机电自动化中传感器技术应用存在的问题

3.1 现代机电自动化中传感器技术不够精密化

目前，我国在现代机械行业的机电自动化技术应用中最大的问题，就是传感器技术的精密程度有待提高。

所谓精密技术，一般是以纳米技术、微细加工为代表的一系列超精密加工的技术手段。现阶段，部分大型企业所使用的传感器技术已经进入到微型机械电子技术与微型机器人发展的时代中，并不断朝着小、精、简的方向迅速发展，但是此技术的应用范围和强度还没有得到广泛的普及。与此同时，精密技术也越来越得到了消费者的青睐，以至于很多大型的家用电器和电子产品，从外形到细节都要在技术上进行不断的优化，这其实也反映出了人们也在不断追求着更加精细的生活方式。可见，在未来的一段时间内，小、精、简的传感技术发展趋势将成为我国机械行业机电自动化发展的主流趋势，因此，不断提高机电自动化中传感器技术的精密化程度显得尤为重要。

3.2 现代机电自动化中传感器技术不够清洁化

自从可持续发展这一理念提出之后，节约资源就成了社会各界都在广泛热议的一个话题，尤其是机械行业，为了改变不够清洁化的问题，随着机电自动化中传感器技术的运用，也开始纷纷加入到了节约资源的队伍当中。其中，干式加工技术就是其中比较具有代表性的。

干式加工技术，一般是被应用到干磨削以及干切削工作之中。和大量使用切削液相比，这种技术不仅能够有效的降低生产成本，而且还能有效地保护环境质量。

传统的磨削技术加工会造成大量的油气和烟雾，而这在一定程度上也使得环境受到了严重的威胁，但是干磨削方式，主要是借助热交换器进而实现对空气进行冷却压缩，所以等到空气的温度降低以后，只需要在磨削部位喷洒适量的氮气，就可以有效减少压缩空气中所产生的热量，总体而言，有效地弥补了传统磨削加工的不足之处。

至于干式加工技术，作为当下被广泛使用到的一种机械加工技术，不仅能有效缩短加工时间，而且也相应提高了工作效率。比如，在对丝杠进行加工的时候，通常就是先对螺纹进行加工，然后再进行淬硬等相关工序的处理，最后才是做好精磨工作的处理。总之，干式加工技术在节约资源型机械行业机电自动化传感器中的运用还是比较频繁的。

3.3 现代机电自动传感器技术不够虚拟化

在机械行业机电自动化中，虚拟化开始成了传感器技术应用的一大特征。它不仅可以大大降低产品在生产过程中的经济风险，同时也能加快企业产品的研发和生产速度。针对当前传感器技术应用还不夠虚拟化的问题，需要引起高度重视。

计算机仿真，一直以来都是机器运作实现虚拟化的核心要素，只有充分利用仿真软件，才可能模拟出相对真实的系统，进而保证企业产品设计以及相关工艺变得更加合理性，同时也能及时的发现产品制造中可能存在的一系列问题。总之，虚拟化将会是未来机械行业机电自动化中传感器技术发展的主要趋势，并且还具有优化生产工艺、提高产品质量、降低成本等作用。

3.4 现代机电自动化中传感器技术之智能化

促使传感器技术更加智能化，既能有效缩短机械制造行业的加工周期，同时也能有效提高其加工的速度。比如，冷加工工艺，为了确保其自动化，主要就可以采用以下三个办法：

首先是多重加工，即意味着加工中心等设备集各种加工方式于一体，并完全通过计算机尽进行控制，以此有效实现各种切削的加工过程，而这样也能在很大程度上减少机械的辅助时间以及产品的加工周期。

其次是提高切削速度。由于切削工作难以凭借人力完成，因此必须要借用TIC硬质合金刀具、涂层刀具等高性能的智能刀具，才能在最大程度上有效提高切削速度。

最后很重要的一点是运用新的加工工艺。例如，利用电火花、激光等精密技术加进行制造加工；而对那些性能比较特殊、加工难度比较大的材料，则需要在特定的背景或者环境下，适当采用新的工艺技术，比如在加温或震动中进行切削。

4 机电自动化中传感器技术应用的发展方向

4.1 传感器技术在机械加工过程中的应用

传感器技术应用虽然还不够成熟，但是却在机械加工过程中发挥着极其重要的作用。通过研究调查发现，传感器技术几乎运用到了机械加工行业的所有环节。比如：在加工产片之前，为了保障整个加工过程的有效性，首先需要对加工设备进行自动化的检测；而在加工过程中，则可以借助相应的传感器技术，对切削力加工条件进行实时的监测，进而才能保证整个加工过程顺利进行。又或者在机械加工工序结束之后，除了对加工的机械产品进行自动化检测，还可以使用传感器技术对机械产品的平面度以及相关参数进行检测，而这样也能在最大程度上确保机械产品的加工质量。

4.2 传感器技术在汽车领域中的应用

传感器技术除了在机械行业发挥一定的作用外，同样也对汽车行业产生了十分重要的影响。尤其是随着汽车生产制造领域的不断发展，汽车生产过程中也开始广泛应用传感器技术。

在很多汽车装置中，比较有代表性的传感器技术运用就是驱动防滑装置。总体而言，汽车生产使用了传感器技术之后，呈现出两方面的特性：

一是适应性能强。由于汽车在实际的行驶过程中，经常会遇到恶劣的户外环境，因此，汽车传感器的使用必须要具备很强的环境适应能力，比如：耐高温、耐高压等性能就尤为必要。

二是抗干扰性能强。研究发现，在汽车发动机舱中，普遍安装了传感器。主要是因为汽车发动机在启动时，往往会产生高温高压，但是应用传感器技术之后，则能够有效抵抗高温高压的产生，同时还能避免汽车在路面的行驶过程中产生较大的振荡。

4.3 传感器技术在数控机床领域中的具体运用

传感器技术在数控机床领域有着较为广泛的应用。主要表现为：通过采集刀具移动轨迹等信息，从而将其转化为科学的数字信号，并技术输入到数控系统中，当这些信息经过编码运算之后，系统也就会自动的发出指令。

实际上，在数控机床中，红外传感器、感应同步器等是比较常见的，这些传感器的主要功能就是对刀具及工件的位置等加工参数进行监测，这样不仅能够及时地帮助技术人员合理控制相关参数，而且还可以实现机电自动化高精度的加工。

5 结语

随着我国机械行业市场竞争不断加剧，机电自动化技术的运用不僅成了行业竞争的有力武器，同时也成了衡量国家科技发展水平的重要标志。实际上，从当前我国机械行业的发展情况可知，其中还是存在诸多的问题，因此，只有不断创新传感器技术的应用，从而使得我国的机械制造业水平也步入到世界先进行列。

参考文献

[1]李琰琰.机电技术中传感器技术的应用研究[J].无线互联科技，2014，（08）.

作者：臧鸿志

磨削数控系统管理论文 篇3：

浅谈机械制造的智能化技术的发展趋势

【摘要】机械制造业国国民经济的基础产业，它在国民经济GDP所占的比例以及对其他产业的感应系数都很重。机械制造业的发展直接影响到我国国民经济各部门的发展，影响到我国国计民生和国防力量的强大。放眼全球，制造业，特别是机械制造业和高技术的关系中，有两种发展趋势，一是智能化科技极大地改变着制造业，二是制造业正在全方位地走向智能化技术。

【关键词】机械制造；智能化技术

一、机械制造智能化技术的发展

机械智能化技术就是指将传统的机械制造技术与现代科学技术相结合，通过信息技术渗透、新产品的研制与开发，设计与制造、管理与销售等各个领域，形成以精密成型与加工技术、现代设计技术、自动化技术、系统管理技术等为丰要范畴的先进制造技术，在现代制造系统中，智能化技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前，智能化技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

二、智能化技术发展趋势

1、性能发展方向

（1）高速高精度高效化。现代化机械制造技术发展的方向之一是精密加工，超精密加工技术，微型机械。精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加上（如机械化学研磨，超声磨削和电解抛光等）三大范畴。目前，纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用，纳米技术大大促进了机械科学、光学科学、测最科学和电子科学的发展。而超精密加工技术正朝着纳米技术发展。譬如美国1997年首次制造出直径仅为60μm的静电微型电机，以及几十微米的微型齿轮、弹簧及微型机构。

（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大。可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群拉系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

（3）工艺复合性和多轴化。机械制造业智能化正在向工艺复合性多轴化发展，主要目是增强复合加工，即减少生产环节、生产工序、生产辅助时间的。正朝着多轴，多系列控制功能方向发展。譬如某一台数控机床的智能化加工，把工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀，旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。

2、功能发展方向

（1）向用户界面图形化发展。用户界面的概念是通过数控系统来实现与使用者之间的对话接口。图形化用户界面比较直观，操作也更简单。大多情况下，用户只需要通过鼠标的单击就能完成任务，计算机系统会以窗口或者对话框的形式显示相应信息。图形化用户界面是个统称，包括许多元素，如图标，窗口，菜单，对话框等。图形用户界面大大地方便了非专业人士的使用。操作工可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程，三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。

（2）向科学计算可视化发展。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

（3）向插补和补偿方式多样化发展。多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

（4）向集成化发展。高度集成化CPU，RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片等控制系统，大大提高了机械制造业智能化的性能，同时LED平板显示技术，具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点。机械制造业智能化控制系统向集成化发展是将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度，减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，大大提高了系统的可靠性。

3、体系结构的发展

（1）集成化。高度集成化CPU，RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片等控制系统，大大提高了机械制造业智能化的性能，同时LED平板显示技术，具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点。机械制造业智能化控制系统向集成化发展是将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度，减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，大大提高了系统的可靠性。

（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化，根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服，PLC、输入输出接口、通讯等模块，做成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作，通過机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行。不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，近几年计算机联网形成了巨大的浪潮，它使计算机的实际效用得到大大的提高。机械制造业智能化采用网络化机可进行远程控制和无人化操作，通过联网，对加工产品进行编程，设定、操作、运行，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。

三、结论

机械制造的智能化技术是现代技术和工业创新的集成，是国家机械制造业的水平的重要标志，更是国家工业的基础和支柱。因此，我们应在了解机械制造的智能化技术发展趋势，让我国现代机械制造业与世界发达国家站在同一起跑线上。

【参考文献】

[1] 武克艳， 张秀峰. 浅谈先进机械制造技术的特点及我国机械制造技术的发展趋势[J]. 内燃机与动力装置， 2008（03）.

[2] 吴耀金， 张治民， 于建民， 薛 勇. 先进制造过程的测试技术及其发展趋势[J]. 锻压装备与制造技术， 2006（06）.

作者：程玉林　孙允月