韓興華 重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究

1、哈爾濱理工大學(xué)專(zhuān)科論文重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究摘 要 本文針對(duì)山東省榮成市金辰機(jī)械制造有限公司中所使用的TK6910數(shù)控鏜床系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，并提出一種快速有效的機(jī)床研究方法。傳統(tǒng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)主要憑借著多年的經(jīng)驗(yàn)或采用類(lèi)比的方法解決現(xiàn)有的問(wèn)題，但是這些方法已經(jīng)不能提高產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性，必須進(jìn)行更加精確的計(jì)算。精確設(shè)計(jì)的計(jì)算量非常大，而且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大型工程軟件的被開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，充分的解決了現(xiàn)有的這些問(wèn)題。本文根據(jù)重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，推導(dǎo)了進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象的原因，計(jì)算出產(chǎn)生低速爬行的臨界速度，并利用

2、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件Pro/E進(jìn)行仿真分析，研究導(dǎo)軌間動(dòng)、靜摩擦因數(shù)之差、傳動(dòng)剛度和工作臺(tái)質(zhì)量等對(duì)機(jī)床低速平穩(wěn)性的影響。研究結(jié)果表明：導(dǎo)軌間的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)之差越小，傳動(dòng)剛度越高，臨界速度越低，機(jī)床的低速平穩(wěn)性越好；工作臺(tái)的質(zhì)量越小，慣性力越小，越不易產(chǎn)生爬行。為了完善虛擬樣機(jī)模型使其更接近機(jī)床工作的實(shí)際條件，可以利用PROE軟件進(jìn)行仿真模擬。關(guān)鍵詞重型數(shù)控機(jī)床；進(jìn)給系統(tǒng)；爬行；仿真分析；Pro/E目 錄摘 要I第1章 緒論- 1 -1.1 前言- 1 -1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展- 2 -1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容- 3 -第2章 進(jìn)給系統(tǒng)爬行現(xiàn)象的分析- 4 -2.1 進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模-

3、 4 -2.2 爬行與振動(dòng)故障的診斷與排除- 6 -2.2.1 對(duì)故障發(fā)生的部位進(jìn)行分析- 6 -2.2.2 機(jī)械部件故障的檢查和排除- 6 -2.3 進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障的檢查和排除- 7 -2.3.1 速度調(diào)節(jié)器的檢測(cè)- 7 -2.3.2 測(cè)速電機(jī)反饋信號(hào)的檢測(cè)- 7 -2.4 本章小結(jié)- 7 -第3章 進(jìn)給系統(tǒng)中摩擦力學(xué)分析- 9 -3.1 簡(jiǎn)述摩擦力- 9 -3.1.1 摩擦力的基本概念- 9 -3.1.2 摩擦力的分類(lèi)- 10 -3.1.3 摩擦力的研究對(duì)象- 10 -3.2 滑動(dòng)摩擦- 11 -3.2.1 滑動(dòng)摩擦理論- 11 -3.2.2 影響滑動(dòng)摩擦的因素- 11 -3.2.3 特

4、殊工況下的摩擦- 13 -3.3 滾動(dòng)摩擦- 15 -3.3.1 基本概念- 15 -3.3.2 滾動(dòng)的基本形式- 16 -3.4 摩擦振動(dòng)- 16 -3.4.1 摩擦振動(dòng)現(xiàn)象- 16 -3.4.2 摩擦振動(dòng)的特點(diǎn)- 17 -3.4.3 摩擦振動(dòng)產(chǎn)生的原因- 17 -3.4.4 摩擦振動(dòng)的危害性- 17 -3.5 本章小結(jié)- 17 -第4章 基于PROE的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的仿真- 19 -4.1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的概況- 19 -4.2 本章主要內(nèi)容- 19 -4.3 基于Pro/E的NC代碼后處理技術(shù)- 20 -4.4 本章小結(jié)- 21 -結(jié)論- 22 -參考文獻(xiàn)- 23 -致謝- 24 -II

5、I-第1章 緒論1.1 前言 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求，而機(jī)械加工過(guò)程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的有效途徑。 重型數(shù)控立式車(chē)床主要服務(wù)于能源、交通、原材料、中型機(jī)械、航空航天、國(guó)防等國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域，是我國(guó)裝備制造業(yè)具有代表性的產(chǎn)品。齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司生產(chǎn)的重型數(shù)控立式車(chē)床系列產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率約為90，其設(shè)計(jì)和制造水平基本上可以代表我國(guó)目前此類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)水平。由于我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)普遍采用自主生產(chǎn)機(jī)床本體，配套國(guó)外數(shù)字控制系統(tǒng)的生產(chǎn)方式，因此，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的制造技術(shù)水平的主要途徑是提高機(jī)床本體的設(shè)計(jì)和制造水平。而機(jī)床的

6、進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)精度的影響是最大的，因此，提高進(jìn)給系統(tǒng)的的質(zhì)量就顯的尤為重要。當(dāng)前由于各種先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展，特別是高速切削技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。但是，以國(guó)產(chǎn)重型立式車(chē)床為例,時(shí)需要進(jìn)給系統(tǒng)的以較低的速度運(yùn)動(dòng),但另一方面進(jìn)給系統(tǒng)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。為此需要分析進(jìn)給系統(tǒng)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，要保持機(jī)床穩(wěn)定，保證加工精度的要求，進(jìn)給系統(tǒng)的剛度和阻尼系數(shù)等參數(shù)的取值范圍，并要確定這些參數(shù)之間的相互關(guān)系，最終確定優(yōu)化方案，得出優(yōu)化結(jié)果。 另外，工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)任務(wù)較繁忙，對(duì)于重型數(shù)控立式車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)多采取類(lèi)比設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的計(jì)算方法，而沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的、較精密的數(shù)值計(jì)算。原

7、因是進(jìn)行現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法，除了要求理論知識(shí)豐富、計(jì)算手段高級(jí)外，測(cè)試手段必須也同步跟上，這在一般企業(yè)本身是難以實(shí)現(xiàn)的，因此采取校企聯(lián)合的方式，利用學(xué)校方面的理論知識(shí)較豐富，企業(yè)技術(shù)人員設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)較多的各自?xún)?yōu)勢(shì)，對(duì)工廠(chǎng)所存在的主要技術(shù)難題進(jìn)行聯(lián)合研究，提高產(chǎn)品技術(shù)水平，是目前我國(guó)現(xiàn)階段最有效的方法之一。 項(xiàng)目來(lái)源于實(shí)際課題，為了提高重型數(shù)控車(chē)床在加工時(shí)的穩(wěn)定性和精度并且縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，我研究所和齊齊哈爾重型數(shù)控裝備股份有限公司合作開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)用于重型立式數(shù)控車(chē)床仿真系統(tǒng)。本課題要利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完成 重型數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)在不同剛度、阻尼系數(shù)等參數(shù)下，機(jī)床系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度問(wèn)題。 Pro/E

8、軟件是數(shù)字化功能樣機(jī)技術(shù)產(chǎn)品的杰出代表。它是集信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，使人們能夠在基于虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用高速計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)可視化等技術(shù)，構(gòu)造出一個(gè)能模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)的建造與 CAE 分析環(huán)境。數(shù)字化功能樣機(jī)技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的一次歷史性的革命。以它為基礎(chǔ)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)以物理樣機(jī)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，大大減少昂貴而費(fèi)時(shí)的物理樣機(jī)制造及試驗(yàn)過(guò)程，使用戶(hù)直接在計(jì)算機(jī)上可以快速分析比較多種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本最有效的途徑。1.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)

9、展1952 年，美國(guó)帕森斯公司（Parsons）和麻省理工學(xué)院（MIT）合作研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，它是一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，用于加工直升機(jī)葉片輪廓。數(shù)控化銑床的計(jì)算與控制裝置采用電子管元件組成的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，即邏輯運(yùn)算與控制采用硬件連接電路。1955 年，該類(lèi)機(jī)床進(jìn)入使用化階段，在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要作用。1958 年，我國(guó)開(kāi)始研制數(shù)控機(jī)床，在研制與推廣使用數(shù)控機(jī)床方面取得了一定的成績(jī)。近年來(lái)由于引進(jìn)了國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的制造技術(shù)，使我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在品種、數(shù)量和質(zhì)量方面得到了迅速的發(fā)展。目前，我國(guó)已有幾十家機(jī)床廠(chǎng)能夠生產(chǎn)不同種類(lèi)的數(shù)控機(jī)床和加工中心。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，我國(guó)和先

10、進(jìn)的工業(yè)國(guó)家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在二維圖紙空間上要對(duì)運(yùn)動(dòng)類(lèi)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是空間運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常困難，甚至是不可能的。而在現(xiàn)代 CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))和技術(shù)的支持下，空間機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不但可以實(shí)現(xiàn)，而且非常直觀(guān)、易于修改，設(shè)計(jì)人員的智慧和創(chuàng)新能力可以得到充分地發(fā)揮和展現(xiàn)，甚至設(shè)計(jì)方法和思路都可以隨之而創(chuàng)新。運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，可以在三維實(shí)體的情況下對(duì)實(shí)體進(jìn)行相對(duì)位置、位移、運(yùn)動(dòng)范圍、包絡(luò)位置、運(yùn)動(dòng)干涉情況、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律和參數(shù)進(jìn)行分析與仿真，以此指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)、修改和優(yōu)化，直至設(shè)計(jì)完成。 PROE是世界范圍內(nèi)廣泛使用的機(jī)械系統(tǒng)

11、仿真分析軟件，在汽車(chē)、航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?，F(xiàn)在，它已經(jīng)突破了二維圖紙電子化的框架，轉(zhuǎn)向以三維實(shí)體建模、動(dòng)力學(xué)模擬仿真和有限元分析為主線(xiàn)的虛擬樣機(jī)制作技術(shù)。使用虛擬樣機(jī)技術(shù)可以在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的研制周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)費(fèi)用。機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件PROE 可以直接創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，也可以使用從 CAD 軟件（如：Pro/Engineer）傳出來(lái)的造型逼真的幾何模型；然后在幾何模型上施加約束、力或力矩和運(yùn)動(dòng)激勵(lì)；最后機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行交互式的動(dòng)力學(xué)仿真分析，在系統(tǒng)水平上真實(shí)地預(yù)測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作

12、性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水平的最優(yōu)設(shè)計(jì)。1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，針對(duì)機(jī)床在低速條件下的爬行問(wèn)題提出解決方法和需要優(yōu)化的參數(shù)，通過(guò)仿真提出一種高效的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)方法。主要工作包括：1. 對(duì)重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)生爬行現(xiàn)象的臨界速度提出數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論計(jì)算分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果在理論上提出幾種降低臨界速度的可能方法，這些方法主要從進(jìn)給系統(tǒng)工作臺(tái)與導(dǎo)軌面間的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)之差，傳動(dòng)系統(tǒng)的整體剛度以及工作臺(tái)的質(zhì)量等因素進(jìn)行考慮，從中找出理論上使重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的工作臺(tái)在非常低的運(yùn)動(dòng)速度下，仍然能夠平穩(wěn)、精確的運(yùn)行的方案。2. 針對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型，在動(dòng)力學(xué)仿真軟件

13、Pro/E 中建立重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的三維實(shí)體模型，并對(duì)模型進(jìn)行約束、參數(shù)化設(shè)置，最后實(shí)施仿真分析，得出仿真結(jié)果與數(shù)學(xué)模型中的理論結(jié)論相比較，驗(yàn)證理論上提出的參數(shù)修改方案的正確性。第2章 進(jìn)給系統(tǒng)爬行現(xiàn)象的分析本文利用動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)重型機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行爬行現(xiàn)象的分析，并進(jìn)行數(shù)學(xué)建模針對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)爬行現(xiàn)象從理論加以分析。2.1 進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模如圖2-1所示，重型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是以進(jìn)給系統(tǒng)的絲杠作為驅(qū)動(dòng)件，工作臺(tái)為被驅(qū)動(dòng)負(fù)載。設(shè)驅(qū)動(dòng)裝置的等效剛度為K，系統(tǒng)的粘滯摩擦系數(shù)為C，工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦力為F（指靜摩擦力或庫(kù)倫摩擦力），工作臺(tái)質(zhì)量為m，進(jìn)給系統(tǒng)的輸入為鋼絲的運(yùn)轉(zhuǎn)速度

14、，輸出為工作臺(tái)的位移。進(jìn)給系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型如圖2-2所示。 工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)件KC圖2-1 重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖驅(qū)動(dòng)件工作臺(tái)（m）CK圖2-2 進(jìn)給系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型設(shè)工作臺(tái)的指令位移為yi，實(shí)際輸出位移為y0,根據(jù)圖2-2的簡(jiǎn)化模型，應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理，列出進(jìn)給系統(tǒng)的微方程為 K(yi y0)=Fs y0=0 (2-1) K(yi y0)=my0 +Cy +Fc y00式中K(yi y0) 絲杠作用于工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)力 Fs 工作臺(tái)與導(dǎo)軌面間的靜摩擦力 Fc 工作臺(tái)與導(dǎo)軌面間的庫(kù)倫摩擦力由式(2-1)可知，當(dāng)時(shí)剛作用于工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)力沒(méi)有克服靜摩擦力時(shí)，工作臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于靜摩擦力時(shí)，工作

15、臺(tái)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)工作臺(tái)要克服粘性摩擦力和庫(kù)倫摩擦力。在低速運(yùn)行時(shí)，工作臺(tái)主要克服庫(kù)倫摩擦力。實(shí)際中，靜摩擦力Fs大于庫(kù)倫摩擦力Fc，動(dòng)靜摩擦力之差Fs Fc越大，摩擦力的這種非線(xiàn)性特性越易引起系統(tǒng)的自激震蕩，越易導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。2.2 爬行與振動(dòng)故障的診斷與排除對(duì)于數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的爬行與振動(dòng)故障，不能急于下結(jié)論，而應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生故障的可能性，羅列出可能造成數(shù)控機(jī)床爬行與振動(dòng)的有關(guān)因素，然后逐項(xiàng)排隊(duì)，逐個(gè)因素檢查，分析、定位和排除故障。查到哪一處有問(wèn)題，就將該處的問(wèn)題加以分析，看看是否是造成故障的主要矛盾，直至將每一個(gè)可能產(chǎn)生故障的因素都查到。最后再統(tǒng)籌考慮，提出一個(gè)綜合性的解決問(wèn)題方案，將故障

16、排除。 排除數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)爬行與振動(dòng)故障的具體方法如下： 2.2.1 對(duì)故障發(fā)生的部位進(jìn)行分析 爬行與振動(dòng)故障通常需要在機(jī)械部件和進(jìn)給伺服系統(tǒng)查找問(wèn)題。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)低速時(shí)的爬行現(xiàn)象往往取決于機(jī)械傳動(dòng)部件的特性，高速時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象又通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運(yùn)動(dòng)副的預(yù)緊力有關(guān)。另外，爬行和振動(dòng)問(wèn)題是與進(jìn)給速度密切相關(guān)的，因此也要分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)和系統(tǒng)參數(shù)。2.2.2 機(jī)械部件故障的檢查和排除 造成爬行與振動(dòng)的原因如果在機(jī)械部件，首先要檢查導(dǎo)軌副。因?yàn)橐苿?dòng)部件所受的摩擦阻力主要是來(lái)自導(dǎo)軌副，如果導(dǎo)軌副的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌、

17、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，如果調(diào)整不好，仍會(huì)造成爬行或振動(dòng)。靜壓導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查靜壓是否建立；塑料導(dǎo)軌應(yīng)檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)導(dǎo)軌則應(yīng)檢查預(yù)緊是否良好。 導(dǎo)軌副的潤(rùn)滑不好也可能引起爬行問(wèn)題，有時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象僅僅就是導(dǎo)軌副潤(rùn)滑狀態(tài)不好造成的。這時(shí)采用具有防爬作用的導(dǎo)軌潤(rùn)滑油是一種非常有效的措施，這種導(dǎo)軌潤(rùn)滑油中有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導(dǎo)軌的摩擦特性。 其次，要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。在進(jìn)給系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)裝置到移動(dòng)部件之間必定要經(jīng)過(guò)由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動(dòng)副所組成的傳動(dòng)鏈。有效提高這一傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度，對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)精度，消除爬行非常有益。引起移動(dòng)部件爬

18、行的原因之一常常是因?yàn)閷?duì)軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊或預(yù)拉不理想造成的。傳動(dòng)鏈太長(zhǎng)、傳動(dòng)軸直徑偏小、支承和支承座的剛度不夠也是引起爬行的不可忽略的因素，因此在檢查時(shí)也要考慮這些方面是否有缺陷。 另外機(jī)械系統(tǒng)連接不良，如聯(lián)軸器損壞等也可能引起機(jī)床的振動(dòng)和爬行。 2.3 進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障的檢查和排除 如果爬行與振動(dòng)的故障原因在進(jìn)給伺服系統(tǒng)，則需要分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。應(yīng)檢查速度調(diào)節(jié)器、伺服電機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)插補(bǔ)精度、系統(tǒng)增益、與位置控制有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無(wú)錯(cuò)誤、速度控制單元上短路棒設(shè)定是否正確、增益電位器調(diào)整有無(wú)偏差以及速度控制單元的線(xiàn)路是否良好等環(huán)節(jié)，逐項(xiàng)檢查分類(lèi)排除。 2.3

19、.1 速度調(diào)節(jié)器的檢測(cè) 對(duì)速度調(diào)節(jié)器的故障，主要檢測(cè)給定信號(hào)、反饋信號(hào)和速度調(diào)節(jié)器本身是否存在問(wèn)題。給定信號(hào)可以通過(guò)由位置偏差計(jì)數(shù)器出來(lái)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器送出的模擬信號(hào)VCMD的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)信號(hào)是否有振動(dòng)分量可以通過(guò)對(duì)伺服板上的插腳用示波器來(lái)觀(guān)察。如果就有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào)，那毫無(wú)疑問(wèn)機(jī)床振動(dòng)是正確的，速度調(diào)節(jié)器這一部分沒(méi)有問(wèn)題，而是前級(jí)有問(wèn)題；然后向D/A轉(zhuǎn)換器或偏差計(jì)數(shù)器去查找問(wèn)題，如果我們測(cè)量結(jié)果沒(méi)有任何振動(dòng)的周期性的波形，那么問(wèn)題肯定出在反饋信號(hào)和速度調(diào)節(jié)器。 2.3.2 測(cè)速電機(jī)反饋信號(hào)的檢測(cè) 反饋信號(hào)與給定信號(hào)對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)是完全相同的。因此出現(xiàn)了反饋信號(hào)的波動(dòng)，必然引起速

20、度調(diào)節(jié)器的反方向調(diào)節(jié)，這樣就引起機(jī)床的振動(dòng)。由于機(jī)床在振動(dòng)，說(shuō)明機(jī)床的速度在激烈的振蕩中，當(dāng)然測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋回來(lái)的波形也一定是動(dòng)蕩的。這時(shí)如果機(jī)床的振動(dòng)頻率與電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度存在一個(gè)準(zhǔn)確的比率關(guān)系，譬如振動(dòng)的頻率是電機(jī)轉(zhuǎn)速的四倍頻率。這時(shí)我們就要考慮電機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)有故障的問(wèn)題。 2.4 本章小結(jié)(1)數(shù)控機(jī)床是一個(gè)完整的有機(jī)整體，機(jī)械、電氣、液壓的控制存在相互聯(lián)系和相互影響。因此分析解決爬行與振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)有整體概念和經(jīng)驗(yàn)，這樣才能有效解決實(shí)際問(wèn)題。 如果故障既有機(jī)械部件的原因，又有進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，而且很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，就要進(jìn)行多方而的檢測(cè)，耐心細(xì)致地分析和診斷，直至找出故

21、障根源。若故障的根源是綜合性因素造成的，只有采取綜合的排除故障的方法才能解決。（2）通過(guò)對(duì)重型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用達(dá)朗貝爾原理對(duì)模型進(jìn)行分析得出進(jìn)給系統(tǒng)爬行現(xiàn)象時(shí)的速度即臨界速度有關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度大于臨街速度不會(huì)發(fā)生爬行，反之，則發(fā)生爬行，進(jìn)一步對(duì)臨界速度的計(jì)算可以得出，臨界速度的大小與工作臺(tái)質(zhì)量，動(dòng)靜摩擦力之差以及傳動(dòng)件的剛度有關(guān)，而且可以看到動(dòng)靜摩擦力之差是發(fā)生爬行現(xiàn)象的根本原因。第3章 進(jìn)給系統(tǒng)中摩擦力學(xué)分析 摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤(rùn)滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門(mén)邊緣學(xué)科。 世界上使用的能源大約有1/31/2消耗于摩擦。如果能夠盡力減少無(wú)

22、用的摩擦消耗，便可大量節(jié)省能源。另外，機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的，如果能控制和減少磨損，則既減少設(shè)備維修次數(shù)和費(fèi)用，又能節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。 1785年，法國(guó)庫(kù)侖繼前人的研究，用機(jī)械嚙合概念解釋干摩擦，提出摩擦理論。后來(lái)又有人提出分子吸引理論和靜電力學(xué)理論。1935年，英國(guó)的鮑登等人開(kāi)始用材料粘著概念研究干摩擦，1950年，鮑登提出了粘著理論。關(guān)于潤(rùn)滑的研究，英國(guó)的雷諾于1886年繼前人觀(guān)察到的流體動(dòng)壓現(xiàn)象，總結(jié)出流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論。20世紀(jì)50年代普遍應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)之后，線(xiàn)接觸彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的理論開(kāi)始有所突破。 摩擦學(xué)研究的對(duì)象很廣泛，在機(jī)械工程中主

23、要包括動(dòng)、靜摩擦，如滑動(dòng)軸承、齒輪傳動(dòng)、螺紋聯(lián)接、電氣觸頭和磁帶錄音頭等；零件表面受工作介質(zhì)摩擦或碰撞、沖擊，如犁鏵和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等；機(jī)械制造工藝的摩擦學(xué)問(wèn)題，如金屬成形加工、切削加工和超精加工等；彈性體摩擦，如汽車(chē)輪胎與路面的摩擦、彈性密封的動(dòng)力滲漏等；特殊工況條件下的摩擦學(xué)問(wèn)題，如宇宙探索中遇到的高真空、低溫和離子輻射等，深海作業(yè)的高壓、腐蝕、潤(rùn)滑劑稀釋和防漏密封等。 3.1 簡(jiǎn)述摩擦力3.1.1 摩擦力的基本概念當(dāng)兩個(gè)互相接觸的固體在外力作用下，作相對(duì)的切向運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)切向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在兩固體接觸表面之間就會(huì)產(chǎn)生一種運(yùn)動(dòng)阻力，這種阻力稱(chēng)為摩擦力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為摩擦現(xiàn)象。摩擦現(xiàn)象早已為人們所

24、熟知，并為人類(lèi)所利用。多年來(lái)，科學(xué)工作者一直在試圖通過(guò)科學(xué)研究來(lái)對(duì)觀(guān)察到的摩擦現(xiàn)象做出合理的科學(xué)解釋?zhuān)谑浅霈F(xiàn)了各種關(guān)于摩擦的理論和學(xué)說(shuō)。摩擦性狀大體受到下列各個(gè)因素的影響：(1) 接觸表面的運(yùn)動(dòng)學(xué)，即兩接觸表面間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的大小和方式；(2) 外界作用的載荷和位移；(3) 環(huán)境條件，如溫度、潤(rùn)滑狀況；(4) 接觸表面的形貌;(5) 材料性質(zhì)。在大多數(shù)情況下，摩擦的存在對(duì)機(jī)械是有害的。機(jī)械為了克服摩擦力，必然要消耗能量，效率降低。摩擦?xí)?dǎo)致機(jī)器零件的磨損，使零件的配合間隙增大，出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲，影響機(jī)器的精度，縮短使用壽命。此外，摩擦?xí)箼C(jī)器的溫度升高，導(dǎo)致零件的機(jī)械強(qiáng)度降低，甚至可能產(chǎn)生熱變形、

25、熱疲勞和熱磨損，從而破壞了機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)然，摩擦也有有利的一面。例如人和車(chē)輛在陸地上行走，日常生活中的各種夾持、切割和洗刷等都是利用摩擦的原理；在機(jī)械設(shè)備中，有不少是利用摩擦而工作的。例如摩擦壓力機(jī)、摩擦離合器、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、摩擦制動(dòng)裝置和螺栓連接等。隨著有關(guān)摩擦的理論及應(yīng)用研究的深入，對(duì)摩擦的研究模式由宏觀(guān)進(jìn)入微觀(guān)，由定性進(jìn)入定量，由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由單一學(xué)科的分析進(jìn)入多學(xué)科的綜合研究。同時(shí)其研究領(lǐng)域也逐步擴(kuò)展，開(kāi)始從分析摩擦學(xué)現(xiàn)象為主逐步向著分析與控制相結(jié)合，甚至以控制摩擦學(xué)性能為目標(biāo)的方向發(fā)展?？傊?，摩擦存在于人們的生產(chǎn)、生活各個(gè)方面，在人類(lèi)的文明建設(shè)中它有著十分重要的作用。人類(lèi)研究摩

26、擦除了利用摩擦外，最重要的還是研究如何減少摩擦，減少磨損，從而最大限度的發(fā)揮機(jī)械效能。3.1.2 摩擦力的分類(lèi)摩擦的分類(lèi)方法很多，常見(jiàn)的有以下幾種:1. 摩擦副的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類(lèi)：(1) 靜摩擦兩個(gè)物體在作宏觀(guān)位移前的微觀(guān)位移時(shí)，其接觸表面之間的摩擦稱(chēng)為靜摩擦。(2) 動(dòng)摩擦兩個(gè)物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其接觸表面之間的摩擦稱(chēng)為動(dòng)摩擦。一般情況下，動(dòng)摩擦系數(shù)小于靜摩擦系數(shù)。2. 摩擦副的運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：(1) 滑動(dòng)摩擦兩個(gè)相互接觸的表面作相對(duì)滑動(dòng)（或具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)的摩擦，稱(chēng)為滑動(dòng)摩擦。例如，活塞在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)等。(2) 滾動(dòng)摩擦物體在力矩的作用下，沿接觸表面滾動(dòng)時(shí)的摩擦，稱(chēng)為滾動(dòng)摩擦。例如，各種車(chē)

27、輛的車(chē)輪在地面的滾動(dòng)等。3.1.3 摩擦力的研究對(duì)象摩擦學(xué)研究的對(duì)象很廣泛，在機(jī)械工程中主要包括：動(dòng)、靜摩擦副，如滑動(dòng)軸承、齒輪傳動(dòng)、螺紋聯(lián)接、電氣觸頭和磁帶-錄音頭等；零件表面受工作介質(zhì)摩擦或碰撞、沖擊，如犁鏵和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等；機(jī)械制造工藝的摩擦學(xué)問(wèn)題，如金屬成形加工、切削加工和超精加工等；彈性體摩擦副，如汽車(chē)輪胎與路面的摩擦(見(jiàn)地面車(chē)輛力學(xué))、彈性密封的動(dòng)力滲漏等；3.2 滑動(dòng)摩擦只要兩物體接觸表面間有相對(duì)滑動(dòng)的傾向或發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)摩擦。古典摩擦定律也是在滑動(dòng)摩擦的試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出的。3.2.1 滑動(dòng)摩擦理論 200多年來(lái)，經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家的努力，使摩擦現(xiàn)象和機(jī)理的研究有了很大的發(fā)展

28、，提出了許多理論來(lái)解釋摩擦的現(xiàn)象和本質(zhì)，但目前尚未形成統(tǒng)一的理論。一般常把純凈表面間的干摩擦作為一種理想的摩擦狀態(tài)來(lái)進(jìn)行研究。解釋摩擦起因的理論主要有：機(jī)械嚙合理論、分子理論、分子機(jī)械理論以及粘著摩擦理論。對(duì)于金屬摩擦副來(lái)說(shuō)，粘著摩擦理論比較令人滿(mǎn)意。 3.2.2 影響滑動(dòng)摩擦的因素 研究摩擦系數(shù)的變化及其影響因素，以便控制摩擦過(guò)程和降低摩擦損耗，是一項(xiàng)具有普遍意義的課題。摩擦系數(shù)是摩擦副的綜合特性，受到滑動(dòng)過(guò)程中各種因素的影響，例如：材料副配對(duì)性質(zhì)、靜止接觸時(shí)間、法向載荷的大小和加載速度、摩擦副的剛度和彈性、滑動(dòng)速度、溫度狀況、摩擦表面接觸幾何特性和表面層物理性質(zhì)、以及介質(zhì)的化學(xué)作用等。這就

29、使得摩擦系數(shù)隨著工況條件的變化很大，因而預(yù)先確定摩擦系數(shù)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是十分困難的，通常根據(jù)定性分析和實(shí)際測(cè)定的辦法來(lái)確定摩擦系數(shù)和各種因素的影響。（1）金屬性質(zhì) 當(dāng)兩個(gè)滑動(dòng)表面是同一金屬或是非常類(lèi)似的金屬，或是兩種有可能形成固溶合金的金屬時(shí)，則摩擦較嚴(yán)重。例如，銅銅摩擦副的摩擦系數(shù)可達(dá)1.0以上，鋁鐵或鋁低碳鋼摩擦副的摩擦系數(shù)大于0.8。而不同金屬或低親合力的金屬組成的摩擦副摩擦系數(shù)則較低。如銀鐵或銀低碳鋼摩擦副的摩擦系數(shù)約為0.3。 單相合金(如幣合金：90Ag，10Cu)的性質(zhì)象純金屬，摩擦性能一般與其主要組元相似。多相合金（如CuPb軸承合金）情況比較復(fù)雜，當(dāng)含有少量的軟相時(shí)，摩擦系數(shù)較低

30、。其原因是軟相能夠涂抹在合金的表面上充當(dāng)潤(rùn)滑劑。屬于這種類(lèi)型的合金有含鉛的易切削鋼和含有石墨的灰口鑄鐵等。 （2）粗糙度 事實(shí)證明，非常粗糙的表面表現(xiàn)出高的摩擦系數(shù)，因?yàn)樵诨瑒?dòng)期間一個(gè)表面必須越過(guò)另一個(gè)表面的駝峰。然而非常平滑的表面甚至摩擦系數(shù)更大，因?yàn)檎鎸?shí)接觸面積增大，表面間的分子作用加強(qiáng)。左圖為摩擦系數(shù)隨粗糙度的變化曲線(xiàn)。 （3）溫度 為了描述摩擦過(guò)程中表面溫度的狀況，通常采用表面瞬現(xiàn)溫度、表面平均溫度、體積平均溫度、溫度梯度、熱量分布函數(shù)等參數(shù)來(lái)進(jìn)行研究。總的說(shuō)來(lái)，摩擦熱對(duì)摩擦性能的影響表現(xiàn)在兩方面：一是發(fā)生潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)化，如從油膜潤(rùn)滑轉(zhuǎn)化為邊界潤(rùn)滑甚至干摩擦；另一是引起摩擦過(guò)程動(dòng)力學(xué)特性

31、變化，即摩擦表面與周?chē)橘|(zhì)的作用改變，如表面原子或分子間的擴(kuò)散、吸附或解附、表層結(jié)構(gòu)變化和相變等。溫度對(duì)于摩擦系數(shù)的影響與表面層的變化密切相關(guān)。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著溫度的升高，摩擦系數(shù)增加，當(dāng)表面溫度很高使材料軟化時(shí)，摩擦系數(shù)將降低。溫度升高時(shí)，兩金屬摩擦副的可焊性增加，強(qiáng)度降低，同時(shí)伴隨有表面氧化。因此，高溫下兩金屬摩擦副的摩擦特性取決于兩金屬的高溫強(qiáng)度、可焊性以及所形成的表面膜。（4）載荷 載荷是通過(guò)接觸面積的大小和變形狀態(tài)來(lái)影響摩擦力。 摩擦總是發(fā)生在一部分接觸峰點(diǎn)上，接觸點(diǎn)數(shù)目和各接觸點(diǎn)尺寸將隨著載荷而增加，最初是接觸點(diǎn)尺寸增加，隨后載荷增加主要引起接觸點(diǎn)數(shù)目增加。實(shí)驗(yàn)表明：光滑表

32、面在接觸面上的應(yīng)力約為材料硬度值的一半；而粗糙表面的接觸應(yīng)力可達(dá)到硬度的23倍，即出現(xiàn)表面塑性變形。當(dāng)表面是塑性接觸時(shí)，摩擦系數(shù)與載荷無(wú)關(guān)在一般情況下，金屬表面處于彈塑性接觸狀態(tài)，由于實(shí)際接觸面積與載荷的非線(xiàn)性關(guān)系，使得摩擦系數(shù)隨著載荷的增加而降低。由于摩擦表面處于彈塑性接觸狀態(tài)，因而摩擦系數(shù)隨加載速度而改變。當(dāng)載荷很小時(shí)，加載速度的影響更為顯著。（5）速度 當(dāng)滑動(dòng)速度不引起表面層性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，摩擦系數(shù)幾乎與滑動(dòng)速度無(wú)關(guān)。然而在一般情況下，滑動(dòng)速度將引起表面層發(fā)熱、變形、化學(xué)變化和磨損等，從而顯著地影響摩擦系數(shù)。 圖是克拉蓋爾斯基等人提出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于一般彈塑性接觸狀態(tài)的摩擦副，摩擦系數(shù)隨

33、滑動(dòng)速度增加而越過(guò)一極大值，如圖中曲線(xiàn)2和3。并且隨著表面剛度或者載荷增加，極大值的位置向坐標(biāo)原點(diǎn)移動(dòng)。當(dāng)載荷極小時(shí)，摩擦系數(shù)隨滑動(dòng)速度的變化曲線(xiàn)只有上升部分；而在極大的載荷條件下，曲線(xiàn)卻只有下降部分，如圖中曲線(xiàn)1和4所示3.2.3 特殊工況下的摩擦 現(xiàn)代機(jī)器設(shè)備中的摩擦副不少是處于高速、高溫或低溫、真空等特殊工況條件下工作，其摩擦也就具有某些特殊性，因而也逐漸引起人們對(duì)特殊工況下摩擦副的研究興趣。（1）高速摩擦 在航空、噴射技術(shù)、透平、運(yùn)輸及金屬切削加工等工藝設(shè)備中，不少摩擦副的表面相對(duì)滑動(dòng)速度大于50m/s,有的甚至達(dá)到600m/s以上。在這樣高的滑動(dòng)速度下，其摩擦的特點(diǎn)是：摩擦副表面間接

34、觸點(diǎn)的相對(duì)接觸持續(xù)時(shí)間短，且在接觸表面上瞬時(shí)就產(chǎn)生了大量的摩擦熱，在單位時(shí)間內(nèi)單位名義接觸面上所產(chǎn)生的熱流密度可按下式計(jì)算：Q0=pn式中：為摩擦系數(shù)，pnp/An,單位名義壓力，為速度。（1）高速摩擦相對(duì)滑動(dòng)速度高時(shí)，瞬間所產(chǎn)生的大量摩擦熱來(lái)不及向內(nèi)層擴(kuò)散，因此，摩擦副表層受熱的作用大，深度淺，溫度梯度大，表面溫度可達(dá)到材料的熔點(diǎn)，使表面有一層很薄的熔化層。高速時(shí)，這層熔化金屬液在接觸區(qū)具有液體動(dòng)力學(xué)特性，摩擦系數(shù)均隨著速度的增大而降低，且與摩擦副材料的導(dǎo)熱性有關(guān)。摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度的關(guān)系見(jiàn)下表。觀(guān)察滑動(dòng)后的試件，在摩擦表面實(shí)際接觸的地方，發(fā)現(xiàn)金屬的熔化現(xiàn)象。（2）高溫摩擦高溫摩擦出現(xiàn)在各種

35、發(fā)動(dòng)機(jī)、原子反應(yīng)堆和宇航設(shè)備中。用作高溫工作的摩擦材料為難熔金屬化合物或陶瓷，例如鉬、鈦、鎢金屬化合物和碳化硅陶瓷等等。 研究表明：高溫摩擦?xí)r，各種材料的摩擦系數(shù)隨溫度的變化趨勢(shì)相同，隨溫度升高，摩擦系數(shù)先緩慢降低，然后迅速升高。在600700左右摩擦系數(shù)出現(xiàn)一個(gè)最小值。溫度的增高摩擦系數(shù)下降是由于分子的熱運(yùn)動(dòng)使粘著點(diǎn)的剪切阻力減少。當(dāng)溫度增高到某一值后，材料的硬度、彈性模量大大降低，造成機(jī)械變形阻力增大，且超過(guò)了粘著剪切阻力的下降，此時(shí)，摩擦系數(shù)則開(kāi)始隨著溫度的升高而增大。此外，高溫摩擦還可能影響固體結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的變化。如對(duì)多晶固體(Pb、Sn等)形成重晶體，對(duì)無(wú)定形的聚合物則產(chǎn)生熱分解乃至碳

36、化。溫度同樣對(duì)表面層的變形和破壞也有影響，這些將大大改變表面層的摩擦特性。（3）低溫摩擦在低溫下或者各種冷卻介質(zhì)中工作的摩擦副，如各種冷卻液輸送泵的軸向和徑向密封及在低溫下工作的滾珠軸承和滑動(dòng)軸承等。其環(huán)境溫度常在0以下，此時(shí)摩擦熱的影響甚小，而摩擦副材質(zhì)的冷脆性和組織結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦影響較大。一般，體心立方晶格的金屬(Fe、Cr、Mo、Ta、W)在低溫時(shí)易產(chǎn)生脆性破壞，使用的溫度范圍較窄；而適于作低溫摩擦副的材料主要是面心立方晶格(Al、Ni、Pb、Cu、Ag)和密排六方晶格金屬(Ti、Zn、Mg、Co)及其合金，以及石墨和氟塑料等。低溫摩擦?xí)r，由于冷卻介質(zhì)不同，摩擦特性也有所不同，當(dāng)在液體冷卻介

37、質(zhì)中摩擦(如在液氮和液氫中摩擦)時(shí)，摩擦面上不易形成氧化膜，因此在摩擦過(guò)程中接觸處易產(chǎn)生粘著。此外，由于液體冷卻介質(zhì)的粘度小，也易造成粘著點(diǎn)，還可能產(chǎn)生氣相而形成氣蝕等。3.3 滾動(dòng)摩擦車(chē)輪與地面的摩擦就是滾動(dòng)摩擦。由于滾動(dòng)摩擦的影響因素很多，所以研究滾動(dòng)摩擦比研究滑動(dòng)摩擦更為復(fù)雜。本節(jié)將介紹滾動(dòng)摩擦的一些基本概念、摩擦機(jī)理及影響因素。 3.3.1 基本概念（1）滾動(dòng)摩擦的定義 如圖所示，當(dāng)圓柱沿平面滾動(dòng)時(shí)，由于接觸區(qū)的變形使得以接觸點(diǎn)C為中心的接觸壓力分布不對(duì)稱(chēng)，因而支承面的反力產(chǎn)生偏移。此反力對(duì)于接觸點(diǎn)的矩稱(chēng)為滾動(dòng)摩擦力矩。滾動(dòng)摩擦系數(shù)fr定義為滾動(dòng)摩擦力矩與法向載荷之比，即 frFR/L

38、 = e由式可知，滾動(dòng)摩擦系數(shù)fr與滑動(dòng)摩擦系數(shù)不同，它是有量綱的量，常用單位為mm。Coulomb(1785年)最早用實(shí)驗(yàn)方法得出滾動(dòng)摩擦定律：滾動(dòng)阻力系數(shù)r與滾動(dòng)體半徑R的乘積是一個(gè)常量，也就是滾動(dòng)摩擦系數(shù)fr或者偏心距e為常量。它們的數(shù)值取決于摩擦副的材料性質(zhì)，而與載荷大小無(wú)關(guān)。隨后，Dupuit(1837年)提出了修正公式，通常稱(chēng)為Dupuit定律，即式中，D為滾動(dòng)體直徑；滾動(dòng)摩擦系數(shù)fr為由材料和表面狀況確定的常量，不隨速度和載荷而變化。 顯然，上述的滾動(dòng)摩擦定律末涉及滾動(dòng)摩擦機(jī)理，它可以近似地應(yīng)用于工程計(jì)算。3.3.2 滾動(dòng)的基本形式各種滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)都可以視為以下三種基本滾動(dòng)形式的組合

39、、這三種滾動(dòng)形式的表面作用和摩擦機(jī)理各不相同。（1） 自由滾動(dòng)圓柱體或球體沿著平面無(wú)約束地作直線(xiàn)滾動(dòng)，這是最簡(jiǎn)單的滾動(dòng)形式。（2） 具有牽引力的滾動(dòng)在接觸區(qū)內(nèi)同時(shí)受到法向載荷和切向牽引力的作用，例如摩擦輪傳動(dòng)。（3）伴隨滑動(dòng)的滾動(dòng)當(dāng)兩個(gè)滾動(dòng)體的幾何形狀造成接觸面上的切向速度不相等時(shí)，滾動(dòng)中必將伴隨滑動(dòng)，例如向心推力球軸承中球與該道之間的滾動(dòng)。3.4 摩擦振動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的有害振動(dòng)，會(huì)降低工作性能和縮短使用壽命，有時(shí)會(huì)危害設(shè)備和操作人員。本節(jié)研究滑動(dòng)零件因受摩擦力作用而發(fā)生的振動(dòng)。這里介紹研究方法，分析振動(dòng)特性，并探討如何防止或減輕振動(dòng)。 3.4.1 摩擦振動(dòng)現(xiàn)象摩擦振動(dòng)也稱(chēng)粘滑運(yùn)動(dòng)，在工程上

40、是常見(jiàn)的現(xiàn)象。金屬切削加工中，加工表面質(zhì)量急劇下降的振動(dòng)，汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)的急劇沖擊或明顯振動(dòng)，制動(dòng)器在制動(dòng)時(shí)的尖叫聲，鉸鏈在回轉(zhuǎn)時(shí)振顫。一個(gè)巨大的質(zhì)量沿滑軌作低速滑動(dòng)時(shí)發(fā)生的顫動(dòng)。這一切大都涉及到摩擦。當(dāng)滑動(dòng)速度很低時(shí)，這些現(xiàn)象最為普遍，常常是不僅產(chǎn)生噪音，而且還發(fā)生嚴(yán)重磨損和造成尺寸不準(zhǔn)。間接影響也可能非常嚴(yán)重，例如在紡織機(jī)械中，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致布面上呈現(xiàn)不合要求的圖案。3.4.2 摩擦振動(dòng)的特點(diǎn)振動(dòng)產(chǎn)生于低滑動(dòng)速度，而于高速時(shí)消失；振動(dòng)的振幅和頻率與滑動(dòng)速度、滑動(dòng)件質(zhì)量和系統(tǒng)的剛度有關(guān)；產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)第一個(gè)振動(dòng)波的振幅比其后振動(dòng)的振幅大得多。3.4.3 摩擦振動(dòng)產(chǎn)生的原因第一種理論(Bowden)認(rèn)為：

41、由于兩摩擦表面之間產(chǎn)生黏著；第二種理論(Block)認(rèn)為：由于摩擦力隨滑動(dòng)速度增大而減??；第三種理論()認(rèn)為:由于摩擦力隨靜接觸時(shí)間延長(zhǎng)而增大。3.4.4 摩擦振動(dòng)的危害性摩擦振動(dòng)的危害性主要表現(xiàn)為：產(chǎn)生噪音污染（如汽車(chē)、火車(chē)制動(dòng)時(shí)的尖叫聲）；振動(dòng)沖擊（如汽車(chē)啟動(dòng)、火車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的急劇沖擊或明顯振動(dòng)令乘客極為不舒服，紡織機(jī)械摩擦振動(dòng)會(huì)使布面圖案質(zhì)量大為下降）； 導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重磨損和造成尺寸不準(zhǔn)，降低工作性能和縮短使用壽命；危害設(shè)備甚至人身安全（如產(chǎn)生共振情況）。 3.5 本章小結(jié)摩擦學(xué)涉及許多學(xué)科。如完全流體潤(rùn)滑狀態(tài)的滑動(dòng)軸承的承載油膜，基本上可以運(yùn)用流體力學(xué)的理論來(lái)解算。但是齒輪傳動(dòng)和滾動(dòng)軸承

42、這類(lèi)點(diǎn)、線(xiàn)接觸的摩擦，就還需要考慮接觸變形和高壓下潤(rùn)滑油粘度變化的影響；在計(jì)算摩擦阻力時(shí)則需要認(rèn)真考慮油的流變性質(zhì)，甚至要考慮瞬時(shí)變化過(guò)程的效應(yīng)，而不能把它簡(jiǎn)化成牛頓流體。 為了了解磨損的發(fā)生發(fā)展機(jī)理，尋找各種磨損類(lèi)型的相互轉(zhuǎn)化以及復(fù)合的錯(cuò)綜關(guān)系，需要對(duì)表面的磨損全過(guò)程進(jìn)行微觀(guān)研究。僅就油潤(rùn)滑金屬摩擦來(lái)說(shuō)，就需要研究潤(rùn)滑力學(xué)、彈性和塑性接觸、潤(rùn)滑劑的流變性質(zhì)、表面形貌、傳熱學(xué)和熱力學(xué)、摩擦化學(xué)和金屬物理等問(wèn)題，涉及物理、化學(xué)、材料、機(jī)械工程和潤(rùn)滑工程等學(xué)科。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀(guān)進(jìn)入微觀(guān)，由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。第4章 基于PROE的

43、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給 系統(tǒng)的仿真4.1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的概況20世紀(jì)40年代末期，在美國(guó)空軍的資助下，美國(guó)麻省理工學(xué)院完成了對(duì)數(shù)控機(jī)床的研究工作，于1952年推出了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。此后，數(shù)控技術(shù)逐步推廣到西方一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。50多年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數(shù)控技術(shù)迅猛發(fā)展，目前數(shù)控機(jī)床已經(jīng)發(fā)展到今天的數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量和機(jī)床結(jié)構(gòu)的最新成果。數(shù)控編程方法由最初的手工編程發(fā)展到現(xiàn)在的自動(dòng)編程，使復(fù)雜型面的加工變?yōu)榭赡?。編程人員對(duì)整個(gè)模式過(guò)程進(jìn)行觀(guān)察，能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)其不合理的地方及錯(cuò)誤的參數(shù)并進(jìn)行修改，這樣，最后所生成NC代碼是符合生產(chǎn)實(shí)際的。它為提高生產(chǎn)率、縮短新產(chǎn)品研制

44、周期、保證產(chǎn)品產(chǎn)量、降低成本創(chuàng)造了有利的條件，尤其是對(duì)三維復(fù)雜曲面零件，只要作適當(dāng)?shù)男薷?，就能產(chǎn)生新的NC代碼，因而它具有相當(dāng)大的柔性。這種采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖和編制數(shù)控加工程序的系統(tǒng)，就是我們所說(shuō)的CAD/CAM。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間幾何造型技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，如今已出現(xiàn)了一批功能強(qiáng)大的CAD/CAM軟件，如法國(guó)達(dá)索飛機(jī)制造公司的CATIA、美國(guó)麥道航空公司的UG-II和美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司的Pro/E，這些軟件都具有空間異型曲面的數(shù)控加工程序編制功能，有的還達(dá)到了五坐標(biāo)數(shù)控加工，而且大多具有圖形數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)接口，在一定程度上能夠共享數(shù)據(jù)庫(kù)。 這些CAD/CAM

45、軟件大都采用圖像編程技術(shù)，其功能已發(fā)展到能夠進(jìn)行復(fù)雜曲面的多坐標(biāo)數(shù)控加工編程，可顯示刀具軌跡，直觀(guān)、形象地模擬數(shù)控加工過(guò)程，容易發(fā)現(xiàn)干涉情況并及時(shí)予以修正。因而使可靠性大為提高，試切次數(shù)減少，對(duì)于不太復(fù)雜的零件，往往一次加工合格，其編程時(shí)間平均比用人工編程節(jié)省2/3左右。4.2 本章主要內(nèi)容本章主要介紹的基于ProE的數(shù)控自動(dòng)化加工方法，主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：1.基于Pro/E的CAD三維建模，即在Pro/E中構(gòu)建出零件和毛坯的三維模型；2.基于Pro/E的CAM自動(dòng)化加工，即在ProE中設(shè)置加工機(jī)床、刀具、編程零點(diǎn)等參數(shù)，然后制定加工工藝，自動(dòng)產(chǎn)生加工數(shù)據(jù)文件和刀位軌跡文件；3.基于P

46、ro/E的NC代碼后處理技術(shù)，上述所生成的刀位軌跡文件并不是NC代碼，需要經(jīng)過(guò)機(jī)床的后置處理器，轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床所能識(shí)別NC代碼，最后傳送到數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)行加工。CAD/CAM一體化技術(shù) 零件模型 毛坯模型 制造模型 夾具設(shè)計(jì)加工環(huán)境設(shè)定 NC代碼生成 機(jī)床實(shí)際加工 后置處理 定義數(shù)控工序 機(jī)床設(shè)置 生成刀位文件 刀具設(shè)置 VERICUT仿真加工NC代碼后處理技術(shù)4.3 基于Pro/E的NC代碼后處理技術(shù)值得注意的是，此時(shí)的刀位文件并不是數(shù)控加工程序，而此時(shí)的仿真加工也只是對(duì)刀位軌跡進(jìn)行仿真，并沒(méi)有對(duì)圓柱凸輪的數(shù)控加工程序進(jìn)行仿真。 刀位軌跡文件給出的是刀具在工件坐標(biāo)系中的位置數(shù)據(jù)，包括刀心點(diǎn)坐

47、標(biāo)和刀軸矢量，而不是數(shù)控程序。因此，要獲得數(shù)控機(jī)床加工程序，還需要將刀位軌跡文件轉(zhuǎn)換成具體機(jī)床的程序代碼，該過(guò)程稱(chēng)為后置處理(Post-Processing)。后置處理的任務(wù)就是根據(jù)具體機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制指令格式，將前置計(jì)算的刀位數(shù)據(jù)變換成機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并按其控制指令格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成為數(shù)控機(jī)床的加工程序。由此可見(jiàn)，后處理技術(shù)是整個(gè)計(jì)算機(jī)輔助制造過(guò)程中非常重要的部分，沒(méi)有這部分的技術(shù)就不能生成NC代碼，也就無(wú)從談數(shù)控加工了。具體實(shí)現(xiàn)后置處理技術(shù)的是各個(gè)數(shù)控機(jī)床的后處理器。后處理器是一個(gè)用來(lái)處理由CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件的應(yīng)用程序。由于每個(gè)機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不一樣，例如有的機(jī)床主軸是水平布置

48、，有的機(jī)床主軸是垂直布置，還有的機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)等；另外各種機(jī)床所使用的控制系統(tǒng)不一樣，即所需的NC代碼的代碼定義和格式也不一樣；因此每個(gè)數(shù)控機(jī)床的后處理器也就各不相同。 數(shù)控機(jī)床后處理器的開(kāi)發(fā)構(gòu)建可在各種CAD/CAM（Pro/E、UG等）軟件的后處理模塊中實(shí)現(xiàn)，后處理模塊帶有一些一般機(jī)床的專(zhuān)用后處理器，但對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特殊五軸加工中心的后處理器需要自己開(kāi)發(fā)。Pro/E的后處理模塊Pro/NC POSTPro/E軟件提供了Pro/NC POST模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)后處理功能。 Pro/NC POST為用戶(hù)提供了一些常用的后置處理器，在實(shí)際應(yīng)用中，這些后置處理器可能會(huì)不滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。這時(shí)用戶(hù)就必須

49、創(chuàng)建自己的后置處理器。Pro/NC POST能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。 開(kāi)發(fā)機(jī)床的后處理器的方法是：在CAD/CAM軟件的后處理模塊中，依據(jù)機(jī)床工作手冊(cè)和數(shù)控系統(tǒng)編程手冊(cè)定義機(jī)床的各種參數(shù)和數(shù)控功能代碼，還可進(jìn)行編程以設(shè)置NC代碼程序的頭尾和輸出程序格式。4.4 本章小結(jié)利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，最重要的一環(huán)是編程人員根據(jù)零件圖紙及其它加工信息，編制數(shù)控加工程序，然后控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過(guò)程。原先使用的手工編程有如下的缺點(diǎn)： (1)每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)都要進(jìn)行計(jì)算，工作量大繁瑣且易出錯(cuò)； (2)對(duì)復(fù)雜形狀的零件，如螺旋槳的葉片形狀，不但計(jì)算復(fù)雜，有時(shí)人工也很難實(shí)現(xiàn)。上述問(wèn)題由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，難題就迎刃而解了。目

50、前數(shù)控自動(dòng)編程過(guò)程是在三維繪圖軟件控制下，以人機(jī)對(duì)話(huà)的形式，在圖形顯示終端上繪制出加工零件及毛坯，選擇機(jī)床和刀具并制定加工工藝，就可在計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生并顯示刀具加工軌跡，然后由相應(yīng)機(jī)床的后處理器自動(dòng)生成NC代碼。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國(guó)，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來(lái)取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國(guó)在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在

51、不少問(wèn)題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場(chǎng)占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來(lái)時(shí)，如何有效解決這些問(wèn)題，使我國(guó)數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們?cè)趪?guó)際競(jìng)爭(zhēng)中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開(kāi)發(fā)部門(mén)和生產(chǎn)廠(chǎng)家所面臨的重要任務(wù)。為完成此任務(wù)，首先必須確立符合中國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線(xiàn)兩個(gè)層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機(jī)等幾個(gè)具體方面探討了新世紀(jì)的發(fā)展途徑。 1 總體戰(zhàn)略制定符合中國(guó)國(guó)情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)21世紀(jì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過(guò)對(duì)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的分析和對(duì)我國(guó)數(shù)控領(lǐng)域存在問(wèn)題的研究，我們認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，

52、以商品化為主干，以管理和營(yíng)銷(xiāo)為重點(diǎn)，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。1.1 以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)中國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，從無(wú)到有，從引進(jìn)消化到擁有自己獨(dú)立的自主版權(quán)，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們?cè)跀?shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步主要還是按國(guó)外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段，是無(wú)可非議的。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識(shí)經(jīng)濟(jì)即將登上舞臺(tái)的新世紀(jì)，這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如，在國(guó)外模擬伺服快過(guò)時(shí)時(shí)，我們開(kāi)始搞模擬伺服，還沒(méi)等我們占穩(wěn)市場(chǎng)，技術(shù)上就已經(jīng)落后了；在國(guó)外將脈沖

53、驅(qū)動(dòng)的數(shù)字式伺服打入我國(guó)市場(chǎng)時(shí)，我們就跟著搞這類(lèi)所謂的數(shù)字伺服，但至今沒(méi)形成大的市場(chǎng)規(guī)模；近來(lái)國(guó)外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡(luò)（通過(guò)光纜等）與數(shù)控裝置連接時(shí)，我們又跟著發(fā)展此類(lèi)系統(tǒng)，前途仍不樂(lè)觀(guān)。這種老是跟在別人后面走，按國(guó)外已有控制和驅(qū)動(dòng)模式來(lái)開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國(guó)外公司在我國(guó)境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠(chǎng)，實(shí)行就地開(kāi)發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷(xiāo)售，使我們的產(chǎn)品在性能價(jià)格比上已越來(lái)越無(wú)多大優(yōu)勢(shì)，因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，難度自然就很大了。為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認(rèn)真落實(shí)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國(guó)特色的實(shí)用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，逐

54、步建立自己獨(dú)立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國(guó)國(guó)情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類(lèi)齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會(huì)被國(guó)外牽著鼻子，永遠(yuǎn)受別人的制約，才有可能用先進(jìn)、實(shí)用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，打開(kāi)國(guó)際市場(chǎng)，使中國(guó)的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列。1.2 在商品化上狠下工夫近幾年我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場(chǎng)上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國(guó)產(chǎn)貨仍未真正被廣大機(jī)床廠(chǎng)所接受，因此出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的例子較多，而裝備新機(jī)床的卻很少，機(jī)床廠(chǎng)出產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)用的都是國(guó)外的系統(tǒng)。這當(dāng)然不是說(shuō)舊機(jī)床的數(shù)控化改造不重要

55、，而是說(shuō)明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國(guó)外相比還存在相當(dāng)大的差距。影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床商品化的主要因素除技術(shù)性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)用性。以往，一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)部門(mén)，所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標(biāo)（如多少通道、多少軸聯(lián)動(dòng)、每分鐘多少米的進(jìn)給速度等等），而對(duì)影響實(shí)用性的一些指標(biāo)和一些小問(wèn)題卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實(shí)用性方面花的精力相對(duì)較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時(shí)的水平都很高，甚至也獲各種大獎(jiǎng)。但這些高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品到用戶(hù)哪兒卻由于一些小問(wèn)題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽(yù)，打不開(kāi)市場(chǎng)。這說(shuō)明，高指標(biāo)、高性能的樣機(jī)型的產(chǎn)品離用戶(hù)真

56、正需要的實(shí)用、可靠的商品是有相當(dāng)大的距離的，將一個(gè)高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€(gè)有市場(chǎng)的商品還需作出大量艱苦的努力。另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床不像家電類(lèi)產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn)，應(yīng)用環(huán)境也不那么簡(jiǎn)單。數(shù)控產(chǎn)品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用，面臨的是五花八門(mén)的工藝問(wèn)題。如果開(kāi)發(fā)部門(mén)對(duì)這些問(wèn)題掌握得不透，就難以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)得很完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問(wèn)題在開(kāi)發(fā)、試用，甚至鑒定時(shí)都難以發(fā)現(xiàn)。這就造成，同樣型號(hào)的數(shù)控機(jī)床在有的用戶(hù)那兒運(yùn)行得很好，而在別的用戶(hù)那兒卻表現(xiàn)欠佳?；蛘咄瑯有吞?hào)的數(shù)控機(jī)床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件時(shí)卻不盡人意。出現(xiàn)這種情況，有時(shí)是用戶(hù)操作人員的水平問(wèn)題，但有時(shí)就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問(wèn)題的暴露。為解決這一問(wèn)題，國(guó)外一些公司設(shè)立了專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)試考驗(yàn)自己的產(chǎn)品，如為考驗(yàn)新開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，廠(chǎng)家自己設(shè)計(jì)和從生產(chǎn)實(shí)際中收集了大量零件程序，讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行各種各樣的程序，一旦