本文通过实际案例分析，了解一些常见故障的排除与调整。案例如下：设备名称FANUC0i―Mc数控系统，故障类型为铣削出现椭圆现象。分析：对于数控铣床铣削后出现椭圆，通常考虑以下3点原因：（1）X-Y轴伺服不匹配。（2）反向间隙。（3）X-Y轴不垂直。
伺服不匹配占故障比例为87%，因此首先考虑此问题。应用球杆仪进行仔细的检测可得图1，图中2和3为正反向360°得出的图形， FANUC0i―Mc数控系统位置增益（伺服环增益）参数是#1828（0.01s-1）。
（1）产生原因。如果轴间伺服环增益不匹配，会导致伺服不匹配误差，此时两根轴不同步，一根轴要早于另一根，造成椭圆图形，如图2所示。
（2）故障排除。伺服不匹配将导致插补圆不圆。正常的情况下，进给率越高造成插补圆的椭圆程度越大。与前一个图像相符，原机床参数#1825X轴（6000），Y轴（3000），故减少X数值，增大Y值，如图3所示。
经过反复调整参数检测调整（最后参数是X2200，Y7000）后图像如图4所示。
此机床的反向间隙占29%，发那科数控系统调整反向间隙的参数是#1851，如图5所示。图中由某轴线开始处有一个沿图形中心外凸的台阶，台阶的大小通常不受机器进给率的影响。在图中仅有Y轴上显示有正值反向间隙。
检测图像是Y轴有反向间隙，调整参数为28.4 mm，调整后球杆仪检测进行间隙补偿。由于Y轴反向间隙存在正负两个值，丝杠两固定端应存在串动或者丝杆副有问题，要重新调整固定等。现在圆度由原来的638.6 mm通过球杆仪检测及数控系统参数调整变为32.8 mm。
原因：数字控制机床在工艺流程中，各轴的垂直度误差都经过测试，满足机床的设计精度。但经过一段时间的使用后，垂直度误差超出原有设计精度时，就有必要进行修正，垂直度超差的问题大多是各配合部分的移动。X-Y轴经过长时间的振动与受力，经常会发生偏移，这时就会出现X、Y轴之间垂直度误差的出现，误差主要出现在一个方向，即XY平面内。
原因：在使用数控机床的过程中，测试排除过每个轴的垂直误差，达到机床的设计精度。垂直误差会在使用一段时间后偏差会超出原有设计精度，这时就要进行修正，这种情况产生的原因是各配合部分发生移动。X-Y轴长期受到震动和受力，所以很容易发生偏移，所以X、Y轴之间发生垂直度的误差，并且误差主要发生在XY平面内这一个方向。
解决方法：将Y轴导轨重新做定位面配刮，配刮镶条，这样做才能够将定位面积扩大，从而定位刚性也变强。将X-Y轴修刮至符合标注的呢机械垂直度，与此同时也进行了定位面修正，然后重新定位丝杠副，避免丝杠副弹性变形的发生，增加度在导轨、丝杠和各运动表面，避免各运动部件发生爬行现象。
本文案例对于数字控制机床铣削出现椭圆形的故障排除应用了球杆仪，同时需要技术人员、机械以及电器的配合，通过对X-Y轴伺服不匹配、反向间隙、X-Y轴不垂直等可能因素进行排除和调整，最终排除了故障，使机床的加工圆度达到加工要求。
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摘 要：随着当前我们国家社会经济的发展，对于掌握数控铣床技术的人才需求量在不断地增加。然而，从当前数控铣床专业课程的教学来看还存在着一些问题，特别是实训课程的教学一直以来都没有较大的进展。在该文中，笔者就将针对当前数控铣床实训课程教学所存在的问题进行探讨，并且提出改革的策略。
自从进入20世纪以来，人类社会的工业化程度不断加深，为社会经济的发展提供了巨大帮助。进入21世纪以来，计算机信息技术的发展也让人类社会的工业化进程迈入了崭新的道路。当前数控技术已在各个生产行业中广泛的应用，社会对于掌握数控技术的高素质人才的需求量也在不断地增长。在这样的情况下，自然而然就对数控技术人才的培养有了更高的要求。
数控技术人才的培养除了要加强理论知识的学习以外，实践技能的应用也十分重要。然而，从当前数控铣床人才培养的情况去看，学校在教学过程中往往更加侧重于理论知识的培养，而忽略了数控铣床实训课程的教学。这样一来，就使得缺乏实践经验和能力，在未来进入社会后并不能马上适应社会的生长，这将对学生在职场中的发展造成极为不利的影响。因此，必须要改善当前数控铣床专业教学的现状，才能帮助学生在未来取得更好的发展。而要做到这一点，第一步是要了解的是当前数控铣床专业教学中存在的问题。
从当前数控铣床教学的真实的情况来看，存在一个十分严重的问题，那就是数控铣床专业课程的设置与市场需求不符。这样一来，就使得学生在学习过程中所掌握的专业相关知识与专业技能与企业的实际的需求不符，使得学生在进入企业之后往往还要消耗大量的精力和时间才可以做到企业用人的基本标准。同时，由于部分学校缺少足够的资金和资源，使得对数控铣床专业的教学依然停留在理论知识的学习上，而缺乏实践教学，导致学生的实践能力不够，影响学生在企业中的发展。
基础配置不足也是当前数控铣床教学中存在较为严重的问题之一。为何会出现这样的情况是因为随着当前社会对于数控铣床专业人才需求量的增加，学校也开始了大规模的扩招。然而学校学生的扩招并没有与学校的基础设施配置匹配，导致在学校教学中往往会出现基础设备不足或者是基础设备单一的问题，使得学生缺少实践的机会，进而影响到学生实践能力的提高。
要想改善当前数控铣床实训课程的教学现状，那么首先可以做的一件事就是将模拟与实践相结合。要做到这一点，可以让学生在实训课程中使用数控模拟加工仿真软件，也就是相关的软件程序，来来加工操作的模拟训练。通过这样的方法，学生不但可以了解到数控铣床基本的操作方法，同时对于数控铣床的工艺流程也能拥有直观的了解。与此同时，还可以让学生掌握CAD/CAM等软件，这样一来就能够让学生在模拟过程中能完成零件的三维造型。通过对零件三维造型的塑造能够让学生更加深入的了解不同零件之间的特性，以此来挑选最为合适的加工方法，并且生成数控加工程序，从而保障产品的品质。模拟与实践相结合的好处就在于充分锻炼学生实践能力的同时，可以有实际效果的减少教学成本，减轻学校的压力，也更加的安全可靠。
优化教师结构对于改善当前数控铣床实训课程的教学现状有着非常大的帮助。之所以这样说是因为在传统的数控铣床实训课程教学中，需要让专业课程教师对学生进行专业指导，以此帮助学生更好的进行学习。在以往，这些专业课程教师都具备较强的理论知识，但是实践能力相对缺乏，同时也缺乏对于实训教学的管理经验。这样一来，就会导致学生在实训课程中无法充分的了解知识并且掌握相关的操作方法和技能。因此，一定要改善当前数控铣床专业课程教学中教师的结构。要做到这一点，作者觉得学校可以从企业中聘请具备丰富实践经验以及实训管理经验的工程师作为实训教师。将拥有丰富实践经验的实训教师与具备扎实理论知识的专业课程教师结合起来，这样才可以帮助学生更好的进行学习，让学生牢牢掌握数控铣床理论知识的同时也具备较强的实训能力。
在前文笔者就有提到过，当前学校基础设施的不足也是阻碍数控铣床实训课程教学效果提高的原因之一。对于数控铣床的实训课程教学来说，基础设施的设置既是保障也是门槛之一。因此，要想逐步加强数控铣床实训课程的教学，提高学生的实践能力，就必须要加强学校基础设施的建设，按照学校现有的学生规模来建设校内实训基地，这样才可以确保每一位学生都可以有效的进行数控铣床的实训操作。同时，还需要保障基础设施的实用性，在设置相关的机械设备时，应当要考虑到整个实训课程的系统性，这样才可以帮助学生更加全面的掌握数控铣床的操作方法和加工工艺，其中的内容应当要包括普通车、钳、刨、铣以及数控车床等，只有这样才可以有效提升学生的综合素养，让学生未来在企业当中能够有更好的发展。
要想逐步加强数控铣床实训课程的教学，那么强化学生的合作能力也是十分重要的。这是因为，在数控铣床的生产的全部过程中，一定不是仅仅依靠一个人就能完成的工作，而需要多人的合作，这样才可以提高生产的效率和产品的品质，帮企业取得更大的经济效益。因此，必须要提高学生的团队合作能力，才能让学生未来在企业中更好的适应企业的生产模式。
笔者认为在实训课程的教学中能够准确的通过设备的不一样的情况，将学生分成不同的小组。然后在小组中，让学生自行选出组长，以此来把控整个小组的操作以及维持小组的实训秩序。通过这样的方式，不仅仅可以有效提升学生的团队合作能力，让学生能更加积极主动投入到实训课程的训练当中。教师还能够最终靠小组工作对每一个学生做监督和指导，帮助学生寻找到自身的不足之处，改善自己操作的不良习惯，只有这样才可以帮助学生进一步提升自身的学习质量，积累实践经验，提高学生在职场中的竞争力，让学生未来能够有更好的发展。
综上所述，针对当前数控铣床实训课程教学中存在的问题，作者觉得必须要做到模拟与实践的相结合、优化教师结构、加强学校基础设施的建设以及强化学生的团队合作能力，只有这样才可以有效提高数控铣床实训课程的教学效率和质量，提高学生的实践能力，帮助学生能蚋好适应企业和市场的发展，培养出更符合当前社会持续健康发展要求的高素质人才。
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数控铣床是现代制造业生产加工的重要设备之一，培养优秀的数控铣床操作工成为相关教育学习管理机关的迫切任务，但是数控铣床操作难度大，具有危险性，若操作不当可能对人身和机床造成不可逆转的伤害。数控铣床的虚拟加工系统能够有很大成效避免真实的人身和机床伤害，尤其对于初学者来说非常适用，加之虚拟现实技术的快速的提升和大范围的应用，使得此类系统的研究成为现实。浙江大学山东大学陕西科技大学等高校的学者对此都进行了一定的研究，设计开发了数控车床、加工中心的仿真系统，或是用于数控加工的教学系统。
但是上述文献所涉及的虚拟加工系统多存在仿真效果不理想，沉浸感不佳等问题，对此，本文特利用虚拟现实技术的3I（immersion， interaction， imagination）特性，基于Virtools软件平台，结合计算机、三维立体投影设备、立体眼镜、音响等硬件设施，研究开发了一个数控铣床的虚拟加工系统。该系统利用3DS Max建立数控铣床的三维模型，运用Virtools实现铣床运动的仿真，并使用其物理模块实现了刀具与工件和机床的碰撞检测。
该系统由计算机、BARCO Gemini立体投影系统、立体眼镜、音响等硬件设备构成，系统结构图如图1所示。该系统可完成数控铣床面板的基本操作仿真、零件的安装和拆卸仿真、铣床切削加工运动仿真等内容，具体功能框架如图2所示。数控铣床及刀具、工件的三维模型由3DS Max软件建立，导入Virtools中进行机床的运动仿真和人机交互功能的实现。
数字控制机床操作者主要是通过数控机床的面板与机床进行交互并完成零件的加工的。本文所开发的虚拟加工系统是在型号为XD-40A的三轴数控铣床的基础上进行的，所用操作面板是FANUC Series 0i系列面板。用户通过鼠标和键盘与系统来进行人机交互，用户点击鼠标进行按钮相关操作，也可通过键盘进行参数的输入，参数将存入相应的数组中，结果将实时显示在显示屏上。图3是某按钮操作的流程图。
本系统设置了长方体和圆柱体两种毛坯形状，用户都能够选择所需毛坯类型并控制毛坯的尺寸。若需要别的类型的毛坯，可通过系统预留的接口导入毛坯的三维模型。系统的夹具有平口钳和三爪卡盘两种，可通过鼠标、键盘与系统来进行交互来实现工件的安装和拆卸，安装毛坯的流程图如图4所示，若需要其他专用夹具，可通过系统预留接口导入夹具的三维模型。
切削运动的实质是刀具相对于工件进行运动的结果，系统按照每个用户输入的G代码判断刀具的运动轨迹，实现工件的切削加工。在加工的过程中，运用Virtools自带的物理模块进行碰撞检测，以防止刀具和机床的碰撞而发生损坏。
用户利用本系统来进行虚拟加工时，通过鼠标键盘进行信息的输入和对系统的控制，佩戴立体眼镜通过三维投影设备观察整个加工的过程的实现。进入系统之后首先进行毛坯的设置和安装，并选择正真适合的加工刀具；然后经过控制面板完成对刀操作并设置刀补，利用鼠标键盘经过控制面板输入加工程序，按下启动按钮进行工件的加工；加工完毕之后进行零件的拆卸，并以全屏模式观察零件的加工结果。
本文利用3ds max和virtools等软件，配备计算机、三维投影设备、立体眼镜等硬件设施，开发了一个数控铣床的虚拟加工系统。依据真实机床进行有关模型的建立，并通过贴图处理和环境配置提高了系统的真实感，三维投影设备和立体眼镜的使用增加了系统的沉浸感。系统的整个仿真过程符合实际加工的顺序，能够使用户操作数字控制机床的能力得到很好的锻炼，同时避免了的危险的发生及机床的损坏。若想逐步提升系统的交互性和沉浸感，可加入数据手套完成人机交互过程，这也是下一步的研究方向之一。
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吕玉兰（1989-），女，河北省辛集市人。硕士研究生。助理讲师。主要研究方向为虚拟现实，数控加工。
前言：数字控制机床加工的零件一般都很复杂，也经常用到一些专用的夹具，这样既有利于提高加工效率也利于保证加工精度，缩短生产周期和提高市场之间的竞争能力。本人以前在企业工作中，也曾接触过一些直升机模型销售员，了解过一些直升机模型市场的信息。在众多直升机模型爱好者来说，一般的直升机模型商品显然不能够满足他们的竞技要求。他们往往追求的是更高标准的汽油动力航模改装直升机，汽油动力航模的临空气势磅礴，高速度、高机动性都是电动航模所望尘莫及的。改装关键部位如主螺旋桨机构、主旋翼固定夹、尾部螺旋桨机构全部采用强度高、质量轻的铝合金作为材料，机身大架采用同样质轻、高强度的碳纤维板材作为骨架，经过如此专业的改装，此类航模性能得到大幅度的提高，可当作竞技机种出场，轻易做出各种高难度的特技动作。
本人曾负责此类航模直升机的结构改装设计，并要制定生产的基本工艺，把零部件加工出来。在此类产品的开发研究过程中，主要碰到以下一些问题：第一，由于经过改装的汽油动力航模属于一种较高级的奢侈玩具，只局限于一些专业的玩家，群体人数有限。第二，由于航模零件的尺寸精确度要求高，互换性要求也高，所以决定采用批数控加工方式，因而在设计零件时也要考虑零件能方便使用数控加工方式产出，不能存在一些加工不到的死角。第三，由于零件要批量的生产，所以要设计一些快速装夹零件的工装夹具。
首先确定零件加工材料为铝合金材料，而铝合金因其合金含量不同也会有不同性能和应用场景范围。根据合金元素含量的不同，铝合金材料大概可分为8个系列，其中6系铝合金是以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金，属于热处理可强化铝合金。合金具有中等强度，耐蚀性高，无应力腐蚀破裂倾向，成形性和工艺性能好等优点。
2.1.该零件由不规则的旋转体和底座组成，如果以同一工种从头到尾做出来不现实，可用到数控车和数控铣复合工艺完成；
2.2. 零件上存在一些旋转体的特征，如φ18和φ24的圆柱部分，可以先假设该零件本来就是旋转体，只是经过后期铣床加工，才变成现在的不规则模样。因而可以买圆柱棒料作为坯料，先用数控车床批量加工出半成品，然后用夹具把半成品装夹好，用数控铣床进行批量加工。
2.3.主旋翼夹座的底座上面的φ18直径连同附近的C1和C3倒角都属于非重要部分，尺寸为自由公差，可由数控车直接做出；底座由R10和R5两圆和其相切直线圆柱体，然后上铣床铣出底座外形；
2.4.夹座由于是铝合金材料，两侧平板和中间槽不能处在同一刀路，否则很容易产生加工变形影响产品质量；
2.5.零件上φ5mm的通孔为固定夹座与螺旋翼之间的连接螺栓，定位精度要求不高，但对同轴度有要求。而M4的螺纹孔连接的是非重要的紧固螺栓，这些步骤都能安排到最后使用普通钻床和攻牙机处理，不再占用相对昂贵的数控设备加工。
2.6.铝合金零件最后作去毛刺、氧化、着色处理，表面会出现蓝色的色泽，较为新潮吸引。
综合考虑主旋翼夹座的用途和加工性能，决定选用φ50圆形铝合金，加工工艺依次为：数车车出φ24、φ18和底座外圆；铣出底座至尺寸；上分度头，铣出夹座两侧外形；分度头旋转90度，铣出R17外圆和钻φ5直孔；夹底座，铣出零件中间至尺寸深度。
主旋翼夹座上方为R17圆弧面，如果把工件放平观察，发现是一个R17圆弧2D刀路，而φ5通孔作用是上紧固螺栓，需保证其同轴度。则需把分度头旋转90度，编程铣削夹座上方圆弧部分，并进行钻φ5通孔。
把分度头旋转至底座朝下，用分中棒进行工件分中，然后编程铣削夹座中间深直槽，最后工件完成。
在实际生产中，如果按以上工艺步骤来加工，我们大家可以先从产量方面分析下。由于数控车，数控铣和钻床可分别在不同工位上来加工，加工时间可一起进行，所以只需要分析加工时间要求最长的数控铣即可。上述工艺流程是用分度头安装在数控铣床上进行单件加工，分度头由于要旋转3次，算下来数铣上加工一个工件大概需时半小时，一天只能做20件，一个月也最多是700件左右，显然达不到之前月产量一千件的要求，所以该生产方法需要改进。
本文以一个投入生产的零件实例，说明一种联合运用数控车、铣工艺完成零件生产的思路。在企业实际生产中，经常会遇到一些中小批量但品种繁多的零件加工订单，批量不足决定了不能开模具生产零件，只可以通过灵活运用各种机加工手法，尽可能设计一种合理的工艺，实现产品的快速批量生产。即使较先进的数控加工也不例外，关键的是要把产品图纸吃透，并制定出合理的工艺，至于程序本身的编写，亦并非要堆砌出一连串复杂的曲面刀路才叫有水平，相反，越是用简约的刀路，会更提高效率，并减少出错的机会。本文航模直升机的螺旋桨机构的许多部件，工艺都可以分拆成先车后铣，从而解决了看似无法加工的问题。
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1958年,中央提出了“赶超英美”的口号。正是那一年,国家把研制数控铣床的项目交给了清华大学和北京第一机床厂,任务代号确定为“102任务”。数控铣床的研发分四部分:机床的液压系统由精仪系负责;数字控制部分由自动控制系负责;步进马达及其驱动部分由电机系负责;作为外协单位及接产单位的北京机床厂负责提供铣床及维修。
虽然人凑齐了,可一没经验、二没样机、三没资料,数控铣床究竟怎么做,大家谁也不知道。正在这样一个时间段,清华的一位教授从苏联带回了一张印有数控机床照片的广告,照片上的机床旁边有一个1米多高的大柜子,就是数控系统,广告上还列了几条性能指标,这成了设计组唯一可以借鉴的资料。
1959年夏秋之际的一个夜晚,我国第一台数控铣床终于研制成功,标志着中国的装备制造业具备了数字化的能力。当时研发人员们编制了两个小程序:一是铣出一个五角星的形状,另一个是铣出汉字“欢迎”的字样,当一块块铁片儿转眼间变成五角星和“欢迎”等字样时,参观的人们都觉得十分新奇。
然而,在这之后由于国外技术封锁和国内基础条件限制,我国的数控技术并没有正真获得很好的发展。这样的局面一直持续到20世纪70年代末。此后,中国迎来改革开放的春天,数字控制机床被纳入国家发展重点。同时,通过国际合作与交流,数字控制机床迎来一段较快发展的时期。
1979年8月,济南第一机床厂与世界著名机床制造企业日本山崎马扎克签订高速精密机床加工协议,开创了该领域国际技术合作的先河。资料显示,从1980年到1995年,我国共引进机床技术近150项,累计开发数字控制机床品种近1000种,数字控制机床年产量从1980年的692台上升至1995年的7291台。
在进入新世纪以后,我国机床工业的发展用“芝麻开花节节高”来形容一点也不为过。“高档数字控制机床及基础制造技术”被列入国家重大科学技术专项,我国正经历着从机床大国迈向机床强国的过程。
从北京CBD区国贸桥十字路口南边大约100米的路口向西看去,在中环世贸和SOHO现代城的包围中,一座暗红色的巨大厂房孤独地矗立着。面对轰鸣的挖掘机,它的沉默好似是在等待命运的裁决。
用立铣刀在加工内腔轮廓时，数控铣床加工中常采用的方法有螺旋下刀和斜线下刀。目前，高档数控系统都具有螺旋下刀和斜线下刀的功能，低配置的数控系统没有这些功能。通过一系列分析立铣刀螺旋下刀的相关切削参数，采用编制宏程序的方法，解决了三轴数控铣床螺旋下刀的问题。
立铣刀的端刃部分旋转后形成一环状体，螺旋下刀时，刀具走过的路径为螺旋线。将螺旋线展开，可以把刀具看作是沿一斜线下刀，处于前方的刀刃与处于后方的刀刃间存在切深差如图1所示，此切深差随着刀轨与工件上表面的夹角的增大而增大，当此切深差超过立铣刀端刃的容屑区域内侧刃长时，工件上的残留材料就会挤压刀具，影响刀具寿命，严重时会损坏刀具。斜线下刀的刀轨与工件上表面的夹角的极限如图2所示，因而 计算 公式为：
1.2螺旋下刀的螺旋升角。采用螺旋下刀时，刀具走过的路径为螺旋线所示，螺旋升角的正切值 ，其中δz为螺旋线的螺距，即刀具在xy平面每切一圈，z方向的进刀距离，c为螺旋线在xy平面上投影圆的周长。由此可见，螺旋下刀时，刀具的运行方向为单向，因此可采用（1）中θ值作为螺旋升角是否合适的判别值，即α值须小于θ值。
刀具在工艺流程，端刃旋转形成一环状区域。螺旋下刀过程中，刀具沿一柱面上的螺旋线走刀，螺旋线在底面上的投影为一圆。当刀具连续运行时，端刃旋转形成的环状区域在底面上的投影情况。
设立铣刀直径d，端刃头部容屑区直径d。当螺旋半径取r=0时，即刀具沿z轴直线下刀，显然，在刀具端部的容屑区会产生材料残留；当螺旋半径0＜r＜d时，端刃内侧形成的包络线所示，即端刃切削区域仍不能完全覆盖容屑区域，在刀具容屑内仍会有材料残留；当螺旋半径d≤r＜d时，端刃切削区域能完全覆盖容屑区域，不会在容屑区内产生材料残留；当r≥d时，端刃切削区域能够完全覆盖容屑区域，但在螺旋路径中心处会产生材料残留，但此时形成的材料残留在刀具外部，而不在端刃容屑区内。
可见，当r≥d时，在容屑区内不会有残留材料影响刀具的正常切削。同时，考虑到零件尺寸对螺旋半径取值的限制，因而r值不应过大。
前面分析得知，螺旋下刀时，螺旋升角α的取值可 参考 式（1）的θ值，因此得：
其中r为螺旋半径，t为周向角度自变量，p为螺旋线的螺距。据上述分析，z的方程可写成：
在加工中，随着周向角度自变量t的变化，刀具沿螺旋路线切削，当深度z到达预设深度时，螺旋下刀停止。螺旋下刀宏程序流程图如图5所示。
2.2加工实验。以图6工件为例，选用?覬12立铣刀加工。h取0.7mm，d取3mm，螺旋半径r取6mm，预设深度l为5mm。刀具加工起点坐标选（x6，y0），按逆时针方向加工。
实验表明，将宏程序作为一个固定的子程序存储在机床内，用g65来调用该子程序，从而使fanuc 0i系统具有螺旋下刀固定循环功能，解决了用立铣刀没有办法进行型腔轮廓加工的问题。用不同的刀具加工时，只需改变相应的参数，就能轻松实现内圆柱面和外圆柱面以及指定深度的加工。方法简单，操作容易。
