温控技术论文范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇温控技术论文范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

1引言

随着CPU集成度和运行速度的不断提高，其功耗也越来越大，导致CPU的运行温度越来越高，并成为CPU技术发展的瓶颈。CPU的温升不仅影响CPU技术的进一步快速发展，而且直接影响CPU的稳定性和使用寿命。如何抑制CPU的温升和迅速降低CPU的温度成为CPU设计和使用的一个重点。

CPU设计者主要从体系结构设计、集成电路半导体材料选择、CPU内功能电路布局、CPU几何尺寸等方面把握CPU的理论功耗和表面散热途径。CPU在完成设计并成为产品以后，在使用的过程中，它的实际功耗和散热效率会因不同的使用环境而有所不同。CPU的使用环境包括周围温度、气压、通风、供电电压、时钟频率、散热措施、负荷特点等。本文重点讨论各种温控技术，并且给出解决降温的各种措施。

2影响CPU温升的因素

CPU的温升取决于两大方面，一个方面是CPU工作不断产生的热量累积；另一个方面是对CPU产生的热量的导散。热量增加和散热不畅都会导致CPU的温度上升，并造成对CPU的损伤。

CPU的热量来源于它的功耗，根据CPU功耗与供电电压和工作频率的关系可以看到供电电压和工作频率是影响CPU温升的两个重要因素。

CMOS电路CPU的动态功耗为P=CV2f，其中C表示电路负载大小，V表示供电电压，f为工作频率。可见工作频率f与芯片的动态功耗成线性正比例关系，供电电压V的平方与芯片的动态功耗成线性正比例关系，对于一颗CPU来说，电压越高，时钟频率越快，则功率消耗越大。因此，在能够满足功能正常的前提下，尽可能选择低电压工作的CPU能够在总体功耗方面得到较好的效果。对于已经选定的CPU来讲，降低供电电压和工作频率，也是一条节省功率的可行之路。

3CPU的温控技术[1][4][5]

3.1外部温度监控技术

对CPU温度监控通过“外部监测”措施—即通过主板CPU插座下面的热敏电阻来监测CPU工作时的温度。CPU插座内采用立式或贴片式的热敏电阻。整个监测过程全部是由主板来负责，热敏电阻直接将所监测到的数据传给主板上的温控电路，如果监测到CPU的工作温度超过在BIOS中的预设值时就会自动断电关机或报警。采用此种方式的优点是体积小、价格低，使用方便，不过在监控处理器温度时明显存在缺陷，比如用此类监测方式得到的温度往往是CPU底面的温度，而不是内核温度，温度读数是由监控芯片根据温敏电阻的阻值变化计算得出，而且此类接触式测试受外部环境影响较大。如果热敏电阻与微处理器接触不够紧密，微处理器的热量不能有效地传送到，所测量温度会有很大误差。有些主板上采用SMD贴片热敏电阻去测量微处理器温度，其测量误差比直立式热敏电阻误差更大，因为这种贴片元件很难紧密接触到微处理器。故此类CPU温控结果误差性极大、反应不灵敏，所得结果仅仅只供参考。这就带来了一个十分严重的问题∶表面温度不能及时反映微处理器核心温度变化，从而形成一个时间滞后的问题。因为核心温度变化之后要经过一段时间才能传送到微处理器表面。相比之下，表面温度反应十分迟钝，其升温速度远不及核心温度，当核心温度发生急剧变化时，表面温度只有“小幅上扬”。Pentium4和AthlonXP等最新的微处理器，其核心温度变化速度达30～50℃/s，核心温度的变化速度越快，测量温度的延迟误差也越大。在这种背景之下，如果再以表面温度作为控制目标，保护电路尚未做出反应，微处理器可能早已烧坏。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(温度偏差修正)的CPU内核心温度监测温度修正方案来纠正此种CPU温控所带来的偏差。所谓“温度偏差修正”就是指当系统采用外部测量法时，必须在测量结果的基础上增加一个温度偏差值：即BIOS中显示的温度值=实际测试值+温度偏差值。这个偏差值由主板热敏电阻、临界温度等因素来决定，当系统设定以后它就是一个常量(通过刷新BIOS可以改变这个值)。这些措施在一定程度上可以减小误差值。但是，问题仍不能得到根本性解决，比如对于突发事件(如风扇脱落)所带来的温度急剧提升完全不能及时做出反应。为此我们考虑采用内部温控技术。

3.2内部温控技术

针对外部温度监控技术的不足，CPU厂商在CPU内核里面加入了一个专门用于监测CPU温度的热敏二极管，将CPU温度来引了“内部温控”时代。在这里整个处理器温度监控系统可分为外部控制型和内部控制型两种基本结构。外部控制型监控系统，其实就是主板的温度监控电路，它有三种基本存在形式∶一种是采用独立的控制芯片，，这些芯片除了处理温度信号，同时还能处理电压和转速信号；第二种形式是在BIOS芯片中集成了温度控制功能；第三种形式是南桥芯片中集成温度控制功能，目前新一代南桥芯片都有温度监控功能。而内部控制型监控系统则是指CPU内核心中整合的热敏二极管，这个热敏二极管的正负两极作为CPU两个针脚直接来通过主板CPU插座和主板的温度监控电路相连。在整个监控过程中，当CPU工作时，热敏二极管就将感应到的数据变化传输给主板的温控电路，由主板的一个特定逻辑运算电路通过所接收到的数据计算出CPU的内核温度，如果计算出来的温度高于预设温度警戒线时，系统就会自动在瞬间切断CPU核心电压，使CPU停止工作并让系统挂起来，从而可以很好地保护CPU不被烧毁。P2、P3及AthlonXP处理器都是采用了此种技术。这种方法反馈回来的温度并不是很准确，往往要比CPU核心温度低5度左右。为防止它的处理器过热烧毁推出了S2K总线断开技术：即当处理器内核温度过高时，系统会发出一个HALT指令(HALT改指令的意思是在没有要处理的指令和数据时将处理器挂起)，当CPU接收到HALT指令时，处理器会转到相应的等待模式，这种模式只需要消耗较小的功率。

通过在CPU内核整合热敏二极管来控温已经是一种能很准确监控CPU核心温度的方法了，而且配合主板的温控电路就能即时保护过热的CPU，使其不至于在风扇突然停转或意外脱落时CPU被烧掉。但此类内部温控技术存在一个弊端，那就是在CPU温度过高时通过直接关闭电脑来达到保护的目的，这样会导致数据因为未能及时保存而丢失，忽略了数据的价值往往要比一个CPU的价值要高的可能性。而且热量不稳定可能导致系统不稳定，如果电脑死机或程序进入死循环，就会失去监控作用，也就无法保护微处理器了。

3.3热量控制电路

为弥补第一代内部温度监控技术的不足，Intel在Northwood核心P4中引入了第2代内部温度监控技术—热量控制电路(ThermalControlCircuit，英特尔又将它命名为热量监视器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的温控电路的特点是内部仅拥有一个热敏二极管不同，而Northwood核心P4的热量控制电路拥有两套热敏二极管。其中一套热敏二极管侦测CPU的温度值并传输给主板上的硬件监控系统，这套装置像传统的内部温控技术一样通过关闭系统来保护CPU，不过只是在紧急情况才会自动关闭。第二套热敏二极管放置在CPU内核温度最高的部位，几乎触及ALU单元，并作为热量控制电路的一个组成部分。在CPU工作中，这两套热敏二极管的电阻会因温度而变化，因此通过它的电流也会随着CPU的核心温度而变化，通过与内设参考电流的比较，系统能够判断当前电流是否达到了临界点。如果CPU最热的地方超过一定值，第二套热量温控装置会发送一个PROCHOT#信号使热量控制电路系统开始工作，通过减小CPU的负载来降温，其实这套热敏二极管起到波动调节作用。Pentium4的热量控制机制并非是减少时钟频率，而是减少其输出的有效工作频率。当温度正常的时候，ALUs(算术逻辑运算器)将会接受到一定的频率。但当主板检测到CPU的核心温度达到一个特定的临界值时，热量控制电路就开始发送PROCHOT#信号，将空置的时钟周期插入到正常的时钟周期内，发送到CPU的调节信号如图1所示。

图1发送到CPU的调节信号

PROCHOT#激活的无效周期会将某些正常时钟周期省略掉，使得最终发送给CPU逻辑运算单元的信号频率就会有所降低，从而通过降低CPU的工作效能来达到降温的目的。随着温度的降低，热量控制电路将会开始减少空时钟周期的数量以使CPU返回它原来的工作模式。只要CPU核心温度比临界值低1度时，热量监视器就会停止发送过热信号。热量控制单元就会停止产生空的时钟周期，CPU的性能也就恢复到正常值，过热保护系统被激活只需十几亿分之一秒，我们还可以在Pentium4主板的BIOS中选择超警戒温度来进行控制。当处理器的任务周期(dutycycle)占全部周期的比例越大说明处理器的工作效率越高，其可以调节的比例在12.5%到87.5%之间，选择的数值越小，则任务周期的比例越小，效率降幅反而越大，我们还可以利用PROCHOT#引脚功能保护主板的其它元件。当供电模块的温度超出警戒温度时，监控电路输出低电平到PROCHOT#，从而激活TCC，通过降低微处理器功耗来达到保护供电模块及主板其它元件的目的。

4抑制CPU温升的措施

4.1风冷散热系统

风冷散热系统由散热片和风扇构成，判断散热片的好坏的重要依据是表面积的大小，采用众多的鳍片来提高散热效果。散热片的内部和边缘需要设置合理的导风通道，散热片的切割面要磨光，以使其能与CPU表面完全结合。滚珠轴承的寿命、噪音、发热量远较含油轴承好。工作电压为12v，耗电量在十瓦之内。不少人认为风扇转速越高，那么在同一时间内，从CPU上带走的热量就越多，这样CPU就越容易冷却，事实并不是如此。如果风扇的转速超过其标准值，那么风扇在长时间超负荷情况下运行时，从CPU上带走的热量就比在高速转动过程中产生的热量小，这样时间运行得越长，热量差也就越大，高速运转的风扇不但不能起到良好的冷却效果，反而使CPU温度大幅提升；况且，散热风扇的转速越高，可能在运转过程中产生的噪音就越大，严重的话可能让风扇或者CPU报废；另外，要想让风扇高速运转，还必须有较大的功率来提供动力源，而高动力源是从主板和电源中的高功率中获得的，主板和电源在超负荷功率下就会经常引起系统的不稳定。所以，风扇转速越高冷却效果越好的说法是不成立的。从理论上分析，风扇功率越大散热效果应该越好，但这样的理论成立是在一定的前提之下的，也就是说在风扇的运行功率不超过额定运行功率的条件下，功率越大的风扇通常它的风力也越强劲，散热的效果也越好。而风扇的功率与风扇的转速又是直接联系在一起的，也就是说风扇的转速越高，风扇也就越强劲有力。不能片面地强调高功率，这需要同计算机本身的功率相匹配，如果功率过大，不但不能起到很好的冷却效果，反而可能会加重计算机的工作负荷，从而会产生恶循环，最终缩短了CPU风扇的寿命。因此，用户在选择CPU风扇时，不能错误认为风扇功率大其散热效果肯定会好，而应该根据够用原则来选择与自己电脑相匹配的风扇。并且在选择好风扇之后能够根据实际情况选择合适的机箱，从而更好地降低CPU的温度。

4.2半导体散热系统

半导体制冷器由许多N型和P型半导体材料排列组成，N、P之间是铜、铝等金属材料，外面是绝缘和导热良好的陶瓷片。通电后，电子由负极出发，经P型半导体吸收热量，至N型半导体放出热量。冷端接到CPU，热端接到散热片，由风扇将热量排出。这种散热系统消耗功率为10w至50w，增加了微机电源负担，本身产生大量热，容易造成半导体散热片的高温烧毁，低温一面容易产生露。

4.3液氮散热系统

液氮散热系统的工作原理是将主板、CPU等部件密封于一个空间里并抽成真空，CPU被内部充满液态氮的玻璃容器密封。进行类似水冷的循环散热。，它的特点是冷却能力强，但制造工艺复杂，容易结霜产生露水。

4.4软件降温

软件降温利用了CPU“空闲挂起”指令进行工作，从而实现了CPU的降温及功耗的降低。“空闲挂起”就是指在一段时间内没有接收到指令，CPU自动进入低耗能的休眠状态，降温软件缩短了CPU进入休眠状态的等候时间，从而减少了热量的产生。降温软件占用约1%至3%的系统资源，使CPU下降3至10℃。但是当CPU进行实时多任务的工作时，CPU能够得到“空闲挂起”的机会不大，这种情况下，软件降温的作用便失去了。

5结论

本文从CPU升温的因素说起，接着详细地介绍了当前几种主要的CPU温控技术，并分析每种温控技术的优缺点，接着介绍了当前的几种主要的CPU降温措施。

参考文献

[1]C.M.Krishna，Yann-HangLee.Voltage-Clock-ScalingAdaptiveSchedulingTechniquesforLowPowerinHardReal-TimeSystems.IEEETRANSACTIONSONCOMPUTERS，VOL.52，NO.12，DECEMBER2003

[2]Jung-HiMin，HojungChaandVasonP.Srim.AnEfficientPowerManagementMechanismforWiFi-basedHandheldSystems.WirelessCommunications，NetworkingandMobileComputing，2006.WiCOM2006.InternationalConferenceon

篇2

2数控技术的特点

数控技术（NumericalControl），即采用电脑程序控制机器的方法，按工作人员事先编好的程式对机械零件进行加工的过程，简单地说就是用数字化信号对设备运行过程等进行控制的一种先进的自动化技术，是典型的机械与电子计算机相结合的机电一体化科技。从诞生之初到现在，经历了电子数控技术、晶体管数控技术、中小规模IC数控技术、小型计算机数控技术以及微处理器数控技术五个阶段。数控技术在我国开发应用是从1958年开始，改革开放之后，数控技术在机械制造行业的应用才逐渐步入正轨，主要模式是引进国外的先进数控技术，通过消化吸收后，投入生产，总的来说，我国数控技术在制造行业的应用有了质的飞跃，许多机械制造企业从传统产品转变为数控化产品，促进了经济的发展。现阶段，由于数控技术是一种采用计算机数字实现数字程序控制的技术，所以数控技术也可以成为计算机数控技术。电子计算机数控技术采用软件模块化的体系结构，使输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能得以实现，使计算机按事先存储的控制程序来执行对设备的控制功能，显示了数控技术优良的性能，具有较高的性价比（。图一为完整的数控工作示意图）总的来说，数控技术的进步与发展与计算机的发展息息相关，在数控技术的发展过程中起着基础性作用，当然数控技术的发展也离不开各种辅助技术的进步，比如说传感检测技术、光电技术、机械制造术以及通讯技术等。数控技术是实现机械制造自动化过程的基础，是现今集成制造系统的重要组成部分，在美国、日本和德国等发达国家，将数控技术应用到机床改造与生产线量产上，境地了机械制造企业的生产成本，并有效地将机械设备的功能、效率以及产品质量提升到新的高度，使传统的机械制造业发生了极其深刻的变化。

3数控技术在机械制造中的具体应用

随着信息技术、网络技术以及自动化技术的不断发展，数控技术与机械制造行业的结合越来越有效，通过计算机操作平台可以全面掌控生产产品的各项指标与基本参数，并为新产品的研发与现有产品的性能完善提供技术支持，数控技术与机械制造行业的融合，拓宽了机械制造业的范围，带动了经济发展。数控技术的应用范围也较为广泛，以下为数控技术在机械制造行业的具体应用：

3.1数控技术在煤矿机械中的应用

我国国土面积较大，各种资源比较丰富，煤炭资源更是储量大，在我国的能源系统中占据重要地位，所以如何有效开发利用煤炭资源是我国煤机企业的主要任务。企业设备自动化程度是工业化水平的象征，在市场竞争较为激烈的大环境下，煤机企业不断提升劳动效率、降低生产成本才能处于不败之地，长久发展。根据煤矿企业的生产环境以及自身特点，不适合使用大型的机床设备，更不适合投入大量的资金购置设备，所以煤炭企业可以利用现有型号的加工机床，改装成加工精度等级较高，性能较好的设备，有效地开采、加工煤矿资源。当然煤机企业充分利用现有机床产品等设备资源，并不断改造提升机床的易操作性，提升其功能和精度，不断满足较高生产环境的设备要求，提升生产效率，最终实现投入少、效率高、设备应用率高的目的，不断促进煤炭企业的发展。

3.2数控技术在汽车工业中的应用

近年来，汽车行业的发展可以说是较为迅猛的，汽车制造、零部件加工等等都随之发展，数控技术的出现，对汽车制造业来说，是一项福利，加快了复杂零部件的制造，减少了人力，提升了效率。现阶段，汽车行业对零部件和车身的要求逐渐提高，为了满足生产需求以及市场需要，各种机械设备也不断朝着精密化、自动化的方向发展。例如激光数控检测技术的应用，激光检测技术具有精度高、适用性强、可靠性高等优点，比如，激光检测技术可以应用到测量尺寸上，用激光对汽车的曲轴、凸轮轴、阀座等零件的直线度、长度、垂直度、密度等测量,所有尺寸的分辨率可达1μm,重复精度0.2μm，精确性非常高（。图二为汽车工业中采用激光技术加工的部分零件表）数控技术应用到汽车工业上，可以提高产品生产效率及产品质量。例如美国Ford汽车公司和Ingersoll机床公司合作研制成HVM800型卧式加工设备，并采用高速电主轴和直线电机，主轴最高转速为24000r/min，工作台最大进给达7612m/min，可以理解为不到1s工作台可行程1m，瞬间完成一个工作行程。在汽车工业的今后发展过程中离不开数控技术，二者的结合会越来越融洽。

3.3数控技术在工业生产中的有效运用

在工业生产的范畴中，机械设备是基础，主要由控制系统、驱动系统及执行系统构成。在现代工业在生产中，有些生产环境较为恶劣，人工操作难度大，也不能满足生产要求，造成人力资源浪费，甚至会发生工伤安全事故等等，所以应引进先进的生产技术实现自动化生产。数控技术在工业上的应用，有效地改善了这些情况，生产效率得到了提升，工作人员的人身安全也得到了保障。除此之外，数控技术也具有监管功能，在实际生产过程中，一旦发现操作错误，信息就会立刻经过传感器输送到控制单元，对错误操作进行提示，并采用一定的措施进行保护，从而实现正常化生产。

3.4数控技术在机械设备上的有效运用

在机械制造行业中先进的设备居于核心地位,机械设备是机械制造的重要组成部分，是机械制造的灵魂，在机械生产领域的地位是无可替代的，数控技术的发现应用，使得机械制造行业实现了数字化及自动化发展，实现了机电一体化。面对现代机电一体化的要求,机械制造业必须具有具备控制能力的数控机床设备。在机床上运用数控技术,主要依靠代码，其可以将产品生产的各类数据储存在介质中，之后发出指令，传达到控制系统，最终实现对整个机床生产的控制，是电脑机械相结合的产物,通过软件设置来控制主轴速度变化、选择刀具、启动冷却泵等各种繁杂的操作。数控技术在在机械设备上的应用，促进了各个行业的发展，提升了生产效率，实现了批量化生产，在经济发展中也起到了推动作用。（图三为激光检测系统原理结构图）（图三激光检测系统原理结构图）

4数控技术在机械制造中的应用的发展前景

数控技术的优越性能在机械制造领域很好的发挥出来，无论是最开始的封闭式技术，还是现代的开放式计算机数控技术，数控技术很好的发挥了他的优越性能。在以后的发展过程中，数控技术也将逐步提高其自动化和智能化的性能，更好的提升工作效率，适应市场需求。数控技术在机械制造中发展应用前期，我们并没有注重专业化需求，无论从技术上、管理上、人才选取上我们都应专业化，最终实现产品专业化的目的。提升我国制造装备行业的综合竞争能力，实现机械设备产业化发展，满足国家的战略需求，促进国民经济发展，实现制造行业飞速发展，不断提高我国的工业发展实力。

篇3

二、数控技术发展趋势

（一）性能发展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（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；群控系统的柔性，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。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指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。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为

（二）功能发展方向

（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们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）科学计算可视化。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。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

（三）体系结构的发展

（1）集成化。采用高度集成化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，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，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，提高系统的可*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，作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。通过机床联网，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。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

三、智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

职称中心

参考文献：

[1]电动机降压起动器的选择与分析，凌浩，2000.12vol.20P66.

篇4

机床向高速化方向发展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。

20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴，转速15000－100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平

。随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统(含监控系统)和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，为开发应用新一代高速数控机床提供了技术基础。

目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到5000~8000m/min以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万r/min)以上；工作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为1微米时，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率为0.1微米时，在24m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12m/min。

2、高精度

从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(<10nm)，其应用范围日趋广泛。

当前，在机械加工高精度的要求下，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm；精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μm，甚至更高；超精密加工精度进入纳米级(0.001微米)，主轴回转精度要求达到0.01~0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。这些机床一般都采用矢量控制的变频驱动电主轴(电机与主轴一体化)，主轴径向跳动小于2µm，轴向窜动小于1µm，轴系不平衡度达到G0.4级。

高速高精加工机床的进给驱动，主要有“回转伺服电机加精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。此外，新兴的并联机床也易于实现高速进给。

滚珠丝杠由于工艺成熟，应用广泛，不仅精度能达到较高(ISO34081级)，而且实现高速化的成本也相对较低，所以迄今仍为许多高速加工机床所采用。当前使用滚珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。

滚珠丝杠属机械传动，在传动过程中不可避免存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应地造成运动滞后和其它非线性误差，为了排除这些误差对加工精度的影响，1993年开始在机床上应用直线电机直接驱动，由于是没有中间环节的“零传动”，不仅运动惯量小、系统刚度大、响应快，可以达到很高的速度和加速度，而且其行程长度理论上不受限制，定位精度在高精度位置反馈系统的作用下也易达到较高水平，是高速高精加工机床特别是中、大型机床较理想的驱动方式。目前使用直线电机的高速高精加工机床最大快移速度已达208m/min，加速度2g，并且还有发展余地。

3、高可靠性

随着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)＝99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。

当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上，但是，可以看到距理想的目标还有差距。

4、复合化

在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。

柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。就棱体类零件而言，加工中心便是最典型的进行同一类工艺方法多工序复合加工的机床。事实证明，机床复合加工能提高加工精度和加工效率，节省占地面积特别是能缩短零件的加工周期。

5、多轴化

随着5轴联动数控系统和编程软件的普及，5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点，由于在加工自由曲面时，5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参予切削，因此，5轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。

最近，国外还在研究6轴联动控制使用非旋转刀具的加工中心，虽然其加工形状不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一时尚难实用化。

6、智能化

智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向。智能加工是一种基于神经网络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工，它是要在加工过程中模拟人类专家的智能活动，以解决加工过程许多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：

为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；

为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；

简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；

智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修等。

世界上正在进行研究的智能化切削加工系统很多，其中日本智能化数控装置研究会针对钻削的智能加工方案具有代表性。

7、网络化

数控机床的网络化，主要指机床通过所配装的数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控机床一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓Internet/Intranet技术。

随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“e-制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。机械制造企业在普遍采用CAD/CAM的基础上，越加广泛地使用数控加工设备。数控应用软件日趋丰富和具有“人性化”。虚拟设计、虚拟制造等高端技术也越来越多地为工程技术人员所追求。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代机床发展的重要趋势。在数字制造的目标下，通过流程再造和信息化改造，ERP等一批先进企业管理软件已经脱颖而出，为企业创造出更高的经济效益。

8、柔性化

数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓、完善；CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结，向信息集成方向发展；网络系统向开放、集成和智能化方向发展。

篇5

2对策与建议

2.1不断加大投入，切实优化教学条件

随着数控技术的发展，中职院校要做到硬件软件两手抓、两手硬。一方面，着力夯实硬件建设基础。要根据学校现状和发展规划，设置专项资金，加大教育经费投入，不断改善数控专业教学的基础设施条件，引进新型的设备和新的技术，使用最新的系统版本，尽可能地做到与企业岗位的对接，为数控教学顺利开展提供坚强的硬件保障。并在此基础上，课堂融入企业元素，构成企业与学校衔接的平台。数控教学中心建立人才培养模型，以真实的工作任务为基础，以真实的工作环境为基础，做到“理、实”一体。另一方面，切实加强教师队伍建设。要提高工资薪酬待遇，改善生活条件、办公条件和福利条件，以此吸引更多的高素质数控技术人才加入到教师队伍中来，从源头上提高教师队伍专业素质。要拓宽多个人才引入渠道，可以从高校、社会、企业等广泛吸纳高素质专业人才，并采用全职、兼职等灵活多样的模式。特别是要加强与企业的合作交流，可以建立合作同盟关系，联系对口企业作为实习基地，带领学生经常性、长期性到在企业中进行实际操作锻炼。

2.2转变教学理念，切实突出实践操作

一是注重学习兴趣培养。兴趣是最好的老师，只有让学生产生浓厚的兴趣，才能起到事半功倍的效果。因此，要加强学生对数控技术兴趣的培养，在教学内容上要注重实用性和趣味性，让学生清晰地看到数控技术的发展前景，教学方式上要求灵活性，教学手段上要求创新性，这样才能充分调动学生学习的积极性和主动性，不断增强对学生的吸引力。二是要充分注重数控技术的发展前沿。注重教学内容与时俱进，特别是要用发展的眼光看待数控技术未来的发展趋势，注重教学的前瞻性，这样才能与学生的就业相适应。三是要注重数控教学的实践性。要以培养实用型数控技术人才为目标，切不可以模拟软件代替实际操作，应积极为学生创设动手操作的平台，让学生在实践操作中锻炼能力，积累数控操作的经验，为就业上岗奠定坚实基础。

3创新教学方式，切实坚持市场引领

数控专业技术教学就是要培养实用型的技术人才，因此必须坚持市场引领，切实创新教学方式，以增强教学的实用型、超前性和针对性。一是要养成随时关注市场动态的心理。数控技术行业动态发展，对于数控技术教学有着直接的影响，只有切实密切注意市场动向，才能把住市场动态趋势，从而明确市场未来人才需求的动向。二是要关注设备及系统技术的更新升级。随着数控技术的发展，新的数控设备不断面世，数控软件也不断更新换代升级，教师应引导学生切实注意了解和掌握新设备、新情况、新技术，才能从呆板的课堂中跳跃出来，从而市场保持更近的距离。三是要注重实践课堂的创建。将车间作为最好的课堂，将学习考核与车间实习生产绩效考核相结合，最大可能地增加学生动手实践的机会。四是可以适当开展竞赛活动。开展数控操作竞赛等系列活动，可以有效地吸引学生的精力，充分激发学生积极进取的奋斗精神，让学生的积极性、主动性和创造性得到最大可能地发掘。要以企业生产车间为大练兵、大比武的广阔舞台，开展数控操作生产实战比赛。通过系列实践竞争，可以增强学生的竞争意识和团队合作精神，提高学生抗击竞争风险的能力，让学生实际操作中锻炼能力、激发潜能、积累经验、提升素质。

篇6

1.1对机械设备的危害与干扰

从机器自身结构来看，大部分空压机生产简单有明显的技术缺陷：输入的压力数大于一定值时，变频空压机会自动打开导致电动机空转，严重浪费电力资源并且损害机器本身，继而导致异步电动机的频繁启动和频繁暂停，降低电动机的使用寿命。变频空压机启动时需要很大的电流，对电网冲击较大，而且严重磨损了电器本身的转动轴承设备。电动机在运作的时候会产生很严重的噪音污染，电动机周围的工作环境比较恶劣，也对工作人员的健康产生不利影响，且以人为调节法来调节电动机的输出压力，运转效率低，严重浪费人力资源。

1.2对机械设备相关电器的危害

对变压器的危害表现在：加大铜损和铁损，使得变压器的温度升高，影响绝缘；引起电动机附加零件的发热，引发机器本身温度的额外升高；导致电容器组温度过热，增加中介电质的感应能力，严重的情况下可以损坏电力电容器组；对开关设备的危害，启动瞬间开关将会产生较大的电流变化，达到电压保险值直至绝缘体的破坏；在保护电气的时候，改变电器固有属性，引发电器动作紊乱；引发测量仪表的数据显示误差，降低数据精确度。

2变频技术在机电控制方面的策略

2.1基本思路

在世纪工业过程中对变频技术进行较为尖端的的软件和硬件设计，先根据传统空压机电动机的特点，全方位分析其耗能原因和工作特性，从而设计出变频技术调速、空气技术压缩、压力传感技术提升等控制方式，根据控制电路进行变频器的确定以及电器初始化的设计，控制方式要用矢量控制，详细分析矢量控制原理，对变频矢量进行仿真检查，科学地改变变频器的运行参数。另一方面，变换变频器的控斜参数。通过复合信号控制变频器的输入与输出，可以在容器的进口处增加电器使用流量信号记录，容器上增加电器压力信号，这样可以减少对机械设备的危害。

2.2具体策略

首先在系统线路中建立安装滤波器，过滤掉高次谐波的干扰信号。其次是屏蔽干扰源，这是抵御干扰行之有效的方法之一，具体做法是用钢管来屏蔽输出线路。再次是将电机正确接地，接地时要与其他的动力电器设备接地点分开。然后是对线路进行合理布局，电动机设备的信号线和电源线应该尽量避开变频器的输入和输出线，而其他设备的电源线和信号线也同样要避开变频器的输入和输出线，进行平行铺设。最后是合理使用电抗器，交流电抗器中的串联电路减弱了输入电路中电流对变频器的打击，而直流电抗器减弱了输入电流中的高次谐波。在设置之前，电动机电网中的高次谐波含量已达到40％，而安装了滤波器之后，高次谐波的含量降到了20.6％，特别是三到八次过后，已经低于标准含量值了。在变频器选择方面，需要学会优先考虑谐波含量低且携带滤波器和电抗器的变频工具。变压机电动机安装时，控制信号电缆和本身的动力电缆要有属于各自的架构线路的电缆结构，做好及屏蔽措施，禁止线路交叉或者架构紊乱，安装时两者要保持距离以及设立必要的防护措施，综合达到既发展工业经济又节能减耗的“双赢”效果。值得我们借鉴的是，国际上针对变频空压机电动机重新设计了空压机，将电机由传统意义上的单相电改为三相交流电，并且具有良好的调速性能。我国目前大量生产和应用的空压机电动机，如果要持续发展就必须要开发出单相电机的变频器。最后对改造之后的空压机电动机进行相关的数据计算，并进行成本分析，验证是否能够让改造后的空压机更加有效地节省能源。

篇7

1.1国内现状

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，国家十一五科技发展规划也明确提出，提高大型设备数控化水平。但是目前我国整体大型设备的数控水平低，机械加工的精度、复杂度、精度保持度等都远低于国际水平。而加工中心作为机床家族的重要组成部分，今年来虽然也越来越受到国人重视，但是多为进口或者合资企业产品，其技术水平也较低。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年。在精度方面，国内机床水平追赶国外先进水平的距离也很长。目前我国大型加工中心很难达到0.005mm，国外由于技术先进，则可以达到0.003mm。在精度保持度方面，国内一般为5年，国外则能够达到10年。目前国内在轴承、丝杠、刀具等决定机械精度的方面技术能力都不够。而国内数控系统最大的瓶颈在于国内系统是基于单板机的基础上发展起来的，至今没有一家是基于数字逻辑电路的设计。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

1.2国外现状

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。德国1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。日本自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。另外还有台湾和韩国的机床也比中国先进。

1.3数控加工本身的特点

数控加工操作系统日益开放、数控系统向软数控系统发展、控制系统向智能化方向发展、向网络化方向发展、向高可靠方向发展、向多轴联动方向发展、向复合型方向发展的市场趋势。数控加工具有柔性好，自动化程度高的特点，对于轮廓形状复杂的曲线的加工尤其适合。数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作的数控机床。本产品属于大型加工中心，主要用来加工复杂结构、工艺及精度要求高的大型设备部件的数控加工工具。其特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削及刨削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心。利用数学方式输入，加工过程可任意编程，主轴及进给速度可按加工工艺需要各自变化，且能实现多座标联动，易加工复杂曲面。对於加工对象具有“易变、多变、善变”的特点，换批调整方便，可实现复杂件多品种中小批柔性生产，适应社会对产品多样化的需求。利用硬件和软件相组合，能实现信息反馈、补偿、自动加减速等功能，可进一步提高机床的加工精度、效率、自动化程度；数控机床是以数字控制为主的机电一体化机床，充分发挥了微电子、计算机技术特有的优点，易于实现信息化、智能化、网络化，可较易地组成各种先进制造系统，如FMS、FTL、FA，甚至将来的CIMS，能最大限度地提高工业的生产率、劳动生产率。

1.3.1数控系统与加工能力

目前处于世界领先水平的数控操作系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。PMC信号和PMC功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。

1.3.2机械系统与加工能力机械系统

目前以德国最好。目前较为先进的设备，保留了其先进的全静压块静压结构和双层式床身结构，增加了四柱双驱的平衡驱动方式，有效解决了消隙及驱动平衡的难题，采用斜齿齿轮对，使转台运转更加平稳；采用上压式镶条滑块结构，机床转台自适应调整液压夹紧装置使得B轴联动旋转加工精度更高，更加稳定；机床主轴采用液压氮气平衡，确保机床的快速响应速度，使机床运行更加平稳可靠。具有智能数字刨铣工能，可加工直角、锐角孔及异形斜面样条沟槽。该机床正式投产后机床直线精度（X\Y\Z）可达±0.003㎜，旋转（B）精度可达±2S”，直线重复定位精度达到0.001㎜。产品精度保持度可达10年以上，大大提高了机械的使用寿命。除此之外，目前先进数控加工设备还采用很多应用性很强的技术来提高加工精度和难度，保证其可以加工复杂的曲面件。在提高转台精度及平稳性方面：采用四柱双驱技术，由原来的一侧一个齿轮驱动改为在180°水平方向上按对等夹角两对双齿轮驱动，每对齿轮可自动消隙。机床转台精度长久保持性：使用12个独立的高耐磨铜静压块代替原来的贴塑耐磨条工艺，因静压几乎无磨损而长期保持精度。温度对机床精度的影响方面：使用温度补偿功能，在机床内部安置温度传感器，利用激光干涉仪测出其温度变化时机床在各温度下的变化值，然后再机床参数中补正。刨铣功能开发（直角孔槽加工）：利用机床CS功能，使主轴与X、Y、Z轴移动的同时，主轴按刀具切线方向控制转角。机床惯量的控制：使用液压氮气组合平衡方式代替配重铁平衡方式，减少机械运动质量和运动中的动量惯量。

2、复杂曲面配合件的数控加工工艺

篇8

系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。数控机床是个很复杂的大系统，它涉及光、机、电、液、气等很多技术，发生故障是难免的。机械磨损、机械锈蚀、机械失效、插件接触不良、电子元器件老化、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声、软件丢失或本身有隐患、灰尘、操作失误等都可导致数控机床出故障。

一、数控机床故障诊断内容

故障诊断的内容：

1）动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴。2）状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。5）数控系统故障自诊断：不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子技术的发展，在故障诊断上有它的共性。

二、数控机床故障诊断原则

在故障诊断时应掌握以下原则：

（1）先外部后内部数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查，尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。

（2）先机械后电气一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。

（3）先静后动先在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。

（4）先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。

三、数控机床故障诊断的方法

1.直观检查法它是维修人员最先使用的方法。在故障诊断时，首先要询问，向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析、判断过程中可能要多次询问；其次是仔细检查，根据故障诊断原则由外向内逐一进行观察检查。总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示，局部特别要注意观察电路板的元器件及线路是否有烧伤、裂痕等现象、电路板上是否有短路、断路，芯片接触不良等现象，对于已维修过的电路板，更要注意有无缺件、错件及断线等情况；再次是触摸，在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。

2.仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如：用万用表检查各电源情况，以及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有、无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等等。

3.功能程序测试法功能程序测试法是将数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序，并存储在相应的介质上。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定故障发生的可能起因。功能程序测试法常应用于以下场合：

1）机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是由于数控系统故障引起的。

2）数控系统出现随机性故障。一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性差时。

3）闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。

4.信号与报警指示分析法

1）硬件报警指示这是指包括伺服系统、数控系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

2）软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

5.接口状态检查法现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉PLC编程器的应用。

6.参数检查法数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。

7.试探交换法即在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。采用此法之前应注意以下几点：

1）更换任何备件都必须在断电情况下进行。

2）许多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要，因此在更换备件板上一定要记录下原有的开关位置和设定状态，并将新板作好同样的设定，否则会产生报警而不能工作。

3）某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。

4）有些印制电路板是不能轻易拔出的，例如含有工作存储器的板，或者备用电池板，它会丢失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。

鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。

8.测量比较法CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整和维修方便，在印刷线路板上设计了一些检测量端子。维修人员通过检测这些测量端子的电压或波形，可检查有关电路的工作状态是否正常。但利用检测端子进行测量之前，应先熟悉这些检测端子的作用及有关部分的电路或逻辑关系。

9.特殊处理法当今的数控系统已进入PC级、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律。

篇9

2设计原理与系统架构

2.1技术原理

根据检测监管业务需要，对试验流程进行全过程监控，包括收样、样品制备、数据采集等过程。主要体现于两个方面：第一方面，通过高清摄像枪对样品接收和样品制备过程进行实时记录；另一方面通过在试验机电脑上安装视频采集卡，自动采集试验机电脑屏幕的数字信号，通过图像处理器转换成与摄像机信号一致的模拟信号。最后利用现有的CATV技术，将电脑屏幕数字信号与摄像机信号整合在一起，通过光纤传输至硬盘录像机，实现实时的监控、存储功能，通过录像回放功能实现对历史记录的查询。通过登陆客户端软件或ip登录访问服务器电脑，可以实现在办公室对检测过程的动态监控。本部通过现有的vpn网络，连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像，实现远程监控。

2.2系统架构

本系统主要有前端的数据采集装置包括高清摄像枪和视屏采集卡，数据传输介质（光纤），数据接收与存储设备（硬盘录像机）、网络交换机、服务器电脑以及客户端软件组成。系统架构如图1所示。（1）高清摄像枪用于监控样品接收与存放、样品制作、抗压试验等过程，对试验过程规范性与样品的真实性进行实时监管，避免弄虚作假现象的发生。（2）视屏采集卡自动采集试验机电脑屏幕的数字信号，并通过内置转换器转换成与摄像枪信号一致的模拟信号，对试验参数、试验数据、以及曲线的形态进行实时监控，确保试验过程的规范性和数据真实性。（3）光纤作为信号传输介质，将高清摄像枪与视频采集卡的信号传输至硬盘录像机，相比同轴电缆，光纤传输速度快，降低信号延迟；传输损失少，保证视屏质量。（4）网络交换机实现与局域网内的电脑及服务器电脑互联，可以通过局域网访问硬盘录像机。（5）硬盘录像机数据接收和存储终端，实时接收光纤传至的信号并存储，并可以对历史记录按时间进行查询。（6）服务器将若干硬盘录像机通过网络交换机串联至服务器电脑，通过访问服务器电脑可以同时访问局域网内所有的硬盘录像机，实现一机多控。本部通过现有的vpn网络，连接到检测中心服务器后浏览视频、回放录像。（7）客户端软件除了通过ip访问服务器电脑以外，可以通过安装客户端软件对局域网内的硬盘录像机进行访问，相比于ip访问，使用管理更简便。

3系统实施

图2和图3是分别利用客户端软件和iP登陆访问，对试验过程和试验环境进行的全方位监控。以混凝土芯样抗压强度检测详细阐述监控流程，具体如下。

3.1样品安全管理监控

委托方完成登记委托后，将样品放置于芯样样品存放区集中保管，在存放区安装高清摄像枪，配合大门口的监控信号，对样品进行全面安全监视，如下图4、图5所示。

3.2样品制备流程监控

芯样的制备流程主要包括芯样接收、开箱验样、盲样编号、芯样切割、芯样打磨、芯样补平等6个阶段，对上述6个关键节点布设视屏监控，如下图6、图7、图8、图9、图10、图11所示。杜绝芯样制备环节的不正规操作，保证样品真实性、试验过程规范性，确保试验结果可靠性。

3.3抗压试验“双控”

“一控”是对样品的真实性进行确认，避免试验人员调换样品，高清摄像枪可以清晰捕捉样品编号，确保是真实样品，如图12所示；对试样的破坏过程及破坏形态是否正常进行判定，如试样偏心受压导致提前破坏或样品未完全破坏而试验机误判试验终点等现象；“二控”是对试验机电脑屏幕的监控，监控试验数据采集是否正常，试验曲线走势是否正常，是否发生试样尚未破坏而试验机停止采集数据、曲线下落时间与试样的破型时间不一致等现象的发生，如图13所示。

篇10

1.1刀具的选择

在进行零部件加工时，数控铣削加工工艺发挥着十分重要的作用，因为它会影响机械零部件的加工成本，影响整个机械加工的质量。作为数控铣削加工工艺的主要设备，刀具的选择就十分的重要。目前常用的刀具包括锥度铣刀、刀铣刀、以及圆角立铣等，不同的刀具在不同的应用过程中有着不同的使用效果，所以在选择刀具的时候，必须有一定的原则。首先，在选择刀具类型时应该考察其被加工型面形状。再次，选取刀具时应采用从小到大的原则并考虑型面曲率的大小。最后，尽可能选择圆角铣刀进行粗加工。

1.1.1考虑被加工型面形状

为了保障被加工面的加工质量，在加工机械零部件时，有时也会对凹形进行精细加工处理，一般情况下，处理工具是球头刀。然而，在加工凸形面时，人们一般都是用平端立铣刀作为加工工具。但是也有用圆角立铣刀工具进行加工的情况，就是如果人们明确要求凸形面的加工质量。

1.1.2考虑从小到大的原则

在进行机械零部件加工处理时，不能只使用一把刀具，因为机械型腔存在许多不同的曲面类型。为了顺利完成整个机械加工处理过程，就必须在处理时采用从小到大的原则。这样可以在对机械零件进行加工时有效避免明显的质量问题，还可以提升机械零件的加工效益。

1.1.3考虑型面曲率的大小

为了保障机械零件的加工的精度，在进行机械零件精加工时，就应该用半径较小的刀具进行处理，尤其在进行拐角加工时，施工人员选择刀具时是根据型面曲率大小进行选择，并且必须严格按照规范要求进行控制。

1.1.4考虑圆角铣刀进行粗加工

一方面，选用圆角铣刀进行粗加工，相比平端立铣刀留下较为均匀的精加工余量，而相比球头刀有更好的切削条件。另一方面，在切削过程中，圆角铣刀可以在工件与刀刃接触的90度以内的范围的切削变化比较连续。

1.2刀具的切入与切出

由于机械加工型腔十分复杂，所以在机械加工数控铣削中，为了完成机械零部件的加工，需要经常更换不同的刀具。在精加工过程中，加工表面质量的差异往往受到切出和切入时的切削方式的变化的影响。因此，应该加强对刀具切出切入方式的选择。在粗加工过程中，每次加工完成后留下的余量的几何形状不会相同，如果在下次尽进刀时选择不正确的切入方式，就非常容易造成裁刀事故。CAM软件提供的切入切出方式包括圆弧切入切出工件、刀具以斜线切入工件、刀具通过预加工工艺孔切入工件、以螺旋轨迹下降方式刀具切入工件以及刀具垂直切入切出工。切削方式最常用的，最简单的方式便是刀具垂直切入切出，可用于机械型腔侧壁的精加工以及从工件外部切入的凸模类工件的精加工和粗加工。凹模粗加工最常用的下刀方式是将预加工工艺孔切入工件；较软材料的粗加工常用刀具以螺旋线或斜线切入工件；由于可以消除接刀痕，所以圆弧的切入切出工件常用于曲面的精加工。在进行粗加工过程中，如果是单项走刀方式，一般将一个加工操作开始时的切入方式作为CAD/CAM系统提供的切入方式，但是并不是每一次加工时都采用这种方式。而这主要导致了工件和刀具的损坏，解决方式一是减少加工步距，二是采用双向走刀方式或走刀方式进行加工。

1.3切削方式和走刀方式的确定

加工时工件相对于刀具的运动方式就是切削方式，在加工工程中，刀具轨迹的分布形式即是走刀方式。机械零部件的加工效率与加工质量受到切削方式和走刀方式的影响。在保障加工精度的前提下，为了使刀具受力平稳，尽可能地缩短切削时间。在机械加工中，经常使用的走刀方式包括往复走刀、单向走刀和环切走刀三种形式。单项走刀方式切削效率较低，因为切削方式在加工中保持不变，这样可以使顺铣或逆铣一致，但加了空走刀和提刀。为了保证切削过程稳定和刀具均匀受力，在粗加工过程中，切削量较大，所以选用单项走刀方式。在加工过程中，进行逆铣和顺铣交替加工，质量较差，因为在加工过程中，进行不提刀地连续切削。一般情况下，选用往复走刀的情况是半精加工和表面质量要求不高的精加工，而在粗加工时，不宜采用，因为加工时的切削量太大。加工过程的平稳性、加工表面质量和刀具耐用度铣削方式受到铣削方式。在进行圆周铣削时，选用顺铣或逆铣，则是根据表面质量的要求和加工余量的大小。在实践时，一般为了减少机床的震动，进行粗加工时余量较大，选用逆铣加工方式较好。而在进行精加工时，选择顺铣加工方式，以达到表面粗糙和精度的要求。

2CAXA制造工程师方面的机械数控加工编程技术

曲面实体相结合的CAD/CAM一体化软件即是CAXA制造工程师。CAXA制造工程师功能强大，应用广泛，效率高，代码质量好，是国产AD/CAM数控加工编程软件。CAXA制造工程师支持批处理功能和轨迹参数化，可直接设定实体、曲面模型，支持高速切削，可以大幅度提高加工质量和加工效率。CAXA制造工程师在高效数控加工过程中，具有通用后置处理；多轴的数控加工功能；支持高速加工；支持多轴加工；典型的加工仿真与代码验证；参数化轨迹编辑处理；加工工艺控制等。具有灵活的特征实体造型、强大的曲面实体复合造型、完美的曲面实体组合功能、NURBS自由曲面造型等功能。CAXA制造工程师的数控加工具体步骤是：

1）根据工件图纸，造型工件；

2）数控加工方案设计；

3）根据被加工工件工艺要求、形状、精度要求选择加工参数和加工方法；

4）轨迹生成与仿真加工；

5）后置处理生成G代码。工程师可以利用CAXA制造师自动编程系统进行各种造型设计，选取合适的设定数控加工工艺参数和加工方法，进行仿真加工，生成刀具轨迹，生成加工代码，解决了复杂零件不能用手工编程、手工编程耗时的问题，大大提高编程加工和编程问题。

3宏编程技术方面的机械数控加工编程技术

宏编程是可以使用变量进行算术运算（+、-、*、/）、逻辑运算（AND、OR、NOT）和函数（SIN、COS等）混合运算与高级语言相像的程序编写形式。在宏程序形式中，用于编制许多复杂的零件加工的程序，一般提供判断、循环、子程序调用的分支和方法。在利用宏程序技术进行零部件加工不但可以加工复杂形状的机械零部件，而且还可以格式化普遍加工，大大缩短编程时间。比如本零件中的椭圆短半轴、长半轴值发生变化，只要更改A、B值就行。但是进行宏程序编写时难度很大，因为编程人员不仅需要知道关于基本机械工艺数控编程的知识，还需要知道深厚的计算机语言知识和数学建模知识。

篇11

一.键控特技的分类

1.按键源的性质分

内键

键源与填充（前景）信号是同一个图像信号，即用要填的图像信号一路经过键控信号处理器产生抠像电视信号，另一路作为“填充信号”填入被抠掉的部分。内键也称自键。内键特技以前常用于黑白字幕插入，键源信号通常是在黑底上的白色字符或图形，它的电平只有高低两种，且对应白色部分的电平高，如果填充信号记作A，背景信号记作B，则内键可简述为A抠B填A。这种技术现广泛地应用于色键特技。将叠加的全电视信号经消色电路和放大整形处理后，形成抠像键控信号，从而进行混合叠加。

（2）外键

相对于内键特技而言，外键特技的键信号不是由填充（前景）信号或背景信号形成的，而是由第三路视频信号作为键源所形成的，外键的键源信号也是由黑底上的白色字符或图形，填充信号通常为单一色调的彩色信号，因此外键特技通常用于彩色字幕的插入。如果填充信号记作A，背景信号记作B，键源信号记作C，则外键可简述为C抠B填A。

在计算机显示像素时，其RGB像素，一路通过电平合成得到抠像信号，另一路经过D/A变换，编码器编码产生填充信号，如图2所示。其中存储器输出为数字RGB信号（各8位），经D/A变换成模拟RGB，然后经编码器合成成为填充信号，另一路经求和电平处理器产生抠像信号。图2的键控信号叠加器输出为0和1两种状态的电平信号，随着字幕机技术的发展，现已有利用另一8位信号通道产生具有256级电平变化的ALPHA键，从而产生具有半透明渐变的效果（后文详述）。

2.按产生键信号的键源图象成分分

（1）亮度键

它是利用键源图像中亮度成分来形成键信号，亮度键要求键源图像要有较高的亮度反差，即要求键源中作前景的图像部分要亮，其余部分要暗（黑），要形成明显的黑白反差，亮度键又称黑白键。图3为亮度键原理示意图。

（2）色度键

又称色键，它是利用彩色幕布的前景图像（填充信号）的色度成分（主要是色度中的色调，也就是图像的颜色）与其后的彩色幕布的色调（幕布的颜色）差别来形成键信号，用键信号去抠背景图像，再填入彩色幕布的前景图像。色键也是内键的一种形式，所不同的是键信号的形成方式，内键是利用键源信号的黑底和白字符之间的亮度差别来形成键信号，而色键是利用键源信号的彩底（即彩色幕布）和前景图像（如演员图像）之间的色调差别来形成键信号，同时键源信号又作为填充信号。色键要求键源图像信号有较高的色度反差，即要求键源信号中作前景的图像不能含有其后作幕布（背景）的彩调相同或相近的色调，也就是要求键源信号的前景和背景的色调尽量分开，最好是补色关系，以保证两者之间的色调差别。

在电视制作中为了获得最佳视觉效果，使用色度键时应尽量满足下列要求：

.背景应平坦，照明条件要好，颜色要均匀。

.拍摄物体的照明要好，不能带有被键出的颜色。

.视频必须以分量格式拍摄。

图4为色键原理示意图。

3.按键信号波形分

硬色键

键信号波形是前后沿很陡的矩形脉冲信号，硬色键合成输出图像的前景和背景的分界处有抖动和突变现象，使人感到生硬和不自然，还存在分界处彩色闪烁和有幕布色镶边等现象。另外，对于自然景物中的半透明物体作为合成图像前景图像时，其后面的背景图像应该是部分地透明，但是硬色键在任何瞬间其键信号所控制的视频切换开关不是接通就是断开，键信号只有两种取值，不是高电平就是低电平，因此硬色键合成图像中前景图像不是全透过就是全不透过其后的背景图像，这与我们日常见到的自然景观是不同的，所以硬色键特技给人缺乏真实效果的感觉。在硬色键中，键信号为高电平时视频开关接通，前景图像全透过其后的背景图像，键信号为低电平时视频开关切断，前景图像全不透过其后的背景图像。

（2）软色键

键信号波形是与前景图像透明度相关的斜坡形（梯形）信号，键信号在上升和下降期间有一定的斜率，软色键能够在很大程度上克服硬色键的上述缺点，软色键中将用于硬色键的脉冲门控混合电路改成了线性混合电路。

目前，在软色键的基础上发展了线性键控特技（也称透明键或ALPHA键），线性键合成图像能线性地与前景图像的透明度成比例地透过背景图像。软色键和线性键扩大了色键特技的应用范围。线性键是具有半透明混合效果的键控特技，其键信号决定合成图像中前景图像（填充信号）后背景图像以什么样的透明度可见，即键信号根据前景图像的透明度而线性地成比例地决定前景信号与背景信号的合成比例或混合程度。线性键的数学模型可用下式表示：

VOUT=VF*K+VB*（1-K）

其中VOUT为前景（填充）信号和背景信号合成后的输出信号，VF为前景信号，VB背景信号，K为键信号，K值取值范围为大于等于0而小于等于1，从该式可知，当K=1时，VOUT=VF，此时线性键的合成输出就是前景（填充）信号，这种情况称为完全叠加。当K=0时，VOUT=VB，此时线性键的合成输出就是背景信号，这种情况称为完全不叠加。当大于0而小于1时，线性键的合成输出为前景（填充）信号VF和背景信号VB按照K值所决定的比例进行合成以后的图像，合成图像看上去是半透明的效果，透过前景可以看到背景，透明度的大小取决于键信号K的值。实际上，当K=0或K=1时，线性键就工作在硬色键方式，但反过来硬色键却不能达到线性键的效果，因为硬色键的键信号K的值只有0（低电平）和1（高电平）两个值，所以硬色键合成输出要么是前景信号，要么是背景信号，不可能出现半透明的混合效果。

图5给出了线性键（ALPHA键）原理示意图。

二.色键技术应用于虚拟演播室

随着数字电视.计算机和多媒体技术的发展，色键已从二维特技发展到三维特技，近几年出现的虚拟演播室技术就是三维色键视频特技的典型应用，它将活动的演播人员图象通过色键方式键入到三维立体动画背景之中。做到真实的演员能深入到虚拟的三维场景中，并能够与其中的虚拟对象实时交互。在虚拟演播室中在一间兰色屏幕代替的真实背景里进行现场表演，三维计算机图形发生器实时产生一个逼真的虚拟环境，并按照以下程序工作：摄象机采集前景视频信号，同时摄象机上的跟踪定位系统实时提供摄象机移动的信息。这些数据被送至一个实时图形计算机。从计算机的镜头视角再产生一个虚拟环境。以兰色屏幕为背景拍摄的摄象机图象，经延时后与选自计算机的虚拟背景以相同时码进行工作，并通过数字视频切换台“联合”在一起，实时产生一个组合图象。

图6给出了色键技术应用于虚拟演播室的原理示意图。

传统的色键技术与计算机技术相结合应用于虚拟演播室，成功解决了前景与背景之间的透视关系.比例关系，使合成的图像有了极佳的立体效果，可以达到以假乱真的地步。

三.键控技术应用于电视播出系统

目前键控技术已广泛地应用于各级电视台的播出系统，主要用于台标时钟和字幕信息的叠加，所采用的方式多为并联方式，即只将实现键控特技功能的键控混合器串接于电视播出系统视频通道中，而将台标时钟机与字幕机并接于键混合器，如图7所示。其优点在于简化了电视播出系统视频通道，提高了电视播出系统的可靠性和安全性，降低了故障率和人为差错率，因为播出节目视频信号经过键混合器而不经过台标时钟机和字幕机，而且即使键控混合器出现故障，也因为其具有掉电旁路直通功能而不影响播出节目视频信号的传输。同时，采用键控混合器并接方式也方便了播出设备的维护和检修，当台标时钟机或字幕机出现故障时，可以方便地将其拆下检修，而不会影响视频通道的节目播出，只是暂时无法叠加台标时钟或字幕信息而已。

图8给出了键控混合器的原理示意。作为播出通道的关键设备，其必须具备以下功能：

主信号断电直通功能（BYPASS）。

采用两路外键处理方式，可同时进行底行字幕游动和台标叠加处理。

视频信号通道指标满足规定的要求。

具备各种检测功能。包括主信号在线检测，填充信号与主信号的同步检测。

通过对键控信号的处理，使得键控特技的混合层次灵活可选。

具备手动/遥控功能，作为播出设备，通过相应的遥控接口很容易接入自动播出系统。

键控混合器从使用上说分为两种，即开关键和ALPHA键。开关键即前文提到的硬色键，其核心部分是一高速开关，开关的速度很快，一般在15ns以下，主信号和叠加信号经钳位后分别到达二选一开关一端，键信号产生的控制信号用来控制开关。

自1998年6月中央电视台率先采用半透明台标以来，已有许多地市电视台都选用了新型具有256级透明效果的ALPHA键代替了传统的开关键，使字幕和台标能出现半透明或浮雕等效果。

四.键控特技应用于电视后期制作

篇12

目前，数控系统种类繁多，按数控系统的性能价格比分为：经济型数控系统、标准型数控系统、全功能型数控系统和特殊型数控系统四大类产品。

经济型数控系统也称简易数控系统（simplenumericalcontrolsystem）。其特点是价格便宜、精度适中、功能简化、针对性强，比较适用于老设备技朮改造和产品更新。

标准型数控系统的特点是功能较全，价格适中，适用于中档的数控机床，应用较广。

多功能型数控系统的特点是功能齐全，价格较贵。适用于加工复杂零件的大中型机床以及FMS、CIMS中使用的数控机床。

特殊型数控系统适用于各类特种加工机床，如：电加工机床，超精加工机床等。

依据经济实用原则。对中小型车床的改造广泛采用步进电机驱动的开环控制系统。用经济型数控系统改造后车床的控制原理如图1所示。改造后的车床可以自动车削圆柱面、圆锥面、端面、球面、螺纹等。

2.改造方案

结合生产实际，依据工艺要求和被改造车床的完好程度，可采用不同的改造方案。

对实际役龄较短，零部件完好，精度尚未降低，导轨刮花可见或实际役龄较长经修复后达到精度要求的机床可作如下改造。

安装脉冲编码器将主轴的转速与进给量联系起来。将原机床的刀架拆除换成电动刀架实现自动换刀。将原机床的挂轮系统、进给箱、溜板箱、丝杠、光杠拆除，换成由步进电机、齿轮减速装置和滚珠丝杠组成的进给传动系统。纵向步进电机及齿轮减速装置安装在拆除进给箱处的床身上。滚珠丝杠支座可安装在原丝杠的安装基面上，螺母支座安装在纵向拖板上。纵向进给传动示意图如图2所示。横向步进电机及齿轮减速装置安装在纵向溜板上横向丝杠尾端处。滚珠丝杠安装在原丝杠位置，并对原丝杠支承部位、螺母座部位以及原空间尺寸进行加工。注意横向滑板与齿轮减速装置是否碰撞，若碰应采取措施。横向进给传动示意图如图3所示。

二、经济型数控系统的选择

目前，国内生产的经济型数控系统有多种类型。经济型数控系统主要包括数控装置、坐标轴驱动(或伺服)系统、主轴驱动系统、刀架及辅助功能的强电控制与驱动系统、接口等。

经济型数控装置有步进电机驱动的开环数控装置、直流电机驱动的半闭环数控装置和点位式经济型数控装置三种。对于数控车床改造一般选用步电机驱动开环数控装置。选择时主要考虑以下性能：CPU类型、用户容量、控制轴或联动轴数、设定单位、插补类型、编程尺寸及编程标准，G、M、S、T、F功能、刀具补偿功能、间隙补偿功能及循环功能、显示方式及显示信息的形式、绝对编程、增量编程、程序输入方式以及报警、诊断等。根据需要选择相应的性能。

步进电机驱动单元的性能参数主要有：步进电机性能参数及安装尺寸，控制箱与电机的接线型式等。系统的快速进给速度、空载起动频率，静态转矩，系统升频降频时间，起动矩频特性、起动惯频特性、运行矩频特性。

驱动电路的型式主要有：高低压驱动电路、斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分驱动电路、电流检测型功率放大电路等。不同的电路型式、其工作性能不同，根据加工需要合理选择。

刀架控制与驱动系统主要考虑刀架型式（如四位或八位电动刀架，或转塔六位刀架等），定位精度及重复定位精度，换刀时间、刀具选择时刀架的转向、夹紧力，刀杆尺寸及装夹刀具结构型式等性能参数。

强电接口及弱电接口、主要根据工作需要选择。如工件自动夹紧，加工螺纹时，选择强电接口；主轴的脉冲编码器与数控装置的接线，程序输入接口等选择弱电接口。

国内生产的经济型数控系统的类型主要有：BCK2─001，BKC2─005，GWK─1A／Ⅱ/Ⅲ,JWK─20T，BKC2─8A，GSK─928，2385─1T等系列产品。广泛应用在数控改装及老产品车床改型中。在选择时，除性能参数外，还要考虑其外型，安装形式等因素。结合设计计算选择合适的经济型数控系统。

【摘要】在短时期内大量地更新现有设备，无论从资金还是国内机床制造厂的生产能力都很难做到。对旧机床进行数控化改造投资少、见效快，是机械制造厂挖潜技改的一条成功之路。

【关键词】旧机床数控改造方案选择

参考文献：

[1]李福生.实用数控机床技术手册[M].北京：北京出版社，1993.

[2]龚炳铮.机电一体化技朮应用实例[M].北京：机械工业出版社，1994.

[3]林其骏.机床数控系统[M].北京：中国科学技术出版社，1991.

[4]机床手册编委会.机床设计手册[M].北京：机械工业出版社，1986.