数字化加工技术范文

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中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：

近年来，为实现我国装备制造业的转型升级，国家大力推行精益制造、智能制造、敏捷制造等先进制造理念，并高度重视信息化在制造中的促进作用。数字化车间理论与应用研究方兴未艾。

数字化车间的概念

数字化车间是数字化技术在制造车间集成应用而形成的一种制造车间的模式，即从数字化产品工艺设计、工艺试验、生产组织和管理等方面入手，将制造车间中的数字化设备与工艺设计及生产管理的信息进行集成，形成基于数字化设备和信息集成于信息流自动化的集成制造系统，从整体上改善生产的组织与管理，提高制造系统的柔性，提高数字化设备的效率。

数字化车间目前存在两个方面的含义。一方面，它是指从制造的现实出发，对制造过程中产生的数据进行数字化，并对它们进行加工处理，产生相关的信息，在制造系统中进行存储和交换，并直接应用于车间对生产过程的管理和控制，通常把这种生产方式称为数字化制造。另一方面，它是指“车间”生存于数字化世界，在真实工厂或生产过程还没有开始前，这个车间在虚拟空间中运作，对真实车间进行虚拟现实的仿真，提供优化的结果，是虚拟制造技术的发展。

本文讨论的是前一种含义，其实质是数字化技术在车间的综合应用，即利用计算机辅助进行信息管理、生产工艺安排、生产计划制定和生产过程控制，在车间范围内实现CAD/CAPP/CAM,PDM,MRP,MES,DNC等数字化技术的集成应用。

2、数字化车间的组成结构

数字化车间的总体结构如图1所示，分为企业计划层、制造执行层和控制层。通常，数字化车间本身包括制造执行和控制两个层次，企业计划层是数字化车间的上游，是数字化车间运行的外部环境。制造执行层是数字化车间的核心，它协调车间各个部门完成车间的技术管理、生产计划和调度及整个生产过程的管理与控制，而控制层则完成设备管理、现场数据采集和物流监控。数字化车间需要实现企业以生产计划和执行控制为主线的生产管理信息系统集成应用，以CAD/CAPP/CAM和PDM集成为特征的技术信息系统集成，以及基于网络实现DNC、现场数据采集和物流标识等监控系统集成应用。制造执行系统为车间范围内的这三种集成提供了应用平台。

实施数字化车间的关键是基于车间数字化装备、综合网络（DNC）和数据管理系统建立制造执行系统，实现生产作业计划管理与执行控制，以及实现制造执行系统与企业资源管理系统和产品与工艺过程设计系统的集成应用。

3、典型机械加工数字化车间

数字化车间在各种类型车间中已有广泛实践，以机械加工车间最为典型。机械加工车间通过制造执行系统将工厂生产计划信息引入车间，并根据工厂生产计划进行具体执行计划——生产作业计划的指定，把企业下达的生产任务具体分配到车间的各个生产单元（工段）、工作地和工人，规定他们在月、旬、周、日以及轮班和小时内的具体生产任务；并通过现场终端将生产指令直接下达到操作者，同时及时采集任务状态信息，组织产品生产过程各阶段、各工序在时间上和空间上的衔接协调，实现生产进度控制、产品质量控制、物料消耗与库存控制及生产成本费用控制等。生产计划与控制是实现生产计划，提高产品质量，降低生产消耗和产品成本的重要手段。

车间可通过PDM集成和运行CAD/CAPP/CAM软件，支持车间的工艺准备技术工作，实现设计数据直接引入、工艺建模、自动编程和程序仿真。DNC系统通过网络与CAD/CAPP/CAM相连，直接从NC程序库中读取所需要的加工程序和参数，也可以将生产现场经调试的实际应用程序回收后统一存放、归档。同样，机床的CNC参数也可以通过此系统进行传输。

车间建立刀具管理系统，实现数控用刀具的管理和预调，考虑到生产规模的扩大和品种的变化速度加快，在加强CAD/CAPP/CAM的同时，应注重生产准备环节的技术改造。刀具综合管理和预调制度的建立及刀具管理系统的采用可以实现在车间（单元）范围内的刀具参数和寿命管理，实现刀具的统一调配和配送，将缩短生产准备时间，降低车间刀具占有量，提高刀具的利用率，以及稳定产品质量，还可以通过DNC系统实现刀具参数的传递。

4、机械加工数字化车间的实施效果

通过数字化车间系统的实施，机械加工车间在管理手段、生产效率、生产成本等方面都会有明显效果，为精益生产模式的建立奠定了良好的基础。

1）彻底消除机床信息孤岛，实现了工厂的完全网络化管理

通过机床网络DNC的建设，彻底改变了以前数控机床的单机通信方式，全面实现了机床的集中管理与控制，机床由以前的信息孤岛转变为整个工厂的一个信息节点，实现了数控程序的传输网络化、管理规范化、仿真虚拟化、数据采集自动化。

2）通过图形化的高级排成，最大程度地优化了生产计划

通过高级自动排产算法，可将生产任务分解到每一工序、每一设备、每一分钟，并可通过方便直观的图形看板形式，以即时的方式提供准确的交货日期，实时获知落后于计划的作业，查明是哪里出现了生产“瓶颈”，实现了生产任务的精确管理。

3）实现生产过程的全透明化管理

通过准确、及时、自动的机床生产信息反馈，可以同时采集所有机床的实时状态，随时查看机床的开机、运行、故障等信息，实施获知每台机床的工件生产数量，并结合条码扫描等手动采集方式，实现生产过程全方位的透明化管理。

4）减少机床辅助时间，提高机床利用率

通过协同制造平台，实现了技术、物料、工具、质量等生产准备协同，从根本上避免了因某一环节的准备不足而影响生产的不良情况。通过高级排产、程序网络传输、模拟仿真、程序数据库管理，将生产计划、程序编辑、仿真、管理等生产辅助任务在计算机端快速高效地完成，这些管理措施与手段均可最大程度地提高机床的有效利用率。

5）实现对库房的精细管理，优化库存，降低生产成本

充分利用先进的计算机网络技术，全面实现对车间各类（包括刀具、物料、在制品等）库房的计算机管理，可有效优化各类库存，明显地降低车间库存成本。

6）与PDM/ERP系统全面集成，整合企业制造资源

通过与PDM/ERP等系统的有机集成，以及MES系统自动导入ERP的生产计划等上游信息，实现企业各管理系统之间数据资源最大程度的共享，为实现企业级的精益生产奠定良好的技术与管理基础。

参考文献：

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中图分类号：TQ1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0207-02

1、引言

广义的数字化制造涵盖了产品的生命周期的全过程，目前涉及数字化设计和数字模拟较多，而具体到车间数字化管理和数字化制造则相对显得比较薄弱。

十一五以来，军工企业主要由批产任务为主转化为型号研制任务为主的经营模式，直接决定了军工企业生产模式以多品种、小批量、交付周期短、高难度等为主的特点，对生产组织管理、合同履约率、成本控制、质量管控都带来严峻挑战。面对日益严峻的市场激烈竞争，只有按时交付高质量、低成本的产品才能赢得市场的青睐。

作为机械制造型的电子元器件为主的企业生产当前存在的关键瓶颈无疑是多品种、小批量、高难度的零件制造能力严重不足，后续装配零件齐套率低、产品制造周期长、无法满足市场要求。如何充分利用现有设备资源，提高机械加工零件生产效率成为当务之急，数字化制造（仅指狭义的计算机三维建模、计算机NC编程、仿真及程序传输、校车等）正是解决当前问题的最好途径。

2、数字化制造发展态势及方向

2.1 数字化制造定义

指将飞速发展的计算机技术应用于产品设计、制造以及管理等产品全生命周期中，以达到提高制造消息和质量，降低制造成本、实现快速响应市场的目的所涉及一系列活动的总称，本文所涉及的数字化制造仅指狭义的数字化制造（零件机械加工过程）。

2.2 数字化制造的起源及发展

20世纪中期，简易数控机床首次出现，60年代中后期计算机辅助设计软件及柔性制造系统诞生，80年代初，计算机辅助设计和计算机辅助制造融合，到了2000年，CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/MES/ERP高度集成运用于生产。

2.3 国内外数字化制造现状及发展方向

随着现在制造业的飞速发展，近几年来，我国数字化制造有了显著发展，尤其表现为数控机床的年产量（包括从国外进口的数控机床）在不断的上升，机床的产值数字控制化率将近30％。但我国数控设备总体运行效率还很低，即使在数控技术应用较好的航空航天部门，开机率仅50%～80%（工业发达国家95%）、主轴利用率仅40%～60%（工业发达国家95%）、加工效率仅达3 Kg/h～5Kg/h（工业发达国家30 Kg/h～50Kg/h），主要表现为数控机床性能没有完全发挥、多轴单用、数控普用、工艺水平落后等，其中影响机床利用率的一个最核心原因就是，机床停机时间太长。

在国外，以空客、波音为首的欧美航空企业很早就开始接触数字化制造领域，其数字化制造涵盖了整个产品生命周期的全过程，已经将CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM/MES/ERP高度集成，系统运用于实际生产，数控生产也早已分工细化、并行实施到零件制造过程中。

3、军工企业实施数字化制造具备的基础

3.1 硬件平台

在十五、十一五期间，国家加强了对军工企业的建设投入，多数军工企业机械加工设备进行了淘汰升级，部分企业数控化率高达90%，尤其引进了大量的先进进口数控设备，为提高制造能力和开展数字化制造奠定了基础。

3.2 软件平台

现阶段，大多数军工企业软件建设基本齐全，包含了二维计算机辅助设计软件，三维设计软件，实现了数控机床DNC系统，借助计算机技术、通讯技术、数控技术等为基础，把数控机床与控制计算机集成起来，从而实现数控机床的集中控制管理，它有效的解决了计算机编程的在线加工，数控加工程序的输入、输出、调用、归档、管理。同时还开展实施了ERP系统、PDM、PLM系统，引进了计算机编程软件、仿真软件等，但是各环节未形成有机组合，系统集成运用效果差。

4、军工企业机械制造存在的主要问题

现阶段多数军工企业机加零件生产流程主要为：接收零件生产计划二维工艺图纸消化刀具、量具、原材料准备手工编程、校车首件加工鉴定批量加工的传统生产模式，该生产流程主要存在如下的不足。

4.1 二维图纸消化

操作人员掌握技术图纸信息是零件生产的前提基础，快速、高效的掌握图纸技术信息无疑对组织后续生产起到事半功倍的效果，现在企业发放用于指导零件生产的均是二维图纸，由于需要实体形象向抽象的视图表达方式的互相转换的思维，理解图纸困难，特别是一些新品零件，大部分需借助技术人员指导，对一些复杂的组件壳体零件，消化图纸的时间至少需要1小时以上，更有甚者需要工艺人员将二维图纸转化为三维图纸指导生产。

二维图纸本身也存在缺陷，设计、工艺人员的稍微疏忽使技术文件缺少尺寸标注、尺寸错误现象比较频繁，操作员工往往准备不充分，在编程、校车过程发现图纸问题时，停机咨询耽误时间。

4.2 操作人员手工编程差异化

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机械加工制造的自动化技术是结合了多方面领域所研制出的高新技术，在应用电子技术、计算机技术、信息技术、传感技术等结合机械加工制造技术而产生的自动化技术。自动糊按技术的应用在很大程度上提高了生产工作的效率，并且在一定程度上节约了经济成本。机械加工制造的自动化为工业产业带来了很大的价值，其科学意义可以说占据了很重要的地位。所以，在我国的机械加工制造产业中，实现自动化是非常具有可行意义的。工业是我国社会经济重要的组成部分之一，自动化技术的应用与发展可以提高机械制造业的整体水平，促进社会经济的发展。

1机械自动化技术

自动化理念随着时代的变化出现一个动态的转变，最开始时，自动化的理念就是在没有人工的参与下，机械自动完成所有的制造工作，机械取代人工就是自动化技术的概念。但是在现代化技术的不断发展中，计算机信息技术、科学技术、电子技术、遥感技术的组合研究，机械加工制造自动化技术的意义也涵盖的更加全面。信息技术与计算机技术结合机械制加工制造技术形成了新的控制、自动化领域，这种集成化的制造系统就是现代化的机械加工制造中的自动化技术。这种技术更加高效且适用于机械制造领域，促进其发展。机械加工自动化技术的应用可以使机械制造变得更加快捷，同时在节约时间及生产成本的基础上可以大幅提高机械生产的效率。近几年随着科学技术的进步，机械自动化已经应用于很多领域，为社会发展创造了不可估计的经济效益和社会效益。从某种程度上来说，机械自动化技术是当前发展最快的技术之一，自动化技术有明确的技术领域和应用手段，所以世界个多都在加快研究自动化技术，希望能够不断完善自动化技术，将其更好地运用在生活生产当中。

2机械自动化技术的发展现状

机械自动化技术在二十世纪的时候已经被开发研究，经过几十年的研究发展，自动化技术已经在很多领域得到良好的发展运用，而且计算机技术与自动化技术也得到了完美的结合，大幅提高了自动化技术的创新与优化。但是，我国机械自动化技术发展还处于初级阶段，各个方面都存在一些问题和不足。例如当前我国仅有少数企业可以将计算机技术、电子信息技术运用在机械加工管理、体制管理及生产模式更新的现代企业管理过程当中。现如今，我国机械加工自动化技术基本上实现信息自动化。信息自动化就是包含计算机技术、辅助制造、产品数据管理及加工工艺设计的自动化技术。要想实现自动化技术在机械加工制造领域的应用，我们就必须实现信息自动化和装卸自动化。目前我国已经逐渐掌握信息自动化技术，但是仍然要继续努力，向更高端的自动化技术跃进。自动化技术的发展应用是为了能够更好地服务于生产生活，因此自动化技术发展创新的根本目标就是解决人们生活中遇到的现实问题，最大限度降低生产加工成本，实现企业利润最大化。目前，我国机械加工自动化技术发展还不够成熟，很多技术未能普及，其生产管理水平跟不上技术发展，有很多自动化技术的发展已经脱离生产生活的实际，无法更好地服务社会。

3机械加工制造中自动化技术的应用及发展方向

3.1高度集成化技术。集成技术是21世纪机械制造自动化发展的主要方向，也是机械制造业改革生产的主要模式。集成技术主要以计算机应用技术为基础，并通过科学的整合使其能够作为一个整体进行系统运作，同时将多个系统实现相互关联，使其成为模块组合，将自动化管理系统、自动化制造系统和自动化信息系统均包含在其中，而且信息化集成程度最高的系统还要将质量信息系统一并包含在其中。

3.2智能化技术。系统的自动化控制通常会因被控对象具有较为复杂的动力学方程而没有办法准确的把握它，因此，这在设计模型时会出现许多不可预知的目标因素，从而来说，不可能精确的进行模型设计，最终会导致自动控制的效率降低一个层次。而智能化技术的应用，可以省去对控制对象进行模型设计工作，因而会避免不可知因素的出现，从而使得精度自动化控制的系数得到了有效地提高。系统的自动化控制通常会因被控对象具有较为复杂的动力学方程而没有办法准确的把握它，因此，这在设计模型时会出现许多不可预知的目标因素，所以，不可能精确的进行模型设计，最终会导致自动控制的效率降低一个层次。而智能化技术的应用，可以省去对控制对象进行模型设计工作，因而会避免不可知因素的出现，从而使得精度自动化控制的系数得到了有效地提高。对智能化控制器而言，虽然没有及时地对一些被控制对象采取控制，但是这并不能否认智能化技术的控制效果。

3.3虚拟化技术。虚拟化主要是结合控制理论以及计算机技术等更多非常现代化的高端技术，使机械产品在设计的过程和生产的过程中，能够实现完全模拟，在进行实际的生产时，通过将产品完全的模拟，进而提高生产的效率和质量。例如:结合计算机仿真技术以及信息控制技术，在进行机械制造的时，使实际操作过程被完全的模拟，进而有效发现生产中隐存的问题，使机械制造产品质量更好、效率更高。

3.4机械加工的快速化。在机械加工制造中，追求加工制造速度是普遍的发展需求，这也是市场经济下的必然成果。在产品的技工制造中是需要多方面的配合完成的，为了使最终成品可以满足用户的需求，这些企业通过产品的集约化与虚拟化对自己负责的区域进行快速的反应与加工，这种集约化是机械加工快速化所需要的必备条件之一。同时，机械加工的自动化也为其提供了有力保障，这是自动化技术发展下的成果，帮助机械加工制造快速的发展与提高其发展能力。

3.5机械加工的绿色清洁化。工业一直是造成环境污染的产业之一，在现今工业类产业中，清洁化的生产模式是许多产业的发展趋势，在机械加工制造中，节能、减排降耗是绿色生产的目标。通过科学技术手段控制机械加工制造形成一个绿色生产的产业结构。同时，自动化技术的应用在很大程度上减少了在机械加工制造中的耗能，并且在其中运用低污染的技术，促进机械加工制造自动化技术走向绿色制造技术。不过，目前绿色生产的方式涉及领域并不多，这就需要对其进行创新和发展，以此促进行业的可持续发展。信息化时代的背景下，各个领域走向信息化、智能化也是一种发展趋势。机械加工制造行业只有走向自动化生产才能更好的发展。如上文所述，各国在工业领域的发展一直都是关注重点，同时在工业中，机械加工制造是其中重要的组成部分，其自动化发展的意义在对整个行业的发展水平都有着一定的影响。并且，在机械加工制造中，提高工作效率，节约成本一直都是行业追求的目的，自动化技术的出现正是满足了这些要求。所以，在自动化技术的发展与创新上是现今机械加工制造行业所需要的发展方向。

作者:辛明星 周维娜 单位:齐齐哈尔一重技师学院

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中图分类号：F407文献标识码： A

目前，我们已进入了信息化时代，各类信息技术逐步渗透至电气工程领域，对其形成了支配性作用。同时，现代化信息技术的飞速发展也进一步拓宽了电气工程与自动化实践领域，为其提供了高效应用工具和优质处理手段，令两者相辅相成实现了全面发展。然后基于电气工程及自动化的持续拓展，其将会向着生物学、光子学与机电系统领域推进。伴随其快速提升进程，我们应对电气工程与自动化领域密切关注，采取合理的措施进行优化改造与发展升级，进而确保电气工程与自动化始终走在科技前沿，适应信息时代需求。目前，国内电气工程的自动化技术的主要发展趋势是由输电、发电自动化向输电、发电以及配电自动化进行全面发展；而其具体控制策略也逐渐朝着适应化、协调化、最优化、智能化和区域化方向发展，另外，在控制手段方面，管理部门加强了对远程通信、电力电子器件和微机的应用，而在对理论工具的应用方面，则越来越多的通过借助当前现代化控制理论来实施。

1 电气工程中电气自动化技术的表现方式

（1）电力调度自动化技术的使用。从整个电力系统的运用视角来看，电网调度实现自动化后，才能保证电网系统能正常供电与发电。并且使电网调度自动化的方式，能确保电气工程生产自动化与现代化管理。在技术条件的大力支持下，电气工程实际工作中牵涉到的电力调度自动化技术是运动装置系统、调度主站系统。根据上面谈到的配置结构，一般来讲，电气工程经由电力调度自动化技术，达到以下2 个方面的效果：①持续稳定监控电网系统正常运转的动作、运作状态。专门负责电力系统调度方面的人员，对电网系统运转的潮流指标、电压指标、负荷指标与周波指标等开展全方位的控制与监督管理，确保在整个电力系统运转状况下其他设备运转情况和每一项工况指标都全面得到反映。通过使用电力调度自动化方面的技术，能保证监控指标符合相关的操作规范，保证电气工程终端使用在电能资源、水资源以及汽能资源等方面，能实现稳定与满足。②能保证电网运转状况下相关安全事故的分析与处理。采用电力调度自动化技术，能保证电网运转情况下相关安全事故的分析与处理，经过了大量的实践方面的经验表明，整个电网运转情况下出现的运行事故，该事故出现因素是非常复杂的，并且一大部分安全事故表现为顺发行状态，如果在实践工作中，并不能针对运转中的额安全事故进行科学的识别与处理，就会导致电网系统在覆盖的整个范围内，不能确保用电设备的安全性，并且电网系统的相关管理人员人身安全也会受到一定程度的威胁。从这一视角来看，采用电力调度自动化技术和电气工程工作实践紧密结合的有效方式，能确保电网系统在多种运作状态下，能开展安全性运作分析。并且，还需要提供和安全事故相对应的处理方式，便于最大程度的避免出现运转安全性事故，对电网系统运转的安全性来说具有非常重要的意义和价值。

（2）电气工程中发电厂自动化技术使用解读。①电气工程中水电厂自动化技术的使用。在目前技术条件下，为最大程度的确保电气工程应用质量确保稳定性、可靠性的发挥，在水电厂自动化技术使用的过程中，需要包含水轮机装置、调速器装置和水轮发电机组励磁控制系统在内的模块。根据自动化系统运转模式差别来讲，水电厂自动化系统包含公用设备模式、单机模式、梯级综合自动化模式、公用设备模式和全长自动化模式等类型。从实际使用视角来看，经过水电厂自动化系统和相关的技术使用到电气工程内的方式，确保水电厂运转正常的情况下，有效提升经济效益，对于确保电气工程内的供电质量也很重要。②电气工程在火电厂自动化技术的使用。在电气工程研究的角度下，火电厂自动化技术在应用来看，也呈现出综合性的特点。从实践使用的角度来讲，火电厂的自动化技术

在具有数据和信息综合处理功能技术方面，还能确保对电气工程有关运转设备自动保护、运转状态下的自助检测功能、综合管理功能、运行控制功能等。从火电厂自动化技术结构组成方面来讲，主要包含锅炉控制系统、发电自动控制系统、汽轮机控制系统等多个方面，经由计算机监控和数据共享的基本方式，确保可靠性电气工程的有效运用。

2 电气工程中电气自动化技术其它运用方面

（1）电气工程实践工作中的状态检测技术。从电气工程使用的视角来讲，状态检测技术即为电气工程状态检测技术，具体来是通过运用电气工程设备资产管理系统的方式，切实发挥好状态监视和故障诊断方向有关综合性使用的功能，提供相关的状态检修所对应的设备自身的综合使用方面的综合功能，提供相对应状态下检修所对应的设备在正常运作的状态下的信息和有关数据，并且也需要全面结合相关数据来完成对电气工程相关运作设备状态和可能存在的隐患或者是故障问题，展开全面的有针对性的检测。根据这一方式，能将传统的故障检修模式转变为新状态下的检修方式。从实践应用的视角来讲，将状态检修方面的技术运用到电气工程内，能确保电气设备的安全性与稳定性，并且也让定期检修作业模式下，可能的缺陷和遗漏性方面的问题能得到全面的解决，进而确保运作地安全性。

（2）计算机控制。电气自动化技术在一定程度上是通过计算机来进行控制的，供电单位在电气工程中电气化自动化技术就是使用计算机来进行控制，在电气工程中所起到的作用是非常的。计算机控制系统在一些方面还有可以进一步提升的重大空间，在计算机软件方面还需要进一步更新，并且从理论方面来说，也会实现持续发展。计算机控制软件用到供电的整个过程内，不管是配电的自动化、发电自动化以及综合变电站自动化等，都需要计算机控制软件的有效帮助，将科学的程序编入计算机软件后，采用计算机操作系统来实现电气工程的自动工作，并且可以一直维持该状态。

（3）发电自动化技术。发电自动化指的是遵守一定系统流程，需要电厂内必须配备自动电压控制器和自动发电量控制系统、自动发电量控制系统，根据火电厂与水电厂的不同，分成不同技术载体，在技术上有共同之处。但是总的来讲，水电厂自动化技术更为全面：水轮发电机控制系统更为复杂，并且将水轮机与调速器有机结合在一起，使大型设备与单体设备实现自动化发电。

3结语

总之，我们应秉承多样性、实用性原则，树立结构设计明晰、系统设备操作运行智能化和一体化监督操控等科学目标，力求电气工程体系的可靠、安全创设节能、高效的电力环境和安全可靠的防雷体系。然后基于电气工程与自动化技术系统的科学发展和综合优势，我们应该深入探析其应用发展状况，通过合理的实践应用，进而激发其价值最大化，并有针对性制定优化改造策略，才能确保电气工程与自动化高新技术领域的全面扩充与稳步发展，从而创造显著的经济效益与社会效益，体现综合应用价值。因此，我们应积极关注并吸收国内外先进的技术经验，并综合当前电气工程中的实际运用情况，为我国的电气工程自动化技术的运用和发展贡献更多的力量。

参考文献

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中图分类号：TB75 文献标识码：A

真空设备是常用的现代电子器件。在我们海24组的施工工作中，真空设备是使用最多的电子器件之一。对真空设备技术指标影响最大的是真空设备的真空度，但是在使用中我们还是发现了现有真空设备的很多不足和需要改进的空间，在此基础上，我海24组一直在坚持不懈地研究和改进。

罗茨兄弟在长期的研究实践中发明了罗茨真空泵，罗茨真空泵的泵内有两个叶形转子，这两个叶形转子的方向相反，但是旋转是同步的。叶形转子是罗茨真空泵的关键部件，转子弧面的精度和表面的光洁程度是直接影响真空泵的真空度等级的最重要的指标。这就决定了，在加工的时候，需要对叶形转子进行非常精细的加工。显然，这种加工无法在手工的机床上完成。因而，我海24#组合葵东1#组在长期的合作和加工实践中，一致认为有必要开发一种可以进行更为精细加工的加工系统，而这种系统需要是数子控制化的。这种改造包括两个方面，下文将具体论述。

一、系统硬件的改造

1.1机械结构方面的改造

机械结构方面的改造，从机械的空间运动上着手。这空间运动包括三个方向，分别是：工件的左右运动；刀具的前后运动；刀具的上下运动。

海24井在实践中发现，由于在刨床的加工过程中，刀具需要大驱动力进行驱动。因此，刀具的前后运动不需要进行改造加工，对施工刨床的加工改造应该从工件的左右运动和刀具的上下运动着手。

普通刨床主要是靠普通的丝杆进行机械传动，工作台和刀架的工作均依靠普通的丝杆进行。但是，葵东1组的研究发现，普通丝杆带动的普通刨床只能满足普通的加工要求。如果要进行真空泵转子的加工，则显得力不从心了。为了满足真空泵转子的加工需要更为精细的刨床。

我们把普通的丝杠改造加工为高精度的滚珠丝杠，2个滚珠丝杠链接一个减速器，再通过这个减速器与2个主驱动连接起来。这样一来，我们就可以用电机的正、反方向的旋转来控制工件的左右及上下运动，这样的改造，不仅使得刨床有了更为高精度的加工条件，还增强了驱动力和加工速度。

1.2电子数控系统的改造

海24组发现，仅对加工刨床进行改造虽然提高了刨床的高精度加工，但是控制系统也必须进行改造和提高，才能更有效率的进行转子加工。

目前比较成熟和常用的PLC（可编程逻辑控制系统）和工控机（工业控制计算机）都可以运用到转子的加工上。我们将2种控制系统都运用到加工中，发现，由于罗茨真空泵转子的加工数字的计算非常复杂，计算量十分庞大，所以选择工控机比较好。改装图如下：

但是，工控机还不能直接控制和驱动电机。我们必须在工控机和驱动电机之间安装一定的驱动电路才可以控制工件和刀具的运动。我们将型号为PCL-839的控制卡安装在工控机的内部，这个卡有2个独立的控制通道。每个通道都可以各自输出对应的电机驱动命令，就可以用来有效的控制刨床。

在实际的加工中，我们还需要选定转子的定位基准，我们海24组一般采用的是转轴外圆来作为定位基准。在刨床上对转子的两叶风叶进行一次性串接，这样就可以提高加工效率。然后，我们就可以利用新的数控系统试切它的对刀功能。

二、型线的生成与加工改造

2.1型线的选择和改造

影响罗茨真空泵真空等级的关键部件的转子，而影响转子的关键部件是转子的型线。所谓的转子型线就是指转子横截面的外轮廓线。在罗茨泵工作的时候，转子的表面之间是不接触的，在保持不接触的前提下，我们要使转子面的间隙尽量减小。这就对转子的型线提出很高的要求，可以说，型线决定了罗茨真空泵的市场竞争力。

我们认为，在实际中选用转子型线应该考虑到以下条件：

（1）罗茨泵转子占的体积要小，这样就可以保证可以利用起来的容积大；

（2）好的罗茨转子要有良好的对称型，这样才能保证转子的运转平稳，提高工作效率；

（3）转子的强度要高，要大。这样才能增长转子的寿命；

在长期的实验中，我海24-1组发现，通常使用的圆弧齿形、渐开齿形的转子已经渐渐不能满足现代化加工和生产的需要。因此，我们使用了东北大学研究人员发明的"圆弧形--渐开型--摆线"型的转子，这种型的转子气阻更大，改善了罗茨泵在低压下的高性能，提高了罗茨泵的效率，是良好的罗茨转子线型。

2.2转子加工

对转子的加工不能完全按照刀具的运行轨迹进行，因为在转子的加工阶段，我们发现如果刀具原有的运动轨迹进行的话，在初始阶段和结尾的阶段都可能出现巨大的误差，这种误差会引起很坏的影响。因为在工件的加工上，加工面和刀具几乎成了平行的位置，这样的情况使得加工的刀具会出现侧面切削的情况。

因此，为了更有效的对罗茨真空泵进行改造，我们还必须对加工轨迹施以补偿性措施，同时在加工过程中，我们把刀尖制成圆弧的形状，对刀具的形状也要进行规定和限定。我们一般采用机夹式的圆片刀具，这样的圆片刀具，在一次调整后就不需要再次对刀。

罗茨真空泵的横截面多为渐开线、圆弧型和直线等连接而成。各种规格和不同厂家的转子型面都各部相同，但是我们可以用分段函数表示出来。在对型面进行加工的时候。我们可以利用CAD软件方便的画出转子横截面的曲线，再利用自动的变成软件模拟出加工的轨迹。在生成加工轨迹的同时，我们不能忘记把刀具的半径考虑进去，然后再屏幕上进行动态仿拟。

便于方便只管理解，我们列出某风叶的加工程序图：

结语

海南24-1和葵东1井组紧密合作，在长期的加工实践中，总结出了一套行之有效的改进方法。对传统的刨床进行改进之后，新的数控化刨床具有以下优点：

（1）具有高自动化，加工灵活简便；

（2）操作简单；

（3）同时可以进行粗加工和精密加工。

参考文献