摘要：在过去几年里，通过科学技术的大力发展，实现了数字技术的广泛应用，同时，我国开始加大数控机床的研制力度。确保数控机床的发展，也就是要保证其能够达到最理想的自动化，不论是生产效率还是产品准确度都要让其达到最优状态。本文对数控机床控制过程进行分析，同时对故障诊断系统进行设计，从而为实际的数控机床工作提供一定参考价值。

关键词：数控机床；床身铸件；铸造工艺

1数控机床发展现状

1.1发展历程

1940年中期，数控机床逐渐兴起，并应用到机械加工技术中，数字控制概念应运而生。数控机床正式投入使用开始于1970年，当时英特尔公司开发出了相应的微处理器。在过去50年的发展过程中，数字处理技术不断改进，随着计算机的普及和电子商务的发展，使计算机和电子商务结合数字控制技术成为一个新的领域。数字化处理技术的不断完善，实现了数字控制，同时提高机械加工的效率。在提高生产效率基础上，提高了机械加工的整体效益，同时实现了社会经济的稳步增长。随着数控机床应用不断增多，数控机床的发展展现出了不同趋势。

首先，计算机的出现，使数控系统进一步实现网络化发展，将信息技术应用于机械生产与数控加工中，实现了数控加工的信息化，提高了数控机床的可操作性，同时提高了数控系统的整体适应性。

其次，通过将PC与数控系统相结合，丰富了数控系统的资源，提升数控系统的灵活性，使数控系统更大众化。

此外，随着数字控制的不断发展，在信息化的背景下，能够实现系统大量扩展。数字控制系统的知识化趋势逐渐显现，随着当今时代情报传递率逐渐提高，人工智能的出现和计算机领域的深入程度实现了信息化的快速发展，数字控制系统逐步引入神经网络控制机制、适应控制机制和模糊系统、数字控制系统的自动编程、反馈控制等，真正实现了数控系统逐渐向信息化发展。信息化背景下，将数控工艺参数升级为三维刀具补偿，能够更直观地了解当前工艺参数，提高了机械加工的精确性，提升了机械加工的整体质量，实现了人机综合应用，使我国机械加工朝着智能化方向发展。随着我国生产不断朝着信息化发展，数控机床中的故障诊断十分重要，通过故障诊断，能够在生产过程中尽可能避免出现故障问题。

1.2数控机床内涵数控机床是将数字控制技术与机械加工相结合，在机床加工中通过应用数字控制技术，提高加工的精确性，通过数字控制系统能够进一步实现信息交流和传递，简化机械加工步骤，减少人力、物力的投入，同时提高运行生产的整体效率。

2、数控机床的主要故障问题

数控机床在我国机械制造和机械加工中占据重要作用，通过数控机床提高生产效率和生产质量，但在实际应用过程中，仍存在一些问题需要解决。下面对几类不同问题进行简单探讨。 首先，数字控制机的发动机有问题。数字控制机的驱动力主要是伺服电动机，若在运转过程中出现驱动失灵，则代表单维通信服务器出现故障。转子和定子构型存在差异、轴承经常出现磨损或跌落以及转子和定子之间的空气差距不平衡等各方面因素导致机械中出现超强振动，同时还会导致端环承受力分布的涣散。其次，数控机床轴承存在问题。轴承在控制机的正常运行中发挥着重要作用。在大多数情况下，数控机床的支撑部件的最大轴承是滚动轴承，滚动轴承具有弹簧特性。滚动轴承是由内部环和外部环、保护台和轴承组成。由于弹簧的非线性性质，很可能会丢失运动轴承，导致设备无法正常运作。最后，数字控制机的传输设备也存在问题。数字控制机的传输设备是指机器的轨道以及工作台等。其中，机械轴承是整个生产过程中最重要的组成部分，几乎影响到数字控制机器处理的精确度及其整体质量。

3、数控机床重要故障诊断方法

3.1制备模具

模具是用红松和多层板块制造的，这确保了模具符合基本的强度和精确度要求，从而在模具的物理悬浮和启动期间不会发生变形。制备模具时应粗糙，为了确保表面尽可能干净，必须在模具表面进行油漆涂层。

3.2制芯以及造型

在制芯以及造型中使用专门的陶瓷管，特别注意排气管的放置。如果要有效避免制芯出现困难，则分散在整个制芯系统的散砂必须特别精确。此外，排气棒必须放在输出位置的凹痕上，制芯的底部必须放置，将其放在排气棒上，以便在施工期间避免通风不良，使其铸件发生一定的缺陷问题。

3.3装配铸件

在装配铸件前，必须先检查铸件的头部，以确定铸件是否运转良好，并检查散砂是否已被清洗，油漆是否已被过滤，然后将制芯挂在新生产的树脂砂上。此外，制芯上的裂缝必须确保其填充的方式不会发生火灾或铁穿孔。在底部框口的位置上，以耐火的泥浆或石棉围起来，确保箱门被散砂堵住，避免出现跑火的现象。

4、对数控机床故障诊断系统的设计

4.1设计出数控机床自我诊断功能

数控机床出现机械故障也会影响到生产效率、精确度。因此，通过在数控机床故障诊断系统中设计自我诊断功能，实现减少从发现故障到诊断故障过程中所需时间，并建立一个完整、灵活和快速的故障诊断识别系统。目前，数控机床对国家制造业的发展十分重要。数控机床故障诊断系统的应用范围更广，因此，首先在设计的过程中，应对故障源进行直接检测。此外，当若干机床同时运行时出现问题，则需要进行信号处理和逻辑诊断，以便更好地诊断故障和解决问题。信号分析可用于诊断数控机床中的问题，有助于更准确地评估数控机床的振动频次和温度变化，并准确地确定故障源。通常诊断数控机床中问题首选信号分析法。信号分析法有两种类型，首先是时区分析法，这种方法主要使用传统的数学模型。其次是频域分析法，这种方法适用数控机床在操作中出现信号中断情况。这两种方法在实际分析和计算较为类似，本质上都是通过频谱分析对信号进行处理。基于非正统旋转电路方法基础上，根据数据分析进行更深入的信号分析和处理，实现信号分析诊断。

4.2数字控制故障诊断系统的设计

在设计数字控制诊断系统中，应当首先考虑到数字控制机的数字控制故障诊断系统的分辨率。在一定分辨率下，能够最大限度地减少故障对系统的影响，同时满足故障诊断实施监测的需求。数字控制故障诊断系统设计的主要目标不仅是在相关的各种物理仪器之间建立有效连接。此外，通过数字控制故障诊断系统，能够掌握数控机床运行所需的数据，将相应的图像传送到数据库，确保所传送的信息更加真实准确。此外，通过收集精度较高、分辨率高的数据采集卡，实现高质量数据的配置，确保提高传输质量。电子计算机的使用在很大程度上有助于数控机床的应用和发展。电子计算机在控制数控机床方面也起着重要作用，通过与网络技术、通信技术等建立联系，以便更好地诊断数控机床中存在的问题。根据对有关问题进行初步诊断，在随后的控制中实现尽快解决这些问题。为此，必须将互联网设备与数控机床系统连接起来，并根据问题的严重程度进行系统分析。

4.2数控机床控制诊断系统设计

4.2.1数控机床的自我诊断功能

数控机床在研发过程中，通过测试设备（精确检测仪、矩形比例尺、精确度箱、显微镜、高精度主轴测试芯）直接检测故障源，这种故障检测方法被称为“硬性诊断”。

4.2.2信号分析方法在数控机床的运用较多

由于多台机床同时运行，“硬性诊断”无法解决此类问题，只能通过信号处理和逻辑推理诊断，例如对机床振动、温度变化、强度等故障进行诊断。传统的信号分析方法包括时域分析和频域分析。在分析过程中，首先需要建立数控机床控制诊断系统的数学模型，根据信号波之间的相互关系采集典型的数据样本，然后再进行时域分析和频域分析。频域分析是一种基本的非光学旋转线路分析方法，是一种动态数据分析方法，基于计算机的系统数学模型，对所获取信号进行规划和分析。与传统的信号分析方法相比，时频分析克服了传统的信号分析方法的不足之处，时频分析主要是通过观察多角信号的变化和分析不同的信号的具体频率对数控机床故障进行诊断。时频分析法以相对短的时间间隔信号分析为基础，在理想的平衡状态下，将所有信号频率分成不同的区段，通过建立相应的模型分析信号频率。

5、结语

设计数控机床故障诊断系统对于提高数控机床的生产效率非常重要，不仅能够解决当前数控机床中存在的问题，同时能够兼顾系统的运行问题。除此之外，还可以利用预处理诊断技术来解决一些尚未出现的问题，并进一步提高生产力，实现通过数控机床加强机械加工产品质量。随着我国数控机床的发展，市场和消费者对机械工艺提出了新的要求，而数控机床的故障诊断系统则需要进行深入研究并利用现有系统提高数控机床的操作效率，改善数控机床存在的问题。

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