對于車間生產加工人員，加工中心使用的刀具種類繁多、數據量大，每次裝刀都需要手動輸入大量的刀具參數，效率低且容易引人人工錯誤，增加刀具準備時間，降低了生產效率。同時，到達極限壽命的刀具在刃磨、報廢的過程中，由于缺乏有效的標識，容易出現錯拿錯用的情況。采用RFID自動識別技術，將芯片安裝在刀柄位置，這樣刀具信息時刻跟隨著刀具，在刀具整個使用周期的各個環節安裝讀寫器，就可以實現刀具信息的快速顯示與更新，極大地提高了刀具信息管理的效率與準確性，有利于縮短刀具準備時間、提高生產效率。 針對加工中心保證刀具正確使用、輔助工藝過程的需求，RFID芯片中存儲的數據應包含以下3類(如表I所示): (1)身份信息:確定刀具的唯一標識，貫穿于整個刀具使用過程中，保證正確的刀具出現在正確的位置，避免刀具誤用; (2)工藝信息:記錄刀具工藝參數，輔助加工人員完成數控編程; (3)管理信息:包含刀具整個使用過程中的壽命信息與狀態。
空氣冷卻裝置包括一個套在絲母座上隨絲母運動的殼體(殼休的軸線與絲母軸線重合，殼體與絲母座做有氣流通道)和氣流控制裝置。絲杠從殼體中間穿過(絲杠與殼體不接觸)，并與殼體留有縫隙，使得氣流可以從縫隙中流出，當空氣進人殼體并從縫隙流出時，可把絲杠與絲母摩擦產生的熱量帶走。在殼體上裝一個空氣流量噴嘴，當壓縮空氣經過噴嘴噴出后，氣體膨脹、壓力下降吸收周圍熱量，使得殼體溫度降低，殼體的溫度略低于環境溫度，這有利于帶走絲杠副運動時產生的熱量，維持絲杠的溫度接近恒定。但氣流壓力過高，流過噴嘴的壓差過大、流量過大會造成局部溫度過低，使得絲杠的溫度降低、長度收縮，同樣不能達到提高精度的目的。為了不致使殼體及周圍溫度過低，應控制氣流流過殼體的壓力和時間流量，并根據具體情況仔細調整空氣壓力和氣流的時間流量(時間與流量的乘積)，當被冷卻的軸有運動時電磁閥打開，氣流進人殼體，流過絲母和絲杠的表面，給絲杠副降溫。當軸停止運動時電磁閥關閉，切斷氣流以避免絲杠副過度冷卻。用于冷卻的壓縮空氣必須是經過干燥的，并應加人油霧，以防止絲杠副生銹。對于濕度大的天氣情況和高濕的氣候條件應對殼體進行保溫，防止殼體的溫度低于空氣的露點溫度使濕空氣在殼體表面結露造成絲杠生銹。且保溫層有利于冷量的散失，減少空氣流量，節約能源。隨著環境溫度的變化應對冷卻的空氣進行適當的調整。經過調試使用效果很好，冷機、熱機狀態下的重復定位精度達到0.03/400mm以下，達到了滿意的效果。
故障現象:一臺西班牙進口 4000臥式加工中心。Y軸(垂直軸)運行到換刀位置(上死點附近)出現Y軸向下掉現象，自動換刀功能不能完成，西門子數控系統報警25050(輪廓監控報警)，液壓報警，急停報警。機床不能正常工作。故障檢查和分析:筆者現場觀察發現機床只在Y軸接近上死點位置發生故障，在Y軸其他位置和其他軸運行都沒有故障。對機床故障進行全面的分析:該機床Y軸平衡系統為液壓+氮氣平衡系統。平衡系統與機械的連接為鏈條連接結構。對機床進行全面的測試。如果如下:(1)測試平衡系統壓力正常。(2)連接部分的壓緊螺釘不松動，正常。(3)Y軸的絲杠和螺母正常，其潤滑正常。(4)電動機抱閘供電正常。(5)Y軸電動機編碼器和光柵尺連接正常、信號正常。平衡系統用鏈條連接，其自身負載Z軸和主軸箱屬于重載，鏈條結構在重載工作的條件下有伸長的可能。平衡液壓缸的行程是一定的，鏈條伸長后不能完成平衡動作。機床運行接近Y軸換刀坐標點的位置恰好是平衡液壓缸的端頭位置。鏈條伸長后在該位置形成的平衡力突然減小，Y軸電動機負載突然增大，數控系統和伺服系統不能控制Y軸的下滑，西門子數控系統接收到驅動過載信號，鎖緊Y軸，生成25050輪廓監控報警，急停報警，關閉液壓系統產生液壓報警。故障排除:機床故障的原理和故障的成因分析明確了，解決方案制定就比較容易了。鏈條連接結構可以有多種方法解決伸長問題:(1)更換伸長鏈條。(2)減少鏈條的節數。(3)在強度允許的情況下可以縮短其連接尺寸。經過論證鏈條的強度可以滿足使用.而更換鏈條需要訂貨和解體機床相應的結構件工作量比較大。最后決定實施減少鏈節的維修方案。結果，減少鏈節方案滿足了機床正常使用的要求。機床該故障徹底修復。
目前，磨削加工中心是機械加工行業最基本、最重要的工藝方法之一。在磨削加工中，磨削液占有重要的地位，因為它具有潤滑、冷卻、清洗、排屑、防銹、降低磨削力和改善工件表面質量等功效，是磨削加工過程不可缺少的生產要素之一。為降低磨削區溫度，生產上廣泛采用向磨削區供給大流量磨削液的澆注式供液法。但這種供液方法由于砂輪高速旋轉形成的“氣障”使磨削液進人磨削區十分困難，實際進人砂輪/工件之間的“有效流量率”僅為噴嘴流量的5%-40% ，大量的磨削液根本無法進人砂輪/工件界面，磨削液只是起到冷卻工件基體的作用，造成磨削燒傷和工件表面完整性惡化;再加上大量供給的磨削液在砂輪與工件楔形間隙形成流體動壓力和流體引人力，使砂輪主軸產生撓度變形，導致實際切深減小。因此這種供液方法不僅使加工工件產生形狀和尺寸誤差，而且大量浪費磨削液，增加供給和處理磨削液的成本，對環境造成極大的傷害。 為保護環境、降低成本而有意識地完全停止使用切削液的干切削應運而生。干切削由于拋棄了切削液的使用，其環保方面的優勢是不言而喻的。但由于磨削加工去除單位材料體積所消耗的能量遠比銑削、車削、鉆削等加工方法大得多，在砂輪/工件界面產生如此高的能量密度，僅有不到10%的熱量被磨屑帶走，這些傳人工件的熱量會聚集在表面層形成局部高溫(可達1 000℃以上)，因此在磨削加工中完全不使用磨削液，不僅使加工工件表而質量惡化，而且砂輪使用壽命也大幅度降低，甚至報廢失效。固體潤滑磨削雖然在不使用磨削液的同時也能起到一定的潤滑功效，但砂輪/工件界面強大的壓力促使固體潤滑劑進人砂輪表面氣孔，使砂輪喪失切削性能，磨削力增大，工件表面質量下降。 介于澆注式濕磨削和干式磨削之間的微量潤滑技術是在確保潤滑性能和冷卻效果的前提下，使用最小限度的磨削液。微量潤滑技術(MQL)是在高壓氣體中混人微量的潤滑液，靠高壓氣流(0.4-0.65MPa )混合霧化后進人高溫磨削區。潤滑液一般采用植物油作為基礎油的烷基酯，具有極好的生物降解性能、潤滑性能以及粘度指數高、揮發性低、可再生、生產周期短、環境擴散少等特點，潤滑液的使用量只有傳統加工方式的千分之幾甚至萬分之幾，大大改善了工作環境，是一種高效低碳加工技術。高壓氣流起到冷卻、排屑的作用;霧化質點在高溫下很快霧化，吸收大量切削熱，噴嘴高速噴射時，流體膨脹使霧束本身的溫度降低，也可吸收大量熱量，同時霧化流體能吸附在金屬表面上，形成潤滑膜，還能起到一定的潤滑作用。該技術綜合了澆注式磨削和干式磨削的優點，潤滑效果與傳統的澆注式磨削幾乎沒有區別。可是，研究表明:高壓氣流的冷卻效果很有限，滿足不了高溫磨削區強化換熱的需要，工件的加工質量和砂輪壽命比傳統澆注式磨削明顯降低，說明微量潤滑技術還需要進一步改進。 由強化換熱理論可知，固體的傳熱能力遠大于液體和氣體。常溫下固體材料的導熱系數要比流體材料大幾個數量級。由此可以預計，懸浮有金屬、非金屬或聚合物固體粒子的液體的導熱系數要比純液體大許多。一些學者提出:將納米級固體粒子加入微量潤滑流體介質中制成納米流體，即納米粒子、潤滑液(油、或油水混合物)與高壓氣體混合霧化后以射流形式噴人磨削區，可望顯著增加流體介質的導熱系數，提高對流熱傳遞的能力，極大彌補微量潤滑冷卻能力不足的缺陷。此外，納米粒子(是指在三維尺度中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100 nm)的超細微小固體顆粒)在潤滑與摩擦學方面還具有特殊的抗磨減磨和高承載能力等摩擦學特性。這種納米粒子射流微量潤滑不僅具有微量潤滑技術的所有優點，并具有更強的冷卻性能和優異摩擦學特性，可望有效解決磨削燒傷，提高工件表面完整性，實現高效、低耗、環境友好、資源節約的低碳綠色清潔生產。
隨著科學技術的發展，對加工精度的要求也越來越高。龍門式加工中心有加工跨距大、加工效率高、剛度高的特點，適用于批量、高精度加工，因此龍門式加工中心在實際生產中起著越來越重要的作用。而橫梁進給系統是龍門式加工中心必不可少的組成部分，起著橫向進給的作用，其靜動態性能直接影響加工中心的靜動態性能，從而影響加工精度。因此對其靜動態特性分析有重大意義。分析時，模型建立、結合面處理、加載及約束是關鍵。在模型建立和結合面處理方面，研究比較成熟，有關進給系統的研究也較常見，但橫梁進給系統與一般的水平進給系統在結構和受力方面的差別較大，不能用分析水平進給系統的方法來分析橫梁進給系統，而國內外也沒有針對橫梁進給系統進行分析的資料，且進給系統的研究中，也未見導軌跨距對進給系統影響的研究。因此，對橫梁進給系統的研究很有意義。 加工中心為例，分析了它的橫梁進給系統靜動態特性，然后改變橫梁進給系統導軌跨距，對其靜動態特性分析對比，找出導軌跨距對橫梁進給系統的影響規律，為加工中心的改進提供理論支撐。圖1所示為該加工中心的外形圖，該加工中心主要由十字滑座、滑枕、墻體、工作臺及床身5大部分組成。
高速切削就是采用比常規切削速度高幾倍至十幾倍的切削速度進行高速加工的方法。車削速度通常可以達到700-7000m/min，進給速度為40-60m/min。高速切削從主要限于對航空、航天和電子工業的高技術產品加工，迅速發展成為一種全領域的加工中心技術。今天.在高度競爭的全球市場中，高速切削最引人注目的是它既能提高產品的產量、降低加工費用又能提高切削精度。高速切削工藝不僅切削效率高.而且加工表面質量好、切削溫度低和刀具壽命長。顯然，高速切削技術是當今加工工藝上的一項重大突破。由于高速切削工藝會帶來很高的技術經濟效益，因此，得到了各發達工業國家的普遍關注，成為效率提升的關鍵。 由于高速切削時增大了切削速度.因而在同樣的功率下將降低切削的切向力，加工工件時所需的較大的進給力可以通過降低每轉進給量和提高轉速來很好的加以處理，從而得到所需要金屬切除率，并能降低作用于刀具上的切削力和軸向壓力。高速切削法可以保證在減少切削力的同時可增加單位時間內的金屬切削量，這一點對于要求提高工作效率而提高產品競爭力的廠家來說，可以降低成本，從而獲得在市場上的競爭優勢。 按傳統觀念，人們總是認為當提高切削速度時，刀具會很快磨損，但實踐表明:采用高速切削，能顯著改善刀具壽命，明顯提高工件的加工精度。與傳統切削工藝相比.高速切削具有如下的優點: 1.單位時間內的金屬切除量提高了3-5倍。 2.進給速度可提高5-10倍。 3.單位功率的金屬切除量(cm3/min/kW)約提高30-40%, 4.切削力降低約30%.特別是會引起工件變形的徑向力會明顯下降.這對加工薄壁和細長軸類零件十分有利。由于減少了切削力即減小了由工件或機床變形產生的誤差源，從而保證了零件的一致性和高的加工精度。 5.較高的進給切削速度，可將正受熱的工件材料迅速切除，大部分熱最便隨排出的切屑一起散失，從而減少了零件吸收的熱量，這樣可避免工件受熱應力和熱膨脹的影響，從而可加工出尺寸精度公差等級都比較高的或容易產生熱變形的零件。 6.延長刀具壽命，從而減少換刀次數，提高了生產效率。 7.改善了零件的表面粗糙度，提高工件表面的質最。從而獲得較好的零件性能以及高質量的零件外形。并可減少對精加工工序的需求.降低精加工成本，提高了加工效率。 8.高速切削時由于激勵頻率高，切削過程中不易產生振動.可以獲得較好的工件質量。 9.形成毛刺的可能性小。 10.加工時間可減少40-70%.加工費用減少20-50%.從上述優點可以看出。高速切削是一種高效精立式加工中心工藝，它在工業生產中的推廣應用，必將獲得十分顯著的持術經濟效益。
在機床開始拆卸修理以前，應將機床進行一次精調，力求各部精度達到比較正常的情況下檢查下列各項，并詳細做記錄，以供修理時參考。 1、詳細測最工作臺移動時在垂直平面內的直線度;在水平平面內的直線度;移動時的傾斜，以便了解床身導軌的磨損程度，根據具體情況采取修后措施(包括機械加工和鉗工刮研等); 2、橫梁剛性的測量:在工作臺表面置千分表，使指針頂著橫梁，利用兩個垂直刀架從橫梁的兩端向中間移動，分別測出當一個刀架及兩個刀架移至中間位置時，橫梁下撓的不同數值，以便確定橫梁變形的補償值; 3、兩立柱的傾斜情況:主要是測量立柱卸去橫梁及頂梁后，立柱導軌在垂直龍門銑床方向和平行龍門方向的傾斜情況，以便使立柱在總裝時找出正確的方向; 4、床身在卸去橫梁，立柱等部件以后，導軌在垂直平面內的直線度，在水平平面內的直線度和兩導軌的平行度以供床身導軌刮研后做定位參考; 5、床身接頭端面的間隙; 6、各滑動導軌和固定導軌面的間隙; 7、各地腳螺栓與床身缺口處是否松動，如不松動重新銑床身缺口;
1、龍門銑床立柱刮研 如圖3所示1)、用平板刮研A面，達到平直性0.02/1000、0.04/全長，只許中間凸起以補償總裝后平衡錘及側刀架壓下的彎曲扭曲0.02/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。2)、用內90°研具刮研B面達到平直性0.02/1000, 0.04/全長，接觸10點/時。3)、用外55°研具刮研D面達到與A面平行:0.015/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。4)、用外55°研具刮研C面達到與B面平行:0.015/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。5)、用平尺刮研E面達到與A面平行:0.015/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。6)用平尺刮研F面達到與A面平行0.02/1000、0.04/全長，接觸6點/時。7)用75°研具刮研G面達到與C面平行0.02/1000, 0.04/全長，接觸6點/時。8)用75°研具刮研H面達到與D面平行0.02/1000, 0.04/全長，接觸6點/時。注:①、K面是否刮研，待總裝時才決定;②、A和B面刮研時以兩端磨損較小處作基準;③、A面刮研時要照顧與K面垂直。2、龍門銑床橫梁刮研 如圖4所示1)、用平板刮研Al, A2兩面達到平直性0.02/1000,0.04/全長.扭曲0.02/1000,0.04/全長，與F孔平行0.12/全長，接觸10點/時。2)、橫梁立起，在兩端升降絲桿處頂住，用直角研具刮研B面達到平直性0.02/1000, 0.04/全長，只許中間凸起與F孔平行0.12/全長，接觸10點/時。3)、重新平放橫梁并調平，用55°研具刮研C面達到與A1面平行0.015/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。4)、用55°研具刮研C面達到與B面平行0.015/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。5)、用平尺刮研正面達到與A面平行0.015/1000, 0.03/全長，接觸10點/時。6)、用平板刮研G1,G2兩面達到與A面平行和等高0.02/全長，接觸8點/時。7)、用平板刮研日1,日2兩面達到與G1, G2垂直0.03, H1 H2相互平行0.03.接觸8點/時。注:①、Al A2刮研時，要求Al比A2高;②、B面要求中間凸;③、導軌面磨損嚴重則用精銑或磨修理。
前不久，一位朋友來問我，一臺簡易數控加工中心出現丟步。現象是：“Z軸出現丟步，程序G00設定時出現丟步，當用G01設定進給量時則沒有丟步的現象。”所謂丟步，即步進電機在接到步進電源的輸出后，沒有旋轉到步進電源輸出的脈沖數（步數），缺少的步數就是丟失的步數，屬于失步的一種。失步包括丟步和越步兩種現象。造成失步的原因很多，在一些經濟型數控機床開環系統中經常出現，概乎原因，我想有兩種，軟件故障和硬件故障。一、軟件故障即系統故障，包括NC機床數據設定不當和系統加工程序參數設定不當。1.重新設置絲杠反向間隙補償值。這個數據非常實用，特別是機床使用幾年后，絲杠有一定磨損，用這個數據來補償絲杠間隙保證加工精度。（我認為）最簡易的測量方法是：將千分表固定在一機床平面上，用手輪正向反向移動工作臺或刀架，觀察表針的變化，多測幾個點，取中間值。 2.合理設定步進電機轉子較長的啟動加速時間，以便獲得足夠的能量，防止丟步；合理設定步進電機轉子較長的減速時間，防止出現越步或過沖現象。 3.降低系統的快速速率（G00的速率），，減少脈沖頻率。 4.有時合理的細分歩距角也能解決失步的問題。這里需要指出，細分不是步進電機的細分，而是步進電機驅動器的細分。細分的目的是減少步進電機的低頻振動，增加電機工作時的平穩性，提高電機的輸出扭矩，提高步進電機精度，在加工圓弧時效果尤為明顯，但相應的機床運行速度就會降低，所以這個數據并不是越高越好。 5.調整用戶零件加工程序。可以適當提高主軸轉速，降低走刀量，減小切削深度。*特別注意：當我們將NC數據改動后，系統必須重新啟動，重新確認一次，方能執行。 二、硬件故障也可分兩個方面：機械故障和電氣故障。 1.機械故障的原因較多，也最難查找。 比如：① 檢查絲杠是否軸向竄動，雙頭螺母是否預緊。 ② 在某一段，絲母與絲杠間隙是否過大或溜板鑲條 是否太緊、太松。 ③ 絲杠有無彎曲變形，絲杠導槽內有無鐵屑、油泥 等異物。 ④ 檢查聯軸器或傳動齒輪是否松動或異物卡住。 2.電氣故障： ① 在傳動鏈的適當部位安裝反饋元件，如編碼器、光柵尺等，徹底消除丟步的現象，但成本太高。 ② 建議采用大功率的步進電機，增加輸出扭矩，或者采用性能較好的混合式步進電機、交流伺服電機等方法，但成本會增高，我們還需權衡利弊。 ③ 驅動器故障：驅動器是把控制器發出的信號再處理放大輸給步進電機。如文章開頭所例，我們可以將X軸與Z軸驅動器交換對接，若Z軸工作正常，可以判定Z軸驅動器出現故障。首先檢查接線是否松動、折斷，其次取下驅動板，在了解基本原理的情況下，用萬用表檢測限流電阻、穩壓二極管等易損電子元件。同時，還可以檢測一下功放電路有無斷線、擊穿等現象。 ④ 控制器故障：控制器是控制脈沖方式的，可以進行程序的控制輸出，它發出的信號進入步進電機驅動器后，會由驅動器轉換成強電流信號，帶動電機運轉。 看系統有沒有受到干擾，找出干擾源，降低干擾。我們可以選用較好的雙紋屏蔽線代替普通導線、加電源濾波器或采用光電隔離器等措施降低干擾。三、其他原因造成丟步，比如工件硬度太高、刀具磨損嚴重、刀具參數設定不當、外界強電干擾、電機負載過重等等，具體情況具體分析。
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