蒌三至兰茎 ：Ｇ。ｎｇＹ ｕ ｓｎｕ 面向精加工的数控技术研究及应用 刘军高 （广州数控设备有限公司，广东广州５１０１６５） 摘要：介绍了数控系统的组成，阐述了当前数控技术的国内外现状和发展趋势，并对能够提高加工精度的误差补偿技术进行了简单 分析。 关键词：数控系统；数控技术；误差补偿；加工精度 ０引言 装备制造业特别是数控装备制造业作为国家综合经济实 力以及科技水平的重要标志，是我国重要的战略性产业。随着 我国社会经济的发展和进步，人们对于产品的要求也越来越多 样化，柔性化制造已经成为制造业一个重要的发展方向，这使 得数控机床的制造和发展也越来越快。数控技术是装备制造 业的关键技术之一，在航空航天、电力电子以及石油化工等领 域都有着广泛的应用。作为装备制造业的核心，数控系统体现 了国家的综合实力，代表着国家的工业发展水平，具有很重要 的现实意义。因此，在国家大力支持数控项目的背景下，笔者 对数控技术尤其是面向精加工的数控技术进行的研究与探索， 具有很大的工程应用价值。 １数控系统的组成 数控系统是实现数字控制的装置，一般由４部分组成，包 括输入／输出装置、数控装置、驱动控制装置和可编程控制器， 其被控对象为机床本体。数控系统结构如图１所示。 图１数控系统组成的一般形式 输入装置可以将数控加工程序的信息输入到数控系统中， 而输出装置则可以读取所输入的信息以及数控系统的工作状 态等。数控装置是数控系统的核心，包括硬件和软件２部分， 二者之间密不可分，前者是系统的工作平台，后者则是系统的 灵魂。驱动控制装置按其驱动方式可分为进给轴伺服驱动和 主轴驱动２种，前者包括位置控制单元、速度控制单元、电动机 和测量反馈单元，其按照数控装置发出的命令来驱动机床受控 部件；后者则是由速度控制单元来进行控制的。可编程控制器 既可与数控装置相互，单独工作，也可与数控装置合二 为一。 ２数控技术的国内外现状及发展趋势 虽然我国的数控机床制造业已经取得了很大的进步，但仍 然存在着一些问题，例如技术水平较低，很多高技术产品仍需 大批量进口等。与工业较发达的国家相比，我国机床的数控化 率较低，并且现有数控机床的利用率也不高。不过，值得肯定 的是，近几十年来，我国已经基本掌握了现代数控技术，并且拥 有了自己的数控基地和大量的数控人才，我国的数控产业已初 步形成。在未来的一段时间内，我国应加强对数控技术的研 究，努力提高产品质量，从而带来巨大的经济效益。 美国、德国等国家的制造业在经历了２Ｏ世纪９０年代初的 巨大变动后，发展趋势有了明显的回升，从而推动了世界制造 业及其新技术的不断发展。目前，国外的绝大部分数控机床已 经在使用３２位系统，可实现多轴联动，能够加工各种复杂的工 件，且产品加工精度较高。 数控系统将来的发展目标是可靠性更强、功能更多、操作 舒适性更好、集成度更高、柔性以及开放性更强、成本更低。目 前，数控技术正向高速度、高精度、高效率、智能控制化、多功能 化、硬件模块化的方向发展。精加工能够大幅度提升生产效 率，提高产品的质量等级，并能缩短生产周期，因而可以提高产 品的市场竞争能力。因此，精度作为衡量数控机床的重要指 标，是先进制造技术的重点研究对象。为了提高工件的加工精 度，通常会在数控系统中采用误差补偿等相关技术，以减小因 机床的热变形误差、几何误差以及重载荷误差等造成的工件加 工误差。 ３误差补偿技术 ３．１误差补偿技术概述 随着科学技术的不断发展，现代制造技术正朝着以提高效 率为主的自动化和以提高精度为主的精密化２个方向发展。 数控机床作为现代制造技术的重要组成部分，也正向高效率、 高精度的方向发展。误差补偿技术作为提高数控机床加工精 度的有效方法，受到了广泛关注，引起了足够的重视。 数控机床的误差补偿方法是指通过对影响加工精度的误 差来源进行分析并建模，对误差进行反向补偿，以提高加ｌＴ精 度。这种技术的基本思路是对误差进行测量，然后人为制造一 种误差以抵消原来的误差，而不是去避免误差的产生。误差补 偿技术实现了用非精密加工设备加工高精度产品，并且无需对 加工设备进行改造。该技术使人们的设计思路从追求设计精 度变为了注重设计的稳定性，从而大大降低了后期生产成本， 带来了极大的经济效益。 在误差补偿过程中，首先要对误差进行确定与测量，常用 的方法有网络测定法、误差合成法、有限元分析法、神经网络法 以及多元线性回归法等。 ３．２数控机床误差源 影响数控机床加工精度的因素有很多，对其进行分析归 纳，可得到机床的主要误差源，如图２所示。其中，热变形引起 的误差是最主要的误差源。 ３．３机床热误差 影响机床热误差的因素有很多，主要包括以下几个方面： （１）电动机等机床内部发热部件对机床的加＿丁精度造成影响； Ｇ。ｎｇｙ・ｖｕ ｔｓｎｕ！三至量茎 鍪 选择性非催化还原法（ＳＮＣＲ）工艺系统及其常见问题分析 张明华 （山东兖矿济三电力有限公司，山东济宁２７２１６９） 摘要：首先介绍了燃煤电站ＳＮＣＲ脱硝工艺中常用系统的处理过程及主要反应，然后对ＳＮＣＲ工艺系统的常见问题进行了分析，并 提出了相应的解决措施。 关键词：ＳＮＣＲ工艺系统；常见问题；解决方法 ０引言 系统和水溶氨系统。 燃烧后对Ｎｑ排放量的控制技术主要是指烟气脱硝净化 １．１ 以尿素为还原剂的ＳＮＣＲ工艺系统 技术，即把已生成的Ｎ 还原为Ｎ ，按治理工艺分为湿法脱硝 作为还原剂的固体尿素，首先被溶解制备成浓度为５Ｏ 的 和干法脱硝。干法烟气脱硝技术基本投资低，设备及工艺过程 尿素浓溶液，尿素溶液经输送泵输送至炉前计量分配系统之 简单，效率高，无废水和废弃物处理，因此更加符合环保要求。 前，与稀释水系统输送过来的水混合，尿素溶液被稀释为５ ～ 干法脱硝主要包括选择性催化还原法（ＳＣＲ）、选择性非催化还 ｌＯ 的尿素稀溶液，再经过计量分配装置的精确计量分配至每 原法（ｓＮｃＲ）和电子束治理技术等。 个喷，经喷喷入炉膛，进行脱硝Ｎｑ反应。 ＳＮＣＲ技术的基本原理是把含有ＮＨ 基的还原剂喷入 以尿素为还原剂的主要反应如下： ８００￣１ ２００℃这一狭窄温度范围区域的炉膛，在没有催化剂的 ＣＯ（ＮＨ２）２—一２ＮＨｚ＋Ｃ０ （１） 情况下，该还原剂迅速热分解或挥发成ＮＨ。并与烟气中的Ｎｑ ＮＨｚ＋ＮＯ—Ｎ２＋Ｈ２０ （２） 进行反应，使得Ｎ 还原成Ｎ２和ＨｚＯ，而且基本上不与０２发 ２Ｃ０＋２ＮＯ—一２Ｃ ＋Ｎ２ （３） 生作用。该方法的优点是不需要催化剂，投资较ＳＣＲ小，比较 以尿素为还原剂的ＳＮＣＲ工艺系统烟气脱硝过程由以下４ 适合环保要求不高的改造机组，但存在效率不高、反应剂和运 个基本过程完成：（１）固体尿素的接收和储存；（２）还原剂的溶 载介质消耗量大、氨泄漏量大、生成物腐蚀和堵塞下游空气预 解、储存、计量输出及与水混合稀释；（３）在锅炉合适位置注入 热器等缺点。 稀释后的还原剂；（４）还原剂与烟气混合进行脱硝反应。 １燃煤电站常用ＳＮＣＲ工艺系统 １＿２以液氨为还原剂的ＳＮＣＲ工艺系统 纯氨系统含有储氨罐，用于存储液氨，氨罐槽车将液氨运 燃煤电站ＳＮＣＲ脱硝工艺中常用的系统为尿素系统、纯氨 送至工厂内，通过卸载管线卸氨，氨罐和氨蒸发器构成一个循 ４结语 随着社会的不断发展变化，数控机床已逐渐成为机械制造 业的重要组成部分。精度性能、数控功能和加工能力是衡量数 控机床水平的主要标志。通过对数控技术进行深入研究，努力 提高数控机床的加工精度，具有十分重要的现实意义。本文对 数控技术以及误差补偿技术进行了简单的介绍，希望能够发挥 抛砖引玉的作用，推动更多从业者对相关问题进行深入探讨。 图２数控机床主要误差源 （２）机床的热容量以及热刚度等使热误差变得复杂化；（３）在 ［参考文献］ 机床的各连接件表面会有热阻产生，这就造成了机床热误差的 ［１］ＭｃＭｕｒｒａｙ Ｗ．Ｒｅｓｏｎａｎｔ ｓｎｕｂｂｅｒｓ ｗｉｔｈ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｓｗｉｔｃｈｅｓ［Ｒ］． 非线性。 Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ。１９８９ 热误差补偿法指的是通过对机床的热误差进行分析及测 ［２］张军，吴则鹏．ＣＮＣ数控机床误差补偿系统及位置精度评定 量，建立适合的数学模型，进而对因热变形而造成的机床主轴 口］．组合机床与自动化加工技术，２００６（７） 的偏移加以修正，从而提高数控机床加工精度的方法。采用该 ［３］张宏韬，曹洪涛，沈金华，等．数控机床热误差补偿的人工神经 方法对误差进行补偿，可以降低高精度产品加工对机床的要 网络建模及其应用Ｉ－Ｊ］．机械制造，２００６（１） 求，同时，该补偿方法不受机床系统的，因而大大减少了对 ［４］鲁远栋，丁国富，阎开印，等．数控机床热变形误差研究及补偿 于机床加工范围的，降低了加工成本，提高了经济效益。 应用口］．制造技术与机床，２００７（４） 热误差补偿系统设计思路如图３所示。 ［５］张祥永，左建华．模拟仿真系统的研究计算机数控程序检查 ｒＪ］．计算机辅助设计与制造，１９９９（９） 收稿日期：２０１３—１１—２８ 作者简介：刘军高（１９７１一），男，江西临川１人，工程师，研究方 图３数控机床热误差补偿 向：数控系统研发及嵌入式产品开发。 机电信息２０１４年第３期总第３９３期 ８７
