時(shí)間：2023-09-15 17:41:14
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)實(shí)習(xí)教學(xué)特點(diǎn)現(xiàn)狀應(yīng)用
中圖分類號(hào):G43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1120191-01
實(shí)習(xí)教學(xué)是職業(yè)教育的主要內(nèi)容,它體現(xiàn)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的技能訓(xùn)練掌握的程度,技能在職業(yè)學(xué)校教育中起主導(dǎo)作用,隨著數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的越來越完善,在數(shù)控技術(shù)實(shí)習(xí)教學(xué)中也發(fā)揮著越來越重要的作用。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是結(jié)合機(jī)床廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與高校(含職業(yè)技術(shù)學(xué)院、中等專業(yè)學(xué)校、技工學(xué)校和職業(yè)學(xué)校)教學(xué)訓(xùn)
練一體所開發(fā)的一種機(jī)床控制虛擬仿真系統(tǒng)軟件,可以滿足大批量學(xué)生教學(xué)需求。
一、計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的概念
計(jì)算機(jī)仿真就是借助計(jì)算機(jī),利用系統(tǒng)模型對實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過程,分析復(fù)雜的動(dòng)態(tài)對象,仿真是一種有效的方法,可以減少風(fēng)險(xiǎn),縮短設(shè)計(jì)和制造的周期,并節(jié)約投資。數(shù)控加工仿真利用計(jì)算機(jī)來模擬實(shí)際的加工過程,是驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程的有力工具,以減少工件的試切,提高生產(chǎn)效率。它隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速地發(fā)展,在仿真中占有越來越重要的地位。
二、計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的產(chǎn)生
數(shù)控機(jī)床加工零件是靠數(shù)控指令和程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性,防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生,在實(shí)際生產(chǎn)中,常采用試切的方法進(jìn)行檢驗(yàn),但這種方法費(fèi)工費(fèi)料,代價(jià)昂貴,使生產(chǎn)成本上升,增加了產(chǎn)品加工時(shí)間和生產(chǎn)周期。后來又采用軌跡顯示法,即以劃針或筆代替刀具,以著色板或紙代替工件來仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的二維圖形,有相當(dāng)大的局限性。對于工件的三維和多維加工,也有用易切削的材料代替工件(如,石蠟、木料、改性樹脂和塑料等)來檢驗(yàn)加工的切削軌跡。但是,試切要占用數(shù)控機(jī)床和加工現(xiàn)場。為此,這些方法都存在弊端,將其不斷發(fā)展和完善,逐步找到一種能逐步代替試切的計(jì)算機(jī)仿真方法,并在試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展,于是計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的出現(xiàn)成為必然。
三、計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀
數(shù)控機(jī)床的切削加工過程仿真屬于幾何仿真,既不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響,只對機(jī)床操作全過程和加工運(yùn)行全環(huán)境的仿真,以驗(yàn)證程序的正確性。它可以減少或消除因程序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的機(jī)床損傷、夾具
破壞或刀具折斷、零件報(bào)廢等問題;同時(shí)可以減少從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間,降低生產(chǎn)成本。
四、計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用
數(shù)控加工仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為國家職業(yè)資格鑒定考試中不可或缺的一部分,從中也可看出仿真系統(tǒng)在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)中的重要性和普遍性。
1.仿真系統(tǒng)界面完全模擬真實(shí)數(shù)控機(jī)床的控制面板和顯示屏幕,真正實(shí)現(xiàn)虛擬狀態(tài)下的真實(shí)場景。學(xué)生利用該仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬真實(shí)機(jī)床的操作,同樣會(huì)達(dá)到操作真實(shí)設(shè)備和代替實(shí)物操作訓(xùn)練的目的,并且安全可靠。由于大部分的實(shí)訓(xùn)活動(dòng)可以在仿真系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),使用仿真軟件將大大減少在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上的資金投入,從而可以加快當(dāng)前緊缺數(shù)控加工操作技術(shù)人員的培訓(xùn)速度,也大大減少工件材料和能源的消耗,從而可以降低培訓(xùn)成本。同時(shí),具備多媒體教學(xué)特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)仿真操作使教學(xué)形象生動(dòng)、內(nèi)容流暢易懂。互動(dòng)教學(xué)功能使得教師既可以以廣播的方式在每個(gè)學(xué)生的屏幕上演示其教學(xué)內(nèi)容。教師也可以在自己屏幕上看到每個(gè)學(xué)生的操作情況,實(shí)時(shí)了解教學(xué)情況。
2.學(xué)生可以直觀地觀看工件的仿真加工過程,熟練掌握機(jī)床的操作步驟和加工流程,并能夠?qū)崿F(xiàn)直接測量和檢驗(yàn)加工后的工件,完全實(shí)現(xiàn)了真實(shí)加工再現(xiàn)。
首先,在仿真系統(tǒng)上,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的選擇、刀具的安裝、切削用量的確定及對刀等一系列操作,具備圖形模擬演示功能,可以直觀地觀察刀具和工件的相對運(yùn)動(dòng)和加工情況。
同時(shí),在機(jī)床運(yùn)行和加工過程中,能夠及時(shí)提供程序錯(cuò)誤或超行程等報(bào)警信息,教師或?qū)W生能夠根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行分析,從而發(fā)現(xiàn)故障原因和作出相應(yīng)的解決措施。
3.計(jì)算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)提供了一個(gè)采用虛擬機(jī)床替代真實(shí)機(jī)床進(jìn)行實(shí)習(xí)訓(xùn)練的平臺(tái),在降低費(fèi)用的同時(shí)保證實(shí)習(xí)效果,既講經(jīng)濟(jì)又求實(shí)效。
總之,數(shù)控技術(shù)專業(yè)職業(yè)能力的培養(yǎng),要求學(xué)生必須進(jìn)行大量的動(dòng)手操作訓(xùn)練,而數(shù)控設(shè)備價(jià)格相對昂貴,受資金等各方面條件制約,大部分職業(yè)院校很難真正做到滿足實(shí)踐教學(xué)的要求。在教學(xué)中引入數(shù)控加工仿真技術(shù),為解決此類問題開辟了一條蹊徑。
參考文獻(xiàn):
[1]宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)說明書.
[2]閆杰,《遼寧經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用.
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械加工和運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行控制的技術(shù)。它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)。
目前是采用計(jì)算機(jī)控制，預(yù)先編程然后利用控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能。由于計(jì)算機(jī)軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數(shù)控裝置，使得輸入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、判斷、運(yùn)算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟件來完成，這樣極大的增強(qiáng)了機(jī)械制造的靈活性，提高設(shè)備的工作效率。
2機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用
2.1工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人和傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)一樣是由控制單元、驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的。主要運(yùn)用機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上，或者運(yùn)用于復(fù)雜惡劣的勞動(dòng)環(huán)境下下，完成人類難以完成的工作，很大程度上改善了勞動(dòng)條件，保證了生產(chǎn)質(zhì)量和人身安全。
在實(shí)際操作中，控制單元是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，指揮機(jī)器人按照寫入內(nèi)核的程序向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令，完成預(yù)想的操作，同時(shí)同步檢測執(zhí)行動(dòng)作，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤或發(fā)生故障，由傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)反饋到控制單元，發(fā)出報(bào)警信號(hào)和相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。而執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由伺服系統(tǒng)和機(jī)械構(gòu)件組成。有動(dòng)力部分向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)元件的作用下完成規(guī)定操作。
2.2煤礦機(jī)械現(xiàn)代采煤機(jī)開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產(chǎn)，各種機(jī)殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)單件的下料問題，而使用數(shù)控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C(jī)葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，數(shù)控氣割機(jī)裝有自動(dòng)可調(diào)的切縫補(bǔ)償裝置。它允許對構(gòu)件的實(shí)際輪廓進(jìn)行程序控制，好比數(shù)控機(jī)床上對銑刀的半徑補(bǔ)償一樣。這樣可以通過調(diào)節(jié)切縫的補(bǔ)償值來精確的控制毛坯件的加工余量。
2.3汽車工業(yè)汽車工業(yè)近20年來發(fā)展尤為迅猛，在快速發(fā)展的過程中，汽車零部件的加工技術(shù)也在快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，更加快了復(fù)雜零部件快速制造的實(shí)現(xiàn)過程。
將高速加工中心和其它高速數(shù)控機(jī)床組成的高速柔性生產(chǎn)線集“高柔性”與“高效率”于一體，既可滿足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長期受益，又有接近于組合機(jī)床剛性自動(dòng)線的生產(chǎn)效率，從而打破汽車生產(chǎn)中有關(guān)“經(jīng)濟(jì)規(guī)?！钡膫鹘y(tǒng)觀念，實(shí)現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產(chǎn)。數(shù)控加工技術(shù)中的快速成形制造技術(shù)在復(fù)雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實(shí)現(xiàn)，不僅如此，數(shù)控技術(shù)中的虛擬制造技術(shù)、柔性制造技術(shù)、集成制造技術(shù)等等，在汽車制造工業(yè)中都得到了廣泛深入的應(yīng)用。21世紀(jì)的汽車加工制造業(yè)已經(jīng)離不開數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用了。
2.4機(jī)床設(shè)備機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造中的重中之重，面對現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機(jī)床設(shè)備是現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)為機(jī)械制造業(yè)提供了良好的機(jī)床控制能力，即把計(jì)算機(jī)控制裝置運(yùn)用到機(jī)床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機(jī)床的加工實(shí)施控制，這樣的機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床。它是以代碼實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需零件。
3數(shù)控技術(shù)的發(fā)展
從第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床開發(fā)成功到現(xiàn)在已有50多年的歷史，由傳統(tǒng)的封閉式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)今的開放式PC數(shù)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，由于采用封閉的體系結(jié)構(gòu)，它的通用性、軟件移植性、功能擴(kuò)展和維修都比較困難；開放式體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，使傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)。開放式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，采用軟件模塊化的體系結(jié)構(gòu)，顯示了優(yōu)良的性能，能適應(yīng)各種計(jì)算機(jī)的軟件平臺(tái)，具有統(tǒng)一風(fēng)格的用戶交互環(huán)境，操作、維護(hù)、更新?lián)Q代和軟件開發(fā)都比較方便，具有較高的性能價(jià)格比，已成為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向。
4結(jié)束語
機(jī)械制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國際間科技競爭的重點(diǎn)。我國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，制造技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。PC機(jī)進(jìn)入數(shù)控領(lǐng)域，極大的促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也為我國在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域趕超發(fā)達(dá)國家提供了機(jī)遇。跟上發(fā)展先進(jìn)數(shù)控制造技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實(shí)施，盡快縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。同時(shí)，數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展孕育產(chǎn)生大量的數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才，進(jìn)而推動(dòng)我國現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)進(jìn)一步走向繁榮。
參考文獻(xiàn)：
[1]馬巖.中國木材工業(yè)數(shù)控化的普及[J].木材工業(yè).2006(02).
[2]陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則及方法研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2005(09).
[3]南生春，傅萬四.淺談數(shù)控技術(shù)在木材加工機(jī)械上的應(yīng)用[J].木材加工機(jī)械,2004(01).
[4]孫榮創(chuàng).數(shù)控技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢及策略[J].中國科技信息.2006(12).
編者按：本文主要從數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域；數(shù)控機(jī)床的使用、維修、維護(hù)人員在全國各工業(yè)城市都非常緊缺；數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)；，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)；老師耐心地給我們講解數(shù)控軟件上面每個(gè)指令的使用；進(jìn)行講述。其中包括：于數(shù)控化加工可以讓機(jī)械加工行業(yè)朝高質(zhì)量，高精度，高成品率，高效率方向發(fā)展、數(shù)控加工人員從業(yè)面非常廣、進(jìn)一步提高我們的數(shù)控技術(shù)水平、所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量、數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)、采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)、按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能、使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成、積極認(rèn)真地對待，認(rèn)真完成每一次老師布置下來的任務(wù)、根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時(shí)自勉，有所收獲等，具體材料詳見：
近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械制造業(yè)中。由于數(shù)控化加工可以讓機(jī)械加工行業(yè)朝高質(zhì)量，高精度，高成品率，高效率方向發(fā)展,最重要的一點(diǎn)是還可以利用現(xiàn)有的普通車床，對其進(jìn)行數(shù)控化改造，這樣可以降低成本，提高效益。
近年來,我國世界制造業(yè)加工中心地位逐步形成，數(shù)控機(jī)床的使用、維修、維護(hù)人員在全國各工業(yè)城市都非常緊缺，再加上數(shù)控加工人員從業(yè)面非常廣，我們機(jī)電一體化專業(yè)里也開設(shè)了數(shù)控技術(shù)這門課程，為了提高我們的就業(yè)能力,進(jìn)一步提高我們的數(shù)控技術(shù)水平，讓我們更清楚更明白更真實(shí)地學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)，第十
七、十八周，我們在學(xué)校進(jìn)行了為期兩周的數(shù)控實(shí)習(xí)，經(jīng)過兩周的學(xué)習(xí)我對數(shù)控有了進(jìn)一步的了解，學(xué)習(xí)到了不少數(shù)控知識(shí)和技術(shù)。
還沒開始實(shí)習(xí)的時(shí)候，我就在網(wǎng)上搜索相關(guān)知識(shí)，了解到數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。新晨
現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成.
在實(shí)習(xí)過程中,老師耐心地給我們講解數(shù)控軟件上面每個(gè)指令的使用，在老師的指導(dǎo)下，我們很快就上手了，踏入了數(shù)控這個(gè)門檻，還適當(dāng)?shù)亟o我們布置些作業(yè)，我們也積極認(rèn)真地對待，認(rèn)真完成每一次老師布置下來的任務(wù)。在完成任務(wù)之余，我們還發(fā)揮自己的想象空間，自己嘗試著車一些自己想要有圖案零件，效果還不錯(cuò)。
時(shí)光總是匆匆而逝，很快兩個(gè)星期就這樣過去了。大三了，我們就要步入社會(huì)，面臨就業(yè)了，就業(yè)單位不會(huì)像老師那樣點(diǎn)點(diǎn)滴滴細(xì)致入微地把要做的工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察、學(xué)習(xí)、總結(jié)。不具備這項(xiàng)能力就難以勝任未來的挑戰(zhàn)。隨著科學(xué)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，會(huì)有很多領(lǐng)域是我們未曾接觸過的，只有敢于去嘗試才能有所突破，有所創(chuàng)新。兩的數(shù)控實(shí)習(xí)帶給我們的，不全是我們所接觸到的那些操作技能，也不僅僅是通過幾項(xiàng)工種所要求我們鍛煉的幾種能力，更多的則需要我們每個(gè)人在實(shí)習(xí)結(jié)束后根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時(shí)自勉，有所收獲，使這次實(shí)習(xí)達(dá)到了他的真正目的。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展
打造具有國際競爭力的制造業(yè)，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設(shè)世界強(qiáng)國的必由之路。2016年4月6日國務(wù)院總理主持召開國務(wù)院常務(wù)會(huì)議，會(huì)議通過了《裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī)劃》，要求對接《中國制造2025》，極大地推動(dòng)了我國制造業(yè)的快速發(fā)展，加速了工業(yè)化現(xiàn)代化發(fā)展。數(shù)控技術(shù)隨之也更加廣泛地運(yùn)用于制造生產(chǎn)中。數(shù)控技術(shù)比傳統(tǒng)生產(chǎn)模式有著較為顯著的優(yōu)點(diǎn)，可以簡化生產(chǎn)程序、降低資源的消耗、減輕工人勞作的強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。
一、數(shù)字控制技術(shù)的基本原理
數(shù)控技術(shù)主要就是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及現(xiàn)代光機(jī)電技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域之間的相互結(jié)合而形成的新的生產(chǎn)技術(shù)模式，其主要就是以設(shè)計(jì)要求和工藝要求為基本條件的，并且通過數(shù)字來進(jìn)行生產(chǎn)控制，形成了一個(gè)全新的高科技控制技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常多，比如可以同時(shí)的具備了柔性自動(dòng)化、高效率以及高精度等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國高新科技技術(shù)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，使得數(shù)控技術(shù)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域，比如醫(yī)療保障體系、交通運(yùn)輸體系以及電子商務(wù)行業(yè)等領(lǐng)域?？己艘粋€(gè)國家的科技技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)代最主要的評定標(biāo)準(zhǔn)就是對計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和普及范圍。為了能夠更快地實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》計(jì)劃，必須要加強(qiáng)制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制，提高制造業(yè)生產(chǎn)效率，就必須要大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，使我國到2025年邁入制造強(qiáng)國行列。
二、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用
（一）數(shù)控技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用
機(jī)械設(shè)備的制造是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的快速發(fā)展，也對機(jī)械制造行業(yè)有了更好的需求和要求，所以具備了控制能力的機(jī)床設(shè)備是當(dāng)今社會(huì)機(jī)械制造行業(yè)中必不可少的一部分。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)可以賦予制造行業(yè)中的機(jī)床很好的控制能力，可以在機(jī)床中安裝計(jì)算機(jī)控制裝置，也就是實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)可以把相應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行編碼控制，然后發(fā)出相應(yīng)的指令來控制機(jī)床伺服系統(tǒng)，進(jìn)而就可以使得機(jī)床自動(dòng)的生產(chǎn)所需要的零件。
（二）數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用
數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用主要就是工作環(huán)境比較惡劣的生產(chǎn)線上，比如焊接以及噴漆等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。不僅可以改善勞動(dòng)的條件，還可以保證生產(chǎn)效率和人身安全。數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)中就好像人的中樞神經(jīng)，主要能夠起到的作用就是通過生產(chǎn)環(huán)節(jié)反應(yīng)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行指令的，如果在生產(chǎn)中有故障發(fā)生，也可以起到一個(gè)很好的保護(hù)功能。
（三）數(shù)控技術(shù)在汽車曲軸工藝應(yīng)用
隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車曲軸加工要求生產(chǎn)效率高、加工精度好、柔性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、加工曲軸后可以直接進(jìn)行精磨，省去粗磨的工序。數(shù)控技術(shù)在汽車曲軸加工中的應(yīng)用，很好的解決達(dá)到了這一要求。數(shù)控曲軸加工技術(shù)是我國目前常用的加工工藝之一，能夠完成曲軸連桿頸外圓、軸肩、止推面、圓角、沉割槽等部位的加工，使曲軸零件精密度更高，生產(chǎn)效率更高。
（四）數(shù)控技術(shù)在宇航工業(yè)的應(yīng)用
宇航工業(yè)中的零部件具有著較高的精密要求，并且有些部件的剛度性會(huì)比較差，而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以有效的解決這些問題。因?yàn)閿?shù)控技術(shù)相比于傳統(tǒng)工藝，更具備著柔性和精密性，并且能夠在進(jìn)行部件生產(chǎn)過程中節(jié)約能源，進(jìn)而可以減少人力、財(cái)力以及費(fèi)用等方面的支出，可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
（一）高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
在現(xiàn)代制造行業(yè)中，生產(chǎn)最重要的就是效率和質(zhì)量。高速、高精的加工技術(shù)可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，能夠縮短生產(chǎn)工期，可以提高市場核心競爭力。一些制造行I需要注重的是精密性。比如在汽車制造行業(yè)中，為了能夠更好的增加制造生產(chǎn)效率，提高汽車的安全性能，可以采用數(shù)控技術(shù)；在宇航零部件制造行業(yè)中，注重零件的精密性和柔性加工，數(shù)控技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)來指令生產(chǎn)，很好地保障其精密性和柔性要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用中，超高精密度已經(jīng)可以達(dá)到了納米級別。
（二）智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展主要趨勢
“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，同時(shí)是一個(gè)智能時(shí)代。數(shù)控技術(shù)的智能化主要體現(xiàn)在生產(chǎn)加工中的智能化，比如可以通過數(shù)控技術(shù)來進(jìn)行自動(dòng)地生產(chǎn)和加工，計(jì)算機(jī)通過一定的數(shù)據(jù)來一些指令，可以減少因?yàn)槿藶椴僮鞯氖д`而出現(xiàn)的故障等。也可以通過一定地編制，進(jìn)行相關(guān)的智能診斷和智能監(jiān)控，可以進(jìn)行更有效的故障檢修和監(jiān)控生產(chǎn)
過程。
四、結(jié)束語
隨著《中國制造2025》計(jì)劃臨近，我國工業(yè)水平的發(fā)展取得長足的進(jìn)步。要想盡快實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》計(jì)劃，必須加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用，提高制造業(yè)生產(chǎn)力，推動(dòng)我國制造業(yè)水平的發(fā)展和進(jìn)步，到2025年邁入制造強(qiáng)國行列。
參考文獻(xiàn)：
1數(shù)控技術(shù)的原理
1.1基本概念
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息，給現(xiàn)代機(jī)械加工帶來了很大的幫助，對機(jī)械加工和運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)不僅包含了傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)，而且它還擁有屬于自己的先進(jìn)技術(shù)，預(yù)先編程后利用編程好的控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能，數(shù)控技術(shù)還促使了CAD、工程化方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)主要是采用計(jì)算機(jī)控制，數(shù)控技術(shù)是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)控工藝和數(shù)控程序編制、軟件的開發(fā)與應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)的綜合，這樣就增強(qiáng)了機(jī)械加工的靈活性并且提高了設(shè)備的工作效率。之后由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，也就是說數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了先進(jìn)機(jī)械加工的主體。數(shù)控系統(tǒng)的性能有了極大的提高、功能也不斷的豐富，在先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的背景下，機(jī)械加工的不同領(lǐng)域也得到了不同的發(fā)展需求。
1.2工作原理
CNC裝置不僅配備了計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)外，硬件和軟件是CNC裝置的主要構(gòu)成，這些是支撐CNC裝置正常運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，也具備與數(shù)控機(jī)床功能相匹配的功能模塊結(jié)構(gòu)和接口單元。可利用計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行操作調(diào)控，從而達(dá)到高效率的加工生產(chǎn)。則除了要對工作臺(tái)加以定位之外，也需要做好工件位置的固定處理，保證了所編制的程序能正常執(zhí)行。最為關(guān)鍵的是控制刀具相對于工件給定速度沿著指定的路徑運(yùn)動(dòng)，CNC裝置的工作原理是利用輸入設(shè)備輸入機(jī)床加工所需的各種數(shù)據(jù)信息保持切削運(yùn)動(dòng)朝著編制好的路徑進(jìn)行。把各個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)分量傳輸?shù)綄?yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，這些都要靠CNC裝置的插補(bǔ)功能。帶動(dòng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，CNC裝置本質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控裝置，然后將數(shù)據(jù)信號(hào)反饋到控制裝置里，這樣便能保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)指令的正常處理，維持了有序的加工生產(chǎn)秩序。數(shù)控系統(tǒng)按照零件輪廓線型的有限信息，對刀具的各個(gè)加工點(diǎn)詳細(xì)計(jì)算，最后實(shí)現(xiàn)了精密加工處理的要求。
2數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用
2.1工業(yè)中應(yīng)用
在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要運(yùn)用在機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上。通過計(jì)算機(jī)可以讓生產(chǎn)設(shè)備按照寫入的程序或編入的程序碼，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工的有序進(jìn)行。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中主要是替代工作人員完成人工不能完成的工作任務(wù)。由于數(shù)控技術(shù)的高精度特點(diǎn)數(shù)控技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)是密不可分的，則能夠在有助于提高生產(chǎn)效率的同時(shí)還能保證生產(chǎn)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)低成本高效率。這樣有助于改善工作人員的勞動(dòng)條件，極大地節(jié)省了勞動(dòng)力。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤或者故障的時(shí)候，維持正常的生產(chǎn)加工秩序，保障工作人員的人身安全，傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)則會(huì)把發(fā)生的錯(cuò)誤故障信息傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且會(huì)自動(dòng)停止相應(yīng)的工作，起到保護(hù)的作用。數(shù)控技術(shù)的操作主要是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制的，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙上的要求完成生產(chǎn)加工，只要把編好的程序安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，自動(dòng)化生產(chǎn)模式讓產(chǎn)品的精度更加準(zhǔn)確，其通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種加工控制要求。
2.2機(jī)床設(shè)備應(yīng)用
機(jī)床設(shè)備控制技術(shù)是機(jī)械加工中非常重要的技術(shù)，進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，是現(xiàn)代機(jī)電一體化的重要組成部分。數(shù)控計(jì)算機(jī)便會(huì)發(fā)出控制指令來控制機(jī)床的執(zhí)行，以及冷卻泵的起停等各種順序動(dòng)作編排在計(jì)算機(jī)數(shù)控上，使得機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的零件。數(shù)控技術(shù)為機(jī)械加工帶來了很多良好的機(jī)床，也就是運(yùn)用數(shù)控技術(shù)對機(jī)床進(jìn)行加工控制，把加工零件的幾何信息和工藝信息進(jìn)行數(shù)字化處理，逐漸取代人工操作方法，然后在數(shù)據(jù)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)有序的加工引導(dǎo)，以及進(jìn)給速度等都用數(shù)字化的代碼表示。機(jī)械設(shè)備是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的主要功能，對所有的操作步驟和刀具與工件間的相對位移，將數(shù)控技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械機(jī)床上可實(shí)現(xiàn)一體化加工生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)能夠給機(jī)械制造業(yè)創(chuàng)造多元化的控制功能，保證了各項(xiàng)裝置之間有序配合，編數(shù)控機(jī)床加工的最大優(yōu)勢在于，其只需改變相應(yīng)的程序指令則能自動(dòng)加工，從而滿足了更加復(fù)雜的功能加工需求。程人員只需在加工前將相應(yīng)的代碼傳輸?shù)较到y(tǒng)中，然后按照加工需要來編制程序，無需在重新調(diào)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)位置。讓機(jī)床設(shè)備按照理想的程序指令操作，這樣才能實(shí)現(xiàn)多功能的生產(chǎn)加工要求。
2.3機(jī)械加工系統(tǒng)應(yīng)用
伴隨著先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的研制，相應(yīng)的設(shè)備控制系統(tǒng)也在更新變化。各種機(jī)殼的毛坯制造開始積極引進(jìn)焊件，采用數(shù)控氣割之后能處理好諸多問題。只有保持壓縮接觸面積的均勻才能達(dá)到密封功能的要求，傳統(tǒng)機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)單件的下料問題，保證了產(chǎn)品從毛坯料到成品過程的持續(xù)加工，內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度對密封性有很大的影響。數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)用于切削加工能滿足多方面的加工需要，對機(jī)械浮動(dòng)油封的結(jié)構(gòu)里引進(jìn)該系統(tǒng)，維持了正常的產(chǎn)品質(zhì)量要求?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)備多數(shù)結(jié)合了數(shù)控鏜銑床編程加工，先編制了相應(yīng)的齒形子程序，再結(jié)合角度偏置或坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)編程功能對剩余的齒形加工，則需保持內(nèi)環(huán)的凸曲面與外環(huán)的凹曲面的密封圈各處壓縮量相等。采用數(shù)控機(jī)床編程加工之后能滿足各種精度要求，對于機(jī)械減速機(jī)構(gòu)而言，經(jīng)過這樣的優(yōu)化過程滿足了加工要求。其行星架等分孔的等分精度對整機(jī)的傳動(dòng)精度和使用壽命都會(huì)造成影響，還能在生產(chǎn)加工效率上實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。
[關(guān)鍵詞] 數(shù)控加工；技術(shù)；發(fā)展
[abstract] the development of nc machine tool is the current our country the only way of mechanical manufacturing technical reform, is the foundation of future factory automation. Nc machining is the mechanical manufacturing of advanced processing technology, it is a kind of high efficiency, high precision and high flexible automation processing method. Nc machining technology can effectively solve complex, precision, small batch changeable parts processing problems, fully adapted to the needs of the modern production. Vigorously develops the nc processing technology already became the various countries' accelerating economic development, improve the comprehensive national strength important way. With the increasing popularity of the nc machining, CNC machining process control level is restricted nc manual programming and CAD/CAM integrated automatic programming quality key factors. And accurate, comprehensive and reasonable nc machining process is the product processing to realize high precision, high quality, high efficiency, high benefit effective guarantee.
[key words] CNC processing; Technology; development
中圖分類號(hào)：TG519文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
數(shù)控技術(shù)是本世紀(jì)中期發(fā)展起來的機(jī)床控制技術(shù)，是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備。
數(shù)字控制（Numerical Control.簡稱NC），國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 8129—87）定義為：“是用數(shù)字化信號(hào)對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法”。定義中的“機(jī)床” ，不僅指金屬切削機(jī)床。還包括其他各類機(jī)床，如線切割機(jī)床等。
數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Machine Tools）是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工裝備。簡單地說就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。國際信息處理聯(lián)盟（International Federation of Information Processing,簡稱IFIP）第五技術(shù)委員會(huì)對數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能邏輯地處理具有特定代碼和其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。
數(shù)控系統(tǒng)（NC System）就是上述定義中所指的那種程序控制系統(tǒng)。它能邏輯地處理輸入到系統(tǒng)中就有特定代碼的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床運(yùn)動(dòng)并加工零件。
數(shù)控系統(tǒng)在本質(zhì)上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在硬件方面，它經(jīng)歷了電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、微處理機(jī)到當(dāng)前PC結(jié)構(gòu)的五展；在體系結(jié)構(gòu)上，經(jīng)歷了硬件數(shù)控（NC）、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）、到目前的PC數(shù)控（PC-NC）三個(gè)階段。早期的數(shù)控系統(tǒng)由于運(yùn)算速度低，功能處理需要專門硬件來完成，而當(dāng)前計(jì)算機(jī)性能速度的提高，功能處理可以有更為靈活的軟件方法來實(shí)現(xiàn)，有力的推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。在目前應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)中，還存在專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)兩類結(jié)構(gòu)，其中前者有生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)，后者則使用與PC機(jī)兼容和通用化的工業(yè)PC機(jī)（IPC）。由于PC的通用性和軟件的柔性，當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)正向著PC平臺(tái)、軟件方式及開放結(jié)構(gòu)發(fā)展。
計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computerized Numerical Control System）是采用通用計(jì)算機(jī)元件與結(jié)構(gòu)，并配備必要的輸入/輸出部件構(gòu)成的。采用控制軟件來實(shí)現(xiàn)加工程序存儲(chǔ)、譯碼、插補(bǔ)運(yùn)算、輔助動(dòng)作邏輯聯(lián)鎖以及其他復(fù)雜功能。由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、可編程序控制器(PLC)、存儲(chǔ)器、主軸驅(qū)動(dòng)及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，習(xí)慣上稱為CNC系統(tǒng)。目前通常所說的數(shù)控系統(tǒng)，一般均指計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)制造商均聲稱他們提供的NC系統(tǒng)是開放式CNC系統(tǒng)（Open CNC System）。然而，關(guān)于開放式CNC系統(tǒng)并沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義，但可以從以下IEEE關(guān)于開放式系統(tǒng)（Open System）的定義獲得關(guān)于開放式CNC系統(tǒng)的啟示：一個(gè)開放式系統(tǒng)應(yīng)保證使開發(fā)的應(yīng)用軟件能在不同廠商提供的不同軟硬件平臺(tái)上運(yùn)行，且能與其他應(yīng)用軟件系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。
數(shù)控加工（NC Machining）是根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件編制零件數(shù)控加工程序，輸入數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床中刀具與工件的相對運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。
數(shù)控程序（NC Program）或零件程序（Part Program）是輸入數(shù)控系統(tǒng)中的、使數(shù)控機(jī)床執(zhí)行一個(gè)確定的加工任務(wù)的、具有特定代碼和其他符號(hào)編碼的一系列指令。
我國現(xiàn)已能生產(chǎn)重型機(jī)床、各種精密的高效率的機(jī)床。機(jī)床的性能也在不斷提升,有部分機(jī)床已臨近世界先進(jìn)水平。我國生產(chǎn)的采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床采用的是模塊化的設(shè)計(jì)理念,采用超大規(guī)模集成電路的電路板,這在一定程度上提高了國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的精度,系統(tǒng)的可靠性也得到了保證。我國的機(jī)械制造行業(yè)雖已取得不小的成就,但從世界范圍來看還有很大的差距。高精度機(jī)床的產(chǎn)量、專業(yè)化水平和質(zhì)量保證等方面不足,管理和工藝水平相對落后,這些都是我們在未來需要提高的。
2數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用
2.1數(shù)控技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用
數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)極大的提高了在機(jī)械制造過程中機(jī)床的控制能力,也就是使用計(jì)算機(jī)控制機(jī)械制造的過程,計(jì)算機(jī)通過控制機(jī)床進(jìn)而控制加工過程。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)在機(jī)床上的應(yīng)用在我們現(xiàn)代化的過程中有著重要作用,提高了生產(chǎn)效率,提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的精度。
2.2數(shù)控技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用
近20年來汽車行業(yè)發(fā)展尤為迅速,在飛速發(fā)展的道路上,汽車零部件的加工水平也不斷提高,數(shù)控技術(shù)的到來,加快了復(fù)雜零部件的制造過程。由高速數(shù)控機(jī)床和高速加工中心組成的新型生產(chǎn)線有極高的效率和很好的柔性,在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中能跟上產(chǎn)品更新?lián)Q代速度,投資一次,受益長久。這種形式尤其適用于汽車的制造,有資料顯示采用新技術(shù)可以使汽車制造業(yè)節(jié)省40%的成本。在21世紀(jì)的汽車工業(yè)中數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛的。
2.3數(shù)控技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用
煤炭是我國使用最廣泛的能源,在國民生產(chǎn)中占用重要地位,因此為滿足需求,我們必須不斷地提高煤炭的開采效率,那么對于煤炭開采所使用的開采裝備的生產(chǎn)制造必須得到保障。采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床可以大幅的提高機(jī)械加工精度,保證加工質(zhì)量。對機(jī)械精度要求不同的零件采用不同精度的機(jī)床進(jìn)行加工可以提高加工效率,也可以對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行改造,改造的數(shù)控機(jī)床成本低,簡單容易操作,同時(shí)功能上能滿足要求,適應(yīng)各種需求。本文來自于《科技創(chuàng)業(yè)家》雜志?？萍紕?chuàng)業(yè)家雜志簡介詳見
3結(jié)語
【關(guān)鍵詞】數(shù)控；教改；仿真
0 前言
數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control 簡稱：CNC），它是用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來實(shí)現(xiàn)對機(jī)械零件自動(dòng)化。隨著我國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及《中國制造2025》和工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的制定，我國機(jī)械制造業(yè)正逐步由加工組裝基地向加工自動(dòng)化蛻變。數(shù)控加工技術(shù)以及高效、可靠、高速、高精度以及自動(dòng)化等特點(diǎn)，備受制造業(yè)企業(yè)的親睞[1]。
《數(shù)控車床》是本科院校機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)必修實(shí)訓(xùn)課程，它把理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，涉及到金屬工藝學(xué)、機(jī)械制造、機(jī)械制圖、AutoCAD等多學(xué)科專業(yè)知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為目標(biāo)，致力于培養(yǎng)滿足市場需求的數(shù)控應(yīng)用型、技能型人才[2]。
本文結(jié)合機(jī)械類專業(yè)學(xué)生《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及企業(yè)用人的實(shí)際情況，對《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和探討，總結(jié)了《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)措施和解決方案，從而使學(xué)生能夠扎實(shí)掌握數(shù)控車床操作技能，滿足企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求。
1 數(shù)控加工課程的體系定位
當(dāng)前，我國本科院校機(jī)械類專業(yè)的基本培養(yǎng)目標(biāo)是面向科學(xué)技術(shù)發(fā)展及社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，培養(yǎng)具備信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)方面的基礎(chǔ)理論、應(yīng)用方法與專業(yè)技能，在設(shè)計(jì)制造行業(yè)的生產(chǎn)和研究一線從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、機(jī)電系統(tǒng)研究開發(fā)、技術(shù)運(yùn)用與改造、運(yùn)行管理和經(jīng)營銷售的高級工程研究型及工程應(yīng)用型人才。這就要求機(jī)械類專業(yè)的畢業(yè)生不但具有有較高文化素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)以及職業(yè)道德，而且具有全面的專業(yè)知識(shí)、扎實(shí)的基本功與實(shí)踐操作能力?！稊?shù)控車床》實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱要求學(xué)生能熟練掌握數(shù)控加工編程與數(shù)控加工工藝，熟練操作設(shè)備。企業(yè)要求數(shù)控專業(yè)人才更應(yīng)具備零件與圖紙的辨識(shí)與設(shè)計(jì)能力，能書寫復(fù)雜的各類復(fù)雜的數(shù)控加工文件。同時(shí)，應(yīng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，會(huì)合理利用新型刀、夾具、量具并結(jié)合CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行一般零件的制造，能獨(dú)自操作機(jī)床，掌握數(shù)控機(jī)床的維修與養(yǎng)護(hù)。另外，作為現(xiàn)代化人才，應(yīng)實(shí)時(shí)跟進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展，終身學(xué)習(xí)以適應(yīng)職業(yè)發(fā)展的要求。
2 數(shù)控仿真軟件的概括
計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對數(shù)控加工操作過程進(jìn)行模擬仿真的一門新技術(shù)。該技術(shù)面向?qū)嶋H生產(chǎn)過程的機(jī)床仿真操作，加工過程三維動(dòng)態(tài)的逼真再現(xiàn)，能使每一個(gè)學(xué)生，對數(shù)控加工建立感性認(rèn)識(shí)，可以反復(fù)動(dòng)手進(jìn)行數(shù)控加工操作，有效解決了因數(shù)控設(shè)備昂貴和有一定危險(xiǎn)性，很難做到每位學(xué)生“一人一機(jī)”的問題，在培養(yǎng)全面熟練掌握數(shù)控加工技術(shù)的實(shí)用型技能人才方面發(fā)揮不可替代作用。當(dāng)前國內(nèi)較為流行的仿真軟件有北京斐克VNUC、南京宇航Y(jié)hcnc、上海宇龍等數(shù)控加工仿真軟件。這些軟件一般都具有數(shù)控加工過程的三維顯示和模擬真實(shí)機(jī)床的仿真操作[3]。
3 當(dāng)前數(shù)控加工課程的現(xiàn)狀
《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程以數(shù)控車床為研究對象，內(nèi)容包括數(shù)控技術(shù)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐操作等方面?！稊?shù)控車床》集多學(xué)科技術(shù)于一身，包括機(jī)、電、液、控制、自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域，在機(jī)械制造、自動(dòng)控制、微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)等方面應(yīng)用非常廣泛。
3.1 課程實(shí)踐性強(qiáng)
《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系，以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力為主要目標(biāo)，學(xué)生首先要系統(tǒng)、全面地掌握相關(guān)理論知識(shí)，然后經(jīng)過實(shí)際動(dòng)手訓(xùn)練，才能具備一定的實(shí)踐操作能力。在教學(xué)過程中，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師要不斷對教學(xué)理論、教學(xué)方法進(jìn)行研究，不斷改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)中存在的問題，實(shí)訓(xùn)才能取理想的效果
3.2 數(shù)控車床數(shù)量不足
隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，學(xué)習(xí)先進(jìn)制造設(shè)備的學(xué)生越來越多，本校現(xiàn)有數(shù)控車床4臺(tái)，然而購買一臺(tái)數(shù)控車床設(shè)備要花幾萬、十幾萬、甚至幾十萬，現(xiàn)有儀器設(shè)備無法同時(shí)保證《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程的正常秩序。
3.3 危險(xiǎn)性大
《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程對于沒有受過專業(yè)技能培訓(xùn)的初學(xué)者來說，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際操作，學(xué)生要經(jīng)歷從心理到肢體的適應(yīng)階段，無形當(dāng)中在學(xué)生的心理壓力。另外，由于車床結(jié)構(gòu)及操作的復(fù)雜性給學(xué)生熟練操作數(shù)控機(jī)床增加了難度，加之機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)零件多等因素，有很大的危險(xiǎn)性。
4 運(yùn)用數(shù)控仿真軟件的教學(xué)成果
4.1 降低設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)“一人一機(jī)”教學(xué)模式。
數(shù)控仿真軟件是一種以計(jì)算機(jī)為中心的模擬數(shù)控機(jī)床操作的軟件。隨著計(jì)算機(jī)的普及，價(jià)格也越來越便宜，一臺(tái)數(shù)控車床價(jià)格可以購買多臺(tái)計(jì)算機(jī)，有效的降低了設(shè)備成本。數(shù)控仿真軟件是屬于一次性投入的教學(xué)設(shè)備，沒有類似于數(shù)控機(jī)床設(shè)備的后期維修、保養(yǎng)等費(fèi)用，有效的減少了學(xué)校教育成本的后期投入。在傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)方式中由于數(shù)控設(shè)備有限，通常是一臺(tái)數(shù)控機(jī)床由幾名學(xué)生一起操作。這種教學(xué)方式不利于學(xué)生對知識(shí)的理解及掌握。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)后，每一位學(xué)生操作一臺(tái)計(jì)算機(jī)，有助于學(xué)生獨(dú)立的思考問題、解決問題，提高了學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的能力。
4.2 降低耗材損耗，有效“節(jié)能減排”
《數(shù)控車床》是一門實(shí)踐操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課，要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中必然消耗大量的實(shí)驗(yàn)耗材。剛開始學(xué)習(xí)，由于學(xué)生對知識(shí)掌握不牢靠、經(jīng)驗(yàn)不足等原因，增加了消耗實(shí)踐耗材量，更有可能出現(xiàn)撞刀，對機(jī)床也造成了一定的損壞，并且相應(yīng)的也增加了老師的工作量和學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)后，學(xué)生可以利用軟件進(jìn)行編程、對刀、模擬、仿真等操作。在實(shí)習(xí)操作前預(yù)先進(jìn)行模擬操作，有效的減小錯(cuò)誤、防止失誤，減少實(shí)踐耗材的消耗，同時(shí)也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。
5 總結(jié)
數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)是依靠計(jì)算機(jī)普及發(fā)展而誕生的新思路，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一種教學(xué)模式，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)注意切勿脫離實(shí)際教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)當(dāng)注重實(shí)踐。將數(shù)控仿真軟件融入到數(shù)控教學(xué)中，降低教學(xué)成本，提高了辦學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)了新時(shí)代的發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)校的綜合競爭力。
【參考文獻(xiàn)】
“數(shù)控一代”創(chuàng)新應(yīng)用示范
數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的的大腦和手腳，是數(shù)控機(jī)床的核心部件，數(shù)控技術(shù)是裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的關(guān)鍵技術(shù)。加快發(fā)展數(shù)控技術(shù)對裝備制造業(yè)振興具有前瞻性、先導(dǎo)性和基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略意義。國家“十一五”、“十二五”規(guī)劃均將發(fā)展高檔數(shù)控系統(tǒng)和全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)列為重要項(xiàng)目。
2011年初，我國18位院士共同提出“數(shù)控一代”的創(chuàng)新概念，建議實(shí)施《“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程》?！丁皵?shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程》既是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用工程，更是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程；既有機(jī)械工業(yè)發(fā)展強(qiáng)大需求的推動(dòng)，又有成熟數(shù)控技術(shù)的支撐。其戰(zhàn)略目標(biāo)是：在機(jī)械行業(yè)全面推廣應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，在5～8年內(nèi)實(shí)現(xiàn)各行各業(yè)各類各種機(jī)械產(chǎn)品的全面創(chuàng)新，使中國的機(jī)械產(chǎn)品整體升級為“數(shù)控一代”，為我國機(jī)械工業(yè)從“大”到“強(qiáng)”的跨越式發(fā)展做出貢獻(xiàn)。中央高度重視該項(xiàng)建議，并正式啟動(dòng)《“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范工程》。
與此同時(shí)，工信部“軟件與信息技術(shù)服務(wù)業(yè)十二五規(guī)劃”明確提出嵌入式軟件要“面向工業(yè)裝備、通信網(wǎng)絡(luò)、汽車電子、消費(fèi)電子、醫(yī)療電子、數(shù)控機(jī)床、電力電子、交通運(yùn)輸、環(huán)保監(jiān)測等重點(diǎn)領(lǐng)域，積極開展符合開放標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的開發(fā)，加快研發(fā)面向下一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)軟件，推動(dòng)軟件研發(fā)模式創(chuàng)新發(fā)展，進(jìn)一步提高產(chǎn)業(yè)化水平和產(chǎn)品出口能力”。
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和豐富的計(jì)算機(jī)軟件資源，給我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了很好的機(jī)遇；工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的突破、使得工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)城控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)逐步統(tǒng)一到工業(yè)以太網(wǎng)，并正在加快推廣應(yīng)用，發(fā)展為一大技術(shù)潮流。這些都為我國構(gòu)建高端數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供了良好的條件。
現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)二大趨勢：一是將數(shù)控技術(shù)引入通用PC的自動(dòng)化解決方案來提高其系統(tǒng)性能，增強(qiáng)市場競爭力；二是在數(shù)控技術(shù)中引入嵌入式計(jì)算機(jī)，使數(shù)控系統(tǒng)在專用性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性上具備較好的市場前景。
當(dāng)前，以FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI為代表的國際主流數(shù)控系統(tǒng)制造商，在高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品方面具有幾大共同特點(diǎn)。
首先是多軸、多通道、高速和高精度切削、復(fù)合加工。如FANUC的30i-A數(shù)控系統(tǒng)可控制40個(gè)軸10個(gè)通道、具有5軸聯(lián)動(dòng)加工，納米插補(bǔ)和AⅠ、AⅡ輪廓控制等功能，可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀模具的高速高品質(zhì)、復(fù)合加工。MITSUBISHI的700系列數(shù)控系統(tǒng)可控制16個(gè)軸4個(gè)通道,具有8軸聯(lián)動(dòng)，納米插補(bǔ)和SSS(Super Smooth Surface )和OMR(Optimum Machine Response)高速高精度控制技術(shù)。
其次是開放式、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。許多數(shù)控系統(tǒng)采用了通用的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，充分利用計(jì)算機(jī)軟件資源，把CNC與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密的結(jié)合起來，使CNC友好的圖形人機(jī)界面；各種智能化自動(dòng)編程、加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)、加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇、智能故障自診斷與自修復(fù)等智能化功能；具有標(biāo)準(zhǔn)的USB接口、PCMCIA接口和網(wǎng)絡(luò)接口。如Siemens公司的810D和840D數(shù)控系統(tǒng)選用Windows操作系統(tǒng)，MITSUBISHI公司的700系列數(shù)控系統(tǒng)選用了Windows XPe嵌入式操作系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都具有較好的開放性，能提供相應(yīng)的軟件包給用戶開發(fā)各種個(gè)性化的應(yīng)用功能。
另外，系統(tǒng)普遍采用嵌入式結(jié)構(gòu)+實(shí)時(shí)現(xiàn)場總線。國外CNC制造商在其產(chǎn)品中廣泛采用現(xiàn)場總線技術(shù)。如Siemens公司采用ProfiNet，Indramat、Fagor等公司采用SERCOS總線。FANUC 0i-C和30i中高檔數(shù)控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的嵌入式結(jié)構(gòu)。整個(gè)CNC系統(tǒng)包括液晶顯示器、鍵盤和CNC主機(jī)集成在一個(gè)控制箱內(nèi),通過FSSB高速總線和伺服驅(qū)動(dòng)器連接，接線簡單方便。系統(tǒng)顯得緊湊、簡潔、美觀，可靠性高。
此外，針對數(shù)控技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC展開研究。采用G，M代碼來描述如何加工已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
目前，歐美、日本、韓國等國家投入了大量資金研究STEP-NC，研究數(shù)據(jù)表明：STEP-NC應(yīng)用將使加工工藝規(guī)劃時(shí)間減少35%，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備時(shí)間減少75%，加工時(shí)間減少50%（五軸和高速加工）。STEP-NC為真正實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的E-Manufacturing、CNC的自治智能制造提供了可能。目前STEP-NC的研究已取得了很大的進(jìn)展。
先進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)是是現(xiàn)代制造裝備技術(shù)中各種新興或尖端技術(shù)得以存在和發(fā)展的“使能技術(shù)”，是發(fā)展我國裝備制造業(yè)必不可少的核心技術(shù)，其技術(shù)水平高低、規(guī)模化生產(chǎn)能力的大小，對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國力增強(qiáng)有著極其重要意義。
目前，我國在中高檔數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域還嚴(yán)重依賴進(jìn)口，汽車生產(chǎn)線設(shè)備中很少見到國產(chǎn)系統(tǒng)。由于沒有國產(chǎn)系統(tǒng)參與競爭，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴。因此，國家把高檔數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為關(guān)鍵功能部件，與數(shù)控機(jī)床并列放在同等重要的地位發(fā)展。
國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過這些年的發(fā)展，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，初步形成了如華中數(shù)控、廣州數(shù)控、上海開通數(shù)控等數(shù)控產(chǎn)業(yè)化基地。建立了一支數(shù)控研究開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍，在數(shù)控機(jī)床市場中占有一席之地。
國家 “十一五”數(shù)控重大專項(xiàng)的實(shí)施使基于現(xiàn)場總線技術(shù)的中高檔數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)有了重大突破，華中數(shù)控的HNC-8型數(shù)控系統(tǒng)已開始進(jìn)入示范應(yīng)用，這對我國高端數(shù)控軟件研發(fā)有很大的促進(jìn)作用。
發(fā)展自主產(chǎn)權(quán)的高端數(shù)控軟件平臺(tái)
數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是數(shù)控軟件的開發(fā)，有一個(gè)好的數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，又是數(shù)控技術(shù)能持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。上海開通數(shù)控有限公司總結(jié)了多年來對國外先進(jìn)的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，研究了開放式數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，完全自主創(chuàng)新建立了基于Windows和Linux雙操作系統(tǒng)的開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上開發(fā)了基于總線技術(shù)的中高檔數(shù)控系統(tǒng)。其具有很好的開放性和靈活性，能較快適應(yīng)用戶設(shè)備的各種個(gè)性化需求。系統(tǒng)的下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器（KT500/KT510）可以配置各種上位機(jī)-嵌入式數(shù)控系統(tǒng)顯示單元（KT630）、臺(tái)式電腦/筆記本電腦、工業(yè)計(jì)算機(jī)。上下位機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口進(jìn)行通信，該系列產(chǎn)品已應(yīng)用于車、銑、磨、加工中心和滾齒機(jī)等裝備。為實(shí)施“數(shù)控一代”機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新工程、開通數(shù)控將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上完善并提升數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)，繼續(xù)開發(fā)基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線、多軸多通道的數(shù)控軟件系統(tǒng)及其應(yīng)用。
十余年來，開通數(shù)控與上海交大、上海理工大學(xué)、上海大學(xué)、上海機(jī)床廠有限公司等單位建立了產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，在數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)中緊密合作，取得了豐碩的成果。公司將充分發(fā)揮上海市軟件工程中心（數(shù)控和伺服驅(qū)動(dòng)）的作用，對數(shù)控產(chǎn)品進(jìn)行示范應(yīng)用和推廣，擴(kuò)大用戶服務(wù)培訓(xùn)的范圍。
數(shù)控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是數(shù)控軟件的開發(fā)，由于我國的數(shù)控軟件開發(fā)的基礎(chǔ)薄弱，積累少，因此數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)周期長，穩(wěn)定性可靠性較差。在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何能快速可靠的開發(fā)出高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的數(shù)控軟件，縮短我們與國外數(shù)控技術(shù)水平的差距，具有重要意義。根據(jù)多年來積累的開放式數(shù)控系統(tǒng)研究開發(fā)及應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)研究了國外開放式數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并根據(jù)公司自身發(fā)展數(shù)控技術(shù)的需求，研究開發(fā)了一種適用于開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)ONCASP(Open Numerical Controller Application Software Platform)。
ONCASP的開放性主要體現(xiàn)在四個(gè)層次：
第一層為內(nèi)核層：由于運(yùn)動(dòng)控制與邏輯控制任務(wù)工作在實(shí)時(shí)內(nèi)核中。ONCASP采用編譯執(zhí)行的PMC與PLC編程語言，允許用戶定制實(shí)時(shí)控制任務(wù)，編寫復(fù)雜的軌跡插補(bǔ)算法。編譯執(zhí)行的方式確保了系統(tǒng)級任務(wù)的運(yùn)行效率。
第二層為插件層：由于ONCASP采用了模塊化的設(shè)計(jì)。用戶可以使用高級語言編寫插件模塊運(yùn)行在系統(tǒng)程序的后臺(tái)或前臺(tái)。通過高級語言，可以將操作系統(tǒng)硬件以及第三方軟件的資源與控制系統(tǒng)無縫整合在一起，使系統(tǒng)功能得到充分地延伸。
第三層為組態(tài)層：ONCASP提供了腳本語言編程接口以及基于XML的操作界面描述語言。通過這個(gè)接口，用戶無需掌握專業(yè)的編程知識(shí)，就可以定制界面并可以實(shí)現(xiàn)基于菜單按鈕的人機(jī)交互。這一層次主要面向控制系統(tǒng)的現(xiàn)場工程師和高級用戶。他們往往掌握豐富的工藝經(jīng)驗(yàn)，但是并不懂得軟件編程技術(shù)。ONCASP的腳本和組態(tài)工具有效地降低了系統(tǒng)的二次開發(fā)的門檻。
第四層為網(wǎng)絡(luò)層：基于以太網(wǎng)的Socket接口，ONCASP平臺(tái)可以向網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)廣播控制系統(tǒng)的狀態(tài)，并可接受經(jīng)過加密的控制指令。而通過無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，對ONCASP平臺(tái)的監(jiān)控更可以擴(kuò)展到智能移動(dòng)終端。管理人員可以在工廠的每一個(gè)角落均可以實(shí)時(shí)了解到生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)。
以上幾個(gè)開放層次，使ONCASP平臺(tái)滿足了不同層次的用戶需求，并能適應(yīng)靈活多變的應(yīng)用場合。
在工業(yè)控制中廣泛使用的具有圖形用戶界面的操作系統(tǒng)主要是Windows和Linux兩種。ONCASP能夠在這兩種不同的操作系統(tǒng)中運(yùn)行；并且在不同的操作系統(tǒng)中，基于ONCASP所開發(fā)的應(yīng)用軟件能夠表現(xiàn)出相似的視感和操作方法。
數(shù)控系統(tǒng)集成CAD/CAM技術(shù)
數(shù)控系統(tǒng)的編程技術(shù)經(jīng)過多年的不斷發(fā)展，已經(jīng)由傳統(tǒng)的手工編程，逐漸轉(zhuǎn)化為更加靈活易用的自動(dòng)化輔助編程。盡管這一技術(shù)與專業(yè)的CAD/CAM軟件之間仍然存在一定的差距，但是這并不能阻止它與數(shù)控系統(tǒng)的深度結(jié)合。
目前國外的知名數(shù)控系統(tǒng)，如西門子、海德漢、FANUC等，都根據(jù)各自數(shù)控系統(tǒng)的操作風(fēng)格，發(fā)展起了專有的自動(dòng)化輔助編程技術(shù)。與基于PC的專業(yè)的CAD/CAM軟件相比，數(shù)控系統(tǒng)因?yàn)槠聊怀叽绾洼斎朐O(shè)備的限制，在復(fù)雜零件建模方面仍然無法替代專業(yè)軟件。
但是，數(shù)控系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)CAD/CAM具備兩個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢：一方面在于數(shù)控系統(tǒng)上能夠隨時(shí)編程、隨時(shí)加工，有效提高工作效率；另一方面在于CAD/CAM能夠獲得數(shù)控系統(tǒng)的刀具、加工參數(shù)等信息，使所設(shè)計(jì)的零件在加工時(shí)都具備更好的工藝性，充分提高加工效率和質(zhì)量。然而，方便靈活的CAD/CAM功能對數(shù)控系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。正是由于以上原因，是否集成了CAD/CAM功能成為高檔數(shù)控系統(tǒng)的重要辨別標(biāo)準(zhǔn)。
開通數(shù)控從1998年開始，就已經(jīng)對集成CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行了跟蹤研究。經(jīng)過了十余年的發(fā)展。目前已經(jīng)擁有了一套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD/CAM軟件技術(shù)――KTCAM，并將其與ONCASP平臺(tái)進(jìn)行了深度整合。
KTCAM采用OpenGL三維渲染引擎，并采用高速三維建模算法。能夠?qū)崿F(xiàn)簡單快捷的逆向重構(gòu)。KTCAM能夠支持多種主流CAD/CAM的文件格式，并能夠基于基本的三維實(shí)體，通過拉伸、剪切、合并等實(shí)體算法生成復(fù)雜的三維零件形狀。另外，根據(jù)當(dāng)今藝術(shù)品、模具、廣告和展會(huì)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，KTCAM還提供了浮雕、刻字等簡單實(shí)用的曲面建模和刀具路徑優(yōu)化算法。而所有這些三維形狀編輯和加工參數(shù)的設(shè)置操作都充分考慮到了數(shù)控系統(tǒng)的操作風(fēng)格，力求操作簡單。
隨著CAD/CAM的應(yīng)用日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)漸已成為高端軟件技術(shù)發(fā)展的新高地。
軟件平臺(tái)應(yīng)用
隨著ONASCP進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。開通數(shù)控在此“平臺(tái)”上開發(fā)了數(shù)控車、銑、加工中心、磨削、齒輪加工、切割等數(shù)控軟件，提供多種顯示語言，如英文、捷克文、德文和法文等，并根據(jù)市場的需求在繼續(xù)不斷地完善、提升、發(fā)展這個(gè)平臺(tái)。與之配套的數(shù)控機(jī)床批量出口歐美、日本等發(fā)達(dá)國家，開發(fā)應(yīng)用實(shí)例包括：基于PC、具有三維加工圖形顯示的車床數(shù)控軟件；基于PC、銑床數(shù)控軟件；用于數(shù)控機(jī)床培訓(xùn)的、具有與日本FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)相同性能與功能及界面、操作的銑床、加工中心數(shù)控軟件；基于WinCE操作系統(tǒng)的嵌入式磨床數(shù)控軟件等。
【關(guān)鍵詞】嵌入式體系結(jié)構(gòu)；數(shù)控技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展階段，從最初的分立元件系統(tǒng)到專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再到目前的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。分立元件系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控運(yùn)算是依靠許多的邏輯電路組合，而這樣的系統(tǒng)數(shù)控功能全是硬件系統(tǒng)所完成。而專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是微處理器技術(shù)出現(xiàn)的結(jié)果，但它是專為數(shù)控設(shè)計(jì)，全世界只有幾家大型的企業(yè)才能夠開發(fā)專用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。直至目前依舊在廣泛使用的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雖然各方面都有極強(qiáng)的優(yōu)勢，但卻并不能達(dá)到實(shí)時(shí)控制的需求。
隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)開始逐步走向網(wǎng)絡(luò)化。嵌入式系統(tǒng)是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。嵌入式系統(tǒng)的中央處理器可以分為微控器、數(shù)字信號(hào)處理器以及微處理器。中央處理單元的執(zhí)行速度快，而且簡單豐富，從而提高了嵌入式系統(tǒng)計(jì)算能力。嵌入式系統(tǒng)趨于網(wǎng)絡(luò)化，而且開發(fā)工具也逐漸的開始完善。由于嵌入式有著很多的優(yōu)勢條件，被實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)字制造等工藝領(lǐng)域廣泛使用。
1、嵌入式系統(tǒng)模型的特點(diǎn)
1.1嵌入式系統(tǒng)模型
嵌入式系統(tǒng)可以稱為是包含在復(fù)雜非電子系統(tǒng)內(nèi)部的專用電子系統(tǒng)，而這也算是嵌入式系統(tǒng)模型的意義。非電子系統(tǒng)可以擬成為嵌入式系統(tǒng)外部的環(huán)境，也叫做被嵌入系統(tǒng)。在一個(gè)大的系統(tǒng)之內(nèi)，一般有許多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)可以和外界取得通信的連接。嵌入式系統(tǒng)能夠服務(wù)于被嵌入系統(tǒng)，當(dāng)然也是響應(yīng)于外界的輸入，也算是嵌入系統(tǒng)數(shù)據(jù)自身的響應(yīng)。
在現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要分為微控制器、傳感器、DSP、可重構(gòu)邏輯、執(zhí)行器以及中央處理器。它們都是由網(wǎng)絡(luò)加以控制，所以也稱為嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)是一種廣義的詞語，也可以指介質(zhì)互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，或者是NOC片內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。
1.2嵌入式系統(tǒng)可重構(gòu)功能
嵌入式系統(tǒng)內(nèi)的CPU單元多以精簡指令來計(jì)算。而相比較微處理機(jī)和專用芯片方法，人們需要一種新的方法和技術(shù)路線，讓其具有微處理機(jī)更好的可編程和柔性，以及專用芯片更可靠、速度更快的性能。
軟件控制著嵌入式系統(tǒng)的可重構(gòu)功能。通過使用可重用的資源，重構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，可以適用于不一樣的應(yīng)用需求?？芍貥?gòu)最主要的意義是可重用資源，F(xiàn)PGA未出現(xiàn)時(shí)，可重構(gòu)系統(tǒng)基本使用重組的方法，功能部件用重用資源。FPGA出現(xiàn)之后，重用資源利用配置文件的方法，就可以定義每一種線的連接和門的性質(zhì)，變化硬件的原本功能。廣泛的說，這樣的功能有著硬軟件可重構(gòu)性。而正是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)能夠剪裁硬軟件，有著可重構(gòu)的功能，才能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也給網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)帶來了重用和開放的性能。
2、嵌入式新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.1嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控硬件體系結(jié)構(gòu)
在整個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)體系之中，總共有好幾個(gè)嵌入式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。數(shù)控操作與管理系統(tǒng)和顯示輸入裝置相互連接，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。而且數(shù)控操作管理系統(tǒng)能夠獲取和編譯加工代碼，檢查系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的故障。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的以太網(wǎng)絡(luò)，可以連接外部網(wǎng)絡(luò)，控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行。而顯示和鍵盤輸入裝置比數(shù)控操作管理系統(tǒng)更能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的交互，它還能夠輸入數(shù)據(jù)和操作的命令，顯示加工的狀態(tài)。
插補(bǔ)器和運(yùn)動(dòng)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)插補(bǔ)和間隙補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算，將速度控制的信息發(fā)送到嵌入式伺服控制器中。而嵌入式PLC能夠完善數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的所有邏輯控制，完成PLC的主要功能。速度和位置伺服控制器可以綜合的調(diào)整加工軸的速度和位置。而系統(tǒng)除了可以使用NC客戶端來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控之外，還可以利用Web瀏覽器。
系統(tǒng)的線路連接為，NC操作系統(tǒng)用EIA—RS—485線路連接運(yùn)動(dòng)控制器。運(yùn)動(dòng)控制器用EIA—RS—485線路和嵌入式PLC相聯(lián)。NC操作系統(tǒng)用以太網(wǎng)來連接TCP/IP協(xié)議、全球數(shù)字系統(tǒng)。無論是嵌入式還是網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)，都可以實(shí)現(xiàn)和工業(yè)電腦一樣的數(shù)控功能。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)和技術(shù)，依靠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，成為在線的控制執(zhí)行單位，而數(shù)控遠(yuǎn)程控制可以和NC客戶聯(lián)系。
2.2嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控軟件體系結(jié)構(gòu)
在嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控軟件體系結(jié)構(gòu)中，控制與運(yùn)算軟件是指PLC程序、數(shù)控程序以及伺服運(yùn)動(dòng)控制軟件。而組態(tài)軟件模塊的設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用于特定的功能。通用性的設(shè)計(jì)約束開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)接口，例如插補(bǔ)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)控制、加工代碼編譯模塊等。
輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是為了研究和開發(fā)PLC單元、代碼、數(shù)控單元等。而對于PLC單元、數(shù)控單元，以及伺服控制單元，它們都有各自的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其中，在數(shù)控軟件的開發(fā)系統(tǒng)內(nèi)，主要分為自動(dòng)生成軟件、下載軟件、數(shù)控系統(tǒng)定義三部分。
所謂的數(shù)控系統(tǒng)定義模塊，是利用數(shù)控描述語言來描述加工的環(huán)境、對象和實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)、功能。選擇組態(tài)軟件的版本和嵌入式控制模塊的型號(hào)。選擇嵌入式控制模塊的型號(hào)，因?yàn)橛布K固然一樣，但也會(huì)很多種類的型號(hào)。從這個(gè)意義上來說，選擇組態(tài)軟件版本，也因?yàn)槊恳粋€(gè)功能版本都有著不一樣的特定要求和功能結(jié)構(gòu)。數(shù)控軟件的自動(dòng)生成，是NCDL描述的數(shù)控系統(tǒng)，從而出現(xiàn)最佳匹配和組合的數(shù)控軟件。下載數(shù)控軟件，則是將生成數(shù)控軟件下到同樣的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)，機(jī)床加工，應(yīng)用研究
中圖分類號(hào)：C37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一.前言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，生產(chǎn)與自動(dòng)化的觀念逐漸深入人心。數(shù)控設(shè)備已遍布全世界，不僅工業(yè)發(fā)達(dá)國家已廣泛采用，而且連發(fā)展中國家也大量采用。機(jī)械制造業(yè)是當(dāng)前發(fā)展最快的行業(yè)之一，作為當(dāng)代制造業(yè)的重要工具，數(shù)控機(jī)床在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，越來越重要。針對數(shù)控技術(shù)在機(jī)床加工中的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究和探討。
二.數(shù)控機(jī)床原理
數(shù)控機(jī)床一般由信息載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體等四部分組成。信息載體即穿孔紙帶、穿孔卡、磁帶和磁盤等，用于記錄程序編制的內(nèi)容，并通過光電紙帶閱讀機(jī)、磁帶機(jī)和磁盤驅(qū)動(dòng)器等讀入裝置輸送給數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，也就是常說的NC（普通數(shù)控裝置） 或CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置），NC是數(shù)控機(jī)床發(fā)展初期的一種形式，現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床大多使用CNC系統(tǒng)。數(shù)控裝置的作用是接受讀入裝置輸入的加工信息，經(jīng)過譯碼處理和運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的指令脈沖給伺服系統(tǒng)，完成零件加工。伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分，由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組成。伺服系統(tǒng)接受數(shù)控裝置傳來的指令脈沖信號(hào)，控制機(jī)床執(zhí)行件（工作臺(tái)或刀架）運(yùn)動(dòng)的位移和速度。
機(jī)床本體主要是機(jī)械部件，包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件和支承部件等。對于數(shù)控機(jī)床部件來講，機(jī)械部件結(jié)構(gòu)較通用機(jī)床簡單，但其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求比通用機(jī)床要高。在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，首先根據(jù)零件圖編制程序，編程的代碼和指令格式大多符合ISO標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。然后將程序通過信息載體輸入到NC或CNC中，由數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序內(nèi)容發(fā)出指令，一方面由伺服系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置控制機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)，另一方面控制機(jī)床的其它輔助運(yùn)動(dòng)，如主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向選擇，冷卻泵的開停等。兩方面協(xié)同動(dòng)作，共同完成加工內(nèi)容。數(shù)控機(jī)床加工零件的過程如圖1所示。
三.數(shù)控加工技術(shù)具有如下特點(diǎn) 1.生產(chǎn)效率高
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，給數(shù)控設(shè)備提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。在現(xiàn)今科技發(fā)達(dá)的社會(huì)中，數(shù)控加工技術(shù)是重要組成部分，在現(xiàn)代模具制造業(yè)中具有重要作用。目前掌握先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)是模具專業(yè)人才適應(yīng)社會(huì)飛速發(fā)展的關(guān)鍵，所以掌握數(shù)控加工特點(diǎn)與工藝顯得尤為重要。它不但可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度， 精確加工傳統(tǒng)機(jī)床無法處理的復(fù)雜零件，有效提高加工質(zhì)量和效率，而且也為改變傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)模式帶來進(jìn)步，同時(shí)也為人們的工作模式帶來變革。而且還可以改善工人們的勞動(dòng)條件。另外，數(shù)控機(jī)床加工足能再一次裝夾中加工多個(gè)加工表面，一般只檢測首件，所以可以省區(qū)普通機(jī)床加工時(shí)的不少中間工序，如劃線、尺寸檢測等，減少了輔助時(shí)間，其綜合效率明顯提高。
2.加工精度高
數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗行У亟鉀Q了復(fù)雜、精密、小批多變的零件加工問題，能滿足高質(zhì)量、高效益和多品種、小批量的柔性生產(chǎn)方式的要求，適應(yīng)各種機(jī)械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的需要。同時(shí)，由于在數(shù)控機(jī)床加工過程中，是用數(shù)字程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工，操作人員并不參與，所以消除了操作者的人為誤差，工件的加工精度全部由數(shù)控機(jī)床保證。且加工誤差還可以由數(shù)控系統(tǒng)通過軟件技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償校正。同時(shí)，由于數(shù)控加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對加工精度的影響。較容易保證一批零件尺寸的一致性，只要上藝設(shè)計(jì)和稃序正確合理，加之精心操作，就可以保證零件獲得較高的加工精度。因此，采用數(shù)控加工可以提高零件加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。
四.數(shù)控技術(shù)在機(jī)床加工中的應(yīng)用
1.認(rèn)真分析零件圖樣，確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具
能否認(rèn)真分析零件圖樣將直接影響零件加工程序的編制及零件加工結(jié)果。因此，我們首先，必須審核加工零件輪廓的幾何條件，對圖樣上不詳尺寸及封閉的尺寸鏈進(jìn)行處理。同時(shí)，確定控制其尺寸精度（尺寸公差）所要求的加工工藝，例如，在車削時(shí)，如沿X坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的方向與其主軸軸線不垂直時(shí)，則無法保證垂直度。另外，在編程前要考慮并確定相關(guān)技術(shù)處理的方案。此外對零件的表面粗糙度，毛坯，材料與熱處理，加工件數(shù)的要求均為工序安排及走刀路線的確定等不可忽視的重要參數(shù)。其次，確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具。我們必須要根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準(zhǔn)和夾緊要求，選用或設(shè)計(jì)夾具。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動(dòng)力卡盤，它具有高轉(zhuǎn)速、高精度、高夾緊力、調(diào)爪方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可獲得理想的夾持精度，從而滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。如果采用液壓自動(dòng)定心中心架，定心精度可達(dá)0.03mm。
2.確定好加工方案
加工前要對所加工的零件擬定具體的加工方案。加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。數(shù)控機(jī)床是應(yīng)用數(shù)字控制原理，以數(shù)值數(shù)據(jù)的形式描述操作命令，并按照規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行工作過程的機(jī)床。在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。所以，加工前必須要對零件進(jìn)行擬定加工方案。特別是在數(shù)控車床加工中，加工工藝的制定則比普通車床顯得更為重要，也要更為詳細(xì)，因?yàn)樵谄胀ㄜ嚧布庸ぶ校贫斯に嚳?，操作者按加工工藝進(jìn)行操作，在加工中如遇到某些問題，（如在加工內(nèi)孔時(shí)，鐵屑堵塞，可停機(jī)清理），可靈活進(jìn)行調(diào)整處理，不會(huì)受太大影響，而數(shù)控車床則不同。數(shù)控車床受控于程序指令，加工過程都是自動(dòng)進(jìn)行加工的，每一個(gè)數(shù)據(jù)、加工路線、刀具、切削用量的不合理，都會(huì)造成工作量的成倍增加。因此，我們必須要對加工工藝過程分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具和切削用量，確定加工線路和加工內(nèi)容，設(shè)計(jì)合適的夾具及裝夾方法等。
3.控制金屬切削機(jī)床
當(dāng)今機(jī)床行業(yè)的計(jì)算機(jī)數(shù)控化已成為技術(shù)進(jìn)步的大趨勢。數(shù)控機(jī)床是電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它集現(xiàn)代精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、通訊、液壓氣動(dòng)、光電等多學(xué)科技術(shù)為一體，具有高效率、高精度、高自動(dòng)化和高柔性的特點(diǎn)。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)、質(zhì)量與精度、零部件的材料性能等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，是以各加工工位、上序的具體技術(shù)要求，分解成各個(gè)單一的技術(shù)指標(biāo)，因而機(jī)床結(jié)構(gòu)相對簡潔、數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，其加工技藝數(shù)據(jù)庫固化存數(shù)控系統(tǒng)中。而金屬切削是研究金屬切削加工過程中刀具與工件之間相互作用和各自的變化規(guī)律的一門學(xué)科。在設(shè)計(jì)機(jī)床和刀具、制訂機(jī)器零件的切削工藝及其定額、合理地使用刀具和機(jī)床以及控制切削過程時(shí)，都要利用金屬切削原理的研究成果，使機(jī)器零件的加工達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)和高效率的目的。
4.合理編程，高效生產(chǎn)
數(shù)控編程就指技術(shù)人員根據(jù)加工零件的圖樣和工藝要求，將零件加工的工藝過程及加工過程中需要的輔助動(dòng)作，按照加工順序和數(shù)控機(jī)床中規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫加工程序的過程。因此，我們必須堅(jiān)持合理編程，保證零件加工質(zhì)量。根據(jù)圖紙要求編制出的加工程序應(yīng)符合每個(gè)單獨(dú)的幾何要素（即直線，斜線和圓弧等）的要求。在加工程序的編制工作中，應(yīng)以最少的程序段數(shù)來實(shí)現(xiàn)對零件的加工，以減少出錯(cuò)的機(jī)率，提高編程工作的效率，合理調(diào)用G命令使程序段最少構(gòu)成零件加工的各條程序。對于主程序段數(shù)要在保證其加工精度的條件下進(jìn)行計(jì)算才能得到的非曲線軌跡零件的加工，此非圓曲線應(yīng)按逼近原理劃分成若干個(gè)主程序段。這種操作不僅可以大大減少參數(shù)計(jì)算的工作量，還能減少程序輸入的時(shí)間和機(jī)床內(nèi)存的占有量。合理地選擇G命令，不僅可以使程序段減少，還能保證走刀路線最短。
五.結(jié)束語
總之，數(shù)控技術(shù)是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。由于數(shù)控機(jī)床是機(jī)電工業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是汽車、石化、電子等支柱產(chǎn)業(yè)及重礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的最主要手段，也是世界第三次產(chǎn)業(yè)革命的一個(gè)重要內(nèi)容。所以，針對數(shù)控技術(shù)在機(jī)床加工中的應(yīng)用研究是有著十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]張建剛,胡大澤.數(shù)控技術(shù)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2012.
[2]劉穎.CAXA制造工程師在數(shù)控加工制造中的應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化,2012.
[3]薛勝偉.網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床故障設(shè)置與考核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].南京理工大學(xué).2011.
[4]姜家吉.基于STEP—Nc的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)的研究[J]機(jī)床與液壓.2010，(6)
1國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況
目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢在必行。
2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1性能發(fā)展方向
2.1.1 高速高精高效化
速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。
2.1.2 柔性化
包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
2.1.3 工藝復(fù)合性和多軸化
以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。
2.2功能發(fā)展方向
2.2.1 用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。
2.2.2 科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
2.2.3 插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
2.3.1 集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。
2.3.2 模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
2.3.3 網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。
3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。
智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。
參考文獻(xiàn)：
