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數(shù)控機床的用途范文第1篇

關(guān)鍵詞： 數(shù)控機床 優(yōu)點 缺點 種類 數(shù)控機床控制技術(shù)

目前，我國國內(nèi)數(shù)控技能人才嚴重缺乏，阻礙了我國制造實力的提高，教育部等六部委啟動了“制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)技能型緊缺人才培訓(xùn)工程”,對高技能型人才的培養(yǎng)提出了具體的方案。我校根據(jù)自身特點、結(jié)合市場需要，開設(shè)了數(shù)控技術(shù)專業(yè)，我根據(jù)近幾年的教學(xué)踐經(jīng)驗，簡要對當前數(shù)控機床的在教學(xué)與生產(chǎn)實踐中的運用談一些思考。

一、數(shù)控機床的優(yōu)點與缺點

（一）數(shù)控機床的優(yōu)點

1.對零件的適應(yīng)性強，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。

在同一臺數(shù)控機床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)，以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面（如螺旋表面），數(shù)控機床也能實現(xiàn)自動加工。

2.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

目前，數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量（脈沖當量）普遍達到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機床達到很高的加工精度。此外，數(shù)控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差。因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

3.生產(chǎn)效率高。

由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進給量的變化范圍比普通機床大。因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。與普通機床相比，數(shù)控機床的生產(chǎn)效率可提高2―3倍。

4.良好的經(jīng)濟效益。

使用數(shù)控機床進行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省畫線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用；同時還能節(jié)省工裝設(shè)計、制造費用；數(shù)控機床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進一步下降。此外，數(shù)控機床還可實現(xiàn)一機多用，所以數(shù)控機床雖然價格較高，但仍可獲得良好的經(jīng)濟效益。

5.自動化程度高。

數(shù)控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。

（二）數(shù)控機床的缺點

數(shù)控機床的主要缺點如下：價格較高，設(shè)備首次投資大；對操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時，手工編程的工作量大。

二、數(shù)控機床的種類

（一）按工藝用途分類

按工藝用途，數(shù)控機床可分類如下：普通數(shù)控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。加工中心機床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

（二）按運動方式分類

按運動方式，數(shù)控機床可分類如下：點位控制數(shù)控機床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床，等等。輪廓控制數(shù)控機床：數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床，等等。

（三）按伺服系統(tǒng)的控制方式分類

按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機床可分類如下：開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床、閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床、半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。

（四）按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類

技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下：經(jīng)濟性數(shù)控機床。經(jīng)濟性數(shù)控機床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合；中檔數(shù)控機床。這類數(shù)控機床功能較全，價格適中，應(yīng)用較廣；高檔數(shù)控機床。這類數(shù)控機床功能齊全，價格較貴。

三、數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展

機械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器―接觸器控制仍然是我國機械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀初至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機―電動機控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現(xiàn)了晶體管――晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善，而且減少了機械設(shè)備和占地面積、耗電少、效率局，完全取代了交磁放大機―電動機控制系統(tǒng)。

在20世紀的60年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置――順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器――可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前已作為一種標準化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的應(yīng)用日益廣泛，井進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)、計算機群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機集成制造系統(tǒng)及計算機輔助設(shè)計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化。

由此可見，機械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。

數(shù)控機床的用途范文第2篇

關(guān)鍵詞 機床；造型設(shè)計的構(gòu)成元素；工業(yè)設(shè)計

中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）64-0039-02

機床是制造機器的機器，所以又稱為是“工具機”或者是“工作母機”。但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的40%～60%，機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控機床不論是作為一種商品還是機器它的造型設(shè)計都是必不可少的，特別是在工業(yè)設(shè)計中更具探討價值和現(xiàn)實意義。

1 數(shù)控機床和機床的定義

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數(shù)控折彎機并加工零件。機床是將金屬或者復(fù)合金屬的毛坯加工成機器零件的機器，機床包括木工機床、金屬切削機床、鍛壓機械和特種加工機床等。

2 數(shù)控機床的造型設(shè)計

數(shù)控機床的造型設(shè)計不單單是簡易的工業(yè)工程設(shè)計和普通的藝術(shù)美術(shù)策劃，它的造型設(shè)計注重美學(xué)藝術(shù)同機械工程的有機結(jié)合。它在從重研討機床設(shè)計相關(guān)的工程技術(shù)課題的基礎(chǔ)上緊密結(jié)合造型設(shè)計的外表美。需要設(shè)計者以數(shù)控機床設(shè)計為對象，在具備機械設(shè)計制造和造型設(shè)計構(gòu)思兩方面專業(yè)知識的基礎(chǔ)上完成。在設(shè)計過程中要討論怎樣使用造型設(shè)計原理，讓機床的藝術(shù)性和科學(xué)性相統(tǒng)一；探討怎樣運用造型設(shè)計的原則和規(guī)則，解決特別情況下每一種產(chǎn)品的用途、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、工藝性、宜人性、市場運作同造型之間的復(fù)雜關(guān)系，再次期間創(chuàng)新地把這些必要因子恰當?shù)谋磉_到機床的造型、結(jié)構(gòu)上，是產(chǎn)品具有極其重要的物質(zhì)功能和附帶的精神功能，在審美觀念日益復(fù)雜的當代更大的符合人們的要求，從而滿足精神文明、物質(zhì)文明要求。

3 數(shù)控機床的造型因素討論

在設(shè)計專業(yè)的角度將，隨著設(shè)計風格的變化和設(shè)計理念的改變，產(chǎn)品設(shè)計構(gòu)型元素也隨之發(fā)生著變化。在十九世紀的現(xiàn)代主義時期，設(shè)計者們在構(gòu)型的表示和元素上著重于一類非人的，可以以工業(yè)化的手段成批產(chǎn)出的，代表工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計。20世紀初，康定斯基、伊頓等一些人特別研討了構(gòu)型方式里一些規(guī)律性的東西，形態(tài)（體、面、線、點；圓、三角、多邊形），還有顏色、亮度、材質(zhì)等，研究后找出規(guī)律并且加以利用，這就是那個時期的現(xiàn)代主義造型元素。

數(shù)控機床的造型設(shè)計，不僅僅是簡單的意識形態(tài)的概念與抽象的藝術(shù)表現(xiàn)的問題，先進的科技工藝水平、恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)、良好的材等物質(zhì)條件是前提，這樣才能實現(xiàn)產(chǎn)品的用途目的，達到使用便捷、性能優(yōu)質(zhì)、技術(shù)先進、宜人和資金合理的需求；創(chuàng)造兼有美觀的形象的產(chǎn)品，必須動用美學(xué)規(guī)則、形態(tài)構(gòu)成法則和色彩功能與調(diào)配的美學(xué)技術(shù)原理，更好的表現(xiàn)機床的美學(xué)價值和精神功能。上面幾點是數(shù)控機床造型不能或缺的基本部件。因此，數(shù)控機床產(chǎn)品族的構(gòu)成因子討論不僅有功能還有美學(xué)方面和物質(zhì)技術(shù)。

4 數(shù)控機床組成因子的選取和比較

4.1 數(shù)控機床形態(tài)結(jié)構(gòu)特征

在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的同時，機床的智能化、自動化水平增強，略去繁雜的手柄、手輪這些操作部件，復(fù)雜的變速機構(gòu)也簡化了，因此整體上性能增強。它的整體性一般包括下面兩種操作形式：造型具有塊感（體積感、形感）的統(tǒng)一性和清晰性，每一“塊”的整合是非常嚴格的，這主要用在構(gòu)造受到局限的大型機床。

4.2 數(shù)控機床造型的特征

數(shù)控機床的輪廓線的幾何線型需要大體上相同，到達風格線型協(xié)調(diào)統(tǒng)一的完美高度。物體的主要線型有要求之外，它的輔助線型也必須要調(diào)和，應(yīng)為輔助線型不能脫離主要線型這一主題。比如，拿直線條和小圓角作主要線型的物件在構(gòu)造操作手柄和手輪等這些輔助工件的時候，必須采用與之相同的多邊形、小圓角，使它和主要的線型的形式協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

4.3 數(shù)控機床的色調(diào)搭配

數(shù)控機床造型設(shè)計還有一個非常重要的構(gòu)成元素就是色調(diào)元素。數(shù)控機床產(chǎn)品的色調(diào)搭配說到底是其宜人性的主要體現(xiàn)，但是作為具備特殊的結(jié)構(gòu)特點和功能的一類機械產(chǎn)品，它的色彩搭配必須具有該產(chǎn)品的獨特點，前提是不違背美學(xué)的設(shè)計原則。色調(diào)搭配完美的標志是色彩設(shè)計同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能要求達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1）色調(diào)搭配的主色和搭配。數(shù)控機床通常運用亮度和純度適度的淺色調(diào)、冷色調(diào)或者是暖色調(diào)最為合適。二色搭配是大多數(shù)機床使用的色彩搭配形式，常用的處理方式為：下暗上明、下實上虛、下重上輕；中間部位采用和主色調(diào)相差很大的色調(diào)帶，帶來多彩生動的效果，其施色比例采用美學(xué)設(shè)計原則，一般選用： 2：3、3：5、5：8等序列形式的搭配；2）色調(diào)搭配的對稱性。為了維持色調(diào)平衡，我們需要注重色調(diào)的對稱。一般會帶給大家嚴謹、穩(wěn)定、莊重、安靜、和諧的感覺，一旦稍有失誤容易讓人感覺到呆滯、無味、單調(diào)、沒有跳躍性等無趣的心情。色調(diào)的均衡是非對稱狀態(tài)的一種，普遍給人以相對穩(wěn)定的視覺心里感受，作為形式美的再一種表現(xiàn)方式最能適合大眾的審美需求，在很多情況下會采用這種搭配方法。

4.4 數(shù)控機床的材質(zhì)

物件的材質(zhì)對人的五感都有著特殊的聯(lián)系，可謂是溝通人與機器產(chǎn)品的媒介，是一種獨特的極具表達力的機械設(shè)計語言。尤其是它的可視屬性是一個產(chǎn)品給人的第一感。一方面，材質(zhì)雖然只是無生命的物質(zhì)形態(tài)主體，但是在人的意識形態(tài)里它可以具有個性和情感，對設(shè)計語言完美應(yīng)用會使產(chǎn)品與人之間產(chǎn)生情感的溝通。另一方面，材質(zhì)作為物質(zhì)形態(tài)的主體，它的表現(xiàn)性用來表達設(shè)計作品的內(nèi)在含義時，則會與作品很好的結(jié)合到一起，達到意與形的完美展示，表現(xiàn)出產(chǎn)品的深層內(nèi)涵，使產(chǎn)品具有精神上的魅力。

5 結(jié)論

機床的造型設(shè)計有著十分悠久的發(fā)展歷程，其間呈現(xiàn)出風格繁雜的設(shè)計理念。隨著數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、加工工藝等的發(fā)展可能帶動數(shù)控機床的造型設(shè)計產(chǎn)生根本性的變革。工業(yè)設(shè)計的工作人員應(yīng)該時刻關(guān)注機床的發(fā)展變化以便發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維，機床的造型設(shè)計在未來必將有著更完善的結(jié)構(gòu)功能、更佳的宜人性、美學(xué)意義的外觀等趨勢發(fā)展。

參考文獻

[1]陳蟬娟.數(shù)控車床設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

數(shù)控機床的用途范文第3篇

關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)　數(shù)控機床　發(fā)展現(xiàn)狀　前景展望

中圖分類號：TG51

文獻標識碼：A

文章編號：1007-3973（2012）003-042-02

1 CNC系統(tǒng)的科學(xué)含義

CNC(數(shù)控機床)是計算機數(shù)字控制機床(Computer numerical control)的簡稱，它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。現(xiàn)代數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計算機集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 CNC系統(tǒng)的主要優(yōu)點

2.1 靈活性

這是CNC系統(tǒng)的突出優(yōu)點。對于傳統(tǒng)的NC系統(tǒng)，一旦提供了某些控制功能，就不能被改變，除非改變相應(yīng)的硬件。而對于CNC系統(tǒng)，只要改變相應(yīng)的控制程序就可以補充和開發(fā)新的功能，并不必制造新的硬件。CNC系統(tǒng)能夠隨著工廠的發(fā)展而發(fā)展，也能適應(yīng)將來改變工藝的要求。在CNC設(shè)備安裝之后，新的技術(shù)還可以補充到系統(tǒng)中去，這就延長了系統(tǒng)的使用期限。

2.2 普適性

在CNC系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，依靠軟件變化來滿足被控設(shè)備的各種不同要求。采用標準化接口電路，給機床制造廠和數(shù)控用戶帶來了許多方便。于是，一種CNC系統(tǒng)可滿足大部分數(shù)控機床的要求，還能滿足某些別的設(shè)備應(yīng)用。當用戶要求某些特殊功能時，僅僅是改變某些軟件而已。由于在工廠中使用同一類型的控制系統(tǒng)，培訓(xùn)和學(xué)習也十分方便。

2.3 可靠性

在CNC系統(tǒng)中，加工程序常常是一次送入計算機存儲器內(nèi)，避免了在加工過程中由于紙帶輸入機的故障而產(chǎn)生的停機現(xiàn)象 (普通數(shù)控裝置的故障有一半以上發(fā)生在逐段光電輸入時)。同時，由于許多功能都由軟件實現(xiàn)，硬件系統(tǒng)所需元器件數(shù)目大為減少，整個系統(tǒng)的可靠性大大改善，特別是隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的采用，系統(tǒng)可靠性更為提高。

2.4 方便性

CNC系統(tǒng)的一個吸引人的特點是有一套診斷程序，當數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息，使操作和維修人員能了解故障部位，減少了維修的停機時間。另外，還可以備有數(shù)控軟件檢查程序，防止輸入非法數(shù)控程序或語句，這將給編程帶來許多方便。有的CNC系統(tǒng)還有對話編程、藍圖編程，使程序編制簡便，不需很高水平的專業(yè)編程人員。零件程序編好后，可顯示程序，甚至通過空運行，將刀具軌跡顯示出來，檢驗程序是否正確。

3 CNC系統(tǒng)的基本功能

CNC系統(tǒng)由于現(xiàn)在普遍采用了微處理器，通過軟件可以實現(xiàn)很多功能。數(shù)控系統(tǒng)有多種系列，功能各異。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)備的功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機床特點和用途進行選擇的功能。CNC系統(tǒng)的功能主要反映在G功能(G指令代碼)和M功能(M指令代碼)上。根據(jù)數(shù)控機床的類型、用途、檔次的不同，CNC系統(tǒng)的功能有很大差別，下面介紹其主要功能。

(1)控制功能。CNC系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時控制(聯(lián)動)的軸數(shù)是其主要性能之一?？刂戚S有移動軸和回轉(zhuǎn)軸。通過軸的聯(lián)動可以完成輪廓軌跡的加工。

(2)G功能。G功能也稱G指令代碼，它用來指定機床的運動方式，包括基本移動、平面選擇、坐標設(shè)定、刀具補償、固定循環(huán)等指令。

(3)插補功能。CNC系統(tǒng)是通過軟件插補來實現(xiàn)刀具運動軌跡控制的。CNC的插補功能被分為粗插補和精插補，插補軟件每次插補一個輪廓步長的數(shù)據(jù)為粗插補，伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補的結(jié)果，將輪廓步長分成單個脈沖的輸出稱為精插補。有的數(shù)控機床采用硬件進行精插補。

(4)進給功能。根據(jù)加工工藝要求，CNC系統(tǒng)的進給功能用F指令代碼直接指定數(shù)控機床加工的進給速度。

(5)主軸功能。軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能。

(6)M功能。M功能用來指定主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向；切削液的開和關(guān)；刀庫的啟和停等，屬開關(guān)量的控制。

(7)刀具功能。刀具功能用來選擇所需的刀具，刀具功能字以地址符T為首，后面跟兩位或四位數(shù)字，代表刀具的編號。

(8)補償功能。補償功能通過輸入到CNC系統(tǒng)存儲器的補償量，根據(jù)編程軌跡重新計算刀具的運動軌跡和坐標尺寸，從而加工出符合要求的工件。

(9)字符、圖形顯示功能。CNC控制器可以配置數(shù)碼管(LED)顯示器、單色或彩色陰極射線管(CRT)顯示器或液晶(LCD)顯示器，通過軟件和硬件接口實現(xiàn)字符和圖形的顯示。

(10)自診斷功能。為了防止故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后可以迅速查明故障的類型和部位，以減少停機時間，CNC系統(tǒng)中設(shè)置了各種診斷程序。

4 CNC系統(tǒng)的重要意義

數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展初期幾乎是計算機技術(shù)發(fā)展是平行線，早期的數(shù)控系統(tǒng)稱為NC（Numerical Control），是從數(shù)字邏輯原理出發(fā)，歷經(jīng)了電子管時代和晶體管時代，實質(zhì)上是專用的軌跡控制處理器。伴隨著計算機的小型化和制造成本的降低，數(shù)控技術(shù)開始以通用計算機為基礎(chǔ)進入了計算機數(shù)控時代，即通常所說的CNC（Computerized Numerical Control）?？v觀數(shù)控系統(tǒng)近20年的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代計算機技術(shù)提供了非常重要的支持。

4.1 為高端數(shù)控系統(tǒng)提供了高性能價格比的軟硬件平臺支持

數(shù)控系統(tǒng)以控制裝備的各運動裝置協(xié)同運動以及輔助裝置準確的邏輯控制為目標。這些控制任務(wù)需要嚴格周期性的高頻度的計算。同時日趨成熟的現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)，直接為數(shù)控系統(tǒng)的外設(shè)管理和其他控制裝置的接入提供了技術(shù)標準。

數(shù)控機床的用途范文第4篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)控;仿真系統(tǒng);實踐教學(xué)

1.前言

全球知識經(jīng)濟的發(fā)展,使機械工程成為一個跨越機械、電子、計算機、信息、控制、管理以及經(jīng)濟等多學(xué)科的綜合技術(shù)應(yīng)用學(xué)科,數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)運而生,這對傳統(tǒng)意義上的金工實習教學(xué)提出了更高的新要求。要投入大量的經(jīng)費來購置價格較貴的數(shù)控機床,顯然存在一定的難度。我院也是如此,存在實習人數(shù)多、時間短等問題,這就使有限的數(shù)控機床無法滿足學(xué)生的實習需求。但是由于我們在實習教學(xué)中大量采用了數(shù)控模擬加工仿真軟件,即在計算機上學(xué)習工件的編程和模擬加工過程,在學(xué)生熟悉了模擬機床的基本操作方法和加工過程后再學(xué)習操作實際的數(shù)控機床,不僅大大降低了教學(xué)成本,也保證了實習中的數(shù)控設(shè)備的安全,并且取得了較好的實習效果。

2.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的軟件形式很多,有的是數(shù)控機床本身自帶的仿真系統(tǒng),但這種數(shù)控機床的仿真系統(tǒng)只限于單人操作,在教學(xué)中局限性較大,不適用于教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練;還有一些CAD/CAM軟件也可以做到計算機模擬仿真功能,可以模擬刀具路線實現(xiàn)最終產(chǎn)品的生成,但是這些軟件不適合于手工編程,不能對學(xué)生進行對刀訓(xùn)練和操作面板的應(yīng)用訓(xùn)練。我們學(xué)院選用了由廣州超軟科技有限公司所開發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學(xué)軟件,該軟件兼容于大多數(shù)國內(nèi)機床面板,具有CNC控制器仿真、加工仿真、加工校驗等多種功能,完全可以滿足學(xué)生仿真實習需求。

3.數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

由于是實習教學(xué),一般都是機械類專業(yè)低年級的學(xué)生,他們大多數(shù)沒有接觸過數(shù)控機床的實際操作,對機械加工概念理解比較模糊,所以我們在完成理論教學(xué)以后可以先進行仿真教學(xué)。

3.1 數(shù)控系統(tǒng)面板的操作練習

仿真系統(tǒng)的面板接近于真實機床,并可以實現(xiàn)機床所有的功能,利用仿真系統(tǒng)教師可以對機床面板進行系統(tǒng)講解并現(xiàn)場演示。由于計算機仿真系統(tǒng)的使用,學(xué)生可以做到人手一臺機床,便于學(xué)生熟悉各按鍵、旋鈕的功能與使用方法。

3.2 手工編程練習

在熟悉機床面板以后可以進行程序輸入,程序調(diào)用練習,在加載NC文件的同時,系統(tǒng)自動對程序進行語法檢查,以避免錯誤的產(chǎn)生。

3.3 加工工藝的練習

數(shù)控機床加工工藝規(guī)程與傳統(tǒng)加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的,但又有其特點:數(shù)控加工的工藝內(nèi)容比普通加工的內(nèi)容復(fù)雜,在普通機床的加工工藝中不必考慮的問題,比如工序內(nèi)的工步安排,對刀點、換刀點的設(shè)置,刀具半徑及長度補償?shù)脑O(shè)置及走刀路線的確定問題,在數(shù)控加工工藝時需認真考慮。一般來說數(shù)控加工工藝包括:

(1)選料。利用選料系統(tǒng)可以選擇不同的材料,不同形狀的毛坯,以適應(yīng)不同零件加工的需求。

(2)裝夾。(夾具的選擇)數(shù)控仿真提供了直接裝夾、工藝扳裝夾、平口鉗裝夾三種方法,學(xué)生可以根據(jù)加工需要自由選擇,并可以比較不同夾具在裝夾中的不同用途。

(3)刀具的選擇。學(xué)生可以在刀具庫中選擇不同類型、不同大小的刀具并且可以自定義刀具的相關(guān)特性參數(shù)。通過對刀具圖形的顯示可以使學(xué)生對數(shù)控刀具的外形、使用方法有一個大致的了解。如圖1。

(4)基準對刀。利用了尋邊器進行工件對刀設(shè)置并建立工件坐標系。如圖2。

(5)自動加工過程。最后進行機床回原點,程序自動加工。在加工過程中學(xué)生不僅可以最直觀地感受到加工過程還可以對程序中的錯誤進行校驗,而且通過程序的校驗一修改一校驗這一過程加深對指令的理解。

3.4 加工檢驗

加工完畢后生成截面圖,檢驗工件的坐標和各種尺寸,便于教師檢查學(xué)生的練習與實訓(xùn)效果。

3.5 宏程序的應(yīng)用

現(xiàn)在很多仿真軟件都帶有宏程序/參數(shù)編程的功能,對于高校學(xué)生來說宏編程簡單、實用、趣味性強,在編程中可以將數(shù)學(xué)公式、微分方程等有關(guān)知識結(jié)合到程序中,利用基本計算方法解決加工中的實際問題。宏編程干變?nèi)f化,掌握它的關(guān)鍵就在于抓住圖形輪廓規(guī)律,靈活地運用好變量,結(jié)合數(shù)學(xué)知識。學(xué)好宏程序可以開拓學(xué)生的思維空間,提高學(xué)生的數(shù)控編程技巧。

通過上述一系列練習,可以使學(xué)生基本掌握機床的使用方法、加工工藝流程,培養(yǎng)學(xué)生獨立分析零件的機加工工藝并具有編制程序的初步技能和獨立操作多種典型數(shù)控機床的能力。由于仿真系統(tǒng)的直觀性、真實性可以使學(xué)生在學(xué)習的過程中產(chǎn)生樂趣,激發(fā)他們對實習的興趣,同時學(xué)生也可以驗證自己編寫的程序。如果沒有仿真軟件而依靠老師檢查,老師工作量大,而且學(xué)生很難理解自己出錯的原因,下次還會出現(xiàn)同樣的錯誤。更重要的是,由于有了仿真這一環(huán)節(jié)可以將實踐加工過程中出錯及事故發(fā)生串降低到最小程度。

4.仿真系統(tǒng)的局限性

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過程的模擬并非真實加工過程,它不考慮切削參數(shù)、切削力及其他物理因素,比如刀具振動、切削熱、機床精度等對加工的影響,它無法代替學(xué)生在真實切削加工中的實際感受,尤其是切削用量的選擇,無法進行控制,只能對切削深度過大時加以限制。因此,學(xué)生在應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行編程與操作訓(xùn)練時,往往容易忽視切削用量的選擇、數(shù)控刀具的選用、零件的裝夾方法,而這些程序一旦應(yīng)用在實際中便可能出現(xiàn)打刀或影響實際零件的加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)效率等問題。仿真的長期使用,還可能使學(xué)生對安全性產(chǎn)生忽視心理。

5.仿真系統(tǒng)的擴展

我們現(xiàn)在所使用的仿真以幾何仿真居多,隨著計算機虛擬技術(shù)的發(fā)展,物理仿真的概念逐漸被提了出來。物理仿真可以在機床幾何運動的同時,通過切削的動力學(xué)特征反映切削用量、切削溫度、切削力等對加工過程的影響,最后可以通過視覺、聽覺反映到刀具、工件上,如刀具磨損、工件粗糙度的變化、加工聲音的異常等。這樣的仿真系統(tǒng)使加工過程更加真實,便于學(xué)生對加工過程進行控制,從而掌握更多的加工細節(jié)。

6.結(jié)束語

在實習教學(xué)中使用仿真系統(tǒng)提高了學(xué)生對課程的學(xué)習興趣,可以讓學(xué)生充分感受到理論教學(xué)所沒有的真實感,可以把在理論課堂上抽象的概念轉(zhuǎn)化為機床具體的動作,也可以節(jié)省學(xué)生占用數(shù)控機床的時間,解決了人多機床少的問題。但是現(xiàn)在由于仿真還存在很多局限性,所以還是不能完全替代機床操作實踐。我們期待隨著計算機模擬技術(shù)的發(fā)展可以使仿真更多的應(yīng)用到教學(xué)中來。

參考文獻

數(shù)控機床的用途范文第5篇

量。

關(guān)鍵字：數(shù)控刀具 切削用量

數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能，特別是DNC系統(tǒng)微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設(shè)計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝

文件。

目前，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面

提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程

員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。

一、數(shù)控加工常用刀具的種類及特點

數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯(lián)接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為 ：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。

數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：①剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形小；②互換性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間；⑤刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。

二、數(shù)控加工刀具的選擇

刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進行自由曲面（模具）加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。

在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（3種規(guī)格）和錐柄（4種規(guī)格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。

在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆 ；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。

三、加工過程中切削用量的確定

合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素：

①切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。②切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。