数控加工技术的推广

霍志伟

摘 要：数控加工技术是一种数控机床加工零件的工艺方法，本文主要介绍数控机床与普通机床的区别，数控机床的工作原理以及数控机床的未来发展方向。

关键词：数控 ;加工技术;推广

目前，数控加工技术已然是现代制造加工业的基础。一开始，数控机床就解决了普通机床无法解决的加工难题，加工复杂性高的飞机零件。数控加工的最大特别是采用磁带或者穿孔带控制机床自动工作。数控机床的诞生提高了现代制造业的生产效率，被广泛应用于机械制造业、汽车制造业、飞机制造业等各个领域。下面我们将具体讨论数控加工技术的特征以及数控机床的构造和工作过程。

1.数控加工的特征

所谓数控机床加工，其实从工艺流程上讲与普通机床加工是相似的，都是在机床上加工零件的工艺方法，但在细节上又有显著差别，前者用数字信息来控制零件并使用刀具位移，很好的解决了零件批量小、品种多样、精度高、形状复杂的问题，并且更加高效和自动化。

1.1高精度、高效率

与普通机床加工相比，数控机床加工的生产效率高，零件加工的时间也缩短不少，加工精度也更高。而且数控机床的刚性良好，能加工出精度要求較高的零件，并方便进行自动补偿和人工补偿。

1.2自动化程度高

不同于普通机床加工，采用数控机床加工零件，操作员的劳动强度减轻，无需进行重复的手工操作，因为数控机床是按照事先编辑好的程序自动完成零件加工，故操作员只需进行安放操作键盘或者控制介质、装卸零件以及测量关键程序和不定期观察机床的运行。

1.3适应性强

普通机床加工零件时需要手工制作钻模板、凸轮、模型以及其他一些工具，但是采用数控机床加工就不需要。比如加工螺旋浆、叶片、模具等曲面型的零件时，普通机床需要将曲面展开为平面，数控机床则可以使用球头刀直接进行加工。

2.数控机床的工作原理

2.1数控机床的构成

数控机床主要包含数控部分和机床部分，其中数控部分又分为数控介质、数控装置和伺服系统三个小部分。数控机床加工零件时，先依据被加工零件的相关信息，采用代码形式编辑成加工程序存放在控制介质上，后经阅读装置将其转变为电信号，接下来数控装置会对接收到的控制信号进行运算与控制，并将结果发送给伺服系统，最后伺服系统经功率放大后通过驱动机构来驱动机床完成各种加工动作。

2.2数控系统的工作过程

数控部分是数控机床的核心部分，而数控装置是数控部分的关键组件，所以要进一步了解数控机床加工的原理，必须要对数控装置的构成以及工作流程有全面的认识。

随着微型计算机的不断发展，目前越来越多的数控系统也采用微型计算机作为控制单元，此类数控系统我们称为微型机数控系统。微型机数控系统主要包括中央处理器（CPU）、输入/输出（I/O）接口电路、存储器等部分。其中CPU是核心成分，它按顺序从存储器中取出指令，并对指令进行翻译和运算，完成后将产生的控制信号再依次发送给数控系统的各个部分，保证数控系统的每个部分都各司其职，有条不紊的正常工作。I/O接口电路可以称之为是数控系统和外界联络的桥梁，主要有数据转换、数据缓冲隔离、通讯联络、数据锁存和功率放大等的功能。像纸带输入型接口、纸带穿孔机的接口、盒式磁带输入型接口、通讯接口、显示器接口、进给伺服控制的接口、数控操作面板和机床上的各种接口都属于I/O接口的典型代表。至于存储器，主要存储数控零件的加工程序和相关的系统软件，以及作为CPU运算的中间结果和处理后结果的缓存站。

2.3插补原理

我们知道，零件是各式各样的，有简单的也有复杂的，但不管如何都是由直线、圆弧等的一些简单的几何元素构成的，即便是形状很复杂的曲面、自由曲线，也能通过样条曲面、曲线拟合而成。显然易见，数控机床只需要加工出直线、圆弧等的几何元素即可进而加工出各种各样的复杂零件，在这里就要运用到插值或者逼近的方法。

为了让刀具和工件表面的相对运动轨迹迎合零件直线、圆弧的需求，要首先根据要求将一些相关信息输入控制介质，包括直线的起点坐标/终点坐标、圆弧的起点坐标/终点坐标、圆心坐标、半径以及圆弧的走向等，控制系统根据这些信息进行控制运算，将直线或圆弧的形状描绘出来，并且在运算的同时，根据运算得出的结果按比例向各个坐标轴分配进给脉冲，从而得到所需要的运动轨迹，这整个过程就称之为插补运算。插补运算的方法有很多，但最终的目的都是在满足零件加工精度的要求下，定出最大的插补间隔，并运算得出各插补段在零件表面曲线的起点坐标和终点坐标。目前，使用最多的插补算法主要有逐点比较法、数字积分法、单步追踪法、最小偏差法、目标点跟踪算法、数字脉冲相乘法以及一些高次的曲线插补法。

3.数控加工技术的推广使用

最初，数控加工技术源于航空工业的需要，经过国际专家组多年的苦心研究与开发，如今数据加工技术日渐成熟。我国的数控加工技术在经历了从无到有，再到现在的颇具规模，不仅掌握了现代先进的数控技术，还创建了多处开发与生产基地，更涌现出了大批数控方面的专业人才。

据相关调查报告指出，自2009年起，中国已成为世界第一大机床生产国，相应的国内的机床使用范围也由起先的航空领域延伸到各行各业，尤其在汽车制造行业的应用范围最广，其次在高铁等的交通领域和机械制造业中都普遍使用中，当然在航空工业中的发展应用更加是突飞猛进。更有学者指出要用数控加工技术建造未来，意指数控加工技术的发展可以推动建筑行业的升级和发展，提高我国整体建筑工艺的水平。

4.数控加工技术的未来发展趋势

为了满足科学技术及市场的需求，现代制造业对数控加工技术的要求也将越来越高，纵观整个发展形势，数控加工技术的未来发展基本可以归纳为以下几个方面：

4.1智能化

数控系统的智能可以有效提高生产效率，并减少人工的出错率。数控系统的智能化主要体现为追求加工质量及加工效率的智能化，提高驱动性能和使用连接方面的智能，简化操作、简化编程方面的智能，以及智能监控、智能诊断等。

4.2高精度、高效的加工技术和装备

先进的制造业最终追求的都是产品的高产量和高质量，而高精度、高速的数控加工技术则可以很大程度的满足这一需求，不仅能提高产品的质量，还可以缩短生产周期，提高市场竞争力。

4.2兼容性和个性化

客户是上帝，满足客户的需求是厂商的第一要素，那为了满足不同客户的不同要求，生产厂家除了要具备普通数控系统的能力，必要时还要能生产具有个性化的数控系统。但值得注意的是，在进行个性化定制生产的同时，要考虑到产品结构的兼容性。

4.3复合化

复合化是指在一台数控机床上实现从毛坯到成品的所有加工，即一条龙服务。此外，经调查，极端化、绿色制造、集成化、柔性化等都将是数控加工技术的未来发展趋势。

5.结语

从数控机床的各个特点上看，数控加工技术已是现代制造业的核心骨干技术，今后随着科学技术的发展还将继续发展壮大，我们应充分发挥数控加工技术的优势，为我国各个领域的生产制造业带来便利。

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