关于数控技术的几个问题探讨

孙 静，王志鹏

(辽宁沈阳光机电科技有限公司，沈阳 110000)

关于数控技术的几个问题探讨

孙 静，王志鹏

(辽宁沈阳光机电科技有限公司，沈阳 110000)

探讨数控机床加工特点与原则，计算机集成制造系统及并行设计技术问题，包括协调过程设计中传统的顺序性和并行设计中的并行性，通过设计提高其质量，缩短开发周期，降低成本。

数控机床；技术问题；工艺

数控机床的输入装置主要是将零件加工程序、机床参数及刀具补偿等数据输入计算机数控装置内。数控机床的输入装置主要有键盘、光电阅读机、磁盘及磁带接口、通信接口等。输出装置将零件的加工过程和机床的运行状态等打印或显示输出，便于工作人员操作。数控机床的输出装置有CRT显示器、LCD显示器、各种信号指示灯、报警蜂鸣器等。

数控装置主要负责接收输入装置输入的加工信息，储存与计算机有关的数据、逻辑判断，以及控制输入输出等，还要向机床的各个驱动机构发出运动指令，协调机床各部件并准确执行零件的加工程序。

伺服系统不仅要接收计算机数控装置发出的各种动作命令，而且必须精确驱动机床进给轴或主轴运动。伺服系统的性能是影响数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。

位置检测装置把数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置后，数控装置把反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制伺服系统按照指令设定值运动。

数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台、辅助运动装置、液压气动系统和冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、传动系统和刀具系统的结构及操作机构等方面都有较大变化。

1 数控机床的加工特点与原则

1.1 加工特点

A.精度高。数控机床机械部分的制造精度高于普通机床，它的控制精度高达0.001 mm，高自动化的控制过程减少了许多人为操作误差。有位置检测装置的闭环或半闭环数控机床，它可以加工出精度高于数控机床本身的产品，且精度稳定性好。

B.效率高。数控机床(特别是加工中心)的工序相对集中，它的工作过程是由加工程序来控制，减少了许多工件装夹、换刀、测量等辅助时间。数控机床好的刚性为实现重切削提供了有利条件，从而实现了高效率加工。

C.自动化程度高。数控机床是按预先编好的程序自动完成加工任务，工件装卸、换刀等一系列繁重工作都是自动进行，数控机床的自动化程度非常高，减轻了操作人员的劳动强度，改善其劳动条件。

D.加工范围广。数控机床的加工范围比普通机床要广。

E.可以控制复杂的运动轨迹。数控机床与普通机床、专用机床相比较，优势较大，它主要适合加工精度高、形状复杂的中、小批量零件。

1.2 数控加工工艺的主要内容与基本原则

数控加工工艺：工序划分、机床和刀具的选择、工件装夹方案的确定、加工路径的安排、切削用量的分配、对刀点和换刀点的选取等。

数控加工工艺的基础原则：机床选用应合理，“量体裁衣”，即根据零件的数量、精度和要求，分析该零件是否适合数控机床加工。在数控机床类别较多的地方，应确定各工序所使用的数控机床类别、型号。保证所加工零件精度和要求的前提下，追求高的生产效率和良好的经济效益。

刀具选择原则：第一，针对数控加工过程中的高速和重切削等特点，选用强度高、耐磨性及热硬性好的数控机床专用刀具。第二，所用刀具越少越好，这样可降低成本，减少装刀和换刀等辅助时间，以提高生产效率。第三，尽可能地使用成形刀，如车削小圆弧宜选用圆弧车刀，铣削键槽宜选用直径与键槽宽度相同的键槽铣刀，以达到提高切削效率、精简程序的目的。第四，粗加工应选用强度高的刀具，如尺寸大、后角小的刀具，强度好，适宜重切削；精加工需选用后角较大的锋利刀具，以利于减小切削变形，便于控制尺寸精度。

2 并行设计技术问题

并行工程是对产品及其相关过程进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。力图从全程考虑到产品全生命周期中的所有因素，并行工程中的产品模型是以三维实体几何模型为基础的包括物理信息、工艺信息、成本信息、装配信息及其他管理信息的集成模型，并行工程的核心是并行设计。它是以并行工程的思想贯穿于产品设计过程的一种集成化设计方法，遵循的原则是以产品开发为中心，并综合考虑产品生命周期的各阶段，涉及设计流程的更改。

并行设计的着眼点是把过程设计中传统的顺序性和并行设计中的并行性合理地协调起来，通过设计来提高质量、缩短开发周期、降低成本等综合指标。

并行设计的并行性在计算机环境下必须具有可操作性。从设计活动来看，要使设计活动并行起来，要对设计流程进行有效管理，将其中可并行的活动确定下来，在整个设计过程中，重新安排各个活动，定义完成各项活动的步骤顺序，协调各自过程的相互关系，解决它们之间的冲突。从产品模型来看，模型的信息应可修改和更新，特别是针对产品外形的几何模型，在根据下游需求修改后，模型不需重构而是在新参数下更新。

在设计过程中，下游活动中的输入数据、信息来源于前面的输出结果。在串行工作方式中，这个输出结果不可能在前面环节的进行过程中获得，要等到前面环节任务完成才能开始本活动，造成了时间上的延迟。在并行设计时，当前工作小组可以在前面工作小组的任务尚未完成时，就启动当前活动。在本活动中，根据这些信息进行的设计可能会因信息不完备，从而导致设计结果会随着前面结果的变化而变化。在开发过程中，各环节的模型与信息也是不断完善的过程，直到设计过程全部完成。

3 计算机集成制造系统的几个问题

3.1 四个功能子系统

管理信息子系统包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、人力资源的管理信息功能。管理信息子系统( CIMS/MIS)是企业在管理领域应用计算机的总称。管理信息子系统是指在其制造环境下的管理信息子系统。它相当于神经中枢，指挥并控制各个部分有条不紊地工作。

3.2 计算机集成制造的递阶控制系统

计算机集成制造系统的功能和控制十分复杂，其控制系统一般采用递阶控制结构。每一级又分解成多个模块，由数据驱动，且可扩展成树状结构。

A.工厂级控制系统是最高一级控制，履行企业职能。完成的功能包括进行市场预测，制定生产计划、确定生产资源需求，制定资源规划、产品开发及工艺过程规划、厂级经营管理(包括成本估算、库存统计、用户定单处理等)。

B.根据工厂生产计划协调车间作业和资源配置，车间级控制主要有两个模块，即作业管理和资源分配。

C.单元级控制系统负责将上级任务分解，完成本单元的作业调度和资源需求分析，决定零件加工路线并给工作站分配任务，监控任务进展情况。

3.3 计算机集成制造系统应用研究中应注意的问题

A.计算机集成制造系统统一的模式。计算机集成制造系统的系统结构是针对一般情况而言，不同的企业类型、不同的生产方式其系统结构是不一样的，实际应用中不应求全和统一。

B.计算机集成制造系统的发展趋势在于集成。这种技术的发展，大致经历了3个阶段：第一，以信息集成为特征的阶段；第二，以过程集成为特征的阶段，这一阶段引入了并行工程；第三，以企业集成为特征的阶段，敏捷制造是其代表，作为一种制造哲理，CIM的核心在于集成。

C.计算机集成制造系统的应用工程必须强调结合实际，总体规划，分步实施。企业在应用和实施时，要结合企业实际情况作好总体规划，在总体规划的基础上，根据企业的财力和物力分步实施，重点突破，不断取得效益。

[1] 严峻. 数控机床安装调试与维护保养技术[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[2] 付琪. 数控机床及应用[M]. 保定：河北大学出版社，2010.

Discussion on several problems of numerical control technology

SUN Jing, WANG Zhi-peng

(Liaoning Shenyang Electromechanical Technology Co., Ltd., Shenyang 110000, China)

This paper discusses the characteristics and principles of NC machine tools, the problems of computer integrated manufacturing system and concurrent design technique, including the coordination of traditional succession and parallelism, and reducing development cycle and cost by improving design quality.

CNC machine tools; Technical problems; Process

2016-10-24

孙静(1988-)，女，讲师。

G642.4

B

1674-8646(2016)22-0048-02