数控技术在数控铣床中的应用研究

王震

Abstract： In numerical control milling machine， numerical control technology is the key technology in the core position， reasonable use of numerical control technology in numerical control milling machine， not only can effectively promote the promotion of mechanical processing manufacturing level， but also can provide strong support for the development of numerical control milling machine industry. Therefore， we should pay high attention to the application of NUMERICAL control technology， and actively explore reasonable application measures， better play the advantages and role of numerical control technology， promote the rapid development of China's industry. Based on this， this paper analyzes the NUMERICAL control milling machine， and the application of numerical control technology in numerical control milling machine is explored， only for your reference.

关键词：数控铣床;工作流程;应用措施;数控技术

Key words： CNC milling machine;workflow;application measures;numerical control technology

中图分类号：TG659                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）04-0118-03

0  引言

在计算机以及信息技术的推动下，数控技术更加完善，并且在很多领域中都得到了广泛的应用，并且取得了十分显著的应用效果，对推动相关行业的发展具有十分重要的意义。而数控技术在数控铣床中的应用，有助于提升数控铣床的机械加工制造水平，在很大程度上提升了机械借工制造的信息化与现代化水平。不仅可以更好地保证机械加工制造的质量，同时也有助于降低生产成本，尤其对于人工成本的节约效果更加显著。因此数控技术有着十分显著的应用优势和应用前景，针对数控技术在数控铣床中的应用研究具有十分重要的意义。

1  数控技术分析

所谓数控技术，是指借助数字信息控制机械运动和机械工作，是多项现代化先进技术的集成，具有效率高以及精度高的特点，是推动制造业智能化发展的重要手段。数控技术的应用对于加工精度、生产效率以及生产效益的提升具有十分重要的意义，借助数控技术，可以提升机床加工精度，更好的保障产品的质量，能够显著提升产品的合格率。借助数控机床，能够采用较大的切削用量，因此可以显著提升生产效率。除此之外，在数控技术的支持下还能实现机床的自动换刀以及自动换速等，因此极大地提升了机械生产的自动化水平。除此之外数控技术还具有适應性强的特点和优势，数控技术的应用，可以使机床按照相应的数控程序进行自动化加工，其加工工作是由数控程序所决定的，如果加工对象发生转变，则只需对程序作出调整即可，因此其适用性更强。近年来，虽然我国数控技术的发展取得了显著的成就，但是相较于国际上的先进水平仍然存在着较大的差距，目前的技术水平与机械加工制造需求之间仍存在一定的差异，技术发展明显落后于应用需求，尤其针对关键性的核心技术研发能力明显不足，相关的高端人才较少，这些都是我国数控技术发展所面临的重要问题和挑战。

2  数控铣床概述

数控铣床通常也被称为CNC铣床，是指通过电子计数字化信号进行控制的铣床，相较于一般铣床，数控铣床的自动化水平更高，可以实现自动化加工，虽然数控铣床与一般铣床的结构基本相同，并且加工工艺相似，但是数控铣床因自身自动化水平高的特点而更具优势，因此在机械加工中的应用也更为广泛。数控铣床具有较强的加工能力，在零件加工过程中，相较于普通铣床，数控铣床在灵活性以及适应性等方面均占据较大的优势，尤其在轮廓外形复杂的零件加工过程中，数控铣床的优势更为显著，如针对三维空间曲面类零件的加工便需要更多的借助数控铣床来实现。数控铣床进行机械加工，可以更好地保障加工精度，同时还可以更好地更好地规避人为操作失误，可以更好地保障加工质量。数控铣床形式具有多样化的特点，不同形式的数控铣床虽然有着不同的特点，但是其存在着较多的相似之处。如数控铣床的结构通常都由床身、铣头、升降台、工作台以及横进给部分组成。目前数控铣床在我国的应用十分广泛，未来高档数控铣床将具有更大的市场潜力。

3  数控铣床的结构与工作流程

3.1 数控铣床的结构

数控铣床的结构主要包括计算机数控系统、伺服系统和驱动装置、控制装置与输入输出装置、逻辑控制器、测量反馈系统、CPU控制操作系统等，不同的结构发挥着不同的作用。以NM7032型数控铣床为例，其性能参数见表1。3.1.1 计算机数控系统

该系统是指CNC装置，数控铣床通常也被称为CNC铣床，由此可见该系统对于数控铣床的重要性。计算机数控系统结构比较复杂，主要由计算机系统、检测反馈装置、系统通信接口板、控制命令软件、PLC接口等共同构成。借助该系统可以控制数控铣床执行输入加工程序，实现零件的自动化加工。该系统主要负责输出控制命令，促使铣床执行加工命令，是实现零件自动加工的关键。

3.1.2 伺服系统与驱动装置和测量反馈系统

伺服系统与驱动装置是数控铣床的重要结构部分之一，是实现数控铣床运行的关键性结构。而对于测量反馈系统而言，同样具有十分重要的作用，借助该系统可以实现对速度的测量以及对位置的测量，通过测量反馈系统，可以更好地控制在主轴、进给速度闭环控制。除此之外，进给伺服系统还能够及时准确的获取相关指令，如针对加工速度的质量或者相关的位置方面的指令等，进而更好的保证机械加工的规范性，确保产品的质量和加工精度。

3.1.3 控制装置和输入输出装置

借助控制装置，可以有效提升人机之间的联系，同时该装置还能够对工件加工程序自动进行记录，并且还能对其进行自动化的分析，有助于提升工件加工程序的合理性。除此之外，输入输出装置是数控铣床与外界进行信息交换的关键装置。这样一来，便可以将控制装置记录的加工程序传输至数控系统之中。另外，数控铣床与外部设备的通信还可以借助现代化的通信方式来实现，如借助柔性制造系统以及计算机集成制造系统便可以实现这一功能。

3.1.4 可编程逻辑控制器与CPU控制操作

数控铣床的这部分结构的功能，主要表现在对计算机系统中的逻辑运算和顺序动作以及I/O控制系统的执行方面，I/O控制电路能够和电气控制设备的管理系统相结合，不但负责对数控系统中产生的指令加以接收，同时还能够对其进行转码处理，将相应指令转换为程序控制信息，这样才能实现对数控铣床的有效控制，保障数控铣床的自动化加工。

3.1.5 数控铣床功能主体

功能主体是数控系统的控制目标，是数控铣床系统的重要组成，其作用主要体现在执行数控系统命令方面，因此各功能主体是数控铣床的关键结构。

3.2 数控铣床与数控系统运行流程

数控技术的应用，首先要明确数控铣床与数控系统运行流程，在此基础上才能实现对数控技术的合理应用。在数控铣床运行过程中，首先会将相关的加工步骤、加工工序、零件和工件之间的相对位移转化为数字化的代码，在此基础上生成NC程序，然后将NC程序输入，输入过程中，可以采用人工的方式输入，也可以借助控制介质进行输入。最后，通过数控系统发出指令，数控铣床相关系统接收到指令之后，按照指令要求进行机械加工。

3.2.1 转译编码

在执行转译编码程序的过程中，数控系统会将相关信息进行转化，使其转化成为通用美国信息交换标准代码进行表达，然后再转化刀补处理工序数据的格式，如使用刀具代号以及主轴的转速等。

3.2.2 刀补处理工序

要结合工件轮廓来绘制输入的工件加工程序，在数控铣床进行工件加工过程中，需要借助刀具的位移形式来实现零件加工，将工件削切出不同的形状，使其满足设计要求。而刀具位移变化则是影响工件加工质量和效率的主要因素，通过刀具位移变化切削工件的形状，要以刀具的中心轨迹为依据。因此在接收到工件加工程序后，需要及时将工件技工轮廓转化为刀具中心轨迹，这样才能确保刀具准确位移，实现精细化切削，以免影响加工精度。

3.2.3 插补处理

插补过程中，数控铣床会根据所规定的内插周期进行，根据数控系统获取的工件加工顺序与供弹速度，对供弹轴的位置指令做出精确运算，随后在将运算出来的命令传递至伺服驱动控制系统，最后在进行切削与磨铣，实现对工件的加工。

3.2.4 可编程逻辑控制器控制

对动作指令的控制主要由逻辑控制器负责，逻辑控制器具有可编程的特点，因此可以按照不同的程序对动作指令进行控制。在控制动作指令过程中，逻辑控制器与数控铣床的传感器、电气设备等相关联，以相关信号状态为基础，按照事先設定的逻辑程序执行工件加工工序。

4  数控技术在数控铣床中的应用

4.1 加强数控铣床数控技术的研发

数控技术是数控铣床应用的重要基础，为提升数控铣床的性能和加工精度与加工效率，需要加强对数控技术的研发。数控铣床需要借助数控及时进行处理操作或者进行控制，因此数控技术对于数控铣床的各方面性能会产生直接影响，数控技术水平的高度将直接影响到数控铣床作用的发挥，同时也会对机械加工质量、效率等产生重要影响，只有不断加强对数控技术的研发，才能为数控铣床的应用提供更加有力的支持。因此，要以国际先进水平的目标，加强对数控技术的研发，提升技术水平和应用效果，为数控铣床的高效应用奠定基础。

4.1.1 强电关断程序软件

强电关断程序软件在机械设备中的应用并不罕见，导致在数控铣床中的应用则尚处于起步阶段。但是强电关断程序软件的应用，可以为数控铣床提供有力的支持，因此强电关断程序软件的研发已经成为了应用数控技术的关键环节，应给予高度的基础。针对强电关断程序软件的应用，可以为数控程序提供有力的安全保障。借助强电关断程序软件，在程序检测到强电关断信号时，便会对其他控制信号采取搁置处理，这样一来，系统便会进入到强电关断的模式之中，实现自锁的任务状态。这种状态在没有人为二次开启的情况下会一直持续下去，因此能够更好地保障数控铣床运行的安全性与稳定性，同时强电关断程序软件的应用还能够为工件加工精度提供有力的保障。

4.1.2 动作顺序连锁控制程序软件

动作书序连锁控制程序软件的研发与应用，也是数控技术研发的重要体现形式之一。数控铣床运行过程中，其工作程序需要具备较高的纪律性，必须保障程序的规范性，否则会出现程序偏差，这不仅会影响工件加工质量，而且还容易造成严重危害，如导致发生安全事故等。因此在数控铣床运行过程中，必须保障其工作程序规范，而动作顺序连锁控制程序软件则可以为数控铣床工作程序控制提供有力的支持和保障。借助动作顺序连锁控制程序软件，可以控制数控铣床在完成前一个工序之后才能启动下一个加工工序，这样一来便不会出现工序混乱的状况，更好的保障工序的纪律性。

4.2 全面提升相关操作人员的综合素质水平

虽然数控铣床的自动化程度较高，但是在应用数控铣床进行机械加工制造过程中依然需要有相关操作人员的参与。因此关操作人员的综合素质水平会对数控铣床的应用效果产生重要影响，应加强技术培训，并借助专家讲座以及技术经验交流会等方式来帮助相关操作人员提升技术水平和操作能力。除此之外，高校也要承担其优秀操作人员培养的责任，既要注重理论教学，也要加强实践操作训练，提升学生的数控铣床实际操作水平和能力，为社会和企业输送更加优秀的操作人才。企业要注重优秀人才的引进，近年来，机械加工方面的人才流失现象愈发显著，尤其对于高水平技术人才而言，其数量远远小于实际需求，导致企业面临着人才不足的严峻挑战，这也会给数控技术的应用带来十分不利的影响。针对这种情况，需要高校以及企业高度重视人才培养，提升操作人员以及专业学生的综合素质水平，进而为数控技术的应用奠定人力资源基础。

4.3 科学管理刀具使用

刀具使用对数控铣床的加工精度、稳定性及加工效率有很大影响。因此在数控铣床中应用数控技术，需要科学管理刀具使用，保障刀具得到科学合理的应用，这样才能更好的发挥出数控技术的作用和优势，同时也能更好的保障数控铣床的性能和作用。因此要充分认识到刀具使用管理的重要性，并积极探索更加有效的刀具使用管理措施，提升刀具使用管理的水平与科学性。为此，首先要做好刀具的选择工作，刀具的选择要考虑耐磨属性、强度以及刚性，这样才能满足数控铣床的应用要求。刀具在长时间加工、磨铣或是材料硬度过大的情况下，需科学并正确地选择刀具，这样才能减少因刀具磨损或是崩裂造成的加工工件质量不达标的情况，因此合理选择刀具是保证加工工件质量的关键，在实际的刀具使用管理过程中，应结合使用需求，合理选择刀具。其次，要加强刀具更换管理。大部分数控铣床加工处在高温和高压的环境下，刀具在使用过程中长时间处于恶劣环境下，因此很容易出现性能下降等问题，这便需要加强刀具更换管理，定期更换刀具。同时应结合实际情况做好对刀具的更新，一方面要考虑工件加工要求，另一方面又要根据刀具的损坏等实际状况来更新刀具。例如针对工件表面精加工，则需要采用精度高、耐磨性能较好的刀具，以提高所加工工件的品质和效果，降低返工问题的发生几率，并提高了企业的经营效益。因此在该阶段应加强对刀具的管理，及时更换刀具，以免对工件表面精加工造成不利影响。

4.4 确保人才补充

如今机械加工行业面临着人才流失和无法得到高技术水平人才补充的严峻挑战，与此同时，数控技术在数控铣床中的应用，对高技术水平人才的需求量也在不断提升，并且对人才的能力和技术水平也提出了更高的要求，针对這种情况，需要加强人才的补充，这样才能保障机械加工行业的可持续发展，才可以将数控技术在数控铣床中进行更合理的运用。高等院校也是优秀人才教育阵地，承担向社会输出优秀人才的重担，高等教育也要强化校企双方的协作，加强学校教学和企业的互动，为中国加工制造业不断输入新的血液。此外，在校企协作过程中，加工企业也要为人才提供更多的保障与协助，如加工企业中的技能人员就可以承担更多的实践性课程，使企业学员更快地由理论课程中转移到实际活动，全面提升学生的数控技术实践水平，为我国数控技术行业提供人才。校企合作能将理论与实践教学相结合，可以更好的保障人才培养效果。

5  结束语

在计算机以及信息技术的推动下，数控技术更加完善，其应用范围也在不断拓展，对相关行业的发展具有十分重要的意义。数控技术在数控铣床中的应用，有助于提升机械加工制造水平，同时也可以为数控铣床行业的发展提供有力支撑。因此要加强对数控技术的研发，同时在数控铣床要合理应用数控技术，促进我国机械加工制造的发展。

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