数控技术在数控铣床中的运用分析

余成辉

（核工业成都机电学校，四川 成都 610503）

在信息技术和计算机技术高速发展的背景中，数控技术变得更加成熟和完善，现如今已经广泛应用在众多领域中，并且应用成绩斐然，是推动加工制造行业高质量发展的重要手段。将数控技术应用在数控铣床中，不仅能够让数控铣床的机械加工制造拥有更高的现代化和信息化水平，同时也可显著提高我国的机械加工制造质量，而且数控技术还能在一定程度上对生产成本进行控制，可为加工制造企业节省大量的人工成本，所以研究数控铣床中数控技术的具体应用，有着十分重要的经济意义和社会意义。

1 数控技术

数控技术，就是利用数字信息对机械的运动和工作进行控制，数控技术融合了多项现代化先进技术，精密程度较高，可有效提高机械加工制造和效率，并赋予了现代制造业较高的智能化水平。在数控技术的支持下，数控机床的加工精度被进一步提升，这可从源头上保证生产质量，避免缺陷产品的产生，是产品合格率的重要保障。除此之外，在数控铣床中应用数控技术，数控机床还能拥有自动换速和自动换刀的能力，这在很大程度上实现了机械生产的自动化。除此之外，数控技术还具有较强的适应性，可以确保数控机床能够按照其对应的程序自动化加工，这也就意味着数控程序可以决定数控加工的过程，如果加工对象发生改变，那么工作人员也只需要对程序进行相应调试，数控技术就会辅助数控机床自动进行其他操作，这可从源头上降低机床对人工的依赖。在科学技术高速发展的背景中，我国的数控技术发展态势良好，但是与国际上的先进水平相比，依然存在着一定的差距，无法高质量满足实际的机械加工制造需求，技术人员对核心技术的研发能力明显不足，这都是我国数控技术在未来需要面临的主要挑战和难题。

2 数控铣床

数控铣床也就是CNC铣床，利用数字化信号进行控制，与一般的铣床相比，数控铣床虽然结构和加工工艺基本相似，但是却拥有着更高的智能化和自动化水平，所以在机械加工制造中的应用也更为广泛。数控铣床的加工能力卓越，其适应性和灵活性要明显优越于普通铣床，这一特点在精密零件加工制造中尤为明显，例如在加工三维空间曲面类零件时，数控铣床能够在源头上保证加工精度，并可最大程度地规避人为操作失误。数控铣床的形式多种多样，不同类型的数控铣床拥有着不同的加工特点，但是无论何种数控铣床，通常都是由工作台、床身、升降台、铣头以及横进给部分组成。

3 数控铣床的结构与工作流程

3.1 数控铣床的结构

CPU控制操作系统、测量反馈系统、逻辑控制器、控制装置与输入输出装置、伺服系统和驱动装置、计算机数控系统等是数控铣床的主要结构组成，不同的结构单元也有着不同的作用。

（1）计算机数控系统。计算机数控系统也就是CNC装置，由这个称呼不难看出，CNC装置在数控铣床中发挥的重要作用。计算机数控系统拥有相对复杂的结构，由检测反馈装置、系统通信接口板、控制命令软件、计算机系统、PLC接口等共同构成，在计算机数控系统的支持下，数控铣床可以自动执行已经输入的加工程序，进而实现零件的自动化加工。总的来说，计算机控制系统在数控铣床，承担着输出控制命令的职责，正确执行加工命令，是实现数控铣床零件自动加工制造的关键所在。

（2）伺服系统与驱动装置和测量反馈系统。在数控铣床中，伺服系统和驱动装置是重要的组成结构，也是确保数控铣床安全稳定运行的关键所在。测量反馈系统能够对刀具的速度和位置进行及时测量，工作人员就可借此对进给速度进行闭环控制。而且，伺服系统还能够对相关指令进行及时准确获取，所以可显著提高机械加工质量和效率，并确保整个加工过程规范无误。

（3）控制装置和输入输出装置。控制装置可显著提高人和数控铣床之间的合作紧密度，并且能够自动记录和自动化分析工件的加工程序，所以可增强工件加工工序的合理性。数控铣床在控制装置和输入输出装置的共同作用下，可将被记录的加工程序传递给控制系统，而且借助计算机集成制造系统和柔性制造系统，外部设备和数控铣床之间的信息可以产生交流。

（4）可编程逻辑控制器与CPU控制操作。在数控铣床中，可编程逻辑控制器与CPU控制操作主要是起到执行计算机系统中的顺序动作和逻辑运算的作用，可编程逻辑控制器在应用过程中主要是利用模拟式输入（输出）或数字输入（输出）来控制各类生产机械，其元件组成非常复杂，它的工作运行程序为：采样输入、执行用户程序以及刷新输出，每完成一次程序循环就是完成一个控制器的扫描周期。I/O控制电路能够和电气控制设备的管理系统相结合，在接收数控系统指令的同时，还能将指令进行转换为程序控制信息，这是实现数控铣床自动化加工的重要保障。一般来说，大型可编程控制器重量和体积都比较大，在移动和安装过程中操作都不是很方便，但是由于其突出的功能，更加适合进行规模化、批量化、产业化发展。

（5）数控铣床的各功能主体。各功能主体是数控铣床系统的重要组成部分，不仅是数控系统命令的直接执行者，也是数控系统的控制目标。

3.2 数控铣床与数控系统的运行流程

若想进一步提高数控技术在数控铣床中的应用价值，技术人员就需要对数控铣床与数控系统的运行流程进行明确。数控铣床在运行过程中，首先需要将加工步骤、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，然后生成NC程序并将程序输入到系统中，人工和控制介质输入是最常用的NC程序输入方式，在所有程序输入结束后，数控系统将指令发送出来，数控铣床接收指令后就会按照其所接到的指令进行操作。

（1）转译编码。在对编码程序进行转译时，数控系统首先会将接收到的相关信息转化成标准代码，然后再将标准代码转化成刀补处理工序数据所对应的格式。

（2）刀补处理工序。在数控铣床加工制造过程中，只有对位移曲线位移速度进行精准控制，工件才能被切削出预期的形状，才能满足最终的使用标准。数控铣床的零件加工质量和效率，受刀具位移变化影响严重，所以操作人员在接收到工件加工程序后，还需要第一时间将工件的加工轮廓转化为刀具中心轨迹，确保刀具实现准确位移，进而保证加工的精度。

（3）插补处理。在进行插补作业时，数控铣床会按照一定的内插周期，并根据工件的供弹速度和加工顺序，精准计算出共弹轴的位置指令，然后将该指令传输给伺服驱动控制系统，进而实现对工件的切削与磨铣。

（4）可编程逻辑控制器控制。可编程是逻辑控制器的最突出的特点，可编程逻辑控制器的主要任务是对动作指令进行控制，所以可编程逻辑控制器在控制过程中，可以按照不同的程序控制动作指令，并能够与数控铣床的电气设备、传感器等产生关联，以保证数控铣床能够严格遵循事先设定的逻辑程序，同时严格按照工件的加工工序执行加工动作。

4 提高数控技术在数控铣床中的应用价值的优化策略

4.1 加大数控技术的研发力度

数控铣床在应用过程中，数控技术是非常重要的技术支持，能够显著提高数控铣床加工精度和加工速度，为了进一步提高数控技术的应用价值，相关技术人员就必须要加大对数控技术的研发力度，实际能够真正满足实际加工生产需求。技术人员需要以国际先进水平为目标，努力提高我国数控铣床的智能化和自动化水平，促使中国制造能够真正位于世界前列。

（1）强电关断程序软件。在机械设备中，很少会使用到强电关断程序软件，其在数控铣床中的应用也刚进入探索阶段，但是该软件能够显著提高数控铣床的安全控制水平，现如今也已经成为提高数控技术应用价值的重点研究内容。在强电关断程序软件的支持下，数控系统就可以及时检测到强电关断信号，同时不再对其他控制信号进行反应，所以在检测到强电关断信号后，系统会自动进入到强电关断模式中，所有任务也会自行进入锁定状态，不再执行，如果没有人员进行干预，人为启动，系统将会一直保持自锁状态，所以这个程序软件可显著提高数控铣床加工制造过程的稳定性和安全性。

（2）动作顺序连锁控制程序软件。对数控技术进行深入研究，技术人员还需要将关注点放在对动作顺序连锁控制程序软件的研发上，因为在数控铣床的加工制造过程中，所有的工作程序都拥有较高的纪律性，只有程序的规范运行才不会出现偏差。所以为了保证数控铣床在运行过程中工作程序的规范，技术人员就需要借助动作顺序连锁控制程序软件对程序的运行进行技术支持，确保所有加工工序的顺序进行，从源头上避免工序混乱状况的产生。

4.2 提高操作人员综合素质

虽然数控铣床有着较高的自动化水平，但是仍然不能完全脱离人工，需要相关操作人员进行辅助和配合，因为数控铣床的精密性和复杂性较高，所以对工作人员的综合素质提出了更为严苛的要求，如果工作人员的素质水平不过关，就会严重影响数控铣床的加工制造水平，这也就要求制造行业必须要强化对工作人员的培训力度，能够及时开展必要的技术经验交流会，帮助工作人员及时掌握先进的技术和理念，在丰富工作经验的同时，提高他们的技术水平和操作能力。不可否认，加工制造企业面临着人才匮乏的不利局面，这也在一定程度上影响了数控技术的深入研究和发展，需要引起政府和高校的注意，强化对人才的培养力度，为数控技术的深入发展奠定扎实的人才基础。高等学府作为优秀人才的培养基地，承担着向社会输出优秀人才的重任，所以高校也要在政府的引导下，深化进行校企合作，通过建立起良好的校企合作关系，为制造行业输入源源不断的动力和血液。值得一提的是，在校企合作过程中，加工制造企业的一线技术人员可以深入到校园中去，具体担任实践型课程的导师，帮助高校学生进行理论与实践的转化，不断提高高校数控专业教学水平，进而为制造行业的长远健康发展提供充足的、综合素质过硬的、具有一定创新能力的高素质人才。

4.3 对刀具使用进行科学管理

刀具使用的科学性与合理性直接影响着数控铣床的加工精度和加工效率，所以为了充分发挥出数控技术在数控铣床中的应用价值，技术人员就必须要对刀具的使用进行科学管理，同时能够深刻认识到刀具使用管理的重要性，并能够结合加工制造的实际过程，探索出更加科学合理的刀具使用管理流程，进一步提高刀具的使用效率和水平。具体可以通过以下几点实现：首先，相关技术人员要科学合理的选择刀具，确保刀具的强度、耐磨性、刚性等技术参数能够切实满足数控铣床的具体生产需求，因为在长时间的加工制造过程中，刀具经常存在着磨损或者崩裂的情况，如果没有及时发现将会严重影响刀具的加工质量，所以刀具选择是提高加工精度的关键所在。其次，技术人员也要结合实际加工需求，及时进行刀具更换，因为数控铣床加工制造通常处于高压和高温的环境中，在这种恶劣的条件下，刀具的使用性能很容易受到影响，必须进行及时更换，在更换刀具时，工作人员不仅要考虑工件加工的实际需求，同时还要对刀具的磨损情况进行仔细判断，避免盲目更换，增大制造企业的生产成本。例如，在加工制造精细零件时，就需要选择使用耐磨性和精度较高的刀具；如果是进行零件的粗加工，对刀具的要求标准可适当降低。总的来说，通过强化刀具管理，不仅可显著降低返工概率，从源头上保证加工工件的质量，同时也可在一定程度上提高企业的经济效益。

综上所述，在如今这个市场中，数控技术日趋成熟和完善，其应用范围也在不断扩大，现如今已经成为我国加工制造行业的重要技术支持，将数控技术应用在数控铣床中，不仅可显著提高数控铣床的加工精度和加工效率，同时也能赋予数控铣床更高的自动化和智能化水平，有助于推动加工制造行业的高水平发展。因此相关技术人员必须要加强对数控技术的研究力度，对核心技术进行自主研发，使其能够持平甚至领超世界先进水平，真正让中国制造在世界工业舞台中享有一定话语权。