關于數控技術的幾個問題探討

孫 靜，王志鵬

(遼寧沈陽光機電科技有限公司，沈陽 110000)

關于數控技術的幾個問題探討

孫 靜，王志鵬

(遼寧沈陽光機電科技有限公司，沈陽 110000)

探討數控機床加工特點與原則，計算機集成制造系統及并行設計技術問題，包括協調過程設計中傳統的順序性和并行設計中的并行性，通過設計提高其質量，縮短開發周期，降低成本。

數控機床；技術問題；工藝

數控機床的輸入裝置主要是將零件加工程序、機床參數及刀具補償等數據輸入計算機數控裝置內。數控機床的輸入裝置主要有鍵盤、光電閱讀機、磁盤及磁帶接口、通信接口等。輸出裝置將零件的加工過程和機床的運行狀態等打印或顯示輸出，便于工作人員操作。數控機床的輸出裝置有CRT顯示器、LCD顯示器、各種信號指示燈、報警蜂鳴器等。

數控裝置主要負責接收輸入裝置輸入的加工信息，儲存與計算機有關的數據、邏輯判斷，以及控制輸入輸出等，還要向機床的各個驅動機構發出運動指令，協調機床各部件并準確執行零件的加工程序。

伺服系統不僅要接收計算機數控裝置發出的各種動作命令，而且必須精確驅動機床進給軸或主軸運動。伺服系統的性能是影響數控機床加工精度和生產效率的主要因素之一。

位置檢測裝置把數控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來，經反饋系統輸入到機床的數控裝置后，數控裝置把反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控制伺服系統按照指令設定值運動。

數控機床的機床本體與傳統機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺、輔助運動裝置、液壓氣動系統和冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、傳動系統和刀具系統的結構及操作機構等方面都有較大變化。

1 數控機床的加工特點與原則

1.1 加工特點

A.精度高。數控機床機械部分的制造精度高于普通機床，它的控制精度高達0.001 mm，高自動化的控制過程減少了許多人為操作誤差。有位置檢測裝置的閉環或半閉環數控機床，它可以加工出精度高于數控機床本身的產品，且精度穩定性好。

B.效率高。數控機床(特別是加工中心)的工序相對集中，它的工作過程是由加工程序來控制，減少了許多工件裝夾、換刀、測量等輔助時間。數控機床好的剛性為實現重切削提供了有利條件，從而實現了高效率加工。

C.自動化程度高。數控機床是按預先編好的程序自動完成加工任務，工件裝卸、換刀等一系列繁重工作都是自動進行，數控機床的自動化程度非常高，減輕了操作人員的勞動強度，改善其勞動條件。

D.加工范圍廣。數控機床的加工范圍比普通機床要廣。

E.可以控制復雜的運動軌跡。數控機床與普通機床、專用機床相比較，優勢較大，它主要適合加工精度高、形狀復雜的中、小批量零件。

1.2 數控加工工藝的主要內容與基本原則

數控加工工藝：工序劃分、機床和刀具的選擇、工件裝夾方案的確定、加工路徑的安排、切削用量的分配、對刀點和換刀點的選取等。

數控加工工藝的基礎原則：機床選用應合理，“量體裁衣”，即根據零件的數量、精度和要求，分析該零件是否適合數控機床加工。在數控機床類別較多的地方，應確定各工序所使用的數控機床類別、型號。保證所加工零件精度和要求的前提下，追求高的生產效率和良好的經濟效益。

刀具選擇原則：第一，針對數控加工過程中的高速和重切削等特點，選用強度高、耐磨性及熱硬性好的數控機床專用刀具。第二，所用刀具越少越好，這樣可降低成本，減少裝刀和換刀等輔助時間，以提高生產效率。第三，盡可能地使用成形刀，如車削小圓弧宜選用圓弧車刀，銑削鍵槽宜選用直徑與鍵槽寬度相同的鍵槽銑刀，以達到提高切削效率、精簡程序的目的。第四，粗加工應選用強度高的刀具，如尺寸大、后角小的刀具，強度好，適宜重切削；精加工需選用后角較大的鋒利刀具，以利于減小切削變形，便于控制尺寸精度。

2 并行設計技術問題

并行工程是對產品及其相關過程進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。力圖從全程考慮到產品全生命周期中的所有因素，并行工程中的產品模型是以三維實體幾何模型為基礎的包括物理信息、工藝信息、成本信息、裝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設計。它是以并行工程的思想貫穿于產品設計過程的一種集成化設計方法，遵循的原則是以產品開發為中心，并綜合考慮產品生命周期的各階段，涉及設計流程的更改。

并行設計的著眼點是把過程設計中傳統的順序性和并行設計中的并行性合理地協調起來，通過設計來提高質量、縮短開發周期、降低成本等綜合指標。

并行設計的并行性在計算機環境下必須具有可操作性。從設計活動來看，要使設計活動并行起來，要對設計流程進行有效管理，將其中可并行的活動確定下來，在整個設計過程中，重新安排各個活動，定義完成各項活動的步驟順序，協調各自過程的相互關系，解決它們之間的沖突。從產品模型來看，模型的信息應可修改和更新，特別是針對產品外形的幾何模型，在根據下游需求修改后，模型不需重構而是在新參數下更新。

在設計過程中，下游活動中的輸入數據、信息來源于前面的輸出結果。在串行工作方式中，這個輸出結果不可能在前面環節的進行過程中獲得，要等到前面環節任務完成才能開始本活動，造成了時間上的延遲。在并行設計時，當前工作小組可以在前面工作小組的任務尚未完成時，就啟動當前活動。在本活動中，根據這些信息進行的設計可能會因信息不完備，從而導致設計結果會隨著前面結果的變化而變化。在開發過程中，各環節的模型與信息也是不斷完善的過程，直到設計過程全部完成。

3 計算機集成制造系統的幾個問題

3.1 四個功能子系統

管理信息子系統包括預測、經營決策、各級生產計劃、生產技術準備、銷售、供應、財務、成本、設備、人力資源的管理信息功能。管理信息子系統( CIMS/MIS)是企業在管理領域應用計算機的總稱。管理信息子系統是指在其制造環境下的管理信息子系統。它相當于神經中樞，指揮并控制各個部分有條不紊地工作。

3.2 計算機集成制造的遞階控制系統

計算機集成制造系統的功能和控制十分復雜，其控制系統一般采用遞階控制結構。每一級又分解成多個模塊，由數據驅動，且可擴展成樹狀結構。

A.工廠級控制系統是最高一級控制，履行企業職能。完成的功能包括進行市場預測，制定生產計劃、確定生產資源需求，制定資源規劃、產品開發及工藝過程規劃、廠級經營管理(包括成本估算、庫存統計、用戶定單處理等)。

B.根據工廠生產計劃協調車間作業和資源配置，車間級控制主要有兩個模塊，即作業管理和資源分配。

C.單元級控制系統負責將上級任務分解，完成本單元的作業調度和資源需求分析，決定零件加工路線并給工作站分配任務，監控任務進展情況。

3.3 計算機集成制造系統應用研究中應注意的問題

A.計算機集成制造系統統一的模式。計算機集成制造系統的系統結構是針對一般情況而言，不同的企業類型、不同的生產方式其系統結構是不一樣的，實際應用中不應求全和統一。

B.計算機集成制造系統的發展趨勢在于集成。這種技術的發展，大致經歷了3個階段：第一，以信息集成為特征的階段；第二，以過程集成為特征的階段，這一階段引入了并行工程；第三，以企業集成為特征的階段，敏捷制造是其代表，作為一種制造哲理，CIM的核心在于集成。

C.計算機集成制造系統的應用工程必須強調結合實際，總體規劃，分步實施。企業在應用和實施時，要結合企業實際情況作好總體規劃，在總體規劃的基礎上，根據企業的財力和物力分步實施，重點突破，不斷取得效益。

[1] 嚴峻. 數控機床安裝調試與維護保養技術[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[2] 付琪. 數控機床及應用[M]. 保定：河北大學出版社，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

孫靜(1988-)，女，講師。

G642.4

B

1674-8646(2016)22-0048-02