數控加工在機械基礎實驗教學中的應用研究

吳傳權

[摘 要] 隨著科技的不斷進步，數控加工技術在我國有了很大的進步，我國對數控技術的研究也了一定的進展，數控加工在機械基礎實驗教學中也有許多的應用研究，數控技術與實驗課程的結合，不僅能促進學生對知識的理解，還能鍛煉其實際操作能力，進一步培養技術人才。

[關 鍵 詞] 數控加工；實驗教學；應用研究

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）25-0234-01

世界上第一臺數控機床是在20世紀50年代由麻省理工學院的高材生與美國卡尼特雷克公司共同研發出來的。數控機床的廣泛應用為我們解決了許多零件的一些精小的、人工無法及時解決的問題，并且數控加工技術已經成為衡量一個國家綜合國力的指標。

一、數控加工的原理

數控機床主要包括主機機床、數控裝置、伺服驅動、輔助系統等。主機包含機床床身、立柱、主軸等機械部件，主要是完成各種加工執行的功能；數控裝置是整個數控機床的核心部件，包含各種重要的軟件，主要是完成輸入程序、信息變化存儲、運算控制等功能；驅動裝置包含驅動單元、主抽驅動、電機等裝置，是整個數控機床的核心驅動部件，主要是完成主抽的驅動功能；輔助的裝置包含一些其他的裝置，促進整體的運作。

數控機床首先是輸入信息，然后傳向輸入裝置，輸入裝置再將信息傳導到數控裝置中，數控裝置將信息傳到驅動系統，最后系統將數控傳遞信息反映在機床上，而機床又可以向數控裝置反饋信號，實現自動加工。

在運用數控機床加工零件時，要分析需要加工的零件的樣式—編寫加工程序和要求—列出零件加工程序清單—記載加工信息（使用穿孔機和穿孔紙）—數控裝置接收信息—發出指令控制機床—自動加工。當加工對象發生變化時只需要更換第一步即可，具有極強的靈活性，并且操作也十分簡單，具有極強的操作性、時效性。

二、機械基礎實驗教學

數控技術現在也運用于金屬方面，尤其是切削加工方面，并且現在數控技術也變得越來越廣泛，在實驗教學中也逐漸為學生運用于講解。在機械基礎實驗教學中，我們在運用數控加工技術時需要：

（一）要根據專業的知識使用

不能胡亂使用，否則會對儀器造成一定的損壞，以及對使用者造成一定的傷害。

（二）要根據專業課程使用

教師在上專業課程時可以針對此技術設計專門的課程——機械實驗課程，不僅要強調專業知識，并且要將實踐與理論相結合，讓學生自己動手操作，并且具有足夠的時間操作，設計符合主題或者生活實際的問題讓學生去解決。

（三）設計專題實驗課程

設計數控機床的加工實驗課程，讓學生充分掌握數控機床的加工知識，掌握每部分的知識，不局限于表面知識，還要知道每個部件的實驗過程。專題實驗課程也需要學生就某個專題去探索實踐，從實驗中去獲得答案。

（四）舉辦專業活動

組織一些對數控機床感興趣的學生，運用數控機床設計并根據實際，加工出符合要求的產品，開展這樣的活動，可以培養學生數控加工技術的創新意識與實踐能力。

三、相關的應用研究

數控機床主要運用在凸輪的設計與加工中，在機械運動中，凸輪是最普遍的一種機構，數控機床在設計凸輪時需要按照凸輪的運動規律——曲線行駛來設計。首先運用數控機床（程序開始）—輸入基本的信息與要求—判斷能否構成凸輪的機構—如果不行則返回上一步，繼續輸入基本對數—如果能夠形成則繼續下一步—輸入凸輪轉動的周期（4次就差不多可以了）—選出凸輪的運行曲線并將這些曲線全部儲存—根據曲線信息輸入計算步長—根據計算機計算出凸輪輪廓—根據輪廓判斷出坐標值—計算輸出的各個信息的類別：通過計算判斷每個數值—通過網絡連接實現數據的傳輸—傳輸到加工中心—完成加工；得到刀具加工數據值—通過網絡連接實現數據值的傳輸—傳輸到加工中心—完成凸輪加工；得到數據文件—形成加工程序和輸出凸輪工作圖—程序結束；得到數據打印單—將數據打印單、圖紙資料存檔—結束該程序。通過對數據進行精確的運算并確定最優的數據，最后輸出各種信息，在通過網絡的連接實現數據之間的傳輸與轉換，從而設計出凸輪的機構，通過數控加工的使用不僅可以很快設計出凸輪，并且還能夠設計出最優的凸輪。

數控加工技術不僅能夠很快地適應不同的加工對象，而且加工的精準度十分高，加工質量很穩定，在改變零件時改動的程序少，節約時間，在很大程度上可以減少勞動力，具有極強的可靠性。數控加工技術的專業人員現階段在我國是十分缺乏的，這就需要學生好好學習專業知識，并且將知識賦予實踐中，也有利于國家的發展。

參考文獻：

[1]馬騁.數控車床加工仿真系統設計[D].山東大學，2007.

[2]王立超.數控加工實驗教學系統的研究與開發[D].哈爾濱工業大學，2007.