論數控加工的結構及發展前景研究

張智藝 包頭職業技術學院

論數控加工的結構及發展前景研究

張智藝 包頭職業技術學院

數控加工是一種不同于傳統加工以高精度高自動化化著稱的機械加工生產方式，特別是在一些復雜且精度要求很高的制造業領域例如模具加工，航空航天，電子行業等領域有著廣泛應用。數控加工能利用程序完成傳統加工難以完成的復雜零件的加工制造，整個過程都是自動化完成的，所以對程序及加工順序有著更高的要求。

數控加工 精度 程序 自動化

近年來，隨著計算機和微電子技術在機械工程方面的進一步滲透，機電逐漸趨于一體化。機械工業的生產方式，產品結構，技術結構，管理模式等發生了巨大的變化，使機械加工從機械電氣化邁入機電一體化的發展階段。高速自動化生產逐漸成為機械生產的發展趨勢。先進的驅動技術，新的機床運動學理論，高效的計算機電子技術的融合，數控機床應運而生。從單一的刀具加工，發展到機床加工多刀具同時加工，全面高速化，大大降低了切削及和換刀效率等輔助時間，進而實現了加工制造的高效率高質量。數控加工是現代加工技術的一個標志，已經廣泛應用于機械加工制造領域。

1 數控機床的基本結構及工作過程

1.1 數控機床基本結構

數控機床的結構主要由PLC（可編程控制器）輸入及輸出設備、伺服單元、計算機控制裝置、驅動裝置、電氣控制裝置、機床本體及測量反饋輔助裝置等構成。如圖1．1所示。

圖1.1 數控機床主要結構圖示

1．1．1 機床本體

數控機床的機床本體與傳統機床的結構基本一樣，由主軸傳動裝置、進給裝置、液壓傳動系統、潤滑系統、輔助運動裝置，冷卻裝置等組成。但為了滿足數控機床的加工要求，數控機床在外觀，操作臺，換刀裝置等方面較傳統加工有了很大的變化。

1．1．2 CNC 單元

CNC即計算機控制單元，它是數控機床的大腦，主要功能是程序編碼輸入之后進行信息編進處理，輸出控制指令。

1．1．3 輸入 / 輸出設備

輸入裝置是指帶有計算機程序的硬盤磁盤等存儲器，現通用DNC網絡串行通信的方式輸入原始控制程序。

輸出設備也是存儲設備，一般存儲的是機床的各部分運行參數，目的是為了方便查驗加工數據，方便修正加工數據。

1．1．4 伺服單元

伺服單元的作用是把來自CNC單元的控制脈沖信號轉換成機床移動部件的運動。每個伺服驅動系統控制一個機床運動部件，伺服系統決定了整個機床運動部件的運動性能。

1．1．5 可編程控制器

可編程控制器 (Programmable Controller) 是一種通用行控制裝置，它的主要部件就是微處理器，CNC和PLC的有效配合，完成對數控機床的控制。

1．1．6 測量反饋裝置

測量反饋裝置即是一種將加工數據傳遞給CNC的裝置，能自動的完成誤差的測量及修正，是數控機床能完成高精度加工的主要原因。

1.2 工作過程

CNC將輸入至數控機床的數字及編碼符號進行一系列處理后通過可編程控制器及伺服系統向機床執行機構發出指令，機床在伺服裝置及測量反饋裝置的配合下，完成工件加工所需動作，如刀具運行軌跡，進給量，進給速度，位移量等的實時控制，從而完成對工件的精密加工。

2.數控車床的主要性能指標

2.1 主要規格尺寸

數控機床的規格尺寸主要包括最大加工長度及直徑，刀架與床身的最大回轉半徑等。

2.2 主軸系統

數控機床主要采用電動機驅動，數控機床的主軸轉速一般較高，有的甚至能達到每分鐘幾萬甚至幾十萬轉，這就要求數控機床的穩定性及主軸剛度比較好，這樣才能達到更好的切削精度。

2.3 進給系統

進給系統的技術參數主要有最小運動當量，螺距范圍，進給范圍及速度，定位精度等參數構成。

脈沖當量即進給分辨率，是精度控制的重要指標。實際脈沖當量的計算公式如下：

2.4 刀具系統

刀具系統直接影響加工的精度和效率，主要包含刀架工位數，刀具性能，換刀速度，定位精度等方面。合理的選用與優化刀具系統對數控加工生產有著重要意義。

3 數控加工的發展趨勢

隨著機電一體化的進一步發展，機械加工制造對加工精度，加工效率提出了更高的要求，首先數控加工必然朝著更加精密的方向甚至發展進入亞微米時代，精密加工技術得到長足發展；其次，技術融合及技術集成更加徹底，加工技術與計算機軟件人工智能等領域等融合更加明顯，呈現出復合機床智能化的特點，大大降低人力參與度。

4 結束語

多學科，多技術的結合已然成為數控技術的發展基礎。數控技術將機械制造技術，自動控制技術，計算機技術，測試技術等融為一體，隨著數控加工技術日益成熟，技術早已不是限制數控加工面臨的主要問題。鑒于數控機床有限的加工空間限制了加工的靈活性，數控機床的加工適用性及編程繁瑣已然成為制約數控加工大規模運用一個重要因素，這就需要我們懂得如何改進加工工藝，熟練并且優化編程語言。

[1]孔慶復.計算機輔助設計與制造.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1994

[2]楊自厚.人工智能技術及其在鋼鐵工業中的應用[J]．2014

[3]王俊普．智能控制[M]．合肥：中國科學技術大學出版社，2015

張智藝，1972.6.21，女，漢，河北省滄州市，實驗師，中級，包頭職業技術學院，研究方向：機械制造類。