數控技術和計算機輔助設計在數控機床中的應用

郭庭書

摘要：本文探討了數控技術和計算機輔助設計，分析了數控技術和計算機輔助設計要點，研究了數控技術和計算機輔助設計在數控機床中的工作流程，以及在數控機床中控制系統的選擇。

關鍵詞：數控技術;計算機輔助設計;數控機床;應用措施

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0010-01

0 引言

隨著我國工業制造業的不斷發展，我國的手工行業逐漸在蕭條萎縮，現在已經大范圍的被工業制造行業趕超，在工業生產技術的推動下，數控機床技術和計算機輔助技術得到了很大的發展空間。這不僅代表著社會發展速度的加快，也代表我國已經完全進入到了工業發展的全新社會生產形勢，是社會經濟發展的核心。

1 數控技術和計算機輔助設計概述

數控技術指的就是數字控制技術，在工業生產中利用數字控制技術可以完成對某道工序環節的自動化控制的先進技術，是當前工業生產中應用的十分廣泛并且自動控制效果十分顯著的一項技術。數控技術在進行工序控制的時候主要針對的是工件的位置、角度以及速度等進行的控制，都可以對機械的工作量和開關進行控制。數控技術的應用是建立在計算機輔助技術之上的一種自動控制技術。計算輔助設計也是數控機床控制系統中的重點環節，指的是通過以計算機輔助技術為載體，通過完成對圖形進行的設計來實現對技術人員機床控制的輔助，計算機輔助技術在數控機床設計中要按照相關的要求進行[1]。在現代化圖形設計中，關于圖形的設計方案較較單一，應用計算機輔助技術可以完成較復雜的設計要求。過去采用人為的方式進行圖形的一一對比是十分耗時耗力的。而通過對計算機輔助技術的應用可以提高圖形設計的效率，尤其是在復雜圖形的設計上。

2 數控技術和計算機輔助設計要點

在數控機床的工作中，數控技術是最為核心的技術，而計算機技術由始終貫穿在整個自動化控制系統之中，發揮的是信息處理的作用，在信息處理的整個過程中，又分為三個關鍵的環節，包括信息采集、信息加工和信息傳輸，以下對三個設計要點展開具體的論述，以實現最佳的研究效果。

2.1 信息采集

信息采集在計算機信息處理的過程中發揮的是最基礎的作用，也是首要的一個環節。信息采集對于信息處理是否精準都有很大的影響，因此在信息采集的階段較做好嚴格的把控。以數控切割機床為例，它的數據采集主要是以所有的二維圖形為主，信息采集的精度要控制在0.0001的范圍內，超出這個范圍的信息都會降低準確性，利用計算機輔助技術可以最大程度的實現加工的精度和自動控制的效率，應用效果十分好。在數控切割機加信息采集中，計算機輔助技術對信息的采集包括信息采集和其他輔助信息采集，在信息采集工作流程的設計上也要嚴格的遵守相應的標準，即待加工圖形—掃描—利用CAD繪制封閉面—圖形分解—生產文件—編制代碼—控制執行機構。

2.2 信息加工

信息采集結束之后，接下來要進行的就是信息加工，信息加工也是計算機輔助技術的重點環節。在信息加工的整個過程中，所應用的操作平臺與計算機輔助技術的設計平臺保持一致，通過對計算機輔助技術的應用，對得到的信息進行二次開發，對排料、自動識別過程以及移刀和進刀進行自定義，在加工速度和延時功能的選擇上可以自定義。通過這兩個功能的應用可以實現自動機床加工代碼的輸出，為自動化控制系統的運行提出指示，相比于以往的控制系統，這種方式的實用性更高，應用的效率也更高。但是在這里要提出注意的是，在移刀和進刀點的定義上，要最大程度的保證靈活性，這樣做的目的是能夠技術人員在不同變成的設計中和不同材料的編寫時能夠最大程度的簡化工作路徑，從而更好的避免加工件翹起部分與移刀和進刀頭產生的摩擦和碰撞[2]。

2.3 信息傳輸

信息傳輸是數控技術計算機輔助設計的最后一步，信息傳輸的具體流程是將G碼通過控制模傳遞給執行元件的過程，要讓執行元件自主進行執行過程，計算機輔助技術指負責信息傳輸的工作，在互聯網操作平臺上進行數據傳輸的效果往往十分顯著，并且效率也十分高，主要采用的信息傳輸方式是文件交換和網絡傳輸兩種方式。

3 數控技術和計算機輔助設計在數控機床中的工作流程

在數控技術和計算機輔助設計的數字控制技術工作的過程中，主要采用的是以工控系統為核心，對計算機輔助設計中的代碼進行讀取，對運動代碼G進行讀取，從而實現對各個機床動作部件的統一控制，采用這樣的方式既可以提高自動控制系統的控制效率，而且還能夠最大程度的保證系統運行的安全和穩定性。數控技術和計算機輔助系統的控制核心在于對X、Y軸的電機進行控制的過程，在進行自動控制的過程中的具體流程是：首先對G代碼的數據進行實時的處理，利用數據采取串行的方式對數據函數進行補救，同時，要將運動控制器的插件發出具體的命令，向步進驅動器發出脈沖的信號之后再對其進行控制，以達到X、Y平臺聯動的目的。采用這樣的方式進行數控技術計算機輔助的自動控制可以采用脈沖信號加方向的信號進行控制，需要將運動模式調整為位置的模式，以更好的完成對系統的控制[3]。

4 在數控機床中控制系統的選擇

在數控機床的具體運行中，在進行控制系統選擇的時候要根據相應的需求進行選擇，要對與其相應的平臺做好選擇。以X、Y平臺驅動方式為例，通常針對這一類型的系統在進行控制系統選擇的時候，要用步進控制進行設計，也可以利用伺服控制系統進行設計，在進行兩種控制方式的選擇前，要與控制系統做好相關的匹配。在數控機床中進行控制系統的選擇時，需要引起注意的環節是以步進電機作為開環系統的選擇，步進電機作為開環的選擇就有顯著的優勢，它可以有效的提高工作的效率并減少發動的時間。反之，如果不采用這種設計的方案，將會導致加速的時間過長或表現為十分嚴重的低速共振或者是掉步的現象發生。但是如果不注意系統選擇得匹配的話，也很有可能出現力矩不足的問題，導致這一問題的主要原因是因為加速的時間太短，從而使電機在啟動的時候產生力矩不足，這對控制系統的穩定運行會產生一定影響。

5 結語

總之，隨著我國工業技術的發展，制造工業很快就會完全取締手工工業，制造工業在生產力的提高上更占據優勢。數控技術和計算機輔助設計的要點、信息采集、信息加工和信息傳輸。技術人員在應用的過程中要注意對應用要點的把握，只有建立在科學分析基礎上投入的應用才會發揮出數控機床和計算機輔助設計的最理想效果。

參考文獻

[1] 劉遠林.以數控技術為基礎的機械加工機床探究[J].南方農機，2019（18）：171.

[2] 趙建林.基于PLC機電一體化技術在數控機床中的應用研究[J].數字技術與應用，2019（06）：25-26.

[3] 劉步遠.數控技術在機械加工機床中的應用研究[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2019（05）：158+160.

Application of? CNC Technology and Computer-aided Design in

CNC Machine Tools

GUO Ting-shu

（Baiyin Vocational College of? Mining and Metallurgy， Baiyin? Gansu? 730900）

Abstract：This paper discusses NC technology and computer-aided design， analyzes the main points of NC technology and computer-aided design， studies the workflow of NC technology and computer-aided design in NC machine tools， and the selection of control systems in NC machine tools.

Key words：CNC technology; computer-aided design; CNC machine tools; application measures