數控技術在數控銑床中的運用分析

余成輝

（核工業成都機電學校，四川 成都 610503）

在信息技術和計算機技術高速發展的背景中，數控技術變得更加成熟和完善，現如今已經廣泛應用在眾多領域中，并且應用成績斐然，是推動加工制造行業高質量發展的重要手段。將數控技術應用在數控銑床中，不僅能夠讓數控銑床的機械加工制造擁有更高的現代化和信息化水平，同時也可顯著提高我國的機械加工制造質量，而且數控技術還能在一定程度上對生產成本進行控制，可為加工制造企業節省大量的人工成本，所以研究數控銑床中數控技術的具體應用，有著十分重要的經濟意義和社會意義。

1 數控技術

數控技術，就是利用數字信息對機械的運動和工作進行控制，數控技術融合了多項現代化先進技術，精密程度較高，可有效提高機械加工制造和效率，并賦予了現代制造業較高的智能化水平。在數控技術的支持下，數控機床的加工精度被進一步提升，這可從源頭上保證生產質量，避免缺陷產品的產生，是產品合格率的重要保障。除此之外，在數控銑床中應用數控技術，數控機床還能擁有自動換速和自動換刀的能力，這在很大程度上實現了機械生產的自動化。除此之外，數控技術還具有較強的適應性，可以確保數控機床能夠按照其對應的程序自動化加工，這也就意味著數控程序可以決定數控加工的過程，如果加工對象發生改變，那么工作人員也只需要對程序進行相應調試，數控技術就會輔助數控機床自動進行其他操作，這可從源頭上降低機床對人工的依賴。在科學技術高速發展的背景中，我國的數控技術發展態勢良好，但是與國際上的先進水平相比，依然存在著一定的差距，無法高質量滿足實際的機械加工制造需求，技術人員對核心技術的研發能力明顯不足，這都是我國數控技術在未來需要面臨的主要挑戰和難題。

2 數控銑床

數控銑床也就是CNC銑床，利用數字化信號進行控制，與一般的銑床相比，數控銑床雖然結構和加工工藝基本相似，但是卻擁有著更高的智能化和自動化水平，所以在機械加工制造中的應用也更為廣泛。數控銑床的加工能力卓越，其適應性和靈活性要明顯優越于普通銑床，這一特點在精密零件加工制造中尤為明顯，例如在加工三維空間曲面類零件時，數控銑床能夠在源頭上保證加工精度，并可最大程度地規避人為操作失誤。數控銑床的形式多種多樣，不同類型的數控銑床擁有著不同的加工特點，但是無論何種數控銑床，通常都是由工作臺、床身、升降臺、銑頭以及橫進給部分組成。

3 數控銑床的結構與工作流程

3.1 數控銑床的結構

CPU控制操作系統、測量反饋系統、邏輯控制器、控制裝置與輸入輸出裝置、伺服系統和驅動裝置、計算機數控系統等是數控銑床的主要結構組成，不同的結構單元也有著不同的作用。

（1）計算機數控系統。計算機數控系統也就是CNC裝置，由這個稱呼不難看出，CNC裝置在數控銑床中發揮的重要作用。計算機數控系統擁有相對復雜的結構，由檢測反饋裝置、系統通信接口板、控制命令軟件、計算機系統、PLC接口等共同構成，在計算機數控系統的支持下，數控銑床可以自動執行已經輸入的加工程序，進而實現零件的自動化加工。總的來說，計算機控制系統在數控銑床，承擔著輸出控制命令的職責，正確執行加工命令，是實現數控銑床零件自動加工制造的關鍵所在。

（2）伺服系統與驅動裝置和測量反饋系統。在數控銑床中，伺服系統和驅動裝置是重要的組成結構，也是確保數控銑床安全穩定運行的關鍵所在。測量反饋系統能夠對刀具的速度和位置進行及時測量，工作人員就可借此對進給速度進行閉環控制。而且，伺服系統還能夠對相關指令進行及時準確獲取，所以可顯著提高機械加工質量和效率，并確保整個加工過程規范無誤。

（3）控制裝置和輸入輸出裝置。控制裝置可顯著提高人和數控銑床之間的合作緊密度，并且能夠自動記錄和自動化分析工件的加工程序，所以可增強工件加工工序的合理性。數控銑床在控制裝置和輸入輸出裝置的共同作用下，可將被記錄的加工程序傳遞給控制系統，而且借助計算機集成制造系統和柔性制造系統，外部設備和數控銑床之間的信息可以產生交流。

（4）可編程邏輯控制器與CPU控制操作。在數控銑床中，可編程邏輯控制器與CPU控制操作主要是起到執行計算機系統中的順序動作和邏輯運算的作用，可編程邏輯控制器在應用過程中主要是利用模擬式輸入（輸出）或數字輸入（輸出）來控制各類生產機械，其元件組成非常復雜，它的工作運行程序為：采樣輸入、執行用戶程序以及刷新輸出，每完成一次程序循環就是完成一個控制器的掃描周期。I/O控制電路能夠和電氣控制設備的管理系統相結合，在接收數控系統指令的同時，還能將指令進行轉換為程序控制信息，這是實現數控銑床自動化加工的重要保障。一般來說，大型可編程控制器重量和體積都比較大，在移動和安裝過程中操作都不是很方便，但是由于其突出的功能，更加適合進行規模化、批量化、產業化發展。

（5）數控銑床的各功能主體。各功能主體是數控銑床系統的重要組成部分，不僅是數控系統命令的直接執行者，也是數控系統的控制目標。

3.2 數控銑床與數控系統的運行流程

若想進一步提高數控技術在數控銑床中的應用價值，技術人員就需要對數控銑床與數控系統的運行流程進行明確。數控銑床在運行過程中，首先需要將加工步驟、加工工序、零件和工件之間的相對位移轉化為數字化的代碼，然后生成NC程序并將程序輸入到系統中，人工和控制介質輸入是最常用的NC程序輸入方式，在所有程序輸入結束后，數控系統將指令發送出來，數控銑床接收指令后就會按照其所接到的指令進行操作。

（1）轉譯編碼。在對編碼程序進行轉譯時，數控系統首先會將接收到的相關信息轉化成標準代碼，然后再將標準代碼轉化成刀補處理工序數據所對應的格式。

（2）刀補處理工序。在數控銑床加工制造過程中，只有對位移曲線位移速度進行精準控制，工件才能被切削出預期的形狀，才能滿足最終的使用標準。數控銑床的零件加工質量和效率，受刀具位移變化影響嚴重，所以操作人員在接收到工件加工程序后，還需要第一時間將工件的加工輪廓轉化為刀具中心軌跡，確保刀具實現準確位移，進而保證加工的精度。

（3）插補處理。在進行插補作業時，數控銑床會按照一定的內插周期，并根據工件的供彈速度和加工順序，精準計算出共彈軸的位置指令，然后將該指令傳輸給伺服驅動控制系統，進而實現對工件的切削與磨銑。

（4）可編程邏輯控制器控制。可編程是邏輯控制器的最突出的特點，可編程邏輯控制器的主要任務是對動作指令進行控制，所以可編程邏輯控制器在控制過程中，可以按照不同的程序控制動作指令，并能夠與數控銑床的電氣設備、傳感器等產生關聯，以保證數控銑床能夠嚴格遵循事先設定的邏輯程序，同時嚴格按照工件的加工工序執行加工動作。

4 提高數控技術在數控銑床中的應用價值的優化策略

4.1 加大數控技術的研發力度

數控銑床在應用過程中，數控技術是非常重要的技術支持，能夠顯著提高數控銑床加工精度和加工速度，為了進一步提高數控技術的應用價值，相關技術人員就必須要加大對數控技術的研發力度，實際能夠真正滿足實際加工生產需求。技術人員需要以國際先進水平為目標，努力提高我國數控銑床的智能化和自動化水平，促使中國制造能夠真正位于世界前列。

（1）強電關斷程序軟件。在機械設備中，很少會使用到強電關斷程序軟件，其在數控銑床中的應用也剛進入探索階段，但是該軟件能夠顯著提高數控銑床的安全控制水平，現如今也已經成為提高數控技術應用價值的重點研究內容。在強電關斷程序軟件的支持下，數控系統就可以及時檢測到強電關斷信號，同時不再對其他控制信號進行反應，所以在檢測到強電關斷信號后，系統會自動進入到強電關斷模式中，所有任務也會自行進入鎖定狀態，不再執行，如果沒有人員進行干預，人為啟動，系統將會一直保持自鎖狀態，所以這個程序軟件可顯著提高數控銑床加工制造過程的穩定性和安全性。

（2）動作順序連鎖控制程序軟件。對數控技術進行深入研究，技術人員還需要將關注點放在對動作順序連鎖控制程序軟件的研發上，因為在數控銑床的加工制造過程中，所有的工作程序都擁有較高的紀律性，只有程序的規范運行才不會出現偏差。所以為了保證數控銑床在運行過程中工作程序的規范，技術人員就需要借助動作順序連鎖控制程序軟件對程序的運行進行技術支持，確保所有加工工序的順序進行，從源頭上避免工序混亂狀況的產生。

4.2 提高操作人員綜合素質

雖然數控銑床有著較高的自動化水平，但是仍然不能完全脫離人工，需要相關操作人員進行輔助和配合，因為數控銑床的精密性和復雜性較高，所以對工作人員的綜合素質提出了更為嚴苛的要求，如果工作人員的素質水平不過關，就會嚴重影響數控銑床的加工制造水平，這也就要求制造行業必須要強化對工作人員的培訓力度，能夠及時開展必要的技術經驗交流會，幫助工作人員及時掌握先進的技術和理念，在豐富工作經驗的同時，提高他們的技術水平和操作能力。不可否認，加工制造企業面臨著人才匱乏的不利局面，這也在一定程度上影響了數控技術的深入研究和發展，需要引起政府和高校的注意，強化對人才的培養力度，為數控技術的深入發展奠定扎實的人才基礎。高等學府作為優秀人才的培養基地，承擔著向社會輸出優秀人才的重任，所以高校也要在政府的引導下，深化進行校企合作，通過建立起良好的校企合作關系，為制造行業輸入源源不斷的動力和血液。值得一提的是，在校企合作過程中，加工制造企業的一線技術人員可以深入到校園中去，具體擔任實踐型課程的導師，幫助高校學生進行理論與實踐的轉化，不斷提高高校數控專業教學水平，進而為制造行業的長遠健康發展提供充足的、綜合素質過硬的、具有一定創新能力的高素質人才。

4.3 對刀具使用進行科學管理

刀具使用的科學性與合理性直接影響著數控銑床的加工精度和加工效率，所以為了充分發揮出數控技術在數控銑床中的應用價值，技術人員就必須要對刀具的使用進行科學管理，同時能夠深刻認識到刀具使用管理的重要性，并能夠結合加工制造的實際過程，探索出更加科學合理的刀具使用管理流程，進一步提高刀具的使用效率和水平。具體可以通過以下幾點實現：首先，相關技術人員要科學合理的選擇刀具，確保刀具的強度、耐磨性、剛性等技術參數能夠切實滿足數控銑床的具體生產需求，因為在長時間的加工制造過程中，刀具經常存在著磨損或者崩裂的情況，如果沒有及時發現將會嚴重影響刀具的加工質量，所以刀具選擇是提高加工精度的關鍵所在。其次，技術人員也要結合實際加工需求，及時進行刀具更換，因為數控銑床加工制造通常處于高壓和高溫的環境中，在這種惡劣的條件下，刀具的使用性能很容易受到影響，必須進行及時更換，在更換刀具時，工作人員不僅要考慮工件加工的實際需求，同時還要對刀具的磨損情況進行仔細判斷，避免盲目更換，增大制造企業的生產成本。例如，在加工制造精細零件時，就需要選擇使用耐磨性和精度較高的刀具；如果是進行零件的粗加工，對刀具的要求標準可適當降低。總的來說，通過強化刀具管理，不僅可顯著降低返工概率，從源頭上保證加工工件的質量，同時也可在一定程度上提高企業的經濟效益。

綜上所述，在如今這個市場中，數控技術日趨成熟和完善，其應用范圍也在不斷擴大，現如今已經成為我國加工制造行業的重要技術支持，將數控技術應用在數控銑床中，不僅可顯著提高數控銑床的加工精度和加工效率，同時也能賦予數控銑床更高的自動化和智能化水平，有助于推動加工制造行業的高水平發展。因此相關技術人員必須要加強對數控技術的研究力度，對核心技術進行自主研發，使其能夠持平甚至領超世界先進水平，真正讓中國制造在世界工業舞臺中享有一定話語權。