1、数控技术在机床加工中的应用研究【摘要】数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。由于数控机床高加工精度、高生产率的特点，在制造业中的应用比例越来越大，有效地保证了产品质量和产量。本文主要阐述了有关数控技术在机床加工中的应用研究。 【关键词】数控技术，机床加工，应用研究 中图分类号：C37 文献标识码：A 一.前言 随着科学技术的不断发展和进步，生产与自动化的观念逐渐深入人心。数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，而且连发展中国家也大量采用。机械制造业是当前发展最快的行业之一，作为当代制造业的重要工具，数控机床在各个领域中广泛应
2、用，越来越重要。针对数控技术在机床加工中的应用进行深入的研究和探讨。 二.数控机床原理 数控机床一般由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。信息载体即穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，用于记录程序编制的内容，并通过光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等读入装置输送给数控装置。数控装置是数控机床的核心，也就是常说的 NC（普通数控装置） 或 CNC（计算机数控装置） ，NC 是数控机床发展初期的一种形式，现在的数控机床大多使用 CNC 系统。数控装置的作用是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，完成零件加工。伺服系统是数控机床的执行部分，由电动机
3、和传动装置组成。伺服系统接受数控装置传来的指令脉冲信号，控制机床执行件（工作台或刀架）运动的位移和速度。 机床本体主要是机械部件，包括主运动部件、进给运动部件和支承部件等。对于数控机床部件来讲，机械部件结构较通用机床简单，但其各项技术指标要求比通用机床要高。在数控机床上进行加工时，首先根据零件图编制程序，编程的代码和指令格式大多符合 ISO 标准和相应的国家标准。然后将程序通过信息载体输入到 NC 或 CNC 中，由数控系统根据程序内容发出指令，一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动，另一方面控制机床的其它辅助运动，如主轴转速、转向选择，冷却泵的开停等。两方面协同动作，共同
4、完成加工内容。数控机床加工零件的过程如图 1 所示。 三.数控加工技术具有如下特点 1.生产效率高 由于计算机技术突飞猛进的发展，给数控设备提供了良好的技术基础。在现今科技发达的社会中，数控加工技术是重要组成部分，在现代模具制造业中具有重要作用。目前掌握先进的数控加工技术是模具专业人才适应社会飞速发展的关键，所以掌握数控加工特点与工艺显得尤为重要。它不但可以减轻操作者的劳动强度， 精确加工传统机床无法处理的复杂零件，有效提高加工质量和效率，而且也为改变传统机械行业的生产模式带来进步，同时也为人们的工作模式带来变革。而且还可以改善工人们的劳动条件。另外，数控机床加工足能再一次装夹中加工多个加工表
5、面，一般只检测首件，所以可以省区普通机床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，其综合效率明显提高。 2.加工精度高 数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要。同时，由于在数控机床加工过程中，是用数字程序控制实现自动加工，操作人员并不参与，所以消除了操作者的人为误差，工件的加工精度全部由数控机床保证。且加工误差还可以由数控系统通过软件技术进行补偿校正。同时，由于数控加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响。较容易保证
6、一批零件尺寸的一致性，只要上艺设计和稃序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度。因此，采用数控加工可以提高零件加工精度和产品质量。 四.数控技术在机床加工中的应用 1.认真分析零件图样，确定工件的装夹方式与设计夹具 能否认真分析零件图样将直接影响零件加工程序的编制及零件加工结果。因此，我们首先，必须审核加工零件轮廓的几何条件，对图样上不详尺寸及封闭的尺寸链进行处理。同时，确定控制其尺寸精度（尺寸公差）所要求的加工工艺，例如，在车削时，如沿 X 坐标轴运动的方向与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度。另外，在编程前要考虑并确定相关技术处理的方案。此外对零件的表面粗糙度，毛坯，材
7、料与热处理，加工件数的要求均为工序安排及走刀路线的确定等不可忽视的重要参数。其次，确定工件的装夹方式与设计夹具。我们必须要根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，它具有高转速、高精度、高夹紧力、调爪方便、使用寿命长等优点，可获得理想的夹持精度，从而满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。如果采用液压自动定心中心架，定心精度可达 0.03mm。 2.确定好加工方案 加工前要对所加工的零件拟定具体的加工方案。加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。数控机床是应用数字控制原理，
8、以数值数据的形式描述操作命令，并按照规定的程序自动进行工作过程的机床。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。所以，加工前必须要对零件进行拟定加工方案。特别是在数控车床加工中，加工工艺的制定则比普通车床显得更为重要，也要更为详细，因为在普通车床加工中，制定了工艺卡，操作者按加工工艺进行操作，在加工中如遇到某些问题， （如在加工内孔时，铁屑堵塞，可停机清理） ，可灵活进行调整处理，不会受太大影响，而数控车床则不同。数控车床受控于程序指令，加工过程都是
9、自动进行加工的，每一个数据、加工路线、刀具、切削用量的不合理，都会造成工作量的成倍增加。因此，我们必须要对加工工艺过程分析，拟定加工方案，选择合适的刀具和切削用量，确定加工线路和加工内容，设计合适的夹具及装夹方法等。 3.控制金属切削机床 当今机床行业的计算机数控化已成为技术进步的大趋势。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点。机床数控系统、质量与精度、零部件的材料性能等各项技术参数，是以各加工工位、上序的具体技术要求，分解成各个单一的技术指标，因而机床结构相对简洁、数控系
10、统稳定可靠，其加工技艺数据库固化存数控系统中。而金属切削是研究金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。 4.合理编程，高效生产 数控编程就指技术人员根据加工零件的图样和工艺要求，将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作，按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编写加工程序的过程。因此，我们必须坚持合理编程，保证零件加工质量。根据图纸要求编制出的加工程序应符合每个单独的几何要素（即直线，斜
11、线和圆弧等）的要求。在加工程序的编制工作中，应以最少的程序段数来实现对零件的加工，以减少出错的机率，提高编程工作的效率，合理调用 G 命令使程序段最少构成零件加工的各条程序。对于主程序段数要在保证其加工精度的条件下进行计算才能得到的非曲线轨迹零件的加工，此非圆曲线应按逼近原理划分成若干个主程序段。这种操作不仅可以大大减少参数计算的工作量，还能减少程序输入的时间和机床内存的占有量。合理地选择 G 命令，不仅可以使程序段减少，还能保证走刀路线最短。 五.结束语 总之，数控技术是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。由于数控机床是
12、机电工业的重要基础装备，是汽车、石化、电子等支柱产业及重矿产业生产现代化的最主要手段，也是世界第三次产业革命的一个重要内容。所以，针对数控技术在机床加工中的应用研究是有着十分重要的意义。 参考文献： 1张建刚,胡大泽.数控技术M.武汉:华中科技大学出版社,2012. 2刘颖.CAXA 制造工程师在数控加工制造中的应用J.CAD/CAM 与制造业信息化,2012. 3薛胜伟.网络化数控机床故障设置与考核系统的设计与开发D.南京理工大学.2011. 4姜家吉.基于 STEPNc 的数控系统结构与关键技术的研究J机床与液压.2010，(6) 5辛长德.数控技术在机械制造中应用及发展J.科技创新与应用,2012(8). 6刘莉.浅谈机械制造中数控技术的应用及发展J.科技创新与应用,2012(13).
