摘 要：文章對數(shù)控機床的PC數(shù)控系統(tǒng)在實習(xí)中的可靠性進行了研究。對比傳統(tǒng)數(shù)控機床，通過GH410高速雕銑機在實習(xí)教學(xué)中的使用分析了PC數(shù)控系統(tǒng)存在的可靠性問題，并提出了解決方案。提高機床設(shè)備的抗干擾能力，可以改善PC數(shù)控系統(tǒng)在使用中的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：PC數(shù)控系統(tǒng)；高速雕銑機；可靠性

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展至今，已可以由PC和軟件配合運動控制板完成對數(shù)控機床的控制。在WINDOWS界面下可實現(xiàn)多窗口操作，編程與加工互不影響，使用過程更加方便、快捷、高效，已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢，但要大面積推廣，需要其在實際生產(chǎn)中具備一定的可靠性。

用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法，稱為數(shù)控加工，具體說就是在數(shù)控機床上進行零件自動加工的一種工藝方法。在傳統(tǒng)的手動機械加工中，整個過程都需要經(jīng)過人工操縱機械來實現(xiàn)，很難滿足復(fù)雜零件對加工的要求，數(shù)控機床則可以選定復(fù)雜型面作為加工對象，可以解決普通加工方法難以解決的問題。是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實現(xiàn)高效化和自動化加工的有效途徑。

1 數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀

與傳統(tǒng)機床加工相比，數(shù)控機床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫，換刀過程由程序控制自動進行，因此，工序比較集中[1]。工序集中帶來巨大的經(jīng)濟效益，既減少機床占地面積、節(jié)約廠房，又減少甚至減少了中間環(huán)節(jié)，省時省力。數(shù)控機床加工時，不需人工控制刀具，帶來的好處也較為明顯。由于自動化程度較高，對操作工人的要求降低。數(shù)控工人在加工過程中，大部分時間被排斥在加工過程之外，非常省力，在一定程度上降低了工人的勞動強度。所制造生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加工自動化，免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性。自動換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動生產(chǎn)率。機床能精確加工各種輪廓，而有些輪廓在普通機床上無法加工。數(shù)控機床能力強，特別適合不許報廢的零件、新品研制、急需件的加工。

傳統(tǒng)的通用機床，柔性好但效率低下，而傳統(tǒng)的專用機床，雖然效率很高但對零件的適應(yīng)性很差。使用數(shù)控機床就不會涉及到這些問題，只要改變程序，就可以加工新的零件，且又能自動化操作，柔性好，效率高，可以更好的適應(yīng)市場競爭。

得益于這樣的優(yōu)勢，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化進程，而中國也正處于發(fā)展階段。數(shù)控機床如今已是制造業(yè)的加工母機和國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。它為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟與社會效應(yīng)。

2 PC數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)即是數(shù)控機床的重要組成部分，也是數(shù)控機床的核心，相當(dāng)于數(shù)控機床的大腦。它主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構(gòu)成。所有工作都由計算機的系統(tǒng)程序進行合理地組織，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進行工作。根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，把被加工的機械零件的要求，如形狀、尺寸等信息經(jīng)過計算處理，插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。

截至到目前，從硬件結(jié)構(gòu)上講數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代，第一階段為數(shù)值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數(shù)值邏輯實現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計算和邏輯控制，包括第一代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，第二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)，第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng)；第二個階段為計算機控制階段，其特征是直接引入計算機控制，依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能，包括第四代是小型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第五代是微型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第六代則是PC數(shù)控系統(tǒng)。

由于上世紀90年代開始，PC結(jié)構(gòu)的計算機應(yīng)用的普及推廣，PC構(gòu)架下計算機CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術(shù)的高速進步，制造成本的大幅降低，導(dǎo)致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系[2-3]。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，形成了數(shù)字控制加個人電腦的過渡型結(jié)構(gòu)，既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu)，僅將PC作為交互界面。機床制造商可以在開放系統(tǒng)的平臺上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。當(dāng)前在市場上開放系統(tǒng)基本上有兩種，一種是CNC加PC主板，即把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中，PC板主要運行非實時控制，CNC主要運行以坐標(biāo)軸運動為主的實時控制。另一種是PC加運動控制板，即把運動控制板插入PC機的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實時控制用，而PC機主要作非實時控制。第六代數(shù)控系統(tǒng)界面開放，越來越受到機床制造商的歡迎，成為NC技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。

3 PC數(shù)控系統(tǒng)在實習(xí)中的可靠性

GH410高速雕銑機，是通過PC加運動控制板控制的機床，以DEC4T運動控制卡為控制系統(tǒng)，DEC4T是基于PC機，專門用于控制步進電機和數(shù)字伺服電機的運動控制器，最多可控制4軸4連動，進行直線和圓弧插補等運動，也可以多個控制器鏈接控制更多的運動軸[4]。配合Windows平臺下的EDITACS數(shù)控軟件一同使用，此軟件功能齊全，可以安裝在普通的PC上使用，它不僅是一個包含鉆床，銑床，鏜床，雕刻機和加工中心控制功能的理想數(shù)控軟件，也是一個高度開放的開發(fā)平臺，可以直接控制各種工業(yè)自動化設(shè)備。應(yīng)用此軟件控制機床，可以使整個運動控制過程變得非常方便。此運動控制卡以及配套控制軟件，皆為德國MOVTEC公司產(chǎn)品，該公司一直以來從事專業(yè)運動控制產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。

購買此型號機床，主要用于工科學(xué)生實訓(xùn)操作，希望可以讓學(xué)生把理論知識和實際集合在一起，培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，先進數(shù)控系統(tǒng)的引入也顯得尤為重要，得益于PC數(shù)控系統(tǒng)的種種優(yōu)勢，工件的建模與編程變得更加快捷，操作機床也變得十分方便。但在使用過程中機床也頻繁的出現(xiàn)過一些匪夷所思的故障，具體表現(xiàn)為三種：（1）機床在工作時主軸在無任何征兆的前提下會不時的向Z軸負方向滑行，加工完成后工件尺寸難以得到保證，更為嚴重時會在EDITACS數(shù)控軟件控制端出現(xiàn)“X軸滑差”提示，使得機床干脆無法繼續(xù)工作。（2）機床在工作時不按指定的數(shù)控程序運行，出現(xiàn)亂走刀現(xiàn)象，也由此經(jīng)常發(fā)生撞刀現(xiàn)象，對機床本身和操作人員的安全都構(gòu)成了一定威脅，使整個加工過程難以完成。（3）機床常常在無任何預(yù)兆的情況下脫離控制，EDITACS數(shù)控軟件控制端一切正常，沒有任何問題提示，坐標(biāo)數(shù)值變化與正常加工時無異，但在機床端沒有相應(yīng)的運動現(xiàn)象產(chǎn)生，靜止不動。

為解決這幾種問題，雖然無從下手，但通過長期對異?，F(xiàn)象的觀察和總結(jié)，也嘗試了很多方法，比如重新安裝電腦的操作系統(tǒng)和機床控制軟件、清理電腦內(nèi)部和機床內(nèi)部灰塵、把電控柜里的普通電線換成屏蔽線、強電和弱電分別走線、重新調(diào)試驅(qū)動器參數(shù)、更換新的驅(qū)動器和伺服電機，甚至是重新組裝機床本體，但問題都不見改善，至今依舊存在。但也在探索過程中發(fā)現(xiàn)一些可使問題有輕微緩解的方法，比如注重電控柜通風(fēng)降溫、使用加床工作時間不要過長、控制機床加工過程中走刀速度略低于默認速度等。

4 結(jié)束語

由此分析，以PC加運動控制板來實現(xiàn)控制的第六代數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控加工中的優(yōu)勢體現(xiàn)較為明顯，是今后數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。但其對所控機床本體的結(jié)構(gòu)要求比較嚴格，要求機床具備較強的抗干擾能力，以提高日常工作的穩(wěn)定性，否則很難在實際加工生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

[1]楊進民.數(shù)控銑床過象限現(xiàn)象分析與解決[J].機床與液壓，2011（39）：116-118.

[2]邱潤生，王惠榮.基于PC+運動控制卡的開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究[J].寧夏工程技術(shù)，2006（4）：350-353.

[3]李剛，楊繼東，等.基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)[J].機床與液壓，2006（4）.

[4]康榜聯(lián)，文懷興.基于PC的雕銑機數(shù)控系統(tǒng)的研究[J].機械制造與研究，2007：74-76.

作者簡介：李康（1985-），男，漢族，吉林省吉林市人，本科，助理實驗師，主要研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。