余成輝

（核工業(yè)成都機(jī)電學(xué)校，四川 成都 610503）

在信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的背景中，數(shù)控技術(shù)變得更加成熟和完善，現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中，并且應(yīng)用成績斐然，是推動(dòng)加工制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控銑床中，不僅能夠讓數(shù)控銑床的機(jī)械加工制造擁有更高的現(xiàn)代化和信息化水平，同時(shí)也可顯著提高我國的機(jī)械加工制造質(zhì)量，而且數(shù)控技術(shù)還能在一定程度上對(duì)生產(chǎn)成本進(jìn)行控制，可為加工制造企業(yè)節(jié)省大量的人工成本，所以研究數(shù)控銑床中數(shù)控技術(shù)的具體應(yīng)用，有著十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

1 數(shù)控技術(shù)

數(shù)控技術(shù)，就是利用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和工作進(jìn)行控制，數(shù)控技術(shù)融合了多項(xiàng)現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，精密程度較高，可有效提高機(jī)械加工制造和效率，并賦予了現(xiàn)代制造業(yè)較高的智能化水平。在數(shù)控技術(shù)的支持下，數(shù)控機(jī)床的加工精度被進(jìn)一步提升，這可從源頭上保證生產(chǎn)質(zhì)量，避免缺陷產(chǎn)品的產(chǎn)生，是產(chǎn)品合格率的重要保障。除此之外，在數(shù)控銑床中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，數(shù)控機(jī)床還能擁有自動(dòng)換速和自動(dòng)換刀的能力，這在很大程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械生產(chǎn)的自動(dòng)化。除此之外，數(shù)控技術(shù)還具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以確保數(shù)控機(jī)床能夠按照其對(duì)應(yīng)的程序自動(dòng)化加工，這也就意味著數(shù)控程序可以決定數(shù)控加工的過程，如果加工對(duì)象發(fā)生改變，那么工作人員也只需要對(duì)程序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試，數(shù)控技術(shù)就會(huì)輔助數(shù)控機(jī)床自動(dòng)進(jìn)行其他操作，這可從源頭上降低機(jī)床對(duì)人工的依賴。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景中，我國的數(shù)控技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，但是與國際上的先進(jìn)水平相比，依然存在著一定的差距，無法高質(zhì)量滿足實(shí)際的機(jī)械加工制造需求，技術(shù)人員對(duì)核心技術(shù)的研發(fā)能力明顯不足，這都是我國數(shù)控技術(shù)在未來需要面臨的主要挑戰(zhàn)和難題。

2 數(shù)控銑床

數(shù)控銑床也就是CNC銑床，利用數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行控制，與一般的銑床相比，數(shù)控銑床雖然結(jié)構(gòu)和加工工藝基本相似，但是卻擁有著更高的智能化和自動(dòng)化水平，所以在機(jī)械加工制造中的應(yīng)用也更為廣泛。數(shù)控銑床的加工能力卓越，其適應(yīng)性和靈活性要明顯優(yōu)越于普通銑床，這一特點(diǎn)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(shí)，數(shù)控銑床能夠在源頭上保證加工精度，并可最大程度地規(guī)避人為操作失誤。數(shù)控銑床的形式多種多樣，不同類型的數(shù)控銑床擁有著不同的加工特點(diǎn)，但是無論何種數(shù)控銑床，通常都是由工作臺(tái)、床身、升降臺(tái)、銑頭以及橫進(jìn)給部分組成。

3 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)與工作流程

3.1 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)

CPU控制操作系統(tǒng)、測(cè)量反饋系統(tǒng)、邏輯控制器、控制裝置與輸入輸出裝置、伺服系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)等是數(shù)控銑床的主要結(jié)構(gòu)組成，不同的結(jié)構(gòu)單元也有著不同的作用。

（1）計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)也就是CNC裝置，由這個(gè)稱呼不難看出，CNC裝置在數(shù)控銑床中發(fā)揮的重要作用。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)擁有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由檢測(cè)反饋裝置、系統(tǒng)通信接口板、控制命令軟件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、PLC接口等共同構(gòu)成，在計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的支持下，數(shù)控銑床可以自動(dòng)執(zhí)行已經(jīng)輸入的加工程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)化加工?？偟膩碚f，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在數(shù)控銑床，承擔(dān)著輸出控制命令的職責(zé)，正確執(zhí)行加工命令，是實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床零件自動(dòng)加工制造的關(guān)鍵所在。

（2）伺服系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量反饋系統(tǒng)。在數(shù)控銑床中，伺服系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置是重要的組成結(jié)構(gòu)，也是確保數(shù)控銑床安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。測(cè)量反饋系統(tǒng)能夠?qū)Φ毒叩乃俣群臀恢眠M(jìn)行及時(shí)測(cè)量，工作人員就可借此對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行閉環(huán)控制。而且，伺服系統(tǒng)還能夠?qū)ο嚓P(guān)指令進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確獲取，所以可顯著提高機(jī)械加工質(zhì)量和效率，并確保整個(gè)加工過程規(guī)范無誤。

（3）控制裝置和輸入輸出裝置?？刂蒲b置可顯著提高人和數(shù)控銑床之間的合作緊密度，并且能夠自動(dòng)記錄和自動(dòng)化分析工件的加工程序，所以可增強(qiáng)工件加工工序的合理性。數(shù)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(tǒng)，而且借助計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和柔性制造系統(tǒng)，外部設(shè)備和數(shù)控銑床之間的信息可以產(chǎn)生交流。

（4）可編程邏輯控制器與CPU控制操作。在數(shù)控銑床中，可編程邏輯控制器與CPU控制操作主要是起到執(zhí)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的順序動(dòng)作和邏輯運(yùn)算的作用，可編程邏輯控制器在應(yīng)用過程中主要是利用模擬式輸入（輸出）或數(shù)字輸入（輸出）來控制各類生產(chǎn)機(jī)械，其元件組成非常復(fù)雜，它的工作運(yùn)行程序?yàn)椋翰蓸虞斎?、?zhí)行用戶程序以及刷新輸出，每完成一次程序循環(huán)就是完成一個(gè)控制器的掃描周期。I/O控制電路能夠和電氣控制設(shè)備的管理系統(tǒng)相結(jié)合，在接收數(shù)控系統(tǒng)指令的同時(shí)，還能將指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換為程序控制信息，這是實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床自動(dòng)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(dòng)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(jìn)行規(guī)?；?、批量化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

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

3.2 數(shù)控銑床與數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行流程

若想進(jìn)一步提高數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)人員就需要對(duì)數(shù)控銑床與數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行流程進(jìn)行明確。數(shù)控銑床在運(yùn)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(duì)位移轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的代碼，然后生成NC程序并將程序輸入到系統(tǒng)中，人工和控制介質(zhì)輸入是最常用的NC程序輸入方式，在所有程序輸入結(jié)束后，數(shù)控系統(tǒng)將指令發(fā)送出來，數(shù)控銑床接收指令后就會(huì)按照其所接到的指令進(jìn)行操作。

（1）轉(zhuǎn)譯編碼。在對(duì)編碼程序進(jìn)行轉(zhuǎn)譯時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)首先會(huì)將接收到的相關(guān)信息轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)代碼，然后再將標(biāo)準(zhǔn)代碼轉(zhuǎn)化成刀補(bǔ)處理工序數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的格式。

（2）刀補(bǔ)處理工序。在數(shù)控銑床加工制造過程中，只有對(duì)位移曲線位移速度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，工件才能被切削出預(yù)期的形狀，才能滿足最終的使用標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)控銑床的零件加工質(zhì)量和效率，受刀具位移變化影響嚴(yán)重，所以操作人員在接收到工件加工程序后，還需要第一時(shí)間將工件的加工輪廓轉(zhuǎn)化為刀具中心軌跡，確保刀具實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確位移，進(jìn)而保證加工的精度。

（3）插補(bǔ)處理。在進(jìn)行插補(bǔ)作業(yè)時(shí)，數(shù)控銑床會(huì)按照一定的內(nèi)插周期，并根據(jù)工件的供彈速度和加工順序，精準(zhǔn)計(jì)算出共彈軸的位置指令，然后將該指令傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削與磨銑。

（4）可編程邏輯控制器控制?？删幊淌沁壿嬁刂破鞯淖钔怀龅奶攸c(diǎn)，可編程邏輯控制器的主要任務(wù)是對(duì)動(dòng)作指令進(jìn)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(dòng)作指令，并能夠與數(shù)控銑床的電氣設(shè)備、傳感器等產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，以保證數(shù)控銑床能夠嚴(yán)格遵循事先設(shè)定的邏輯程序，同時(shí)嚴(yán)格按照工件的加工工序執(zhí)行加工動(dòng)作。

4 提高數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用價(jià)值的優(yōu)化策略

4.1 加大數(shù)控技術(shù)的研發(fā)力度

數(shù)控銑床在應(yīng)用過程中，數(shù)控技術(shù)是非常重要的技術(shù)支持，能夠顯著提高數(shù)控銑床加工精度和加工速度，為了進(jìn)一步提高數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，相關(guān)技術(shù)人員就必須要加大對(duì)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)力度，實(shí)際能夠真正滿足實(shí)際加工生產(chǎn)需求。技術(shù)人員需要以國際先進(jìn)水平為目標(biāo)，努力提高我國數(shù)控銑床的智能化和自動(dòng)化水平，促使中國制造能夠真正位于世界前列。

（1）強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件。在機(jī)械設(shè)備中，很少會(huì)使用到強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件，其在數(shù)控銑床中的應(yīng)用也剛進(jìn)入探索階段，但是該軟件能夠顯著提高數(shù)控銑床的安全控制水平，現(xiàn)如今也已經(jīng)成為提高數(shù)控技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的重點(diǎn)研究內(nèi)容。在強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件的支持下，數(shù)控系統(tǒng)就可以及時(shí)檢測(cè)到強(qiáng)電關(guān)斷信號(hào)，同時(shí)不再對(duì)其他控制信號(hào)進(jìn)行反應(yīng)，所以在檢測(cè)到強(qiáng)電關(guān)斷信號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到強(qiáng)電關(guān)斷模式中，所有任務(wù)也會(huì)自行進(jìn)入鎖定狀態(tài)，不再執(zhí)行，如果沒有人員進(jìn)行干預(yù)，人為啟動(dòng)，系統(tǒng)將會(huì)一直保持自鎖狀態(tài)，所以這個(gè)程序軟件可顯著提高數(shù)控銑床加工制造過程的穩(wěn)定性和安全性。

（2）動(dòng)作順序連鎖控制程序軟件。對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行深入研究，技術(shù)人員還需要將關(guān)注點(diǎn)放在對(duì)動(dòng)作順序連鎖控制程序軟件的研發(fā)上，因?yàn)樵跀?shù)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(jì)律性，只有程序的規(guī)范運(yùn)行才不會(huì)出現(xiàn)偏差。所以為了保證數(shù)控銑床在運(yùn)行過程中工作程序的規(guī)范，技術(shù)人員就需要借助動(dòng)作順序連鎖控制程序軟件對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行技術(shù)支持，確保所有加工工序的順序進(jìn)行，從源頭上避免工序混亂狀況的產(chǎn)生。

4.2 提高操作人員綜合素質(zhì)

雖然數(shù)控銑床有著較高的自動(dòng)化水平，但是仍然不能完全脫離人工，需要相關(guān)操作人員進(jìn)行輔助和配合，因?yàn)閿?shù)控銑床的精密性和復(fù)雜性較高，所以對(duì)工作人員的綜合素質(zhì)提出了更為嚴(yán)苛的要求，如果工作人員的素質(zhì)水平不過關(guān)，就會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)控銑床的加工制造水平，這也就要求制造行業(yè)必須要強(qiáng)化對(duì)工作人員的培訓(xùn)力度，能夠及時(shí)開展必要的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，幫助工作人員及時(shí)掌握先進(jìn)的技術(shù)和理念，在豐富工作經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，提高他們的技術(shù)水平和操作能力。不可否認(rèn)，加工制造企業(yè)面臨著人才匱乏的不利局面，這也在一定程度上影響了數(shù)控技術(shù)的深入研究和發(fā)展，需要引起政府和高校的注意，強(qiáng)化對(duì)人才的培養(yǎng)力度，為數(shù)控技術(shù)的深入發(fā)展奠定扎實(shí)的人才基礎(chǔ)。高等學(xué)府作為優(yōu)秀人才的培養(yǎng)基地，承擔(dān)著向社會(huì)輸出優(yōu)秀人才的重任，所以高校也要在政府的引導(dǎo)下，深化進(jìn)行校企合作，通過建立起良好的校企合作關(guān)系，為制造行業(yè)輸入源源不斷的動(dòng)力和血液。值得一提的是，在校企合作過程中，加工制造企業(yè)的一線技術(shù)人員可以深入到校園中去，具體擔(dān)任實(shí)踐型課程的導(dǎo)師，幫助高校學(xué)生進(jìn)行理論與實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，不斷提高高校數(shù)控專業(yè)教學(xué)水平，進(jìn)而為制造行業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展提供充足的、綜合素質(zhì)過硬的、具有一定創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

4.3 對(duì)刀具使用進(jìn)行科學(xué)管理

刀具使用的科學(xué)性與合理性直接影響著數(shù)控銑床的加工精度和加工效率，所以為了充分發(fā)揮出數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)人員就必須要對(duì)刀具的使用進(jìn)行科學(xué)管理，同時(shí)能夠深刻認(rèn)識(shí)到刀具使用管理的重要性，并能夠結(jié)合加工制造的實(shí)際過程，探索出更加科學(xué)合理的刀具使用管理流程，進(jìn)一步提高刀具的使用效率和水平。具體可以通過以下幾點(diǎn)實(shí)現(xiàn)：首先，相關(guān)技術(shù)人員要科學(xué)合理的選擇刀具，確保刀具的強(qiáng)度、耐磨性、剛性等技術(shù)參數(shù)能夠切實(shí)滿足數(shù)控銑床的具體生產(chǎn)需求，因?yàn)樵陂L時(shí)間的加工制造過程中，刀具經(jīng)常存在著磨損或者崩裂的情況，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)將會(huì)嚴(yán)重影響刀具的加工質(zhì)量，所以刀具選擇是提高加工精度的關(guān)鍵所在。其次，技術(shù)人員也要結(jié)合實(shí)際加工需求，及時(shí)進(jìn)行刀具更換，因?yàn)閿?shù)控銑床加工制造通常處于高壓和高溫的環(huán)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(jìn)行及時(shí)更換，在更換刀具時(shí)，工作人員不僅要考慮工件加工的實(shí)際需求，同時(shí)還要對(duì)刀具的磨損情況進(jìn)行仔細(xì)判斷，避免盲目更換，增大制造企業(yè)的生產(chǎn)成本。例如，在加工制造精細(xì)零件時(shí)，就需要選擇使用耐磨性和精度較高的刀具；如果是進(jìn)行零件的粗加工，對(duì)刀具的要求標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低?？偟膩碚f，通過強(qiáng)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(zhì)量，同時(shí)也可在一定程度上提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，在如今這個(gè)市場(chǎng)中，數(shù)控技術(shù)日趨成熟和完善，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)如今已經(jīng)成為我國加工制造行業(yè)的重要技術(shù)支持，將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在數(shù)控銑床中，不僅可顯著提高數(shù)控銑床的加工精度和加工效率，同時(shí)也能賦予數(shù)控銑床更高的自動(dòng)化和智能化水平，有助于推動(dòng)加工制造行業(yè)的高水平發(fā)展。因此相關(guān)技術(shù)人員必須要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研究力度，對(duì)核心技術(shù)進(jìn)行自主研發(fā)，使其能夠持平甚至領(lǐng)超世界先進(jìn)水平，真正讓中國制造在世界工業(yè)舞臺(tái)中享有一定話語權(quán)。