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中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0270-02
0 引言
目前在機械制造行業(yè)中越來越多的應用到了數(shù)控加工，自然對此類人才的需求也就與日俱增了。但因為數(shù)控設備的價格很昂貴，很難做到每個學生都有足夠的操作數(shù)控機床的時間，并且如果學生操作失誤，很容易造成數(shù)控設備的損壞，既占用了設備加工時間，又增大了風險。因此，如何增加學生的實踐操作機會，提高學生的實踐動手能力，培養(yǎng)出更多的相關專業(yè)人才，就成為擺在廣大職業(yè)院校的一道難題。各高職院校必須重視這一問題，探索出一套適合自己現(xiàn)狀的教學方法和教學模式。數(shù)控仿真系統(tǒng)的應用可以有效的解決學生缺乏實踐操作機會的問題，因為該系統(tǒng)可以通過進行數(shù)控加工全過程的演示，比如數(shù)控加工程序的編制、虛擬仿真數(shù)控機床的操作、工件加工和測量等，讓學生了解和掌握到數(shù)控機床的各項程序指令和基本操作方法，為今后的實際操作打下良好的基礎。
分析數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機床編程與操作實訓教學中的應用可以發(fā)現(xiàn)，它作為前期的輔助教學手段已經成為了一種最安全有效的教學方法和教學途徑。
1 數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機床編程與操作實訓教學中的應用
1.1 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以提高教學效率、節(jié)約成本。數(shù)控設備價格昂貴，數(shù)量有限。數(shù)控仿真系統(tǒng)通過計算機大量配置終端，徹底解決了數(shù)控機床數(shù)量不足的難題。同時數(shù)控仿真系統(tǒng)不存在安全問題，若操作失誤，系統(tǒng)會及時報警，并不會出現(xiàn)安全事故。不僅鞏固了學生的操作能力，讓學生有更多的實踐學習機會，也在很大程度上節(jié)約了教學成本，是數(shù)控機床編程與操作實訓教學前期良好的輔助教學手段。
1.2 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以減少教師的工作量，提高教學質量。傳統(tǒng)教學中，數(shù)控程序批閱的工作量非常大而且繁瑣。應用數(shù)控仿真系統(tǒng)，學生程序出現(xiàn)小的失誤，數(shù)控仿真系統(tǒng)會及時報警，幫助學生改正編程過程中的錯誤。數(shù)控仿真系統(tǒng)自帶的考試功能能夠自動記錄學生操作過程的失誤，自動評分，極大的減少了教師工作量，提高教學質量。
1.3 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以提高學生的學習積極性。數(shù)控機床編程與操作實訓是理論和實踐相結合的課程，按照傳統(tǒng)的方法在課堂上講授編程指令，學生很難理解這些指令的內涵以及與實際應用之間的關系，學生會感覺空洞、枯燥、提不起興趣，而利用數(shù)控仿真系統(tǒng)進行多媒體教學，直觀地向學生展示編程指令的實際加工應用，學生可以將所學的指令在數(shù)控仿真系統(tǒng)上進行模擬加工，發(fā)現(xiàn)編程過程中出現(xiàn)的錯誤，教師針對學生的錯誤及時進行講解，讓編程指令變得具體、形象，增強了學生的學習積極性。
1.4 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以增強學生動手操作能力。教師把數(shù)控機床操作的課程安排在實訓車間來講授，其一受數(shù)控機床數(shù)量的限制，學生自己動手操作的時間不足；其二學生操作一旦出現(xiàn)失誤，輕則造成刀具或者機床的損壞，重則造成安全事故的發(fā)生。因此在進行數(shù)控機床實際操作之前，應先利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，增強學生的動手操作能力。數(shù)控仿真系統(tǒng)采用的操作面板和按鍵功能與實際的數(shù)控機床完全相同，學生可以在數(shù)控仿真系統(tǒng)上自己動手操作機床來加深理解。即使操作過程中有失誤的地方，仿真系統(tǒng)也只是及時出現(xiàn)報警提示，而不會造成安全事故的發(fā)生，這樣學生就可以放心大膽地進行各種操作練習，從而增強了學生的動手操作能力。經過了大量的數(shù)控仿真系統(tǒng)的操作練習，再到數(shù)控機床進行實際操作，就會避免安全事故的發(fā)生。
1.5 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。學生在學習數(shù)控編程時，如果不利用數(shù)控仿真系統(tǒng)進行驗證，很難發(fā)現(xiàn)編程過程中出現(xiàn)的小的失誤。利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，即使再小的錯誤，如數(shù)字0輸成字母O，坐標值掉了小數(shù)點，字母Z輸成數(shù)字2等等，數(shù)控系統(tǒng)都會及時報警，程序無法運行。因此要在數(shù)控仿真系統(tǒng)上正確的運行程序，必須保證輸入的程序是正確無誤，這就培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。數(shù)控程序沒有60分、90分，只有0分和100分。
1.6 利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，可以實現(xiàn)網絡教學和遠程培訓。隨著社會對技能人才的大量需求，職業(yè)院校還應擔負起社會勞動力的培訓任務，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)和網絡搭建的平臺，進行遠程教育將成為一種新的教育教學模式，它打破了地域和時間的限制，擴大培訓人員的數(shù)量，縮短了培訓的周期。
2 數(shù)控仿真系統(tǒng)應用中的注意事項
2.1 數(shù)控仿真系統(tǒng)只能檢查程序的對錯，無法檢查程序的好壞。數(shù)控仿真系統(tǒng)對數(shù)控程序編寫技巧、加工工藝安排無法檢查。教師應在課堂上重點講解這些問題，學生應結合所掌握的加工方法，進行加工工藝安排，然后在數(shù)控仿真系統(tǒng)上進行模擬練習。
2.2 數(shù)控仿真系統(tǒng)只能完成加工過程，不能檢查加工質量。數(shù)控仿真系統(tǒng)在切削速度、進給量、吃刀量等對加工質量的影響無法體現(xiàn)，實際加工中的刀具磨損在數(shù)控仿真系統(tǒng)里也不存在。在數(shù)控仿真系統(tǒng)里，只要程序是正確的，加工完成后的尺寸就是絲毫不差的。但是在實際操作中，刀具磨損、各種加工參數(shù)的設置都會影響最終的加工結果。數(shù)控仿真系統(tǒng)的使用，會在一定程度上讓學生放松對產品質量和生產安全的認識。因此數(shù)控仿真系統(tǒng)只能用于數(shù)控機床編程與操作實訓教學前期輔助教學，不能完全拋開實際機床的實習內容，后期還要安排適當?shù)膶嵙晻r間，通過實際操作來糾正以上不足。
綜上所述，數(shù)控仿真系統(tǒng)盡管畢竟和實際機床還是有很多區(qū)別，無法真正替代實際機床，但是數(shù)控仿真系統(tǒng)減少了資金投入，充分利用有限資源，提高了學生的學習興趣，調動了學生的學習積極性，減輕了老師的工作量，對于學生動手操作機床的能力培養(yǎng)，也起到了提高和增強的
作用。
參考文獻：
0 引言
對刀在數(shù)控加工過程中占很重要的作用，在實際加工過程中，對刀的精度直接影響加工的精度，還直接影響加工效率，對刀方式有多種，在加工過程中要明確對刀的方法，明確哪種方法最簡單，在什么情況下使用何種方式，以及在對刀過程中的優(yōu)缺點、使用條件等。
1 對刀原則
①選定的對刀點位置，應便于數(shù)字處理和使程序編制簡單。②在機床上容易找正，便于確定工件零點的位置。③加工過程中便于檢查。④引起的加工誤差小。
2 對刀方法
2.1 試切對刀法
2.1.1 x，y向對刀。①在工作臺上裝夾工件，同時在工件的四個側面預留對刀位置。②啟動主軸旋轉，并移至工件附近和工件的左側面，略碰到工件表面，在面板上記錄坐標值，如-240.500，然后抬刀移至工件的右側面，在面板上記錄坐標值，如-340.500。③在機床坐標系中X方向，可以得工件坐標系原點的坐標值為{-240.500+ （-340.500）}/2=-290.500。④同時測得工件Y方向機床坐標系中的位置。
2.1.2 z向對刀。①啟動主軸帶動刀具轉動。②將刀具移至工件的上方。③通過微調操作，接近工件表面。記錄下刀具在Z方向的坐標值，如-140.400，以及相應的機床坐標系的-140.400。④在機床工件坐標系存儲地址G5*中輸入測得的x，y，z值。⑤登錄面板的輸入模式，輸入“G5*”，運行G5*使其生效。⑥對對刀的正確性進行檢驗。
2.2 塞尺、標準芯棒、塊規(guī)對刀法 這種方法在刀具與工件表面加入塞尺，讓刀具碰撞到塞尺。在記錄坐標值時把塞尺的尺寸減去。
2.3 采用尋邊器、偏心棒和軸設定器等工具對刀法 該法是最常用的對刀方法。特點是效率高，能保證對刀精度，讓其鋼球部位與工件輕微接觸，被加工工件為良導體，定位基準面有較好的表面粗糙度。
2.4 頂尖對刀法 ①將工件裝夾在工作臺上，主軸上安裝頂尖。②快速移動工作臺和頂尖，并以降低速的方式接近工件。③修正進給倍率為微調狀態(tài)，對準畫線的中心點，并記錄X、Y值。④卸下頂尖，裝上銑刀，用試切法或者塞尺法測量Z軸方向的坐標值。
2.5 百分表（或千分表）對刀法（一般用于圓形工件的對刀） ①x，y向對刀。在刀柄上安裝百分表，在主軸帶動下，百分表開始轉動，移動工作臺，使主軸中心線對準工件的中心。②把百分表卸下，裝上銑刀，用試切法或者塞尺法測量Z軸方向的坐標值。
3 數(shù)控編程中的數(shù)學處理
3.1 圓弧連接的計算 一零件輪廓如圖1所示，其中A、B、C、D、E、F為基點，A、B、C、D可直接由圖中所設工件坐標系中得知，而E點是直線DE與EF的交點，F(xiàn)是直線EF與圓弧AF的切點。
3.2 節(jié)點坐標的計算
3.2.1 求曲線段的最小曲率半徑Rmin。最大插補誤差δmax必在最小曲率半徑Rmin處產生，已知曲線曲率半徑為：R=■ （1）
欲求最小曲率半徑，應將式（1）對x求一階導數(shù)，即■=■
令dR/dx=0，得3y″2y′-（1+y′2）y？蓯=0 （2）
由此可求出最小曲率半徑處的x值。將此值代入式（1），可得Rmin。
3.2.2 等誤差插補法
①如圖2所示曲線以（x0，y0）為圓心，δ為半徑作圓，圓方程為：
（x-x0）2+（y-y0）2=δ2
②作該圓與輪廓曲線y=f（x）的公切線，得到兩切點（ξ0，η0），（ξ1，η1），滿足下列聯(lián)立方程：
對曲線對圓：
對圓：f′（？孜1）=■f（？孜1）=？濁1F′（？孜0）=■F（？孜0）=？濁0
式中，y=F（x）表示圓方程，由此可求得公切線的斜率k，k=■。
4 結束語
本文驗證了幾種對刀方式，通過驗證，取得了相同的效果。在不同的機床上使用不同的方式能達到更好的效果，對其它數(shù)控系統(tǒng)也具有一定推廣價值。
參考文獻：
項目教學法是當前職業(yè)教育中的一種得以廣泛運用的“做中學、做中教”式教學法，其強調學生在教學中的主觀能動作用，師生之間的活動是互動的，適合在中職專業(yè)課教學中應用。近幾年，隨著我院國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范學校的建設，硬件設備不斷完善，也為項目教學法在數(shù)控專業(yè)技能課上的實施提供了條件。 1.項目教學法簡介 1.1項目教學法的概念 項目教學法是通過一個完整的“項目”工作來進行的實踐教學活動，在職業(yè)教育中，項目是指以生產一件具體的、具有實際應用價值的產品為目的的工作任務。教師已經不再是教學中的主導者，而應成為學生學習過程中的引導者、指導者和監(jiān)督者。 1.2項目教學法與傳統(tǒng)教學法的區(qū)別 項目教學法與傳統(tǒng)教學法相比，有著顯著的區(qū)別，詳見表1： 表1 項目教學法與傳統(tǒng)教學法的區(qū)別 教學方法
比較項目
傳統(tǒng)教學法
項目教學法
教學目標
教師傳授知識和技能
學生自主學習新知識
教學形式
教師為主體，學生被動學習 學生為主體，在老師的指導下主動學習
交流方式
單方面互動為主 小組成員之間及學生與老師之間多向交流
參與程度
學生服從老師指揮，參與度較低 學生可以根據自己的興趣做出選擇，主動參與
激勵手段
以外在動力為主，難以持久 內在動力得以充分調動，可持久
特色 老師挖掘學生的不足點，補充授課內容 老師利用學生的優(yōu)點，開展活動
1.3實施項目教學法應具備的條件
1.3.1教材中項目的有效性
項目的設計應符合中職學生的就業(yè)預期，要包含全部教學內容并盡可能地融合多門課程的知識點;項目的難度必須適中，在中職學生當前發(fā)展水平的基礎上，經過適當努力能夠完成;同時要使各種技能得以有效重復，讓學生達到熟能生巧。
1.3.2教學設備的配套性
既然要給學生提供模擬的工作環(huán)境，就必然要求學校配備“夠用的工作設備”，創(chuàng)造準工作活動的氛圍，使學生在工作（教學）過程中完成對知識的構建，有效提高其職業(yè)能力。
1.3.3教師的專業(yè)素養(yǎng)和實踐能力的完整性
教師必須儲備更完整的專業(yè)技術和教學能力，具有豐富的實踐經驗，從而使知識點融會貫通并得到必要的整合。
1.3.4教師指導過程的開放性
教師應引導教學過程從可控課堂向自由課堂、構建學習演變，并建立切實有效的評價機制，在開放教育中更好地履行自己的職責。 2.《數(shù)控機床編程與操作》課程教學中項目教學法的應用
《數(shù)控機床編程與操作》作為控加工專業(yè)本核心課程之一，以培養(yǎng)學生熟練掌握數(shù)控機床的基本編程技能和數(shù)控機床操作加工的應用能力為主要目標。
2.1《數(shù)控機床編程與操作》課程概述，詳見表2：
表2 《數(shù)控機床編程與操作》課程概述
課程名稱
課程內容
技能要求
數(shù)控機床編程與操作
系統(tǒng)介紹常用數(shù)控機床編程與操作的知識和方法，以及數(shù)控機床的使用和維護。主要包括數(shù)據技術基礎、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心的編程與操作、CAD/CAM與數(shù)控自動編程技術以及數(shù)控機床的使用和維修等。尤其是操作，不僅介紹了基本操作方法，更有具體詳細的加工操作步驟。通過本課程的學習，為全面提高學生的綜合能力提供有力的保障。
通過對數(shù)控加工過程中有關工藝分析、數(shù)值計算、基本的編程功能指令等的學習，使學生了解數(shù)控機床的結構;掌握FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心的程序編制方法及自動編程方法;培養(yǎng)學生根據具體數(shù)控機床特性和實際需要的零件圖要求編制加工程序的能力、調試程序的能力和運用現(xiàn)有數(shù)控機床加工零件的初步能力。
2.2學情分析 本課程的授課對象大多數(shù)為數(shù)控加工專業(yè)二年級學生，之前已經學習了《機械制圖》、《公差配合與測量技術》等理論課程，進行了鉗工、車工實訓，已具備一定的識圖能力和機械加工工藝知識，并基本掌握了普通車床的操作技能，為本課程采用項目教學法進行教學打下了良好的基礎。
2.3具體項目案例分析 一個完整的“項目教學”過程通常包括以下步驟：確定項目任務、制定計劃、實施計劃、檢查評估、歸檔或結果應用五個教學階段。
2.3.1確定項目任務
教師提出一個或幾個項目任務設想，同學生一起討論，最終確定任務。目的是引起學生的思考，讓學生獲取工作任務的信息，從而引出要解決工作任務的興趣，設置情境，引入項目。
2.3.2制定計劃 學生根據工作任務的具體情況，進行圖紙和加工內容的分析，確定加工的工序和質量精度的要求，計算主軸轉速、進給速度、切入深度（背吃刀量）和加工余量等，根據現(xiàn)有的數(shù)控加工設備和刀具量具的具體情況，通過學生討論，教師指導的方式，最終制定合理的項目計劃。 2.3.3項目實施 在此階段，首先根據授課班級學生的情況，將學生分組，每組不同層次學生合理搭配，并選出組長。各小組必須嚴格按照制定計劃執(zhí)行，每位成員應積極參與，根據制定的計劃和決定，開展對工作任務的實施過程，同時教師在完成過程中應提醒學生注重過程中的細節(jié)，注意觀察和總結，并做好記錄。 2.3.4檢查評估 先由學生自己進行評估，再由教師對項目工作成績進行檢測評分。師生共同討論，評判在項目工作中出現(xiàn)的問題，學生解決處理問題的方法以及學習行為特征，通過對比師生的評價結果，找出造成評價結果差異的原因。
2.3.5歸檔或結果應用
項目工作的結果，應該歸檔或運用到企業(yè)和學校的生產教學實踐中。 3.效果與反思 在《數(shù)控機床編程與操作》課程中采用項目教學法，改變了以往“教師教、學生聽”的被動式的教學模式，將理論與實踐有機結合，教學過程更加貼近生產實際，培養(yǎng)了學生的自學、操作、分析解決問題的能力，符合“以服務為宗旨，以就業(yè)為導向，以能力為本位，以創(chuàng)新為動力”的職業(yè)教育理念。
但是，一種新的教學法的嘗試，不是一帆風順的過程。認真地分析學生，以學生的發(fā)展作為我們的目標，關注課堂，關注教學，我們一定會探索出一條適合學校自身實際的項目教學模式，為社會培養(yǎng)出更多的優(yōu)秀技術人才。
數(shù)控機床是一種高效的自動化機床，其經濟性能好，生產效益高，在現(xiàn)代工業(yè)和國民經濟中具有重要的地位。機床數(shù)控化已是世界機床制造業(yè)和機械加工的重要發(fā)展趨勢。數(shù)控技術的發(fā)展和完善起到了巨大的推動作用，機床的維護和保養(yǎng)可以大大延長機床的壽命，提高機床的加工效率。
一、我國數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
2006年《國務院關于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》指出把“發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件，改變大型、高精度數(shù)控機床大部分依賴進口的現(xiàn)狀，滿足機械、航空航天等工業(yè)發(fā)展的需要。作為‘十一五’實現(xiàn)重點突破加快振興裝備制造業(yè)步伐的16個重大專項之一。從20世紀90年代后期起，由于我國工業(yè)現(xiàn)代化和國防工業(yè)與高技術產業(yè)的快速發(fā)展，對表征先進制造裝備的數(shù)控機床提出了旺盛的需求。
數(shù)控機床行業(yè)供給量在從1998～2007年數(shù)控機床產量是呈穩(wěn)步遞增趨勢， 2007年比1998年遞增了17.4倍多；從1998～2007年平均年增長率達37.7%。我國數(shù)控化率呈逐年遞增趨勢，由1992年的3.2％，遞增到2007年38.7％。與日本、美國、德國等發(fā)達國家相比，我國機床產品的數(shù)控化率水平還略顯低。
在數(shù)控機床產業(yè)快速發(fā)展的同時，數(shù)控機床的品質和性能也得到提升，中檔普及型數(shù)控機床的產量比例由上世紀末的20%增至40%左右，低檔經濟型數(shù)控機床則由80%降至60%左右，
二、數(shù)控機床使用年限和故障高發(fā)期
數(shù)控機床的整個電氣控制系統(tǒng)硬件是由數(shù)以萬計的電子元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個階段：一年之內基本上處于 “磨合”階段。在該階段是故障多發(fā)期；第二階段為有效壽命階段，也就是充分發(fā)揮效能的階段。在合理使用和良好的日常維護保養(yǎng)的條件下，機床正常運轉至少可在五年以上；第三階段為系統(tǒng)壽命衰老階段，數(shù)控系統(tǒng)一般使用到8年后電器硬件故障會逐漸增多，是故障高發(fā)期。數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命平均在8～10年左右。加強維護保養(yǎng)可有效減低故障率，最大限度發(fā)揮數(shù)控機床的作用。
三、數(shù)控機床使用維護的必要性
數(shù)控機床是一種高效的自動化機床，其經濟性能好，生產效益高，它在生產上處于越來越重要地位，應用也日益廣泛。機床數(shù)控化已是世界機床制造業(yè)和機械加工的重要發(fā)展趨勢。 數(shù)控機床是一種高投入的高效自動化機床。由于其投資比普通機床高得多，因此加強控機床日常維護和保養(yǎng)，提高機床利用率是十分重要的工作。
四、數(shù)控機床的使用和維護
數(shù)控機床在使用過程中，必須保證場地和環(huán)境符合機床的運行條件。而機床維護在整個的機床的生命周期中又起著至關重要的作用，對數(shù)控機床標定的技術指標、可靠性，甚至使用壽命都會產生重要的影響。
1、數(shù)控機床的基本使用條件
在機床生產廠家提供的機床安裝使用指南中，對數(shù)控機床的使用條件提出了明確的要求，如機床運行的環(huán)境溫度、濕度、海拔高度、供電指標、接地要求、震動等。
（1）環(huán)境溫度一般在0-40度之間。
（2）精密加工中心為了保證良好的加工精度需選擇恒溫車間
（3）當數(shù)控機床工作在高溫，特別是高濕的環(huán)境時減少機床斷電次數(shù)。對于高濕環(huán)境需選配加熱器，排除潔露。
對于高精度的機床，最好在機床做好隔震措施，以提 高機床的加工精度。
數(shù)控機床工作地最高海拔一般低于1000M。
電源是數(shù)控機床正常工作的重要標志之一。要有穩(wěn)壓電源。
數(shù)控機床在生產現(xiàn)場的保護接地也是一個普遍存在的問題。 每個工位的電柜都應配備獨立的接地保護。
2、數(shù)控機床的日常維護和保養(yǎng)
數(shù)控機床的日常維護也是數(shù)控機床運行的穩(wěn)定性、可靠性保證
是延長數(shù)控機床使用壽命的重要手段。
（1）機床的日常維護和保養(yǎng)。開啟機床進行加工零件，就需要對機床進行常規(guī)檢查。包括機床的油、冷卻液是否充足、主軸孔是否有銹蝕現(xiàn)象等。濕度較大地區(qū)還需檢查是否有潔露現(xiàn)象。使用完機床后，要認真清掃，將臺面、導軌上的切削液擦干凈，并涂防銹油。并做好機床的使用記錄。
（2）數(shù)控機床的定期維護和保養(yǎng)。通過數(shù)控系統(tǒng)的維護信息，或者通過專門的調試軟件工具，來檢查各軸的伺服驅動系統(tǒng)空載電流。檢查數(shù)控機床電器柜狀況。
①檢查數(shù)控機床保護接地的接地電阻是否在規(guī)定的指標內。
②檢查各軸的反向間隙
③檢查刀具冷卻液，應根據情況加注或更換冷卻液。
④數(shù)控機床采用高速主軸時配有主軸冷卻系統(tǒng)，需要檢查主軸冷卻效果，來決定是否加注制冷劑。
⑤檢查液壓系統(tǒng)的過濾器和檢查氣動系統(tǒng)的濾清器是否需要清洗或更換。
⑥檢查車床主軸的傳送帶是否磨損。
良好的機床保養(yǎng)和維護，是保證機床正常運行、延長機床使用壽命的重要環(huán)節(jié)，一臺機床是否能夠按照設計要求充分發(fā)揮作用，日常的維護和保養(yǎng)是十分的重要的。對數(shù)控機床進行專業(yè)維護、保養(yǎng)，其目的都是保證數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
當今數(shù)控機床發(fā)展非常迅速，數(shù)控機床新品種不斷出現(xiàn)，高速、高精、高適應性、多軸、復合和環(huán)保是主要發(fā)展趨勢。為了適應數(shù)控機床應用技術發(fā)展潮流，我們要跟蹤世界范圍內數(shù)控機床發(fā)展新趨勢，不斷提高數(shù)控機床應用水平，不斷學習新技術，加強維護與保養(yǎng)，降低故障率，為機床的高效利用奠定基礎，讓數(shù)控機床應用為現(xiàn)代化建設做出更大貢獻。
參考文獻：
1、可編程控制器
可編程控制器簡稱PLC，普遍被運用在內部程序的存儲工作中，為系統(tǒng)提供了良好的編程條件，用戶可以借助該存儲器進行計數(shù)、算數(shù)操作、邏輯運算等活動，而通過輸入定時、順序控制等指令后即可生效，而生產過程中可以依靠PLC進行數(shù)字、模擬方式的輸入/輸出控制。PLC數(shù)控機床利用了傳統(tǒng)數(shù)控機床的優(yōu)勢，同時嵌入了先進的PLC技術、通訊技術、計算機技術，發(fā)揮自動控制和微電子的作用，使其滿足數(shù)控機床運行和新型工業(yè)生產的雙重要求。
2、數(shù)控機床
數(shù)控機床以機床本體為基礎，通過核心部分數(shù)控裝置來發(fā)號和控制驅動機床，伺服系統(tǒng)發(fā)出指令后驅動機床會按照標準流程來執(zhí)行，數(shù)控機床依靠三大主體部門來發(fā)揮職能作用，而數(shù)控系統(tǒng)會控制機床內部，以數(shù)字輸入的形式來完成信息輸出與輸入工作。
3、數(shù)控機床控制系統(tǒng)
3.1 數(shù)控機床控制系統(tǒng)結構組成
數(shù)控機床控制系統(tǒng)結構如圖1所示，通過輸入信息到數(shù)控裝置中，使其作用于PLC、主軸控制單元、速度控制單元以及伺服電機，機床電器邏輯控制裝置，位置檢測反饋裝置會通過數(shù)控裝置將信息輸出，完成整個系統(tǒng)的聯(lián)通工作。
3.2 數(shù)控裝置的組成
微型計算機為數(shù)控裝置提供了穩(wěn)定的基礎和條件，使其能滿足各項數(shù)字控制活動要求，而數(shù)控機床通常簡稱為CNC，它擁有微型計算機機構和數(shù)控裝置功能模塊兩大主要部分，為系統(tǒng)運行提供了輸入/輸出裝置、存儲器、接口以及總線、中央處理單元，但是針對單一或復雜命令的執(zhí)行都要啟動軟件和硬件雙重裝置，在系統(tǒng)程序的指揮下完成，而控制和管理軟件會協(xié)調和指揮硬件。
4、基于PLC數(shù)控機床控制系統(tǒng)的設計
我們在數(shù)控機床控制系統(tǒng)中嵌入可編程控制器，以變頻器、電機、光柵尺等裝置為主，保持系統(tǒng)的全封閉循環(huán)空間，通過存儲器編程來加強數(shù)控系統(tǒng)的精度，不斷增加適用對象數(shù)量。數(shù)控機床本身能夠檢測刀位情況，操作換刀、斷刀等活動，還能檢測和連接通信，進一步提升了數(shù)控機床的性能和作用，在實現(xiàn)生產自動化的過程中降低成本、提高生產效率，保證數(shù)控機床系統(tǒng)的正常運行。
4.1 硬件結構
針對數(shù)控機床的硬件設計利用機械部分為基礎，通過硬件電路和上下位軟件來完成整體構造，數(shù)控機床控制系統(tǒng)中的硬件電路發(fā)揮著機床驅動的作用，同時能為各部門傳遞有效的信息，為系統(tǒng)提供最穩(wěn)固的保護。機械手換刀、斷刀檢測都是硬件部分提供的功能之一，氣缸外壁的電磁感應系統(tǒng)會控制并顯示機床機械手的位置，而光纖傳感器會隨時檢查刀具的情況。
4.2 系統(tǒng)初始化
系統(tǒng)初始化會提供工作原點復位和機床原點復位兩項選擇，如圖2所示為系統(tǒng)坐標系示意圖，在工件原點中放置毛坯和芯模，通過工件、工作和機床三大坐標來完成系統(tǒng)指令。機床原點的復位操作通過數(shù)軸的極限開關來控制，而按下復位按鈕后機床就會回到初始原點，準確定位旋壓加工位置。機床坐標系為整個機床坐標復位工作提供了有效的參照，保證機床待機加工前后的位置符合生產標準，減少位置誤差。機床運行過程中零件裝卡無恙以及旋壓制品裝卸正常的基礎上要減少原則和位置距離，使得加工起始位置能滿足設定原則，機床功能在考慮硬件結構的基礎上挖掘可編程控制器的作用。
4.3 系統(tǒng)功能模塊設計
1 數(shù)控機床
電氣控制技術在數(shù)控機床上起著非常重要的作用，數(shù)控機床是機械設備中機電一體化的一個體現(xiàn)，而它的控制系統(tǒng)又可以叫做CNC系統(tǒng)，數(shù)控機床的組成是由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主軸裝置、數(shù)控機床的強電系統(tǒng)等，它的組成見圖1。
通過圖1可以看出CNC系統(tǒng)是整個數(shù)控機床的重要位置，是數(shù)控機床的控制中心，它是對操作系統(tǒng)中的語言進行分析整合，轉化成控制信號，最終實現(xiàn)數(shù)控機床的加工。
數(shù)控機床和其他普通機床一樣，都是主軸作主要的切削任務，而主軸的控制也是需要正反轉，可以調速。
對于機床的進給運動，它的區(qū)別就是將原有機床的機械驅動變?yōu)殡姎饪刂乞寗?，實現(xiàn)自動控制，控制系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)，對整個機床的工作臺、電機、速度都可以監(jiān)控，如圖2。
在整個伺服控制系統(tǒng)中，主要是對終端執(zhí)行件的監(jiān)控，通過監(jiān)控它們的速度、位置，將它們的信號反饋回來，在伺服系統(tǒng)和CNC中處理后，在對下一步進行指示。
2 電氣控制元件
數(shù)控機床電氣控制元件的選擇是對整個機床中所有應用的元件，電動機的選擇，在數(shù)控機床結構中電動機是最重要的，電動機在負載工作時，電動機的額定功率要大于機床的需要功率：
熱電器的選擇，熱電器是對數(shù)控機床中電路的保護，它的選擇是通過電動機的電流選擇，一般是選擇0.95～1.05倍的電動機額定電流。
中間繼電器，它是控制整個數(shù)控機床電路中傳遞中間信號的元件，是增加觸點數(shù)量的元件，它的選擇也是通過電動機來選擇。
在數(shù)控機床控制中，行程開關的應用對整個機床的監(jiān)控起著很重要的作用，它們也稱作限位開關，它們是利用機械運動產生電信號的元件，它主要對數(shù)控機床的運動、行程和位置的保護，避免機床運動出規(guī)定的區(qū)間。
在機床中需要選取信號燈和照明燈，信號燈是對機床監(jiān)控的反饋，通過信號的提示，來了解機床是否正常，而照明燈是數(shù)控機床中必需的元件。
3 電氣工作原理
電氣控制原理是對數(shù)控機床控制的方式的選用，通過整個數(shù)控機床的控制方式的解析來理解電氣工作原理。在數(shù)控機床的控制方式中有開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床，開環(huán)控制數(shù)控機床沒有檢測反饋裝置，CNC發(fā)出的信號不會產生反饋，是單向發(fā)出，只是將信號傳遞給執(zhí)行元件，這種控制比較簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定，閉環(huán)控制數(shù)控機床也就反過來，它是安裝反饋裝置，例如同步器、光柵等。
開環(huán)控制數(shù)控機床的工作原理是操作者將加工信號給機床，數(shù)控機床接到指令，將指令給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置解析后通過驅動電路傳給伺服電動機，伺服電動機工作，通過傳動機構，將最終工作臺運動，實現(xiàn)加工。
閉環(huán)控制數(shù)控機床工作原理是數(shù)控機床接到指令，機床位置調節(jié)系統(tǒng)工作，通過伺服放大、伺服電動機、檢測工作臺的位置，工作臺將位置檢測信號通過位置測量裝置和速度測量裝置反饋給位置調節(jié)系統(tǒng)和速度調節(jié)系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)通過這個信號在重新定位工作臺，數(shù)控機床在進行加工。
上述電路圖中工作臺正向運動是KM1接觸器通電，反轉運動是KM2通電，而工作臺動作停止是通過SQ1、SQ2、SQ3、SQ4這4個限位開關控制。
4 結束語
隨著科學技術的不斷發(fā)展、現(xiàn)代經濟不斷的提高，對整個機械制造業(yè)的要求也在不斷的提升，生產的效率、生產的質量都要有提升、數(shù)控機床也隨之變得非常重要。數(shù)控機床對大批大量生產有著不可或缺的地位。在這頻繁開發(fā)新技術的過程中，要使數(shù)控機床占有一席地位，就必須保證數(shù)控機床的自動化程度、電氣控制也就必須有設計高度，保證數(shù)控機床的先進性，達到降低人工勞動力，實現(xiàn)生產的自動化。
參考文獻
[1]楊林建.機床電氣控制技術[M].北京理工大學出版社，2008.
1.數(shù)控機床外觀設計中整體與局部關系
按照機床各局部外觀部件的功能，數(shù)控機床整體造型由防護、門、觀察窗、把手、數(shù)控系統(tǒng)、電控柜等組成。各外觀部件對整體造型的影響權重是不同的，即對整體造型的“貢獻度"有差異。
防護是數(shù)控機床最大的外觀部件，直接影響整體造型風格，其視覺沖擊力和表現(xiàn)力直接影響對機床的第一印象乃至最終評判。
門位于數(shù)控機床主體部分的正面中央，是數(shù)控機床外觀設計的重點之一。
門上觀察窗作為數(shù)控機床正面的視覺中心，其造型對整體造型風格表現(xiàn)起著畫龍點睛的作用?，F(xiàn)有數(shù)控機床的觀察窗造型變化較多，極大地豐富了機床整體造型式樣。
把手雖然在數(shù)控機床外觀部件中體積較小，但其造型的視覺沖擊力卻不小，一個別致的把手能成為機床整體造型的一個亮點。把手的造型和安裝的位置還要考慮人機工程學方面的因素，以方便操作者使用。
因此，要確定哪些外觀部件最能影響數(shù)控機床整體造型，以便在構建部件修改器時有所側重。數(shù)控機床造型的外觀部件主要有防護、數(shù)控面板、門、觀察窗、把手等，這些部件反映了數(shù)控機床整體造型的風格，是機床造型設計的特征要素，這些部件的布局與細節(jié)處理對數(shù)控機床整體的造型變化起著重要作用。
2.數(shù)控機床各部件造型之間的關系
數(shù)控機床外觀設計中各部件之間有著密切聯(lián)系，歸納起來，主要有三種關系：
（1）隸屬關系；
如門的觀察窗、把手是機床門的一部分，而門其實可算是防護的一部分，它和防護共同組成機床的防護空間，當然門又可以移動而具有相對獨立性。
（2）制約關系：
如門的造型要受到數(shù)控機床防護正立面造型的約束，其外輪廓線要與機床防護正立面的輪廓線相匹配，其造型的變化一般要隨防護造型的變化而變化；而門的觀察窗、把手又要受制于數(shù)控機床門的造型風格，其造型的尺度比例也要和門相協(xié)調。
（3）互動關系：
如門的觀察窗與把手造型的互動性，門的觀察窗造型變化，把手的造型及其安裝位置都要隨之而改變。
3.關鍵部件與整體造型的協(xié)調性
數(shù)控機床整體造型協(xié)調是要求構成機床的各局部外觀部件造型風格需一致，整體造型風格決定關鍵部件群造型，是矛盾的主要方面。如果機床造型以直線型為主，那么各個部件盡可能考慮以直線構成自身形體，直線與直線間的過渡是圓角或是折線應該統(tǒng)一，從而達到機床主體與各部件相互呼應，形成風格統(tǒng)一的整體。
4.外觀設計元素分析
數(shù)控機床的整體造型有外觀件組成，數(shù)控機床外觀件的造型體現(xiàn)了機床的整體造型風格。以數(shù)控機床的造型對人視覺印象造成主要影響為依據，可將其外觀件分為外防護、門、觀察窗、把手、數(shù)控系統(tǒng)、排屑裝置、水箱、油箱、電控柜、標牌等外觀部件。每個外觀整體作為數(shù)控機床整體造型的特征要素，其對整體造型的影響是各不相同的，一般的外觀是研究門、把手和標牌等對數(shù)控機床外觀影響較大的外觀件。數(shù)控機床的整體造型與外觀件造型、外觀件的關系是有機的協(xié)調的關系，整體造型通過外觀件造型的有機統(tǒng)一來實現(xiàn)其造型的目的。外觀件的設計對數(shù)控機床整體外觀質量以及數(shù)控機床使用的操作性有著重要的影響，因此外觀件造型設計是數(shù)控數(shù)控機床外觀設計的重點。
4.1外防護
數(shù)控機床的外防護造型是影響整體造型風格的最重要的因素。外防護是數(shù)控機床主體上最主要的部件，其造型的視覺沖擊力和表現(xiàn)力直接影響人們對數(shù)控數(shù)控機床的第一印象乃至最終評判?，F(xiàn)有的外防護造型從其正立面上大體上可以概括為曲面造型、直面造型和斜面造型。這三種特征的外防護造型給人的感覺各不相同。以曲面、曲線為基調的外防護給人圓潤、流暢、活潑、親切的感覺。以直線、直面為主的造型風格給人規(guī)整、均衡、莊重的感覺。正立面為斜面為主的造型，斜面之間的轉折變化較為豐富，給人以有生氣、活力、輕巧的感覺。
4.2門
門位于數(shù)控機床主體部分的正面中央，是數(shù)控機床外觀設計的重點之一。門的設計要受到數(shù)控機床外防護正立面造型的約束，其外廓線要與機床外防護正立面的輪廓線相匹配?，F(xiàn)有的造型大致可以按造型分為曲門、直門、和折門三種，其造型的變化要隨外防護造型的變化而變化。
4.3觀察窗
觀察窗作為數(shù)控機床正立面的視覺中心，其造型對整體的造型風格起著畫龍點睛的最用?，F(xiàn)有的數(shù)控數(shù)控機床的觀察窗造型變化較多，但均要求與整體造型風格相協(xié)調。方形觀察窗帶有小圓角，常以直線平面為主，與邊角較硬直的外防護造型相匹配，給人以規(guī)整、精確的感覺。而帶有大圓角的觀察窗造型常以曲面為主的或是面與面之間過渡較為圓滑的外防護造型相匹配?，F(xiàn)有的數(shù)控機床的觀察窗造型不再以方形為主，尤其是國外的數(shù)控機床造型越來越多地采用曲面造型和一些不規(guī)則矩形作為觀察窗的外型，以滿足數(shù)控機床造型風格的多樣化需求。
4.4把手
把手雖然在數(shù)控機床外觀部件中的體積較小，但其造型的視覺沖擊力卻不小。
把手的造型和安裝位置都要考慮人機工程學的因素，以方便操作者使用。把手的造型主要由其界面形狀和外觀輪廓線決定?，F(xiàn)有的數(shù)控機床的把手截面多以圓形為主，但方形把手也有少量的應用?，F(xiàn)有的把手外形輪廓可歸納為直、曲、折三種，每種造型分別與不同造型風格的數(shù)控機床搭配但要考慮風格協(xié)調問題。直把手多用于方正的外防護造型；曲把手多用于曲面的造型，以體現(xiàn)整體形態(tài)的張力；而折把手多應用于面與面之間轉折變化豐富的數(shù)控機床造型，形成整體風格的統(tǒng)―。
4.5企業(yè)標牌設計
標牌對于數(shù)控機床的表示作用使得企業(yè)的產品形成一個系列的整體，具有很強的品牌識別性。國內現(xiàn)有的數(shù)控機床的標牌設計和對數(shù)控機床的裝飾比起國外的同類產品差距較大，嚴重影響了數(shù)控機床的外觀效果。
數(shù)控機床的標牌按照其功能的不同可以分為三種：
第一，企業(yè)形象識別為目的的標牌，它經常布置在床體外防護較顯眼的部分或者安放在主軸等運動部件上；
第二，標識機床類型和型號的標牌，這類標牌通常有英文字母和阿拉伯數(shù)字組合而成。標示性的標牌多安放在外防護表面較大的空余位置，其大小可以按需要設計，沒有一定的限制，可以按照空余區(qū)域的大小來調整標牌大小。
第三，對操作的使用起警示性作用的標牌，是為了提醒操作者使用過程中需要注意的事項，以免操作者在誤操作而導致事故的發(fā)生。警示性的標牌在國際上有通用的規(guī)范，必須放置在操作者使用過程中可以看見的位置，以便于實現(xiàn)其警示的作用。
結論
本文分析了數(shù)控機床的結構與分類，并對數(shù)控機床的造型風格進行分析，將數(shù)控機床的風格分為方直風格、斜線梯形風格和曲面風格，并對它們的造型元素的特征進行了總結。研究了加工中心外觀造型因素，包括門、把手、觀察窗的造型設計，結合數(shù)控機床的風格總結了造型因素應具備的造型語言；并重點分析了企業(yè)標牌設計，包括標識性標牌、識別性標牌和形式性標牌的作用于布置要求。
參考文獻
中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）84-0195-02
GPRS對于我們來說并不陌生，可是我們了解GPRS最開始是知道他是應用于手機，再后來是汽車的導航，而本文所要論述的是在數(shù)控機床上，GPRS如何去應用尤其是對于數(shù)控機床的遠程監(jiān)控方面。
1 GPRS設計的背景
科技的發(fā)展帶動了很多行業(yè)的發(fā)展，當然也包括工業(yè)企業(yè)，數(shù)控技術作為科學技術的產物在現(xiàn)代企業(yè)已經有了舉足輕重的作用，加快了制造業(yè)邁向數(shù)字化的腳步。眾所周知，數(shù)控機床的優(yōu)點是非常突出的包括工作效率非常高、精度高、操作起來非常方便等等。這樣的優(yōu)點使數(shù)控機床的價格始終居高不下，而且在維修是也是需要一些專業(yè)的人員去進行的，無形之中成本增加了更多。因此，只有找到一個適當?shù)姆绞絹韺?shù)控機床進行管理才能使得數(shù)控機床為企業(yè)創(chuàng)造最大的價值。
現(xiàn)在來看，數(shù)控機床雖然基本實現(xiàn)了自動控制，然而在管理方式上仍然是采用一些原始的人工來控制的方式例如在特定的實際進行上報、打電話匯報等等諸如此類的形式。這樣的管理方式，最大的弊端就是由于故障出現(xiàn)的時候不能第一時間被發(fā)現(xiàn)所以使得系統(tǒng)運行的整體效率不能滿足之前的設計，所以說原始的人工控制管理對數(shù)控機床實現(xiàn)靈活、集中的監(jiān)控和管理起到了一定的抑制。
真是在這樣的背景下，筆者受到GPRS在其它各個領域當中的應用，開發(fā)了本系統(tǒng)。整個系統(tǒng)以先進的GPRS技術為基礎，融合了包括通信、計算機、遠程故障診斷等目錄來說最先進的技術，實現(xiàn)了對數(shù)控機床在管理上進行實時監(jiān)控、故障的診斷以及報警等功能改變了之前數(shù)控機床的原始的人工控制，也就是說減少了人力成本的使用，而且提高了監(jiān)控效率。由于這種方式當數(shù)控機床發(fā)生故障的時候可以第一時間進行診斷，從而縮減了各種故障給機床及生產說產生的一些負面的問題，也就是說可以使數(shù)控機床的使用年限延長的同時也給企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟價值。
2 數(shù)控機床中GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的設計思想
2.1 系統(tǒng)的整體設計
整個數(shù)控機床中GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的主要部分分別是GPRS網絡、Internet以及數(shù)控機床監(jiān)控中心以及監(jiān)控終端這四大塊來組成， Internet將數(shù)控機床的監(jiān)控中心和GPRS網絡連接起來，這樣就可以將數(shù)控機床是實時工作情況傳送到數(shù)控機床的監(jiān)控中心，GPRS監(jiān)控系統(tǒng)并不復雜，可是卻實實在在的解決了數(shù)控機床之前無法第一時間發(fā)現(xiàn)和了解數(shù)控機床工作狀態(tài)的問題。
2.2 各個部分的設計
下面我們就要看一些各個部分的具體設計，首先說一些數(shù)控機床的監(jiān)控中心，它通過Internet上，同時采用IP+UDP協(xié)議（IP+UDP協(xié)議最大的優(yōu)點是開銷較?。﹣硗珿PRS實現(xiàn)互動和對話，將監(jiān)控中心所發(fā)出的一些命令，這些命令包括實時監(jiān)控、故障的診斷以及報警等等，它會以UDP數(shù)據報文的形式通過GPRS發(fā)送到數(shù)控機床的監(jiān)控終端，反過來監(jiān)控終端的信息同時也會反饋給監(jiān)控中心；在整系統(tǒng)中Internet的作用是一個紐帶的作用，它是將GPRS網絡同監(jiān)控中心連接在一起的紐帶；如果是Internet的作用是一個紐帶那么GPRS就是這個系統(tǒng)的一個通信載體，我們都知道GPRS技術目前在我國，已經廣泛地被應用于整個通信領域當中，它的最大優(yōu)點就是傳輸速率夠強大，GPRS不僅僅是傳輸速度塊而且同時具有速率傳輸準確兩大特點這就是為什么說GPRS對于信息的傳輸是一個最佳的選擇。整個數(shù)控機床的監(jiān)控系統(tǒng)可以通過GPRS來實現(xiàn)數(shù)控機床監(jiān)控中心和監(jiān)控中心通過Internet來實現(xiàn)互傳；數(shù)控機床的監(jiān)控終端作為系統(tǒng)的一個中心，它的主要工作就是對現(xiàn)場數(shù)據進行采集之后傳送到數(shù)控機床監(jiān)控中心，另外一個作用就是對數(shù)控機床監(jiān)控中心通過Internet發(fā)送過來的數(shù)據進行接收并進行相應的處理。
3 數(shù)控機床中GPRS監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計
3.1 系統(tǒng)所采用的通信協(xié)議
數(shù)控機床的監(jiān)控終端和監(jiān)控中心之間是以GPRS為媒介通過Internet來實現(xiàn)互聯(lián)，以實現(xiàn)將數(shù)據采集之后第一時間發(fā)送到出去及時的進行處理，并且還有實現(xiàn)對監(jiān)控中心實現(xiàn)遠程控制。這時候就必須要有個相應的協(xié)議來實現(xiàn)數(shù)控機床和監(jiān)控中心終端之間的有意義約定。
首先我們給所要傳送的數(shù)據設定上起始和結束標志，然后在監(jiān)控終端不同的監(jiān)控終端設定上不同的序號，每個不同的數(shù)控機床都有不同的監(jiān)控終端，也就是說這個序號就是區(qū)分不同數(shù)控機床的一個標志；控制信息是監(jiān)控中心發(fā)給監(jiān)控終端的控制信息；當監(jiān)控中心在發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床有不正常的現(xiàn)象時就會發(fā)出報警信息傳送到監(jiān)控終端；這樣我們就可以結合GPRS技術通過通信協(xié)議來實現(xiàn)整個工廠不同的數(shù)控機床的集中管理和控制了。
3.2 系統(tǒng)的軟件設計
監(jiān)控終端和監(jiān)控中心兩大模塊是整個系統(tǒng)軟件模塊當中最重要模塊。首先我們來看一下監(jiān)控中心的組成是由數(shù)據庫服務器、應用服務器以及通信前置機來組合構成的，來實現(xiàn)一些信息之間的整體互通。所以說在計算機上分別有不同的軟件來進行運行，當然還有分別為兩個系統(tǒng)來設計不同的數(shù)據庫。監(jiān)控終端數(shù)控的功能是要將數(shù)據從數(shù)控機床的監(jiān)控終端進行集中字一起，執(zhí)行監(jiān)控終端所發(fā)出的命令，將各個終端傳輸過來的數(shù)據進行存儲已經進行必要的分析，這時候通過分析、比對就會發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床的運行是夠是按照既定的運行軌跡進行的，如果發(fā)現(xiàn)異常那么就會立刻做報警處理，并在數(shù)據庫中將得到的數(shù)據進行備份處理。
數(shù)控機床監(jiān)控終端的軟件部分模塊分別是不同信號處理和傳輸。數(shù)控機床的監(jiān)控中心監(jiān)與控終端始終是以GPRS為媒介通過Internet來相連的，監(jiān)控終端對監(jiān)控中心發(fā)來的數(shù)據會第一時間去分析、處理，發(fā)現(xiàn)有異常的時候會第一時間發(fā)出警報，同時對異常的類型發(fā)出提示。
4 結論
上面所闡述的數(shù)控機床中GPRS監(jiān)控系統(tǒng)是以GPRS作為這個系統(tǒng)的一個平臺，它將GPRS在數(shù)據傳輸上速率傳輸準確以及速度快的有點體現(xiàn)的淋漓盡致。同時將數(shù)控機床本身的特點融合在整個系統(tǒng)當中，使得整個系統(tǒng)在一些大型的工業(yè)企業(yè)當中可以被大力推廣。本系統(tǒng)已經在一些工業(yè)企業(yè)當中被實驗使用了，已經證明了這個系統(tǒng)的使用性和經濟性。
參考文獻
0 引言
在世界經濟一體化進程加快的影響下，各個國家間呈現(xiàn)出越來越激烈的競爭，并且這為企業(yè)的良好發(fā)展提供了契機，尤其是制造行業(yè)應當把握住機會實現(xiàn)更好的發(fā)展。應用數(shù)控機床技術促進了制造行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機床技術的特點是質量高、生產效率高，因此能夠為企業(yè)帶來理想的經濟效益。
1 數(shù)控機床的組成部分和特點
通常而言，數(shù)控機床的組成部分是：（1）主機，其屬于數(shù)控機床的主體，數(shù)控機床的機械部件是主軸、立柱、機床身等，其作用是為了對機械部件進行切削加工；（2）數(shù)控設備，其屬于數(shù)控機床的核心部分，主要有軟件和硬件（紙帶閱讀機、鍵盒、CRT顯示器、印刷電路板），用以將數(shù)字化零件程序輸入，且存儲輸入信息、插補運算、變換數(shù)據，以及進行一系列的控制；（3）驅動設備，其屬于數(shù)控機床執(zhí)行的驅動部分，主要有進給電機、主軸電機、進給單元，以及驅動單元組成。基于數(shù)控設備的控制，借助電液伺服系統(tǒng)或電氣完成進給與主軸驅動。在幾個進給聯(lián)動的情況下，能夠加工空間曲線、平面曲線、直線，定位；（4）輔助設備，其指的是數(shù)控機床的一部分配件，確保數(shù)控機床的監(jiān)測、照明、、排屑、冷卻等，這主要有監(jiān)控檢測設備、刀具設備、數(shù)控分度頭、數(shù)控轉臺、交換工作臺、排屑設備、氣動設備，液壓設備等等；（5）編程和其它的一些附屬裝置，其主要作用是存儲和編制零件程序。
在數(shù)控單元當中包括數(shù)控機床的監(jiān)控與操作部分，其屬于數(shù)控機床的核心。相比較于普通的機床，數(shù)控機床的特點是：（1）生產效率高（通常是普通機床的幾倍）、機床的剛性大，精度高；（2）加工精度高、加工質量穩(wěn)定；（3）機床的自動化能力強、能夠使工人的勞動強度減輕；（4）能夠實施多坐標聯(lián)動，可以對復雜形狀的零件進行加工；（5）在改變加工零件的情況下，通常僅僅要求對數(shù)控程序進行改變，如此能夠使生產準備的時間減少；（6）需要操作工作者和維修工作者都具備較高的素質。
2 數(shù)控機床新技術的特性
（1）在數(shù)控機床中應用新型智能化的機器人。在最初的階段，智能機器人的工作主要是裝卸搬運，在日益進步的科學技術影響下，新型的智能機器人業(yè)已具備視覺與觸覺的功能，可以憑借感官完成一些人工方面的事項。應用一些智能機器人不但使大量的物力和人力節(jié)省，而且也使大量的費用減少。
（2）復合加工技術的應用。復合加工業(yè)已由初期的鉆、車等加工步驟向加工齒面、削磨內外圓，以及表面助理轉變。
（3）直驅技術的應用。功率和扭矩較大的直線點擊重點用在重載機床與高速機床，這不但使高定位精度和快速度實現(xiàn)，而且力矩電機會代替普通的機械傳動。在國際機械制造領域當中，業(yè)已出現(xiàn)相似的成功例子，接下來的發(fā)展就是推廣與普及。
（4）應用綠色機床技術。學術界很長一段時間以來探究的重點就是綠色機床。在注重數(shù)控機床高精度和高速度的過程中也應當重視它的環(huán)保性。機床的環(huán)保會對人們的健康產生直接性的影響，怎樣節(jié)能減排以及確保工作者身體健康以及提高工作效率，這是綠色機床的根本所在。
3 數(shù)控機床技術的發(fā)展趨勢
（1）高精度。各個工業(yè)大國都十分注重提升數(shù)控機床的加工精度，通常來講，數(shù)控機床的加工精度涵蓋數(shù)控機床生產的幾何精度和數(shù)控機床應用的加工精度。在提高數(shù)控機床穩(wěn)定性以及應用補償技術和輔助策略的基礎上能夠大大地提高數(shù)控機床的精度。
（2）高穩(wěn)定性。針對數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床的制造商來講，其非常重視的一個問題是數(shù)控機床的穩(wěn)定性，如果一臺數(shù)控機床的穩(wěn)定性能非常高，就會使數(shù)控機床的事故率大大地降低，這不但有利于制造工作的順利進行，而且有利于生產效率的大大提升。為此，衡量數(shù)控機床質量的一個關鍵性指標是數(shù)控機床的穩(wěn)定性。
（3）高效性。具體來講，高效性是指大大地提高數(shù)控機床的運行速度，這一是能夠確保產品的質量，實現(xiàn)運行效率的提升，二是能夠使投入的費用降低，在生產的過程中普遍性地應用零件的高速加工。
（4）智能化。針對各種領域的生產過程而言，一致的理想是智能化。應用一種模擬網絡化監(jiān)控與數(shù)字化網絡技術，憑借電子計算機編制本來人工操作的運行程序為一種既定的模式，且以機器控制代替人力控制的方法就是智能化加工。通常而言，應用智能化重點包括智能維修、智能分析，以及智能監(jiān)控。
（5）網絡化。網絡化數(shù)控機床的網絡化又稱“e-制造”，是把數(shù)控系統(tǒng)通過網絡連接和網絡控制，在計算機上操作使用，虛擬設計、虛擬制造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成為當代機床發(fā)展的重要趨勢。
4 結論
總之，數(shù)控加工技術對于制造業(yè)的重要性不言而喻， 其對一國經濟、國防、綜合實力和國際地位的推動作用是十分突出的。針對制造領域的重要性來講，數(shù)控加工技術舉足輕重。其有利于國家綜合實力、國防經濟，以及國際地位的提升，當前形勢下，一個非常顯著的問題是我國的制造領域的發(fā)展不夠先進，依舊滯后于西方發(fā)達國家，這就要求進一步地探究數(shù)控加工這種機械制造技術。在對新型技術引進的過程中也應當不斷地創(chuàng)新，進而不再依賴于發(fā)達國家的數(shù)控技術，自主研發(fā)有著國際先進能力的數(shù)控機床技術，從而使我國逐步地轉變成為世界性的制造業(yè)強國。
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065
1 數(shù)控機床及其控制系統(tǒng)概述
當前，數(shù)控技術已經在IT、醫(yī)療、輕功、機電等行業(yè)內得到了廣泛的應用，并發(fā)揮出了重要的作用?？梢哉f，數(shù)控機床的出現(xiàn)與應用有力地促進了機電制造業(yè)的快速發(fā)展。數(shù)控機床是集計算機、機床、自動控制、電機以及傳感檢測等技術與設施于一體的自動化生產設備，是一種以“數(shù)字量”作為指令信息的機床。一般而言，數(shù)控機床控制系統(tǒng)主要包括輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等部分組成，其中，可編程控制器（PLC）是數(shù)控機床控制“核心”，數(shù)控機床操作、使用等都與PLC有著密切的關系。數(shù)控機床實際操作時，必須要根據工作條件、生產要求編制相應的加工操作程序，然后將這些“程序”存儲于磁盤、穿孔帶等介質中，系統(tǒng)軟件或者是邏輯電路通過讀取存儲于介質中的“程序指令”，輸出相應的操作控制指令信息，從而使數(shù)控機床按照程序所規(guī)定的指令運行，完成生產任務。當然，數(shù)控機床的正常工作、運行，不能僅僅依靠PLC，而是需要輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等所有模塊都能夠正常運行，銜接緊密，這樣，數(shù)控機床才能夠順利地完成“指令”所規(guī)定的所有動作，促進企業(yè)生產目標的順利實現(xiàn)。
2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設計分析
數(shù)控機床控制系統(tǒng)是數(shù)控機床正常運行的必要保障，機床類型不同、型號不同，控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計也有所不同，但是，在控制原理、傳動系統(tǒng)、編程控制以及結構布局方面并沒有太大的差別，實踐中，數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設計應該重點做好以下幾個方面的工作：
2.1 數(shù)控機床控制系統(tǒng)的總體優(yōu)化與設計
本文中，對數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設計的主要目標是實現(xiàn)對數(shù)控機床的精準化、“實時化”控制，以支持數(shù)控機床高精度任務、多任務操作需要。一般而言，數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)設計主要是為了實現(xiàn)機床運行狀態(tài)監(jiān)測功能、加工控制功能、系統(tǒng)自檢功能以及加工參數(shù)交互功能等，其中，加工控制功能是控制系統(tǒng)設計的最基本的功能要求，目的就是實現(xiàn)對數(shù)控機床三維刀具、輸入/輸出裝置以及驅動電機的有效控制。由于絕大多數(shù)數(shù)控機床加工運行過程中，鉆頭、刀具等都處于高速運行狀態(tài)，為了滿足控制系統(tǒng)在極短的時間內做出正確的控制決策，實踐中常常采用“嵌入式系統(tǒng)”作為控制系統(tǒng)功能開發(fā)平臺，比如，基于RT-Linux的開發(fā)平臺由于保留了Linux的所有的核心功能，具有強大的調度、管理功能，能夠實現(xiàn)對數(shù)控機床操作任務的實時、精確管理。
2.2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)硬件結構設計
當前，數(shù)控機床控制系統(tǒng)大多為“全閉環(huán)”控制模式，“全閉環(huán)”控制系統(tǒng)屬于一種典型的開放式控制結構，硬件結構設計需要重點做好以下三點：
（1）數(shù)據采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端檢測數(shù)字量、采集模擬信號，然后利用系統(tǒng)內的相關程序對這些信息進行分析、處理，比如，信息收集、A/D轉換、觸發(fā)控制等等，都屬于數(shù)據采集系統(tǒng)設置內容;
（2）伺服裝置配置設計，可以使用“電致伸縮器”來調整工件與支架之間的偏差，以解決切削環(huán)節(jié)工件軸徑過大而引發(fā)的誤差問題;
（3）數(shù)控機床運動控制器配置，實踐中，常采用“上位機”與“下位機”聯(lián)合控制方式，以滿足機床加工對精度、軌跡控制較高的要求;
（4）硬件電路設計，數(shù)控機床中的硬件電路是控制系統(tǒng)正常工作、運行的動力系統(tǒng)，比如，機床驅動、信號指令傳遞等等都需要借助于硬件電路系統(tǒng)才能夠實現(xiàn)，數(shù)控機床硬件電路系統(tǒng)設計關鍵的是需要設計好電源電路、存儲器電路、PC通信電路、音頻錄入電路、音頻輸出電路等?？傊?，數(shù)控機床硬件系統(tǒng)（結構）設計需要遵循模塊化、標準化的原則，在滿足系統(tǒng)總體功能需求的前提下，兼顧控制系統(tǒng)軟件設計需求，以降低控制系統(tǒng)設計的成本、提高控制系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性。
2.3 數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設計
就數(shù)控機床的運行控制、運行原理來看，軟件系統(tǒng)是數(shù)控機床能夠平穩(wěn)運行的“核心模塊”，因為，所有的操作指令都需要通過軟件系統(tǒng)的控制才能夠實現(xiàn)，比如，操作指令的譯碼、驅動電機的控制、刀具運行軌跡的控制以及運行狀態(tài)信息顯示等等都需要借助于軟件系統(tǒng)才能夠實現(xiàn)。其中，基于PLC基礎上的數(shù)控軟件加工處理流程是數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件設計的關鍵，比如，刀具加工、工件定位等都屬于加工數(shù)據處理流程范疇。實踐證明，數(shù)控機床控制軟件系統(tǒng)設計需要以“功能模塊”為核心，做好“上位機”與“下位機”設計，比如，對于操作精確度要求較高的數(shù)控機床控制系統(tǒng)設計，可以將整個軟件系統(tǒng)放在SIMO―TIOND環(huán)境下運行，這樣，“下位機”就可以直接接收來自各個“功能單元”的數(shù)據、信息，在此基礎上將數(shù)控機床運行狀態(tài)、各個功能模塊指令執(zhí)行情況監(jiān)測出來，為控制系統(tǒng)的正常運行奠定堅實的基礎。
2.4 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)設計
電氣控制系統(tǒng)設計也是數(shù)控機床控制系統(tǒng)硬件設計的重要內容。實踐中，在進行數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)設計時，常常將PLC程序設計為低級程序與高級程序兩個部分，前者主要是用來處理控制系統(tǒng)中普通信息以及比較程式化的控制，后者則主要使用處理系統(tǒng)中緊急信號，目的是對數(shù)控機床出現(xiàn)的一些突發(fā)事件做出相應的應急處置反映，科學設置參數(shù)，確保數(shù)控機床安全、穩(wěn)定運行。
總之，數(shù)控機床具有斷刀、換刀、工件夾緊、刀位檢測、通信檢測以及通信連接等多項功能，要促進這些功能目標的實現(xiàn)，就必須要做好數(shù)控機床的控制系統(tǒng)設計，這對提高機床的開動率、生產率以及數(shù)控機床的穩(wěn)定運行具有重要的意義。
引言
數(shù)控機床外防護主要制造材料是金屬鈑材，但由于不同功能的要求、使用要求以及 材料特點，非金屬材料在數(shù)控機床外防護的生產中也有重要應用，這些應用主要用于玻璃視窗、玻璃鋼防護裝置和塑鋼門簾及樹脂門把手等輔助部件。
1.數(shù)控機床外防護的設計
1.1 數(shù)控機床外防護的結構設計要與機床的總體結構設計相統(tǒng)一。數(shù)控機床外防護設計是機床整體設計的組成部分，要求處理好外防護與主機本體及內防護關系。
1.2 數(shù)控機床外防護的結構設計要與安全人機工程學設計理念相結合。數(shù)控機床外防護在結構設計時不僅要考慮其防護功能、作用原理，還要從安全性和人機工程學的角度出發(fā)。在滿足數(shù)控機床外防護的結構功能的前提下，為操作者提供一個安全、舒適的工作環(huán)境。
1.3 數(shù)控機床外防護的結構設計要與制造工藝相結合。數(shù)控機床外防護的結構設計要考慮到生產的可加工性、現(xiàn)有設備的生產能力，以及檢查、運輸和維護的方便性。機床外防護的結構設計要簡潔、美觀、真正達到防漏水、防屑性能優(yōu)良功能。
2.數(shù)控機床外防護類型及基本結構
2.1數(shù)控機床外防護類型
數(shù)控機床外防護是指將機床切屑區(qū)或工作區(qū)與周圍環(huán)境隔離開來的安全防護裝置。數(shù)控機床外防護根據所防護的范圍可分為全封閉和半封閉防護。對于不同類型的數(shù)控機床其外防護所包括的內容不盡相同，例如，對于精密的數(shù)控機床來講，其外防護的要求是全封閉類型。而經濟型的數(shù)控機床，其外防護的要求只是對機床本體進行的，而液壓站、電氣箱等輔助設備均不包括在外防護內。
2.2 數(shù)控機床外防護基本結構
按數(shù)控機床外防護的區(qū)域劃分，對于全封閉的數(shù)控機床外防護按其防護區(qū)域劃分其結構如下：防護門（根據加工長度一般可分為單門、雙門）、機床左側防護罩、機床右側防護罩、上頂罩、前罩體、后罩體、數(shù)控系統(tǒng)操作面板（CRT）及支撐立柱等。對于半封閉的數(shù)控機床外防護按其防護區(qū)域劃分其結構如下：防護門（多為單門）、單側罩體（防護主軸箱）、后罩體及數(shù)控系統(tǒng)操作面板（CRT）等。
數(shù)控機床外防護的常規(guī)結構如下：
（1）數(shù)控機床外防護的左、右防護罩結構無論是全封閉防護或是半封閉防護的數(shù)控機床，其外防護的左、右防護罩是根據空間的位置來劃分的。為了防護罩安裝和維護方便，一般在左、右防護罩體的側面設有活動門?；顒娱T大小應適當，活動門與罩體采用鋼性較強的鉸鏈聯(lián)接，并安裝有門鎖。
（2）數(shù)控機床外防護的防護門結構數(shù)控機床防護門從外型上可分為直線型和弧形兩種，其形狀的選用與數(shù)控機床外觀造型中整體形狀相匹配。
在防護門的設計時，要保證其剛度和外觀的平面度，因此，防護門內側設置加強筋板，以防其凸凹不平?？紤]到防護門美觀性和整體的協(xié)調性，一般采用塞焊的工藝將加強筋固定在防護門的內側。
對于全封閉防護的數(shù)控機床，只有通過防護門的觀察窗來觀測機床的加工狀況。因此，防護門上有兩個重要的結構形式，一是觀察窗玻璃的選擇，二是門把手的選擇，為便于防護門的推拉，所以在防護門上都設有門把手。門玻璃一般采用雙層防爆玻璃，以防加工工程所產生的切屑造成防護門玻璃破碎，而引起對操作者的傷害。若門玻璃應采用有機玻璃時，建議采用螺釘緊固結構。
（3）后罩結構
對于全封閉防護的數(shù)控機床的后罩所包容的設備為電器柜、變壓器、冷卻裝置等輔助設備，這樣，使數(shù)控機床具有強烈的整體性。在后罩體門的設計上，要保證后罩門的美觀性，門內側應焊有加強筋板，采用塞焊連接。由于，后罩所包容的設備在工作中，都會產生熱量。若這些熱量不及時散發(fā)出去， 會對數(shù)控機床的加工區(qū)內的溫度有影響，引起溫升而造成加工精度的降低。因此，要在后罩的門上開有大面積的散熱通風孔。
2.3 數(shù)控機床外防護的結構劃分
數(shù)控機床外防護按其防護結構劃分，數(shù)控機床外防護可為圍板式、框架與圍板組合式兩種結構形式。對于數(shù)控機床外防護結構形式的確定，是由數(shù)控機床自身的結構形式、規(guī)模的大小以及對防護的技術要求決定的。數(shù)控機床防護無論是圍板式，或是框架與圍板組合式，其結構都是由基礎支架類、框架類和圍板類組成的。
2.3.1 基礎支架類
數(shù)控機床外防護裝置的基礎支架就是直接與機床主機基礎件相連，用以支撐外防護裝置的各個罩體部分。機床支架要有足夠的承載能力（強度、剛度）、準確的幾何形狀?；A支架本身重量經、結構合理、受力效果好?；A支架的材料可用鑄鐵、也可用鋼結構。截面尺寸要適當，必要時應進行強度較核。鋼結構支架可以用鋼板經機構定型后焊接，也可用鋼板與型材結合焊接而成?；A支架類與基礎主機基礎件的連接固定一般用螺釘，螺釘需要較核，并且采用放松墊圈。
2.3.2 框架類
外防護裝置中，框架是用來起支撐和定位作用的，因此，也要求框架應具有準確的 形狀和足夠的強度和剛度?？蚣艿慕Y構形式：一般框架由各種型材組合焊接而成；板材折彎組合焊接而成；厚板材機械加工組合焊接而成。采用的型材有角鋼、鋼管、槽鋼、“之”字鋼等。
2.3.3 圍板類
圍板是附著在框架之上或圍板之間相互連接固定于基礎支架之上。圍板的形式多種多樣，圍板的結構根據大小和復雜程度有所不同，因此，對圍板的設計要求也有所不同。圍板邊緣必須折邊，而且是兩次折邊，并且把合結構不外露。大的圍板為了保證強度和剛度需要設置加強筋。圍板的輪廓形狀定型，把合孔位置度和平面度都要有要求。在圍板的設計時，要考慮到安裝以及運輸方面的需求。另外，圍板設計還要考慮安裝的方便性和可行性。由于圍板的連接都是設計在內側， 所以設計時要留出安裝的空間，如：在適當?shù)奈恢蒙显O置活動窗口。圍板的材料2mm最常用，材料多為冷軋鋼板。
3.數(shù)控機床外防護設計規(guī)則
（1）要以人為本。
（2）外防護必須安全可靠。
（3）外防護要與機械裝備配套設計。
