数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的应用

郭庭书

摘要：本文探讨了数控技术和计算机辅助设计，分析了数控技术和计算机辅助设计要点，研究了数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的工作流程，以及在数控机床中控制系统的选择。

关键词：数控技术;计算机辅助设计;数控机床;应用措施

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）02-0010-01

0 引言

随着我国工业制造业的不断发展，我国的手工行业逐渐在萧条萎缩，现在已经大范围的被工业制造行业赶超，在工业生产技术的推动下，数控机床技术和计算机辅助技术得到了很大的发展空间。这不仅代表着社会发展速度的加快，也代表我国已经完全进入到了工业发展的全新社会生产形势，是社会经济发展的核心。

1 数控技术和计算机辅助设计概述

数控技术指的就是数字控制技术，在工业生产中利用数字控制技术可以完成对某道工序环节的自动化控制的先进技术，是当前工业生产中应用的十分广泛并且自动控制效果十分显著的一项技术。数控技术在进行工序控制的时候主要针对的是工件的位置、角度以及速度等进行的控制，都可以对机械的工作量和开关进行控制。数控技术的应用是建立在计算机辅助技术之上的一种自动控制技术。计算辅助设计也是数控机床控制系统中的重点环节，指的是通过以计算机辅助技术为载体，通过完成对图形进行的设计来实现对技术人员机床控制的辅助，计算机辅助技术在数控机床设计中要按照相关的要求进行[1]。在现代化图形设计中，关于图形的设计方案较较单一，应用计算机辅助技术可以完成较复杂的设计要求。过去采用人为的方式进行图形的一一对比是十分耗时耗力的。而通过对计算机辅助技术的应用可以提高图形设计的效率，尤其是在复杂图形的设计上。

2 数控技术和计算机辅助设计要点

在数控机床的工作中，数控技术是最为核心的技术，而计算机技术由始终贯穿在整个自动化控制系统之中，发挥的是信息处理的作用，在信息处理的整个过程中，又分为三个关键的环节，包括信息采集、信息加工和信息传输，以下对三个设计要点展开具体的论述，以实现最佳的研究效果。

2.1 信息采集

信息采集在计算机信息处理的过程中发挥的是最基础的作用，也是首要的一个环节。信息采集对于信息处理是否精准都有很大的影响，因此在信息采集的阶段较做好严格的把控。以数控切割机床为例，它的数据采集主要是以所有的二維图形为主，信息采集的精度要控制在0.0001的范围内，超出这个范围的信息都会降低准确性，利用计算机辅助技术可以最大程度的实现加工的精度和自动控制的效率，应用效果十分好。在数控切割机加信息采集中，计算机辅助技术对信息的采集包括信息采集和其他辅助信息采集，在信息采集工作流程的设计上也要严格的遵守相应的标准，即待加工图形—扫描—利用CAD绘制封闭面—图形分解—生产文件—编制代码—控制执行机构。

2.2 信息加工

信息采集结束之后，接下来要进行的就是信息加工，信息加工也是计算机辅助技术的重点环节。在信息加工的整个过程中，所应用的操作平台与计算机辅助技术的设计平台保持一致，通过对计算机辅助技术的应用，对得到的信息进行二次开发，对排料、自动识别过程以及移刀和进刀进行自定义，在加工速度和延时功能的选择上可以自定义。通过这两个功能的应用可以实现自动机床加工代码的输出，为自动化控制系统的运行提出指示，相比于以往的控制系统，这种方式的实用性更高，应用的效率也更高。但是在这里要提出注意的是，在移刀和进刀点的定义上，要最大程度的保证灵活性，这样做的目的是能够技术人员在不同变成的设计中和不同材料的编写时能够最大程度的简化工作路径，从而更好的避免加工件翘起部分与移刀和进刀头产生的摩擦和碰撞[2]。

2.3 信息传输

信息传输是数控技术计算机辅助设计的最后一步，信息传输的具体流程是将G码通过控制模传递给执行元件的过程，要让执行元件自主进行执行过程，计算机辅助技术指负责信息传输的工作，在互联网操作平台上进行数据传输的效果往往十分显著，并且效率也十分高，主要采用的信息传输方式是文件交换和网络传输两种方式。

3 数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的工作流程

在数控技术和计算机辅助设计的数字控制技术工作的过程中，主要采用的是以工控系统为核心，对计算机辅助设计中的代码进行读取，对运动代码G进行读取，从而实现对各个机床动作部件的统一控制，采用这样的方式既可以提高自动控制系统的控制效率，而且还能够最大程度的保证系统运行的安全和稳定性。数控技术和计算机辅助系统的控制核心在于对X、Y轴的电机进行控制的过程，在进行自动控制的过程中的具体流程是：首先对G代码的数据进行实时的处理，利用数据采取串行的方式对数据函数进行补救，同时，要将运动控制器的插件发出具体的命令，向步进驱动器发出脉冲的信号之后再对其进行控制，以达到X、Y平台联动的目的。采用这样的方式进行数控技术计算机辅助的自动控制可以采用脉冲信号加方向的信号进行控制，需要将运动模式调整为位置的模式，以更好的完成对系统的控制[3]。

4 在数控机床中控制系统的选择

在数控机床的具体运行中，在进行控制系统选择的时候要根据相应的需求进行选择，要对与其相应的平台做好选择。以X、Y平台驱动方式为例，通常针对这一类型的系统在进行控制系统选择的时候，要用步进控制进行设计，也可以利用伺服控制系统进行设计，在进行两种控制方式的选择前，要与控制系统做好相关的匹配。在数控机床中进行控制系统的选择时，需要引起注意的环节是以步进电机作为开环系统的选择，步进电机作为开环的选择就有显著的优势，它可以有效的提高工作的效率并减少发动的时间。反之，如果不采用这种设计的方案，将会导致加速的时间过长或表现为十分严重的低速共振或者是掉步的现象发生。但是如果不注意系统选择得匹配的话，也很有可能出现力矩不足的问题，导致这一问题的主要原因是因为加速的时间太短，从而使电机在启动的时候产生力矩不足，这对控制系统的稳定运行会产生一定影响。

5 结语

总之，随着我国工业技术的发展，制造工业很快就会完全取缔手工工业，制造工业在生产力的提高上更占据优势。数控技术和计算机辅助设计的要点、信息采集、信息加工和信息传输。技术人员在应用的过程中要注意对应用要点的把握，只有建立在科学分析基础上投入的应用才会发挥出数控机床和计算机辅助设计的最理想效果。

参考文献

[1] 刘远林.以数控技术为基础的机械加工机床探究[J].南方农机，2019（18）：171.

[2] 赵建林.基于PLC机电一体化技术在数控机床中的应用研究[J].数字技术与应用，2019（06）：25-26.

[3] 刘步远.数控技术在机械加工机床中的应用研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2019（05）：158+160.

Application of  CNC Technology and Computer-aided Design in

CNC Machine Tools

GUO Ting-shu

（Baiyin Vocational College of  Mining and Metallurgy， Baiyin  Gansu  730900）

Abstract：This paper discusses NC technology and computer-aided design， analyzes the main points of NC technology and computer-aided design， studies the workflow of NC technology and computer-aided design in NC machine tools， and the selection of control systems in NC machine tools.

Key words：CNC technology; computer-aided design; CNC machine tools; application measures