数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的应用

王春风 钱利斌 王胜利

摘要：数控加工技术在现阶段的国内制造企业中已经成为了中坚力量，数控加工技术具有精准、高效、稳定的工作特点，相关技术人员为了提升我国各个行业的工作效率和工作质量，将数控加工技术与不同领域合作，实现了行业内部的联动、融合发展，促进我国工业、制造业、加工业的全面升级。本文对数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的应用进行分析，以供参考。

关键词：数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的应用

引言

机械加工技术作为一种传统形式下的加工技术，随着时代的发展也在不断与时俱进，推陈出新，不断与科技的发展相结合，因此数控加工技术应运而生。由于数控加工技术本身存在的技术优先性使得数控加工技术在机械制造行业得到了广泛的应用。对于机械零件的加工而言，为了更好地保证零件的加工精度，生产单位必须在加工设备和加工技术上进行改进，以适应如今多變的零件构造。数控加工技术利用先进的计算机技术进行设计和操作，从而大大降低了操作工人的体力劳动，提高了零件的加工精度，但是在具体的加工环节，依然会有许多因素影响，为了降低各种因素对零件加工的影响，更好地提高零件的加工精度和加工效率，科学化降低误差是数控加工一直追求的重要方向之一。

1数控加工技术简介

数控加工技术指的是数控技术、数控机床与数控编程有机结合的整体。数控技术是一种近几年来由于国家信息技术的快速发展而新兴的由计算机技术与软件技术协调运作，共同控制机械运动过程的自动化技术;数控机床指的是能够为数控技术的材料加工提供自动化器械的加工设备;而数控编程指的是为了能够让数控机床实现自动化操作过程而对器械的运动进行一定的手工或自动编码的方法让数控系统识别并执行相关的指令，进而驱动数控机床的工作过程。这三者之间有机结合，密不可分。相较于传统机械加工技术，数控加工技术最大的优势就是在信息技术发展的背景下，利用计算机技术与自动化、智能化的先进技术，实现了零件加工的自动化，解放了人力，大大简化了零件加工的工艺过程。

2数控机床结构组成

数控机床的基本部件包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床本体等辅助装置。数控装置是数控机床的核心，包括输入、加工和输出三个基本部分。控制面板是最典型的输入设备。它是数控机床中与操作者相互作用最频繁的部件之一，是机床人机设计的关键对象。

3国内数控加工技术的现状

随着我国机械加工领域、制造业领域的全面发展，需要高新技术支持其加工工作。数控技术则是对传统生产加工技术的革新发展，转变了人工操作设备存在的风险和问题，利用现代化的调节和控制技术增强设备生产加工的质量和水平，一定程度上革新了我国生产加工领域的原动力。现阶段，我国数控加工技术的应用已经十分成熟，在各个行业中均能够看到数控技术的身影，使得制造业、加工业的工艺更为完善。数控加工技术的广泛应用，为机械加工行业提供了必要的保障，推进了衍生行业、上下游行业的稳步发展。可见，数控技术是机械加工制造领域发展的必经之路、必然趋势。

4数控技术与计算机辅助设计在数控机床中的应用

计算机数控系统之所以受到加工设计行业的关注和认可，是因为计算机数控系统的功能相对强大，对于一些复杂而困难的加工设计内容可以很容易地处理。例如，在数控加工设计过程中会涉及大量的数据和信息。这些内容的数量是巨大的，工作人员在搜索和比较分析过程中会浪费大量的时间和精力。但通过计算机数控系统，通过相应的设备充分显示设计和处理过程中所涉及的信息数据。对计算机数控系统进行处理后，相关信息数据也可以实现自动编程，不仅有效地提高了数控操作系统的应用价值，而且为数控设计领域的发展和发展提供了有利条件。此外，计算机数控系统还具有许多有利于设计和处理的功能，如刀具位置补偿功能和仿真处理功能，其中系统故障诊断功能对数控设计和处理的影响最大。由于数控加工设计过程中会涉及许多仪器设备，但这些仪器设备会受到外界因素或人为因素的影响。如果相关工作人员不能及时处理，将大大影响设计加工的效率和质量。然而，计算机数控系统中的故障诊断功能可以在故障发生时及时将故障信息传递给相关主管的设备，然后对故障进行相应的诊断。以期为相关维修工作的开展提供重要依据。数控仿真属于虚拟设计范畴。它集数控理论、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助设计（CAM）和建模仿真技术于一体。在数控加工方案实施前进行计算机模拟，检测数控代码的合理性和准确性。在零件的真正加工之前，经常通过试切来验证数控代码的准确性以及被加工零件是否符合设计人员和用户的要求。利用数控仿真技术模拟真实的数控加工环境和工艺，可以帮助设计人员检查设计中的问题，部分或完全取代试切环节，缩短设计周期，降低设计成本。降低劳动强度，提高加工设备效率。

5未来发展趋势

5.1高性能

数控机床发展过程中，一直在努力追求更高的加工精度、切削速度、生产效率和可靠性。未来数控机床将通过进一步优化的整机结构、先进的控制系统和高效的数学算法等，实现复杂曲线曲面的高速高精直接插补和高动态响应的伺服控制;通过数字化虚拟仿真、优化的静动态刚度设计、热稳定性控制、在线动态补偿等技术大幅度提高可靠性和精度保持性。

5.2绿色化

技术面向未来可持续发展的需求，具有生态友好的设计、轻量化的结构、节能环保的制造、最优化能效管理、清洁切削技术、宜人化人机接口和产品全生命周期绿色化服务等。切削机床是利用刀具或磨具通过机械能作用于工件，实现材料去除的各种工艺（如车削、铣削、镗削、钻削、磨削等），其本质问题可以归结为两点，一是用什么能量去除材料。二是如何控制能量使用，机床1.0是以蒸汽动力直接给机床提供机械能以实现各种切削工艺，控制方式是手动控制;机床2.0将电能转换为机械能以驱动机床，并带来数字控制机床的出现，控制方式是自动控制;机床3.0则是计算机和信息技术带来的计算机数控机床，它改变了机床控制方式和生产组织方式，使其数字化、网络化。展望未来，机床4.0将面临新的革命性变化，表现在一是材料去除过程直接所用的能量由以机械能为主变化为机械能、电能、光能、化学能等多种能场及其组合。二是能量使用的控制方式，一方面智能化控制是未来机床近期发展的最主要特征和趋势，它使得机床更高（精度）、更快（效率）、更强（功能）、更省（绿色）;另一方面，即将出现的量子计算和量子计算机，就如同当年电子计算机给数控机床带来革命性跨越一样，重新定义一代数控机床，催生出全新原理和全新概念的数控机床和生产过程。

结束语

对于数控加工技术中存在的精度影响因素，相关人员要抓住细节，在技术发展的同时也要做好自我提升，有效地利用数控加工技术的反馈作用，了解未来的发展方向，弥补缺点与不足，不断优化数控加工技术，促进数控加工技术在新时代地更好发展。

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