关于数控教学的一点思考

关于数控教学的一点思考

吴丹

江苏省常州技师学院     213000

    【摘要】当前是个信息迅猛发展的时代，数控的教学与发展是当今教育工作者普遍关注的课题！笔者作为多年的数控教育工作者，对数控教学的发展做了一点总结和思考，主要介绍了数控机床的优点与缺点，阐述了数控机床的种类，指出了数控机床控制技术的发展与数控机床控制技术的发展趋势等。

    【关键词】数控机床控制技术

    数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。

    一、数控机床的优点与缺点：

    1、数控机床的优点：

    对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面如螺旋表面，数控机床也能实现自动加工。

    加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量脉冲当量普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。

    生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。

    良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用;同时还能节省工装设计、制造费用;数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

    自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

    2、数控机床的缺点：

    数控机床的主要缺点价格较高，设备首次投资大;对操作、维修人员的技术要求较高;加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。

    二、数控机床的种类：

    数控机床的种类很多，主要分类

    按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

    按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

    按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。

    按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。

    三、数控机床控制技术的发展

    机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。

    在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。

    四、数控机床的维护和维修

    常见电气故障分类：

    根据数控机床电气故障的性质、现象、故障的偶然性、机械特性变化、故障是否有报警显示等可分为以下类型。

    1、按故障发生的性质可分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子元器件、控制板、模块、电线电缆及接插件等产生不正常状态甚至损坏的故障，是需要修理甚至更换才可排除的。软件故障通常指MMC、NCK、PLC等应用程序中产生的故障，需要热启或修改某些数据甚至重新安装程序方可排除。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至感染病毒丢失，一旦发生这类故障就只能与生产厂商或数控系统服务机构联系解决。

    2、按故障出现的现象对工件或对机床有无破坏，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，使工件及机床造成损坏的故障，维修时不允许再现，只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除，技术难度较高且有一定风险。对于非破坏性故障，则可卸下工件，尝试性重现故障过程。

    3、按故障出现的偶然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件就一定会产生的确定故障;随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气屏蔽可靠性降低而产生进给抖动、电气装置内部温度过高等。此类故障的分析需经反复试验及综合判断才可排除。

    故障分类方式很多，而一种故障的产生往往是多种故障类型的混合，这就要求维修人员根据故障的性质、表象、产生故障的原因或后果等具体情况，参照上述分类采取相应的分析法和排除法。

    五、故障的调查与分析：

    故障的调查与分析是排除故障的第一阶段，是非常关键的阶段，应做好下列工作：

    1、故障调查

    2、询问调查。在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于准确地分析故障原因。同时仔细询问故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排除故障时应携带的工具、仪表、图纸资料及备件等，减少往返时间。

    3、现场检查故障。首先，要验证操作者所提供情况的准确性、完整性，核实初步判断的准确度。按上述故障分类办法分析故障类型，确定排除故障的原则。由于大多数故障是有显示的，因此，通常只要对照机床配套的数控系统诊断手册和用户报警文本，就可判断产生该故障的原因。

    确定原因、做好准备，对多种可能原因进行排查，找出产生故障的真正原因。这取决于维修人员对该机床的熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力。对于较复杂故障，须制定故障排除方案。

结语：数控技术作为现代制造技术的基础，其作用越来越广泛，随着它广泛应用于生产加工领域，对数控技术人才的培养要求越来越高，笔者在今后的教学与研究工作中，会继续努力，不断提升自己在数控方面的技术和综合能力。

参考文献：

1、韩建海.数控技术及装备.武汉：华中科技大学出版社，2017

　　2、徐弘海.汉英数控技术词典. 北京：化学工业出版社，2021

　　3、徐弘海.数控机床刀具及其应用. 北京：化学工业出版社，2018

　　4、李金伴,马伟民.实用数控机床技术手册. 北京：化学工业出版社,2017

　　5、胡占齐.NUMERICAL CONTROL TECHNOLOGY数控技术. 武汉：武汉理工大学出版社，2021