数控机床的作用精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇数控机床的作用范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：PLC；数控机床；控制系统

1、可编程控制器

可编程控制器简称PLC，普遍被运用在内部程序的存储工作中，为系统提供了良好的编程条件，用户可以借助该存储器进行计数、算数操作、逻辑运算等活动，而通过输入定时、顺序控制等指令后即可生效，而生产过程中可以依靠PLC进行数字、模拟方式的输入/输出控制。PLC数控机床利用了传统数控机床的优势，同时嵌入了先进的PLC技术、通讯技术、计算机技术，发挥自动控制和微电子的作用，使其满足数控机床运行和新型工业生产的双重要求。

2、数控机床

数控机床以机床本体为基础，通过核心部分数控装置来发号和控制驱动机床，伺服系统发出指令后驱动机床会按照标准流程来执行，数控机床依靠三大主体部门来发挥职能作用，而数控系统会控制机床内部，以数字输入的形式来完成信息输出与输入工作。

3、数控机床控制系统

3.1 数控机床控制系统结构组成

数控机床控制系统结构如图1所示，通过输入信息到数控装置中，使其作用于PLC、主轴控制单元、速度控制单元以及伺服电机，机床电器逻辑控制装置，位置检测反馈装置会通过数控装置将信息输出，完成整个系统的联通工作。

3.2 数控装置的组成

微型计算机为数控装置提供了稳定的基础和条件，使其能满足各项数字控制活动要求，而数控机床通常简称为CNC，它拥有微型计算机机构和数控装置功能模块两大主要部分，为系统运行提供了输入/输出装置、存储器、接口以及总线、中央处理单元，但是针对单一或复杂命令的执行都要启动软件和硬件双重装置，在系统程序的指挥下完成，而控制和管理软件会协调和指挥硬件。

4、基于PLC数控机床控制系统的设计

我们在数控机床控制系统中嵌入可编程控制器，以变频器、电机、光栅尺等装置为主，保持系统的全封闭循环空间，通过存储器编程来加强数控系统的精度，不断增加适用对象数量。数控机床本身能够检测刀位情况，操作换刀、断刀等活动，还能检测和连接通信，进一步提升了数控机床的性能和作用，在实现生产自动化的过程中降低成本、提高生产效率，保证数控机床系统的正常运行。

4.1 硬件结构

针对数控机床的硬件设计利用机械部分为基础，通过硬件电路和上下位软件来完成整体构造，数控机床控制系统中的硬件电路发挥着机床驱动的作用，同时能为各部门传递有效的信息，为系统提供最稳固的保护。机械手换刀、断刀检测都是硬件部分提供的功能之一，气缸外壁的电磁感应系统会控制并显示机床机械手的位置，而光纤传感器会随时检查刀具的情况。

4.2 系统初始化

系统初始化会提供工作原点复位和机床原点复位两项选择，如图2所示为系统坐标系示意图，在工件原点中放置毛坯和芯模，通过工件、工作和机床三大坐标来完成系统指令。机床原点的复位操作通过数轴的极限开关来控制，而按下复位按钮后机床就会回到初始原点，准确定位旋压加工位置。机床坐标系为整个机床坐标复位工作提供了有效的参照，保证机床待机加工前后的位置符合生产标准，减少位置误差。机床运行过程中零件装卡无恙以及旋压制品装卸正常的基础上要减少原则和位置距离，使得加工起始位置能满足设定原则，机床功能在考虑硬件结构的基础上挖掘可编程控制器的作用。

4.3 系统功能模块设计

针对系统功能模块的设计要同时满足硬件和软件双重要求，而只有符合系统运行和硬件结构的软件才能使用于机床中。嵌入下位机软件的过程中需要满足许多条件，当将其放置到SIMO-TIOND环境中时，下位机会接收来自各部门的数据，将机床运行状态和部件执行情况监测出来。

篇(2)

关键词 GPRS；监控系统

中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0195-02

GPRS对于我们来说并不陌生，可是我们了解GPRS最开始是知道他是应用于手机，再后来是汽车的导航，而本文所要论述的是在数控机床上，GPRS如何去应用尤其是对于数控机床的远程监控方面。

1 GPRS设计的背景

科技的发展带动了很多行业的发展，当然也包括工业企业，数控技术作为科学技术的产物在现代企业已经有了举足轻重的作用，加快了制造业迈向数字化的脚步。众所周知，数控机床的优点是非常突出的包括工作效率非常高、精度高、操作起来非常方便等等。这样的优点使数控机床的价格始终居高不下，而且在维修是也是需要一些专业的人员去进行的，无形之中成本增加了更多。因此，只有找到一个适当的方式来对数控机床进行管理才能使得数控机床为企业创造最大的价值。

现在来看，数控机床虽然基本实现了自动控制，然而在管理方式上仍然是采用一些原始的人工来控制的方式例如在特定的实际进行上报、打电话汇报等等诸如此类的形式。这样的管理方式，最大的弊端就是由于故障出现的时候不能第一时间被发现所以使得系统运行的整体效率不能满足之前的设计，所以说原始的人工控制管理对数控机床实现灵活、集中的监控和管理起到了一定的抑制。

真是在这样的背景下，笔者受到GPRS在其它各个领域当中的应用，开发了本系统。整个系统以先进的GPRS技术为基础，融合了包括通信、计算机、远程故障诊断等目录来说最先进的技术，实现了对数控机床在管理上进行实时监控、故障的诊断以及报警等功能改变了之前数控机床的原始的人工控制，也就是说减少了人力成本的使用，而且提高了监控效率。由于这种方式当数控机床发生故障的时候可以第一时间进行诊断，从而缩减了各种故障给机床及生产说产生的一些负面的问题，也就是说可以使数控机床的使用年限延长的同时也给企业创造更多的经济价值。

2 数控机床中GPRS监控系统的设计思想

2.1 系统的整体设计

整个数控机床中GPRS监控系统的主要部分分别是GPRS网络、Internet以及数控机床监控中心以及监控终端这四大块来组成， Internet将数控机床的监控中心和GPRS网络连接起来，这样就可以将数控机床是实时工作情况传送到数控机床的监控中心，GPRS监控系统并不复杂，可是却实实在在的解决了数控机床之前无法第一时间发现和了解数控机床工作状态的问题。

2.2 各个部分的设计

下面我们就要看一些各个部分的具体设计，首先说一些数控机床的监控中心，它通过Internet上，同时采用IP+UDP协议（IP+UDP协议最大的优点是开销较小）来同GPRS实现互动和对话，将监控中心所发出的一些命令，这些命令包括实时监控、故障的诊断以及报警等等，它会以UDP数据报文的形式通过GPRS发送到数控机床的监控终端，反过来监控终端的信息同时也会反馈给监控中心；在整系统中Internet的作用是一个纽带的作用，它是将GPRS网络同监控中心连接在一起的纽带；如果是Internet的作用是一个纽带那么GPRS就是这个系统的一个通信载体，我们都知道GPRS技术目前在我国，已经广泛地被应用于整个通信领域当中，它的最大优点就是传输速率够强大，GPRS不仅仅是传输速度块而且同时具有速率传输准确两大特点这就是为什么说GPRS对于信息的传输是一个最佳的选择。整个数控机床的监控系统可以通过GPRS来实现数控机床监控中心和监控中心通过Internet来实现互传；数控机床的监控终端作为系统的一个中心，它的主要工作就是对现场数据进行采集之后传送到数控机床监控中心，另外一个作用就是对数控机床监控中心通过Internet发送过来的数据进行接收并进行相应的处理。

3 数控机床中GPRS监控系统的软件设计

3.1 系统所采用的通信协议

数控机床的监控终端和监控中心之间是以GPRS为媒介通过Internet来实现互联，以实现将数据采集之后第一时间发送到出去及时的进行处理，并且还有实现对监控中心实现远程控制。这时候就必须要有个相应的协议来实现数控机床和监控中心终端之间的有意义约定。

首先我们给所要传送的数据设定上起始和结束标志，然后在监控终端不同的监控终端设定上不同的序号，每个不同的数控机床都有不同的监控终端，也就是说这个序号就是区分不同数控机床的一个标志；控制信息是监控中心发给监控终端的控制信息；当监控中心在发现数控机床有不正常的现象时就会发出报警信息传送到监控终端；这样我们就可以结合GPRS技术通过通信协议来实现整个工厂不同的数控机床的集中管理和控制了。

3.2 系统的软件设计

监控终端和监控中心两大模块是整个系统软件模块当中最重要模块。首先我们来看一下监控中心的组成是由数据库服务器、应用服务器以及通信前置机来组合构成的，来实现一些信息之间的整体互通。所以说在计算机上分别有不同的软件来进行运行，当然还有分别为两个系统来设计不同的数据库。监控终端数控的功能是要将数据从数控机床的监控终端进行集中字一起，执行监控终端所发出的命令，将各个终端传输过来的数据进行存储已经进行必要的分析，这时候通过分析、比对就会发现数控机床的运行是够是按照既定的运行轨迹进行的，如果发现异常那么就会立刻做报警处理，并在数据库中将得到的数据进行备份处理。

数控机床监控终端的软件部分模块分别是不同信号处理和传输。数控机床的监控中心监与控终端始终是以GPRS为媒介通过Internet来相连的，监控终端对监控中心发来的数据会第一时间去分析、处理，发现有异常的时候会第一时间发出警报，同时对异常的类型发出提示。

4 结论

上面所阐述的数控机床中GPRS监控系统是以GPRS作为这个系统的一个平台，它将GPRS在数据传输上速率传输准确以及速度快的有点体现的淋漓尽致。同时将数控机床本身的特点融合在整个系统当中，使得整个系统在一些大型的工业企业当中可以被大力推广。本系统已经在一些工业企业当中被实验使用了，已经证明了这个系统的使用性和经济性。

参考文献

[1]刘利，邓志良.基于GPRS的摊铺机远程故障诊断系统[J].微计算机信息，2008，12：181-183.

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关键词：数控机床;控制系统;设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065

1 数控机床及其控制系统概述

当前，数控技术已经在IT、医疗、轻功、机电等行业内得到了广泛的应用，并发挥出了重要的作用。可以说，数控机床的出现与应用有力地促进了机电制造业的快速发展。数控机床是集计算机、机床、自动控制、电机以及传感检测等技术与设施于一体的自动化生产设备，是一种以“数字量”作为指令信息的机床。一般而言，数控机床控制系统主要包括输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等部分组成，其中，可编程控制器（PLC）是数控机床控制“核心”，数控机床操作、使用等都与PLC有着密切的关系。数控机床实际操作时，必须要根据工作条件、生产要求编制相应的加工操作程序，然后将这些“程序”存储于磁盘、穿孔带等介质中，系统软件或者是逻辑电路通过读取存储于介质中的“程序指令”，输出相应的操作控制指令信息，从而使数控机床按照程序所规定的指令运行，完成生产任务。当然，数控机床的正常工作、运行，不能仅仅依靠PLC，而是需要输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等所有模块都能够正常运行，衔接紧密，这样，数控机床才能够顺利地完成“指令”所规定的所有动作，促进企业生产目标的顺利实现。

2 数控机床控制系统优化设计分析

数控机床控制系统是数控机床正常运行的必要保障，机床类型不同、型号不同，控制系统的优化设计也有所不同，但是，在控制原理、传动系统、编程控制以及结构布局方面并没有太大的差别，实践中，数控机床控制系统优化设计应该重点做好以下几个方面的工作：

2.1 数控机床控制系统的总体优化与设计

本文中，对数控机床控制系统优化设计的主要目标是实现对数控机床的精准化、“实时化”控制，以支持数控机床高精度任务、多任务操作需要。一般而言，数控机床数控系统设计主要是为了实现机床运行状态监测功能、加工控制功能、系统自检功能以及加工参数交互功能等，其中，加工控制功能是控制系统设计的最基本的功能要求，目的就是实现对数控机床三维刀具、输入/输出装置以及驱动电机的有效控制。由于绝大多数数控机床加工运行过程中，钻头、刀具等都处于高速运行状态，为了满足控制系统在极短的时间内做出正确的控制决策，实践中常常采用“嵌入式系统”作为控制系统功能开发平台，比如，基于RT-Linux的开发平台由于保留了Linux的所有的核心功能，具有强大的调度、管理功能，能够实现对数控机床操作任务的实时、精确管理。

2.2 数控机床控制系统硬件结构设计

当前，数控机床控制系统大多为“全闭环”控制模式，“全闭环”控制系统属于一种典型的开放式控制结构，硬件结构设计需要重点做好以下三点：

（1）数据采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端检测数字量、采集模拟信号，然后利用系统内的相关程序对这些信息进行分析、处理，比如，信息收集、A/D转换、触发控制等等，都属于数据采集系统设置内容;

（2）伺服装置配置设计，可以使用“电致伸缩器”来调整工件与支架之间的偏差，以解决切削环节工件轴径过大而引发的误差问题;

（3）数控机床运动控制器配置，实践中，常采用“上位机”与“下位机”联合控制方式，以满足机床加工对精度、轨迹控制较高的要求;

（4）硬件电路设计，数控机床中的硬件电路是控制系统正常工作、运行的动力系统，比如，机床驱动、信号指令传递等等都需要借助于硬件电路系统才能够实现，数控机床硬件电路系统设计关键的是需要设计好电源电路、存储器电路、PC通信电路、音频录入电路、音频输出电路等。总之，数控机床硬件系统（结构）设计需要遵循模块化、标准化的原则，在满足系统总体功能需求的前提下，兼顾控制系统软件设计需求，以降低控制系统设计的成本、提高控制系统运行的可靠性与稳定性。

2.3 数控机床控制系统软件系统设计

就数控机床的运行控制、运行原理来看，软件系统是数控机床能够平稳运行的“核心模块”，因为，所有的操作指令都需要通过软件系统的控制才能够实现，比如，操作指令的译码、驱动电机的控制、刀具运行轨迹的控制以及运行状态信息显示等等都需要借助于软件系统才能够实现。其中，基于PLC基础上的数控软件加工处理流程是数控机床控制系统软件设计的关键，比如，刀具加工、工件定位等都属于加工数据处理流程范畴。实践证明，数控机床控制软件系统设计需要以“功能模块”为核心，做好“上位机”与“下位机”设计，比如，对于操作精确度要求较高的数控机床控制系统设计，可以将整个软件系统放在SIMO―TIOND环境下运行，这样，“下位机”就可以直接接收来自各个“功能单元”的数据、信息，在此基础上将数控机床运行状态、各个功能模块指令执行情况监测出来，为控制系统的正常运行奠定坚实的基础。

2.4 数控机床电气控制系统设计

电气控制系统设计也是数控机床控制系统硬件设计的重要内容。实践中，在进行数控机床电气控制系统设计时，常常将PLC程序设计为低级程序与高级程序两个部分，前者主要是用来处理控制系统中普通信息以及比较程式化的控制，后者则主要使用处理系统中紧急信号，目的是对数控机床出现的一些突发事件做出相应的应急处置反映，科学设置参数，确保数控机床安全、稳定运行。

总之，数控机床具有断刀、换刀、工件夹紧、刀位检测、通信检测以及通信连接等多项功能，要促进这些功能目标的实现，就必须要做好数控机床的控制系统设计，这对提高机床的开动率、生产率以及数控机床的稳定运行具有重要的意义。

参考文献：

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【关键字】数控机床；内防护；意义

现代社会科学发展日新月异，同样各式的工业企业竞争也是随着科技的不断进步而愈演愈烈。没有一个企业不希望在这场竞争中可以脱颖而出，数控机床就是在这样的一个背景下所产生的。但是往往改革越匆忙，就会有一些考虑不周的地方，受到最初的一些例如技术设计等因素的限制，在生产中会发生一些大小事故，对生产甚至是操作人员产生不良的后果。所以，数控机床设计人员就将机床内防护技术提到了日程上。

1、为什么要设计数控机床内防护

1.1机床的发展，从三个世纪之前，机床的各类型号与技术随着欧洲的产业革命不断兴起，应运而生。最开始人们只是让机床可以实现产品的基本生产，对于外型上的设计没有人去重视，所以它的一些功能部件就暴露在外面。十九世纪的后期首台万能外圆磨机床在美国被发明了，通过这样的一个机床，大家看到了基本的机床防护呈现了出来。

1.2机床内防护作用的分类及不好的防护有哪些影响，机床内防护的作用主要有保持精度、防护安全、降噪隔声、保护环境还有隔湿防潮。我们大家都知道，数控机床在进行作业的时候，一些温度很高的切屑会飞溅出来，会有砂轮甚至是刀具如果损坏会以很高的速度飞出此类危险的事情发生，这样对于操作工人是非常危险的会有工人同机床；操作工人的一些身体部位被夹入或卷入机床；由于操作场地无法及时被清理工人工人会滑倒；飞溅切屑烫伤和划伤工人甚至是伤害眼睛；噪声及冷却液也会伤害到工人。所以说，数控机床本身的设计要一切以人为本，数控机床生产的整个过程由于摩擦产生热量，也会使得机床的结构由于高温发生变形，对加工精度会产生影响。数控机床加工时会有冷却液、高温的飞屑都会产生这对机床内导轨的腐蚀和损害是非常大的，因此研究数控机床内防护就应运而生了。

2、数控机床内防护的结构组成

我们可以将数控机床的防护大体上分为两类分别是外防护及内防护。我们这里所要论述的是数控机床的内防护，内防护所说的是在数控机床的加工区域范围内，给那些有可能会对操作工人产生伤害的零件或者是有可能会对产品精度产生影响的零件所安装的可以进行安全防护的有效设施。下面就说一下都有哪些防护的有效设施。

2.1导轨保护罩，众所周知，在数控机床上面做直线运动的所有部件都是沿着自身的一些支撑件上的导轨来进行的，这个导轨的精度及精度会直接影响到数控机床的一个加工精度。所有说，不仅仅是要对整个导轨精度有高的要求，对其摩擦特性、刚度是否良好也要有高的要求。所有我们得到这样一个结论，在数控机床中对导轨的防护尤其重要。导轨的防护方式非常多，使用最多的就是导轨保护罩。

2.2隔离板，通过文章开始的叙述我们知道对数控机床进行一个全封闭的防护是非常必要的，于是隔离板就产生了，它将包括机床液压站、本体、排屑装置、电气箱等所有的结构全都封闭在同一区域，同时在在机床的周围建立独立的区域，使加工区其它区域分开，这样就可以使一些辅助设施不被伤害。隔离板设计所遵循的原则是区域给力，在材料上通常会选择同外防护罩相同的材料。需要注意的是如果隔离板非常大，那么就有必要给隔离板进行加固，这样可以有效的防止由于隔离板刚度不够加工精度产生影响。

2.3导管防护套和拖链，目前来说数控机床整个传送系统的功能就是对在工作的过程中需要的很多东西进行传送，来形成能量、物质、信息流，只有这样机床的运行才能保持正常。数控机床的整个传输送系统所依赖的是机床传输管线，所以说，对数控机床的防护这个传输管线就显得非常重要了。对于一个数控机床来说它的传输管线的在数量和种类上来说是非常多的，所以，它是否安全和可靠同样重要，同时对使用寿命也会有较高的要求。现在来说防护套和拖链的材料大多数使用的是塑料或者钢制材料。

3、数控机床内防护的设计

现在，数控机床的发展较快，种类也很多但是不同类型的数控机床对内防护的要求不同。

3.1不同布局及类型的数控机床内防护相应的不同要求，如果数控机床的类型不同那么对防护的要求也是不同的。数控机床对各个方面的不同防护都会有特定的一个要求。例如说在安全方面，数控机床的结构布局决定了硬件的格局是一定所以这就要求要有特定的安全隔离装置。机床的结构布局对防尘、防水上也有要求，对人身安全有可能会有伤害的必须要有安全防护。

3.2数控机床所加工的产品不同，例如做的是例如金属陶瓷之类的工件加工，那么就会涉及到碎末等物质的回收。如果生产过程中涉及高速运动，例如机床上所加工的是盘类件这样就要避免有飞盘飞出。所以说针对加工类型不同，防护也不同。除此之外我们还要注意对于环境的防护，例如噪音、粉尘等，这些不仅对整个环境会产生影响，调查显示这些会对操作工人的心里也会产生很大的影想。所以说，在对数控机床内防护的设计上，对环境防护方面必须要进行防护。

数控机床对于操作人员在操作方面的防护，这样做不仅仅是考虑到安全因素，同时也是考虑操作人员在操作数控机床过程中的方便性，这里所说的方面对数控机床会有非常重要的影响，整个设计要以用户的要求和方面性作为出发点，尽量去创造更多的方便。针对不同的数控机床内防护要从实际的角度出发设计不同的防护。如果是高档的数控机床那么其保护的程度和范围都相对较高，内容也会更多一些；反之如果是经济型的数控机床其防护程度和范围相对高档的也会小一些内容也会少一些。举个例子来说明一下，对于一个卧式数控车床来说它就要求进行全一个全封闭的防护，在内容上也是多方面的包括有环境、安全等方面。而对于大型的龙门移动式数控机床，这样工作台周围就没有必要装一个全封闭的防护装置，只要做一个重点的数控机床功能防护就可以了，完全没有必要做全封闭的了。

篇(5)

目的研究互联网新生态环境下的数控机床的外观形态创新设计规律。方法通过对互联网数控机床的组成和结构的解剖，探讨外观形态创新设计与数控机床的功能、结构、人机和设计的逻辑关系，并通过数控机床的外观形态创新设计实践来验证。结论基于互联网新生态数控机床外观形态的创新设计需要融合互联网新时代的特征，同时要符合数控机床功能的要求，遵循数控机床的结构逻辑关系，满足人性化和装饰美学的要求。得出的结论在互联网新经济时代对数控机床设计制造领域具有理论和实践意义。

关键词：

互联网；数控机床；外观形态；设计创新

今天，互联网在中国已经成长得生机勃勃，而且发展得越来越迅猛，全社会已经形成互联网新生态社会环境[1]。互联网新经济和各个传统行业都能良好结合，原来根本不搭界的领域像金融、交通、设计制造等都跟互联网挂上钩[2]。互联网与数控机床的结合对数控机床设计来说是一项全新的挑战，并将诞生全新的数控机床特征。以网络技术为背景的制造业信息化使得传统的二维图纸这种重要的产品设计信息媒介居于辅助地位，集成化、网络化、智能化的CIMS，CE，AM等先进制造技术在今天的设计制造中居于核心地位[3]。数控机床以何种外观相貌出现才能适合当今的互联网新生态社会环境是机电产品外观创新设计的当务之急，成为我国机电产品外观造型设计升级研究的新课题，直接关系到我国机电产品在国际市场上的竞争力。数控机床的功能、结构、人机和装饰是数控机床外观形态设计创新的核心内容，是诞生鲁棒设计的关键要点。

1互联网数控机床的组成与结构

数控机床是通过程序控制系统使机床运行并按要求加工零件的自动化机床。主要由机械、电气、液压、等部分组成。操作人员按照零件加工技术资料，编辑可靠加工程序来控制的机床动作，自动完成零件的加工，操作人员需要近程控制或关照数控机床。当今互联网新生态环境下迫切需要对数控机床进行远程控制，以实现远程加工操作、设备诊断和维护。近年来，设计师们正在研究互联网技术与数控机床设计制造技术的对接和融合，使先进的数控机床具有良好的Web功能，可以通过本地或远程的网页浏览进行加工操作、设备诊断和维护[4]。即将诞生新颖的互联网数控机床，其组成和结构见图1。技术前卫的互联网数控机床迫切期待工业设计师来研究其外观形态设计规律和进行外观形态设计创新。

2互联网数控机床的功能外观形态

互联网新生态环境下的数控机床的外观形态与其功能紧密相关联，传统的形式追随功能的造型设计准则在数控机床的外观形态创新设计中依然有效[5]。数控机床有数控的车、铣、镗、钻、磨床和数控加工中心等。每一种数控机床因其特定的功能需要必须采用相应的功能形态，例如数控车床和数控铣床的功能不同决定了它们的形态不同，数控车床的核心功能是车回转零件。在设计数控车床的外形时，重点围绕实现车削回转零件这一功能来营造数控车床的造型，数控铣床的外形设计围绕铣削零件这一功能来展开。同样，为数控镗床、数控钻床、数控磨床和数控加工中心设计创新的外观形态也必须以各自功能为基础，与各自功能相适应[6]。为了实现数控机床特定的功能形态，设计人员可以构想多种功能方式，每种功能方式就有与之匹配的外观形态，因此每一种数控机床可以有很多外观品种，例如数控铣床就有立铣、卧铣、工具铣、龙门铣等多种外观形态。

3互联网数控机床的结构外观形态

互联网新生态环境下的数控机床的外观形态是在普通机床的基础上发展而来的，每一种数控机床因其功能不同具有不同的结构，对某种数控机床进行外观形态设计创新时必须分析其结构，探索与数控机床的结构相匹配的外观形态。下面以数控车床的结构外观形态分析为例来加以论述。互联网数控车床主要由床身、主轴箱、刀架、进给系统、冷却系统、系统、控制面板和互联网系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有本质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床没有，数控车床是直接用伺服电机驱动来实现进给运动的[7]，因此，在互联网新生态环境下，数控车床外观形态的一个突出特征是车床主体结构大为简化。数控车床的这些组成和结构决定了数控车床的外观形态的骨架特征和造型方向，是数控车床外观形态设计创新的核心本质内容，外观设计创新受结构的约束，结构决定基础外观形象。卧式造型和立式造型是数控车床的两大核心造型。车床主轴位置结构决定车床造型，车床主轴平行于水平面，必须采用卧式造型，车床主轴垂直于水平面，必须采用立式造型。车床其他组成部分的结构也会对车床的外观形态起直接决定作用。在互联网新生态环境下，数控车床外观形态的另一个突出特征是具备互联网系统，控制面板和互联网系统呈现出互联网产品的造型特征[8]。

4互联网数控机床的人机外观形态

互联网时代的数控机床的人机外观形态主要包括数控机床的外观造型、数控机床的操作面板、数控机床的操作方式等。设计创新需要贯穿人本主义的设计原则，即以人为本，根据人的要求、人的特点、人的感受进行设计创新。数控机床的外观造型是人机交互的最直接界面，主要包括数控机床的外观尺寸、比例、形态、结构、材质等。数控机床的外观尺寸和比例要符合正常人操作时的尺度和比例要求，以正常人的平均解剖尺度为基准进行设计[9]。数控机床的操作面板是人对数控机床直接操作和交互的界面，数控机床的操作面板的安放一般有4种形式，见图2。具体采用哪种形式要在充分考虑操作人性化的前提下根据不同机床的功能和结构要求而定。控制面板外观呈触摸屏形式，主要界面包括数控系统操作界面、机床操作界面和互联网控制界面3个部分。

5互联网数控机床的外观设计

互联网数控机床的外观设计主要包括色彩、文字、符号、标志等内容。色彩设计主要包括互联网数控机床的整体外观形态色彩、控制面板的色彩、控制器的色彩和操作键盘的色彩。整体外观形态色彩通常采用银灰、淡蓝、中绿等中明度、中纯度的色彩，这种稳定、安全、和谐的配色对操作者的刺激比较温和，能够让操作者获得愉悦的心情，且操作注意力集中，不易疲劳[10]。控制器和操作键的色彩要根据功能来设置，如启动键为绿色、警示键为红色，即键的色彩设计要符合色彩认知心理的要求。文字、符号的设计既要反映互联网数控机床的功能和技术参数，也要符合操作语义的要求，并且要美观、醒目、传达效果好[11]。标志设计要反映产品的特征以及符合企业的CI要求。

6互联网数控机床外观形态的创新设计

基于互联网新生态的数控机床在技术层面上具有前卫性，外观造型的创新升级需要融合互联网新时代的特征，同时要符合数控机床功能的要求，遵循数控机床的结构逻辑关系，满足人性化和装饰美学的要求。本次创新设计实践基于互联网新生态的上述要求，对某立式加工中心进行造型设计。以互联网为设计平台，将数控机床研究领域的教授、数控机床制造企业的高工、工业设计师和高校学生组成的设计团队，采用并联设计创新的方式展开了创新设计，首先根据某立式加工中心的功能和结构要求构想了该立式加工中心的功能结构样式，见图3。再依据功能、结构与外形的逻辑关系设计了整体外观形态，然后进行人机操作界面的设计，重点突出互联网新生态环境下的数控机床的外观形态特征，最后进行装饰美化设计，设计一系列整机色彩并进行优化，对文字、符号、标志进行设计，进行造型轮廓线的修整与美化等，设计创新成果在企业数控机床的改造项目中得到应用，呈现出可满足市场需求的优势。设计创新的某立式加工中心外观形态方案见图4。

7结语

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数控技术在现代制造技术中的应用，最具代表性的是数控机床，所以数控机床的实训应是整个机械工程实训的重点内容之一，数控机床的实训时间占训练时间的比例应大一些。常见的数控机床有数控车床、数控铣床和数控加工中心，这3种机床的数量多，具有代表性。对于一台数控机床来说，包括4方面的内容:制造、操作、编程和维修。实训的主要内容以操作、编程和加工简单的零件为主，增加学生的感性认识为主要目的。

1.1合理安排数控机床实训的时间

由于机械工程实训总学时的限制，青岛农业大学机械专业学生共实习4周。数控机床实训的内容较多，在训练时间的安排上，数控车床2天、数控铣床和加工中心2天、其他数控机床1天，这样既重点突出又全面。数控机床应用了先进的数控技术，和普通机床的实训相比，讲解的时间会多一些。一般操作讲解、黑板上指令讲解的时间约占1/2，让学生能较深刻地理解数控机床是如何加工零件的;学生操作机床加工零件的时间约占1/2，使学生有较充足的时间增强对数控机床加工零件的感性认识。总之，实训的重点虽为实践，数控机床训练的特点又决定了讲解占了约一半的时间。

1.2合理安排数控机床实训的内容和方法

在数控机床实训中，操作、编程和加工零件是主要内容。首先对照机床讲解基本的操作;然后学习数控的编程知识;最后加工出零件。编程方法的讲解，只能在黑板上讲解组成程序的指令字、程序的格式等，然后编写一个简单的程序。数控机床的坐标系是主要内容之一，机械坐标系、工件坐标系(编程坐标系)的概念，它们的作用是什么，必须结合编程才能讲清楚。数控机床是按程序自动加工零件的，刀具沿程序指令的刀路运动切削工件，刀路的位置必须使用坐标系描述。所以，首先讲清各种坐标系的概念，进而才能讲清对刀等关键的概念，才能理解为什么在编程坐标系下编写的程序可以在机床上加工出零件等问题。数控机床的实训内容应与数控机床理论课的内容相辅相成，各有侧重，通过数控机床的实训为下一步学习数控机床理论课打下良好的基础。数控机床实训应以机床操作、编程、日常保养和安全使用为基本内容，重点应放在编程和操作上。通过基本编程知识和操作的学习，学生可具备基本的编程和操作能力，为了提高学生的实训兴趣和创新意识，可以让学生自己设计一个简单的零件，自己编程，经指导教师检查无误后上机加工;或者编程加工一些有趣的零件。如:数控车床上可以加工仿真子弹、仿真酒瓶等;数控铣床上可以加工一些汉字，如“欢迎实习”等。

1.3手工编程和自动编程

数控编程分手工编程和自动编程，形状复杂的零件加工程序只能由计算机自动编程来完成。在实训内容上，应手工编程和计算机自动编程并重。手工编程是数控车床实习的基本内容，通过手工编程加工简单的小零件，是普遍采用的训练方法。但随着计算机技术的发展，CAD/CAM在机械加工中的广泛应用，计算机自动编程也应是数控机床特别是数控铣床实习必讲内容之一。由于实训时间的限制，这部分的内容较多。所以，可以精简为由实习指导教师通过一个例子演示给学生看，边演示边讲解，讲明形状复杂及包含曲面的零件或模具的加工必须用计算机自动编程的方法编程，然后加工成所需的零件或模具。自动编程是通过计算机软件完成的，常用的具有计算机编程功能的软件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。1.4数控机床仿真软件的应用机械工程实训场地往往有限，数控机床价格较贵，配备的数控机床的种类和数量有限，平均到每一名学生的上机操作时间较少。为了解决这个矛盾，可以安排一定的时间，让学生在机房使用数控机床仿真软件练习数控机床的操作、编程和加工仿真。也可以不做统一安排，让学生课后根据自己的情况自由上机练习。数控机床实训的内容多，时间相对较少，一定要制订详细可行的实训计划，明确每天的训练任务、训练目的、训练方法和训练设备。这样学生面对从未见过的设备就不会感到茫然，教师指导学生也会有条不紊，顺利完成实训任务［5］。

2演示教学法的应用

2.1什么是演示教学法

由于机械工程实训总学时的限制，学生不可能自己动手操作每一种机床，特别是一些比较危险、贵重和精密的设备，比如高压水切割机床、三坐标测量机以及电火花线切割、电火花成型等机床。为了解决这个矛盾，基于学校的实际情况，采用了演示教学的实训方法。所谓演示教学法即指导教师讲解机床的加工原理、操作方法、编程方法，然后自己操作机床加工一个零件演示给学生看。通过演示教学的实训方法，解决了实训内容多时间少、机床有限及教师有限的矛盾，还可以给学生打下进一步学习研究的基础。

2.2以电火花线切割为例

电火花线切割属于特种加工，特种加工是利用电能、化学能、光能或声能等能量对工程材料进行加工的工艺方法。在特种加工中，加工工具(广义的刀具)、加工工件与传统的机加工不同，一般不是采用机械力加工，在实习时学生首先会想到加工工具是怎样加工工件的。所以实习指导教师在实习的开始，应首先讲明电火花线切割的加工原理。实习步骤如下:(1)指导教师启动机床，用薄钢板切割一个小五角星演示给学生看。学生发现一根很长的光滑的金属钼丝可以切割钢板时，一定会感到吃惊，想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的过程中指导教师讲解加工的原理，举一个日常生活中简单的电火花放电的例子:我们平时开关电器或插拔插头时，会发现有时有电火花放电，严重时开关或插头的导电部位有被烧的痕迹，甚至掉渣。电火花线切割的加工原理就是利用电火花放电产生的热量使金属被烧腐蚀而起到切割的作用。讲完这个常见的现象后，再讲电火花线切割的加工原理，学生就感到易于理解了。(3)指导教师再讲解机床的操作方法。(4)简单讲解编程的方法，整个过程大约45min。

3多媒体技术在机械工程实训中的应用

随着计算机技术的飞速发展，计算机的多媒体技术和仿真技术已经应用于各行各业。机械工程实训是一种实践教学活动，但是计算机的多媒体技术和仿真技术在机械工程实训中也能发挥重要的作用。由于实训的内容不可能面面俱到，在学生实习完基本的内容后，可利用多媒体技术补充和总结，会起到良好的教学效果。

4结束语

篇(7)

关键词： 数控机床；模具加工；地位

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310155－01

模具是一个国家工业发展的基石，是一个国家制造业发展的基础工艺装备，关系到国民经济的很多行业都依赖模具成型，尤其是对于家电、仪表、电器、电子、汽车等行业，目前社会上已经有广泛的重视和关注。值得注意的是，模具加工离不开数控机床的应用，数控机床涉及了多学科的相关知识，如精密机械技术、自动检测技术、自动控制技术、计算机技术等。因此，数控机床在模具加工中处于一个非常重要的地位。

1 数控机床在模具加工中的应用

随着工业产品不断向多样化和高性能化发展，产品生产厂家要求模具制造业在短时期内为新产品的开发和投产提供高精度的模具。模具制造业为了适应用户的这一要求，充分利用数控加工先进制造技术，使模具加工技术由传统的手工操作进入到以数控加工为主的新阶段。

数控机床加工是模具零件加工的主要方法，主要包涵了数控电火花加工、数控线切割加工、数控加工中心加工、数控铣削加工、数控车削加工等技术，特别适用于复杂表面、高精度、小批量、单件的零件加工。随着数控机床在制造业中的广泛应用，数控加工技术也得到进一步发展。数控镗铣床、加工中心是计算机技术与机械制造技术的综合产物，要想使其在模具制造业中发挥最佳效果，获得较高的经济效益，既要选用性能优良的机床，即精度高、效率高、工作可靠性好，又要正确合理地使用机床，这是非常关键的问题。

同时，数控加工带来了模具行业技术的提高。为了有效地适应CAD／CAM系统和数控加工系统，那么模具加工流程、模具的结构形式等方面都会发生巨大的变化，所以如果想精确地估算出具有竞争力的模具价格，那么就必须考虑到模具加工效率和加工精度（基于整个加工系统）。在模具制造中最好是拥有加工精度和加工效率都很高的设备。但是这种设备往往售价很高，因而一个模具厂很难各种设备都齐全。为降低成本，在模具行业中出现了深入一步的专业分工，向加工专业化及集成化趋势发展。另外，值得注意的是，由于生产水平的不断提高，模具的加工效率和加工精度也在不断提高，过去很多的测量技术明显派不上用场，因而必须使用表面粗糙度测量仪、数控机床机内在线测量、三坐标测量机等设备。

2 提高数控机床在模具加工中的地位的方法

2.1 注意各种环节的有效协调。在模具企业中，已经公认用数控机床来实现模具高速加工是最有效缩短模具生产周期的方法。模具高速加工主要包括高速电加工和高速切削两种。与传统切削相比较，利用数控机床进行高速切削不仅可以大大提高设备和能源的利用率，去除单位余量的能耗少，同时还能够和CAD/CAM技术相结合，缩短约40%的模具加工制造周期，这是因为数控机床能够有效将精加工、半精加工和粗加工全部集中在一台机床上完成。提高数控机床在模具加工中的作用是一个系统工程，涉及到方方面面，而这些都必须要有效地协调好。选择适合的数控机床是最基本的一方面，与此同时，相应的人员配置和软件配置、电极的正确选用、刀具的正确选用、机床附件的正确选用都是关键环节，应引起注意。除此之外，也必须注意到数控机床加工中材料的选用和各种工艺参数的选定。

2.2 开发先进数控机床。可以在原有数控机床进行模具加工的基础中，开发先进数控机床。例如：模具的数控仿形加工，它是在原液压仿型的基础上不断发展起来的一种新型数控仿型铣床，刀具作仿型切削，在工作台右方紧固被切削工件，由仿型指触及模型，于工作台左方夹紧模型，通过数控机床的数控系统可以用可修改的程序来记录仿型指得到的数据，这种数字程序的控制操作与一般数控机床没有什么差别。选用一般的材料或易加工的材料利用该程序先试加工，通过检测修改完善程序后既可对所选的模具材料切削加工。

2.3 合理安排工序，精化零件毛坯。在模具加工的过程中，很多时候都需要让数控机床与普通车床、普通铣床等通用设备一起配合使用，不能只是依靠一两台数控机床就能够模具的全部加工工序。所以为了有效提高数控机床在模具加工中作用，在保证高效率、高精度的前提下，在工序的安排上应该尽可能地考虑通用设备加工和数控加工的各自特长，通用设备加工和数控加工的经济性是否合理，生产能力和生产节拍是否平衡等。因此在利用数控机床进行模具加工时，模具毛坯应尽量精化，只留小量加工余量，除去热处理、铸锻产生的氧化硬层，加工出基准孔、基被面等。

2.4 高精度控制。数控机床加工技术发展的目标就是朝着纳米级的超精度加工（0.01μm）发展。采用数控机床加工的模具一般都有较高的精度要求，因此利用数控机床进行模具加工时，一定要有效控制住数控机床的加工精度和数控机床的几何精度。一般提高数控加工精度，可以采用闭环补偿控制技术，而为了提高稳定性控制数控机床的几何精度和数控机床的制造精度，应通过减少数控系统误差。

2.5 实现数控机床加工智能化。数控机床加工的发展趋势就是智能化。CNC系统使局部或整个模具加工过程具有自己调整、自己诊断和自己适应的能力，降低对操作者的要求；自动化编程形成智能加工数据库控制加工过程；专家系统及多媒体人机接口使用户操作简单方便。

2.6 数控机床的合理使用。在模具制造中当然最好是拥有加工精度和加工效率都很高的设备。但为了降低生产成本，则应按照主要追求目标来配置加工设备。如果主要是为了满足加工精度，就应注意机床的热变形、工件的温升、加工变形及残余应力择放等问题。如主要为了提高加工效率，则着重考虑装夹自动化、实施长时间无人化操作等。

数控机床（尤其是加工中心）是计算机技术与机械制造技术综合而成的高精设备，要想在模具制造中发挥最佳效果，在工序设计过程中，就应考虑加工设备的选用问题。根据零件的表面加工方法、精度与租糙度、工件形状与尺寸、需要机床的坐标轴数等要求，并考虑现有机床的条件与负荷、加工成本等因素正确选用数控机床。

3 结语

总之，随着数控机床在制造业中的广泛应用，促进了我国数控加工技术的发展，数控机床在模具加工中的作用也日益显著。我们应该尽可能地利用数控机床发展模具工业，既产生较大的经济价值，又具有良好的社会效益，所以值得大力推广。

参考文献：

[1]张立祥，谈谈数控机床的原理及其使用和保养[J].科技信息，2010（05）：111-113.

[2]国内高档数控机床开发项目日前正式启动[J].机械，2010（02）：84-86.