数控技术篇1

随着计算机技术日新月异的发展，基于微机的开放式数控是数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面，我国处于相对落后的状态，开放式数控为我国数控产业的发展提供良好的契机，加强和重点扶持开放性数控技术的研究和应用，我国的数控产业才有发展壮大可能，才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。

一、数控技术发展趋势

（1）高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

（2）柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动

（3）科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

（4）插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、样条插补（A、B、C样条）、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

（5）内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

二、体系结构的发展

（1）集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。

（2）模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

（3）网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

数控技术篇2

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向整理型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

2数控技术发展趋势

2.1性能发展方向

(1)高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

(3)工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。

(4)实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

2.2功能发展方向

(1)用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。转贴于

(2)科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

(3)插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

(4)内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

(5)多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

2.3体系结构的发展

(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。

(2)模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

(3)网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

(4)整理型开放式闭环控制模式采用整理计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式整理型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

3智能化新一代PCNC数控系统

数控技术篇3

一、当前数控技术应用课程教学面临的问题

(一)重理论教学轻实践教学重理论轻实践是大部分学校的培养计划，因为在教学过程中，既不能将数控机床搬进教室教学，也不能一直在生产现场进行教学，因此教学大纲和教学模式还是以理论教学为主。学生仅凭几张图片，很难理解抽象的教学内容，尤其是一些较难、较深的机械结构和伺服控制系统等，学生理解较为困难，这也造成了学生的学习积极性不高。通过调查显示，一些以理论课程为主开设的专业技能的学生，通过较少的校外实习及课程，学生动手操作能力与学院的培养目标、企业的实际要求仍有很大差距。虽然学校也认识到技能培养实践和创新能力的重要性，但实践性教学的效果与学生期望值也存在一定的距离。而企业的反馈表明:用人单位对专业技能的毕业生要求是不仅要有一定的理论知识基础，更要有较强的实践创新能力。数控技术应用教学过程也存在同样的问题，以大量的理论课为主，少量的实践课程为辅，甚至部分实验课以参观认识代替了实践操作，教师过多介绍较难较深的理论，并且知识量过大，影响学生全面理解数控技术的知识和内容。

(二)实践教学内容形式单一在数控技术应用实践中，教学往往缺乏系统性，传统的实践教学内容形式较为单一。虽然教学计划经过严密的论证和调查，但客观条件的制约也是导致实践教学形式单一的重要原因。数控技术课程对教学实践环境要求较高，大部分学校在现有的条件下很难实现。首先，实践中无法将机床拆分开进行破坏性教学，因此学生无法很好地掌握数控机床的内部结构及工作原理，也无法让学生随心所欲地操作机床，所以，学生对数控机床工作过程中可能出现的故障、问题、事故等没有直观、感性的认识;再者，学校缺乏将阶段性的实践成果串联起来，在综合运用中，即使是每门功课都做得好的学生也无从下手。

(三)教学模式缺乏创新目前国内外数控技术突飞猛进，设备更新迅速快，数控技术发展日新月异，传统教学内容与教学模式需要改革创新，而我们现阶段的教育在这方面反应迟钝，跟不上时代的步伐。教育的目标明确在技术应用型人才上，这意味着要求我们的教育要紧跟时展，打破现有的传统式教育，加强实践性教学环节。例如在互换性与测量技术课程中，实验课时较少，实验内容多为一些传统的测量技术，而企业广泛采用的三坐标测量仪等技术设备，教师没有时间或者没有能力为学生传授，这也是造成了学生走向社会后实践操作能力很低。

二、数控技术应用教育的改革途径和方法

(一)修改完善教学大纲数控技术应用教育改革应以“重运用、强实践”为主要计划重点，以提高和培养学生的实验能力、工程实践素质为目标，按层次化、模块化、创新化的要求，更新实验实训内容。在课程建设过程中，将以往的“实践服务于理论教学”改为“理论服务于实践教学”，适当降低课程的理论难度和课时时间。合理安排教学内容，对于陈旧过时的教学内容，要及时进行删减，随时充实数控技术发展的前沿知识。

(二)改进课程授课方法在教学模式上，多运用激发学生学习兴趣和动力的教学手段，将“学生自主学习、模拟和实践”的学习方式逐步代替“以教师为中心，以课堂为中心，以书本为中心”，使那些用传统的教学手段无法讲清，或难以讲清教学内容，化难为易、化繁为简，使抽象变得直观。例如在讲解数控机床应用操作部分时，可以引入数控加工仿真软件，使课堂教学变得更加生动、更加具体，充分调动学生的积极性。并且仿真软件不存在安全问题，学生可以独立地进行学习和练习，体验接近真实场景的感觉，培养学生的动手能力和思考能力。

(三)加强教师队伍建设师资力量是一个课程的核心，在改革中，应紧紧抓住现有师资的培训与再进修工作，要求教师定时参加实践技能培训，及时掌握新知识、新技术。另外，教师之间应多交流，相互取长补短，共同提高。在实践教学中，应广泛开展市场调研，查漏补缺，总结教学经验。同时可以定期聘请一些专家学者进行辅导和讲座，使教师和学生接受更高层次的知识。

三、结语

数控技术篇4

1.1数控技术的特点

在机械行业传统的生产过程中，需要使用大量的人力，同时，物力的消耗也是比较大的，在进行生产的过程中，工作人员的工作强度非常大，这对生产效率产生了一定的影响，同时，工作人员在工作的过程中，安全系数还比较低。当需要生产的产品数量比较多时，产品的质量就会的不到良好的保证，相反，如果想保证产品的质量，那么数量上就无法保证，质量和数量无法兼得，最终造成产能比较低。

1.2促使机械行业进行创新

在我国国民经济发展过程中，机械行业起到了很重要的促进作用，为了更好的发挥其作用，就需要不断地完善其生产工艺，以便于使生产出来的机械产品具备更高的技术含量。在机械行业的发展史上，数控技术的应用是行业的一次创新，通过数控技术，使得机械生产的过程完美的融合了计算机技术、信息技术以及自动控制技术，这样一来，机械行业所具备的生产效率将会得到大幅度的提升。数控技术在运行的过程中，形式为程序代码，因此，通过不同的程序代码，实现对整个生产流程的控制，同时，还可以实现远程控制。机械行业在应用数控技术的过程中，为了更好的发挥数控技术的作用，机械行业就会进行创新。

1.3在机械行业中的重要性增强

随着经济和社会的发展，机械行业的生产面临了更高的要求，如果依然采取传统的生产方式，那么机械行业的生产水平就会变得十分的落后，最终被社会淘汰，但是在应用了数控技术之后，机械行业的生产水平得到了提升，而且生产方式和生产工业也发生了相应的变化，不仅提升了生产效率，也提升了产品的质量，从而促使机械行业更好的满足社会发展的需求，由此可见，数控技术在机械行业中的作用越来越重要。

2数控技术在机械行业中的应用

2.1在煤矿机械中的应用

我国的幅员辽阔，在这片广袤的大地上，储藏了非常丰富的煤炭资源，煤机企业在发展的过程中，如何有效的开发和利用煤炭资源是其首要需要解决的问题。对于煤机企业来说，设备所具备的自动化程度越高，那么其所具备的工业水平就会越来越高，当工业水平比较高时，煤机企业的生产效率就会得到显著地提升，进而促使企业的竞争力增强，最终实现长久发展。煤矿企业在进行煤炭开采时，受到生产环境的限制，大型的机床设备并不适合使用，但是添置新的设备并不是有效的方法，基于此，煤矿企业可以以现有的机床设备为基础，对其进行加工改装，改装成适合煤炭开采的设备，从而有效地提升生产效率。

2.2在汽车工业中的应用

随着人们生活水平的提升，汽车在人们的生活中起到了越来越重要的作用，由此促进了汽车行业的快速发展，同时，与汽车行业相关连的企业也得到了比较好的发展。在汽车行业发展的过程中，数控技术的应用起到了十分重要的促进作用，不仅提升了零部件制造的效率和质量，同时也节省了大量的人力资源，降低了生产成本。在社会发展的过程中，汽车制造所面临的要求越来越高，为了适应市场的发展及需求，汽车制造业向着精密化及自动化的方向发展。在进行汽车生产的过程中，激光数控监测技术的应用大大的提升了各零部件的精度，从而有效地提升了汽车的质量。

2.3在工业生产中的应用

在工业领域，机械设备是正常生产的保证。随着工业生产的发展，其所具备的现代化特征越来越明显，这样一来，传统的人工操作生产方式已经无法满足现代化的生产要求，因此，就必须要引进自动化技术来实现自动化生产。工业生产应用了数控技术之后，现代化的生产要求被很好地满足，同时也节省了大量的人力资源，提示了生产的效率，另外，过去的人工操作对工作人员的人身安全威胁比较大，数控技术的应用使得工作人员的人身安全得到了良好的保证。

2.4在机械设备上的应用

对于机械行业来说，机械设备起着关键性的作用，如果没有机械设备，那么机械行业的生产将会无法进行，机械行业在应用了数控技术之后，数字化及自动化都得以实现，进而促进了机械行业机电一体化的发展。数控机床设备具有很好地控制能力，这是机械行业在发展的过程中必须要具备的，所谓数控机床设备，是指将数控技术应用在机床上，在设备运行的过程中，代码起到了很重要的作用，产品生产会具有各类数据，代码将其存储在介质中，进而发出指令，完成产品生产。

3结论

数控技术篇5

我国从1958年开始研制数控系统技术，到1966年研制成功晶体管数控系统，1972年又研制出集成电路数控系统，但由于国产元器件不配套，加之工艺和技术还不够成熟，因此没有进行大规模生产.从1985年以后，我国的数控机床，在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，尤其是进入上个世纪90年代，我国数控系统的各方面研究力量在集中优势、突破关键、以我为主、发展产业的原则基础上，逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等国有企业，在关键技术上己达到国际先进水平，数控机床可供品种己超过300种。

随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切需要解决的问题.在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作又经常会导致昂贵设备的损坏.而计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统.它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。

国外从上世纪80年代开始，在数控仿真方面做了大量研究工作.数控加工仿真涉及造型技术，经历了基于线框图形的几何仿真、基于直接实体造型的数控仿真以及基于离散空间的数控仿真.同时，数控仿真正从几何仿真走向加工过程物理仿真的研究，开发了基于数值分析和模拟来预测工件、刀具物理属性的原形软件，取得了许多研究成果.经过多年发展，国外的数控仿真技术己形成了商品化软件，如：日本的Sony公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞检查;英国Delcam公司的产品PowerMILL，不仅提供五轴联动的实体切削仿真过程，而且提供五轴加工机床动作仿真过程，动态仿真五轴加工过程机床各轴各机构运动关系，仿真软件支持摆刀轴、双旋转工作台、摆刀轴与旋转工作台的组合;美国CGTech公司开发的数控仿真软件vERICUT，不仅实现多轴仿真，还增强了切削状态分析功能，还有法国Delmia公司的VNC，CIMCO公司的CIMCOEdit等其它数控仿真软件.此外，国外一些著名的CAo/CAM软件（如：UG.Pro/E.MasterCAM）也都具有NC加工仿真的能力.以色列的CAD/CAM软件Cimatron的数控加工技术一直处于世界领先的地位，它也提供了可视化的加工仿真模拟，以彩色图的形式显示当前加工结果及其加工余量，使用户可以检查加工过程的合理性与正确性;可以任意剖切旋转来观察加工的结果，还可以进行仿真校验、定量分析、加工工时估算等;也可以手动单步检查生成的刀具轨迹.著名软件UG的机床仿真模块Unisim也具有完善的数控加工仿真能力.但是这些软件大多价格昂贵，对硬件的要求也很高，而数控仿真也只是软件众多功能中的一部分。

目前，国内市场上也有一些功能较完善的数控仿真软件，如南京宇航自动化研究所的YHCNC系列数控仿真软件，支持多种数控系统，具有良好的用户界面，真实感图形显示的效果也较好，系统运行效率高.此外，还有上海天傲科技有限公司的TNS数控仿真系统，广州红地技术有限公司和韩国Cubictek公司合作开发的金银花从CNC仿真软件，上海盖勒普工程技术有限公司的数控加工编程校验和仿真软件PredatorVirtualCNC等。

我国数控仿真技术虽然发展迅速，但是仍然存在以下不足：

（1）仿真的速度和精度问题一直是数控仿真研究的难点，两者互相制约.降低精度提高速度会影响工件形状，从而影响图像真实感;反之，仿真真实感增强，但是随之带来CPU和内存资源等消耗增大的问题，会影响仿真实时性.此外，数控仿真也存在其它真实感问题，如仿真模型不能表现粗、精加工时的纹理形态，不能生成与实际形态一致的切削模型。

（2）数控加工仿真几何造型系统基本元素均由理想形状几何形体构成，不包含任何物理性质，体现不出物体相互作用时物质微观结构的物理变化（如力、热变形等）及其物体宏观形状（如工件形状、位置、表面质量）的改变。

（3）对数控加工过程没有进行实质性仿真，既没有考虑工艺系统中物体相互作用时的“消亡”.（如刀具磨损）与“派生”（如切屑等）问题，也没有真正考虑工艺系统中各部件在运动（切削和空程）过程中的“顺行”与“干涉”问题。