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篇一：数控机床论文示例 篇一
摘要：故障诊断技术已经有30多年的发展历史，但作为一门综合性新学科《故障诊断学》，还是近些年发展起来的。从不同的角度出发，设备故障诊断的理论和方法很多，其中故障诊断专家系统方法是近年来故障诊断领域最显着的成就之一，其内容包括诊断知识的表达、诊断推理方法、不确定性推理及诊断知识的获取等。
关键词：数控机床 故障树分析
一、数控机床故障的诊断研究意义所在
故障诊断始于机械设备故障诊断，主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具；制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。
设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟（FENMS）推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修（TPM）的观点。
美国自1961年开始执行阿波罗计划后，出现一系列因设备故障造成的事故，导致1967年在美国宇航局（NASA）倡导下，由美国海军研究室（ONR）主持成立了美国机械故障预防小组（MFPG），并积极从事技术诊断的开发。美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。
英国在上世纪60—70年代，以机器保健和状态监测协会（MHMG&CMA）为最先开始研究故障诊断技术，在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。
日本的新日铁自1971年开发诊断技术，1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。
我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术，尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展，我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域，如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。
二、现代故障诊断技术概述
1、故障诊断主要内容
故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下，通过来自外界或系统本身的信息输入，经过处理，判断出故障种类，定为故障部位（元部件），进而估计出故障可能时间、严重程度、故障原因等，甚至还可以提供评价、决策以及进行维修的建议。
现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术，故障分析（诊断）技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位，再到故障的排除，作为单独的技术领域发展的同时，又作为故障诊断的技术共同协调发展。
2、数控机床故障诊断常用的方法
（1）直观法。由维修人员利用感觉器官，观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象，查看CNC机床系统的各个模块和线路，有无烧毁和损伤痕迹，迅速将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这是一种最基本和常用的方法。
（2）CNC系统自诊断法。数控系统的自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能的重要指标，数控系统的自诊断功能实时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息，或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块，这是CNC机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。
（3）功能程序测试法。功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，送入数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生可能的部位和故障原因。
（4）模块交换法。所谓模块交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，从而快速判断故障部位的方法。
（5）原理分析法。根据CNC组成原理，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数，从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高，必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理，才能对故障部位进行定位。
（6）PLC程序法。根据PLC报警信息，查阅有关PLC程序，对照报警点相应的模块程序，比较相关I/O元件的逻辑状态，判断故障。
数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等，这些方法各有特点，维修时常同时采用几种方法综合运用，分析并逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。
3、数控机床故障诊断技术发展趋势
（1）针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用，更强调信息融合策略和处理技术，知识的表示方法；（2）针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高，更强调多智能技术的融合，系统级诊断技术，混合智能诊断技术的研究；（3）针对专家系统知识获取的瓶颈问题，更强调自适应能力和自学习能力的研究，在线诊断技术、多传感器技术的研究。
三、数控机床故障的。诊断展望
数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响，专家系统在故障诊断领域中的应用，实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。
CNC机床作为一个复杂多变的非线性系统，充分考虑自然情况的变化以及人为误操作，如何结合模糊技术以及人工智能方面的优点，总结出更加智能的故障诊断方法，将是以后需要努力的方向。
随着设备自动化的进一步提高，其故障诊断也变得更加的复杂，特别是对于工程机械来说，要解决作业过程中的所有故障是十分困难的。鉴于此情况，在技术实力雄厚的科研院所建立远程故障诊断系统，通过Internet与工程机械操作现场连接，建立一个实时故障检测系统，及时地发现作业过程的故障，迅速地进行诊断。在本地的故障诊断系统无法解决时，利用Internet访问远程故障诊断中心，通过技术实力雄厚的科研院所来解决这些故障，及时地恢复生产，也有效地实现了技术资源共享，因此基于Internet的远程故障诊断系统将是一个重要的发展方向。
篇二：关于数控技术论文 篇二
精加工数控技术
摘要 随着计算机及相关学科的不断发展，数控技术已经成为世界工业发展的关键，数控机床的加工精度和加工效率直接影响着工业水平的进一步提高。本文在分析数控车床精加工程序的基础上，对相关译码模块及检错方法进行了一定程度的研究。
关键词 精加工；数控技术；译码
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2024)113-0201-02
1 数控车床精加工程序的分析
数控机床的所有工作程序和工作内容全部是由其内部程序控制的，工件最终加工成什么标准也是有这些程序来决定的，即数控加工程序是数控机床的控制大脑。实际上数控机床加工产品水平，一部分是由机床本身精密系数决定，另一部分就是由其内部加工程序来控制的。数控车削加工操作要求输入程序尽可能简化，并一次输入程序、调试程序和对刀，确保加工过程中不需要对程序进行修改；数控车床加工操作程序通常情况下是根据零件轮廓来编写的，这种程序实际上就属于精加工程序，将其结合系统循环模块之后，即可完成多余余量的切除操作。数控加工特点决定着每一个数控加工程序中都包含有切削参数、刀锯运动类型、主轴转速和机床状态等相关信息，而且不同信息在程序中都有不同代码和格式相对应。在实际工业生产过程中，不同厂家生产出来的数控机床规格性能和结构等参数也不同，所以相应的输入其系统数控加工程序也不同。
数控加工程序可以看做是由多个程序段组成的，而每一个程序段就是整个程序的单位连续字节，由多个代码组成。每一个程序段所包含的内容不同，在数控加工过程中所承担的任务也不同。所谓程序段的格式，就是由哪些字母、数字或者符号，通过什么样的形式连接在一起。我们可以根据数控机床的型号以及所需要完成的任务来进行程序段的编写，并按照规定格式将单位程序段连接在一起。字地址程序段主要由语句号字、代码字以及程序段结束字符所组成，其中语句号字是数控系统识别成都段标号的重要标志，通常情况下程序段的起始符为N。
2 译码模块的处理过程
每一个数控加工任务确定之后，首先要进行的就是数控加工程序的编写，之后就是非常关键的插补运算处理。插补预处理的主要内容有译码、刀补计算以及加减速控制这三大块。译码模块在整个系统中的主要作用就是对数控加工程序进行插补变化，从而代码转换为系统可识别的数据及控制信息。
1)译码准则
译码模块的程序段译码和数据处理要按照一定的规定进行，且整个预处理过程必须遵循系统程序格式。
刀具上一段的终点即是下一段的起始点：数控加工过程是一个连续运动过程，刀具的运动轨迹是连续的，不能出现跳跃情况。因此在进行数控加工程序编写时，完全可以直接将刀具运动的终点作为接下来操作的起始点。
选择刀尖中心为控制对象：数控机床加工刀尖是CNC控制软件主要的控制对象，它被视为加工过程中的一个动点，任何几何形状的物体都需要经过刀尖的运动得以完成。因此数据加工程序就是控制这一点运动轨迹的程序。
按机床坐标系译码与计算：坐标系是数控机床加工工具的运动范围，每个机床自其制造完成之后，坐标系就已经固定了，因此数控加工程序的编写要遵循数控机床坐标系的规定和位置。
2)译码方法
编译方法：所谓编译方法即数控系统加工程序的预编译，根据不同加工任务编译出相对应的加工程序，实际加工时通过插补模块从系统中提取，用来控制加工工具的运动轨迹，从而实施加工操作。这种数控加工方法最大的优势就在于不需要在进行程序代码之间的转换，大大提高了数控加工效率。但其不足之处是需要占用系统较大的存储空间，而且对于加工零件较复杂的情况下，很容易影响系统的操作性能。
解释方法：该方法采用的是逐行译码、预处理和插补技术，在进行下一步加工程序之前，首先由解释程序对加工代码进行预处理后，再用来控制加工工具。这种数控加工方法使用起来较为简单，而且不需要系统提供较大的存储空间。但由于不同模块之间数据处理时顺序串行的，所以对解释程序的运行速度要求较高，必须要满足在不同程序段之间的来回转换。
3)数控加工程序的检错
数控加工程序的检错是译码过程的第一步，检错效果的好坏将直接影响着数控机床加工程序是否能够有效控制加工工具。检错就是对程序结构、词法以及语法进行检查，只有正确合法的程序段才能够进入系统。
(1)程序结构错误检查
数个程序段按照一定顺序连接后就组成了一个完整的数控程序，但单位程序段也可以看作是一个小型完整程序，其基本构造也是起止符、程序号、程序主体等。所以程序机构错误的检查，实质上就是对每一个程序段以及程序段之间联系进行检查。
(2)词法错误检查
词法也可以简单理解为语法，即数控程序语句的编写规则。数控加工程序词法检查主要设计不同功能代码字以及数字类型等，不同代码所对应的数据类型也不同。而且每一个数控加工程度中都不能出现未定义代码。
(3)出错处理
#define ERROP_DATA_SIZE 50
Struct ERROR_DATA
{ Uint ErrorNo;
Uint Block_Num;
Char ErrorInfo[20];
Int ErrorType;
Char code[5];
}Error_Table[ERROR_DATA_SIZE];
(4)数据的整理和存放
数控加工程序整理过程可以简述为：首先从待加工程序中选择提取出需要加工的程序段，并对程序段进行编码，以明确其初始位置。按照字符串的形式将这些程序段存放至响应存储区，同时按照标准进行格式和词义检错。如经检查没有发现错误，即可将程序段进行分割，以字符串的形式将这些程序段存入指定存储区。
精加工数控技术是未来机械工业发展的重头戏，其涉及到很多学科领域。笔者目前的主要工作内容就是精加工数控技术的研究，虽然积累了一定的工作经验，但在理论基础上还有待提高。在今后的工作中，笔者将致力于精加工数控技术领域，以期能够在该领域做出一定成果。
参考文献
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[5]邓世凯。数控技术的进展及我国数控技术发展现状[J].科技传播，2012，03:66.
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篇三：数控机床论文示例 篇三
摘要：本文根据自身实践和理论研究，对数控机床中的闭环控制系统进行了具体的论述，重点阐述了伺服闭环控制系统的主要特点，以及PID控制方法在速度闭环控制方面的应用，并以FANUC机床位具体案例，详细的分析了PID参数的调试方法，对闭环控制在数控机床中的推广应用提供了有力的技术支撑。
关键词：数控机床的论文
1引言
在现代化的设备生产中，数控机床的应用变得越来越广泛，而且对数控机床加工精度和速度的要求也越来越高。为了更高精度、更高自动化水平的控制数控机床的加工，需要在加工过程中加入反馈调节，从而对机床加工过程中的误差因素进行实时调节，使误差不会随时间的延续进行累积，即在数控机床上实施闭环控制。目前，在数控机床上应用闭环控制系统的设备很多，并且这些机床在加工复杂精密零件时取得了很好的效果。本文根据自身实践经验和理论研究，对闭环控制在数控机床中的应用理论及具体案例进行了详细的论述，为闭环控制在数控机床中的应用和推广提供了有力的技术支撑。
2闭环控制在数控机床中的应用
2.1数控机床中的闭环控制特点
在数控系统中，伺服控制系统必须具备较好的稳定性、动态特性、稳态特性、鲁棒性等。在所有的伺服系统中，稳定性是其最根本的要求，系统的稳定性有两种重要的作用，一是能自动排除外界对系统的干扰，能在有外部干扰的环境下，精确调节定位，二是自动恢复稳定状态，不管系统处于什么样的初始状态，都能够快速准确的进行定位；在闭环伺服控制系统中，动态特性是其最重要的衡量指标，它主要表现在系统的响应速度和振幅，在通常状态下，系统的最大振幅就表达这系统的控制精度，振幅越小，精度越高，而系统的响应速度是影响振幅的重要因素，系统的响应速度越快，系统的过渡时间就越小，系统的误差就越小，控制精度也就越高；稳态特性闭环控制系统的正常工作状态特性，主要是是指控制系统经过过渡阶段后，进入稳定状态的情况下，其最终输出的稳态指与预期的稳定指相符合的程度，通常情况下，伺服闭环控制系统会因为自身结构、内部摩擦力、外界干扰等非线性的因素导致系统的实际的稳态值与期望值存在一定的误差，这种误差就是稳态误差，稳态误差是衡量闭环控制精度的重要指标，而通过加入稳态误差补偿，可以有效的调整伺服控制系统的控制精度和跟踪速度；鲁棒性的主要作用是帮助闭环控制系统控制误差，其主要特点是在系统的约束条件发生变化时，保持系统自身的功能特性不变，即对于具有较好鲁棒性特征的闭环控制系统，即使参数发生了变化，控制自身仍有保持稳定性不变，系统的响应速度和振幅也不会随参数变化而变化，如鲁棒性好的数控机床长期使用造成的机械零件磨损不会导致机床自身误差的增大。
2.2闭环控制系统中的PID控制技术
PID控制技术是闭环控制中最早发展起来的一门技术，它以算法简单、可靠性高、调整方便、鲁棒性好等优点在工业控制领域广泛应用，尤其在一些被控对象的结构和参数有一定的不确定性，没法得到精确的数学模型的情况下，可以采用PID控制技术依据现场调试和经验确定系统控制器的结构和参数。在实际工程应用中，也有仅采用PI控制和PD控制的控制系统。PID控制技术是一种线性调节技术，它将系统的偏差分为比例、积分、微分三类运算对被控量进行具体的调节。它对速度的调节主要是根据速度指令（rt）与传感器反馈的回来的实际y（t）进行比较构成控制的偏差e（t），并将此偏差按比例（P）、积分（I）、微分（D）的方式进行线性组合，最终形成控制量u（t）对驱动器进行控制，从而达到对电机速度的精确控制的目的，具体列公式如下：
2.3闭环控制系统在数控机床中的应用
在数控机床的闭环控制系统中，PID控制技术的应用非常广泛。本文以FANCOi机床为例，其控制器的调试就主要分为比例增益、积分增益、微分增益三个部分，具体调试过程如下：首选将驱动器设置成速度控制模式控制，对便于对伺服驱动器参数进行优化调节。伺服驱动器的调节参数就是比例常数Kp、微分参数Kd和积分参数Ki，根据实践经验和现场控制需要，手动对PID的三项控制常数进行具体的调节。首先，确定速度比例增益常数Kp的值。当闭环控制系统安装完毕后，第一步是对比例增益常数Kp就进行调节，因为在三个增益参数中，比例增益对振幅起到最主要的作用，确定比例参数的值后，再对积分增益Ki和微分增益Kd进行调节，调节比例参数的方式是在对先将积分增益Ki和微分增益Kd设置为零，再从零逐渐增加比例参数Kp的值，观察伺服电机停止时的振荡情况以及电机转速的忽快忽慢现象，如果随着Kp值的增加，系统产生振荡现象，就降低Kp值，消除振荡，稳定转速，从而初步确定Kp的值。在确定Kp的值后，保持Kp不变，从零逐渐增加系统的积分增益常数Ki的值，观察积分增益的效应现象，当积分增益参数超过临界值后就会导致控制系统的振动不稳定，这时将Ki值进行回调，消除振荡，稳定转速，此时的Ki值就是初步确定的控制系统参数。最后，对控制系统的微分增益进行具体的调节。微分增益的调节可以有效的降低控制系统的振幅，它的主要工作原理是对系统进行预先控制，就是在系统的振荡发生之前对其进行校正，在实际调节时，从零开始逐步增加Kd的值，从而改善旋转速度的稳定性。
3结论
本文根据自身实践和理论研究，对伺服闭环控制系统的特点进行了论述，并对PID控制技术的原理以及实际生产中的参数调节方法进行了具体的阐述，不仅为闭环控制技术在数控机床中应用提供了有力的技术支撑，也为闭环控制系统在数控机床中的推广应用提供了有效的理论依据。
参考文献：
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[3]王列虎，皮佑国。数控机床中直接位置闭环控制系统的研究[J]。组合机床与自动化加工技术，2011，(2):50-52.
篇四：数控机床论文示例 篇四
摘要:文章首先介绍了数控机床的优点与缺点，接着阐述了数控机床的种类，最后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。
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
(一)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。
(二)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。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
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。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。
随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。
综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。
四、数控机床控制技术的发展趋势
生产技术的发展对产品性能要求越来越高，产品改型频繁，采用多品种小批量生产方式的企业越来越多，这就要求数控机床向高速化、高招度化、复合化、系统化、智能化发展。
高速化和高精度化。数控系统智能化、信息化。数控系统开放化。
篇五：关于数控技术论文 篇五
数控技术练兵场
【摘要】数控技术作为现代制造技术的基础，其作用越来越广泛。随着数控机床广泛应用于生产加工领域，数控技术人才的培养引起各职业院校的重视。本文结合黄石职业技术学院构建计算机数控仿真实训室的实践，介绍了构建的主要原则、方案及特点，并提出了使用计算机数控实训室的几点看法。
【关键词】计算机数控仿真实训室；建设；方案；特点及应用
随着经济的高速发展和现代制造业的巨大进步，现代数控机床广泛应用于各生产加工领域，社会急需大量熟练的数控操作工人。为适应社会的发展，满足数控专业学生实训的需要，很多学校正在筹建或扩建数控实训室。
由于受资金限制，各学校大多经费有限，不大可能投人巨资配备大量的数控车床供学生实训之用，因此数控机床的数量与学生数量相比，相差很大，直接影响实训效果。所以学校在采购少量数控机床之后，再建设计算机数控仿真实训室不失为一种好办法。构建计算机数控仿真实训室的目的是为了充分利用现代计算机软、硬件技术，辅助学生进行数控机床实习，提高实训质量，使学生更好地掌握和提高数控加工技术。
为了达到这个目的，首先要求构建的数控仿真实训室能够逼真地反映各种真实数控机床的界面，逼真地模拟真实机床的加工过程，学生通过模拟实训，能够较快地熟悉真实机床的操作控制面板，熟练掌握基本的操作，为今后尽快适应生产实际打下良好的基础。其次，可以准确地验证学生手动编写或自动生成的NC代码程序，显示加工效果，使学生充分理解各编程指令的功能、作用，全面掌握编程方法和编程技巧。
一、计算机数控仿真实训室硬件构造
我们建议一个计算机数控仿真实验室配备50台左右的计算机，这样可以基本满足人手一机的需求，大大提高学生的动手能力。
1.硬件系统
(1)品牌或兼容计算机50台左右(内存不低于512M，推荐使用独立显卡);
(2)服务器一台(用于运行软件加密狗及教师演示);
(3)足够端口的交换机；
(4)双绞线若干、水晶头若干。
2.软件系统
(1)操作系统：中文windows XP操作系统专业版；
(2)多媒体教学软件：极域电子教室V4.0;
(3)数控仿真及自动编程系统软件：宇龙数控加工仿真系统V4.8;CAXA数控车2008;CAXA制造工程师2008;Master CAM 9.1;Auto CAD 2004。
3.网络配置
(1)网络拓朴结构：星形拓朴结构；
(2)网络协议：TCP/IP协议；
(3)网络类型：windows对等局域网。
二、数控仿真软件的应用
构建计算机数控仿真实训室的关键是使用数控仿真系统。目前，不少软件公司为了适应市场的需要，相继开发出许多优秀的商品化数控仿真系统软件。这类软件的价格相对来说，也不太昂贵。目前购买一套国产50节点的仿真软件一般只有几万元，仅相当于一台数控机床的几分之一甚至几十分之一。此外使用数控加工仿真系统还可以提高实训安全性：有了仿真系统，可先在上面进行编程和操作训练，并检验程序的正确性之后，再去操作实际机床，由此可大大降低操作事故的发生。
我们选用了上海宇龙软件工程有限公司开发的“数控加工仿真系统V4.8”，这个软件可以在计算机上真实地显示数控机床的操作面板、逼真地模拟数控机床的加工动作，显示加工效果，完全能够满足学生学习、实习训练的需要。
1.数控系统的仿真
2.操作面板的仿真
这个功能可以帮助学生熟悉培训机床的操作面板，记住各个按钮的位置以及机床的操作。包括机床指令，机床模式的改变，单步，跳步等调试程序功能。
3.零件加工的仿真
通过前面2个面板的仿真，学生可以在交互的方式下，仿真零件的加工过程包括：建立零件毛坯，零件的装夹，零件的找正，刀具的定义，用户坐标系的建立输入程序，调试程序。自动完成零件的加工和零件尺寸的测量过程。
数控仿真软件的应用，不仅缓解了数控设备数量不足的难题，而且结合数控仿真软件，我们通过培训课程，学时等方便的改进，还大幅提高了数控培训的效果。由于数控仿真软件在数控系统面板和机床操作面板上与机床实际操作完全一致，支持常用的数控指令，一台计算机就是一台数控机床，在一个50人的标准计算机机房内，学生可以人手一机使用仿真系统。通过实践效果的反馈，经过仿真训练的学生在实际机床上，上手速度快，机床的实际利用率比以前得到了较大的提高。
三、CAD/CAM软件的应用
目前采用CAD/CAM一体化集成形式的软件已成为数控加工自动编程系统的主流，目前，应用较广泛的CAD/CAM软件主要有UG、Pro/Engineer、Master CAM、CAXA制造工程师等。我们在构建计算机数控仿真实训室的时候采用了北航海尔软件公司的CAXA制造工程师软件。在实训教学过程中我们有如下应用：
1.自动编程，设置工艺参数，定义零件加工工艺
自动编程是数控编程领域一个重要的组成部分，应用计算机辅助制造软件进行数控加工自动编程，然后经过后置处理转换成NC程序代码。我们只需要利用CAXA系统中的CAD绘图建模功能绘制生成三维零件模型，再选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，该系统便自动计算出机加工余量，并动态显示出和粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码，省去了人为编制NC程序的烦恼。
这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融汇贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了利用CAXA系统数控教学的效果。
2.利用CAXA系统，对计算机计算的刀具轨迹进行模拟仿真
CAXA特有的模拟仿真功能，可以进行三维真实感动态仿真加工，每个学生都有模拟加工的机会，省时间、省材料、省设备投入，在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地掌握数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情况，刀位计算机是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。学生可以发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新定义刀位轨迹，实现虚拟设计与虚拟加工。
3.将刀具轨迹转换成数控加工程序，并可传送至数控加工仿真系统或数控机床进行加工
前面所做的工作均是刀具运动的轨迹，学生还很难将NC程序和实际的加工联系起来。因此我们可以将生成的代码导入数控加工仿真系统中进行模拟加工，或者在条件允许的情况下，让学生将零件的NC程序通过数据接口传至数控机床，控制机床进行加工，使学生对数控加工有更进一步的认识。
通过建设计算机数控仿真实训室，我们可以根本解决实训机床不够用的问题，并且投入少、消耗低、安全性高。在教学过程中，我们可以从操作到编程立体化的培训学生，使学生对数控加工这个领域有了更深刻的了解，也有利于学校对这门学科的开展。但这种方法只适合于那些资金相对紧张的学校采用，毕竟仿真操作与实际操作在细节上存在一定的差异，因此，仿真实训只能在一定程度上辅助学生掌握基本的操作，而不能以虚拟的实训完全代替真实的训练，有条件的学校学校必须配置必要的数控机床，必须有数控实习车间，让学生实际操作，理论实践相结合，才能收到应有的效果。
参考文献
[1]李伟光。现代制造技术[M].机械工业出版社，2003.
[2]杨士军。CAXA数挂加工编程[M].国防工业出版社， 2005.
[3]周志强。数控加工实训[M].电于工业出版社，2006.
