數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

郭庭書

摘要：本文探討了數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，分析了數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)要點(diǎn)，研究了數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在數(shù)控機(jī)床中的工作流程，以及在數(shù)控機(jī)床中控制系統(tǒng)的選擇。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);數(shù)控機(jī)床;應(yīng)用措施

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0010-01

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)的手工行業(yè)逐漸在蕭條萎縮，現(xiàn)在已經(jīng)大范圍的被工業(yè)制造行業(yè)趕超，在工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)控機(jī)床技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)得到了很大的發(fā)展空間。這不僅代表著社會(huì)發(fā)展速度的加快，也代表我國(guó)已經(jīng)完全進(jìn)入到了工業(yè)發(fā)展的全新社會(huì)生產(chǎn)形勢(shì)，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心。

1 數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述

數(shù)控技術(shù)指的就是數(shù)字控制技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中利用數(shù)字控制技術(shù)可以完成對(duì)某道工序環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制的先進(jìn)技術(shù)，是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的十分廣泛并且自動(dòng)控制效果十分顯著的一項(xiàng)技術(shù)。數(shù)控技術(shù)在進(jìn)行工序控制的時(shí)候主要針對(duì)的是工件的位置、角度以及速度等進(jìn)行的控制，都可以對(duì)機(jī)械的工作量和開關(guān)進(jìn)行控制。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是建立在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)之上的一種自動(dòng)控制技術(shù)。計(jì)算輔助設(shè)計(jì)也是數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，指的是通過(guò)以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為載體，通過(guò)完成對(duì)圖形進(jìn)行的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)人員機(jī)床控制的輔助，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中要按照相關(guān)的要求進(jìn)行[1]。在現(xiàn)代化圖形設(shè)計(jì)中，關(guān)于圖形的設(shè)計(jì)方案較較單一，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以完成較復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求。過(guò)去采用人為的方式進(jìn)行圖形的一一對(duì)比是十分耗時(shí)耗力的。而通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用可以提高圖形設(shè)計(jì)的效率，尤其是在復(fù)雜圖形的設(shè)計(jì)上。

2 數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在數(shù)控機(jī)床的工作中，數(shù)控技術(shù)是最為核心的技術(shù)，而計(jì)算機(jī)技術(shù)由始終貫穿在整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)之中，發(fā)揮的是信息處理的作用，在信息處理的整個(gè)過(guò)程中，又分為三個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，包括信息采集、信息加工和信息傳輸，以下對(duì)三個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開具體的論述，以實(shí)現(xiàn)最佳的研究效果。

2.1 信息采集

信息采集在計(jì)算機(jī)信息處理的過(guò)程中發(fā)揮的是最基礎(chǔ)的作用，也是首要的一個(gè)環(huán)節(jié)。信息采集對(duì)于信息處理是否精準(zhǔn)都有很大的影響，因此在信息采集的階段較做好嚴(yán)格的把控。以數(shù)控切割機(jī)床為例，它的數(shù)據(jù)采集主要是以所有的二維圖形為主，信息采集的精度要控制在0.0001的范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍的信息都會(huì)降低準(zhǔn)確性，利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可以最大程度的實(shí)現(xiàn)加工的精度和自動(dòng)控制的效率，應(yīng)用效果十分好。在數(shù)控切割機(jī)加信息采集中，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)信息的采集包括信息采集和其他輔助信息采集，在信息采集工作流程的設(shè)計(jì)上也要嚴(yán)格的遵守相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，即待加工圖形—掃描—利用CAD繪制封閉面—圖形分解—生產(chǎn)文件—編制代碼—控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2.2 信息加工

信息采集結(jié)束之后，接下來(lái)要進(jìn)行的就是信息加工，信息加工也是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。在信息加工的整個(gè)過(guò)程中，所應(yīng)用的操作平臺(tái)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的設(shè)計(jì)平臺(tái)保持一致，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)得到的信息進(jìn)行二次開發(fā)，對(duì)排料、自動(dòng)識(shí)別過(guò)程以及移刀和進(jìn)刀進(jìn)行自定義，在加工速度和延時(shí)功能的選擇上可以自定義。通過(guò)這兩個(gè)功能的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)機(jī)床加工代碼的輸出，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行提出指示，相比于以往的控制系統(tǒng)，這種方式的實(shí)用性更高，應(yīng)用的效率也更高。但是在這里要提出注意的是，在移刀和進(jìn)刀點(diǎn)的定義上，要最大程度的保證靈活性，這樣做的目的是能夠技術(shù)人員在不同變成的設(shè)計(jì)中和不同材料的編寫時(shí)能夠最大程度的簡(jiǎn)化工作路徑，從而更好的避免加工件翹起部分與移刀和進(jìn)刀頭產(chǎn)生的摩擦和碰撞[2]。

2.3 信息傳輸

信息傳輸是數(shù)控技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的最后一步，信息傳輸?shù)木唧w流程是將G碼通過(guò)控制模傳遞給執(zhí)行元件的過(guò)程，要讓執(zhí)行元件自主進(jìn)行執(zhí)行過(guò)程，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)指負(fù)責(zé)信息傳輸?shù)墓ぷ?，在互?lián)網(wǎng)操作平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч诛@著，并且效率也十分高，主要采用的信息傳輸方式是文件交換和網(wǎng)絡(luò)傳輸兩種方式。

3 數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在數(shù)控機(jī)床中的工作流程

在數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)字控制技術(shù)工作的過(guò)程中，主要采用的是以工控系統(tǒng)為核心，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中的代碼進(jìn)行讀取，對(duì)運(yùn)動(dòng)代碼G進(jìn)行讀取，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)床動(dòng)作部件的統(tǒng)一控制，采用這樣的方式既可以提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制效率，而且還能夠最大程度的保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性。數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的控制核心在于對(duì)X、Y軸的電機(jī)進(jìn)行控制的過(guò)程，在進(jìn)行自動(dòng)控制的過(guò)程中的具體流程是：首先對(duì)G代碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，利用數(shù)據(jù)采取串行的方式對(duì)數(shù)據(jù)函數(shù)進(jìn)行補(bǔ)救，同時(shí)，要將運(yùn)動(dòng)控制器的插件發(fā)出具體的命令，向步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖的信號(hào)之后再對(duì)其進(jìn)行控制，以達(dá)到X、Y平臺(tái)聯(lián)動(dòng)的目的。采用這樣的方式進(jìn)行數(shù)控技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助的自動(dòng)控制可以采用脈沖信號(hào)加方向的信號(hào)進(jìn)行控制，需要將運(yùn)動(dòng)模式調(diào)整為位置的模式，以更好的完成對(duì)系統(tǒng)的控制[3]。

4 在數(shù)控機(jī)床中控制系統(tǒng)的選擇

在數(shù)控機(jī)床的具體運(yùn)行中，在進(jìn)行控制系統(tǒng)選擇的時(shí)候要根據(jù)相應(yīng)的需求進(jìn)行選擇，要對(duì)與其相應(yīng)的平臺(tái)做好選擇。以X、Y平臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式為例，通常針對(duì)這一類型的系統(tǒng)在進(jìn)行控制系統(tǒng)選擇的時(shí)候，要用步進(jìn)控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以利用伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行兩種控制方式的選擇前，要與控制系統(tǒng)做好相關(guān)的匹配。在數(shù)控機(jī)床中進(jìn)行控制系統(tǒng)的選擇時(shí)，需要引起注意的環(huán)節(jié)是以步進(jìn)電機(jī)作為開環(huán)系統(tǒng)的選擇，步進(jìn)電機(jī)作為開環(huán)的選擇就有顯著的優(yōu)勢(shì)，它可以有效的提高工作的效率并減少發(fā)動(dòng)的時(shí)間。反之，如果不采用這種設(shè)計(jì)的方案，將會(huì)導(dǎo)致加速的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或表現(xiàn)為十分嚴(yán)重的低速共振或者是掉步的現(xiàn)象發(fā)生。但是如果不注意系統(tǒng)選擇得匹配的話，也很有可能出現(xiàn)力矩不足的問(wèn)題，導(dǎo)致這一問(wèn)題的主要原因是因?yàn)榧铀俚臅r(shí)間太短，從而使電機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候產(chǎn)生力矩不足，這對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定影響。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制造工業(yè)很快就會(huì)完全取締手工工業(yè)，制造工業(yè)在生產(chǎn)力的提高上更占據(jù)優(yōu)勢(shì)。數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的要點(diǎn)、信息采集、信息加工和信息傳輸。技術(shù)人員在應(yīng)用的過(guò)程中要注意對(duì)應(yīng)用要點(diǎn)的把握，只有建立在科學(xué)分析基礎(chǔ)上投入的應(yīng)用才會(huì)發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的最理想效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉遠(yuǎn)林.以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的機(jī)械加工機(jī)床探究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019（18）：171.

[2] 趙建林.基于PLC機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2019（06）：25-26.

[3] 劉步遠(yuǎn).數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2019（05）：158+160.

Application of? CNC Technology and Computer-aided Design in

CNC Machine Tools

GUO Ting-shu

（Baiyin Vocational College of? Mining and Metallurgy， Baiyin? Gansu? 730900）

Abstract：This paper discusses NC technology and computer-aided design， analyzes the main points of NC technology and computer-aided design， studies the workflow of NC technology and computer-aided design in NC machine tools， and the selection of control systems in NC machine tools.

Key words：CNC technology; computer-aided design; CNC machine tools; application measures