序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇數控機床的作用范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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關鍵詞：PLC；數控機床；控制系統

1、可編程控制器

可編程控制器簡稱PLC，普遍被運用在內部程序的存儲工作中，為系統提供了良好的編程條件，用戶可以借助該存儲器進行計數、算數操作、邏輯運算等活動，而通過輸入定時、順序控制等指令后即可生效，而生產過程中可以依靠PLC進行數字、模擬方式的輸入/輸出控制。PLC數控機床利用了傳統數控機床的優勢，同時嵌入了先進的PLC技術、通訊技術、計算機技術，發揮自動控制和微電子的作用，使其滿足數控機床運行和新型工業生產的雙重要求。

2、數控機床

數控機床以機床本體為基礎，通過核心部分數控裝置來發號和控制驅動機床，伺服系統發出指令后驅動機床會按照標準流程來執行，數控機床依靠三大主體部門來發揮職能作用，而數控系統會控制機床內部，以數字輸入的形式來完成信息輸出與輸入工作。

3、數控機床控制系統

3.1 數控機床控制系統結構組成

數控機床控制系統結構如圖1所示，通過輸入信息到數控裝置中，使其作用于PLC、主軸控制單元、速度控制單元以及伺服電機，機床電器邏輯控制裝置，位置檢測反饋裝置會通過數控裝置將信息輸出，完成整個系統的聯通工作。

3.2 數控裝置的組成

微型計算機為數控裝置提供了穩定的基礎和條件，使其能滿足各項數字控制活動要求，而數控機床通常簡稱為CNC，它擁有微型計算機機構和數控裝置功能模塊兩大主要部分，為系統運行提供了輸入/輸出裝置、存儲器、接口以及總線、中央處理單元，但是針對單一或復雜命令的執行都要啟動軟件和硬件雙重裝置，在系統程序的指揮下完成，而控制和管理軟件會協調和指揮硬件。

4、基于PLC數控機床控制系統的設計

我們在數控機床控制系統中嵌入可編程控制器，以變頻器、電機、光柵尺等裝置為主，保持系統的全封閉循環空間，通過存儲器編程來加強數控系統的精度，不斷增加適用對象數量。數控機床本身能夠檢測刀位情況，操作換刀、斷刀等活動，還能檢測和連接通信，進一步提升了數控機床的性能和作用，在實現生產自動化的過程中降低成本、提高生產效率，保證數控機床系統的正常運行。

4.1 硬件結構

針對數控機床的硬件設計利用機械部分為基礎，通過硬件電路和上下位軟件來完成整體構造，數控機床控制系統中的硬件電路發揮著機床驅動的作用，同時能為各部門傳遞有效的信息，為系統提供最穩固的保護。機械手換刀、斷刀檢測都是硬件部分提供的功能之一，氣缸外壁的電磁感應系統會控制并顯示機床機械手的位置，而光纖傳感器會隨時檢查刀具的情況。

4.2 系統初始化

系統初始化會提供工作原點復位和機床原點復位兩項選擇，如圖2所示為系統坐標系示意圖，在工件原點中放置毛坯和芯模，通過工件、工作和機床三大坐標來完成系統指令。機床原點的復位操作通過數軸的極限開關來控制，而按下復位按鈕后機床就會回到初始原點，準確定位旋壓加工位置。機床坐標系為整個機床坐標復位工作提供了有效的參照，保證機床待機加工前后的位置符合生產標準，減少位置誤差。機床運行過程中零件裝卡無恙以及旋壓制品裝卸正常的基礎上要減少原則和位置距離，使得加工起始位置能滿足設定原則，機床功能在考慮硬件結構的基礎上挖掘可編程控制器的作用。

4.3 系統功能模塊設計

針對系統功能模塊的設計要同時滿足硬件和軟件雙重要求，而只有符合系統運行和硬件結構的軟件才能使用于機床中。嵌入下位機軟件的過程中需要滿足許多條件，當將其放置到SIMO-TIOND環境中時，下位機會接收來自各部門的數據，將機床運行狀態和部件執行情況監測出來。

篇(2)

關鍵詞 GPRS；監控系統

中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）84-0195-02

GPRS對于我們來說并不陌生，可是我們了解GPRS最開始是知道他是應用于手機，再后來是汽車的導航，而本文所要論述的是在數控機床上，GPRS如何去應用尤其是對于數控機床的遠程監控方面。

1 GPRS設計的背景

科技的發展帶動了很多行業的發展，當然也包括工業企業，數控技術作為科學技術的產物在現代企業已經有了舉足輕重的作用，加快了制造業邁向數字化的腳步。眾所周知，數控機床的優點是非常突出的包括工作效率非常高、精度高、操作起來非常方便等等。這樣的優點使數控機床的價格始終居高不下，而且在維修是也是需要一些專業的人員去進行的，無形之中成本增加了更多。因此，只有找到一個適當的方式來對數控機床進行管理才能使得數控機床為企業創造最大的價值。

現在來看，數控機床雖然基本實現了自動控制，然而在管理方式上仍然是采用一些原始的人工來控制的方式例如在特定的實際進行上報、打電話匯報等等諸如此類的形式。這樣的管理方式，最大的弊端就是由于故障出現的時候不能第一時間被發現所以使得系統運行的整體效率不能滿足之前的設計，所以說原始的人工控制管理對數控機床實現靈活、集中的監控和管理起到了一定的抑制。

真是在這樣的背景下，筆者受到GPRS在其它各個領域當中的應用，開發了本系統。整個系統以先進的GPRS技術為基礎，融合了包括通信、計算機、遠程故障診斷等目錄來說最先進的技術，實現了對數控機床在管理上進行實時監控、故障的診斷以及報警等功能改變了之前數控機床的原始的人工控制，也就是說減少了人力成本的使用，而且提高了監控效率。由于這種方式當數控機床發生故障的時候可以第一時間進行診斷，從而縮減了各種故障給機床及生產說產生的一些負面的問題，也就是說可以使數控機床的使用年限延長的同時也給企業創造更多的經濟價值。

2 數控機床中GPRS監控系統的設計思想

2.1 系統的整體設計

整個數控機床中GPRS監控系統的主要部分分別是GPRS網絡、Internet以及數控機床監控中心以及監控終端這四大塊來組成， Internet將數控機床的監控中心和GPRS網絡連接起來，這樣就可以將數控機床是實時工作情況傳送到數控機床的監控中心，GPRS監控系統并不復雜，可是卻實實在在的解決了數控機床之前無法第一時間發現和了解數控機床工作狀態的問題。

2.2 各個部分的設計

下面我們就要看一些各個部分的具體設計，首先說一些數控機床的監控中心，它通過Internet上，同時采用IP+UDP協議（IP+UDP協議最大的優點是開銷較小）來同GPRS實現互動和對話，將監控中心所發出的一些命令，這些命令包括實時監控、故障的診斷以及報警等等，它會以UDP數據報文的形式通過GPRS發送到數控機床的監控終端，反過來監控終端的信息同時也會反饋給監控中心；在整系統中Internet的作用是一個紐帶的作用，它是將GPRS網絡同監控中心連接在一起的紐帶；如果是Internet的作用是一個紐帶那么GPRS就是這個系統的一個通信載體，我們都知道GPRS技術目前在我國，已經廣泛地被應用于整個通信領域當中，它的最大優點就是傳輸速率夠強大，GPRS不僅僅是傳輸速度塊而且同時具有速率傳輸準確兩大特點這就是為什么說GPRS對于信息的傳輸是一個最佳的選擇。整個數控機床的監控系統可以通過GPRS來實現數控機床監控中心和監控中心通過Internet來實現互傳；數控機床的監控終端作為系統的一個中心，它的主要工作就是對現場數據進行采集之后傳送到數控機床監控中心，另外一個作用就是對數控機床監控中心通過Internet發送過來的數據進行接收并進行相應的處理。

3 數控機床中GPRS監控系統的軟件設計

3.1 系統所采用的通信協議

數控機床的監控終端和監控中心之間是以GPRS為媒介通過Internet來實現互聯，以實現將數據采集之后第一時間發送到出去及時的進行處理，并且還有實現對監控中心實現遠程控制。這時候就必須要有個相應的協議來實現數控機床和監控中心終端之間的有意義約定。

首先我們給所要傳送的數據設定上起始和結束標志，然后在監控終端不同的監控終端設定上不同的序號，每個不同的數控機床都有不同的監控終端，也就是說這個序號就是區分不同數控機床的一個標志；控制信息是監控中心發給監控終端的控制信息；當監控中心在發現數控機床有不正常的現象時就會發出報警信息傳送到監控終端；這樣我們就可以結合GPRS技術通過通信協議來實現整個工廠不同的數控機床的集中管理和控制了。

3.2 系統的軟件設計

監控終端和監控中心兩大模塊是整個系統軟件模塊當中最重要模塊。首先我們來看一下監控中心的組成是由數據庫服務器、應用服務器以及通信前置機來組合構成的，來實現一些信息之間的整體互通。所以說在計算機上分別有不同的軟件來進行運行，當然還有分別為兩個系統來設計不同的數據庫。監控終端數控的功能是要將數據從數控機床的監控終端進行集中字一起，執行監控終端所發出的命令，將各個終端傳輸過來的數據進行存儲已經進行必要的分析，這時候通過分析、比對就會發現數控機床的運行是夠是按照既定的運行軌跡進行的，如果發現異常那么就會立刻做報警處理，并在數據庫中將得到的數據進行備份處理。

數控機床監控終端的軟件部分模塊分別是不同信號處理和傳輸。數控機床的監控中心監與控終端始終是以GPRS為媒介通過Internet來相連的，監控終端對監控中心發來的數據會第一時間去分析、處理，發現有異常的時候會第一時間發出警報，同時對異常的類型發出提示。

4 結論

上面所闡述的數控機床中GPRS監控系統是以GPRS作為這個系統的一個平臺，它將GPRS在數據傳輸上速率傳輸準確以及速度快的有點體現的淋漓盡致。同時將數控機床本身的特點融合在整個系統當中，使得整個系統在一些大型的工業企業當中可以被大力推廣。本系統已經在一些工業企業當中被實驗使用了，已經證明了這個系統的使用性和經濟性。

參考文獻

[1]劉利，鄧志良.基于GPRS的攤鋪機遠程故障診斷系統[J].微計算機信息，2008，12：181-183.

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關鍵詞：數控機床;控制系統;設計

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065

1 數控機床及其控制系統概述

當前，數控技術已經在IT、醫療、輕功、機電等行業內得到了廣泛的應用，并發揮出了重要的作用。可以說，數控機床的出現與應用有力地促進了機電制造業的快速發展。數控機床是集計算機、機床、自動控制、電機以及傳感檢測等技術與設施于一體的自動化生產設備，是一種以“數字量”作為指令信息的機床。一般而言，數控機床控制系統主要包括輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等部分組成，其中，可編程控制器（PLC）是數控機床控制“核心”，數控機床操作、使用等都與PLC有著密切的關系。數控機床實際操作時，必須要根據工作條件、生產要求編制相應的加工操作程序，然后將這些“程序”存儲于磁盤、穿孔帶等介質中，系統軟件或者是邏輯電路通過讀取存儲于介質中的“程序指令”，輸出相應的操作控制指令信息，從而使數控機床按照程序所規定的指令運行，完成生產任務。當然，數控機床的正常工作、運行，不能僅僅依靠PLC，而是需要輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等所有模塊都能夠正常運行，銜接緊密，這樣，數控機床才能夠順利地完成“指令”所規定的所有動作，促進企業生產目標的順利實現。

2 數控機床控制系統優化設計分析

數控機床控制系統是數控機床正常運行的必要保障，機床類型不同、型號不同，控制系統的優化設計也有所不同，但是，在控制原理、傳動系統、編程控制以及結構布局方面并沒有太大的差別，實踐中，數控機床控制系統優化設計應該重點做好以下幾個方面的工作：

2.1 數控機床控制系統的總體優化與設計

本文中，對數控機床控制系統優化設計的主要目標是實現對數控機床的精準化、“實時化”控制，以支持數控機床高精度任務、多任務操作需要。一般而言，數控機床數控系統設計主要是為了實現機床運行狀態監測功能、加工控制功能、系統自檢功能以及加工參數交互功能等，其中，加工控制功能是控制系統設計的最基本的功能要求，目的就是實現對數控機床三維刀具、輸入/輸出裝置以及驅動電機的有效控制。由于絕大多數數控機床加工運行過程中，鉆頭、刀具等都處于高速運行狀態，為了滿足控制系統在極短的時間內做出正確的控制決策，實踐中常常采用“嵌入式系統”作為控制系統功能開發平臺，比如，基于RT-Linux的開發平臺由于保留了Linux的所有的核心功能，具有強大的調度、管理功能，能夠實現對數控機床操作任務的實時、精確管理。

2.2 數控機床控制系統硬件結構設計

當前，數控機床控制系統大多為“全閉環”控制模式，“全閉環”控制系統屬于一種典型的開放式控制結構，硬件結構設計需要重點做好以下三點：

（1）數據采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端檢測數字量、采集模擬信號，然后利用系統內的相關程序對這些信息進行分析、處理，比如，信息收集、A/D轉換、觸發控制等等，都屬于數據采集系統設置內容;

（2）伺服裝置配置設計，可以使用“電致伸縮器”來調整工件與支架之間的偏差，以解決切削環節工件軸徑過大而引發的誤差問題;

（3）數控機床運動控制器配置，實踐中，常采用“上位機”與“下位機”聯合控制方式，以滿足機床加工對精度、軌跡控制較高的要求;

（4）硬件電路設計，數控機床中的硬件電路是控制系統正常工作、運行的動力系統，比如，機床驅動、信號指令傳遞等等都需要借助于硬件電路系統才能夠實現，數控機床硬件電路系統設計關鍵的是需要設計好電源電路、存儲器電路、PC通信電路、音頻錄入電路、音頻輸出電路等。總之，數控機床硬件系統（結構）設計需要遵循模塊化、標準化的原則，在滿足系統總體功能需求的前提下，兼顧控制系統軟件設計需求，以降低控制系統設計的成本、提高控制系統運行的可靠性與穩定性。

2.3 數控機床控制系統軟件系統設計

就數控機床的運行控制、運行原理來看，軟件系統是數控機床能夠平穩運行的“核心模塊”，因為，所有的操作指令都需要通過軟件系統的控制才能夠實現，比如，操作指令的譯碼、驅動電機的控制、刀具運行軌跡的控制以及運行狀態信息顯示等等都需要借助于軟件系統才能夠實現。其中，基于PLC基礎上的數控軟件加工處理流程是數控機床控制系統軟件設計的關鍵，比如，刀具加工、工件定位等都屬于加工數據處理流程范疇。實踐證明，數控機床控制軟件系統設計需要以“功能模塊”為核心，做好“上位機”與“下位機”設計，比如，對于操作精確度要求較高的數控機床控制系統設計，可以將整個軟件系統放在SIMO―TIOND環境下運行，這樣，“下位機”就可以直接接收來自各個“功能單元”的數據、信息，在此基礎上將數控機床運行狀態、各個功能模塊指令執行情況監測出來，為控制系統的正常運行奠定堅實的基礎。

2.4 數控機床電氣控制系統設計

電氣控制系統設計也是數控機床控制系統硬件設計的重要內容。實踐中，在進行數控機床電氣控制系統設計時，常常將PLC程序設計為低級程序與高級程序兩個部分，前者主要是用來處理控制系統中普通信息以及比較程式化的控制，后者則主要使用處理系統中緊急信號，目的是對數控機床出現的一些突發事件做出相應的應急處置反映，科學設置參數，確保數控機床安全、穩定運行。

總之，數控機床具有斷刀、換刀、工件夾緊、刀位檢測、通信檢測以及通信連接等多項功能，要促進這些功能目標的實現，就必須要做好數控機床的控制系統設計，這對提高機床的開動率、生產率以及數控機床的穩定運行具有重要的意義。

參考文獻：

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【關鍵字】數控機床；內防護；意義

現代社會科學發展日新月異，同樣各式的工業企業競爭也是隨著科技的不斷進步而愈演愈烈。沒有一個企業不希望在這場競爭中可以脫穎而出，數控機床就是在這樣的一個背景下所產生的。但是往往改革越匆忙，就會有一些考慮不周的地方，受到最初的一些例如技術設計等因素的限制，在生產中會發生一些大小事故，對生產甚至是操作人員產生不良的后果。所以，數控機床設計人員就將機床內防護技術提到了日程上。

1、為什么要設計數控機床內防護

1.1機床的發展，從三個世紀之前，機床的各類型號與技術隨著歐洲的產業革命不斷興起，應運而生。最開始人們只是讓機床可以實現產品的基本生產，對于外型上的設計沒有人去重視，所以它的一些功能部件就暴露在外面。十九世紀的后期首臺萬能外圓磨機床在美國被發明了，通過這樣的一個機床，大家看到了基本的機床防護呈現了出來。

1.2機床內防護作用的分類及不好的防護有哪些影響，機床內防護的作用主要有保持精度、防護安全、降噪隔聲、保護環境還有隔濕防潮。我們大家都知道，數控機床在進行作業的時候，一些溫度很高的切屑會飛濺出來，會有砂輪甚至是刀具如果損壞會以很高的速度飛出此類危險的事情發生，這樣對于操作工人是非常危險的會有工人同機床；操作工人的一些身體部位被夾入或卷入機床；由于操作場地無法及時被清理工人工人會滑倒；飛濺切屑燙傷和劃傷工人甚至是傷害眼睛；噪聲及冷卻液也會傷害到工人。所以說，數控機床本身的設計要一切以人為本，數控機床生產的整個過程由于摩擦產生熱量，也會使得機床的結構由于高溫發生變形，對加工精度會產生影響。數控機床加工時會有冷卻液、高溫的飛屑都會產生這對機床內導軌的腐蝕和損害是非常大的，因此研究數控機床內防護就應運而生了。

2、數控機床內防護的結構組成

我們可以將數控機床的防護大體上分為兩類分別是外防護及內防護。我們這里所要論述的是數控機床的內防護，內防護所說的是在數控機床的加工區域范圍內，給那些有可能會對操作工人產生傷害的零件或者是有可能會對產品精度產生影響的零件所安裝的可以進行安全防護的有效設施。下面就說一下都有哪些防護的有效設施。

2.1導軌保護罩，眾所周知，在數控機床上面做直線運動的所有部件都是沿著自身的一些支撐件上的導軌來進行的，這個導軌的精度及精度會直接影響到數控機床的一個加工精度。所有說，不僅僅是要對整個導軌精度有高的要求，對其摩擦特性、剛度是否良好也要有高的要求。所有我們得到這樣一個結論，在數控機床中對導軌的防護尤其重要。導軌的防護方式非常多，使用最多的就是導軌保護罩。

2.2隔離板，通過文章開始的敘述我們知道對數控機床進行一個全封閉的防護是非常必要的，于是隔離板就產生了，它將包括機床液壓站、本體、排屑裝置、電氣箱等所有的結構全都封閉在同一區域，同時在在機床的周圍建立獨立的區域，使加工區其它區域分開，這樣就可以使一些輔助設施不被傷害。隔離板設計所遵循的原則是區域給力，在材料上通常會選擇同外防護罩相同的材料。需要注意的是如果隔離板非常大，那么就有必要給隔離板進行加固，這樣可以有效的防止由于隔離板剛度不夠加工精度產生影響。

2.3導管防護套和拖鏈，目前來說數控機床整個傳送系統的功能就是對在工作的過程中需要的很多東西進行傳送，來形成能量、物質、信息流，只有這樣機床的運行才能保持正常。數控機床的整個傳輸送系統所依賴的是機床傳輸管線，所以說，對數控機床的防護這個傳輸管線就顯得非常重要了。對于一個數控機床來說它的傳輸管線的在數量和種類上來說是非常多的，所以，它是否安全和可靠同樣重要，同時對使用壽命也會有較高的要求。現在來說防護套和拖鏈的材料大多數使用的是塑料或者鋼制材料。

3、數控機床內防護的設計

現在，數控機床的發展較快，種類也很多但是不同類型的數控機床對內防護的要求不同。

3.1不同布局及類型的數控機床內防護相應的不同要求，如果數控機床的類型不同那么對防護的要求也是不同的。數控機床對各個方面的不同防護都會有特定的一個要求。例如說在安全方面，數控機床的結構布局決定了硬件的格局是一定所以這就要求要有特定的安全隔離裝置。機床的結構布局對防塵、防水上也有要求，對人身安全有可能會有傷害的必須要有安全防護。

3.2數控機床所加工的產品不同，例如做的是例如金屬陶瓷之類的工件加工，那么就會涉及到碎末等物質的回收。如果生產過程中涉及高速運動，例如機床上所加工的是盤類件這樣就要避免有飛盤飛出。所以說針對加工類型不同，防護也不同。除此之外我們還要注意對于環境的防護，例如噪音、粉塵等，這些不僅對整個環境會產生影響，調查顯示這些會對操作工人的心里也會產生很大的影想。所以說，在對數控機床內防護的設計上，對環境防護方面必須要進行防護。

數控機床對于操作人員在操作方面的防護，這樣做不僅僅是考慮到安全因素，同時也是考慮操作人員在操作數控機床過程中的方便性，這里所說的方面對數控機床會有非常重要的影響，整個設計要以用戶的要求和方面性作為出發點，盡量去創造更多的方便。針對不同的數控機床內防護要從實際的角度出發設計不同的防護。如果是高檔的數控機床那么其保護的程度和范圍都相對較高，內容也會更多一些；反之如果是經濟型的數控機床其防護程度和范圍相對高檔的也會小一些內容也會少一些。舉個例子來說明一下，對于一個臥式數控車床來說它就要求進行全一個全封閉的防護，在內容上也是多方面的包括有環境、安全等方面。而對于大型的龍門移動式數控機床，這樣工作臺周圍就沒有必要裝一個全封閉的防護裝置，只要做一個重點的數控機床功能防護就可以了，完全沒有必要做全封閉的了。

篇(5)

目的研究互聯網新生態環境下的數控機床的外觀形態創新設計規律。方法通過對互聯網數控機床的組成和結構的解剖，探討外觀形態創新設計與數控機床的功能、結構、人機和設計的邏輯關系，并通過數控機床的外觀形態創新設計實踐來驗證。結論基于互聯網新生態數控機床外觀形態的創新設計需要融合互聯網新時代的特征，同時要符合數控機床功能的要求，遵循數控機床的結構邏輯關系，滿足人性化和裝飾美學的要求。得出的結論在互聯網新經濟時代對數控機床設計制造領域具有理論和實踐意義。

關鍵詞：

互聯網；數控機床；外觀形態；設計創新

今天，互聯網在中國已經成長得生機勃勃，而且發展得越來越迅猛，全社會已經形成互聯網新生態社會環境[1]。互聯網新經濟和各個傳統行業都能良好結合，原來根本不搭界的領域像金融、交通、設計制造等都跟互聯網掛上鉤[2]。互聯網與數控機床的結合對數控機床設計來說是一項全新的挑戰，并將誕生全新的數控機床特征。以網絡技術為背景的制造業信息化使得傳統的二維圖紙這種重要的產品設計信息媒介居于輔助地位，集成化、網絡化、智能化的CIMS，CE，AM等先進制造技術在今天的設計制造中居于核心地位[3]。數控機床以何種外觀相貌出現才能適合當今的互聯網新生態社會環境是機電產品外觀創新設計的當務之急，成為我國機電產品外觀造型設計升級研究的新課題，直接關系到我國機電產品在國際市場上的競爭力。數控機床的功能、結構、人機和裝飾是數控機床外觀形態設計創新的核心內容，是誕生魯棒設計的關鍵要點。

1互聯網數控機床的組成與結構

數控機床是通過程序控制系統使機床運行并按要求加工零件的自動化機床。主要由機械、電氣、液壓、等部分組成。操作人員按照零件加工技術資料，編輯可靠加工程序來控制的機床動作，自動完成零件的加工，操作人員需要近程控制或關照數控機床。當今互聯網新生態環境下迫切需要對數控機床進行遠程控制，以實現遠程加工操作、設備診斷和維護。近年來，設計師們正在研究互聯網技術與數控機床設計制造技術的對接和融合，使先進的數控機床具有良好的Web功能，可以通過本地或遠程的網頁瀏覽進行加工操作、設備診斷和維護[4]。即將誕生新穎的互聯網數控機床，其組成和結構見圖1。技術前衛的互聯網數控機床迫切期待工業設計師來研究其外觀形態設計規律和進行外觀形態設計創新。

2互聯網數控機床的功能外觀形態

互聯網新生態環境下的數控機床的外觀形態與其功能緊密相關聯，傳統的形式追隨功能的造型設計準則在數控機床的外觀形態創新設計中依然有效[5]。數控機床有數控的車、銑、鏜、鉆、磨床和數控加工中心等。每一種數控機床因其特定的功能需要必須采用相應的功能形態，例如數控車床和數控銑床的功能不同決定了它們的形態不同，數控車床的核心功能是車回轉零件。在設計數控車床的外形時，重點圍繞實現車削回轉零件這一功能來營造數控車床的造型，數控銑床的外形設計圍繞銑削零件這一功能來展開。同樣，為數控鏜床、數控鉆床、數控磨床和數控加工中心設計創新的外觀形態也必須以各自功能為基礎，與各自功能相適應[6]。為了實現數控機床特定的功能形態，設計人員可以構想多種功能方式，每種功能方式就有與之匹配的外觀形態，因此每一種數控機床可以有很多外觀品種，例如數控銑床就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑等多種外觀形態。

3互聯網數控機床的結構外觀形態

互聯網新生態環境下的數控機床的外觀形態是在普通機床的基礎上發展而來的，每一種數控機床因其功能不同具有不同的結構，對某種數控機床進行外觀形態設計創新時必須分析其結構，探索與數控機床的結構相匹配的外觀形態。下面以數控車床的結構外觀形態分析為例來加以論述。互聯網數控車床主要由床身、主軸箱、刀架、進給系統、冷卻系統、系統、控制面板和互聯網系統等部分組成。數控車床的進給系統與普通車床有本質的區別，傳統普通車床有進給箱和交換齒輪架，而數控車床沒有，數控車床是直接用伺服電機驅動來實現進給運動的[7]，因此，在互聯網新生態環境下，數控車床外觀形態的一個突出特征是車床主體結構大為簡化。數控車床的這些組成和結構決定了數控車床的外觀形態的骨架特征和造型方向，是數控車床外觀形態設計創新的核心本質內容，外觀設計創新受結構的約束，結構決定基礎外觀形象。臥式造型和立式造型是數控車床的兩大核心造型。車床主軸位置結構決定車床造型，車床主軸平行于水平面，必須采用臥式造型，車床主軸垂直于水平面，必須采用立式造型。車床其他組成部分的結構也會對車床的外觀形態起直接決定作用。在互聯網新生態環境下，數控車床外觀形態的另一個突出特征是具備互聯網系統，控制面板和互聯網系統呈現出互聯網產品的造型特征[8]。

4互聯網數控機床的人機外觀形態

互聯網時代的數控機床的人機外觀形態主要包括數控機床的外觀造型、數控機床的操作面板、數控機床的操作方式等。設計創新需要貫穿人本主義的設計原則，即以人為本，根據人的要求、人的特點、人的感受進行設計創新。數控機床的外觀造型是人機交互的最直接界面，主要包括數控機床的外觀尺寸、比例、形態、結構、材質等。數控機床的外觀尺寸和比例要符合正常人操作時的尺度和比例要求，以正常人的平均解剖尺度為基準進行設計[9]。數控機床的操作面板是人對數控機床直接操作和交互的界面，數控機床的操作面板的安放一般有4種形式，見圖2。具體采用哪種形式要在充分考慮操作人性化的前提下根據不同機床的功能和結構要求而定。控制面板外觀呈觸摸屏形式，主要界面包括數控系統操作界面、機床操作界面和互聯網控制界面3個部分。

5互聯網數控機床的外觀設計

互聯網數控機床的外觀設計主要包括色彩、文字、符號、標志等內容。色彩設計主要包括互聯網數控機床的整體外觀形態色彩、控制面板的色彩、控制器的色彩和操作鍵盤的色彩。整體外觀形態色彩通常采用銀灰、淡藍、中綠等中明度、中純度的色彩，這種穩定、安全、和諧的配色對操作者的刺激比較溫和，能夠讓操作者獲得愉悅的心情，且操作注意力集中，不易疲勞[10]。控制器和操作鍵的色彩要根據功能來設置，如啟動鍵為綠色、警示鍵為紅色，即鍵的色彩設計要符合色彩認知心理的要求。文字、符號的設計既要反映互聯網數控機床的功能和技術參數，也要符合操作語義的要求，并且要美觀、醒目、傳達效果好[11]。標志設計要反映產品的特征以及符合企業的CI要求。

6互聯網數控機床外觀形態的創新設計

基于互聯網新生態的數控機床在技術層面上具有前衛性，外觀造型的創新升級需要融合互聯網新時代的特征，同時要符合數控機床功能的要求，遵循數控機床的結構邏輯關系，滿足人性化和裝飾美學的要求。本次創新設計實踐基于互聯網新生態的上述要求，對某立式加工中心進行造型設計。以互聯網為設計平臺，將數控機床研究領域的教授、數控機床制造企業的高工、工業設計師和高校學生組成的設計團隊，采用并聯設計創新的方式展開了創新設計，首先根據某立式加工中心的功能和結構要求構想了該立式加工中心的功能結構樣式，見圖3。再依據功能、結構與外形的邏輯關系設計了整體外觀形態，然后進行人機操作界面的設計，重點突出互聯網新生態環境下的數控機床的外觀形態特征，最后進行裝飾美化設計，設計一系列整機色彩并進行優化，對文字、符號、標志進行設計，進行造型輪廓線的修整與美化等，設計創新成果在企業數控機床的改造項目中得到應用，呈現出可滿足市場需求的優勢。設計創新的某立式加工中心外觀形態方案見圖4。

7結語

篇(6)

數控技術在現代制造技術中的應用，最具代表性的是數控機床，所以數控機床的實訓應是整個機械工程實訓的重點內容之一，數控機床的實訓時間占訓練時間的比例應大一些。常見的數控機床有數控車床、數控銑床和數控加工中心，這3種機床的數量多，具有代表性。對于一臺數控機床來說，包括4方面的內容:制造、操作、編程和維修。實訓的主要內容以操作、編程和加工簡單的零件為主，增加學生的感性認識為主要目的。

1.1合理安排數控機床實訓的時間

由于機械工程實訓總學時的限制，青島農業大學機械專業學生共實習4周。數控機床實訓的內容較多，在訓練時間的安排上，數控車床2天、數控銑床和加工中心2天、其他數控機床1天，這樣既重點突出又全面。數控機床應用了先進的數控技術，和普通機床的實訓相比，講解的時間會多一些。一般操作講解、黑板上指令講解的時間約占1/2，讓學生能較深刻地理解數控機床是如何加工零件的;學生操作機床加工零件的時間約占1/2，使學生有較充足的時間增強對數控機床加工零件的感性認識。總之，實訓的重點雖為實踐，數控機床訓練的特點又決定了講解占了約一半的時間。

1.2合理安排數控機床實訓的內容和方法

在數控機床實訓中，操作、編程和加工零件是主要內容。首先對照機床講解基本的操作;然后學習數控的編程知識;最后加工出零件。編程方法的講解，只能在黑板上講解組成程序的指令字、程序的格式等，然后編寫一個簡單的程序。數控機床的坐標系是主要內容之一，機械坐標系、工件坐標系(編程坐標系)的概念，它們的作用是什么，必須結合編程才能講清楚。數控機床是按程序自動加工零件的，刀具沿程序指令的刀路運動切削工件，刀路的位置必須使用坐標系描述。所以，首先講清各種坐標系的概念，進而才能講清對刀等關鍵的概念，才能理解為什么在編程坐標系下編寫的程序可以在機床上加工出零件等問題。數控機床的實訓內容應與數控機床理論課的內容相輔相成，各有側重，通過數控機床的實訓為下一步學習數控機床理論課打下良好的基礎。數控機床實訓應以機床操作、編程、日常保養和安全使用為基本內容，重點應放在編程和操作上。通過基本編程知識和操作的學習，學生可具備基本的編程和操作能力，為了提高學生的實訓興趣和創新意識，可以讓學生自己設計一個簡單的零件，自己編程，經指導教師檢查無誤后上機加工;或者編程加工一些有趣的零件。如:數控車床上可以加工仿真子彈、仿真酒瓶等;數控銑床上可以加工一些漢字，如“歡迎實習”等。

1.3手工編程和自動編程

數控編程分手工編程和自動編程，形狀復雜的零件加工程序只能由計算機自動編程來完成。在實訓內容上，應手工編程和計算機自動編程并重。手工編程是數控車床實習的基本內容，通過手工編程加工簡單的小零件，是普遍采用的訓練方法。但隨著計算機技術的發展，CAD/CAM在機械加工中的廣泛應用，計算機自動編程也應是數控機床特別是數控銑床實習必講內容之一。由于實訓時間的限制，這部分的內容較多。所以，可以精簡為由實習指導教師通過一個例子演示給學生看，邊演示邊講解，講明形狀復雜及包含曲面的零件或模具的加工必須用計算機自動編程的方法編程，然后加工成所需的零件或模具。自動編程是通過計算機軟件完成的，常用的具有計算機編程功能的軟件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。1.4數控機床仿真軟件的應用機械工程實訓場地往往有限，數控機床價格較貴，配備的數控機床的種類和數量有限，平均到每一名學生的上機操作時間較少。為了解決這個矛盾，可以安排一定的時間，讓學生在機房使用數控機床仿真軟件練習數控機床的操作、編程和加工仿真。也可以不做統一安排，讓學生課后根據自己的情況自由上機練習。數控機床實訓的內容多，時間相對較少，一定要制訂詳細可行的實訓計劃，明確每天的訓練任務、訓練目的、訓練方法和訓練設備。這樣學生面對從未見過的設備就不會感到茫然，教師指導學生也會有條不紊，順利完成實訓任務［5］。

2演示教學法的應用

2.1什么是演示教學法

由于機械工程實訓總學時的限制，學生不可能自己動手操作每一種機床，特別是一些比較危險、貴重和精密的設備，比如高壓水切割機床、三坐標測量機以及電火花線切割、電火花成型等機床。為了解決這個矛盾，基于學校的實際情況，采用了演示教學的實訓方法。所謂演示教學法即指導教師講解機床的加工原理、操作方法、編程方法，然后自己操作機床加工一個零件演示給學生看。通過演示教學的實訓方法，解決了實訓內容多時間少、機床有限及教師有限的矛盾，還可以給學生打下進一步學習研究的基礎。

2.2以電火花線切割為例

電火花線切割屬于特種加工，特種加工是利用電能、化學能、光能或聲能等能量對工程材料進行加工的工藝方法。在特種加工中，加工工具(廣義的刀具)、加工工件與傳統的機加工不同，一般不是采用機械力加工，在實習時學生首先會想到加工工具是怎樣加工工件的。所以實習指導教師在實習的開始，應首先講明電火花線切割的加工原理。實習步驟如下:(1)指導教師啟動機床，用薄鋼板切割一個小五角星演示給學生看。學生發現一根很長的光滑的金屬鉬絲可以切割鋼板時，一定會感到吃驚，想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的過程中指導教師講解加工的原理，舉一個日常生活中簡單的電火花放電的例子:我們平時開關電器或插拔插頭時，會發現有時有電火花放電，嚴重時開關或插頭的導電部位有被燒的痕跡，甚至掉渣。電火花線切割的加工原理就是利用電火花放電產生的熱量使金屬被燒腐蝕而起到切割的作用。講完這個常見的現象后，再講電火花線切割的加工原理，學生就感到易于理解了。(3)指導教師再講解機床的操作方法。(4)簡單講解編程的方法，整個過程大約45min。

3多媒體技術在機械工程實訓中的應用

隨著計算機技術的飛速發展，計算機的多媒體技術和仿真技術已經應用于各行各業。機械工程實訓是一種實踐教學活動，但是計算機的多媒體技術和仿真技術在機械工程實訓中也能發揮重要的作用。由于實訓的內容不可能面面俱到，在學生實習完基本的內容后，可利用多媒體技術補充和總結，會起到良好的教學效果。

4結束語

篇(7)

關鍵詞： 數控機床；模具加工；地位

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0310155－01

模具是一個國家工業發展的基石，是一個國家制造業發展的基礎工藝裝備，關系到國民經濟的很多行業都依賴模具成型，尤其是對于家電、儀表、電器、電子、汽車等行業，目前社會上已經有廣泛的重視和關注。值得注意的是，模具加工離不開數控機床的應用，數控機床涉及了多學科的相關知識，如精密機械技術、自動檢測技術、自動控制技術、計算機技術等。因此，數控機床在模具加工中處于一個非常重要的地位。

1 數控機床在模具加工中的應用

隨著工業產品不斷向多樣化和高性能化發展，產品生產廠家要求模具制造業在短時期內為新產品的開發和投產提供高精度的模具。模具制造業為了適應用戶的這一要求，充分利用數控加工先進制造技術，使模具加工技術由傳統的手工操作進入到以數控加工為主的新階段。

數控機床加工是模具零件加工的主要方法，主要包涵了數控電火花加工、數控線切割加工、數控加工中心加工、數控銑削加工、數控車削加工等技術，特別適用于復雜表面、高精度、小批量、單件的零件加工。隨著數控機床在制造業中的廣泛應用，數控加工技術也得到進一步發展。數控鏜銑床、加工中心是計算機技術與機械制造技術的綜合產物，要想使其在模具制造業中發揮最佳效果，獲得較高的經濟效益，既要選用性能優良的機床，即精度高、效率高、工作可靠性好，又要正確合理地使用機床，這是非常關鍵的問題。

同時，數控加工帶來了模具行業技術的提高。為了有效地適應CAD／CAM系統和數控加工系統，那么模具加工流程、模具的結構形式等方面都會發生巨大的變化，所以如果想精確地估算出具有競爭力的模具價格，那么就必須考慮到模具加工效率和加工精度（基于整個加工系統）。在模具制造中最好是擁有加工精度和加工效率都很高的設備。但是這種設備往往售價很高，因而一個模具廠很難各種設備都齊全。為降低成本，在模具行業中出現了深入一步的專業分工，向加工專業化及集成化趨勢發展。另外，值得注意的是，由于生產水平的不斷提高，模具的加工效率和加工精度也在不斷提高，過去很多的測量技術明顯派不上用場，因而必須使用表面粗糙度測量儀、數控機床機內在線測量、三坐標測量機等設備。

2 提高數控機床在模具加工中的地位的方法

2.1 注意各種環節的有效協調。在模具企業中，已經公認用數控機床來實現模具高速加工是最有效縮短模具生產周期的方法。模具高速加工主要包括高速電加工和高速切削兩種。與傳統切削相比較，利用數控機床進行高速切削不僅可以大大提高設備和能源的利用率，去除單位余量的能耗少，同時還能夠和CAD/CAM技術相結合，縮短約40%的模具加工制造周期，這是因為數控機床能夠有效將精加工、半精加工和粗加工全部集中在一臺機床上完成。提高數控機床在模具加工中的作用是一個系統工程，涉及到方方面面，而這些都必須要有效地協調好。選擇適合的數控機床是最基本的一方面，與此同時，相應的人員配置和軟件配置、電極的正確選用、刀具的正確選用、機床附件的正確選用都是關鍵環節，應引起注意。除此之外，也必須注意到數控機床加工中材料的選用和各種工藝參數的選定。

2.2 開發先進數控機床。可以在原有數控機床進行模具加工的基礎中，開發先進數控機床。例如：模具的數控仿形加工，它是在原液壓仿型的基礎上不斷發展起來的一種新型數控仿型銑床，刀具作仿型切削，在工作臺右方緊固被切削工件，由仿型指觸及模型，于工作臺左方夾緊模型，通過數控機床的數控系統可以用可修改的程序來記錄仿型指得到的數據，這種數字程序的控制操作與一般數控機床沒有什么差別。選用一般的材料或易加工的材料利用該程序先試加工，通過檢測修改完善程序后既可對所選的模具材料切削加工。

2.3 合理安排工序，精化零件毛坯。在模具加工的過程中，很多時候都需要讓數控機床與普通車床、普通銑床等通用設備一起配合使用，不能只是依靠一兩臺數控機床就能夠模具的全部加工工序。所以為了有效提高數控機床在模具加工中作用，在保證高效率、高精度的前提下，在工序的安排上應該盡可能地考慮通用設備加工和數控加工的各自特長，通用設備加工和數控加工的經濟性是否合理，生產能力和生產節拍是否平衡等。因此在利用數控機床進行模具加工時，模具毛坯應盡量精化，只留小量加工余量，除去熱處理、鑄鍛產生的氧化硬層，加工出基準孔、基被面等。

2.4 高精度控制。數控機床加工技術發展的目標就是朝著納米級的超精度加工（0.01μm）發展。采用數控機床加工的模具一般都有較高的精度要求，因此利用數控機床進行模具加工時，一定要有效控制住數控機床的加工精度和數控機床的幾何精度。一般提高數控加工精度，可以采用閉環補償控制技術，而為了提高穩定性控制數控機床的幾何精度和數控機床的制造精度，應通過減少數控系統誤差。

2.5 實現數控機床加工智能化。數控機床加工的發展趨勢就是智能化。CNC系統使局部或整個模具加工過程具有自己調整、自己診斷和自己適應的能力，降低對操作者的要求；自動化編程形成智能加工數據庫控制加工過程；專家系統及多媒體人機接口使用戶操作簡單方便。

2.6 數控機床的合理使用。在模具制造中當然最好是擁有加工精度和加工效率都很高的設備。但為了降低生產成本，則應按照主要追求目標來配置加工設備。如果主要是為了滿足加工精度，就應注意機床的熱變形、工件的溫升、加工變形及殘余應力擇放等問題。如主要為了提高加工效率，則著重考慮裝夾自動化、實施長時間無人化操作等。

數控機床（尤其是加工中心）是計算機技術與機械制造技術綜合而成的高精設備，要想在模具制造中發揮最佳效果，在工序設計過程中，就應考慮加工設備的選用問題。根據零件的表面加工方法、精度與租糙度、工件形狀與尺寸、需要機床的坐標軸數等要求，并考慮現有機床的條件與負荷、加工成本等因素正確選用數控機床。

3 結語

總之，隨著數控機床在制造業中的廣泛應用，促進了我國數控加工技術的發展，數控機床在模具加工中的作用也日益顯著。我們應該盡可能地利用數控機床發展模具工業，既產生較大的經濟價值，又具有良好的社會效益，所以值得大力推廣。

參考文獻：

[1]張立祥，談談數控機床的原理及其使用和保養[J].科技信息，2010（05）：111-113.

[2]國內高檔數控機床開發項目日前正式啟動[J].機械，2010（02）：84-86.