数控技术和计算机辅助设计在数控机床中的应用

周 杰

（宁波市四明职业高级中学，浙江宁波 315161）

0 引言

数控加工制造在我国建设发展中起着重要作用，在最近几年，现有的数控加工技术不能满足现在市场的需求，过去的生产方式已经被市场所抛弃，因此要及时的更新换代，为行业的发展奠定基础。很多数控机床加工团队已经把计算机作为重要的辅助技术，本文就计算机辅助设计在数控机床的应用展开论述。

1 数控技术与计算机辅助设计概念

数控技术是通过数字自动控制的生产技术，是机械加工技术、计算机技术等各种学科互相交际的集成技术，是一门新型的发展势头十分迅猛的技术。计算机辅助技术也叫做CAD（Computer Aided Design）技术，是数控加工过程中的一种必要的生产工具，有几何建模和参数建两种建模方式，都是通过计算机为工程设计载体，通过相关的图形软件帮助设计人员进行施工和设计。在现代化企业中，需要对设计方案中的数据进行仔细分析，在传统的工程设计中，人工进行计算的工作量大，效率也不是很高，所以使用计算机辅助设计能够有效的解决这些问题。随着现代的高科技的发展，计算机辅助设计在数控机床有了广泛的应用，CAD/CAM（Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）技术和数控机床的有机结合，也同时为数据机床带来了一场全新的变革。它是机电专业和自动化专业的重要组成，是当今全世界中自动化方面的行业前端。

2 数控技术的和计算机辅助设计工作内容

2.1 数控机床计算机辅助设计的系统

在数控机床与自动控制系统中，是以工程系统为研究中心，通过读取代码对机床的各个模块进行统筹兼顾，对于其中出现的参数和数据进行记录，这样就能对机床进行有效的管理，避免安全问题的发生。在数控机床计算机辅助设计系统中，要选择一个与之相比配的平台，需要步进电机控制，其中步进电机作为载体时，要注意控制加速时间，否则很有可能造成严重的低速共振和掉步现象。但是加速时间过长，也会导致系统出现误差，降低工程的质量。一般会采用相对应的数字系统，这样可以加强精度。

2.2 数控机床信息处理环节

数控机床的概念是对于机床的，生产原理主要是利用数控技术和计算机辅助技术实现的机床生产自动化应用技术。其中信息处理与自动控制是数控机床的关键技术，也是信息技术数控机床工作中极为重要的技术环节。下面介绍信息处理的3 个环节。

2.2.1 信息采集

信息采集是计算机辅助设计的基础，采集信息的快慢和精确程度都会给数控系统的整体效率带来影响。其中数控切割机床的加工材料是二维的图形，要想实现较为高级的加工精度和控制效率，就要将控制精度控制在0.000 1 之内。其中的信息采集不仅包括图形，还有其他信息的采集。在这个过程中，所有的图形都能在CAD 的绘制中完成处理，从而实现信息采集。

2.2.2 信息加工

在信息加工的过程中，使用的计算机辅助设计平台的基体，操作系统也经过上述的操作进行信息的再次加工。经过一系列的排料、自动识别定义施工的速度。在这里应该注意其中的灵活性，这样才能充分发挥编程人员在编程时因为加工完毕翘起导致的刀口碰撞问题。

2.2.3 信息运输

信息传输是通过代码控制相应的模板，然后传递给相应的模块进行运行，在大多数操作平台中，例如Windows7 操作系统，文件的传输十分简单，可以采用文件传输和互联网传输。

3 CAD/CAM 技术的特点

计算机辅助技术是一种能够涉及制作出既能够满足CAM加工的模型，CAD 系统是一种高效的设计工具，三维模型和二维模型之间相互转化和关联，其中开放性也有利于用户第二次开发，也是对软件系统进行不断的扩充。当前的计算机辅助加工大多是机械加工，而且输入信息时是工艺路线，输出是加工的运动轨迹和数控程序。其中软件方面还有数据库和计算机辅助设计、计算机辅助编程等。

3.1 仿真模板功能

计算机辅助系统大多数都提供了仿真功能，最重要的是检验刀具的正确性，其中通过代码实现仿真模块的使用软件还很少，所以采用NC 代码仿真加工来检验代码是十分必要和迫切的。而数控程序是否正确是直接关系到加工的成本，所以在数控机床投入正式的加工之前，要对于程序进行合理的检验，其中刀具轨迹仿真就是利用刀的位置数据信息，计算加工过程中是否合乎标准。还包括所选的刀具和限制面是否会产生碰撞等问题。刀具轨迹仿真技术可以运用动画显示方法，效果十分真实出众。其中三维动态切削是采用实体造型的建立在机床加工过程中的集合模型，采用真实感将加工的具体过程展现出来。数控输出模块的后处理程序是车床系统在使用结束为用户提供数据，帮助用户灵活地使用各种数控技术，如车床的数控编程后处理程序。

3.2 CAD/CAM 软件的优点和缺点

CAD/CAM 任务很难确定其先后顺序，其中的代码便需要不断的修改。CAD/CAM 软件中的编程基本都是直接向下进刀的方式，比如外形修整技术和曲面加工技术等，其中垂直进刀额定切削能力很小，其顶端的刀刃因为垂直吃刀，加工时不平稳，在大面积的加工过程中往往效率不高，而且垂直进刀也有可能造成刀体的损害，从而超出加工的位置，导致零件报废。

而CAD/CAM 软件师面向车床的计算机和机床系统，引用这些计算机辅助软件设计可以有效提高整体设计效率和工程质量，通过计算机辅助设计技术充分发挥数控机床优点，提高整体的生产水平，而现如今CAD/CAM 技术已经在我国数控机床的应用越来越广。

4 数控技术的特点

4.1 对操作人员要求高

由于数控机床需要计算机技术来控制，而且机床的精度要求高同时系统也十分复杂，所以这就要求相关的工作人员有足够的专业能力。数控机床是根据系统中设定好的程序进行加工的，在对机床进行操作和维修的时候需要具备理论基础可以对系统中的程序进行编制和修改，而系统中的程序直接决定着机床的功能和运行。所以数控机床的操作人员除了会使用数控机床外还需要对机床的工作原理和特点等有充分的了解，并且可以熟练对机床进行编程。

4.2 对夹具和刀具要求高

夹具和刀具作为数控机床的执行设备，决定着产品的质量和效率。在进行大量生产时大部分使用的是专用夹具，这样可以节约大量的时间和材料。而且夹具需要有自动开合的能力，可以完成材料渣屑的排出，并且定位可靠。刀具作为切割材料的工具需要做到固定稳定可靠，切割精度高，可以保持产品的尺寸相同或变化范围小，能够实现刀具的快速切换以满足对材料的不同形状的切割。良好的夹具和刀具可以保证产品的质量和数量。

4.3 适应性强

数控机床可以随着生产产品的变化而变化，其中数控技术起到了决定性的作用。在数控机床上改变生产产品时需要对系统的程序进行重新编写，在新的程序输入后数控机床就可以在不改变硬件的情况下实现新产品的加工，而且这个生产的过程在程序输入后实现了自动化，不需要人员的过分参与即可完成。适应能力强的特点为产品少量生产提供了方便，这一特点在很大程度上推进了数控技术的发展。

4.4 质量好，效率高

数控机床利用数控技术按照系统内部设定好的程序指令进行加工，在这一过程中不需要人的过分干涉，这一情况在很大程度上减少了人为操作带来的误差，保证产品的尺寸相差无几，而且在制造机床时就考虑到精度的问题并且做了很多的努力，例如数控机床本身有着较高的刚度和稳定性，而且在产生误差后主动进行补偿，这就让数控机床有着更高的精度，同一系统程序下产品的质量也相对一致。由于不需要人员的参与，大大节省了人力，而且在生产不同产品时不需要更换外部的硬件，只需要重新编写系统的程序，大大减少了硬件安装和调整的时间。并且数控机床人员参与少质量稳定，往往只需要对开头的产品进行抽样检查，这就大大减少了检查时间和停机的时间，提高了数控机床制造产品的效率。

5 结束语

随着计算机辅助技术和数控技术的发展，计算机辅助技术不断应用于大数控机床加工中。伴随物联网的不断发展，也同时加速了计算机辅助设计的进程。本文通过介绍CAD/CAM 技术和数控技术在机床的加工技术，提升了产品的生产效率。随着技术的改进和创新，使人们的生活更加便利，也同时促进了我国经济发展和城市化进程。