时间：2023-09-15 17:41:14
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇计算机数控技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号:G43文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120191-01
实习教学是职业教育的主要内容,它体现学生对所学专业的技能训练掌握的程度,技能在职业学校教育中起主导作用,随着数控加工仿真系统的越来越完善,在数控技术实习教学中也发挥着越来越重要的作用。数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与高校(含职业技术学院、中等专业学校、技工学校和职业学校)教学训
练一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件,可以满足大批量学生教学需求。
一、计算机数控加工仿真系统的概念
计算机仿真就是借助计算机,利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程,分析复杂的动态对象,仿真是一种有效的方法,可以减少风险,缩短设计和制造的周期,并节约投资。数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程,是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具,以减少工件的试切,提高生产效率。它随着计算机技术的发展而迅速地发展,在仿真中占有越来越重要的地位。
二、计算机数控加工仿真系统的产生
数控机床加工零件是靠数控指令和程序控制完成的。为确保数控程序的正确性,防止加工过程中干涉和碰撞的发生,在实际生产中,常采用试切的方法进行检验,但这种方法费工费料,代价昂贵,使生产成本上升,增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法,即以划针或笔代替刀具,以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形,有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工,也有用易切削的材料代替工件(如,石蜡、木料、改性树脂和塑料等)来检验加工的切削轨迹。但是,试切要占用数控机床和加工现场。为此,这些方法都存在弊端,将其不断发展和完善,逐步找到一种能逐步代替试切的计算机仿真方法,并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展,于是计算机数控加工仿真系统的出现成为必然。
三、计算机数控加工仿真系统的使用现状
数控机床的切削加工过程仿真属于几何仿真,既不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响,只对机床操作全过程和加工运行全环境的仿真,以验证程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具
破坏或刀具折断、零件报废等问题;同时可以减少从产品设计到制造的时间,降低生产成本。
四、计算机数控加工仿真系统在数控实习教学中的应用
数控加工仿真系统已经成为国家职业资格鉴定考试中不可或缺的一部分,从中也可看出仿真系统在数控实习教学中的重要性和普遍性。
1.仿真系统界面完全模拟真实数控机床的控制面板和显示屏幕,真正实现虚拟状态下的真实场景。学生利用该仿真系统进行模拟真实机床的操作,同样会达到操作真实设备和代替实物操作训练的目的,并且安全可靠。由于大部分的实训活动可以在仿真系统中实现,使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入,从而可以加快当前紧缺数控加工操作技术人员的培训速度,也大大减少工件材料和能源的消耗,从而可以降低培训成本。同时,具备多媒体教学特点的动态仿真操作使教学形象生动、内容流畅易懂。互动教学功能使得教师既可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容。教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况,实时了解教学情况。
2.学生可以直观地观看工件的仿真加工过程,熟练掌握机床的操作步骤和加工流程,并能够实现直接测量和检验加工后的工件,完全实现了真实加工再现。
首先,在仿真系统上,可以实现机床的选择、刀具的安装、切削用量的确定及对刀等一系列操作,具备图形模拟演示功能,可以直观地观察刀具和工件的相对运动和加工情况。
同时,在机床运行和加工过程中,能够及时提供程序错误或超行程等报警信息,教师或学生能够根据报警信息进行分析,从而发现故障原因和作出相应的解决措施。
3.计算机数控加工仿真系统提供了一个采用虚拟机床替代真实机床进行实习训练的平台,在降低费用的同时保证实习效果,既讲经济又求实效。
总之,数控技术专业职业能力的培养,要求学生必须进行大量的动手操作训练,而数控设备价格相对昂贵,受资金等各方面条件制约,大部分职业院校很难真正做到满足实践教学的要求。在教学中引入数控加工仿真技术,为解决此类问题开辟了一条蹊径。
参考文献:
[1]宇龙数控仿真系统说明书.
[2]闫杰,《辽宁经济职业技术学院学报》,数控加工仿真系统在专业教学中的应用.
数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。
目前是采用计算机控制，预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置，使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成，这样极大的增强了机械制造的灵活性，提高设备的工作效率。
2机械制造中数控技术的应用
2.1工业生产工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上，或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下，完成人类难以完成的工作，很大程度上改善了劳动条件，保证了生产质量和人身安全。
在实际操作中，控制单元是由计算机系统组成，指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，完成预想的操作，同时同步检测执行动作，一旦出现错误或发生故障，由传感系统和检测系统反馈到控制单元，发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。
2.2煤矿机械现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。
2.3汽车工业汽车工业近20年来发展尤为迅猛，在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。
将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现，不仅如此，数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。
2.4机床设备机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。
3数控技术的发展
从第一台数控机床开发成功到现在已有50多年的历史，由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。传统的计算机数控系统，由于采用封闭的体系结构，它的通用性、软件移植性、功能扩展和维修都比较困难；开放式体系结构的计算机数控系统的发展，使传统的计算机数控系统的市场正在受到挑战。开放式计算机数控系统，采用软件模块化的体系结构，显示了优良的性能，能适应各种计算机的软件平台，具有统一风格的用户交互环境，操作、维护、更新换代和软件开发都比较方便，具有较高的性能价格比，已成为数控系统发展的方向。
4结束语
机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。PC机进入数控领域，极大的促进了数控技术的发展，也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，尽快缩小与发达国家的差距，在激烈的市场竞争中立于不败之地。同时，数控加工技术的发展孕育产生大量的数控专业技术人才，进而推动我国现代机械制造业进一步走向繁荣。
参考文献：
[1]马岩.中国木材工业数控化的普及[J].木材工业.2006(02).
[2]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化.2005(09).
[3]南生春，傅万四.浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J].木材加工机械,2004(01).
[4]孙荣创.数控技术及装备的发展趋势及策略[J].中国科技信息.2006(12).
编者按：本文主要从数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域；数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺；数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术；，数控技术也叫计算机数控技术；老师耐心地给我们讲解数控软件上面每个指令的使用；进行讲述。其中包括：于数控化加工可以让机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率方向发展、数控加工人员从业面非常广、进一步提高我们的数控技术水平、所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量、数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现、采用计算机实现数字程序控制的技术、按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能、使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成、积极认真地对待，认真完成每一次老师布置下来的任务、根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获等，具体材料详见：
近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中。由于数控化加工可以让机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率方向发展,最重要的一点是还可以利用现有的普通车床，对其进行数控化改造，这样可以降低成本，提高效益。
近年来,我国世界制造业加工中心地位逐步形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，我们机电一体化专业里也开设了数控技术这门课程，为了提高我们的就业能力,进一步提高我们的数控技术水平，让我们更清楚更明白更真实地学习数控技术，第十
七、十八周，我们在学校进行了为期两周的数控实习，经过两周的学习我对数控有了进一步的了解，学习到了不少数控知识和技术。
还没开始实习的时候，我就在网上搜索相关知识，了解到数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。新晨
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成.
在实习过程中,老师耐心地给我们讲解数控软件上面每个指令的使用，在老师的指导下，我们很快就上手了，踏入了数控这个门槛，还适当地给我们布置些作业，我们也积极认真地对待，认真完成每一次老师布置下来的任务。在完成任务之余，我们还发挥自己的想象空间，自己尝试着车一些自己想要有图案零件，效果还不错。
时光总是匆匆而逝，很快两个星期就这样过去了。大三了，我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习、总结。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。两的数控实习带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次实习达到了他的真正目的。
关键词：数控技术；应用；发展
打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。2016年4月6日国务院总理主持召开国务院常务会议，会议通过了《装备制造业标准化和质量提升规划》，要求对接《中国制造2025》，极大地推动了我国制造业的快速发展，加速了工业化现代化发展。数控技术随之也更加广泛地运用于制造生产中。数控技术比传统生产模式有着较为显著的优点，可以简化生产程序、降低资源的消耗、减轻工人劳作的强度、提高生产效率。
一、数字控制技术的基本原理
数控技术主要就是通过计算机技术、网络通讯技术以及现代光机电技术等多个领域之间的相互结合而形成的新的生产技术模式，其主要就是以设计要求和工艺要求为基本条件的，并且通过数字来进行生产控制，形成了一个全新的高科技控制技术。数控技术的优点非常多，比如可以同时的具备了柔性自动化、高效率以及高精度等优点。随着我国高新科技技术在不断的发展和进步，使得数控技术已经普遍的应用到了各个领域，比如医疗保障体系、交通运输体系以及电子商务行业等领域。考核一个国家的科技技术标准，当代最主要的评定标准就是对计算机数控技术的应用和普及范围。为了能够更快地实现《中国制造2025》计划，必须要加强制造业产品质量控制，提高制造业生产效率，就必须要大力发展数控技术的应用，提高生产效率，保证产品的质量，使我国到2025年迈入制造强国行列。
二、数控技术在机械制造中的应用
（一）数控技术在机床上的应用
机械设备的制造是现代工业生产中的重要组成部分，随着现代化进程的快速发展，也对机械制造行业有了更好的需求和要求，所以具备了控制能力的机床设备是当今社会机械制造行业中必不可少的一部分。计算机数控技术可以赋予制造行业中的机床很好的控制能力，可以在机床中安装计算机控制装置，也就是实现数控技术在机床中的应用。数控技术可以把相应的生产环节进行编码控制，然后发出相应的指令来控制机床伺服系统，进而就可以使得机床自动的生产所需要的零件。
（二）数控技术在工业生产的应用
数控技术在工业生产上的应用主要就是工作环境比较恶劣的生产线上，比如焊接以及喷漆等生产环节。不仅可以改善劳动的条件，还可以保证生产效率和人身安全。数控技术在生产中就好像人的中枢神经，主要能够起到的作用就是通过生产环节反应的数据来进行指令的，如果在生产中有故障发生，也可以起到一个很好的保护功能。
（三）数控技术在汽车曲轴工艺应用
随着我国汽车工业的快速发展，汽车曲轴加工要求生产效率高、加工精度好、柔性强、自动化程度高、加工曲轴后可以直接进行精磨，省去粗磨的工序。数控技术在汽车曲轴加工中的应用，很好的解决达到了这一要求。数控曲轴加工技术是我国目前常用的加工工艺之一，能够完成曲轴连杆颈外圆、轴肩、止推面、圆角、沉割槽等部位的加工，使曲轴零件精密度更高，生产效率更高。
（四）数控技术在宇航工业的应用
宇航工业中的零部件具有着较高的精密要求，并且有些部件的刚度性会比较差，而数控技术的应用可以有效的解决这些问题。因为数控技术相比于传统工艺，更具备着柔性和精密性，并且能够在进行部件生产过程中节约能源，进而可以减少人力、财力以及费用等方面的支出，可以提高企业的经济效益。
三、数控技术的发展趋势
（一）高速、高精加工技术及装备的新趋势
在现代制造行业中，生产最重要的就是效率和质量。高速、高精的加工技术可以提高生产效率和产品质量的提高，能够缩短生产工期，可以提高市场核心竞争力。一些制造行I需要注重的是精密性。比如在汽车制造行业中，为了能够更好的增加制造生产效率，提高汽车的安全性能，可以采用数控技术；在宇航零部件制造行业中，注重零件的精密性和柔性加工，数控技术可以通过计算机的数据来指令生产，很好地保障其精密性和柔性要求。随着科学技术的不断发展，使得当今数控技术的应用中，超高精密度已经可以达到了纳米级别。
（二）智能化、开放式、网络化成为当代数控技术发展主要趋势
“互联网+”时代，同时是一个智能时代。数控技术的智能化主要体现在生产加工中的智能化，比如可以通过数控技术来进行自动地生产和加工，计算机通过一定的数据来一些指令，可以减少因为人为操作的失误而出现的故障等。也可以通过一定地编制，进行相关的智能诊断和智能监控，可以进行更有效的故障检修和监控生产
过程。
四、结束语
随着《中国制造2025》计划临近，我国工业水平的发展取得长足的进步。要想尽快实现《中国制造2025》计划，必须加强数控技术的运用，提高制造业生产力，推动我国制造业水平的发展和进步，到2025年迈入制造强国行列。
参考文献：
1数控技术的原理
1.1基本概念
数控技术是用数字信息，给现代机械加工带来了很大的帮助，对机械加工和运动过程进行控制的技术。数控技术不仅包含了传统的机械制造技术、传感检测技术和网络通信技术、计算机技术、光机电技术，而且它还拥有属于自己的先进技术，预先编程后利用编程好的控制程序实现对设备的控制功能，数控技术还促使了CAD、工程化方向发展。数控技术主要是采用计算机控制，数控技术是电子计算机技术、数字控制技术、数控工艺和数控程序编制、软件的开发与应用等多项技术的综合，这样就增强了机械加工的灵活性并且提高了设备的工作效率。之后由于微电子技术的迅速发展，也就是说数控技术已经成为了先进机械加工的主体。数控系统的性能有了极大的提高、功能也不断的丰富，在先进数控技术的背景下，机械加工的不同领域也得到了不同的发展需求。
1.2工作原理
CNC装置不仅配备了计算机的结构外，硬件和软件是CNC装置的主要构成，这些是支撑CNC装置正常运行的基础条件，也具备与数控机床功能相匹配的功能模块结构和接口单元。可利用计算机对其进行操作调控，从而达到高效率的加工生产。则除了要对工作台加以定位之外，也需要做好工件位置的固定处理，保证了所编制的程序能正常执行。最为关键的是控制刀具相对于工件给定速度沿着指定的路径运动，CNC装置的工作原理是利用输入设备输入机床加工所需的各种数据信息保持切削运动朝着编制好的路径进行。把各个坐标轴的移动分量传输到对应的驱动电路，经过转换、放大，驱动伺服电机，这些都要靠CNC装置的插补功能。带动坐标轴运动，CNC装置本质上属于计算机控制的数控装置，然后将数据信号反馈到控制装置里，这样便能保证各项数据指令的正常处理，维持了有序的加工生产秩序。数控系统按照零件轮廓线型的有限信息，对刀具的各个加工点详细计算，最后实现了精密加工处理的要求。
2数控技术在机械制造中应用
2.1工业中应用
在工业生产中，数控技术主要运用在机器设备的生产线上。通过计算机可以让生产设备按照写入的程序或编入的程序码，从而实现生产加工的有序进行。数控技术在工业生产中主要是替代工作人员完成人工不能完成的工作任务。由于数控技术的高精度特点数控技术与计算机技术是密不可分的，则能够在有助于提高生产效率的同时还能保证生产的质量，实现低成本高效率。这样有助于改善工作人员的劳动条件，极大地节省了劳动力。如果出现错误或者故障的时候，维持正常的生产加工秩序，保障工作人员的人身安全，传感系统和检测系统则会把发生的错误故障信息传送给计算机系统，并且会自动停止相应的工作，起到保护的作用。数控技术的操作主要是由计算机系统进行控制的，严格按照设计图纸上的要求完成生产加工，只要把编好的程序安装在计算机系统中，自动化生产模式让产品的精度更加准确，其通过计算机技术实现各种加工控制要求。
2.2机床设备应用
机床设备控制技术是机械加工中非常重要的技术，进一步提高机床的生产效率，是现代机电一体化的重要组成部分。数控计算机便会发出控制指令来控制机床的执行，以及冷却泵的起停等各种顺序动作编排在计算机数控上，使得机床自动加工出所需要的零件。数控技术为机械加工带来了很多良好的机床，也就是运用数控技术对机床进行加工控制，把加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，逐渐取代人工操作方法，然后在数据机床上实现有序的加工引导，以及进给速度等都用数字化的代码表示。机械设备是实现自动化生产的主要功能，对所有的操作步骤和刀具与工件间的相对位移，将数控技术运用在机械机床上可实现一体化加工生产。计算机数控技术能够给机械制造业创造多元化的控制功能，保证了各项装置之间有序配合，编数控机床加工的最大优势在于，其只需改变相应的程序指令则能自动加工，从而满足了更加复杂的功能加工需求。程人员只需在加工前将相应的代码传输到系统中，然后按照加工需要来编制程序，无需在重新调动机床工作台位置。让机床设备按照理想的程序指令操作，这样才能实现多功能的生产加工要求。
2.3机械加工系统应用
伴随着先进机械设备的研制，相应的设备控制系统也在更新变化。各种机壳的毛坯制造开始积极引进焊件，采用数控气割之后能处理好诸多问题。只有保持压缩接触面积的均匀才能达到密封功能的要求，传统机械加工难以实现单件的下料问题，保证了产品从毛坯料到成品过程的持续加工，内外环凸凹曲面的加工精度对密封性有很大的影响。数控系统运用于切削加工能满足多方面的加工需要，对机械浮动油封的结构里引进该系统，维持了正常的产品质量要求。现代的机械设备多数结合了数控镗铣床编程加工，先编制了相应的齿形子程序，再结合角度偏置或坐标旋转编程功能对剩余的齿形加工，则需保持内环的凸曲面与外环的凹曲面的密封圈各处压缩量相等。采用数控机床编程加工之后能满足各种精度要求，对于机械减速机构而言，经过这样的优化过程满足了加工要求。其行星架等分孔的等分精度对整机的传动精度和使用寿命都会造成影响，还能在生产加工效率上实现改进。
[关键词] 数控加工；技术；发展
[abstract] the development of nc machine tool is the current our country the only way of mechanical manufacturing technical reform, is the foundation of future factory automation. Nc machining is the mechanical manufacturing of advanced processing technology, it is a kind of high efficiency, high precision and high flexible automation processing method. Nc machining technology can effectively solve complex, precision, small batch changeable parts processing problems, fully adapted to the needs of the modern production. Vigorously develops the nc processing technology already became the various countries' accelerating economic development, improve the comprehensive national strength important way. With the increasing popularity of the nc machining, CNC machining process control level is restricted nc manual programming and CAD/CAM integrated automatic programming quality key factors. And accurate, comprehensive and reasonable nc machining process is the product processing to realize high precision, high quality, high efficiency, high benefit effective guarantee.
[key words] CNC processing; Technology; development
中图分类号：TG519文献标识码： A 文章编号：
数控技术是本世纪中期发展起来的机床控制技术，是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。
数字控制（Numerical Control.简称NC），国家标准（GB 8129—87）定义为：“是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法”。定义中的“机床” ，不仅指金属切削机床。还包括其他各类机床，如线切割机床等。
数控机床（Numerical Control Machine Tools）是技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工装备。简单地说就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟（International Federation of Information Processing,简称IFIP）第五技术委员会对数控机床作了如下定义：数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码和其他符号编码指令规定的程序。
数控系统（NC System）就是上述定义中所指的那种程序控制系统。它能逻辑地处理输入到系统中就有特定代码的程序，并将其译码，从而使机床运动并加工零件。
数控系统在本质上是一台计算机。在硬件方面，它经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、微处理机到当前PC结构的五展；在体系结构上，经历了硬件数控（NC）、计算机数控（CNC）、到目前的PC数控（PC-NC）三个阶段。早期的数控系统由于运算速度低，功能处理需要专门硬件来完成，而当前计算机性能速度的提高，功能处理可以有更为灵活的软件方法来实现，有力的推动了数控系统的发展。在目前应用的数控系统中，还存在专用计算机和通用计算机两类结构，其中前者有生产厂家专门设计，后者则使用与PC机兼容和通用化的工业PC机（IPC）。由于PC的通用性和软件的柔性，当前数控系统正向着PC平台、软件方式及开放结构发展。
计算机数控系统（Computerized Numerical Control System）是采用通用计算机元件与结构，并配备必要的输入/输出部件构成的。采用控制软件来实现加工程序存储、译码、插补运算、辅助动作逻辑联锁以及其他复杂功能。由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编程序控制器(PLC)、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，习惯上称为CNC系统。目前通常所说的数控系统，一般均指计算机数控系统。
现代数控系统制造商均声称他们提供的NC系统是开放式CNC系统（Open CNC System）。然而，关于开放式CNC系统并没有一个统一的定义，但可以从以下IEEE关于开放式系统（Open System）的定义获得关于开放式CNC系统的启示：一个开放式系统应保证使开发的应用软件能在不同厂商提供的不同软硬件平台上运行，且能与其他应用软件系统协调工作。
数控加工（NC Machining）是根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序，输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
数控程序（NC Program）或零件程序（Part Program）是输入数控系统中的、使数控机床执行一个确定的加工任务的、具有特定代码和其他符号编码的一系列指令。
我国现已能生产重型机床、各种精密的高效率的机床。机床的性能也在不断提升,有部分机床已临近世界先进水平。我国生产的采用数控系统的机床采用的是模块化的设计理念,采用超大规模集成电路的电路板,这在一定程度上提高了国产数控机床的精度,系统的可靠性也得到了保证。我国的机械制造行业虽已取得不小的成就,但从世界范围来看还有很大的差距。高精度机床的产量、专业化水平和质量保证等方面不足,管理和工艺水平相对落后,这些都是我们在未来需要提高的。
2数控技术在机械制造行业中的应用
2.1数控技术在机床中的应用
数控技术的出现极大的提高了在机械制造过程中机床的控制能力,也就是使用计算机控制机械制造的过程,计算机通过控制机床进而控制加工过程。计算机数控技术在机床上的应用在我们现代化的过程中有着重要作用,提高了生产效率,提高了生产产品的精度。
2.2数控技术在汽车制造业中的应用
近20年来汽车行业发展尤为迅速,在飞速发展的道路上,汽车零部件的加工水平也不断提高,数控技术的到来,加快了复杂零部件的制造过程。由高速数控机床和高速加工中心组成的新型生产线有极高的效率和很好的柔性,在产品生产过程中能跟上产品更新换代速度,投资一次,受益长久。这种形式尤其适用于汽车的制造,有资料显示采用新技术可以使汽车制造业节省40%的成本。在21世纪的汽车工业中数控加工技术的应用会越来越广泛的。
2.3数控技术在工程机械中的应用
煤炭是我国使用最广泛的能源,在国民生产中占用重要地位,因此为满足需求,我们必须不断地提高煤炭的开采效率,那么对于煤炭开采所使用的开采装备的生产制造必须得到保障。采用了数控技术的机床可以大幅的提高机械加工精度,保证加工质量。对机械精度要求不同的零件采用不同精度的机床进行加工可以提高加工效率,也可以对现有机床进行改造,改造的数控机床成本低,简单容易操作,同时功能上能满足要求,适应各种需求。本文来自于《科技创业家》杂志。科技创业家杂志简介详见
3结语
【关键词】数控；教改；仿真
0 前言
数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），它是用计算机按事先存贮的控制程序来实现对机械零件自动化。随着我国经济、科学技术的发展，以及《中国制造2025》和工业4.0标准的制定，我国机械制造业正逐步由加工组装基地向加工自动化蜕变。数控加工技术以及高效、可靠、高速、高精度以及自动化等特点，备受制造业企业的亲睐[1]。
《数控车床》是本科院校机械类专业的一门专业必修实训课程，它把理论知识与实践应用相结合，涉及到金属工艺学、机械制造、机械制图、AutoCAD等多学科专业知识，以培养学生动手能力为目标，致力于培养满足市场需求的数控应用型、技能型人才[2]。
本文结合机械类专业学生《数控车床》实训课程教学经验以及企业用人的实际情况，对《数控车床》实训教学经验进行分析和探讨，总结了《数控车床》实训课程的特点，提出了相应措施和解决方案，从而使学生能够扎实掌握数控车床操作技能，满足企业生产实际需求。
1 数控加工课程的体系定位
当前，我国本科院校机械类专业的基本培养目标是面向科学技术发展及社会主义现代化建设需要，培养具备信息技术、自动化技术方面的基础理论、应用方法与专业技能，在设计制造行业的生产和研究一线从事机电产品设计制造、机电系统研究开发、技术运用与改造、运行管理和经营销售的高级工程研究型及工程应用型人才。这就要求机械类专业的毕业生不但具有有较高文化素养、创新意识以及职业道德，而且具有全面的专业知识、扎实的基本功与实践操作能力。《数控车床》实训教学大纲要求学生能熟练掌握数控加工编程与数控加工工艺，熟练操作设备。企业要求数控专业人才更应具备零件与图纸的辨识与设计能力，能书写复杂的各类复杂的数控加工文件。同时，应具有较强的实践操作能力，会合理利用新型刀、夹具、量具并结合CAD/CAM技术进行一般零件的制造，能独自操作机床，掌握数控机床的维修与养护。另外，作为现代化人才，应实时跟进数控加工技术发展，终身学习以适应职业发展的要求。
2 数控仿真软件的概括
计算机数控仿真是应用计算机技术对数控加工操作过程进行模拟仿真的一门新技术。该技术面向实际生产过程的机床仿真操作，加工过程三维动态的逼真再现，能使每一个学生，对数控加工建立感性认识，可以反复动手进行数控加工操作，有效解决了因数控设备昂贵和有一定危险性，很难做到每位学生“一人一机”的问题，在培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才方面发挥不可替代作用。当前国内较为流行的仿真软件有北京斐克VNUC、南京宇航Yhcnc、上海宇龙等数控加工仿真软件。这些软件一般都具有数控加工过程的三维显示和模拟真实机床的仿真操作[3]。
3 当前数控加工课程的现状
《数控车床》实训课程以数控车床为研究对象，内容包括数控技术的理论基础、实践操作等方面。《数控车床》集多学科技术于一身，包括机、电、液、控制、自动化等多个领域，在机械制造、自动控制、微电子技术以及计算机等方面应用非常广泛。
3.1 课程实践性强
《数控车床》实训课程与生产实际紧密联系，以培养学生的动手操作能力为主要目标，学生首先要系统、全面地掌握相关理论知识，然后经过实际动手训练，才能具备一定的实践操作能力。在教学过程中，实训指导教师要不断对教学理论、教学方法进行研究，不断改进和优化教学中存在的问题，实训才能取理想的效果
3.2 数控车床数量不足
随着国内经济的高速发展，学习先进制造设备的学生越来越多，本校现有数控车床4台，然而购买一台数控车床设备要花几万、十几万、甚至几十万，现有仪器设备无法同时保证《数控车床》实训课程的正常秩序。
3.3 危险性大
《数控车床》实训课程对于没有受过专业技能培训的初学者来说，从理论学习到实际操作，学生要经历从心理到肢体的适应阶段，无形当中在学生的心理压力。另外，由于车床结构及操作的复杂性给学生熟练操作数控机床增加了难度，加之机床高速旋转零件多等因素，有很大的危险性。
4 运用数控仿真软件的教学成果
4.1 降低设备成本，实现“一人一机”教学模式。
数控仿真软件是一种以计算机为中心的模拟数控机床操作的软件。随着计算机的普及，价格也越来越便宜，一台数控车床价格可以购买多台计算机，有效的降低了设备成本。数控仿真软件是属于一次性投入的教学设备，没有类似于数控机床设备的后期维修、保养等费用，有效的减少了学校教育成本的后期投入。在传统的数控教学方式中由于数控设备有限，通常是一台数控机床由几名学生一起操作。这种教学方式不利于学生对知识的理解及掌握。采用数控仿真软件教学后，每一位学生操作一台计算机，有助于学生独立的思考问题、解决问题，提高了学生动手、动脑的能力。
4.2 降低耗材损耗，有效“节能减排”
《数控车床》是一门实践操作性强的实训课，要求学生有较强的实践动手能力，因此学生在学习的过程中必然消耗大量的实验耗材。刚开始学习，由于学生对知识掌握不牢靠、经验不足等原因，增加了消耗实践耗材量，更有可能出现撞刀，对机床也造成了一定的损坏，并且相应的也增加了老师的工作量和学生的学习时间。采用数控仿真软件教学后，学生可以利用软件进行编程、对刀、模拟、仿真等操作。在实习操作前预先进行模拟操作，有效的减小错误、防止失误，减少实践耗材的消耗，同时也增加了学生学习的自信心。
5 总结
数控仿真软件学习是依靠计算机普及发展而诞生的新思路，是理论与实践相结合的一种教学模式，是对传统教学模式的改革。教师在教学过程中，应当注意切勿脱离实际教学，学生在学习的过程中应当注重实践。将数控仿真软件融入到数控教学中，降低教学成本，提高了办学质量，适应了新时代的发展，增强学校的综合竞争力。
【参考文献】
“数控一代”创新应用示范
数控系统和伺服驱动系统是数控机床的的大脑和手脚，是数控机床的核心部件，数控技术是装备制造业实现自动化、柔性化、集成化、网络化和智能化的关键技术。加快发展数控技术对装备制造业振兴具有前瞻性、先导性和基础性的战略意义。国家“十一五”、“十二五”规划均将发展高档数控系统和全数字交流伺服驱动系统列为重要项目。
2011年初，我国18位院士共同提出“数控一代”的创新概念，建议实施《“数控一代”机械产品创新工程》。《“数控一代”机械产品创新工程》既是数控技术应用工程，更是机械产品创新工程；既有机械工业发展强大需求的推动，又有成熟数控技术的支撑。其战略目标是：在机械行业全面推广应用数控技术，在5～8年内实现各行各业各类各种机械产品的全面创新，使中国的机械产品整体升级为“数控一代”，为我国机械工业从“大”到“强”的跨越式发展做出贡献。中央高度重视该项建议，并正式启动《“数控一代”机械产品创新应用示范工程》。
与此同时，工信部“软件与信息技术服务业十二五规划”明确提出嵌入式软件要“面向工业装备、通信网络、汽车电子、消费电子、医疗电子、数控机床、电力电子、交通运输、环保监测等重点领域，积极开展符合开放标准的嵌入式软件开发平台、嵌入式操作系统和应用软件的开发，加快研发面向下一代互联网、物联网应用的嵌入式系统软件，推动软件研发模式创新发展，进一步提高产业化水平和产品出口能力”。
高速发展的计算机技术、嵌入式技术、网络技术和丰富的计算机软件资源，给我国数控技术的发展提供了很好的机遇；工业以太网的快速发展和关键技术的突破、使得工业自动化领城控制系统的通信网络逐步统一到工业以太网，并正在加快推广应用，发展为一大技术潮流。这些都为我国构建高端数控系统软件平台提供了良好的条件。
现代数控技术发展趋势
智能化、开放式、网络化已成为当代数控系统发展的主要趋势。现代计算机数控技术发展呈现二大趋势：一是将数控技术引入通用PC的自动化解决方案来提高其系统性能，增强市场竞争力；二是在数控技术中引入嵌入式计算机，使数控系统在专用性、稳定性和经济性上具备较好的市场前景。
当前，以FANUC、SIEMENS、MITSUBISHI为代表的国际主流数控系统制造商，在高档数控系统产品方面具有几大共同特点。
首先是多轴、多通道、高速和高精度切削、复合加工。如FANUC的30i-A数控系统可控制40个轴10个通道、具有5轴联动加工，纳米插补和AⅠ、AⅡ轮廓控制等功能，可实现各种复杂形状模具的高速高品质、复合加工。MITSUBISHI的700系列数控系统可控制16个轴4个通道,具有8轴联动，纳米插补和SSS(Super Smooth Surface )和OMR(Optimum Machine Response)高速高精度控制技术。
其次是开放式、智能化和网络化。许多数控系统采用了通用的计算机操作系统，充分利用计算机软件资源，把CNC与计算机技术紧密的结合起来，使CNC友好的图形人机界面；各种智能化自动编程、加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择、智能故障自诊断与自修复等智能化功能；具有标准的USB接口、PCMCIA接口和网络接口。如Siemens公司的810D和840D数控系统选用Windows操作系统，MITSUBISHI公司的700系列数控系统选用了Windows XPe嵌入式操作系统。这些系统都具有较好的开放性，能提供相应的软件包给用户开发各种个性化的应用功能。
另外，系统普遍采用嵌入式结构+实时现场总线。国外CNC制造商在其产品中广泛采用现场总线技术。如Siemens公司采用ProfiNet，Indramat、Fagor等公司采用SERCOS总线。FANUC 0i-C和30i中高档数控系统采用了先进的嵌入式结构。整个CNC系统包括液晶显示器、键盘和CNC主机集成在一个控制箱内,通过FSSB高速总线和伺服驱动器连接，接线简单方便。系统显得紧凑、简洁、美观，可靠性高。
此外，针对数控技术新标准STEP-NC展开研究。采用G，M代码来描述如何加工已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
目前，欧美、日本、韩国等国家投入了大量资金研究STEP-NC，研究数据表明：STEP-NC应用将使加工工艺规划时间减少35%，生产数据的准备时间减少75%，加工时间减少50%（五轴和高速加工）。STEP-NC为真正实现基于网络的E-Manufacturing、CNC的自治智能制造提供了可能。目前STEP-NC的研究已取得了很大的进展。
先进计算机数控技术是是现代制造装备技术中各种新兴或尖端技术得以存在和发展的“使能技术”，是发展我国装备制造业必不可少的核心技术，其技术水平高低、规模化生产能力的大小，对于国民经济的发展、国力增强有着极其重要意义。
目前，我国在中高档数控系统领域还严重依赖进口，汽车生产线设备中很少见到国产系统。由于没有国产系统参与竞争，进口产品价格昂贵。因此，国家把高档数控系统和伺服驱动系统作为关键功能部件，与数控机床并列放在同等重要的地位发展。
国内的数控技术经过这些年的发展，基本掌握了现代数控技术和伺服驱动技术，初步形成了如华中数控、广州数控、上海开通数控等数控产业化基地。建立了一支数控研究开发、管理人才的基本队伍，在数控机床市场中占有一席之地。
国家 “十一五”数控重大专项的实施使基于现场总线技术的中高档数控系统和伺服驱动系统的研发有了重大突破，华中数控的HNC-8型数控系统已开始进入示范应用，这对我国高端数控软件研发有很大的促进作用。
发展自主产权的高端数控软件平台
数控技术发展的关键是数控软件的开发，有一个好的数控系统软件平台，又是数控技术能持续发展的基础。上海开通数控有限公司总结了多年来对国外先进的开放式数控系统研究开发的经验，研究了开放式数控系统的标准规范，完全自主创新建立了基于Windows和Linux双操作系统的开放式数控系统软件平台，在这个平台上开发了基于总线技术的中高档数控系统。其具有很好的开放性和灵活性，能较快适应用户设备的各种个性化需求。系统的下位机运动控制器（KT500/KT510）可以配置各种上位机-嵌入式数控系统显示单元（KT630）、台式电脑/笔记本电脑、工业计算机。上下位机通过标准以太网接口进行通信，该系列产品已应用于车、铣、磨、加工中心和滚齿机等装备。为实施“数控一代”机械产品创新工程、开通数控将在现有基础上完善并提升数控系统软件平台，继续开发基于实时以太网现场总线、多轴多通道的数控软件系统及其应用。
十余年来，开通数控与上海交大、上海理工大学、上海大学、上海机床厂有限公司等单位建立了产学研用联盟，在数控系统和伺服驱动系统的开发中紧密合作，取得了丰硕的成果。公司将充分发挥上海市软件工程中心（数控和伺服驱动）的作用，对数控产品进行示范应用和推广，扩大用户服务培训的范围。
数控技术发展的关键是数控软件的开发，由于我国的数控软件开发的基础薄弱，积累少，因此数控系统的开发周期长，稳定性可靠性较差。在计算机技术高速发展的今天，如何能快速可靠的开发出高质量、可持续发展的数控软件，缩短我们与国外数控技术水平的差距，具有重要意义。根据多年来积累的开放式数控系统研究开发及应用的经验，学习研究了国外开放式数控系统及相关标准规范，并根据公司自身发展数控技术的需求，研究开发了一种适用于开放式数控系统软件平台ONCASP(Open Numerical Controller Application Software Platform)。
ONCASP的开放性主要体现在四个层次：
第一层为内核层：由于运动控制与逻辑控制任务工作在实时内核中。ONCASP采用编译执行的PMC与PLC编程语言，允许用户定制实时控制任务，编写复杂的轨迹插补算法。编译执行的方式确保了系统级任务的运行效率。
第二层为插件层：由于ONCASP采用了模块化的设计。用户可以使用高级语言编写插件模块运行在系统程序的后台或前台。通过高级语言，可以将操作系统硬件以及第三方软件的资源与控制系统无缝整合在一起，使系统功能得到充分地延伸。
第三层为组态层：ONCASP提供了脚本语言编程接口以及基于XML的操作界面描述语言。通过这个接口，用户无需掌握专业的编程知识，就可以定制界面并可以实现基于菜单按钮的人机交互。这一层次主要面向控制系统的现场工程师和高级用户。他们往往掌握丰富的工艺经验，但是并不懂得软件编程技术。ONCASP的脚本和组态工具有效地降低了系统的二次开发的门槛。
第四层为网络层：基于以太网的Socket接口，ONCASP平台可以向网络上的远程计算机实时广播控制系统的状态，并可接受经过加密的控制指令。而通过无线Wi-Fi网络，对ONCASP平台的监控更可以扩展到智能移动终端。管理人员可以在工厂的每一个角落均可以实时了解到生产设备的工作状态。
以上几个开放层次，使ONCASP平台满足了不同层次的用户需求，并能适应灵活多变的应用场合。
在工业控制中广泛使用的具有图形用户界面的操作系统主要是Windows和Linux两种。ONCASP能够在这两种不同的操作系统中运行；并且在不同的操作系统中，基于ONCASP所开发的应用软件能够表现出相似的视感和操作方法。
数控系统集成CAD/CAM技术
数控系统的编程技术经过多年的不断发展，已经由传统的手工编程，逐渐转化为更加灵活易用的自动化辅助编程。尽管这一技术与专业的CAD/CAM软件之间仍然存在一定的差距，但是这并不能阻止它与数控系统的深度结合。
目前国外的知名数控系统，如西门子、海德汉、FANUC等，都根据各自数控系统的操作风格，发展起了专有的自动化辅助编程技术。与基于PC的专业的CAD/CAM软件相比，数控系统因为屏幕尺寸和输入设备的限制，在复杂零件建模方面仍然无法替代专业软件。
但是，数控系统上实现CAD/CAM具备两个独特的优势：一方面在于数控系统上能够随时编程、随时加工，有效提高工作效率；另一方面在于CAD/CAM能够获得数控系统的刀具、加工参数等信息，使所设计的零件在加工时都具备更好的工艺性，充分提高加工效率和质量。然而，方便灵活的CAD/CAM功能对数控系统的性能提出了更高的要求。正是由于以上原因，是否集成了CAD/CAM功能成为高档数控系统的重要辨别标准。
开通数控从1998年开始，就已经对集成CAD/CAM技术进行了跟踪研究。经过了十余年的发展。目前已经拥有了一套具有完全自主知识产权的CAD/CAM软件技术――KTCAM，并将其与ONCASP平台进行了深度整合。
KTCAM采用OpenGL三维渲染引擎，并采用高速三维建模算法。能够实现简单快捷的逆向重构。KTCAM能够支持多种主流CAD/CAM的文件格式，并能够基于基本的三维实体，通过拉伸、剪切、合并等实体算法生成复杂的三维零件形状。另外，根据当今艺术品、模具、广告和展会产业的快速发展，KTCAM还提供了浮雕、刻字等简单实用的曲面建模和刀具路径优化算法。而所有这些三维形状编辑和加工参数的设置操作都充分考虑到了数控系统的操作风格，力求操作简单。
随着CAD/CAM的应用日趋广泛，数控系统渐已成为高端软件技术发展的新高地。
软件平台应用
随着ONASCP进入实际应用阶段。开通数控在此“平台”上开发了数控车、铣、加工中心、磨削、齿轮加工、切割等数控软件，提供多种显示语言，如英文、捷克文、德文和法文等，并根据市场的需求在继续不断地完善、提升、发展这个平台。与之配套的数控机床批量出口欧美、日本等发达国家，开发应用实例包括：基于PC、具有三维加工图形显示的车床数控软件；基于PC、铣床数控软件；用于数控机床培训的、具有与日本FANUC 0i数控系统相同性能与功能及界面、操作的铣床、加工中心数控软件；基于WinCE操作系统的嵌入式磨床数控软件等。
【关键词】嵌入式体系结构；数控技术；网络技术控制
数控技术的发展阶段，从最初的分立元件系统到专用计算机系统，再到目前的通用计算机系统。分立元件系统中，实现数控运算是依靠许多的逻辑电路组合，而这样的系统数控功能全是硬件系统所完成。而专用计算机系统是微处理器技术出现的结果，但它是专为数控设计，全世界只有几家大型的企业才能够开发专用计算机数控系统。直至目前依旧在广泛使用的通用计算机系统虽然各方面都有极强的优势，但却并不能达到实时控制的需求。
随着信息网络技术的迅速发展，数控技术开始逐步走向网络化。嵌入式系统是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。嵌入式系统的中央处理器可以分为微控器、数字信号处理器以及微处理器。中央处理单元的执行速度快，而且简单丰富，从而提高了嵌入式系统计算能力。嵌入式系统趋于网络化，而且开发工具也逐渐的开始完善。由于嵌入式有着很多的优势条件，被实时状态监控、数字制造等工艺领域广泛使用。
1、嵌入式系统模型的特点
1.1嵌入式系统模型
嵌入式系统可以称为是包含在复杂非电子系统内部的专用电子系统，而这也算是嵌入式系统模型的意义。非电子系统可以拟成为嵌入式系统外部的环境，也叫做被嵌入系统。在一个大的系统之内，一般有许多个嵌入式系统。嵌入式系统可以和外界取得通信的连接。嵌入式系统能够服务于被嵌入系统，当然也是响应于外界的输入，也算是嵌入系统数据自身的响应。
在现代机电控制系统中，主要分为微控制器、传感器、DSP、可重构逻辑、执行器以及中央处理器。它们都是由网络加以控制，所以也称为嵌入式网络数控系统。网络是一种广义的词语，也可以指介质互联的结构，或者是NOC片内网络。
1.2嵌入式系统可重构功能
嵌入式系统内的CPU单元多以精简指令来计算。而相比较微处理机和专用芯片方法，人们需要一种新的方法和技术路线，让其具有微处理机更好的可编程和柔性，以及专用芯片更可靠、速度更快的性能。
软件控制着嵌入式系统的可重构功能。通过使用可重用的资源，重构计算平台，可以适用于不一样的应用需求。可重构最主要的意义是可重用资源，FPGA未出现时，可重构系统基本使用重组的方法，功能部件用重用资源。FPGA出现之后，重用资源利用配置文件的方法，就可以定义每一种线的连接和门的性质，变化硬件的原本功能。广泛的说，这样的功能有着硬软件可重构性。而正是因为嵌入式系统能够剪裁硬软件，有着可重构的功能，才能够实现网络数控技术和系统的设计，也给网络数控系统带来了重用和开放的性能。
2、嵌入式新型网络数控系统体系结构
2.1嵌入式网络数控硬件体系结构
在整个嵌入式网络数控系统体系之中，总共有好几个嵌入式的系统结构。数控操作与管理系统和显示输入装置相互连接，可以实现人机交互的功能。而且数控操作管理系统能够获取和编译加工代码，检查系统网络的故障。网络数控系统内的以太网络，可以连接外部网络，控制数控系统的调试和运行。而显示和键盘输入装置比数控操作管理系统更能够实现现场的交互，它还能够输入数据和操作的命令，显示加工的状态。
插补器和运动控制器能够实现插补和间隙补偿的运算，将速度控制的信息发送到嵌入式伺服控制器中。而嵌入式PLC能够完善数控系统内的所有逻辑控制，完成PLC的主要功能。速度和位置伺服控制器可以综合的调整加工轴的速度和位置。而系统除了可以使用NC客户端来实现远程监控之外，还可以利用Web浏览器。
系统的线路连接为，NC操作系统用EIA—RS—485线路连接运动控制器。运动控制器用EIA—RS—485线路和嵌入式PLC相联。NC操作系统用以太网来连接TCP/IP协议、全球数字系统。无论是嵌入式还是网络数控系统，都可以实现和工业电脑一样的数控功能。网络数控系统和技术，依靠网络互联，成为在线的控制执行单位，而数控远程控制可以和NC客户联系。
2.2嵌入式网络数控软件体系结构
在嵌入式网络数控软件体系结构中，控制与运算软件是指PLC程序、数控程序以及伺服运动控制软件。而组态软件模块的设计主要是应用于特定的功能。通用性的设计约束开发和标准接口，例如插补计算、运动控制、加工代码编译模块等。
辅助设计系统是为了研究和开发PLC单元、代码、数控单元等。而对于PLC单元、数控单元，以及伺服控制单元，它们都有各自的辅助设计系统。其中，在数控软件的开发系统内，主要分为自动生成软件、下载软件、数控系统定义三部分。
所谓的数控系统定义模块，是利用数控描述语言来描述加工的环境、对象和实现的指标、功能。选择组态软件的版本和嵌入式控制模块的型号。选择嵌入式控制模块的型号，因为硬件模块固然一样，但也会很多种类的型号。从这个意义上来说，选择组态软件版本，也因为每一个功能版本都有着不一样的特定要求和功能结构。数控软件的自动生成，是NCDL描述的数控系统，从而出现最佳匹配和组合的数控软件。下载数控软件，则是将生成数控软件下到同样的嵌入式数控系统内。
【关键词】数控技术，机床加工，应用研究
中图分类号：C37 文献标识码：A
一.前言
随着科学技术的不断发展和进步，生产与自动化的观念逐渐深入人心。数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，而且连发展中国家也大量采用。机械制造业是当前发展最快的行业之一，作为当代制造业的重要工具，数控机床在各个领域中广泛应用，越来越重要。针对数控技术在机床加工中的应用进行深入的研究和探讨。
二.数控机床原理
数控机床一般由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。信息载体即穿孔纸带、穿孔卡、磁带和磁盘等，用于记录程序编制的内容，并通过光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等读入装置输送给数控装置。数控装置是数控机床的核心，也就是常说的NC（普通数控装置） 或CNC（计算机数控装置），NC是数控机床发展初期的一种形式，现在的数控机床大多使用CNC系统。数控装置的作用是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，完成零件加工。伺服系统是数控机床的执行部分，由电动机和传动装置组成。伺服系统接受数控装置传来的指令脉冲信号，控制机床执行件（工作台或刀架）运动的位移和速度。
机床本体主要是机械部件，包括主运动部件、进给运动部件和支承部件等。对于数控机床部件来讲，机械部件结构较通用机床简单，但其各项技术指标要求比通用机床要高。在数控机床上进行加工时，首先根据零件图编制程序，编程的代码和指令格式大多符合ISO标准和相应的国家标准。然后将程序通过信息载体输入到NC或CNC中，由数控系统根据程序内容发出指令，一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动，另一方面控制机床的其它辅助运动，如主轴转速、转向选择，冷却泵的开停等。两方面协同动作，共同完成加工内容。数控机床加工零件的过程如图1所示。
三.数控加工技术具有如下特点 1.生产效率高
由于计算机技术突飞猛进的发展，给数控设备提供了良好的技术基础。在现今科技发达的社会中，数控加工技术是重要组成部分，在现代模具制造业中具有重要作用。目前掌握先进的数控加工技术是模具专业人才适应社会飞速发展的关键，所以掌握数控加工特点与工艺显得尤为重要。它不但可以减轻操作者的劳动强度， 精确加工传统机床无法处理的复杂零件，有效提高加工质量和效率，而且也为改变传统机械行业的生产模式带来进步，同时也为人们的工作模式带来变革。而且还可以改善工人们的劳动条件。另外，数控机床加工足能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通机床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，其综合效率明显提高。
2.加工精度高
数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要。同时，由于在数控机床加工过程中，是用数字程序控制实现自动加工，操作人员并不参与，所以消除了操作者的人为误差，工件的加工精度全部由数控机床保证。且加工误差还可以由数控系统通过软件技术进行补偿校正。同时，由于数控加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响。较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要上艺设计和稃序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度。因此，采用数控加工可以提高零件加工精度和产品质量。
四.数控技术在机床加工中的应用
1.认真分析零件图样，确定工件的装夹方式与设计夹具
能否认真分析零件图样将直接影响零件加工程序的编制及零件加工结果。因此，我们首先，必须审核加工零件轮廓的几何条件，对图样上不详尺寸及封闭的尺寸链进行处理。同时，确定控制其尺寸精度（尺寸公差）所要求的加工工艺，例如，在车削时，如沿X坐标轴运动的方向与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度。另外，在编程前要考虑并确定相关技术处理的方案。此外对零件的表面粗糙度，毛坯，材料与热处理，加工件数的要求均为工序安排及走刀路线的确定等不可忽视的重要参数。其次，确定工件的装夹方式与设计夹具。我们必须要根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，它具有高转速、高精度、高夹紧力、调爪方便、使用寿命长等优点，可获得理想的夹持精度，从而满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。如果采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。
2.确定好加工方案
加工前要对所加工的零件拟定具体的加工方案。加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。数控机床是应用数字控制原理，以数值数据的形式描述操作命令，并按照规定的程序自动进行工作过程的机床。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。所以，加工前必须要对零件进行拟定加工方案。特别是在数控车床加工中，加工工艺的制定则比普通车床显得更为重要，也要更为详细，因为在普通车床加工中，制定了工艺卡，操作者按加工工艺进行操作，在加工中如遇到某些问题，（如在加工内孔时，铁屑堵塞，可停机清理），可灵活进行调整处理，不会受太大影响，而数控车床则不同。数控车床受控于程序指令，加工过程都是自动进行加工的，每一个数据、加工路线、刀具、切削用量的不合理，都会造成工作量的成倍增加。因此，我们必须要对加工工艺过程分析，拟定加工方案，选择合适的刀具和切削用量，确定加工线路和加工内容，设计合适的夹具及装夹方法等。
3.控制金属切削机床
当今机床行业的计算机数控化已成为技术进步的大趋势。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点。机床数控系统、质量与精度、零部件的材料性能等各项技术参数，是以各加工工位、上序的具体技术要求，分解成各个单一的技术指标，因而机床结构相对简洁、数控系统稳定可靠，其加工技艺数据库固化存数控系统中。而金属切削是研究金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。
4.合理编程，高效生产
数控编程就指技术人员根据加工零件的图样和工艺要求，将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作，按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编写加工程序的过程。因此，我们必须坚持合理编程，保证零件加工质量。根据图纸要求编制出的加工程序应符合每个单独的几何要素（即直线，斜线和圆弧等）的要求。在加工程序的编制工作中，应以最少的程序段数来实现对零件的加工，以减少出错的机率，提高编程工作的效率，合理调用G命令使程序段最少构成零件加工的各条程序。对于主程序段数要在保证其加工精度的条件下进行计算才能得到的非曲线轨迹零件的加工，此非圆曲线应按逼近原理划分成若干个主程序段。这种操作不仅可以大大减少参数计算的工作量，还能减少程序输入的时间和机床内存的占有量。合理地选择G命令，不仅可以使程序段减少，还能保证走刀路线最短。
五.结束语
总之，数控技术是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。由于数控机床是机电工业的重要基础装备，是汽车、石化、电子等支柱产业及重矿产业生产现代化的最主要手段，也是世界第三次产业革命的一个重要内容。所以，针对数控技术在机床加工中的应用研究是有着十分重要的意义。
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[4]姜家吉.基于STEP—Nc的数控系统结构与关键技术的研究[J]机床与液压.2010，(6)
1国内外数控系统发展概况
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通用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
2.1.1 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。
2.1.2 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。
2.1.3 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。
2.2功能发展方向
2.2.1 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。
2.2.2 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。
2.2.3 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。
2.3体系结构的发展
2.3.1 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。
2.3.2 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。
2.3.3 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。
3智能化新一代PCNC数控系统
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。
智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、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，形成严密的制造过程闭环控制体系。
参考文献：
