第一篇：光電編碼器在數(shù)控加工機(jī)床中的應(yīng)用

光電編碼器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用探究

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（中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，河南 鄭州 450007）

摘要：在對數(shù)控機(jī)床功能需求分析的基礎(chǔ)上，將光電編碼器進(jìn)行工藝性和實用性分析，證明其在數(shù)控加工的應(yīng)用是符合功能要求的。

關(guān)鍵詞：光電編碼器；數(shù)控機(jī)床；檢測元件

Abstract:：The manufacturability and practical applicability analysis of photoelectric encode was based on the analysis of numerical control machine’s demand.We can prove its use is very successful.Key words：

photoelectric encode;numerical control machine;detecting element

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數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的加工設(shè)備，而實現(xiàn)其安全可靠的運(yùn)行需要精確的檢測和控制，本文在對數(shù)控機(jī)床功能需求分析的基礎(chǔ)上，將光電編碼器進(jìn)行工藝性和實用性分析，驗證其使用的可靠性。

1.數(shù)控機(jī)床對檢測元件的功能需求

數(shù)控機(jī)床作為一種生產(chǎn)設(shè)備，依靠其高精度、高效率的加工優(yōu)勢，在我國的應(yīng)用已日趨廣泛。數(shù)控機(jī)床要實現(xiàn)其安全、可靠的運(yùn)行，離不開各種各樣的檢測元件。檢測元件是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。測量方式可分為直接測量和間接測量。直接測量，就是對機(jī)床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應(yīng)同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機(jī)床的直線位移采用回轉(zhuǎn)型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。

位置檢測裝置是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其作用就是檢測位移量，并發(fā)出反饋信號與數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號相比較，若有偏差，經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件使其向著消除偏差的方向運(yùn)動，直至偏差等于零為止。為了提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，必須提高檢測元件和檢測系統(tǒng)的精度。

光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感 器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動 機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，其原理示意圖如圖1所示；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電 動機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90o的兩路脈沖信號。根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。

圖1 光電編碼器的工作原理

2.1 增量式編碼器

增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90o，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于 基準(zhǔn)點定位。它的優(yōu)點是原理構(gòu)造簡單，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉(zhuǎn)動的絕對位置信息。[1] 2．光電編碼器的實用性分析

圖2 增量式光電編碼器

2.2 絕對式編碼器

絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透 光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應(yīng)每一碼道有一光敏 元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。

圖3 絕對式光電編碼器

目前生產(chǎn)和使用的機(jī)床大多采用的是半閉環(huán)控制方式。大多數(shù)的系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，均將位置編碼器內(nèi)置于驅(qū)動電機(jī)端部，間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。光電編碼器是一種光學(xué)式位置檢測元件，編碼盤直接裝在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，以測出軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。這種檢測方式的特點，是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅(qū)動力矩小，響應(yīng)速度快。而缺點是抗污染能力差，容易損壞。

3．光電編碼器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)器來知道其位置。當(dāng)編碼器停電時，存放在緩沖器或外部計數(shù)器中的數(shù)值將丟失。這說明如果機(jī)床因下班或維修而被迫關(guān)機(jī)時，重新啟動后，編碼器將無法知道其確切位置。解決的方法是增加參考點，編碼器每經(jīng)過參考點，緩沖器或計數(shù)器被清零，數(shù)控系統(tǒng)才知道確切的位置。在回過參考點以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在數(shù)控機(jī)床控制中就有每次開機(jī)先回參考點的操作。機(jī)床的刀具在發(fā)生故障時通常還處于加工位置，與工件有直接接觸，有時甚至還處于工件的內(nèi)部（如鉆孔、攻螺紋等），為了安全地進(jìn)行過參考點動作，必須首先手動將刀具移出加工位置。如果此時刀具的指向與 X，Y，Z 軸成一定角度（多軸機(jī)床），此項操作則變得尤其困難，往往要耗費(fèi)大量的時間和人力。如圖4所示，為FANUC的編碼器為增量使用時，利用擋鐵回零。

圖4

FANUC 參考點返回示意圖

而絕對編碼器的出現(xiàn)，則很好的解決了這一問題。絕對值編碼器旋轉(zhuǎn)時，有與位置一一對應(yīng)的代碼（二進(jìn)制、BCD 碼等）輸出，從代碼的變更即可判別正反方向和位移所處的位置，而無需判向電路。它有一個絕對零位代碼，當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開機(jī)時，仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置的代碼，并準(zhǔn)確地找到零位代碼，可大幅度降低待機(jī)時間與開機(jī)時間，有效縮短原點復(fù)歸時間，還可省略限位開關(guān)，節(jié)省成本。現(xiàn)我國臺灣省及國外的數(shù)控機(jī)床，大多采用絕對式編碼器。

數(shù)控機(jī)床中編碼器的一些使用實例如下所示：

②角編碼器與旋轉(zhuǎn)刀庫連接，編碼器的輸出為當(dāng)前的道具號，如圖6所示。

圖5 編碼器在定位加工中的應(yīng)用

①已知增量式光電編碼器的參數(shù)和大、小皮帶輪的傳動比，若希望當(dāng)加工好一個元件后緊接著加工另一元件，可計算出編碼器給出多少脈沖數(shù)時，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，從而加工工件。如圖5所示。

圖7 編碼器在伺服電機(jī)中的應(yīng)用

③利用編碼器測量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過伺服控制系統(tǒng)控制其各種運(yùn)行參數(shù)，如圖7所示。

4．結(jié) 語

目前，市場競爭愈演愈烈，數(shù)控機(jī)床的高精度和高效率是發(fā)展的方向。利用絕對式編碼器在斷電時仍可讀取機(jī)床的絕對位置，大幅降低開機(jī)時間和待機(jī)時間，提高了效率，還可節(jié)省限位開關(guān)，節(jié)省成本。所以光電編碼器特別是絕對式光電編碼器，在數(shù)控機(jī)床中作為檢測元件的使用是相當(dāng)符合其功能要求的。

圖6 編碼器在刀庫選刀控制中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)：

[1]陸偉.數(shù)控機(jī)床典型檢測元件的應(yīng)用研究[J].Equipment Manufactring Technology,2010,(7):11-12.[2]湯彩萍.FANUC編碼器的研究與應(yīng)用[J].機(jī)床電器,2008,(3):17-18.[3]楊元慶.光電編碼器分類及應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器.1993,(1)：29-30.

第二篇：數(shù)控電火花機(jī)床操作加工

第六章

數(shù)控電火花機(jī)床操作加工

一、概述

電火花加工又稱放電加工（Electrical Discharge Machining 簡稱EDM），是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的新工藝，基本原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖火花放電，產(chǎn)生局部、瞬時高溫，把金屬材料逐步腐蝕，以達(dá)到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。

二、電火花成形加工 1.電火花加工機(jī)床

常見的電火花成形加工機(jī)床由機(jī)床主體、脈沖電源、伺服系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾個部分組成。

（1）機(jī)床主體：包括床身、工作臺、立柱、主軸頭及潤滑系統(tǒng)。用于夾持工具電極及支承工件，保證它們的相對位置，并實現(xiàn)電極在加工過程中的穩(wěn)定進(jìn)給運(yùn)動。

（1）脈沖電源：把工頻的交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。（2）伺服進(jìn)給系統(tǒng)：使主軸作伺服運(yùn)動。

（3）工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作

2．電火花成形加工的原理

電火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、負(fù)電極）之間脈沖火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。要達(dá)到這一目的，必須創(chuàng)造下列條件：

（1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。一般為0.01～0.1mm左右。

（2）脈沖波形是單向的，如圖所示。

（3）放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行。

（4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬熔化或氣化。如圖，自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和工具電極(以下簡稱電極)上。當(dāng)電壓升高到間隙中介質(zhì)的擊穿電壓時，會使介質(zhì)在絕緣強(qiáng)度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。

一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強(qiáng)度最小的地方重復(fù)上述放電過程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個被加工表面由無數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成 極性效應(yīng)

（1）什么是極性效應(yīng)？

在脈沖放電過程中，工件和電極都要受到電腐蝕。但正、負(fù)兩極的蝕除速度不同，這種兩極蝕除速度不同的現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。

（2）為什么會有極性效應(yīng)？ 產(chǎn)生極性效應(yīng)的基本原因是由于

電子的質(zhì)量小，其慣性也小，在電場力作用下容易在短時間內(nèi)獲得較大的運(yùn)動速度，即使采用較短的脈沖進(jìn)行加工也能大量、迅速地到達(dá)陽極，轟擊陽極表面。而正離子由于質(zhì)量大，慣性也大，在相同時間內(nèi)所獲得的速度遠(yuǎn)小于電子。

①當(dāng)采用短脈沖進(jìn)行加工時，大部分正離子尚未到達(dá)負(fù)極表面，脈沖便已結(jié)束，所以負(fù)極的蝕除量小于正極。這時工件接正極，稱為“正極性加工”。

②當(dāng)用較長的脈沖加工時，正離子可以有足夠的時間加速，獲得較大的運(yùn)動速度，并有足夠的時間到達(dá)負(fù)極表面，加上它的質(zhì)量大，因而正離子對負(fù)極的轟擊作用遠(yuǎn)大于電子對正極的轟擊，負(fù)極的蝕除量則大于正極。這時工件接負(fù)極，稱為“負(fù)極性加工”。

（3）極性效應(yīng)在電火花加工過程中的作用

在電火花加工過程中，工件加工得快，電極損耗小是最好的，所以極性效應(yīng)愈顯著愈好，3．電火花加工的特點及應(yīng)用 1)電火花加工的特點

數(shù)控機(jī)床與編程

130(1）優(yōu)點

① 適合于機(jī)械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金 ②可加工特小孔、深孔、窄縫及復(fù)雜形狀的零件，如各種型孔、立體曲面、復(fù)雜形狀的工件，小孔、深孔、窄縫等。(2)缺點

①只能加工導(dǎo)電工件;②加工速度慢;③由于存在電極損耗，加工精度受限制。2）電火花成形加工的應(yīng)用

電火花成形加工主要用于電火花穿孔（用電火花成形加工方法加工通孔）和電火花型腔加工。

電火花穿孔加工主要用于加工沖模和異形孔，電火花型腔加工主要用于加工各類型腔模和各類復(fù)雜的型腔零件。

型腔加工屬于盲孔加工，金屬蝕除量大，工作液循環(huán)困難，電蝕產(chǎn)物排除條件差，電極損耗不能用增加電極長度和進(jìn)給來補(bǔ)償；加工面積大，加工過程中要求電規(guī)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)范圍也較大；型腔復(fù)雜，電極損耗不均勻，影響加工精度。

4．影響電火花成形加工因素 1）影響加工速度的因素

（1）加工速度以mm3 /min表示。（2）增加矩形脈沖的峰值電流和脈沖寬度；減小脈間；合理選擇工件材料、工作液，改善工作液循環(huán)等能提高加工速度。

2）影響加工精度的因素

工件的加工精度除受機(jī)床精度、工件的裝夾精度、電極制造及裝夾精度影響之外，主要受放電間隙和電極損耗的影響。

(1)電極損耗對加工精度的影響 在電火花加工過程中，電極會受到電腐蝕而損耗，電極的不同部位，其損耗不同。

（2）放電間隙對加工精度的影響

①由于放電間隙的存在，使加工出的工件型孔(或型腔)尺寸和電極尺寸相比，沿加工輪廓要相差一個放電間隙(單邊間隙)；

②實際加工過程中放電間隙是變化的，加工精度因此受到一定程度的影響。3）影響表面質(zhì)量的因素

脈沖寬度、峰值電流大，表面粗糙度值大。5.電火花成形加工工藝

1）電火花冷沖模穿孔加工工藝方法

(1）直接法 直接法是用加長的鋼凸模作電極加工凹模的型孔，加工后將凸模上的損耗部分去除。凸、凹模的配合間隙靠控制脈沖放電間隙來保證。

(2）混合法 凸模的加長部分選用與凸模不同的材料，如鑄鐵、銅等粘接或釬焊在凸模上，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。當(dāng)凸、凹模配合間隙很小不好直接保證放電間隙時時，可將電極的工作部分用化學(xué)浸蝕法蝕除一層金屬，反之，可以用電鍍法將電極工作部位的斷面尺寸均勻擴(kuò)大以滿足加工時的間隙要求。

2）電火花型腔加工工藝方法

(1）單電極加工方法 單電極加工法是指用一個電極加工出所需型腔。用于下列幾種情況：

①用于加工形狀簡單、精度要求不高的型腔，加工經(jīng)過預(yù)加工的型腔。

②用機(jī)床搖動加工型腔。首先采用低損耗、高生產(chǎn)率的粗規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工，然后利用搖動按照粗、中、精的順序逐級改變電規(guī)準(zhǔn)、加大電極的平動量，以補(bǔ)償前后兩個加工規(guī)準(zhǔn)之間型腔側(cè)面放電間隙差和表面微觀不平度差，實現(xiàn)型腔側(cè)面仿型修光，完成整個型腔模的加工。

數(shù)控機(jī)床與編程

131(2）多電極加工法 多電極加工法是用多個電極，依次更換加工同一個型腔。每個電極都要對型腔的整個被加工表面進(jìn)行加工。用多電極加工法加工的型腔精度高，尤其適用于加工尖角、窄縫多的型腔。

(3）分解電極法 分解電極法是根據(jù)型腔的幾何形狀，把電極分解成主型腔電極和副型腔電極分別制造。

3）電極材料

(1)常用電極材料的種類和性能見表。(2）電極材料的選用

①電火花穿孔：紫銅、鑄鐵、鋼等。

②型腔加工常用電極材料主要是石墨和紫銅。紫銅組織致密，適用于形狀復(fù)雜輪廓清晰、精度要求較高模具。石墨電極容易成形，密度小，宜作大、中型電極。4）電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換

(1)什么是電規(guī)準(zhǔn)？電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)稱為電規(guī)準(zhǔn)。(2)電規(guī)準(zhǔn)的選擇

在生產(chǎn)中主要通過工藝試驗確定電規(guī)準(zhǔn)。通常要用幾個規(guī)準(zhǔn)才能完成凹模型孔加工的全過程。電規(guī)準(zhǔn)分為粗、中、精三種。從—個規(guī)準(zhǔn)調(diào)整到另一個規(guī)準(zhǔn)稱為電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。

①粗規(guī)準(zhǔn) 主要用于粗加工。對它的要求是生產(chǎn)率高，工具電極損耗小。被加工表面的粗糙度Ra＞12．5μm。采用較大的電流峰值，較長的脈沖寬度(ti＝20～60μs)。

②中規(guī)準(zhǔn) 是粗、精加工間過度性加工所采用的電規(guī)準(zhǔn)，③精規(guī)準(zhǔn) 用來進(jìn)行精加工，要求在保證沖模各項技術(shù)要求（如配合間隙、表面粗糙度和刃口斜度）的前提下盡可能提高生產(chǎn)率。小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度(ti＝2～6μs)。被加工表面粗糙度可達(dá)Ra =1.6～0.8μm。

5）電極的裝夾與校正

在電火花加工中，機(jī)床主軸進(jìn)給方向都應(yīng)該垂直于工作臺。因此工具電極的工藝基準(zhǔn)必須平行于機(jī)床主軸頭的垂直坐標(biāo)。即工具電極的裝夾與校正必須保證工具電極進(jìn)給加工方向垂直于工作臺平面。

(1)工具電極的裝夾

由于在實際加工中碰到的電極形狀各不相同，加工要求也不一樣。常用的電極夾具有如圖幾種。

(2)工具電極的校正

工具電極的校正方式有自然校正和人工校正兩種: ①自然校正就是利用電極在電極柄和機(jī)床主軸上的正確定位來保證電極與機(jī)床的正確關(guān)系；

②人工校正一般以工作臺面x、y水平方向為基準(zhǔn)，用百分表、千分表、塊規(guī)或角尺在電極橫、縱(即x、y方向)兩個方向作垂直校正和水平校正，保證電極軸線與主軸進(jìn)給軸線一致，保證電極工藝基準(zhǔn)與工作臺面x、y基準(zhǔn)平行。

6）課堂討論已知零件是電機(jī)風(fēng)葉塑料模，電火花加工如圖電機(jī)風(fēng)葉塑料模型腔，已知材料為45號鋼，型腔表面粗糙度Ra＝2.5μm，討論以下問題：

? 分析零件圖； ? 選擇電極的材料； ? 選擇加工方式；

? 加工中應(yīng)注意的其它問題。

數(shù)控機(jī)床與編程 132

第三篇：最先進(jìn)的數(shù)控加工機(jī)床

此機(jī)器為德國著名的德馬吉DMG Deckel Maho 5軸萬能機(jī)床，使用德國openmind公司hypermill軟件。

日本Daishin Seiki公司為了紀(jì)念公司創(chuàng)立50周年，使用于德馬吉DMU 60P DUOBLOCK 5軸聯(lián)動高精度數(shù)控加中心，將一塊鋁錠一次成型加工成為一個十分精巧的山地摩托頭盔，這也獲得了09年日本機(jī)械加工獎的金獎。Dsishin seikl公司使用了德國hypermill 的軟件版本號2009.1，他們表示希望通過制造此頭盔將此機(jī)器和軟件發(fā)揮到極限，展示公司的實力，三位工程師花費(fèi)了總計約150小時進(jìn)行編程。

德國DMU 60 P duoBLOCK數(shù)控機(jī)床指標(biāo)----

僅為 4.5 秒的屑-屑換刀時間，以及極高的機(jī)床精度，使得該系列萬能銑床成為了5軸加工中心新的里程碑。通過 duoBLOCK®方案與帶一體式、直接測量系統(tǒng)的精確回轉(zhuǎn)工作臺的組合，duoBLOCK®機(jī)床展現(xiàn)出更大的準(zhǔn)確度、高動態(tài)性能以及由此帶來的生產(chǎn)率的大幅提高。以最小的底座提供600 x 700 x 600 mm的大型加工空間是 DMU 60 P duoBLOCK®的另一大亮點。這些令人難忘的性能還可以通過各種選配項得到進(jìn)一步的提高。

> 大尺寸優(yōu)化加工空間具有最佳的暢通性和更高的透明度、配有 19" 顯示屏的 DMG ERGOline®Control 控制面板和最先進(jìn)的 5 軸控制技術(shù)

> 現(xiàn)在600 系列也提供了 duoBLOCK®方案的更多價值：在精度、堅固性、動態(tài)性和人體工程學(xué)方面都具突出表現(xiàn)

> 標(biāo)配快速、垂直的鏈?zhǔn)降稁欤蛇x配最多 180 個刀位

> 供各種應(yīng)用情況使用的主軸型號： 12,000 rpm, 18,000 rpm, 24,000 rpm

> 精密加工重達(dá) 700 kg 的重型工件

五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，這種機(jī)床系統(tǒng)對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設(shè)備等等行業(yè)有著舉足輕重的影響力。現(xiàn)在，大家普遍認(rèn)為，五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、大型柴油機(jī)曲軸等等加工的唯一手段。也是鑒于此美國歐盟及日本一直將一些高精度的五軸機(jī)床列為限制出口產(chǎn)品

第四篇：淺談數(shù)控加工模擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

淺談數(shù)控加工模擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

天臺職業(yè)中專

周德相

【摘要】數(shù)控加工技術(shù)是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，要掌握好這種技術(shù)，數(shù)控教學(xué)必須同數(shù)控實訓(xùn)相結(jié)合，本文探討了通過在實際的教學(xué)過程中，應(yīng)用數(shù)控加工模擬仿真軟件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控的積極性，來提高教學(xué)效果和實訓(xùn)效果，解決了實訓(xùn)中存在的一些問題。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工模擬仿真、數(shù)控加工技術(shù)、理論教學(xué)、實訓(xùn)、GSK——980T

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)正在得到廣泛的應(yīng)用，數(shù)控人才成為勞動力市場急需的人才，如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要、掌握數(shù)控機(jī)床編程知識和操作技術(shù)的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學(xué)工作者必須研究的問題。

數(shù)控機(jī)床科技含量高，品種繁多、價格較高，一臺數(shù)控車床通常需十來萬，數(shù)控銑床則一般需二三十萬，而一臺數(shù)控加工中心價格更高，少則幾十萬多則幾百萬。作為中職學(xué)校，就一個班五十人來說，則至少需投入同種機(jī)床10幾臺，才能展開正常的實訓(xùn)教學(xué)工作，所以投入至少上百萬，同時數(shù)控機(jī)床的實訓(xùn)消耗多，成本高，比如刀具、工件材料的消耗，每生少則也需好幾十元。所以數(shù)控機(jī)床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實作訓(xùn)練，即使是實力雄厚的培訓(xùn)院校和企業(yè)既無必要也無力承擔(dān)起此種消耗與投入。因此探索一種新的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式來達(dá)到投入少、見效快、培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)性強(qiáng)、企業(yè)歡迎的教學(xué)模式勢在必然，這種教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)既區(qū)別于傳統(tǒng)的機(jī)械加工培養(yǎng)模式又與一般的機(jī)電專業(yè)有不同。運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)教學(xué)是解決這一問題的重要途徑。

一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

1、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的軟件形式很多，有的是數(shù)控機(jī)床本身自帶的仿真系統(tǒng)，但這種數(shù)控機(jī)床的仿真系統(tǒng)在教學(xué)中局限性較大，不適于教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練；還有的是一些先構(gòu)圖而后自動編程仿真軟件，也不適應(yīng)手工編程教學(xué)的要求。我們選用的是上海宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有目前國內(nèi)大部分的數(shù)控系統(tǒng)，包括ＦＵＮＡＣ、ＳＩＭＥＮＳ、ＰＡ系統(tǒng)、廣州數(shù)控、華中數(shù)控、大森數(shù)控等，是一種集各種系統(tǒng)于一身的富有價值的教學(xué)輔助工具。它可以實現(xiàn)對數(shù)控車床、數(shù)控銑床和數(shù)控加工中心加工零件全過程的仿真，其中包括機(jī)床選擇、毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試，具有多系統(tǒng)、多機(jī)床、多零件的加工仿真模擬功能。

2、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用方法：

如何運(yùn)用這套軟件進(jìn)行教學(xué)呢，我們在教學(xué)中主要從以下幾個方面進(jìn)行探索與實踐。

(1)靈活應(yīng)用教學(xué)方法，課堂教學(xué)中變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)

現(xiàn)在，大部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的學(xué)生依然選擇讀普高，就讀職高的基本都是學(xué)習(xí)成績、學(xué)習(xí)習(xí)慣較差的三類生，對于這部分學(xué)生，教師的要展開有效的教學(xué)工作很困難，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已很難使學(xué)生接受，因此，利用先進(jìn)的教學(xué)方法、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。而利用上海宇龍仿真系統(tǒng)平臺進(jìn)行教學(xué)，并嫻熟地運(yùn)用行動導(dǎo)向的教學(xué)方法，在課堂教學(xué)中真正體現(xiàn)學(xué)生為主體，突出顯示學(xué)生動手動腦的活動，變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中，教師起引導(dǎo)作用，即對學(xué)生活動中遇到困難或無法下手的問題進(jìn)行引導(dǎo)、講解。課堂教學(xué)中每節(jié)課的知識點盡可能集中，深入淺出，便于學(xué)生掌握編程方法與技巧。(2)恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其課堂教學(xué)中的作用

教師應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的在教學(xué)中的應(yīng)用方法，擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置，既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用，也不能在教學(xué)中教師唱獨(dú)角戲采用常規(guī)的教學(xué)模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)該科學(xué)地、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用。

數(shù)控加工技術(shù)是理論、實踐性均很強(qiáng)的課程，它應(yīng)該是在已完成其它專業(yè)基礎(chǔ)理論教學(xué)、專業(yè)教學(xué)。教學(xué)中應(yīng)妥善安排該課程課堂教學(xué)與上機(jī)仿真教學(xué)的課時比例，一般為1：1。教師在數(shù)控加工技術(shù)的課堂教學(xué)中應(yīng)重點解決編程方法并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)在編程中工藝問題的處理，學(xué)生上機(jī)則利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)解決程序校驗以及不同系統(tǒng)不同機(jī)床的操作問題，每次上機(jī)學(xué)生都有明確的課題，在上機(jī)前教師應(yīng)利用多媒體教學(xué)進(jìn)行操作演示，并在學(xué)生上機(jī)中進(jìn)行巡回指導(dǎo)，學(xué)生在計算機(jī)上應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件進(jìn)行編程與操作，既可使學(xué)生更快更好地掌握數(shù)控專業(yè)技能，又培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力、解決實際問題的能力。

(3)科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，循序漸近掌握數(shù)控編程與操作技巧

結(jié)合本校實際情況（擁有GSK980T數(shù)控車床一臺、浙大晨光數(shù)控車、銑各一臺，華中數(shù)銑一臺，線切割一臺）和本地區(qū)數(shù)控加工的發(fā)展情況（以FANUC數(shù)控車床和數(shù)控銑床為主，另有小部分的華中，西門子等系統(tǒng)），在教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的安排分為三個模塊。第一模塊為基礎(chǔ)模塊，在重點講解與訓(xùn)練常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心的基本編程方法、操作及應(yīng)用，這一模塊是編程基礎(chǔ)教學(xué)，也是教學(xué)重點，為后面學(xué)習(xí)GSK980T系統(tǒng)和華中系統(tǒng)打好基礎(chǔ)，雖然系統(tǒng)不同，但在編程方面的常用指令和格式是一樣，要使學(xué)生在以后實習(xí)和工作中能靈活應(yīng)用，所以必須使學(xué)生熟練掌握，靈活應(yīng)用基本編程指令；其二為實訓(xùn)提高模塊，重點在GSK980T數(shù)控車床和華中數(shù)控銑床上展開，通過仿真與實際操作相結(jié)合，使學(xué)生掌握這兩種系統(tǒng)的車削和銑削加工，編程以及線切割加工編程，然后通過數(shù)控實訓(xùn)使學(xué)生切實掌握數(shù)控加工技術(shù)；模塊三為理論拓展模塊，主要通過模擬仿真，使學(xué)生接觸不同類型的數(shù)控系統(tǒng)的編程，如西門子系統(tǒng)、大森系統(tǒng)等。此模塊，在教學(xué)中根據(jù)實際情況安排教學(xué)，拓寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)生對不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力。經(jīng)過這種訓(xùn)練后上崗，學(xué)生反映所看到的數(shù)控操作面板都已熟悉，能夠信心十足的面對所操作的數(shù)控機(jī)床，較快適應(yīng)所從事的工作。(4)探索新的測驗、考試方法，正確進(jìn)行教學(xué)評價，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識和自覺性

上機(jī)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程與操作練習(xí)時以教師評價為主，平時教師通過對學(xué)生保存的操作記錄和零件進(jìn)行打分，及時登記成績。考試可采用理論考試、模擬仿真與實際操作相結(jié)合進(jìn)行，比例為3：3：4，避免以往只會理論，不會操作的純理論的書面考試。同時又更加注重了實際操作的要求，將更多地、客觀地關(guān)注學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)效果。所選測試題應(yīng)與課堂教學(xué)、上機(jī)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的練習(xí)要求相適應(yīng)，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識、學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)的自覺性和自信心。教師在教學(xué)中有明確的教學(xué)目的，逐個系統(tǒng)、逐種機(jī)床進(jìn)行講解及安排練習(xí)，因人施教，因材施教，恰到好處。

二、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用效果存在的問題及解決的方法

1、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用效果

（1）應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)應(yīng)用軟件之前，數(shù)控加工技術(shù)課程的理論教學(xué)與其他課程教學(xué)模式相同，主要是課堂教學(xué)，學(xué)生對自己所編的程序正確與否是通過教師批改作業(yè)來知曉的。這種方法教師檢查程序需逐個程序段進(jìn)行查閱，內(nèi)容多而十分麻煩，一些在數(shù)控機(jī)床上常常無法運(yùn)行的編程錯誤也不易查出，而這些問題的解決在實際數(shù)控編程中是十分重要的。至于數(shù)控操作問題，在黑板上講各按鍵的作用、名稱與使用更是一件費(fèi)力不討好的事，習(xí)者枯燥，教者乏味。引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)以后，學(xué)生所編程序可以直接在計算機(jī)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的模擬加工演示，對程序編寫和書寫的錯誤能直接看出，機(jī)床操作面板的使用與零件的加工過程也和實際加工情況十分相似，學(xué)生可以從任意角度觀察數(shù)控機(jī)床加工過程，毛坯加工為成品的過程歷歷在目，直觀形象，便于學(xué)習(xí)與掌握，編程與操作的作業(yè)可以直接在計算機(jī)上檢查，每次有檢查，次次有結(jié)果，使學(xué)生對這門課程有了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，常常是剛上完這一堂課又急切地盼望著下一堂課的到來，甚至提出增加課時，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與積極性大為提高。同時在教學(xué)過程中也嘗試采用分組討論的教學(xué)方法，通過學(xué)生之間對編程，操作的討論，進(jìn)一步掌握數(shù)控編程技巧，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。

(2)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)可以降低技能訓(xùn)練成本提高訓(xùn)練效率和安全性 數(shù)控機(jī)床是一種較為昂貴的機(jī)電一體化的新型設(shè)備，如果初學(xué)時就讓學(xué)生直接在數(shù)控機(jī)床上操作，可能出現(xiàn)撞壞車刀、損壞工件與機(jī)床、浪費(fèi)材料等現(xiàn)象，甚至因操作失誤對學(xué)生造成人身危害。引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)后，可以大大降低訓(xùn)練的消耗，同時也解決了學(xué)生多，機(jī)床少，教師少的現(xiàn)實問題。通過前期的模擬仿真練習(xí)，后再進(jìn)行幾次實際操作就能達(dá)到事半功倍的效果，大大提高了實習(xí)效率降低了實習(xí)成本。

2、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的負(fù)面效應(yīng)及應(yīng)對的方法

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種模擬教學(xué)應(yīng)用軟件，它不能也不可能全盤代替教學(xué)，尤其是技能訓(xùn)練。如果教師一味地依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)而將學(xué)生放任自流，必將 會引起一些負(fù)面效應(yīng)，為了將這些負(fù)面效應(yīng)的影響減少到最低程度，我們應(yīng)拿出切實可行的應(yīng)對的方法。

首先，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過程的模擬并非真實加工過程，它無法代替學(xué)生在真實切削加工的實際感受，尤其是切削用量的選擇，它無法進(jìn)行控制，只能對切削深度過大時加以限制。因此，學(xué)生在應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行編程與操作訓(xùn)練時，往往容易忽視切削用量的選擇、數(shù)控刀具的選用、零件的裝夾方法，而這些程序一旦應(yīng)用在實際中便可能出現(xiàn)打刀或影響實際零件的加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)效率等問題；對此教師應(yīng)引起足夠的重視。可以通過在應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行初期訓(xùn)練前，學(xué)生已進(jìn)行數(shù)控機(jī)床和通用機(jī)床加工認(rèn)識實習(xí)及通用機(jī)床的實訓(xùn)，學(xué)生已學(xué)會刃磨車刀，熟悉機(jī)床加工的各種方法及切削用量的選擇技巧，已建立了較為扎實的機(jī)械加工的感性認(rèn)識，同后階段的實際數(shù)控機(jī)床的操作訓(xùn)練、綜合課題的強(qiáng)化訓(xùn)練，以及畢業(yè)前的到對口企業(yè)的數(shù)控機(jī)床實習(xí)來解決，方可彌補(bǔ)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)的這一缺陷。

其次，我國的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件的設(shè)計與應(yīng)用尚處在剛剛起步的階段，與國外一些較為成熟的職業(yè)技術(shù)教育數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件相比還有一些差距，仍有不少亟待完善之處，有些指令無法執(zhí)行，有些功能同實際機(jī)床有些許出入，比如我們在教學(xué)過程中碰到過GSK980系統(tǒng)對刀時跟實際機(jī)床有一些不同，使學(xué)生對編程理論產(chǎn)生疑惑而無所適從，這就對它的使用范圍有所限制，任課教師應(yīng)該熟悉這一差別，及時加以說明，并積極與數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計方進(jìn)行聯(lián)系以便及時予以改進(jìn)。

其三，在利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件進(jìn)行技能訓(xùn)練時容易使學(xué)生對計算機(jī)產(chǎn)生依賴心理，沉迷于仿真加工，而疏于上數(shù)控機(jī)床操作。個別學(xué)生甚至趁老師不注意上網(wǎng)或玩電游。這就要求數(shù)控實訓(xùn)教師提高管理能力和教學(xué)水平，合理分組科學(xué)安排應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件進(jìn)行技能訓(xùn)練的時間，仿真訓(xùn)練與操作訓(xùn)練在后階段應(yīng)穿插進(jìn)行，科學(xué)管理就可將這一負(fù)面效應(yīng)減少到最低程度。

數(shù)控加工仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用尚在起步與研究探索階段，只要積極思考在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動采取應(yīng)對措施，我們正確發(fā)揮其在教學(xué)中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

1、《數(shù)控設(shè)備與編程》

主編

楊仲岡

高等教育出版社

2、《數(shù)控加工技術(shù)》

主編

朱鵬超

高等教育出版社

3、《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》

中國勞動保障出版社

4、《教育學(xué)》

南開大學(xué)出版社

5、《數(shù)控車床工實訓(xùn)與職業(yè)技能鑒定》 主編 任級三 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社

第五篇：數(shù)控加工及應(yīng)用專業(yè)個人簡歷

姓名；林來順族民;漢

性別；男身高;176cm

年齡；2

3籍貫；湖北黃岡

畢業(yè)學(xué)校;黃岡高級技工學(xué)校

職稱；高級

專業(yè);數(shù)控加工及應(yīng)用

應(yīng)聘職位;數(shù)控車,聯(lián)系方式；***

期望工資；3200

技能；熟練的操作數(shù)控車《西門子802d，廣數(shù)980td，發(fā)那科0itc/0itd，開恩帝1000i，華中等系統(tǒng)》

數(shù)控車的自動編程caxa

數(shù)銑-加工中心-普銑-車-鉆-都會基本操作及其加工工藝！

能操作autocad及簡單的辦公軟件,培訓(xùn)經(jīng)歷;

07年機(jī)械制圖培訓(xùn)第七介藍(lán)圖杯競賽中個人一等獎

08年華中數(shù)控第三介華中數(shù)控杯二等獎

09年祥云杯數(shù)控比賽杰出青年技能能手！

工作經(jīng)歷;

08年8月~09年3月上海寶開工貿(mào)發(fā)展有限公司數(shù)控車床[編程到加工]

09年03月~10年7月湖北鐵龍船舶配件數(shù)控車床[編程到加工]

自我總結(jié)；

我是個性格不很開朗的小伙子，敢與面對現(xiàn)實的殘酷！知曉了生活并非都于我所愿，但我堅信以自己的笨鳥先飛不怕吃苦的勁頭!非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)，在不斷的學(xué)習(xí)和工作中養(yǎng)成的嚴(yán)謹(jǐn)、踏實的工作作風(fēng)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的優(yōu)秀品質(zhì)，使我深信自己完全可以在崗位上守業(yè)、敬業(yè)、更能創(chuàng)業(yè)！