計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

韓召偉

摘要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的不斷深入，以及在社會(huì)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ?、生活和學(xué)習(xí)中的重要組成部分。在機(jī)械加工、制造領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)機(jī)械加工中存在的諸多問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提高。本文以計(jì)算機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用為研究?jī)?nèi)容，從多個(gè)角度分析計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)，從而更加深刻的認(rèn)識(shí)計(jì)算技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)融合所帶來(lái)的巨大變革。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng) 應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為傳統(tǒng)機(jī)械加工、制造領(lǐng)域中存在的精度差、速度慢、產(chǎn)量低等問(wèn)題找到了解決辦法，以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用，除解決以上問(wèn)題外，還能夠進(jìn)行各種曲面、曲線等復(fù)雜零部件的加工，這一優(yōu)勢(shì)使得數(shù)控系統(tǒng)在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控系統(tǒng)

早期計(jì)算機(jī)因體積龐大，操作復(fù)雜等問(wèn)題一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，在20世紀(jì)80年代以后，微型計(jì)算機(jī)的面試，以及更加友好的人機(jī)界面系統(tǒng)，使這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速普及。并且，結(jié)合計(jì)算機(jī)多類型軟件設(shè)計(jì)功能，計(jì)算機(jī)技術(shù)完成了在其它行業(yè)的滲透，其中就包括機(jī)械加工、制造行業(yè)，如數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。作為現(xiàn)階段使用較為廣泛的機(jī)械生產(chǎn)輔助設(shè)備，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工效率的提高，且產(chǎn)品精度、質(zhì)量也得到了一定改善，并帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

2 數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

由于數(shù)控系統(tǒng)完美的使用了嵌入式微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，使其擁有了以下傳統(tǒng)機(jī)械加工、制造設(shè)備所不具備的優(yōu)勢(shì)。

2.1 數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性

作為設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo)，融合了計(jì)算技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)有著較高的可靠性，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廣州數(shù)控設(shè)備有限公司（GSK）生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)無(wú)故障工作周期可達(dá)5年，在科學(xué)維護(hù)、保養(yǎng)的情況下，這一數(shù)值能夠達(dá)到10年以上。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化的提高和開放性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在技術(shù)層面，為實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)編程的可靠性、便捷性，研究人員增加了多個(gè)開放式接口，并且，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，也為后期系統(tǒng)升級(jí)預(yù)留了多個(gè)可更新的模塊，兼容性較傳統(tǒng)設(shè)備大大提高。不僅如此，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)可以完成在線實(shí)時(shí)更新，利用串行同步接口、網(wǎng)絡(luò)接口等形式，根據(jù)用戶要求，隨時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，極大的提高了生產(chǎn)效率和精度。

2.3 智能化的實(shí)現(xiàn)

在機(jī)械加工、制造過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)利用多個(gè)部位的傳感器設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確感知加工過(guò)程中的參數(shù)變化情況，計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器所反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速計(jì)算，如溫度、濕度、硬度、表面光潔度等參數(shù)，如某一參數(shù)超出了設(shè)定閩值，則數(shù)控系統(tǒng)則可以根據(jù)預(yù)設(shè)方案進(jìn)行智能化的調(diào)整。不僅如此，在數(shù)控系統(tǒng)模型編程過(guò)程中，利用全系掃描技術(shù)的自動(dòng)編程已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，這一技術(shù)的普及將促進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)智能化的進(jìn)一步升級(jí)。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用方向

為實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的智能化、精準(zhǔn)化等特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用主要包括輔助數(shù)控加工與輔助編程兩個(gè)方面。所謂輔助數(shù)控加工，是指在數(shù)控工藝分析、參數(shù)設(shè)置、幾何分析、刀位軌跡、刀位仿真、加工仿真等處理過(guò)程進(jìn)行預(yù)處理，以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算機(jī)輔助編程則是利用計(jì)算機(jī)軟件編制加工程序，其分為源程序編制、目標(biāo)程序編制兩個(gè)階段，計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)對(duì)源程序進(jìn)行翻譯、計(jì)算，得出相應(yīng)的參數(shù)信息，而后將相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，對(duì)刀具中心軌跡、刀位偏差等加工信息進(jìn)行固化。數(shù)控輔助加工與輔助編程簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)編程中的工作量，并通過(guò)軟件的自適應(yīng)調(diào)整減少了人為誤差的出現(xiàn)，隨著計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，基于源程序的二次開發(fā)將成為研究人員的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，數(shù)控系統(tǒng)的差異化也將由此得到展現(xiàn)。

4 計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)中的有效應(yīng)用

在機(jī)械加工、制造領(lǐng)域，人們將融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)的輔助制造系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)離散產(chǎn)品的加工、裝配、檢測(cè)、包裝等諸多過(guò)程，這也就是計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)（CAM）。

計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的功能主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和過(guò)程自動(dòng)化兩個(gè)方面，所涵蓋內(nèi)容有計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)數(shù)控等。對(duì)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，則是將存儲(chǔ)與計(jì)算機(jī)內(nèi)部的源程序轉(zhuǎn)換為數(shù)控系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)控語(yǔ)言，這是數(shù)控系統(tǒng)能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)指令操作的前提?；谧詣?dòng)化的角度分析，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全流程的自動(dòng)化處理，由計(jì)算機(jī)直接控制數(shù)控系統(tǒng)中的各部分完成機(jī)械零部件的加工、組裝等工序。

在組成上來(lái)看，計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)包括硬件、軟件兩個(gè)部分，硬件是指組成數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床、加工中心、傳送裝置、存儲(chǔ)裝置、檢測(cè)裝置、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備等;軟件則包括數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)軟件、工藝文件、計(jì)劃編制、標(biāo)準(zhǔn)化等。除此之外，還包括數(shù)控系統(tǒng)對(duì)外數(shù)據(jù)接口部分，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程管理功能，用戶可以通過(guò)對(duì)外數(shù)據(jù)接口，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送指令，以完成相應(yīng)的動(dòng)作。

然而，計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)并未實(shí)現(xiàn)完整意義上的智能化，即便在CAD/CAM編程技術(shù)已經(jīng)得到普及的情況下，源程序中的部分內(nèi)容編制依然需要人工完成。國(guó)外目前采用的全息掃描編程技術(shù)不僅成本較高，其技術(shù)難度也較大，在技術(shù)封鎖的情況下，我國(guó)還需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的一段時(shí)間才能夠掌握。因此，現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的改進(jìn)應(yīng)集中在編程語(yǔ)言的二次開發(fā)方面，簡(jiǎn)化人工參與過(guò)程，在確保精度的前提下，提高其自動(dòng)化、智能化程度。

這里需要注意的是，簡(jiǎn)化人工參與過(guò)程并不意味著人的作用的降低，從某種意義上說(shuō)，人力成本的減少，卻提高了單個(gè)人力成本創(chuàng)造的價(jià)值，這對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)效率的提高有著較為積極的意義。

5 總結(jié)

數(shù)控系統(tǒng)數(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械加工、制造領(lǐng)域滲透的結(jié)果，在傳統(tǒng)機(jī)械加工、制造理念的基礎(chǔ)上，推動(dòng)了以智能化、自動(dòng)化、高精度、高效率等優(yōu)勢(shì)于一體的數(shù)控系統(tǒng)的普及。研究計(jì)算機(jī)技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅有助于了解數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)，也能夠?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)的改進(jìn)提出具有針對(duì)性的意見和建議。

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