| 数控机床课的教学探讨(2)
2.4.数控机床的特点
认识了数控机床，并且知道了它与普通机床有哪些不同，数控机床的特点就好讲了。先来看看数
控机床的优点:
1) 对零件加工的适应性强、灵活性好，特别适用于多品种小批量的生产和新产品的研制。当今
的制造业，产品更新换代越来越快，生产周期越来越短，长时期单一品种的大批量生产越来越少。传
统的加工机床己经不能满足要求，加工机床的柔性化程度已经成为人们必须考虑和解决的问题。数控
机床就是适应这种需要而出现的一种新型加工机床。它不同于传统的机床，采用数字化技术和计算
机进行控制，各个部件的动作是按照预先编好的数控加工程序进行的，它不需要制造、更换许多工
具、夹具和量具，更不需要重新调整机床，因此可以很快地从加工一种零件转变为加工另一种零件。
这就为单件、小批以及试制新产品提供了极大的便利。并且新的工艺要求改变、新的技术出现等，均
可通过灵活地增加或改变系统控制软件而添加到数控系统当中。
2) 加工生产率高。零件加工所需要的时间包括机动时间与辅助时间两部分。数控机床能够有效
地减少这两部分时间，因而加工生产率比普通机床高得多。数控机床主轴转速和进给量的范围比普通
机床的范围大，每一道工序都能选用最合理的切削用量;良好的结构刚性允许数控机床进行大切削用
量的强力切削，有效地节省了机动时间。数控机床移动部件的快速移动和定位均采用了加速与减速
措施，因而选用了很高的空行程运动速度，消耗在快进、快退和定位的时间要比一般机床少得多;数
控机床在更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，而零件又都安装在简单的定位夹紧装置中，
用于停机进行零件安装调整的时间可以节省不少;另外，有些数控机床还具有一些辅助装置，如储备
刀具的刀库、自动换刀装置、自动托盘交换装置等，减少了辅助时间;
3) 加工精度高、加工质量稳定可靠。为什么数控机床的加工精度高?我们来分析一下。第一，
普通机床的加工精度低，有一个最重要的原因，就是它本身的设计精度和制造精度低，因此很难加工
出高精度的零件。而数控机床在设计与制造机床本体时采取了一系列有利措施，比如:数控机床的传
动系统更为简单，传动装置的间隙更小，而且采取了消除爬行措施，这就降低了传动误差，增加了进
给传动系统的灵敏性;数控机床的结构、整体布局更加合理，结构强度、刚度和防止热变形能力得到
增强;第二，数控进给系统的位移分辨率更高，可达0.001mm;第三，数控机床具有误差补偿功能，
进一步减小了零件的制造误差。那为什么说数控机床加工质量稳定呢?从前面讲的数控加工过程可以看出来，操作工人除了进行必要的辅助工作外，并不参与实际的切削加工，这大大降低了人为操作
误差的影响;再有，数控机床的稳定性能比普通机床好，因而同一批加工零件的尺寸一致性好，产品
合格率高，加工质量稳定可靠。
当然数控机床还有其它一些优点，但由于篇幅的限制，在这里就不一一叙述了。
数控机床确实存在一般机床所不具备的许多优点，因而逐渐得到了推广应用，但它还不能完全代替其它类型的机床，也还不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。数控机床在使用中暴露
出的问题，在此仅举其一说明。
数控机床设备费用高，应用受到一定的限制。图3表示了通用机床、专用机床与数控机床加工批
量与综合费用的关系。
图3：零件加工批量与综合费用的关系
从图中可以看出零件加工批量增大对于选用数控机床是不利的。原因就是数控机床设备费用高
昂，与大批量生产采用的专用机床相比其效率还不够高。另外，零件的复杂程度也与机床的选用有
定关系，选用数控机床加工简单的零件，经济上不划算。
2.5.数控编程
数控编程是实现数控机床柔性化的基础，在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩
短产品研制周期等方面发挥着重要作用。简单零件的加工可以采用手工编程技术，但对形状复杂的零
件，手工编程既繁琐费时，又容易出错。为提高数控机床的利用率，必须采用自动编程技术。20世
纪50年代，美国麻省理工学院设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT
语言，此后数控语言编程迅速发展。但数控语言仍然要记忆很多的符号和规则，仍然要写长长的程序
清单。随着计算机技术的突飞猛进，90年代初，人们开始探索一种新的编程方法，直接用图形方式输
入零件的几何要素、编辑加工路径、设定工艺参数并且自动生成数控代码，这就是图形编程技术，编
程效率得到了极大的提高。随着图像识别技术以及声控技术等的发展，按图样自动编程加工，或按照
人的自然语言进行声控编程加工，可能很快就会实现。
2.6.总结
机床数控技术主要包括:轨迹控制技术、伺服驱动技术、各种开关量控制技术及将上述各项统一
协调的控制技术。精密机械技术是体现上述各项结果的重要保证，复杂零件的编程技术是充分发挥数
控技术优势的必要手段。而其中加工各种机器零件形状的控制技术，即插补技术是最重要的:它根据
零件曲线、曲面的不同形状的不同位置，分解出各个坐标轴的分量，以此分量去驱动各坐标轴的运
动。这正是数控机床将普通机床靠齿轮联系的、复杂的内链传动链分解成每个坐标轴的运动以后，再
用计算机完成分解后各轴的运动协调控制。数控机床上各种开关量的控制与轨迹控制融为一体，形成
自然流畅、功能完善的数控加工系统。
“数 控 机 床”课是机械制造专业学生一门重要的技术基础课程，无论对于从事加工还是从事机床设计都有重要作用。教学的合理组织与安排可以增加学生对数控机床的学习兴趣;对比教学方法的采用有助于学生深刻理解数控机床的内涵;重点与难点的突出清晰了数控机床的精华所在;密切联系实际、启发学生尝试用自己的思路解决问题突出了工程类课的实用化特点，培养了学生创新性思维的能力。希望本文的探讨工作能对“数控机床”课的教学发展有所帮助。
参考文献
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2.屈林岩，王言根，宋毅大学生学习改革与创新研究.中国大学教学，2004, (6)
3.陈列.简论高师讲授法的基本原则.教育评论，2004, (2)
4.高美静，毕卫红.电路课程教学方法的思考与探索.教学研究，2004, (2)
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