數(shù)控機(jī)床課的教學(xué)探討(2)

   2.4.數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)
   認(rèn)識(shí)了數(shù)控機(jī)床，并且知道了它與普通機(jī)床有哪些不同，數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)就好講了。先來(lái)看看數(shù)
控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn):
  1) 對(duì)零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，特別適用于多品種小批量的生產(chǎn)和新產(chǎn)品的研制。當(dāng)今
的制造業(yè)，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快，生產(chǎn)周期越來(lái)越短，長(zhǎng)時(shí)期單一品種的大批量生產(chǎn)越來(lái)越少。傳
統(tǒng)的加工機(jī)床己經(jīng)不能滿足要求，加工機(jī)床的柔性化程度已經(jīng)成為人們必須考慮和解決的問(wèn)題。數(shù)控
機(jī)床就是適應(yīng)這種需要而出現(xiàn)的一種新型加工機(jī)床。它不同于傳統(tǒng)的機(jī)床，采用數(shù)字化技術(shù)和計(jì)算
機(jī)進(jìn)行控制，各個(gè)部件的動(dòng)作是按照預(yù)先編好的數(shù)控加工程序進(jìn)行的，它不需要制造、更換許多工
具、夾具和量具，更不需要重新調(diào)整機(jī)床，因此可以很快地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件。
這就為單件、小批以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。并且新的工藝要求改變、新的技術(shù)出現(xiàn)等，均
可通過(guò)靈活地增加或改變系統(tǒng)控制軟件而添加到數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中。
  2) 加工生產(chǎn)率高。零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控機(jī)床能夠有效
地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比普通機(jī)床高得多。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍比普通
機(jī)床的范圍大，每一道工序都能選用最合理的切削用量;良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大切削用
量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位均采用了加速與減速
措施，因而選用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，消耗在快進(jìn)、快退和定位的時(shí)間要比一般機(jī)床少得多;數(shù)
控機(jī)床在更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床，而零件又都安裝在簡(jiǎn)單的定位夾緊裝置中，
用于停機(jī)進(jìn)行零件安裝調(diào)整的時(shí)間可以節(jié)省不少;另外，有些數(shù)控機(jī)床還具有一些輔助裝置，如儲(chǔ)備
刀具的刀庫(kù)、自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)托盤(pán)交換裝置等，減少了輔助時(shí)間;
  3) 加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。為什么數(shù)控機(jī)床的加工精度高?我們來(lái)分析一下。第一，
普通機(jī)床的加工精度低，有一個(gè)最重要的原因，就是它本身的設(shè)計(jì)精度和制造精度低，因此很難加工
出高精度的零件。而數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)與制造機(jī)床本體時(shí)采取了一系列有利措施，比如:數(shù)控機(jī)床的傳
動(dòng)系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)裝置的間隙更小，而且采取了消除爬行措施，這就降低了傳動(dòng)誤差，增加了進(jìn)
給傳動(dòng)系統(tǒng)的靈敏性;數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、整體布局更加合理，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和防止熱變形能力得到
增強(qiáng);第二，數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的位移分辨率更高，可達(dá)0.001mm;第三，數(shù)控機(jī)床具有誤差補(bǔ)償功能，
進(jìn)一步減小了零件的制造誤差。那為什么說(shuō)數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定呢?從前面講的數(shù)控加工過(guò)程可以看出來(lái)，操作工人除了進(jìn)行必要的輔助工作外，并不參與實(shí)際的切削加工，這大大降低了人為操作
誤差的影響;再有，數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性能比普通機(jī)床好，因而同一批加工零件的尺寸一致性好，產(chǎn)品
合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
   當(dāng)然數(shù)控機(jī)床還有其它一些優(yōu)點(diǎn)，但由于篇幅的限制，在這里就不一一敘述了。
   數(shù)控機(jī)床確實(shí)存在一般機(jī)床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸得到了推廣應(yīng)用，但它還不能完全代替其它類(lèi)型的機(jī)床，也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床在使用中暴露
出的問(wèn)題，在此僅舉其一說(shuō)明。
   數(shù)控機(jī)床設(shè)備費(fèi)用高，應(yīng)用受到一定的限制。圖3表示了通用機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床與數(shù)控機(jī)床加工批
量與綜合費(fèi)用的關(guān)系。
          
              圖3：零件加工批量與綜合費(fèi)用的關(guān)系
   從圖中可以看出零件加工批量增大對(duì)于選用數(shù)控機(jī)床是不利的。原因就是數(shù)控機(jī)床設(shè)備費(fèi)用高
昂，與大批量生產(chǎn)采用的專(zhuān)用機(jī)床相比其效率還不夠高。另外，零件的復(fù)雜程度也與機(jī)床的選用有
定關(guān)系，選用數(shù)控機(jī)床加工簡(jiǎn)單的零件，經(jīng)濟(jì)上不劃算。
   2.5.數(shù)控編程
   數(shù)控編程是實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床柔性化的基礎(chǔ)，在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮
短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。簡(jiǎn)單零件的加工可以采用手工編程技術(shù)，但對(duì)形狀復(fù)雜的零
件，手工編程既繁瑣費(fèi)時(shí)，又容易出錯(cuò)。為提高數(shù)控機(jī)床的利用率，必須采用自動(dòng)編程技術(shù)。20世
紀(jì)50年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)了一種專(zhuān)門(mén)用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序編制的語(yǔ)言，稱(chēng)為APT
語(yǔ)言，此后數(shù)控語(yǔ)言編程迅速發(fā)展。但數(shù)控語(yǔ)言仍然要記憶很多的符號(hào)和規(guī)則，仍然要寫(xiě)長(zhǎng)長(zhǎng)的程序
清單。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，90年代初，人們開(kāi)始探索一種新的編程方法，直接用圖形方式輸
入零件的幾何要素、編輯加工路徑、設(shè)定工藝參數(shù)并且自動(dòng)生成數(shù)控代碼，這就是圖形編程技術(shù)，編
程效率得到了極大的提高。隨著圖像識(shí)別技術(shù)以及聲控技術(shù)等的發(fā)展，按圖樣自動(dòng)編程加工，或按照
人的自然語(yǔ)言進(jìn)行聲控編程加工，可能很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。
   2.6.總結(jié)
   機(jī)床數(shù)控技術(shù)主要包括:軌跡控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、各種開(kāi)關(guān)量控制技術(shù)及將上述各項(xiàng)統(tǒng)一
協(xié)調(diào)的控制技術(shù)。精密機(jī)械技術(shù)是體現(xiàn)上述各項(xiàng)結(jié)果的重要保證，復(fù)雜零件的編程技術(shù)是充分發(fā)揮數(shù)
控技術(shù)優(yōu)勢(shì)的必要手段。而其中加工各種機(jī)器零件形狀的控制技術(shù)，即插補(bǔ)技術(shù)是最重要的:它根據(jù)
零件曲線、曲面的不同形狀的不同位置，分解出各個(gè)坐標(biāo)軸的分量，以此分量去驅(qū)動(dòng)各坐標(biāo)軸的運(yùn)
動(dòng)。這正是數(shù)控機(jī)床將普通機(jī)床靠齒輪聯(lián)系的、復(fù)雜的內(nèi)鏈傳動(dòng)鏈分解成每個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)以后，再
用計(jì)算機(jī)完成分解后各軸的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。數(shù)控機(jī)床上各種開(kāi)關(guān)量的控制與軌跡控制融為一體，形成
自然流暢、功能完善的數(shù)控加工系統(tǒng)。
   “數(shù) 控 機(jī) 床”課是機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)學(xué)生一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，無(wú)論對(duì)于從事加工還是從事機(jī)床設(shè)計(jì)都有重要作用。教學(xué)的合理組織與安排可以增加學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的學(xué)習(xí)興趣;對(duì)比教學(xué)方法的采用有助于學(xué)生深刻理解數(shù)控機(jī)床的內(nèi)涵;重點(diǎn)與難點(diǎn)的突出清晰了數(shù)控機(jī)床的精華所在;密切聯(lián)系實(shí)際、啟發(fā)學(xué)生嘗試用自己的思路解決問(wèn)題突出了工程類(lèi)課的實(shí)用化特點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新性思維的能力。希望本文的探討工作能對(duì)“數(shù)控機(jī)床”課的教學(xué)發(fā)展有所幫助。
        參考文獻(xiàn)
 1.廖萍，吳國(guó)慶.研究性學(xué)習(xí)在“數(shù)控機(jī)床”教學(xué)中的探索與實(shí)踐.南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004, (3)
 2.屈林巖，王言根，宋毅大學(xué)生學(xué)習(xí)改革與創(chuàng)新研究.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2004, (6)
 3.陳列.簡(jiǎn)論高師講授法的基本原則.教育評(píng)論，2004, (2)
 4.高美靜，畢衛(wèi)紅.電路課程教學(xué)方法的思考與探索.教學(xué)研究，2004, (2)