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摘要：现代化的大型机械设备在制造中必须用到的设备就是数控切割机，它在机械制造业中占有重要地位。数控系统随着控制技术的发展也越来越完善，切割机不再是人工操作，更多的是依靠微控制器（MCU）的控制，从最早的单板机到现在的PLC以及DSP，更先进的ARM控制体系。简单介绍一下数控技术以及切割机的特点和组成，并举例说明它的简单实用。
关键词：数控系统；特点；机械制造系统；软硬件组成
中图分类号：TG48 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0510169—01
0 引言
改革开放以来我国经济迅速发展，近几年我国成为公认的“世界工厂”，这些得益于我国制造业的快速发展，我们的机械制造在国际市场已经占据重要地位。数控切割机是机械制造业的基础设备，可以说数控技术的水平一定程度上决定着机械制造业的发达水平。这些年数控系统不断更新完善，但不得不承认现在市场出现了工大需求的现象，买家对产品的质量和价格也越来越苛刻，所以我们在购买时，技术人员必须了解数控机床的特点以及各组成部分，这对设备的维护有现实意义。
1 数控系统的简介和组成
1.1 数控技术的简介
数控技术就是数字程序控制技术，利用现代化的数字计算技术实现对工业设备的控制。数控机床就是数控技术的具体载体，它把对设备的控制信息用机器码形式输入微机控制中心，再由控制中心解读机器码，进而依靠传输机构传递给设备，实现设备的动作。数控切割机也就是终端控制设备是切割机，利用切割机切割各种零件。数控技术解决了人工不能控制复杂的零件加工，提高了设备的精确度，尤其是精密仪器的制造。同时，数控技术实现了成批量生产，改善工人的工作环境，提高了安全系数。
数控技术在机械制造业的应用是人类二十世纪最重大的技术进步。数控技术也是人类进入现代化制造业的标志，这些最终得益于计算机以及控制技术的进步。不得不承认数控技术起源于美国等西方国家，大多数的技术也都源于西方，现在数控机床的生产厂家大多也是西方，国内的技术和设备虽有很大进步但产品还不是主流产品。数控技术在现在的发展主要分为两个部分，一个是在控制技术上，也就是微控制器部分，从最早的单板机，现在更多使用PLC更适合工业生产，当然DSP和ARM的使用使控制技术更加的先进，在实时性和精确度上都大有改进。另一方面就被控制设备，现在激光技术已经可以使用，这使得切割技术和切割能力大为改进。
1.2 数控技术的组成
1）硬件系统。数控系统的硬件部分是工作的基础部分，它首先基于工业PC机，在PC机的控制主板上留有许多扩展槽，可以插入选用的控制模块，插入模块即可组成控制中心。在这里我们以PMAC为例说明，工控机的主板上的CPU和PMAC组成双微控制器系统。这两个CPU各有自己的工作，PMAC主要是完成对机床的控制，包括机械轴的运动、面板控制和信息的采集以及模数转化。控制机部分则要完成对整个系统的管理，包括各个部分的协调以及控制部分的输入。对于PMAC部分还必须有相应的输入输出接口，以及伺服驱动单元，伺服电机、编码器等，对于工控机还要有足够的存储空间，另外控制部分对电源的要求很高，电力部分以及备用电源也是必不可少的。
2）软件组成，现在的数控系统大多数都是前后台的结构，对于软件部分也相应的分为前台和后台程序。前台部分多为PMAC的实时控制软件程序，包括补模块、伺服驱动模块、PLC监控模块、加工程序解释模块、数据采集及数字化加工模块等，当然这部分很灵活，根据实际的需要可以添加其他的部分。后台程序主要是为了管理服务，主要实现控制程序的初始化，参数输入以及系统管理、CPU间的通讯等等。
对于数控系统的组成这里只是大体的简单介绍，主要是因为它的组成受实际情况的限制，有些系统实际上非常简单，而一些大型的控制系统都有自己特殊部分。
2 数控切割机的特点
数控切割机之所以能够取代普通的切割机床得益于它在软硬件的优势，下面我们介绍一下数控切割机几点优势。
2.1 可编程，软操作
数控机床利用现在的微机控制技术，可意根据加工对象的改变实时的改变程序，或者加工目的的不同改变程序。硬件本身并不需要进行大的改动，普通的机床可能在改变对象时需要对硬件的某些部分进行改变，甚至进行大的改动。
2.2 高精确度，误差小
普通的机床工作依靠人工的经验和目测，但是一些零件的误差可能是0.01mm，人是很难目测的，即便是千分尺的话可能还有0.0001的误差。另外普通机床本身的机械部件精确度也不高，加工的零部件就更难要求精确度。数控机床的精确地是由微控制器控制的，以及该灵敏度的传感器检测，极大地提高了精确度，减小了误差。
2.3 高效率，成批量
数控机床的功率一般都比较大，刚性也好，传动机构都是无级变速，极大缩短的单个零件的加工时间。微控制器的工步都是毫秒级，指令的实现时间极短，现在的微控制器的频率越来越高，速度也将更快。在程序和功率的支持下，数控机床更容易实现大批量的生产，这也是现代工业的要求。
3 数控切割机在产品中的具体应用
火焰等离子数控切割机是目前比较常用的一类切割机，由于他们本身具备手工和自动化工作两种工作方式，在实际的生产中有极大的优势，既可用于小型的生产加工，也可以是大型设备的加工。下面我们给出一个具体的例子，首先是制图，利用CAD对对象制图，然后对CAD制图进行技术处理，对制图的处理一定仔细这是加工前的第一步，而且对数据的处理也要科学合理，对数据的精确度要有足够的重视。把dwg的文件转换成dxf的文件，为进一步的处理做好准备。其次，设计工步，进行编程，生成机器码，对控制器进行烧写程序，当然通常这些都有机器完成。对数控系统初始化，试运行，以及对管理系统的输入输出检查。最后，进行数值计算。由于是自动编程，即图形交互式编程，大部分的节点、基点坐标数值都由计算机算出，只需在问答式的对话框中设好穿孔点位置、引入引出线（长度和角度）即可，根据图形界面提示，在输出代码前进行相应割嘴补偿。最后，拷盘，复查，试制。在实际的产品中一些步骤也可以删减，因为一些重复的工作可能降低效率，尤其是相似产品的大批量生产。
再简单介绍一下实际控制方案，还是举一个实际的例子，机床本体不更换，继续使用；纵向驱动由单边改为双边，加装电机、减速箱、齿轮齿条；同时原单边驱动的电机、减速箱也要更换；横向传动系统增加钢带箱和从动溜板；同时更换电机、减速箱；升降机构拆掉原来的丝杠换为新的精密丝杠；对导轨面重新修刮去掉锈斑；大车架再进行焊接加固。
4 结束语
数控系统的应用标志着新时代的机械加工技术的应用，极大促进了工业的发展。在新时代下，继续改革和创新数控技术对我国机械制造业由中国生产到中国创造有现实意义。数控切割机是我们最常用的数控机械，是机械制造业的基础设备之一。本文做着简单介绍了数控技术的发展以及软硬件的组成，简单介绍了一些应用，对数控技术的变成部分本文并没有重点介绍，主要基于现在各种跨平台的编程操作过于混乱。
参考文献：
[1]董广强，双贮丝筒可调电极丝恒张力控制装置的研究[J].农机化研究，2005（5）：83-8.
[2]刘学鹏、王斌，基于PMAC的开放式高精度运动控制台的研究[J].中国机械工程，2007，18（10）：1186-1188.
[3]徐惠钢、薄煜明，一个分布式实时控制系统的通信设计[J].计算机工程与应用，2003，39（26）：140-142.
关键词：数控系统；特点；机械制造系统；软硬件组成
中图分类号：TG48 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0510169—01
0 引言
改革开放以来我国经济迅速发展，近几年我国成为公认的“世界工厂”，这些得益于我国制造业的快速发展，我们的机械制造在国际市场已经占据重要地位。数控切割机是机械制造业的基础设备，可以说数控技术的水平一定程度上决定着机械制造业的发达水平。这些年数控系统不断更新完善，但不得不承认现在市场出现了工大需求的现象，买家对产品的质量和价格也越来越苛刻，所以我们在购买时，技术人员必须了解数控机床的特点以及各组成部分，这对设备的维护有现实意义。
1 数控系统的简介和组成
1.1 数控技术的简介
数控技术就是数字程序控制技术，利用现代化的数字计算技术实现对工业设备的控制。数控机床就是数控技术的具体载体，它把对设备的控制信息用机器码形式输入微机控制中心，再由控制中心解读机器码，进而依靠传输机构传递给设备，实现设备的动作。数控切割机也就是终端控制设备是切割机，利用切割机切割各种零件。数控技术解决了人工不能控制复杂的零件加工，提高了设备的精确度，尤其是精密仪器的制造。同时，数控技术实现了成批量生产，改善工人的工作环境，提高了安全系数。
数控技术在机械制造业的应用是人类二十世纪最重大的技术进步。数控技术也是人类进入现代化制造业的标志，这些最终得益于计算机以及控制技术的进步。不得不承认数控技术起源于美国等西方国家，大多数的技术也都源于西方，现在数控机床的生产厂家大多也是西方，国内的技术和设备虽有很大进步但产品还不是主流产品。数控技术在现在的发展主要分为两个部分，一个是在控制技术上，也就是微控制器部分，从最早的单板机，现在更多使用PLC更适合工业生产，当然DSP和ARM的使用使控制技术更加的先进，在实时性和精确度上都大有改进。另一方面就被控制设备，现在激光技术已经可以使用，这使得切割技术和切割能力大为改进。
1.2 数控技术的组成
1）硬件系统。数控系统的硬件部分是工作的基础部分，它首先基于工业PC机，在PC机的控制主板上留有许多扩展槽，可以插入选用的控制模块，插入模块即可组成控制中心。在这里我们以PMAC为例说明，工控机的主板上的CPU和PMAC组成双微控制器系统。这两个CPU各有自己的工作，PMAC主要是完成对机床的控制，包括机械轴的运动、面板控制和信息的采集以及模数转化。控制机部分则要完成对整个系统的管理，包括各个部分的协调以及控制部分的输入。对于PMAC部分还必须有相应的输入输出接口，以及伺服驱动单元，伺服电机、编码器等，对于工控机还要有足够的存储空间，另外控制部分对电源的要求很高，电力部分以及备用电源也是必不可少的。
2）软件组成，现在的数控系统大多数都是前后台的结构，对于软件部分也相应的分为前台和后台程序。前台部分多为PMAC的实时控制软件程序，包括补模块、伺服驱动模块、PLC监控模块、加工程序解释模块、数据采集及数字化加工模块等，当然这部分很灵活，根据实际的需要可以添加其他的部分。后台程序主要是为了管理服务，主要实现控制程序的初始化，参数输入以及系统管理、CPU间的通讯等等。
对于数控系统的组成这里只是大体的简单介绍，主要是因为它的组成受实际情况的限制，有些系统实际上非常简单，而一些大型的控制系统都有自己特殊部分。
2 数控切割机的特点
数控切割机之所以能够取代普通的切割机床得益于它在软硬件的优势，下面我们介绍一下数控切割机几点优势。
2.1 可编程，软操作
数控机床利用现在的微机控制技术，可意根据加工对象的改变实时的改变程序，或者加工目的的不同改变程序。硬件本身并不需要进行大的改动，普通的机床可能在改变对象时需要对硬件的某些部分进行改变，甚至进行大的改动。
2.2 高精确度，误差小
普通的机床工作依靠人工的经验和目测，但是一些零件的误差可能是0.01mm，人是很难目测的，即便是千分尺的话可能还有0.0001的误差。另外普通机床本身的机械部件精确度也不高，加工的零部件就更难要求精确度。数控机床的精确地是由微控制器控制的，以及该灵敏度的传感器检测，极大地提高了精确度，减小了误差。
2.3 高效率，成批量
数控机床的功率一般都比较大，刚性也好，传动机构都是无级变速，极大缩短的单个零件的加工时间。微控制器的工步都是毫秒级，指令的实现时间极短，现在的微控制器的频率越来越高，速度也将更快。在程序和功率的支持下，数控机床更容易实现大批量的生产，这也是现代工业的要求。
3 数控切割机在产品中的具体应用
火焰等离子数控切割机是目前比较常用的一类切割机，由于他们本身具备手工和自动化工作两种工作方式，在实际的生产中有极大的优势，既可用于小型的生产加工，也可以是大型设备的加工。下面我们给出一个具体的例子，首先是制图，利用CAD对对象制图，然后对CAD制图进行技术处理，对制图的处理一定仔细这是加工前的第一步，而且对数据的处理也要科学合理，对数据的精确度要有足够的重视。把dwg的文件转换成dxf的文件，为进一步的处理做好准备。其次，设计工步，进行编程，生成机器码，对控制器进行烧写程序，当然通常这些都有机器完成。对数控系统初始化，试运行，以及对管理系统的输入输出检查。最后，进行数值计算。由于是自动编程，即图形交互式编程，大部分的节点、基点坐标数值都由计算机算出，只需在问答式的对话框中设好穿孔点位置、引入引出线（长度和角度）即可，根据图形界面提示，在输出代码前进行相应割嘴补偿。最后，拷盘，复查，试制。在实际的产品中一些步骤也可以删减，因为一些重复的工作可能降低效率，尤其是相似产品的大批量生产。
再简单介绍一下实际控制方案，还是举一个实际的例子，机床本体不更换，继续使用；纵向驱动由单边改为双边，加装电机、减速箱、齿轮齿条；同时原单边驱动的电机、减速箱也要更换；横向传动系统增加钢带箱和从动溜板；同时更换电机、减速箱；升降机构拆掉原来的丝杠换为新的精密丝杠；对导轨面重新修刮去掉锈斑；大车架再进行焊接加固。
4 结束语
数控系统的应用标志着新时代的机械加工技术的应用，极大促进了工业的发展。在新时代下，继续改革和创新数控技术对我国机械制造业由中国生产到中国创造有现实意义。数控切割机是我们最常用的数控机械，是机械制造业的基础设备之一。本文做着简单介绍了数控技术的发展以及软硬件的组成，简单介绍了一些应用，对数控技术的变成部分本文并没有重点介绍，主要基于现在各种跨平台的编程操作过于混乱。
参考文献：
[1]董广强，双贮丝筒可调电极丝恒张力控制装置的研究[J].农机化研究，2005（5）：83-8.
[2]刘学鹏、王斌，基于PMAC的开放式高精度运动控制台的研究[J].中国机械工程，2007，18（10）：1186-1188.
[3]徐惠钢、薄煜明，一个分布式实时控制系统的通信设计[J].计算机工程与应用，2003，39（26）：140-142.