今天小編為大家推薦《數控機床論文范文(精選3篇)》的文章，希望能夠很好的幫助到大家，謝謝大家對小編的支持和鼓勵。摘要：數控技術及裝備是發展新興尖端工業和新興高新技術產業的使能技術和最基本的裝備。世界各國信息產業、航空、航天等國防工業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平。因此大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
第一篇：數控機床論文范文
數控加工及數控機床的維護
摘 要：隨著社會的不斷進步，經濟的快速發展，我國人們的物質生活水平不斷提高，集機械、電力、溶液、氣、光為一體的數控機床現代化技術開始迅速發展起來，數控加工也隨之發展起來，促進了我國國民經濟的快速增長。隨著數控加工的日益增多，數控加工的工藝水平越來越受到全社會人們的普遍關注;數控機床是一種高技術產物，如果系統出現故障就會影響生產效率。該文就對數控加工的加工工藝以及數控機床在日常生活中常常出現的故障進行了分析，并且提出了相應的解決措施。
關鍵詞：數控加工 數控機床 維護 現代化技術
數控加工是一種先進的加工技術，同時也是一種高效率、高精度的自動加工方法，其技術的使用有效的解決了復雜、小而精密的零件的加工問題，給社會帶來了巨大的經濟效益。數控機床作為一種高技術產物，已經成為現代機床技術水平的重要標志，數控機床能夠滿足產品的高精度、高復雜性的要求，為此，受到人們的廣泛關注。要想充分發揮數控機床的作用，就必須做好日常維修與養護工作，從而減少事故的發生，提高工作效率。
1 數控加工
1.1 數控加工的定義
數控加工是機械制造中的一種先進的加工技術，同時也是一種高效率、高精度的自動加工方法，它是伴隨數控機床的產生、發展從而逐步完善起來的一種應用技術，也是人們長期從事數控加工實踐經驗的總結。數控加工能夠大大提高對復雜性產品的制造效率，能夠充分保障產品的加工質量，它是集傳統的機械制造工藝、現代化控制技術、傳感技術等技術于一體的，它的廣泛使用給機械制造業帶來了極大的方便，數控技術的水平已經成為衡量一個國家綜合國力的重要標志。
1.2 數控加工的特點
數控加工技術與傳統的機床加工技術相比，其具有以下幾個方面的特點：1.加工零件的精度越來越高，能夠適應許多品種復雜的小零件。數控機床是按數字形式給出的指令進行加工的，不需要人工干預，從而能夠消除人為產生的誤差。2.數控機床能夠隨生產對象的變化而發生變化，所以在數控機床上改變加工零件時，只需重新編制程序，輸入新的程序后就能自動實現對新的零件的加工;而并不需要改變機械部分和控制部分的硬件，從而為復雜結構零件的生產提供了極大的方便。3.數控機床每一道工序都可以選用最有利的切削用量，這就提高了數控機床的切削效率，節省了時間，數控機床還能夠實現多道工序的連續加工，大大提高了生產效率。4.數控機床加工零件一般不需要制作專用夾具，并且還可以實現一機多用，從而能夠使生產成本進一步下降，可獲得良好的經濟效益。5.數控機床可以使用數字信息與標準代碼處理、傳遞信息，從而為計算機輔助設計、制造以及管理一體化奠定了基礎。
2 數控機床
2.1 數控機床的定義
數控機床是集多種技術于一體的現代化技術設備，是一種裝有程序控制系統的自動化的數字機床，其控制系統能夠自動的處理各種程序指令，從而使得機床工作加工零件。數控機床的系統一旦出現故障，就會使得機床停止運轉，從而影響生產效率。數控機床容易出現的故障主要有：機械的磨損與銹蝕、工件表面粗糙度大、電子元器件發化，本身有隱患、灰塵、操作失誤等，所以，對數控機床出現的故障及時的進行維修是保障數控機床能夠正常運行的前提，對數控機床的快速發展和不斷完善也起到了巨大的推動作用。
2.2 數控機床的特點
(1)對加工對象的適應性比較強，能夠根據不同加工對象為模具的制造提供合適的加工方法;(2)加工精度高，能夠適應各種小而精密的零件的加工，具有比較穩定的加工質量;(3)當加工零件發生改變時，不需要重新進行設置，只需要更改數控的程序就可以，這樣就大大節省了生產時間，提高了生產效率;(4)由于采用的是自動化程序控制，所以大大減輕了勞動強度;(5)數控機床對工作人員的素質要求比較高，對維修人員的技術要求更高。
2.3 數控機床的分類
(1)按照加工工藝方法進行分類：金屬切削類數控機床;特種加工類數控機床;扳材加工類數控機床;(2)按控制運動軌跡進行分類：點位控制數控機床、直線控制數控機床、輪廓控制數控機床;
3 數控機床常常出現的故障分析
3.1 數控機床監測技術的特點
隨著社會的不斷進步，經濟的快速發展，數控機床監測技術也得到了迅速的發展，從而更加準確的確保了機床的正常運行。數控機床監測技術主要有以下三個特點：(1)數控機床監測的目的很明確，能夠快速的對機床進行故障監測，進而及時的制定出科學、有效的解決方案，從而保障機床的正常運轉;(2)數控機床監測技術涉及的范圍比較廣，主要涉及到物理學、機械動力學等多種學科知識領域;(3)數控機床監測技術能夠很好的聯系實際，能夠把理論知識轉化為實踐，然后用于實際的操作中，這樣就能夠很好的提高數控機床的安全運行。
3.2 數控系統故障
3.2.1 位置環
位控環報警：可能是測量回路開路;測量系統損壞，位控單元內部損壞;不發指令就運動，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障;測量元件損壞;測量元件故障，一般表現為無反饋值;機床回不了基準點;高速時漏脈沖產生報警的可能原因是光柵或讀頭臟了;光柵壞了。
3.2.2 電源部分
電源是維持系統正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結果是造成系統的停機或毀壞整個系統。
3.3 無報警顯示的故障
3.3.1 機床失控
由于伺服電動機內檢測元件的反饋信號接反或元件故障本身造成的。
3.3.2 機床振動
此時應首先確認振動周期與進給速度是否成比例變化，如果成比例變化，則故障的原因是機床、電動機、檢測器不良，或是系統插補精度差，檢測增益太高;如果不成比例，且大致固定時，則大都是因為與位置控制有關的系統參數設定錯誤，速度控制單元上短路棒設定錯誤或增益電位器調整不好，以及速度控制單元的印刷線路不好。
3.4 數控機床監測人員要掌握方法對機床的監測
數控機床監測人員在檢測前要詳細了解機床發生故障前有哪些征兆或者是現象，根據這些現象對故障進行分析，這樣可以大大提高監測效率;如果不能通過看機床表面判斷出機床的故障，這時就必須進行深層次的故障檢測，對很有可能發生故障的部位進行監測，從而監測出故障部位。監測人員還一定要熟悉相關機床的維修原理，在每一次監測完機床故障以后，應該詳細的記錄好監測方法，從而可以方便掌握機床的故障規律，從而提高故障診斷效率。
4 數控加工及數控機床的維護及檢修
4.1 數控加工及數控機床維護與檢修人員
由于數控機床的特點，所以對維護與檢修人員的要求比較高，只有維修人員具有較高的素質和工作技術才能真正確保數控機床維修工作的快速、高效運行。有效的預防與維修的技術手段是確保數控機床能夠高效運轉的基本條件，所以要建立嚴格的維護修理制度對機床進行及時的維護、修理，從而來大大降低事故的發生率，每次使用完機床以后要對機床的每一個部件進行檢測，對一些有破損的部件進行及時的更換，定期對機床進行檢測，一旦發現問題及時的進行解決，另外，還可以對機床進行一定程度的升級或者是改裝，從而使的機床的技術水平能夠得到大幅度的提升，使得機床能夠穩定運行、長時間運轉，從而獲得更多的經濟效益;除此以外，還要對機床的使用壽命與更換頻率進行評估，從而真正提高機床的使用壽命。保障數控機床能夠正常運轉的主體還是維護人員，為此，一定要加強對維護人員的培訓力度，讓維護人員在掌握基本的知識基礎以后，掌握更多、更有效的技術方法，真正成為數控機床專業檢測診斷技術的高級操作專家，此外還要提高維護人員的責任心，讓維護人員能夠利用自己靈活且基礎扎實的知識體系，使機床的正常運行獲得保證，從而減少事故的發生頻率，帶來更多的經濟效益。
4.2 加強對機床的安全監察力度
只有真正保障機床是在嚴格的操作流程下進行，才能真正保障人們的生命安全，減少事故的發生，所以，一定要重視事故的發生原因，對事故進行仔細的分析和解決，吸取教訓，不斷的總結經驗，將事故發生的過程記錄下來，從而能夠避免下次再出現同樣的事故，另外，還要加強對機床的安全監察力度，做好安全工作，對于不同種類的機床要采取不同的分析與診斷方法，還要做好定期維修和護理工作，提前對機床可能出現的故障進行預測，然后針對這些故障提前做好預防措施，對于機床的引進購買一定要確保是從正規廠家進行的購買，從而真正從源頭上確保機床的質量，再者還要注意確保維護人員的生命安全，要牢記安全第一的原則，提高維護人員的安全意識，從而真正使得維護人員的安全有所保障。
4.3 做好預防性維護工作
預防性維護工作的目的是為了降低故障的發生率。所以，數控機床維護人員要對數控機床在實際運行的過程中可能出現的故障進行提前的預測，然后根據估測，提前做好防范工作;除此以外，數控機床管理人員還要對每臺數控機床都建立起日常的維護保養計劃，包括保養內容以及各功能部件和元氣件的保養，然后定時定期的對這些數控機床進行維護;如果數控機床長時間閑置不用，當需要使用的時候，第一次使用時最好用較低速度進行運行。
4.4 數控機床的診斷原則
數控機床診斷技術主要是對機床進行故障監測和診斷。如果不能很好的對機床進行監測和診斷，就會使得這些機床在運行的過程中發生故障，導致機床不能繼續正常工作，從而給人們的生命安全造成威脅，給企業帶來不可估量的經濟損失。診斷技術就能夠很好的避免這些故障的發生，能夠使得機床按照自身的系統正常的運行。對機床進行監測和診斷可以精確的發現機床存在的問題，然后快速的解決這些問題，從而確保機床的正常運行。由于數控機床是集多種技術于一體的現代化設備，所以維修人員在診斷故障時應該采用先由外向內逐一進行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，這樣會擴大故障范圍，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。所以，在診斷時可以采用：先檢查外部再檢查內部;先在機床斷電的靜止狀態下通過了解、觀察測試、分析確認為故障，然后再給機床通電;當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手的情況時，應該先解決容易的問題，然后再解決難度較大的問題。這樣，遵循原則進行診斷，既能夠快速診斷出故障所在的位置，又能避免對機床的損害，大大提高了工作效率。
4.5 應該為數控機床配備系統編程、操作和維修的專業人員
只有合理的配備出專業的維修人員，才能大大提高機床的維修效率。這些專業人員應該熟悉所用機床的各個部分及使用環境，并且能夠按照機床和系統使用說明書的要求正確的使用數控機床。數控機床的使用環境會影響機床的正常運轉，所以在安裝機床時應該嚴格按照機床說明書規定進行安裝，在經濟條件允許的情況下，應該將數控機床與普通的機械加工設備隔離安裝，以便對機床進行維修和保養。
4.6 數控機床系統中硬件控制部分的維修與保養
數控機床系統硬件控制部分是數控機床的核心，所以一定要重視對其的維修與保養工作，每年應該讓有經驗的維修人員檢查一次，檢測有關參考電壓是否在規定的范圍內，檢查系統內各器件連接是否有松動的現象，如果有及時進行維修。還要，檢查各功能模塊使用風扇運轉是否正常并且是否清除灰塵，這樣，可以延長數控機床的使用壽命。
4.7 制訂數控系統日常維護的規章制度
要根據各種數控機床的特點，確定各自保養條例，應該有一種嚴格的規定，除非進行必要的調整和維修，否則不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門;應每天檢查數控系統柜上各個冷卻風扇工作是否正常，檢查工作環境狀況，如果發現過濾網上灰塵積聚過多，一定要及時清理，否則將會引起數控系統柜內溫度過高，造成過熱報警或數控系統工作不可靠;還要經常監視數控系統用的電網電壓;定期更換存儲器用電池。
5 結語
綜上所述，該文通過對數控加工以及數控機床的維護進行了分析，得出了：數控加工和數控機床都是集多種技術于一體的現代化設備，它們的使用能夠大大解放勞動力，提高生產效率，但是，它們在使用的過程中也會出現各種各樣的故障，所以，一定要重視對數控機床的維護與保養工作，要不斷的發現專業人才，找到合適的診斷技術對故障進行監測，提前做好預防工作，從而真正保障數控機床能夠安全、平穩的運行，真正提高生產效率。
參考文獻
[1] 任建平.現代數控機床故障診斷及維修[M].北京：國防工業出版社，2005.
[2] 楊文明.數控加工及數控機床的維護[J].科技創新與應用，2013(31)：92.
[3] 劉永久.數控機床故障診斷與維修技術(FANU系統)[M].北京：機械工業出版社，2011.
作者：張敬
第二篇：數控機床的發展
摘要：數控技術及裝備是發展新興尖端工業和新興高新技術產業的使能技術和最基本的裝備。世界各國信息產業、航空、航天等國防工業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平。因此大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
關鍵詞：數控技術及裝備 自動控制技術 可編程控制器
1 數控機床的概要
1.1 數控機床的產生
隨著社會生產和科學技術的不斷進步，各類工業新產品層出不窮，機械制造業作為國民工業的基礎，其產品更是日趨精密復雜，特別是在航天、航海、軍事等領域，所需的機械零件精度要求更高、形狀也更為復雜、多品種，并且往往批量較小，加工這類產品需要經常改裝或調整設備，普通機床或專業化精度高的自動化機床顯然無法適應這些要求。同時隨著市場競爭的日益加劇，企業生產也迫切需要進一步提高其生產效率、提高產品質量及降低生產成本。一種新的生產設備——數控機床就誕生了。
1.2 數控機床的發展
1952年美國麻省理工學院成功地研制出一套三坐標聯動，利用脈沖乘法器原理的試驗性數控系統，并把它裝在一臺立式銑床上，當時用的電子元件是電子管，這就是第一代世界上的第一臺數控機床。
我國是從1958年開始研究數控技術，一直到60年代中期處于研制、開發時期，一些高等院校、科研院所研制出試驗樣機，開發也是從電子管開始的，1965年國內開始研制晶體管數控系統。從70年代開始，數控技術在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工等領域全面展開。數控加工中心在北京研制成功。在這一時期，數控線切割機床由于結構簡單、使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。
到20世紀80年代，總體發展趨勢是：
數控系統的可靠性不斷提高;增強通信功能;采用新型的自動編程系統;驅動裝置向交流、數字化方向發展;為便于裁剪、擴展和功能升級，滿足不同類型數控機床的需求，提高系統的集成度、縮小體積，采用模塊化結構;廣泛采用32位CPU組成多微處理器系統;數控裝置由NC向CNC發展?？傊?，數控機床技術不斷發展，性能價格比也越來越高，可靠性越來越高，功能越來越完善，使用越來越方便。
1.3 數控機床的組成及工作原理
數控機床一般由機床本體、輔助裝置、伺服驅動系統、計算機數控裝置、控制介質等部分組成。
1.3.1 控制介質
要對數控機床進行控制，就必須在人與數控機床之間建立某種聯系，這種聯系的中間媒介物就是控制介質，又稱為信息載體。在使用數控機床之前，先要根據零件圖上規定的尺寸、形狀和技術條件，編出工件的加工程序，將加工工件時刀具相對于工件的位置和機床的全部動作順序，按照規定的格式和代碼記錄在信息載體上。需要在數控機床上加工該工件時，把信息即工件加工程序輸入計算機控制裝置。常用的控制介質有穿孔帶、穿孔卡、磁盤和磁帶等。
1.3.2 伺服驅動系統
為使工作臺按規定軌跡移動或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件，把來自數控裝置的運動指令轉變成機床移動部件的運動，需要進行伺服驅動。
伺服系統由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電機組成，常用的伺服電機有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機。伺服系統的性能是決定數控機床加工精度和生產效率的因素之一。
1.3.3 計算機數控裝置
數控裝置是數控機床的中樞。其作用是：從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序，輸出幾種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，經過數控裝置的邏輯電路或軟件進行編譯運算處理后，使其進行規定的有序運動。
1.3.4 輔助控制裝置
輔助控制裝置的作用是把計算機送來的輔助控制指令經機床接口電路轉換成強電信號，用來控制主軸電機的起動、停止，主軸轉速調整，冷卻及潤滑泵起停，轉位換刀，工件和機床部件的松開和夾緊，分度工作臺的轉位分度等開關輔助動作。當今數控機床已廣泛采用可編程控制器作為輔助控制裝置。
1.3.5 機床本體
數控機床是高精度和高生產率的自動化加工機床，它與傳統的普通機床似，但數控機床在整體布局、外觀造型、傳動機構及操作機構等方面都發生了很大的變化。數控機床應具有更好的抗振性和剛度，要求相對運動面的摩擦系數要小，進給傳動部分之間的間隙要小。所以其設計要求比通用機床更嚴格，加工制造要求精密，并采用加強剛性、減小熱變形、提高精度的設計措施。
1.4 數控機床的特點
數控機床有以下的特點：
1.4.1 適應性強，適合加工單件或小批量復雜工件
在數控機床上改變加工工件時，只需要重新編制新工件的加工程序，就能實現新工件加工。數控機床加工工件時，只需要簡單的夾具，所以改變加工工件后，也不需要制作特別的工裝夾具，更不需要重新調整機床。因此數控機床特別適合單件、小批量及試制新產品的工件加工。
1.4.2 加工精度高
數控機床的脈沖當量普遍可達0.001mm/脈沖，傳動系統和機床結構都具有很高的剛度和熱穩性，工件加工精度高，進給系統采用消除間隙措施，并對反向間隙與絲杠螺距誤差等由計算機實現自動補償，所以加工精度高。由于數控機床是自動進行加工的，所以同一批工件的尺寸一致性好，加工質量十分穩定。
1.4.3 生產率高
工件加工所需時間包括機動時間和輔助時間。數控機床能有效地減少這兩部分時間。
數控機床剛性好，快速移動和停止采用了加速、減速措施，因此既能提高空行程運動速度，又能保證定位精度，有效地降低了加工時間。
數控機床更換工件時，不需要調整機床，同一批工件加工質量穩定，無需停機檢驗，故輔助時間大大縮短，生產效率有了更明顯的提高。
1.4.4 減輕勞動強度、改善勞動條件
數控機床加工是自動進行的，工件加工過程不需要人的干預，加工完畢后自動停車，這就使工人的勞動條件大為改善。
1.4.5 良好的經濟效益
雖然數控機床很貴，分攤到每個工件上的設備費用較大，但是使用數控機床可節省許多其它費用。特別是不要設計專用工裝夾具，加工精度穩定，減少了調度環節等，所以總體成本下降，可獲得良好的經濟效益。
2 國產數控機床的發展現狀及發展趨勢
2.1 國產數控機床與國際先進水平差距逐漸減小
數控機床是當代機械制造業的主流裝備，國產數控機床的發展經歷了由成長期進入了成熟期，可提供市場各種數控機床，覆蓋超重型機床、高精度機床、特種加工機床、鍛壓設備、前沿高技術機床等領域，產品可與日、美、德、意等國齊駕齊驅。
2.2 國內數控機床的發展趨勢
2.2.1 智能、高速、高精度化
新一代數控機床為提高生產率，向超高速方向發展，精密度已達微米級。
2.2.2 設計、制造綠色化
在不犧牲產品功能、質量和成本的前提下，系統考慮產品開發、制造及其活動對環境的影響，對環境的負面影響最小，資源利用率最高。
2.2.3 復合化與系統化
由于產品開發周期越來越短，對制造速度的要求也相應提高，機床也朝高效能發展。
3 CNC裝置的工作原理
CNC裝置在其硬件環境支持下，按照系統監控軟件的控制邏輯，對輸入、譯碼、刀具補償、速度規劃、插補運算、位置控制、I/O接口處理、顯示和診斷等方面進行控制。
CNC裝置的主要工作包括以下內容：
3.1 輸入
輸入CNC裝置的有零件程序、控制參數和補償量等數據。
3.2 譯碼
在譯碼的過程中還完成對程序段的語法檢查。
3.3 插補
插補的任務是在一條給定起點和終點的曲線上進行“數據點的密化”。
3.4 進給速度處理
編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。
3.5 刀具補償
刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。
3.6 位置控制
位置控制處在伺服回路的位置環上。
3.7 顯示
CNC裝置的顯示主要是為操作者提供方便。
3.8 I，O處理
主要處理CNC裝置面板開關信號、機床電氣信號的輸入、輸出和控制。
3.9 診斷
現代CNC裝置都具有聯機和脫機診斷的能力，對CNC裝置進行診斷、故障定位和修復。
4 結束語
為提高在市場的適應能力和競爭能力，現在各國制造業大都采用數控技術來提高制造能力和水平。另外世界各發達國家還將數控技術和裝備列為國家的戰略物資，所以用盡措施來發展自己的數控技術及產業。目前，當前研究的核心是數控系統功能軟件開發、開放式數控系統結構及配置。大力發展以數控技術為核心的先進制造技術，為我國數控技術和產業走向世界的前列，使我國經濟保持強勁的發展勢頭而共同努力奮斗!
參考文獻：
[1]張振國.數控機床的結構與應用.機械工業出版社，1990.
[2]鄧奕.現代數控機床與應用.國防工業出版社，2010.
[3]陳富安.數控技術原理與編程.西安電子科技大學出版社，2004.
作者：金利
第三篇：數控機床仿真在數控教學中的引用
摘 要：本文結合當今數控機床仿真軟件的出現和我單位數控加工教學和培訓的職能，及數控機床操作培訓事故率多、對機床損壞大等特點論述對于初次接觸數控機床的學生和學員結合數控機床仿真軟件來進行基本操作培訓。
關鍵詞：虛擬數控機床 數控教學與培訓 虛擬現實 仿真
0 引言
全球知識經濟的發展，使機械工程成為一個跨越機械、電子、計算機、信息、控制、管理以及經濟等多學科的綜合技術應用學科，數控加工應用技術專業應運而生，這對傳統意義上的機械加工專業教育提出了新的更高的要求。株洲技術學院抓住機遇，銳意改革，積極探索數控加工專業技術人才的培養新模式，著力培養中級、高級各層次的寬厚型、復合型、開放型和技能型的數控加工應用技術人才，為國家經濟建設輸送一大批應用型技能型人才。
隨著數控加工在機械制造業中的廣泛應用，數控操作者的大量培訓便成為迫切的問題。在傳統的操作培訓中，數控編程和操作的有效培訓必須在實際機床上進行，這既占用了設備加工時間，又具有風險，培訓中的誤操作經常會導致昂貴設備的損壞。
隨著計算技術的發展，尤其是虛擬現實技術和理念的發展，產生了可以模擬實際設備加工環境及其工作狀態的計算機仿真培訓系統。它用計算機仿真培訓系統進行培訓，不僅可迅速提高操作者的素質，而且安全可靠、費用低。
與科學幻想相似，想象力和技術的相互結合造就了虛擬現實。培根在13世紀寫的沒有馬的轎車和配備動力的機械的科幻故事就是這類結合的早期見證，凡爾納在19世紀寫了火箭和潛水艇的預言性科幻小說，特別是一些科幻作家們已做出的各種利用虛擬現實的基本概念的設想正在逐步變成了具體化。上世紀內所建樹的幾個技術性里程碑使得虛擬現實成為可能，電話、無線電、電視、半導體三極管和集成電路(微處理器芯片)和液晶顯示器。尤其是計算機技術的飛速發展。一些早期的仿真嘗試(例如第一臺飛行模擬器、立體電影、電視游戲等)都已成為當今虛擬現實仿真的先驅。當然虛擬現實技術的發展歷程與電子學以及計算機產業的蓬勃發展是分不開的。
目前在國內已經有少數高等院校將計算機仿真初步運用于數控操作人才培訓的教學之中，也產生了各種仿真教學系統。這些教學系統既能單機系統獨立運行，又能在線運行。獨立運行即機床模型方式，其培訓設施只需一臺微機，數控機床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進行，而零件切削過程由機床模型三維動畫演示，用這種方式進行初步培訓是經濟有效的;在線運行即機床工作方式，這種方式下教學系統將與實際機床連接，由硬件實現零件切削過程，這時除了操作者是用仿真面板操作外，其它則與實際機床的真實情況一樣，簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬件軟件去產生一種真實場景的仿真，參與者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景的感覺。因此能進一步培訓操作者的實際工作技能。
數控仿真系統的核心是虛擬數控機床，而虛擬數控機床又是虛擬制造技術中的一個執行單元，它不僅在數控加工過程中為產品設計提供了可制造性的分析，而且在數控系統的學習和培訓中，為各類學校和企業技術人員提供了完善的學習和培訓。該類系統完全模擬零件的切削過程，能檢驗數控指令正確與否，提供一套功能齊全的調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能。
1 虛擬數控系統功能
虛擬數控機床實際上是虛擬環境中數控機床的模型。與真實機床相比，虛擬數控機床應具有以下功能：
·虛擬數控機床應具有與真實機床完全相同的結構。虛擬數控機床能模仿真實機床的任何功能而不致因為采用某種近似替代而導致某種結構和信息的失真或丟失.并應與真實機床有完全相同的界面風格，為技術人員的學習和培訓提供保證。
·虛擬數控機床強大的網絡功能，為遠程教育提供可能。
·完善的圖形和標準數據接口。用戶既能在真實的環境中運行虛擬機床，又能觀察它的各種遠行參數，并能與其他CAD/CAM軟件接口。
2 平臺的購建
虛擬數控機床是如何實現這些功能的呢?它一般是通過以下的構建平臺來實現。
①Nc解釋平臺 NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗證器。任務分配數據庫從任務調度中接受數控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動的信息，并將其通過計算模塊來模擬機床的響應，NC解釋器能夠被自由地配置從而能夠模擬任何一種數控機床的CNC控制器。
②NC驗證器，能夠驗證NC代碼的語法正確性。
③刀具庫 刀具庫應包括一臺數控機床所需的刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號.從而能模擬任何一種數控機床的換刀形式。
④仿真平臺 仿真平臺包括刀具軌跡仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三維動畫仿真、加工工時統計分析，仿真平臺是虛擬數控機床的核心技術。操作者可以在虛擬的環境中進行機床運動和切削過程等的仿真，從中獲得相關的加工數據。如進給軸的位移量、換刀狀態、主軸轉速、加速度、進給量、加工時間等。通過加工過程的仿真，了解所設計工件的可加工性，驗證NC代碼的正確性以及評價和優化加工過程，并通過在線修改NC代碼來優化NC代碼。
⑤計算平臺 計算平臺用來完成虛擬數控機床中各種計算，如根據NC代碼計算加工零件新的幾何形狀，根據刀具的材料、運行時間、零件的材料性質和潤滑介質的性質計算刀具的補償量和熱補償量。這些計算結果是虛擬數控機床在應用于虛擬制造過程中的加工方案評價以及可制造性分析所必須的。
⑥設計開發平臺 虛擬數控機床的設計平臺是一個面向對象的數控軟件庫及其開發環境。通過對數控軟件的標準化、規范化研究和其它CAD/CAM軟件的數據交換，并對典型的零件進行封裝，設計成具有穩定、通用接口的可重用的軟件。
⑦操作運行平臺和監控平臺 在虛擬環境中完全實現真實機床的操作，讓使用者完全感受到真實機床的運行特性。在這些基礎上的監控硬件和軟件，用來控制簡易機床.增加虛擬數控機床的真實感.并且可以進行典型零件的實驗性試切加工，讓使用者有一種身臨其盡的感覺。尤其是在數控教學和培訓過程中，初學數控編程者需要大量的編程練習，并進行實際調試。用試切法來檢驗數控加工程序顯然不合理，而且也難于實現。如果利用仿真技術，這些問題可以輕松得到解決，從而避免編程時人為出錯或工藝不合理造成工件報廢。
3 總結
鑒于虛擬數控機床具備的功能，針對目前我單位數控教學課程和參加數控實習學生人數的增多，及數控設備較為精密、昂貴的特點。把數控加工仿真軟件引入教學之中，用于數控機床操作與編程培訓，這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數控機床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數控機床操作過程中產生臨場感和真實感。而且能夠讓同學們更快地熟悉和了解數控加工的工作過程，并且掌握每種數控機床的基本操作。更大的好處是在實現了同樣效果的情況下將加工出錯及事故發生率降低到了最小程度。
我單位目前的硬件設施基本具備，包括微機房、局域網和各類數控機床等。不久的將來在校園網接通之后，這種教學方式確實很有可能成為現實。尤其是在北航工程訓練中心開設遠程教育課程之后，相信這種教學方式必將成為一種必要的教學手段。
參 考 文 獻：
1.曾小惠，吳明華，潘鐵虹.在線數控加工仿真教學系統的實現，1998
2.余勤科，岳應娟，劉宏.虛擬數控機床技術及其應用，2000
3.王曉楠，王仲海.虛擬現實技術及其應用，2002
作者簡介：閆曉城，男，1982.8出生，大學畢業，中共黨員，多年從事數控專業一體化教學工作。
聯系地址：河北省 張家口市高新區朝陽西大街23號(張家口機械工業學校) ，機械工程系 閆曉城(收) 電話：13831350966 郵編075000
作者：閆曉城