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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0270-02
0 引言
目前在机械制造行业中越来越多的应用到了数控加工，自然对此类人才的需求也就与日俱增了。但因为数控设备的价格很昂贵，很难做到每个学生都有足够的操作数控机床的时间，并且如果学生操作失误，很容易造成数控设备的损坏，既占用了设备加工时间，又增大了风险。因此，如何增加学生的实践操作机会，提高学生的实践动手能力，培养出更多的相关专业人才，就成为摆在广大职业院校的一道难题。各高职院校必须重视这一问题，探索出一套适合自己现状的教学方法和教学模式。数控仿真系统的应用可以有效的解决学生缺乏实践操作机会的问题，因为该系统可以通过进行数控加工全过程的演示，比如数控加工程序的编制、虚拟仿真数控机床的操作、工件加工和测量等，让学生了解和掌握到数控机床的各项程序指令和基本操作方法，为今后的实际操作打下良好的基础。
分析数控仿真系统在数控机床编程与操作实训教学中的应用可以发现，它作为前期的辅助教学手段已经成为了一种最安全有效的教学方法和教学途径。
1 数控仿真系统在数控机床编程与操作实训教学中的应用
1.1 利用数控仿真系统，可以提高教学效率、节约成本。数控设备价格昂贵，数量有限。数控仿真系统通过计算机大量配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题。同时数控仿真系统不存在安全问题，若操作失误，系统会及时报警，并不会出现安全事故。不仅巩固了学生的操作能力，让学生有更多的实践学习机会，也在很大程度上节约了教学成本，是数控机床编程与操作实训教学前期良好的辅助教学手段。
1.2 利用数控仿真系统，可以减少教师的工作量，提高教学质量。传统教学中，数控程序批阅的工作量非常大而且繁琐。应用数控仿真系统，学生程序出现小的失误，数控仿真系统会及时报警，帮助学生改正编程过程中的错误。数控仿真系统自带的考试功能能够自动记录学生操作过程的失误，自动评分，极大的减少了教师工作量，提高教学质量。
1.3 利用数控仿真系统，可以提高学生的学习积极性。数控机床编程与操作实训是理论和实践相结合的课程，按照传统的方法在课堂上讲授编程指令，学生很难理解这些指令的内涵以及与实际应用之间的关系，学生会感觉空洞、枯燥、提不起兴趣，而利用数控仿真系统进行多媒体教学，直观地向学生展示编程指令的实际加工应用，学生可以将所学的指令在数控仿真系统上进行模拟加工，发现编程过程中出现的错误，教师针对学生的错误及时进行讲解，让编程指令变得具体、形象，增强了学生的学习积极性。
1.4 利用数控仿真系统，可以增强学生动手操作能力。教师把数控机床操作的课程安排在实训车间来讲授，其一受数控机床数量的限制，学生自己动手操作的时间不足；其二学生操作一旦出现失误，轻则造成刀具或者机床的损坏，重则造成安全事故的发生。因此在进行数控机床实际操作之前，应先利用数控仿真系统，增强学生的动手操作能力。数控仿真系统采用的操作面板和按键功能与实际的数控机床完全相同，学生可以在数控仿真系统上自己动手操作机床来加深理解。即使操作过程中有失误的地方，仿真系统也只是及时出现报警提示，而不会造成安全事故的发生，这样学生就可以放心大胆地进行各种操作练习，从而增强了学生的动手操作能力。经过了大量的数控仿真系统的操作练习，再到数控机床进行实际操作，就会避免安全事故的发生。
1.5 利用数控仿真系统，可以培养学生严谨的工作作风。学生在学习数控编程时，如果不利用数控仿真系统进行验证，很难发现编程过程中出现的小的失误。利用数控仿真系统，即使再小的错误，如数字0输成字母O，坐标值掉了小数点，字母Z输成数字2等等，数控系统都会及时报警，程序无法运行。因此要在数控仿真系统上正确的运行程序，必须保证输入的程序是正确无误，这就培养了学生严谨的工作作风。数控程序没有60分、90分，只有0分和100分。
1.6 利用数控仿真系统，可以实现网络教学和远程培训。随着社会对技能人才的大量需求，职业院校还应担负起社会劳动力的培训任务，利用数控仿真系统和网络搭建的平台，进行远程教育将成为一种新的教育教学模式，它打破了地域和时间的限制，扩大培训人员的数量，缩短了培训的周期。
2 数控仿真系统应用中的注意事项
2.1 数控仿真系统只能检查程序的对错，无法检查程序的好坏。数控仿真系统对数控程序编写技巧、加工工艺安排无法检查。教师应在课堂上重点讲解这些问题，学生应结合所掌握的加工方法，进行加工工艺安排，然后在数控仿真系统上进行模拟练习。
2.2 数控仿真系统只能完成加工过程，不能检查加工质量。数控仿真系统在切削速度、进给量、吃刀量等对加工质量的影响无法体现，实际加工中的刀具磨损在数控仿真系统里也不存在。在数控仿真系统里，只要程序是正确的，加工完成后的尺寸就是丝毫不差的。但是在实际操作中，刀具磨损、各种加工参数的设置都会影响最终的加工结果。数控仿真系统的使用，会在一定程度上让学生放松对产品质量和生产安全的认识。因此数控仿真系统只能用于数控机床编程与操作实训教学前期辅助教学，不能完全抛开实际机床的实习内容，后期还要安排适当的实习时间，通过实际操作来纠正以上不足。
综上所述，数控仿真系统尽管毕竟和实际机床还是有很多区别，无法真正替代实际机床，但是数控仿真系统减少了资金投入，充分利用有限资源，提高了学生的学习兴趣，调动了学生的学习积极性，减轻了老师的工作量，对于学生动手操作机床的能力培养，也起到了提高和增强的
作用。
参考文献：
0 引言
对刀在数控加工过程中占很重要的作用，在实际加工过程中，对刀的精度直接影响加工的精度，还直接影响加工效率，对刀方式有多种，在加工过程中要明确对刀的方法，明确哪种方法最简单，在什么情况下使用何种方式，以及在对刀过程中的优缺点、使用条件等。
1 对刀原则
①选定的对刀点位置，应便于数字处理和使程序编制简单。②在机床上容易找正，便于确定工件零点的位置。③加工过程中便于检查。④引起的加工误差小。
2 对刀方法
2.1 试切对刀法
2.1.1 x，y向对刀。①在工作台上装夹工件，同时在工件的四个侧面预留对刀位置。②启动主轴旋转，并移至工件附近和工件的左侧面，略碰到工件表面，在面板上记录坐标值，如-240.500，然后抬刀移至工件的右侧面，在面板上记录坐标值，如-340.500。③在机床坐标系中X方向，可以得工件坐标系原点的坐标值为{-240.500+ （-340.500）}/2=-290.500。④同时测得工件Y方向机床坐标系中的位置。
2.1.2 z向对刀。①启动主轴带动刀具转动。②将刀具移至工件的上方。③通过微调操作，接近工件表面。记录下刀具在Z方向的坐标值，如-140.400，以及相应的机床坐标系的-140.400。④在机床工件坐标系存储地址G5*中输入测得的x，y，z值。⑤登录面板的输入模式，输入“G5*”，运行G5*使其生效。⑥对对刀的正确性进行检验。
2.2 塞尺、标准芯棒、块规对刀法 这种方法在刀具与工件表面加入塞尺，让刀具碰撞到塞尺。在记录坐标值时把塞尺的尺寸减去。
2.3 采用寻边器、偏心棒和轴设定器等工具对刀法 该法是最常用的对刀方法。特点是效率高，能保证对刀精度，让其钢球部位与工件轻微接触，被加工工件为良导体，定位基准面有较好的表面粗糙度。
2.4 顶尖对刀法 ①将工件装夹在工作台上，主轴上安装顶尖。②快速移动工作台和顶尖，并以降低速的方式接近工件。③修正进给倍率为微调状态，对准画线的中心点，并记录X、Y值。④卸下顶尖，装上铣刀，用试切法或者塞尺法测量Z轴方向的坐标值。
2.5 百分表（或千分表）对刀法（一般用于圆形工件的对刀） ①x，y向对刀。在刀柄上安装百分表，在主轴带动下，百分表开始转动，移动工作台，使主轴中心线对准工件的中心。②把百分表卸下，装上铣刀，用试切法或者塞尺法测量Z轴方向的坐标值。
3 数控编程中的数学处理
3.1 圆弧连接的计算 一零件轮廓如图1所示，其中A、B、C、D、E、F为基点，A、B、C、D可直接由图中所设工件坐标系中得知，而E点是直线DE与EF的交点，F是直线EF与圆弧AF的切点。
3.2 节点坐标的计算
3.2.1 求曲线段的最小曲率半径Rmin。最大插补误差δmax必在最小曲率半径Rmin处产生，已知曲线曲率半径为：R=■ （1）
欲求最小曲率半径，应将式（1）对x求一阶导数，即■=■
令dR/dx=0，得3y″2y′-（1+y′2）y？苁=0 （2）
由此可求出最小曲率半径处的x值。将此值代入式（1），可得Rmin。
3.2.2 等误差插补法
①如图2所示曲线以（x0，y0）为圆心，δ为半径作圆，圆方程为：
（x-x0）2+（y-y0）2=δ2
②作该圆与轮廓曲线y=f（x）的公切线，得到两切点（ξ0，η0），（ξ1，η1），满足下列联立方程：
对曲线对圆：
对圆：f′（？孜1）=■f（？孜1）=？浊1F′（？孜0）=■F（？孜0）=？浊0
式中，y=F（x）表示圆方程，由此可求得公切线的斜率k，k=■。
4 结束语
本文验证了几种对刀方式，通过验证，取得了相同的效果。在不同的机床上使用不同的方式能达到更好的效果，对其它数控系统也具有一定推广价值。
参考文献：
项目教学法是当前职业教育中的一种得以广泛运用的“做中学、做中教”式教学法，其强调学生在教学中的主观能动作用，师生之间的活动是互动的，适合在中职专业课教学中应用。近几年，随着我院国家中等职业教育改革发展示范学校的建设，硬件设备不断完善，也为项目教学法在数控专业技能课上的实施提供了条件。 1.项目教学法简介 1.1项目教学法的概念 项目教学法是通过一个完整的“项目”工作来进行的实践教学活动，在职业教育中，项目是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的的工作任务。教师已经不再是教学中的主导者，而应成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。 1.2项目教学法与传统教学法的区别 项目教学法与传统教学法相比，有着显著的区别，详见表1： 表1 项目教学法与传统教学法的区别 教学方法
比较项目
传统教学法
项目教学法
教学目标
教师传授知识和技能
学生自主学习新知识
教学形式
教师为主体，学生被动学习 学生为主体，在老师的指导下主动学习
交流方式
单方面互动为主 小组成员之间及学生与老师之间多向交流
参与程度
学生服从老师指挥，参与度较低 学生可以根据自己的兴趣做出选择，主动参与
激励手段
以外在动力为主，难以持久 内在动力得以充分调动，可持久
特色 老师挖掘学生的不足点，补充授课内容 老师利用学生的优点，开展活动
1.3实施项目教学法应具备的条件
1.3.1教材中项目的有效性
项目的设计应符合中职学生的就业预期，要包含全部教学内容并尽可能地融合多门课程的知识点;项目的难度必须适中，在中职学生当前发展水平的基础上，经过适当努力能够完成;同时要使各种技能得以有效重复，让学生达到熟能生巧。
1.3.2教学设备的配套性
既然要给学生提供模拟的工作环境，就必然要求学校配备“够用的工作设备”，创造准工作活动的氛围，使学生在工作（教学）过程中完成对知识的构建，有效提高其职业能力。
1.3.3教师的专业素养和实践能力的完整性
教师必须储备更完整的专业技术和教学能力，具有丰富的实践经验，从而使知识点融会贯通并得到必要的整合。
1.3.4教师指导过程的开放性
教师应引导教学过程从可控课堂向自由课堂、构建学习演变，并建立切实有效的评价机制，在开放教育中更好地履行自己的职责。 2.《数控机床编程与操作》课程教学中项目教学法的应用
《数控机床编程与操作》作为控加工专业本核心课程之一，以培养学生熟练掌握数控机床的基本编程技能和数控机床操作加工的应用能力为主要目标。
2.1《数控机床编程与操作》课程概述，详见表2：
表2 《数控机床编程与操作》课程概述
课程名称
课程内容
技能要求
数控机床编程与操作
系统介绍常用数控机床编程与操作的知识和方法，以及数控机床的使用和维护。主要包括数据技术基础、数控车床、数控铣床、加工中心的编程与操作、CAD/CAM与数控自动编程技术以及数控机床的使用和维修等。尤其是操作，不仅介绍了基本操作方法，更有具体详细的加工操作步骤。通过本课程的学习，为全面提高学生的综合能力提供有力的保障。
通过对数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本的编程功能指令等的学习，使学生了解数控机床的结构;掌握FANUC系统数控车床、数控铣床、加工中心的程序编制方法及自动编程方法;培养学生根据具体数控机床特性和实际需要的零件图要求编制加工程序的能力、调试程序的能力和运用现有数控机床加工零件的初步能力。
2.2学情分析 本课程的授课对象大多数为数控加工专业二年级学生，之前已经学习了《机械制图》、《公差配合与测量技术》等理论课程，进行了钳工、车工实训，已具备一定的识图能力和机械加工工艺知识，并基本掌握了普通车床的操作技能，为本课程采用项目教学法进行教学打下了良好的基础。
2.3具体项目案例分析 一个完整的“项目教学”过程通常包括以下步骤：确定项目任务、制定计划、实施计划、检查评估、归档或结果应用五个教学阶段。
2.3.1确定项目任务
教师提出一个或几个项目任务设想，同学生一起讨论，最终确定任务。目的是引起学生的思考，让学生获取工作任务的信息，从而引出要解决工作任务的兴趣，设置情境，引入项目。
2.3.2制定计划 学生根据工作任务的具体情况，进行图纸和加工内容的分析，确定加工的工序和质量精度的要求，计算主轴转速、进给速度、切入深度（背吃刀量）和加工余量等，根据现有的数控加工设备和刀具量具的具体情况，通过学生讨论，教师指导的方式，最终制定合理的项目计划。 2.3.3项目实施 在此阶段，首先根据授课班级学生的情况，将学生分组，每组不同层次学生合理搭配，并选出组长。各小组必须严格按照制定计划执行，每位成员应积极参与，根据制定的计划和决定，开展对工作任务的实施过程，同时教师在完成过程中应提醒学生注重过程中的细节，注意观察和总结，并做好记录。 2.3.4检查评估 先由学生自己进行评估，再由教师对项目工作成绩进行检测评分。师生共同讨论，评判在项目工作中出现的问题，学生解决处理问题的方法以及学习行为特征，通过对比师生的评价结果，找出造成评价结果差异的原因。
2.3.5归档或结果应用
项目工作的结果，应该归档或运用到企业和学校的生产教学实践中。 3.效果与反思 在《数控机床编程与操作》课程中采用项目教学法，改变了以往“教师教、学生听”的被动式的教学模式，将理论与实践有机结合，教学过程更加贴近生产实际，培养了学生的自学、操作、分析解决问题的能力，符合“以服务为宗旨，以就业为导向，以能力为本位，以创新为动力”的职业教育理念。
但是，一种新的教学法的尝试，不是一帆风顺的过程。认真地分析学生，以学生的发展作为我们的目标，关注课堂，关注教学，我们一定会探索出一条适合学校自身实际的项目教学模式，为社会培养出更多的优秀技术人才。
数控机床是一种高效的自动化机床，其经济性能好，生产效益高，在现代工业和国民经济中具有重要的地位。机床数控化已是世界机床制造业和机械加工的重要发展趋势。数控技术的发展和完善起到了巨大的推动作用，机床的维护和保养可以大大延长机床的寿命，提高机床的加工效率。
一、我国数控机床行业发展现状
2006年《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出把“发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。作为‘十一五’实现重点突破加快振兴装备制造业步伐的16个重大专项之一。从20世纪90年代后期起，由于我国工业现代化和国防工业与高技术产业的快速发展，对表征先进制造装备的数控机床提出了旺盛的需求。
数控机床行业供给量在从1998～2007年数控机床产量是呈稳步递增趋势， 2007年比1998年递增了17.4倍多；从1998～2007年平均年增长率达37.7%。我国数控化率呈逐年递增趋势，由1992年的3.2％，递增到2007年38.7％。与日本、美国、德国等发达国家相比，我国机床产品的数控化率水平还略显低。
在数控机床产业快速发展的同时，数控机床的品质和性能也得到提升，中档普及型数控机床的产量比例由上世纪末的20%增至40%左右，低档经济型数控机床则由80%降至60%左右，
二、数控机床使用年限和故障高发期
数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：一年之内基本上处于 “磨合”阶段。在该阶段是故障多发期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，数控系统一般使用到8年后电器硬件故障会逐渐增多，是故障高发期。数控系统的使用寿命平均在8～10年左右。加强维护保养可有效减低故障率，最大限度发挥数控机床的作用。
三、数控机床使用维护的必要性
数控机床是一种高效的自动化机床，其经济性能好，生产效益高，它在生产上处于越来越重要地位，应用也日益广泛。机床数控化已是世界机床制造业和机械加工的重要发展趋势。 数控机床是一种高投入的高效自动化机床。由于其投资比普通机床高得多，因此加强控机床日常维护和保养，提高机床利用率是十分重要的工作。
四、数控机床的使用和维护
数控机床在使用过程中，必须保证场地和环境符合机床的运行条件。而机床维护在整个的机床的生命周期中又起着至关重要的作用，对数控机床标定的技术指标、可靠性，甚至使用寿命都会产生重要的影响。
1、数控机床的基本使用条件
在机床生产厂家提供的机床安装使用指南中，对数控机床的使用条件提出了明确的要求，如机床运行的环境温度、湿度、海拔高度、供电指标、接地要求、震动等。
（1）环境温度一般在0-40度之间。
（2）精密加工中心为了保证良好的加工精度需选择恒温车间
（3）当数控机床工作在高温，特别是高湿的环境时减少机床断电次数。对于高湿环境需选配加热器，排除洁露。
对于高精度的机床，最好在机床做好隔震措施，以提 高机床的加工精度。
数控机床工作地最高海拔一般低于1000M。
电源是数控机床正常工作的重要标志之一。要有稳压电源。
数控机床在生产现场的保护接地也是一个普遍存在的问题。 每个工位的电柜都应配备独立的接地保护。
2、数控机床的日常维护和保养
数控机床的日常维护也是数控机床运行的稳定性、可靠性保证
是延长数控机床使用寿命的重要手段。
（1）机床的日常维护和保养。开启机床进行加工零件，就需要对机床进行常规检查。包括机床的油、冷却液是否充足、主轴孔是否有锈蚀现象等。湿度较大地区还需检查是否有洁露现象。使用完机床后，要认真清扫，将台面、导轨上的切削液擦干净，并涂防锈油。并做好机床的使用记录。
（2）数控机床的定期维护和保养。通过数控系统的维护信息，或者通过专门的调试软件工具，来检查各轴的伺服驱动系统空载电流。检查数控机床电器柜状况。
①检查数控机床保护接地的接地电阻是否在规定的指标内。
②检查各轴的反向间隙
③检查刀具冷却液，应根据情况加注或更换冷却液。
④数控机床采用高速主轴时配有主轴冷却系统，需要检查主轴冷却效果，来决定是否加注制冷剂。
⑤检查液压系统的过滤器和检查气动系统的滤清器是否需要清洗或更换。
⑥检查车床主轴的传送带是否磨损。
良好的机床保养和维护，是保证机床正常运行、延长机床使用寿命的重要环节，一台机床是否能够按照设计要求充分发挥作用，日常的维护和保养是十分的重要的。对数控机床进行专业维护、保养，其目的都是保证数控系统的稳定运行。
当今数控机床发展非常迅速，数控机床新品种不断出现，高速、高精、高适应性、多轴、复合和环保是主要发展趋势。为了适应数控机床应用技术发展潮流，我们要跟踪世界范围内数控机床发展新趋势，不断提高数控机床应用水平，不断学习新技术，加强维护与保养，降低故障率，为机床的高效利用奠定基础，让数控机床应用为现代化建设做出更大贡献。
参考文献：
1、可编程控制器
可编程控制器简称PLC，普遍被运用在内部程序的存储工作中，为系统提供了良好的编程条件，用户可以借助该存储器进行计数、算数操作、逻辑运算等活动，而通过输入定时、顺序控制等指令后即可生效，而生产过程中可以依靠PLC进行数字、模拟方式的输入/输出控制。PLC数控机床利用了传统数控机床的优势，同时嵌入了先进的PLC技术、通讯技术、计算机技术，发挥自动控制和微电子的作用，使其满足数控机床运行和新型工业生产的双重要求。
2、数控机床
数控机床以机床本体为基础，通过核心部分数控装置来发号和控制驱动机床，伺服系统发出指令后驱动机床会按照标准流程来执行，数控机床依靠三大主体部门来发挥职能作用，而数控系统会控制机床内部，以数字输入的形式来完成信息输出与输入工作。
3、数控机床控制系统
3.1 数控机床控制系统结构组成
数控机床控制系统结构如图1所示，通过输入信息到数控装置中，使其作用于PLC、主轴控制单元、速度控制单元以及伺服电机，机床电器逻辑控制装置，位置检测反馈装置会通过数控装置将信息输出，完成整个系统的联通工作。
3.2 数控装置的组成
微型计算机为数控装置提供了稳定的基础和条件，使其能满足各项数字控制活动要求，而数控机床通常简称为CNC，它拥有微型计算机机构和数控装置功能模块两大主要部分，为系统运行提供了输入/输出装置、存储器、接口以及总线、中央处理单元，但是针对单一或复杂命令的执行都要启动软件和硬件双重装置，在系统程序的指挥下完成，而控制和管理软件会协调和指挥硬件。
4、基于PLC数控机床控制系统的设计
我们在数控机床控制系统中嵌入可编程控制器，以变频器、电机、光栅尺等装置为主，保持系统的全封闭循环空间，通过存储器编程来加强数控系统的精度，不断增加适用对象数量。数控机床本身能够检测刀位情况，操作换刀、断刀等活动，还能检测和连接通信，进一步提升了数控机床的性能和作用，在实现生产自动化的过程中降低成本、提高生产效率，保证数控机床系统的正常运行。
4.1 硬件结构
针对数控机床的硬件设计利用机械部分为基础，通过硬件电路和上下位软件来完成整体构造，数控机床控制系统中的硬件电路发挥着机床驱动的作用，同时能为各部门传递有效的信息，为系统提供最稳固的保护。机械手换刀、断刀检测都是硬件部分提供的功能之一，气缸外壁的电磁感应系统会控制并显示机床机械手的位置，而光纤传感器会随时检查刀具的情况。
4.2 系统初始化
系统初始化会提供工作原点复位和机床原点复位两项选择，如图2所示为系统坐标系示意图，在工件原点中放置毛坯和芯模，通过工件、工作和机床三大坐标来完成系统指令。机床原点的复位操作通过数轴的极限开关来控制，而按下复位按钮后机床就会回到初始原点，准确定位旋压加工位置。机床坐标系为整个机床坐标复位工作提供了有效的参照，保证机床待机加工前后的位置符合生产标准，减少位置误差。机床运行过程中零件装卡无恙以及旋压制品装卸正常的基础上要减少原则和位置距离，使得加工起始位置能满足设定原则，机床功能在考虑硬件结构的基础上挖掘可编程控制器的作用。
4.3 系统功能模块设计
1 数控机床
电气控制技术在数控机床上起着非常重要的作用，数控机床是机械设备中机电一体化的一个体现，而它的控制系统又可以叫做CNC系统，数控机床的组成是由数控系统、伺服系统、主轴装置、数控机床的强电系统等，它的组成见图1。
通过图1可以看出CNC系统是整个数控机床的重要位置，是数控机床的控制中心，它是对操作系统中的语言进行分析整合，转化成控制信号，最终实现数控机床的加工。
数控机床和其他普通机床一样，都是主轴作主要的切削任务，而主轴的控制也是需要正反转，可以调速。
对于机床的进给运动，它的区别就是将原有机床的机械驱动变为电气控制驱动，实现自动控制，控制系统是伺服系统，对整个机床的工作台、电机、速度都可以监控，如图2。
在整个伺服控制系统中，主要是对终端执行件的监控，通过监控它们的速度、位置，将它们的信号反馈回来，在伺服系统和CNC中处理后，在对下一步进行指示。
2 电气控制元件
数控机床电气控制元件的选择是对整个机床中所有应用的元件，电动机的选择，在数控机床结构中电动机是最重要的，电动机在负载工作时，电动机的额定功率要大于机床的需要功率：
热电器的选择，热电器是对数控机床中电路的保护，它的选择是通过电动机的电流选择，一般是选择0.95～1.05倍的电动机额定电流。
中间继电器，它是控制整个数控机床电路中传递中间信号的元件，是增加触点数量的元件，它的选择也是通过电动机来选择。
在数控机床控制中，行程开关的应用对整个机床的监控起着很重要的作用，它们也称作限位开关，它们是利用机械运动产生电信号的元件，它主要对数控机床的运动、行程和位置的保护，避免机床运动出规定的区间。
在机床中需要选取信号灯和照明灯，信号灯是对机床监控的反馈，通过信号的提示，来了解机床是否正常，而照明灯是数控机床中必需的元件。
3 电气工作原理
电气控制原理是对数控机床控制的方式的选用，通过整个数控机床的控制方式的解析来理解电气工作原理。在数控机床的控制方式中有开环控制数控机床、闭环控制数控机床，开环控制数控机床没有检测反馈装置，CNC发出的信号不会产生反馈，是单向发出，只是将信号传递给执行元件，这种控制比较简单，系统稳定，闭环控制数控机床也就反过来，它是安装反馈装置，例如同步器、光栅等。
开环控制数控机床的工作原理是操作者将加工信号给机床，数控机床接到指令，将指令给数控装置，数控装置解析后通过驱动电路传给伺服电动机，伺服电动机工作，通过传动机构，将最终工作台运动，实现加工。
闭环控制数控机床工作原理是数控机床接到指令，机床位置调节系统工作，通过伺服放大、伺服电动机、检测工作台的位置，工作台将位置检测信号通过位置测量装置和速度测量装置反馈给位置调节系统和速度调节系统，这两个系统通过这个信号在重新定位工作台，数控机床在进行加工。
上述电路图中工作台正向运动是KM1接触器通电，反转运动是KM2通电，而工作台动作停止是通过SQ1、SQ2、SQ3、SQ4这4个限位开关控制。
4 结束语
随着科学技术的不断发展、现代经济不断的提高，对整个机械制造业的要求也在不断的提升，生产的效率、生产的质量都要有提升、数控机床也随之变得非常重要。数控机床对大批大量生产有着不可或缺的地位。在这频繁开发新技术的过程中，要使数控机床占有一席地位，就必须保证数控机床的自动化程度、电气控制也就必须有设计高度，保证数控机床的先进性，达到降低人工劳动力，实现生产的自动化。
参考文献
[1]杨林建.机床电气控制技术[M].北京理工大学出版社，2008.
1.数控机床外观设计中整体与局部关系
按照机床各局部外观部件的功能，数控机床整体造型由防护、门、观察窗、把手、数控系统、电控柜等组成。各外观部件对整体造型的影响权重是不同的，即对整体造型的“贡献度"有差异。
防护是数控机床最大的外观部件，直接影响整体造型风格，其视觉冲击力和表现力直接影响对机床的第一印象乃至最终评判。
门位于数控机床主体部分的正面中央，是数控机床外观设计的重点之一。
门上观察窗作为数控机床正面的视觉中心，其造型对整体造型风格表现起着画龙点睛的作用。现有数控机床的观察窗造型变化较多，极大地丰富了机床整体造型式样。
把手虽然在数控机床外观部件中体积较小，但其造型的视觉冲击力却不小，一个别致的把手能成为机床整体造型的一个亮点。把手的造型和安装的位置还要考虑人机工程学方面的因素，以方便操作者使用。
因此，要确定哪些外观部件最能影响数控机床整体造型，以便在构建部件修改器时有所侧重。数控机床造型的外观部件主要有防护、数控面板、门、观察窗、把手等，这些部件反映了数控机床整体造型的风格，是机床造型设计的特征要素，这些部件的布局与细节处理对数控机床整体的造型变化起着重要作用。
2.数控机床各部件造型之间的关系
数控机床外观设计中各部件之间有着密切联系，归纳起来，主要有三种关系：
（1）隶属关系；
如门的观察窗、把手是机床门的一部分，而门其实可算是防护的一部分，它和防护共同组成机床的防护空间，当然门又可以移动而具有相对独立性。
（2）制约关系：
如门的造型要受到数控机床防护正立面造型的约束，其外轮廓线要与机床防护正立面的轮廓线相匹配，其造型的变化一般要随防护造型的变化而变化；而门的观察窗、把手又要受制于数控机床门的造型风格，其造型的尺度比例也要和门相协调。
（3）互动关系：
如门的观察窗与把手造型的互动性，门的观察窗造型变化，把手的造型及其安装位置都要随之而改变。
3.关键部件与整体造型的协调性
数控机床整体造型协调是要求构成机床的各局部外观部件造型风格需一致，整体造型风格决定关键部件群造型，是矛盾的主要方面。如果机床造型以直线型为主，那么各个部件尽可能考虑以直线构成自身形体，直线与直线间的过渡是圆角或是折线应该统一，从而达到机床主体与各部件相互呼应，形成风格统一的整体。
4.外观设计元素分析
数控机床的整体造型有外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将其外观件分为外防护、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观整体作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观是研究门、把手和标牌等对数控机床外观影响较大的外观件。数控机床的整体造型与外观件造型、外观件的关系是有机的协调的关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及数控机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控数控机床外观设计的重点。
4.1外防护
数控机床的外防护造型是影响整体造型风格的最重要的因素。外防护是数控机床主体上最主要的部件，其造型的视觉冲击力和表现力直接影响人们对数控数控机床的第一印象乃至最终评判。现有的外防护造型从其正立面上大体上可以概括为曲面造型、直面造型和斜面造型。这三种特征的外防护造型给人的感觉各不相同。以曲面、曲线为基调的外防护给人圆润、流畅、活泼、亲切的感觉。以直线、直面为主的造型风格给人规整、均衡、庄重的感觉。正立面为斜面为主的造型，斜面之间的转折变化较为丰富，给人以有生气、活力、轻巧的感觉。
4.2门
门位于数控机床主体部分的正面中央，是数控机床外观设计的重点之一。门的设计要受到数控机床外防护正立面造型的约束，其外廓线要与机床外防护正立面的轮廓线相匹配。现有的造型大致可以按造型分为曲门、直门、和折门三种，其造型的变化要随外防护造型的变化而变化。
4.3观察窗
观察窗作为数控机床正立面的视觉中心，其造型对整体的造型风格起着画龙点睛的最用。现有的数控数控机床的观察窗造型变化较多，但均要求与整体造型风格相协调。方形观察窗带有小圆角，常以直线平面为主，与边角较硬直的外防护造型相匹配，给人以规整、精确的感觉。而带有大圆角的观察窗造型常以曲面为主的或是面与面之间过渡较为圆滑的外防护造型相匹配。现有的数控机床的观察窗造型不再以方形为主，尤其是国外的数控机床造型越来越多地采用曲面造型和一些不规则矩形作为观察窗的外型，以满足数控机床造型风格的多样化需求。
4.4把手
把手虽然在数控机床外观部件中的体积较小，但其造型的视觉冲击力却不小。
把手的造型和安装位置都要考虑人机工程学的因素，以方便操作者使用。把手的造型主要由其界面形状和外观轮廓线决定。现有的数控机床的把手截面多以圆形为主，但方形把手也有少量的应用。现有的把手外形轮廓可归纳为直、曲、折三种，每种造型分别与不同造型风格的数控机床搭配但要考虑风格协调问题。直把手多用于方正的外防护造型；曲把手多用于曲面的造型，以体现整体形态的张力；而折把手多应用于面与面之间转折变化丰富的数控机床造型，形成整体风格的统―。
4.5企业标牌设计
标牌对于数控机床的表示作用使得企业的产品形成一个系列的整体，具有很强的品牌识别性。国内现有的数控机床的标牌设计和对数控机床的装饰比起国外的同类产品差距较大，严重影响了数控机床的外观效果。
数控机床的标牌按照其功能的不同可以分为三种：
第一，企业形象识别为目的的标牌，它经常布置在床体外防护较显眼的部分或者安放在主轴等运动部件上；
第二，标识机床类型和型号的标牌，这类标牌通常有英文字母和阿拉伯数字组合而成。标示性的标牌多安放在外防护表面较大的空余位置，其大小可以按需要设计，没有一定的限制，可以按照空余区域的大小来调整标牌大小。
第三，对操作的使用起警示性作用的标牌，是为了提醒操作者使用过程中需要注意的事项，以免操作者在误操作而导致事故的发生。警示性的标牌在国际上有通用的规范，必须放置在操作者使用过程中可以看见的位置，以便于实现其警示的作用。
结论
本文分析了数控机床的结构与分类，并对数控机床的造型风格进行分析，将数控机床的风格分为方直风格、斜线梯形风格和曲面风格，并对它们的造型元素的特征进行了总结。研究了加工中心外观造型因素，包括门、把手、观察窗的造型设计，结合数控机床的风格总结了造型因素应具备的造型语言；并重点分析了企业标牌设计，包括标识性标牌、识别性标牌和形式性标牌的作用于布置要求。
参考文献
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0195-02
GPRS对于我们来说并不陌生，可是我们了解GPRS最开始是知道他是应用于手机，再后来是汽车的导航，而本文所要论述的是在数控机床上，GPRS如何去应用尤其是对于数控机床的远程监控方面。
1 GPRS设计的背景
科技的发展带动了很多行业的发展，当然也包括工业企业，数控技术作为科学技术的产物在现代企业已经有了举足轻重的作用，加快了制造业迈向数字化的脚步。众所周知，数控机床的优点是非常突出的包括工作效率非常高、精度高、操作起来非常方便等等。这样的优点使数控机床的价格始终居高不下，而且在维修是也是需要一些专业的人员去进行的，无形之中成本增加了更多。因此，只有找到一个适当的方式来对数控机床进行管理才能使得数控机床为企业创造最大的价值。
现在来看，数控机床虽然基本实现了自动控制，然而在管理方式上仍然是采用一些原始的人工来控制的方式例如在特定的实际进行上报、打电话汇报等等诸如此类的形式。这样的管理方式，最大的弊端就是由于故障出现的时候不能第一时间被发现所以使得系统运行的整体效率不能满足之前的设计，所以说原始的人工控制管理对数控机床实现灵活、集中的监控和管理起到了一定的抑制。
真是在这样的背景下，笔者受到GPRS在其它各个领域当中的应用，开发了本系统。整个系统以先进的GPRS技术为基础，融合了包括通信、计算机、远程故障诊断等目录来说最先进的技术，实现了对数控机床在管理上进行实时监控、故障的诊断以及报警等功能改变了之前数控机床的原始的人工控制，也就是说减少了人力成本的使用，而且提高了监控效率。由于这种方式当数控机床发生故障的时候可以第一时间进行诊断，从而缩减了各种故障给机床及生产说产生的一些负面的问题，也就是说可以使数控机床的使用年限延长的同时也给企业创造更多的经济价值。
2 数控机床中GPRS监控系统的设计思想
2.1 系统的整体设计
整个数控机床中GPRS监控系统的主要部分分别是GPRS网络、Internet以及数控机床监控中心以及监控终端这四大块来组成， Internet将数控机床的监控中心和GPRS网络连接起来，这样就可以将数控机床是实时工作情况传送到数控机床的监控中心，GPRS监控系统并不复杂，可是却实实在在的解决了数控机床之前无法第一时间发现和了解数控机床工作状态的问题。
2.2 各个部分的设计
下面我们就要看一些各个部分的具体设计，首先说一些数控机床的监控中心，它通过Internet上，同时采用IP+UDP协议（IP+UDP协议最大的优点是开销较小）来同GPRS实现互动和对话，将监控中心所发出的一些命令，这些命令包括实时监控、故障的诊断以及报警等等，它会以UDP数据报文的形式通过GPRS发送到数控机床的监控终端，反过来监控终端的信息同时也会反馈给监控中心；在整系统中Internet的作用是一个纽带的作用，它是将GPRS网络同监控中心连接在一起的纽带；如果是Internet的作用是一个纽带那么GPRS就是这个系统的一个通信载体，我们都知道GPRS技术目前在我国，已经广泛地被应用于整个通信领域当中，它的最大优点就是传输速率够强大，GPRS不仅仅是传输速度块而且同时具有速率传输准确两大特点这就是为什么说GPRS对于信息的传输是一个最佳的选择。整个数控机床的监控系统可以通过GPRS来实现数控机床监控中心和监控中心通过Internet来实现互传；数控机床的监控终端作为系统的一个中心，它的主要工作就是对现场数据进行采集之后传送到数控机床监控中心，另外一个作用就是对数控机床监控中心通过Internet发送过来的数据进行接收并进行相应的处理。
3 数控机床中GPRS监控系统的软件设计
3.1 系统所采用的通信协议
数控机床的监控终端和监控中心之间是以GPRS为媒介通过Internet来实现互联，以实现将数据采集之后第一时间发送到出去及时的进行处理，并且还有实现对监控中心实现远程控制。这时候就必须要有个相应的协议来实现数控机床和监控中心终端之间的有意义约定。
首先我们给所要传送的数据设定上起始和结束标志，然后在监控终端不同的监控终端设定上不同的序号，每个不同的数控机床都有不同的监控终端，也就是说这个序号就是区分不同数控机床的一个标志；控制信息是监控中心发给监控终端的控制信息；当监控中心在发现数控机床有不正常的现象时就会发出报警信息传送到监控终端；这样我们就可以结合GPRS技术通过通信协议来实现整个工厂不同的数控机床的集中管理和控制了。
3.2 系统的软件设计
监控终端和监控中心两大模块是整个系统软件模块当中最重要模块。首先我们来看一下监控中心的组成是由数据库服务器、应用服务器以及通信前置机来组合构成的，来实现一些信息之间的整体互通。所以说在计算机上分别有不同的软件来进行运行，当然还有分别为两个系统来设计不同的数据库。监控终端数控的功能是要将数据从数控机床的监控终端进行集中字一起，执行监控终端所发出的命令，将各个终端传输过来的数据进行存储已经进行必要的分析，这时候通过分析、比对就会发现数控机床的运行是够是按照既定的运行轨迹进行的，如果发现异常那么就会立刻做报警处理，并在数据库中将得到的数据进行备份处理。
数控机床监控终端的软件部分模块分别是不同信号处理和传输。数控机床的监控中心监与控终端始终是以GPRS为媒介通过Internet来相连的，监控终端对监控中心发来的数据会第一时间去分析、处理，发现有异常的时候会第一时间发出警报，同时对异常的类型发出提示。
4 结论
上面所阐述的数控机床中GPRS监控系统是以GPRS作为这个系统的一个平台，它将GPRS在数据传输上速率传输准确以及速度快的有点体现的淋漓尽致。同时将数控机床本身的特点融合在整个系统当中，使得整个系统在一些大型的工业企业当中可以被大力推广。本系统已经在一些工业企业当中被实验使用了，已经证明了这个系统的使用性和经济性。
参考文献
0 引言
在世界经济一体化进程加快的影响下，各个国家间呈现出越来越激烈的竞争，并且这为企业的良好发展提供了契机，尤其是制造行业应当把握住机会实现更好的发展。应用数控机床技术促进了制造行业的发展，数控机床技术的特点是质量高、生产效率高，因此能够为企业带来理想的经济效益。
1 数控机床的组成部分和特点
通常而言，数控机床的组成部分是：（1）主机，其属于数控机床的主体，数控机床的机械部件是主轴、立柱、机床身等，其作用是为了对机械部件进行切削加工；（2）数控设备，其属于数控机床的核心部分，主要有软件和硬件（纸带阅读机、键盒、CRT显示器、印刷电路板），用以将数字化零件程序输入，且存储输入信息、插补运算、变换数据，以及进行一系列的控制；（3）驱动设备，其属于数控机床执行的驱动部分，主要有进给电机、主轴电机、进给单元，以及驱动单元组成。基于数控设备的控制，借助电液伺服系统或电气完成进给与主轴驱动。在几个进给联动的情况下，能够加工空间曲线、平面曲线、直线，定位；（4）辅助设备，其指的是数控机床的一部分配件，确保数控机床的监测、照明、、排屑、冷却等，这主要有监控检测设备、刀具设备、数控分度头、数控转台、交换工作台、排屑设备、气动设备，液压设备等等；（5）编程和其它的一些附属装置，其主要作用是存储和编制零件程序。
在数控单元当中包括数控机床的监控与操作部分，其属于数控机床的核心。相比较于普通的机床，数控机床的特点是：（1）生产效率高（通常是普通机床的几倍）、机床的刚性大，精度高；（2）加工精度高、加工质量稳定；（3）机床的自动化能力强、能够使工人的劳动强度减轻；（4）能够实施多坐标联动，可以对复杂形状的零件进行加工；（5）在改变加工零件的情况下，通常仅仅要求对数控程序进行改变，如此能够使生产准备的时间减少；（6）需要操作工作者和维修工作者都具备较高的素质。
2 数控机床新技术的特性
（1）在数控机床中应用新型智能化的机器人。在最初的阶段，智能机器人的工作主要是装卸搬运，在日益进步的科学技术影响下，新型的智能机器人业已具备视觉与触觉的功能，可以凭借感官完成一些人工方面的事项。应用一些智能机器人不但使大量的物力和人力节省，而且也使大量的费用减少。
（2）复合加工技术的应用。复合加工业已由初期的钻、车等加工步骤向加工齿面、削磨内外圆，以及表面助理转变。
（3）直驱技术的应用。功率和扭矩较大的直线点击重点用在重载机床与高速机床，这不但使高定位精度和快速度实现，而且力矩电机会代替普通的机械传动。在国际机械制造领域当中，业已出现相似的成功例子，接下来的发展就是推广与普及。
（4）应用绿色机床技术。学术界很长一段时间以来探究的重点就是绿色机床。在注重数控机床高精度和高速度的过程中也应当重视它的环保性。机床的环保会对人们的健康产生直接性的影响，怎样节能减排以及确保工作者身体健康以及提高工作效率，这是绿色机床的根本所在。
3 数控机床技术的发展趋势
（1）高精度。各个工业大国都十分注重提升数控机床的加工精度，通常来讲，数控机床的加工精度涵盖数控机床生产的几何精度和数控机床应用的加工精度。在提高数控机床稳定性以及应用补偿技术和辅助策略的基础上能够大大地提高数控机床的精度。
（2）高稳定性。针对数控系统和数控机床的制造商来讲，其非常重视的一个问题是数控机床的稳定性，如果一台数控机床的稳定性能非常高，就会使数控机床的事故率大大地降低，这不但有利于制造工作的顺利进行，而且有利于生产效率的大大提升。为此，衡量数控机床质量的一个关键性指标是数控机床的稳定性。
（3）高效性。具体来讲，高效性是指大大地提高数控机床的运行速度，这一是能够确保产品的质量，实现运行效率的提升，二是能够使投入的费用降低，在生产的过程中普遍性地应用零件的高速加工。
（4）智能化。针对各种领域的生产过程而言，一致的理想是智能化。应用一种模拟网络化监控与数字化网络技术，凭借电子计算机编制本来人工操作的运行程序为一种既定的模式，且以机器控制代替人力控制的方法就是智能化加工。通常而言，应用智能化重点包括智能维修、智能分析，以及智能监控。
（5）网络化。网络化数控机床的网络化又称“e-制造”，是把数控系统通过网络连接和网络控制，在计算机上操作使用，虚拟设计、虚拟制造等高端技术也越来越多地为工程技术人员所追求。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代机床发展的重要趋势。
4 结论
总之，数控加工技术对于制造业的重要性不言而喻， 其对一国经济、国防、综合实力和国际地位的推动作用是十分突出的。针对制造领域的重要性来讲，数控加工技术举足轻重。其有利于国家综合实力、国防经济，以及国际地位的提升，当前形势下，一个非常显著的问题是我国的制造领域的发展不够先进，依旧滞后于西方发达国家，这就要求进一步地探究数控加工这种机械制造技术。在对新型技术引进的过程中也应当不断地创新，进而不再依赖于发达国家的数控技术，自主研发有着国际先进能力的数控机床技术，从而使我国逐步地转变成为世界性的制造业强国。
参考文献：
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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065
1 数控机床及其控制系统概述
当前，数控技术已经在IT、医疗、轻功、机电等行业内得到了广泛的应用，并发挥出了重要的作用。可以说，数控机床的出现与应用有力地促进了机电制造业的快速发展。数控机床是集计算机、机床、自动控制、电机以及传感检测等技术与设施于一体的自动化生产设备，是一种以“数字量”作为指令信息的机床。一般而言，数控机床控制系统主要包括输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等部分组成，其中，可编程控制器（PLC）是数控机床控制“核心”，数控机床操作、使用等都与PLC有着密切的关系。数控机床实际操作时，必须要根据工作条件、生产要求编制相应的加工操作程序，然后将这些“程序”存储于磁盘、穿孔带等介质中，系统软件或者是逻辑电路通过读取存储于介质中的“程序指令”，输出相应的操作控制指令信息，从而使数控机床按照程序所规定的指令运行，完成生产任务。当然，数控机床的正常工作、运行，不能仅仅依靠PLC，而是需要输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等所有模块都能够正常运行，衔接紧密，这样，数控机床才能够顺利地完成“指令”所规定的所有动作，促进企业生产目标的顺利实现。
2 数控机床控制系统优化设计分析
数控机床控制系统是数控机床正常运行的必要保障，机床类型不同、型号不同，控制系统的优化设计也有所不同，但是，在控制原理、传动系统、编程控制以及结构布局方面并没有太大的差别，实践中，数控机床控制系统优化设计应该重点做好以下几个方面的工作：
2.1 数控机床控制系统的总体优化与设计
本文中，对数控机床控制系统优化设计的主要目标是实现对数控机床的精准化、“实时化”控制，以支持数控机床高精度任务、多任务操作需要。一般而言，数控机床数控系统设计主要是为了实现机床运行状态监测功能、加工控制功能、系统自检功能以及加工参数交互功能等，其中，加工控制功能是控制系统设计的最基本的功能要求，目的就是实现对数控机床三维刀具、输入/输出装置以及驱动电机的有效控制。由于绝大多数数控机床加工运行过程中，钻头、刀具等都处于高速运行状态，为了满足控制系统在极短的时间内做出正确的控制决策，实践中常常采用“嵌入式系统”作为控制系统功能开发平台，比如，基于RT-Linux的开发平台由于保留了Linux的所有的核心功能，具有强大的调度、管理功能，能够实现对数控机床操作任务的实时、精确管理。
2.2 数控机床控制系统硬件结构设计
当前，数控机床控制系统大多为“全闭环”控制模式，“全闭环”控制系统属于一种典型的开放式控制结构，硬件结构设计需要重点做好以下三点：
（1）数据采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端检测数字量、采集模拟信号，然后利用系统内的相关程序对这些信息进行分析、处理，比如，信息收集、A/D转换、触发控制等等，都属于数据采集系统设置内容;
（2）伺服装置配置设计，可以使用“电致伸缩器”来调整工件与支架之间的偏差，以解决切削环节工件轴径过大而引发的误差问题;
（3）数控机床运动控制器配置，实践中，常采用“上位机”与“下位机”联合控制方式，以满足机床加工对精度、轨迹控制较高的要求;
（4）硬件电路设计，数控机床中的硬件电路是控制系统正常工作、运行的动力系统，比如，机床驱动、信号指令传递等等都需要借助于硬件电路系统才能够实现，数控机床硬件电路系统设计关键的是需要设计好电源电路、存储器电路、PC通信电路、音频录入电路、音频输出电路等。总之，数控机床硬件系统（结构）设计需要遵循模块化、标准化的原则，在满足系统总体功能需求的前提下，兼顾控制系统软件设计需求，以降低控制系统设计的成本、提高控制系统运行的可靠性与稳定性。
2.3 数控机床控制系统软件系统设计
就数控机床的运行控制、运行原理来看，软件系统是数控机床能够平稳运行的“核心模块”，因为，所有的操作指令都需要通过软件系统的控制才能够实现，比如，操作指令的译码、驱动电机的控制、刀具运行轨迹的控制以及运行状态信息显示等等都需要借助于软件系统才能够实现。其中，基于PLC基础上的数控软件加工处理流程是数控机床控制系统软件设计的关键，比如，刀具加工、工件定位等都属于加工数据处理流程范畴。实践证明，数控机床控制软件系统设计需要以“功能模块”为核心，做好“上位机”与“下位机”设计，比如，对于操作精确度要求较高的数控机床控制系统设计，可以将整个软件系统放在SIMO―TIOND环境下运行，这样，“下位机”就可以直接接收来自各个“功能单元”的数据、信息，在此基础上将数控机床运行状态、各个功能模块指令执行情况监测出来，为控制系统的正常运行奠定坚实的基础。
2.4 数控机床电气控制系统设计
电气控制系统设计也是数控机床控制系统硬件设计的重要内容。实践中，在进行数控机床电气控制系统设计时，常常将PLC程序设计为低级程序与高级程序两个部分，前者主要是用来处理控制系统中普通信息以及比较程式化的控制，后者则主要使用处理系统中紧急信号，目的是对数控机床出现的一些突发事件做出相应的应急处置反映，科学设置参数，确保数控机床安全、稳定运行。
总之，数控机床具有断刀、换刀、工件夹紧、刀位检测、通信检测以及通信连接等多项功能，要促进这些功能目标的实现，就必须要做好数控机床的控制系统设计，这对提高机床的开动率、生产率以及数控机床的稳定运行具有重要的意义。
引言
数控机床外防护主要制造材料是金属钣材，但由于不同功能的要求、使用要求以及 材料特点，非金属材料在数控机床外防护的生产中也有重要应用，这些应用主要用于玻璃视窗、玻璃钢防护装置和塑钢门帘及树脂门把手等辅助部件。
1.数控机床外防护的设计
1.1 数控机床外防护的结构设计要与机床的总体结构设计相统一。数控机床外防护设计是机床整体设计的组成部分，要求处理好外防护与主机本体及内防护关系。
1.2 数控机床外防护的结构设计要与安全人机工程学设计理念相结合。数控机床外防护在结构设计时不仅要考虑其防护功能、作用原理，还要从安全性和人机工程学的角度出发。在满足数控机床外防护的结构功能的前提下，为操作者提供一个安全、舒适的工作环境。
1.3 数控机床外防护的结构设计要与制造工艺相结合。数控机床外防护的结构设计要考虑到生产的可加工性、现有设备的生产能力，以及检查、运输和维护的方便性。机床外防护的结构设计要简洁、美观、真正达到防漏水、防屑性能优良功能。
2.数控机床外防护类型及基本结构
2.1数控机床外防护类型
数控机床外防护是指将机床切屑区或工作区与周围环境隔离开来的安全防护装置。数控机床外防护根据所防护的范围可分为全封闭和半封闭防护。对于不同类型的数控机床其外防护所包括的内容不尽相同，例如，对于精密的数控机床来讲，其外防护的要求是全封闭类型。而经济型的数控机床，其外防护的要求只是对机床本体进行的，而液压站、电气箱等辅助设备均不包括在外防护内。
2.2 数控机床外防护基本结构
按数控机床外防护的区域划分，对于全封闭的数控机床外防护按其防护区域划分其结构如下：防护门（根据加工长度一般可分为单门、双门）、机床左侧防护罩、机床右侧防护罩、上顶罩、前罩体、后罩体、数控系统操作面板（CRT）及支撑立柱等。对于半封闭的数控机床外防护按其防护区域划分其结构如下：防护门（多为单门）、单侧罩体（防护主轴箱）、后罩体及数控系统操作面板（CRT）等。
数控机床外防护的常规结构如下：
（1）数控机床外防护的左、右防护罩结构无论是全封闭防护或是半封闭防护的数控机床，其外防护的左、右防护罩是根据空间的位置来划分的。为了防护罩安装和维护方便，一般在左、右防护罩体的侧面设有活动门。活动门大小应适当，活动门与罩体采用钢性较强的铰链联接，并安装有门锁。
（2）数控机床外防护的防护门结构数控机床防护门从外型上可分为直线型和弧形两种，其形状的选用与数控机床外观造型中整体形状相匹配。
在防护门的设计时，要保证其刚度和外观的平面度，因此，防护门内侧设置加强筋板，以防其凸凹不平。考虑到防护门美观性和整体的协调性，一般采用塞焊的工艺将加强筋固定在防护门的内侧。
对于全封闭防护的数控机床，只有通过防护门的观察窗来观测机床的加工状况。因此，防护门上有两个重要的结构形式，一是观察窗玻璃的选择，二是门把手的选择，为便于防护门的推拉，所以在防护门上都设有门把手。门玻璃一般采用双层防爆玻璃，以防加工工程所产生的切屑造成防护门玻璃破碎，而引起对操作者的伤害。若门玻璃应采用有机玻璃时，建议采用螺钉紧固结构。
（3）后罩结构
对于全封闭防护的数控机床的后罩所包容的设备为电器柜、变压器、冷却装置等辅助设备，这样，使数控机床具有强烈的整体性。在后罩体门的设计上，要保证后罩门的美观性，门内侧应焊有加强筋板，采用塞焊连接。由于，后罩所包容的设备在工作中，都会产生热量。若这些热量不及时散发出去， 会对数控机床的加工区内的温度有影响，引起温升而造成加工精度的降低。因此，要在后罩的门上开有大面积的散热通风孔。
2.3 数控机床外防护的结构划分
数控机床外防护按其防护结构划分，数控机床外防护可为围板式、框架与围板组合式两种结构形式。对于数控机床外防护结构形式的确定，是由数控机床自身的结构形式、规模的大小以及对防护的技术要求决定的。数控机床防护无论是围板式，或是框架与围板组合式，其结构都是由基础支架类、框架类和围板类组成的。
2.3.1 基础支架类
数控机床外防护装置的基础支架就是直接与机床主机基础件相连，用以支撑外防护装置的各个罩体部分。机床支架要有足够的承载能力（强度、刚度）、准确的几何形状。基础支架本身重量经、结构合理、受力效果好。基础支架的材料可用铸铁、也可用钢结构。截面尺寸要适当，必要时应进行强度较核。钢结构支架可以用钢板经机构定型后焊接，也可用钢板与型材结合焊接而成。基础支架类与基础主机基础件的连接固定一般用螺钉，螺钉需要较核，并且采用放松垫圈。
2.3.2 框架类
外防护装置中，框架是用来起支撑和定位作用的，因此，也要求框架应具有准确的 形状和足够的强度和刚度。框架的结构形式：一般框架由各种型材组合焊接而成；板材折弯组合焊接而成；厚板材机械加工组合焊接而成。采用的型材有角钢、钢管、槽钢、“之”字钢等。
2.3.3 围板类
围板是附着在框架之上或围板之间相互连接固定于基础支架之上。围板的形式多种多样，围板的结构根据大小和复杂程度有所不同，因此，对围板的设计要求也有所不同。围板边缘必须折边，而且是两次折边，并且把合结构不外露。大的围板为了保证强度和刚度需要设置加强筋。围板的轮廓形状定型，把合孔位置度和平面度都要有要求。在围板的设计时，要考虑到安装以及运输方面的需求。另外，围板设计还要考虑安装的方便性和可行性。由于围板的连接都是设计在内侧， 所以设计时要留出安装的空间，如：在适当的位置上设置活动窗口。围板的材料2mm最常用，材料多为冷轧钢板。
3.数控机床外防护设计规则
（1）要以人为本。
（2）外防护必须安全可靠。
（3）外防护要与机械装备配套设计。
