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隨著CPU集成度和運行速度的不斷提高，其功耗也越來越大，導致CPU的運行溫度越來越高，并成為CPU技術發展的瓶頸。CPU的溫升不僅影響CPU技術的進一步快速發展，而且直接影響CPU的穩定性和使用壽命。如何抑制CPU的溫升和迅速降低CPU的溫度成為CPU設計和使用的一個重點。
CPU設計者主要從體系結構設計、集成電路半導體材料選擇、CPU內功能電路布局、CPU幾何尺寸等方面把握CPU的理論功耗和表面散熱途徑。CPU在完成設計并成為產品以后，在使用的過程中，它的實際功耗和散熱效率會因不同的使用環境而有所不同。CPU的使用環境包括周圍溫度、氣壓、通風、供電電壓、時鐘頻率、散熱措施、負荷特點等。本文重點討論各種溫控技術，并且給出解決降溫的各種措施。
2影響CPU溫升的因素
CPU的溫升取決于兩大方面，一個方面是CPU工作不斷產生的熱量累積；另一個方面是對CPU產生的熱量的導散。熱量增加和散熱不暢都會導致CPU的溫度上升，并造成對CPU的損傷。
CPU的熱量來源于它的功耗，根據CPU功耗與供電電壓和工作頻率的關系可以看到供電電壓和工作頻率是影響CPU溫升的兩個重要因素。
CMOS電路CPU的動態功耗為P=CV2f，其中C表示電路負載大小，V表示供電電壓，f為工作頻率。可見工作頻率f與芯片的動態功耗成線性正比例關系，供電電壓V的平方與芯片的動態功耗成線性正比例關系，對于一顆CPU來說，電壓越高，時鐘頻率越快，則功率消耗越大。因此，在能夠滿足功能正常的前提下，盡可能選擇低電壓工作的CPU能夠在總體功耗方面得到較好的效果。對于已經選定的CPU來講，降低供電電壓和工作頻率，也是一條節省功率的可行之路。
3CPU的溫控技術[1][4][5]
3.1外部溫度監控技術
對CPU溫度監控通過“外部監測”措施—即通過主板CPU插座下面的熱敏電阻來監測CPU工作時的溫度。CPU插座內采用立式或貼片式的熱敏電阻。整個監測過程全部是由主板來負責，熱敏電阻直接將所監測到的數據傳給主板上的溫控電路，如果監測到CPU的工作溫度超過在BIOS中的預設值時就會自動斷電關機或報警。采用此種方式的優點是體積小、價格低，使用方便，不過在監控處理器溫度時明顯存在缺陷，比如用此類監測方式得到的溫度往往是CPU底面的溫度，而不是內核溫度，溫度讀數是由監控芯片根據溫敏電阻的阻值變化計算得出，而且此類接觸式測試受外部環境影響較大。如果熱敏電阻與微處理器接觸不夠緊密，微處理器的熱量不能有效地傳送到，所測量溫度會有很大誤差。有些主板上采用SMD貼片熱敏電阻去測量微處理器溫度，其測量誤差比直立式熱敏電阻誤差更大，因為這種貼片元件很難緊密接觸到微處理器。故此類CPU溫控結果誤差性極大、反應不靈敏，所得結果僅僅只供參考。這就帶來了一個十分嚴重的問題∶表面溫度不能及時反映微處理器核心溫度變化，從而形成一個時間滯后的問題。因為核心溫度變化之后要經過一段時間才能傳送到微處理器表面。相比之下，表面溫度反應十分遲鈍，其升溫速度遠不及核心溫度，當核心溫度發生急劇變化時，表面溫度只有“小幅上揚”。Pentium4和AthlonXP等最新的微處理器，其核心溫度變化速度達30～50℃/s，核心溫度的變化速度越快，測量溫度的延遲誤差也越大。在這種背景之下，如果再以表面溫度作為控制目標，保護電路尚未做出反應，微處理器可能早已燒壞。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(溫度偏差修正)的CPU內核心溫度監測溫度修正方案來糾正此種CPU溫控所帶來的偏差。所謂“溫度偏差修正”就是指當系統采用外部測量法時，必須在測量結果的基礎上增加一個溫度偏差值：即BIOS中顯示的溫度值=實際測試值+溫度偏差值。這個偏差值由主板熱敏電阻、臨界溫度等因素來決定，當系統設定以后它就是一個常量(通過刷新BIOS可以改變這個值)。這些措施在一定程度上可以減小誤差值。但是，問題仍不能得到根本性解決，比如對于突發事件(如風扇脫落)所帶來的溫度急劇提升完全不能及時做出反應。為此我們考慮采用內部溫控技術。
3.2內部溫控技術
針對外部溫度監控技術的不足，CPU廠商在CPU內核里面加入了一個專門用于監測CPU溫度的熱敏二極管，將CPU溫度來引了“內部溫控”時代。在這里整個處理器溫度監控系統可分為外部控制型和內部控制型兩種基本結構。外部控制型監控系統，其實就是主板的溫度監控電路，它有三種基本存在形式∶一種是采用獨立的控制芯片，，這些芯片除了處理溫度信號，同時還能處理電壓和轉速信號；第二種形式是在BIOS芯片中集成了溫度控制功能；第三種形式是南橋芯片中集成溫度控制功能，目前新一代南橋芯片都有溫度監控功能。而內部控制型監控系統則是指CPU內核心中整合的熱敏二極管，這個熱敏二極管的正負兩極作為CPU兩個針腳直接來通過主板CPU插座和主板的溫度監控電路相連。在整個監控過程中，當CPU工作時，熱敏二極管就將感應到的數據變化傳輸給主板的溫控電路，由主板的一個特定邏輯運算電路通過所接收到的數據計算出CPU的內核溫度，如果計算出來的溫度高于預設溫度警戒線時，系統就會自動在瞬間切斷CPU核心電壓，使CPU停止工作并讓系統掛起來，從而可以很好地保護CPU不被燒毀。P2、P3及AthlonXP處理器都是采用了此種技術。這種方法反饋回來的溫度并不是很準確，往往要比CPU核心溫度低5度左右。為防止它的處理器過熱燒毀推出了S2K總線斷開技術：即當處理器內核溫度過高時，系統會發出一個HALT指令(HALT改指令的意思是在沒有要處理的指令和數據時將處理器掛起)，當CPU接收到HALT指令時，處理器會轉到相應的等待模式，這種模式只需要消耗較小的功率。
通過在CPU內核整合熱敏二極管來控溫已經是一種能很準確監控CPU核心溫度的方法了，而且配合主板的溫控電路就能即時保護過熱的CPU，使其不至于在風扇突然停轉或意外脫落時CPU被燒掉。但此類內部溫控技術存在一個弊端，那就是在CPU溫度過高時通過直接關閉電腦來達到保護的目的，這樣會導致數據因為未能及時保存而丟失，忽略了數據的價值往往要比一個CPU的價值要高的可能性。而且熱量不穩定可能導致系統不穩定，如果電腦死機或程序進入死循環，就會失去監控作用，也就無法保護微處理器了。
3.3熱量控制電路
為彌補第一代內部溫度監控技術的不足，Intel在Northwood核心P4中引入了第2代內部溫度監控技術—熱量控制電路(ThermalControlCircuit，英特爾又將它命名為熱量監視器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的溫控電路的特點是內部僅擁有一個熱敏二極管不同，而Northwood核心P4的熱量控制電路擁有兩套熱敏二極管。其中一套熱敏二極管偵測CPU的溫度值并傳輸給主板上的硬件監控系統，這套裝置像傳統的內部溫控技術一樣通過關閉系統來保護CPU，不過只是在緊急情況才會自動關閉。第二套熱敏二極管放置在CPU內核溫度最高的部位，幾乎觸及ALU單元，并作為熱量控制電路的一個組成部分。在CPU工作中，這兩套熱敏二極管的電阻會因溫度而變化，因此通過它的電流也會隨著CPU的核心溫度而變化，通過與內設參考電流的比較，系統能夠判斷當前電流是否達到了臨界點。如果CPU最熱的地方超過一定值，第二套熱量溫控裝置會發送一個PROCHOT#信號使熱量控制電路系統開始工作，通過減小CPU的負載來降溫，其實這套熱敏二極管起到波動調節作用。Pentium4的熱量控制機制并非是減少時鐘頻率，而是減少其輸出的有效工作頻率。當溫度正常的時候，ALUs(算術邏輯運算器)將會接受到一定的頻率。但當主板檢測到CPU的核心溫度達到一個特定的臨界值時，熱量控制電路就開始發送PROCHOT#信號，將空置的時鐘周期插入到正常的時鐘周期內，發送到CPU的調節信號如圖1所示。
圖1發送到CPU的調節信號
PROCHOT#激活的無效周期會將某些正常時鐘周期省略掉，使得最終發送給CPU邏輯運算單元的信號頻率就會有所降低，從而通過降低CPU的工作效能來達到降溫的目的。隨著溫度的降低，熱量控制電路將會開始減少空時鐘周期的數量以使CPU返回它原來的工作模式。只要CPU核心溫度比臨界值低1度時，熱量監視器就會停止發送過熱信號。熱量控制單元就會停止產生空的時鐘周期，CPU的性能也就恢復到正常值，過熱保護系統被激活只需十幾億分之一秒，我們還可以在Pentium4主板的BIOS中選擇超警戒溫度來進行控制。當處理器的任務周期(dutycycle)占全部周期的比例越大說明處理器的工作效率越高，其可以調節的比例在12.5%到87.5%之間，選擇的數值越小，則任務周期的比例越小，效率降幅反而越大，我們還可以利用PROCHOT#引腳功能保護主板的其它元件。當供電模塊的溫度超出警戒溫度時，監控電路輸出低電平到PROCHOT#，從而激活TCC，通過降低微處理器功耗來達到保護供電模塊及主板其它元件的目的。
4抑制CPU溫升的措施
4.1風冷散熱系統
風冷散熱系統由散熱片和風扇構成，判斷散熱片的好壞的重要依據是表面積的大小，采用眾多的鰭片來提高散熱效果。散熱片的內部和邊緣需要設置合理的導風通道，散熱片的切割面要磨光，以使其能與CPU表面完全結合。滾珠軸承的壽命、噪音、發熱量遠較含油軸承好。工作電壓為12v，耗電量在十瓦之內。不少人認為風扇轉速越高，那么在同一時間內，從CPU上帶走的熱量就越多，這樣CPU就越容易冷卻，事實并不是如此。如果風扇的轉速超過其標準值，那么風扇在長時間超負荷情況下運行時，從CPU上帶走的熱量就比在高速轉動過程中產生的熱量小，這樣時間運行得越長，熱量差也就越大，高速運轉的風扇不但不能起到良好的冷卻效果，反而使CPU溫度大幅提升；況且，散熱風扇的轉速越高，可能在運轉過程中產生的噪音就越大，嚴重的話可能讓風扇或者CPU報廢；另外，要想讓風扇高速運轉，還必須有較大的功率來提供動力源，而高動力源是從主板和電源中的高功率中獲得的，主板和電源在超負荷功率下就會經常引起系統的不穩定。所以，風扇轉速越高冷卻效果越好的說法是不成立的。從理論上分析，風扇功率越大散熱效果應該越好，但這樣的理論成立是在一定的前提之下的，也就是說在風扇的運行功率不超過額定運行功率的條件下，功率越大的風扇通常它的風力也越強勁，散熱的效果也越好。而風扇的功率與風扇的轉速又是直接聯系在一起的，也就是說風扇的轉速越高，風扇也就越強勁有力。不能片面地強調高功率，這需要同計算機本身的功率相匹配，如果功率過大，不但不能起到很好的冷卻效果，反而可能會加重計算機的工作負荷，從而會產生惡循環，最終縮短了CPU風扇的壽命。因此，用戶在選擇CPU風扇時，不能錯誤認為風扇功率大其散熱效果肯定會好，而應該根據夠用原則來選擇與自己電腦相匹配的風扇。并且在選擇好風扇之后能夠根據實際情況選擇合適的機箱，從而更好地降低CPU的溫度。
4.2半導體散熱系統
半導體制冷器由許多N型和P型半導體材料排列組成，N、P之間是銅、鋁等金屬材料，外面是絕緣和導熱良好的陶瓷片。通電后，電子由負極出發，經P型半導體吸收熱量，至N型半導體放出熱量。冷端接到CPU，熱端接到散熱片，由風扇將熱量排出。這種散熱系統消耗功率為10w至50w，增加了微機電源負擔，本身產生大量熱，容易造成半導體散熱片的高溫燒毀，低溫一面容易產生露。
4.3液氮散熱系統
液氮散熱系統的工作原理是將主板、CPU等部件密封于一個空間里并抽成真空，CPU被內部充滿液態氮的玻璃容器密封。進行類似水冷的循環散熱。，它的特點是冷卻能力強，但制造工藝復雜，容易結霜產生露水。
4.4軟件降溫
軟件降溫利用了CPU“空閑掛起”指令進行工作，從而實現了CPU的降溫及功耗的降低。“空閑掛起”就是指在一段時間內沒有接收到指令，CPU自動進入低耗能的休眠狀態，降溫軟件縮短了CPU進入休眠狀態的等候時間，從而減少了熱量的產生。降溫軟件占用約1%至3%的系統資源，使CPU下降3至10℃。但是當CPU進行實時多任務的工作時，CPU能夠得到“空閑掛起”的機會不大，這種情況下，軟件降溫的作用便失去了。
5結論
本文從CPU升溫的因素說起，接著詳細地介紹了當前幾種主要的CPU溫控技術，并分析每種溫控技術的優缺點，接著介紹了當前的幾種主要的CPU降溫措施。
參考文獻
[1]C.M.Krishna，Yann-HangLee.Voltage-Clock-ScalingAdaptiveSchedulingTechniquesforLowPowerinHardReal-TimeSystems.IEEETRANSACTIONSONCOMPUTERS，VOL.52，NO.12，DECEMBER2003
[2]Jung-HiMin，HojungChaandVasonP.Srim.AnEfficientPowerManagementMechanismforWiFi-basedHandheldSystems.WirelessCommunications，NetworkingandMobileComputing，2006.WiCOM2006.InternationalConferenceon
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2.1數控技術在機床加工中的應用
機械加工中,機床的應用比例很大。各種各樣的模具生產都是由機床來完成的。傳統的機床生產,模具的精度控制很難實現自動化,因此,生產出的模具合格率較低,材料利用率低。而數控化技術在機床上應用后,實現了機床全自動化機電一體制,這種機電一體化加工生產技術能保證產品的質量。
2.2數控技術在煤礦機械加工中的應用
煤礦機械具有特殊性,是專用的機械設備,由于其工作環境復雜多變,對安全系統要求較高,煤礦機械加工過程要求精細化程度高。而傳統機械加工很難實現其精度的要求。而且,煤礦機械更新換代較快,應用領域單一,所以生產加工量小,下料難。數控技術得到應用后,設備下料切割采用數控技術,改變了過去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割質量高,提高了材料的利用率,降低了設備的生產成本。同時,數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置,它允許對構件的實際輪廓進行程序控制,好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調切切縫的補償值來精確控制毛還件的加工余量。
2.3數控技術在工業生產中的應用
工業生產過程中,難免會有惡劣的工作環境存在,如高溫、高壓、操作空間狹小,操作高度過高等。這些危險的工作環境極大地增加了工作人員的工作危險性。而數控技術的應用后,工業生產上類似的惡劣環境完全編入數控程序,使工業生產危險性得到極大改善。在實際的生產過程當中,應用數控技術之后,生產過程可以由計算機系統全程控制。只要預先輸入各種生產程序和產品參數,則計算機系統便能夠依照指令實現真正意義上的無人自動化生產。即便是在生產過程當中出現了故障或者問題,系統會根據錯誤的等級來決定是否繼續進行生產,同時采用有關的保護性護理措施,并向管理者報警。除此之外,機械加式中數控技術的應用還有很多,如航空設備的生產、機器人系統的生產、汽車工業的生產、石油機械的生產、國家武器裝備的生產以及建筑機械、農業機械等領域,應用數控技術后,無一不推動了行業的快速良性發展。
3機械加工中數控技術的應用趨勢
隨著新的智能化技術的發展,機械加工中數控技術的發展同樣朝向智能化方向發展。主要表現在加工過程的自適應控制和工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算等;操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。另外,隨著數字技術的不斷進步,機械加工也面臨著新的市場需求,特別是人們對精細化的要求也越來越高,于是高速度、高精加工技術成為必然的趨勢。
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數控技術（NumericalControl），即采用電腦程序控制機器的方法，按工作人員事先編好的程式對機械零件進行加工的過程，簡單地說就是用數字化信號對設備運行過程等進行控制的一種先進的自動化技術，是典型的機械與電子計算機相結合的機電一體化科技。從誕生之初到現在，經歷了電子數控技術、晶體管數控技術、中小規模IC數控技術、小型計算機數控技術以及微處理器數控技術五個階段。數控技術在我國開發應用是從1958年開始，改革開放之后，數控技術在機械制造行業的應用才逐漸步入正軌，主要模式是引進國外的先進數控技術，通過消化吸收后，投入生產，總的來說，我國數控技術在制造行業的應用有了質的飛躍，許多機械制造企業從傳統產品轉變為數控化產品，促進了經濟的發展。現階段，由于數控技術是一種采用計算機數字實現數字程序控制的技術，所以數控技術也可以成為計算機數控技術。電子計算機數控技術采用軟件模塊化的體系結構，使輸入數據的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能得以實現，使計算機按事先存儲的控制程序來執行對設備的控制功能，顯示了數控技術優良的性能，具有較高的性價比（。圖一為完整的數控工作示意圖）總的來說，數控技術的進步與發展與計算機的發展息息相關，在數控技術的發展過程中起著基礎性作用，當然數控技術的發展也離不開各種輔助技術的進步，比如說傳感檢測技術、光電技術、機械制造術以及通訊技術等。數控技術是實現機械制造自動化過程的基礎，是現今集成制造系統的重要組成部分，在美國、日本和德國等發達國家，將數控技術應用到機床改造與生產線量產上，境地了機械制造企業的生產成本，并有效地將機械設備的功能、效率以及產品質量提升到新的高度，使傳統的機械制造業發生了極其深刻的變化。
3數控技術在機械制造中的具體應用
隨著信息技術、網絡技術以及自動化技術的不斷發展，數控技術與機械制造行業的結合越來越有效，通過計算機操作平臺可以全面掌控生產產品的各項指標與基本參數，并為新產品的研發與現有產品的性能完善提供技術支持，數控技術與機械制造行業的融合，拓寬了機械制造業的范圍，帶動了經濟發展。數控技術的應用范圍也較為廣泛，以下為數控技術在機械制造行業的具體應用：
3.1數控技術在煤礦機械中的應用
我國國土面積較大，各種資源比較豐富，煤炭資源更是儲量大，在我國的能源系統中占據重要地位，所以如何有效開發利用煤炭資源是我國煤機企業的主要任務。企業設備自動化程度是工業化水平的象征，在市場競爭較為激烈的大環境下，煤機企業不斷提升勞動效率、降低生產成本才能處于不敗之地，長久發展。根據煤礦企業的生產環境以及自身特點，不適合使用大型的機床設備，更不適合投入大量的資金購置設備，所以煤炭企業可以利用現有型號的加工機床，改裝成加工精度等級較高，性能較好的設備，有效地開采、加工煤礦資源。當然煤機企業充分利用現有機床產品等設備資源，并不斷改造提升機床的易操作性，提升其功能和精度，不斷滿足較高生產環境的設備要求，提升生產效率，最終實現投入少、效率高、設備應用率高的目的，不斷促進煤炭企業的發展。
3.2數控技術在汽車工業中的應用
近年來，汽車行業的發展可以說是較為迅猛的，汽車制造、零部件加工等等都隨之發展，數控技術的出現，對汽車制造業來說，是一項福利，加快了復雜零部件的制造，減少了人力，提升了效率。現階段，汽車行業對零部件和車身的要求逐漸提高，為了滿足生產需求以及市場需要，各種機械設備也不斷朝著精密化、自動化的方向發展。例如激光數控檢測技術的應用，激光檢測技術具有精度高、適用性強、可靠性高等優點，比如，激光檢測技術可以應用到測量尺寸上，用激光對汽車的曲軸、凸輪軸、閥座等零件的直線度、長度、垂直度、密度等測量,所有尺寸的分辨率可達1μm,重復精度0.2μm，精確性非常高（。圖二為汽車工業中采用激光技術加工的部分零件表）數控技術應用到汽車工業上，可以提高產品生產效率及產品質量。例如美國Ford汽車公司和Ingersoll機床公司合作研制成HVM800型臥式加工設備，并采用高速電主軸和直線電機，主軸最高轉速為24000r/min，工作臺最大進給達7612m/min，可以理解為不到1s工作臺可行程1m，瞬間完成一個工作行程。在汽車工業的今后發展過程中離不開數控技術，二者的結合會越來越融洽。
3.3數控技術在工業生產中的有效運用
在工業生產的范疇中，機械設備是基礎，主要由控制系統、驅動系統及執行系統構成。在現代工業在生產中，有些生產環境較為惡劣，人工操作難度大，也不能滿足生產要求，造成人力資源浪費，甚至會發生工傷安全事故等等，所以應引進先進的生產技術實現自動化生產。數控技術在工業上的應用，有效地改善了這些情況，生產效率得到了提升，工作人員的人身安全也得到了保障。除此之外，數控技術也具有監管功能，在實際生產過程中，一旦發現操作錯誤，信息就會立刻經過傳感器輸送到控制單元，對錯誤操作進行提示，并采用一定的措施進行保護，從而實現正常化生產。
3.4數控技術在機械設備上的有效運用
在機械制造行業中先進的設備居于核心地位,機械設備是機械制造的重要組成部分，是機械制造的靈魂，在機械生產領域的地位是無可替代的，數控技術的發現應用，使得機械制造行業實現了數字化及自動化發展，實現了機電一體化。面對現代機電一體化的要求,機械制造業必須具有具備控制能力的數控機床設備。在機床上運用數控技術,主要依靠代碼，其可以將產品生產的各類數據儲存在介質中，之后發出指令，傳達到控制系統，最終實現對整個機床生產的控制，是電腦機械相結合的產物,通過軟件設置來控制主軸速度變化、選擇刀具、啟動冷卻泵等各種繁雜的操作。數控技術在在機械設備上的應用，促進了各個行業的發展，提升了生產效率，實現了批量化生產，在經濟發展中也起到了推動作用。（圖三為激光檢測系統原理結構圖）（圖三激光檢測系統原理結構圖）
4數控技術在機械制造中的應用的發展前景
數控技術的優越性能在機械制造領域很好的發揮出來，無論是最開始的封閉式技術，還是現代的開放式計算機數控技術，數控技術很好的發揮了他的優越性能。在以后的發展過程中，數控技術也將逐步提高其自動化和智能化的性能，更好的提升工作效率，適應市場需求。數控技術在機械制造中發展應用前期，我們并沒有注重專業化需求，無論從技術上、管理上、人才選取上我們都應專業化，最終實現產品專業化的目的。提升我國制造裝備行業的綜合競爭能力，實現機械設備產業化發展，滿足國家的戰略需求，促進國民經濟發展，實現制造行業飛速發展，不斷提高我國的工業發展實力。
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2.1合企業需求和職業學校學生特點，合理安排教學內容
我校作為一所職業學校，學生來源廣泛，學習基礎參差不齊，對知識的理解和掌握能力有差距，這給教學工作帶來了一定的難度。《數控技術》課程目前采用的教材一般先對電氣和機械部分講解，理論知識強調過多，到后面的電器控制回路和機械系統控制分析時，感覺聯系不大；同時學生基礎較差，對高深理論知識的理解也很有限。我校數控專業學生大多數畢業后進入一些從事機械加工和電子產品生產的公司，而目前的《數控技術》教學數控技術理論部分的知識內容和實踐知識部分分開在不同的學期進行教學，學生學完理論知識不能及時的付諸實踐，等到另外一學期上實訓時，理論的內容基本上都遺忘了，兩者嚴重脫節。因此，結合生產實際，應將理論和實訓操作部分放在同一學期內建議分前十周后十周的教學方式，增強學生學習的連貫性。
2.2過程中多媒體課件的廣泛使用，提高課堂教學效果
多媒體以其全面生動的聲、像、圖、文等綜合課程信息顛覆傳統的干巴巴的文字教學，有利于提升學生學習的注意力。同時，豐富多彩的多媒體課件也能激發學生的學習興趣，提高學生學習的主動性。因此教學中應制作大量易于學生學習和理解的電器和機械控制系統課程動畫素材，運用多樣的教學載體，從掛圖、教具到實物、動畫；從板書到多媒體課件；努力營造真實的教學環境以追求最好的教學效果。
2.3強實訓教學，提高學生的創新能力
課程實訓教學的目標是通過加強實訓環節的教學,使學生掌握基本的實訓方法和實訓技能,能熟練地運用電器基本回路和機械系統組合滿足實際需要的數控加工系統以及編制數控程序和進行加工操作。同時加強實訓教學，能加深學生對一些基本理論的理解。在理論講解過程中穿插實訓教學環節，使學生更容易更直觀地理解復雜、難懂的結構和原理，同時在理解的基礎上可以引導進行改進設計，提高學生的創新能力。我校現有的機械加工設備和電氣實訓設備為我們的實訓教學提供了有力保證。比如介紹機床的結構及工作原理時,由于內部具有復雜的結構，學生僅僅通過看圖和教師的講授往往不易看懂、弄明白，可以在課堂講授過程中穿行機床結構拆裝實訓，變抽象為具體，使學生形象的了解各類零件工作的實質。同時數控技術應緊跟時代潮流，與時俱進，充分利用計算機設備及軟件進行仿真加工，對復雜零件利用計算機仿真軟件進行自動編程，通過相應的數據傳送通道將其輸入到數控機床內，進行自動加工。
2.4建立試題庫，學習評價，考核標準多樣化
通常在機械類專業及其它相關學科專業的班級開設《數控技術》課程，工作量由幾位老師承擔，考試一般是各任課教師各自出題，難免具有片面性，且題目保密性差，因此各班成績也無可比性，教學效果不明顯。考試的目的是通過教師的“教”與學生的“學”的雙向互動過程，通過考試學生、教師以及教學管理人員可以及時發現教學中存在的問題，進而改進課程教學，提高教育質量。通常實行教考分離是比較有效的措施。因此建立試題庫并使用試題庫進行考試是非常必要的。建立試題庫既能為課程教學改革服務，使的考試科學化、規范化，減輕教師的工作強度，又有利于監控教學質量，是加強教學管理工作的重要手段之一。在考教分離同時還必須注重平時學習成績考核，利用理論成績、課堂表現、課后作業和實訓并重的學習評價考核方式。例如對學生平時課堂參與狀況、回答問題情況、作業完成情況，特別是實踐教學中的能力表現等情況進行全面考核，記入成績。
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2.數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：
2.1高精度、高速度的發展趨勢
盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
2.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
2.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
3.結束語
隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。
參考文獻
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[3]張亞力.簡述數控發展的新趨勢[J].國土資源高等職業教育研究.2005.
篇6
Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.
Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.
Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor
當前的世界已進入信息時代，科技進步日新月異。生產領域和高科技領域中的競爭日益加劇，產品技術進步、更新換代的步伐不斷加快。現在單件小批量生產的零件已占到機械加工總量的80%以上，而且要求零件的質量更高、精度更高，形狀也日趨復雜化，這是擺在機床工業面前的一個突出問題。為了解決復雜、精密、單件小批量以及形狀多變的零件加工問題，一種新型的機床——數字控制(Numericalcontrol)機床的產生也就是必然的了。
此次設計是數控機床主傳動系統的設計，其中包括機床的主運動設計，縱向進給運動設計，還包括齒輪模數計算及校核，主軸剛度的校核等。
數控車床是基于數字控制的，它與普通車床不同，因此數控車床機械結構上應具有以下特點：
1．由于大多數數控車床采用了高性能的主軸，因此，數控機床的機械傳動結構得到了簡化。
2．為了適應數控車床連續地自動化加工，數控車床機械結構，具有較高的動態剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。
3．更多地采用高效傳動部件，如滾動絲桿副等。CNC裝置是數控車床的核心，用于實現輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數據的變換，插補運算以及實現各種控制功能。
2.2總體方案的擬定
1．根據設計所給出的條件，主運動部分z=18級，即傳動方案的選擇采用有級變速最高轉速是2000r/min，最低轉速是40r/min，。
2．縱向進給是一套獨立的傳動鏈，它們由步進電機，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動比應滿足機床所要求的。
3．為了保證進給傳動精度和平穩性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲桿螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。
4．采用滾珠絲桿螺母副可以減少導軌間的摩擦阻力，便于工作臺實現精確和微量移動，且方法簡單。
主運動設計
參數的確定
一.了解車床的基本情況和特點---車床的規格系列和類型
1.通用機床的規格和類型有系列型譜作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設計中的車床是普通型車床，其品種，用途，性能和結構都是普通型車床所共有的，在此就不作出詳細的解釋和說明了。
2.車床的主參數（規格尺寸）和基本參數（GB1582-79，JB/Z143-79）：
最大的工件回轉直徑D（mm）是400；刀架上最大工件回轉直徑D1大于或等于200；主軸通孔直徑d要大于或等于36；主軸頭號（JB2521-79）是6；最大工件長度L是750～2000；主軸轉速范圍是：32～1600；級數范圍是：18；縱向進給量mm/r0.03～2.5；主電機功率（kw）是5.5～10。
傳動件的設計
傳動方案確定后，要進行方案的結構化，確定個零件的實際尺寸和有關布置。為此，常對傳動件的尺寸先進行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數、離合器、制動器、帶輪的根數和型號等。在這些尺寸的基礎上，畫出草圖，得出初步結構化的有關布置與尺寸；然后按結構尺寸進行主要零件的驗算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強度等，必要時作結構和方案上的修改，重新驗算，直到滿足要求。
對于本次設計，由于是畢業設計，所以先用手工畫出草圖，經自己和指導老師的多次修改后，再用計算機繪出。
一.三角帶傳動的計算
三角帶傳動中，軸間距A可以較大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動，使傳動平穩。帶傳動結構簡單，但尺寸，機床中多用于電機輸出軸的定比傳動。
目錄
第一章引言1
第二章設計方案論證與擬定2
2.1總體方案的論證2
2.2總體方案的擬定2
2.3主傳動系統總體方案圖及傳動原理2
第三章設計計算說明5
3.1主運動設計5
3.1.1參數的確定5
3.1.2傳動設計6
3.1.3轉速圖的擬定8
3.1.4帶輪直徑和齒輪齒數的確定12
3.1.5傳動件的設計19
3.2縱向進給運動設計38
3.2.1滾珠絲桿副的選擇38
3.2.2驅動電機的選用42
結論47
篇7
2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，國家十一五科技發展規劃也明確提出，提高大型設備數控化水平。但是目前我國整體大型設備的數控水平低，機械加工的精度、復雜度、精度保持度等都遠低于國際水平。而加工中心作為機床家族的重要組成部分，今年來雖然也越來越受到國人重視，但是多為進口或者合資企業產品，其技術水平也較低。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年。在精度方面，國內機床水平追趕國外先進水平的距離也很長。目前我國大型加工中心很難達到0.005mm，國外由于技術先進，則可以達到0.003mm。在精度保持度方面，國內一般為5年，國外則能夠達到10年。目前國內在軸承、絲杠、刀具等決定機械精度的方面技術能力都不夠。而國內數控系統最大的瓶頸在于國內系統是基于單板機的基礎上發展起來的，至今沒有一家是基于數字邏輯電路的設計。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
1.2國外現狀
美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重于基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。德國1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。日本自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。另外還有臺灣和韓國的機床也比中國先進。
1.3數控加工本身的特點
數控加工操作系統日益開放、數控系統向軟數控系統發展、控制系統向智能化方向發展、向網絡化方向發展、向高可靠方向發展、向多軸聯動方向發展、向復合型方向發展的市場趨勢。數控加工具有柔性好，自動化程度高的特點，對于輪廓形狀復雜的曲線的加工尤其適合。數控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內進行多種加工操作的數控機床。本產品屬于大型加工中心，主要用來加工復雜結構、工藝及精度要求高的大型設備部件的數控加工工具。其特點是：被加工零件經過一次裝夾后，數控系統能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能，連續地對工件各加工面自動地進行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削及刨削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機床的調整時間及工件周轉、搬運和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經濟效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。利用數學方式輸入，加工過程可任意編程，主軸及進給速度可按加工工藝需要各自變化，且能實現多座標聯動，易加工復雜曲面。對於加工對象具有“易變、多變、善變”的特點，換批調整方便，可實現復雜件多品種中小批柔性生產，適應社會對產品多樣化的需求。利用硬件和軟件相組合，能實現信息反饋、補償、自動加減速等功能，可進一步提高機床的加工精度、效率、自動化程度；數控機床是以數字控制為主的機電一體化機床，充分發揮了微電子、計算機技術特有的優點，易于實現信息化、智能化、網絡化，可較易地組成各種先進制造系統，如FMS、FTL、FA，甚至將來的CIMS，能最大限度地提高工業的生產率、勞動生產率。
1.3.1數控系統與加工能力
目前處于世界領先水平的數控操作系統在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝、各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統設計了比較健全的自我保護電路。PMC信號和PMC功能指令極為豐富，便于工具機廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統提供串行RS232C接口，以太網接口，能夠完成PC和機床之間的數據傳輸。FANUC系統性能穩定，操作界面友好，系統各系列總體結構非常的類似，具有基本統一的操作界面。FANUC系統可以在較為寬泛的環境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。
1.3.2機械系統與加工能力機械系統
目前以德國最好。目前較為先進的設備，保留了其先進的全靜壓塊靜壓結構和雙層式床身結構，增加了四柱雙驅的平衡驅動方式，有效解決了消隙及驅動平衡的難題，采用斜齒齒輪對，使轉臺運轉更加平穩；采用上壓式鑲條滑塊結構，機床轉臺自適應調整液壓夾緊裝置使得B軸聯動旋轉加工精度更高，更加穩定；機床主軸采用液壓氮氣平衡，確保機床的快速響應速度，使機床運行更加平穩可靠。具有智能數字刨銑工能，可加工直角、銳角孔及異形斜面樣條溝槽。該機床正式投產后機床直線精度（X\Y\Z）可達±0.003㎜，旋轉（B）精度可達±2S”，直線重復定位精度達到0.001㎜。產品精度保持度可達10年以上，大大提高了機械的使用壽命。除此之外，目前先進數控加工設備還采用很多應用性很強的技術來提高加工精度和難度，保證其可以加工復雜的曲面件。在提高轉臺精度及平穩性方面：采用四柱雙驅技術，由原來的一側一個齒輪驅動改為在180°水平方向上按對等夾角兩對雙齒輪驅動，每對齒輪可自動消隙。機床轉臺精度長久保持性：使用12個獨立的高耐磨銅靜壓塊代替原來的貼塑耐磨條工藝，因靜壓幾乎無磨損而長期保持精度。溫度對機床精度的影響方面：使用溫度補償功能，在機床內部安置溫度傳感器，利用激光干涉儀測出其溫度變化時機床在各溫度下的變化值，然后再機床參數中補正。刨銑功能開發（直角孔槽加工）：利用機床CS功能，使主軸與X、Y、Z軸移動的同時，主軸按刀具切線方向控制轉角。機床慣量的控制：使用液壓氮氣組合平衡方式代替配重鐵平衡方式，減少機械運動質量和運動中的動量慣量。
2、復雜曲面配合件的數控加工工藝
篇8
數控技術能很方便的改變加工工藝中的工藝參數，有利于新產品的研發和換批加工。能確保加工的精度減少輔助時間，從而實現一次工作完成多道復雜的加工工序。對于普通機床難以完成的零價加工，如對復雜零件和零件曲面狀的加工能高質量的完成。采用的是模塊化的工具，一方面減少了安裝和換刀的時間，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的標準化。隨著現在的微處理器的產生以及現代的SOPC技術的發展，在機械加工和和機械設備的維修檢測以及集成的程度上都有很大的提高。我國的自主創新能力不足，目前我國的數控技術只是處于對進口產品的模仿階段，在技術創新方面缺乏。歸其原因就是我們對引進的先進技術的研究不深入，最重要的是我國缺乏完善的鼓勵創新機制。還有就是我國的產品網絡程度不高，可靠性和穩定新不高。現階段我國主要的串口通訊技術和NC程序傳送技術的集成化和網絡水平有限。所以在煤礦數控技術的研究和應用的領域還有很長的路要走。
3、煤礦數控機床的結構
構成數控機床的主體結構，有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅動裝置和測量裝置等構成。計算機系統在煤礦機床的數控系統中占據著一個核心地位，系統通過輸入以及輸出命令的各種轉換來對數據進行處理，從而完成來對工程執行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充當了一個人機交換的媒介，傳輸各種各樣的程序。PLC在煤礦數控機床設備中發揮著信息的交換作用，它是一個雙方面信息交換空間，不僅要實現與控制中心的信號進行交換，還要與數控機床的開關信號進行交換，所以它的信息存量特別大。信息交換的地址不能隨意的刪除或者更換，都是已經事先設計好的地址。對煤礦數控機床的設計有三個重要的模塊，分別是主傳動數控化、傳動的數控化以及對伺服進給系統三方面的設計改造。
4、煤礦機械數控機床的設計
應綜合考慮系統應用的場合，所需控制的對象以及對系統提出的基本要求這些因素之后，再選擇使用合適的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位機的CPU是目前我國常用的CPU芯片。有時候也選用8位機的CPU，例如8080，8031，Z80等。應用于普通數控機床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51單片機。選擇它們主要是看重了配套芯片比較廉價，而且實用性和普及都是很強的，此外，對于它們的制造和維修也都是很方便的。這些特點使得它們完全符合改造需求。電氣控制系統的目的就是為了滿足被控對象工藝，有效的促進產品的質量和生產效率的進一步提升。在設計PLC控制系統的過程中，要按照下列原則進行。
一、堅持完整性原則，也就是說，要確保可以滿足工業生產過程和機械設備的需要。
二、經濟性原則，就是產品一經設計出可以做到簡單實用。
三、可靠性原則，就是PLC控制系統在設計完成后可以穩定可靠的運行。
四、發展性原則，就是對現在已有的生產工藝進行全面的檢查后給未來的發展留出一定的空間。
通過機床的傳動實現不同的工件在不同的速度下運行時的協調。傳動的性能會對零件的質量和生產效率產生很大的影響，在設計中還要考慮其經濟性，利用原來的電動機拖動機床的傳動，達到機床的正常高效率運行。在加工的設計中，考慮到變換了切削轉矩以及機床電壓，會使得電機轉速也發生變化，使得生產精度提高，其影響會直接反應在零件的表面生產。在主軸的設計中應加入變頻調速系統，用來完成機械換擋。傳動系統主要是將接受系統的指令傳輸給傳送系統需要進行工作的部分。驅動系統會根據指令進行相應設定的工作，之后會進行機械的加工處理，從而生產出符合規定要求的零件。對于精度要求很高的參數設置需要依據傳動要求進行相應的設定，同時，開環控制是對驅動系統進行改造的過程中不可缺少的環節。當現代機床與傳統的進行比較時可以發現，現代機床具有更高的穩定性，而且自身發生故障的可能性越來越低，工作中出現的故障也大多是由于人為操作失誤所引起。數控機床都是由機械和電氣等多方面的程序構成，維修人員要從內到外仔細的檢查，最大限度的排除因為隨意的卸載造成的機床性能降低。此外，對于參數的設置也要能夠起到將滾珠絲杠螺母副之間的軸向間隙減小甚至消除的作用，這樣的操作可以更加有效地提高傳動的剛度。在設計中，對數據庫的整理也是很有必要的，它是遠程數據庫的基礎，網絡數據庫是將數據和資源實現共享的核心技術，然后經過本地計算機的處理完成數據的存貯和查詢。
5、煤礦數控機床伺服系統設計
數控機床的伺服系統有三種，即開環，半閉環和閉環三種。其中閉環的控制方案的優點很多也很突出，閉環的系統的機床精度很高，在補償機械運動中的誤差小，能減小甚至消除干擾與間隙等因素對精度的影響。但是閉環系統的機構較其他系統復雜，使用技術難度較大，對該系統的調試和維修困難，再有就是生產的造價高，在實際的生產過程中使用閉環的控制系統沒有太大的必要性。ActiveX的其實就是一個開放的平臺。其工作內容就是給程序的開發人員和用戶，還有Web生產廠商提供在互聯網創建程序集成過程中的方向。ActiveX服務器控件能把所有的能執行的代碼還有程序融入到該服務器系統之中，并嵌入到Web中，讓用戶能通過網絡就能得到想要的程序，不需要遠程的客戶端就能進行遠程的執行。
篇9
廣東LNG項目是中國首個引進LNG的試點項目，國家重點示范項目，也是廣東省“十五”計劃的大型能源基礎設施項目。1999年底，項目正式立項。2003年，國家發改委批準了廣東LNG項目的可行性研究報告。廣東LNG大中型河流穿越工程P1標段，是廣東LNG項目質量控制要點。項目包括大型河流穿越5條，施工長度為3.5km。工程采用X65焊管，管線焊接采用半自動焊接工藝，使用AWSA5.1E6010φ4.0焊條和AWSA5.29E71T8-Nij1φ2.0焊絲，管線設計壓力為9.2Mpa，輸送介質為液體天然氣。
雖然該工程是以管線穿越為主，但是管線的焊接質量直接影響整個工程的施工質量。管線焊接場地均為農田、魚塘，溝渠縱橫交錯，地下水、地表水十分豐富，場地十分泥濘，空氣潮濕，屬典型的水網地區施工，施工難度很大。工程2005年3月正式開始施工，管道焊接時期處于廣東地區的梅雨季節，焊接質量的控制尤為重要，通過制定合理的質量控制方案，工程焊接超聲波檢測一次合格率為100％，X射線檢測一次合格率為95％，水壓試驗一次合格。在此對施工中焊接質量控制方法予以簡單介紹。
二、對焊接質量進行控制的必要性
焊接質量是采用焊接工藝制造的焊接接頭的實用性是否能夠滿足設計要求。可分為直接焊接質量和間接焊接質量，直接焊接質量包括焊接接頭的力學性能，內、外部的缺陷等；間接焊接質量就是焊接過程中能夠被感知和檢測到的缺陷。在施工過程中，一般無法對直接焊接質量進行控制，所以通常都是通過控制間接焊接質量來控制和保證直接焊接質量的。
三、準備工作
1、焊接工藝
開焊前，現場焊接工程師根據相關規范、設計文件和業主下發的焊接施工與驗收規范編制工程焊接工藝指導書，給出合適的焊接坡口、對口間隙、焊接電流、電壓、焊接速度等焊接工藝參數。焊接工藝評定合格以后，根據評定結果編制焊接工藝卡，確定焊接材料、焊接順序、層間溫度等等，同時還制定了焊接返修工藝，確定一次返修、二次返修的缺陷消除方法和應采取的技術措施。
主要焊接工藝參數
焊道名稱填充金屬直徑
(mm)極性焊接方向電流
(A)電壓
（V）送絲速度（in/min）焊接速度（cm/min）
根焊E60104.0DC-下向70-13024-37----8-16
填充E71T8-Nij12.0DC-下向190-27017-2270-13010-32
蓋面E71T8-Nij12.0DC-下向180-26017-2270-13010-30
返修焊接工藝參數
焊道名稱填充金屬直徑
(mm)極性焊接方向電流
(A)電壓
（V）送絲速度（in/min）焊接速度（cm/min）
根焊E60103.2DC-下向55-10024-37----6-15
填充E71T8-Nij12.0DC-下向190-27017-2270-13015-25
蓋面E71T8-Nij12.0DC-下向180-26017-2270-13010-32
2、設備選擇
管道焊接設備采用移動焊接車配備米勒焊機＋送絲機。在焊接前檢查所有的設備，確保運轉正常、性能穩定，能夠滿足現場焊接的要求。同時準備防風棚、焊口加熱設備、測溫設備等必須的設備和機具。
3、技術準備
選定了焊接工藝、選擇合適的焊接設備和機具后，在開焊前，焊接技術人員應對焊接機組的所有操作人員進行技術交底，講解焊接工藝過程，明確各種焊接工藝參數。
四、過程質量控制
1、質量保證體系
按照公司質量體系文件和業主質量控制要求，建立項目工程質量保證體系，明確各責任人的質量責任，如項目經理、技術負責人、焊接工程師、質檢工程師、班組長等。在焊接前對有關員工進行技術交底，明確工程質量要求和施工、驗收規范標準。
2、焊接過程
在焊接過程中，現場質檢人員和技術管理人員參照相關的施工標準規范、設計文件、工藝技術文件、公司質量體系文件、業主下發的質量要求，對焊接過程的各個環節進行檢查和控制。焊接過程的控制要點主要包括焊條、管口組對、焊接防護、焊口加熱、焊接參數的檢查、焊縫外觀檢查、焊縫返修等環節。
對于焊條，雖然E6010纖維素焊條一般不需要烘烤，但是在雨季施工時，一次領用量不能太多，要少量多次領用，同時焊條必須存放在現場的焊條保溫筒內，隨用隨取，防止焊條遭受雨淋和受潮。當天未用完的焊條必須進行回收，并按照烘烤要求在70－80℃溫度范圍內烘烤0.5-1h，烘烤溫度不得超過100℃，而且只能回收烘烤一次。材料保管員負責對焊條的存放、烘烤、回收進行管理并填寫和保留質量記錄。質量管理人員應進行監督和不定期的檢查。
由于管線材質為X65，所以在焊接前必須進行管口加熱。而且按照規范要求，在雨雪天氣和空氣濕度大于90％、風速大于8m/s時，必須采取有效的防護措施才能進行焊接作業。有效的防護措施包括：
a、現場配置防風棚。防風棚應具備遮擋風雨的功能，而且能夠方便移動；
b、開焊前對管口進行加熱，溫度要求達到100℃以上，以防止出現氣孔等焊接缺陷；
c、要控制層間溫度，層間溫度必須大于80℃，否則必須進行重新加熱；
d、焊接完成后采取遮蓋措施，避免焊口被雨淋或出現速冷導致焊接裂紋或焊縫淬硬而硬度韌性和強度下降的情況；
e、盡量保證施工帶相對干燥。在作業帶兩邊緣開挖排水溝，作為積水、排水溝。
f、同時雨季時施工帶土質松軟、泥濘，在吊管機下在鋪設鋼管排，制作牢固的管墩可避免出現裂紋缺陷；
g、焊接操作坑中的積水必須排除干凈，并鋪設干燥的木板，給焊工創造一個相對舒適的工作環境，讓其正常操作；
在施工過程中我們根據施工技術要求和現場情況制作了輕便的防風棚，焊前和層間加熱采用環形火焰加熱器，焊后在焊口處遮蓋石棉被，這些措施對保證焊接質量起到了明顯的作用。
3、質量檢查
公司質量檢查人員和焊接監理在現場對整個焊接過程進行全程監控。對焊接重點、難點部位加強質量監督和檢查。
a、在焊接開始前檢查現場的焊條和焊絲是否按照規范要求進行儲存和使用，對于不合格的焊接材料一律不得使用，避免焊接后出現夾渣和氣孔等缺陷；同時管口的清理、焊口組對間隙、錯邊，控制參數在規范要求范圍內，避免出現強力組對、組對間隙、錯邊超標現象的出現；
b、在焊接過程中檢查焊接工藝參數如焊接電流、焊接電壓、焊接速度、引弧位置、管線焊縫錯開量等；
c、焊接完成后檢查焊縫表面飛濺、焊瘤、焊渣是否清理干凈，以及焊后焊口的保護等；
d、檢查完成后質檢人員填寫必要的質量記錄如管口清理記錄、管口組對記錄、焊接工藝參數記錄、焊縫外觀檢查記錄等，如有返修焊口，還應填寫焊口返修記錄，這些記錄都將作為質量受控的證據；
在現場，質檢人員除了起到監督作用外，更要按照標準規范和技術文件的要求提醒作業人員，避免人為因素造成施工質量的下降，影響工程進度。
五、結束語
雨季焊接施工如何保證質量對施工單位來說是一個十分重要的課題，做好一下幾個方面的工作將有利于控制雨季焊接施工質量。
1、根據質量體系文件的要求建立和完善質量保證體系，通過系統有效的質量管道活動來實現焊接質量和施工進度的控制。
2、結合施工實際情況，采取有效的、有針對性的工藝技術措施來保證焊接質量，并保證措施在施工中得到有效的實施。
3、根據工程實際情況選擇焊接工藝并進行焊接工藝評定工作，保證焊接工藝和返修工藝的合理性。
篇10
在進行零部件加工時，數控銑削加工工藝發揮著十分重要的作用，因為它會影響機械零部件的加工成本，影響整個機械加工的質量。作為數控銑削加工工藝的主要設備，刀具的選擇就十分的重要。目前常用的刀具包括錐度銑刀、刀銑刀、以及圓角立銑等，不同的刀具在不同的應用過程中有著不同的使用效果，所以在選擇刀具的時候，必須有一定的原則。首先，在選擇刀具類型時應該考察其被加工型面形狀。再次，選取刀具時應采用從小到大的原則并考慮型面曲率的大小。最后，盡可能選擇圓角銑刀進行粗加工。
1.1.1考慮被加工型面形狀
為了保障被加工面的加工質量，在加工機械零部件時，有時也會對凹形進行精細加工處理，一般情況下，處理工具是球頭刀。然而，在加工凸形面時，人們一般都是用平端立銑刀作為加工工具。但是也有用圓角立銑刀工具進行加工的情況，就是如果人們明確要求凸形面的加工質量。
1.1.2考慮從小到大的原則
在進行機械零部件加工處理時，不能只使用一把刀具，因為機械型腔存在許多不同的曲面類型。為了順利完成整個機械加工處理過程，就必須在處理時采用從小到大的原則。這樣可以在對機械零件進行加工時有效避免明顯的質量問題，還可以提升機械零件的加工效益。
1.1.3考慮型面曲率的大小
為了保障機械零件的加工的精度，在進行機械零件精加工時，就應該用半徑較小的刀具進行處理，尤其在進行拐角加工時，施工人員選擇刀具時是根據型面曲率大小進行選擇，并且必須嚴格按照規范要求進行控制。
1.1.4考慮圓角銑刀進行粗加工
一方面，選用圓角銑刀進行粗加工，相比平端立銑刀留下較為均勻的精加工余量，而相比球頭刀有更好的切削條件。另一方面，在切削過程中，圓角銑刀可以在工件與刀刃接觸的90度以內的范圍的切削變化比較連續。
1.2刀具的切入與切出
由于機械加工型腔十分復雜，所以在機械加工數控銑削中，為了完成機械零部件的加工，需要經常更換不同的刀具。在精加工過程中，加工表面質量的差異往往受到切出和切入時的切削方式的變化的影響。因此，應該加強對刀具切出切入方式的選擇。在粗加工過程中，每次加工完成后留下的余量的幾何形狀不會相同，如果在下次盡進刀時選擇不正確的切入方式，就非常容易造成裁刀事故。CAM軟件提供的切入切出方式包括圓弧切入切出工件、刀具以斜線切入工件、刀具通過預加工工藝孔切入工件、以螺旋軌跡下降方式刀具切入工件以及刀具垂直切入切出工。切削方式最常用的，最簡單的方式便是刀具垂直切入切出，可用于機械型腔側壁的精加工以及從工件外部切入的凸模類工件的精加工和粗加工。凹模粗加工最常用的下刀方式是將預加工工藝孔切入工件；較軟材料的粗加工常用刀具以螺旋線或斜線切入工件；由于可以消除接刀痕，所以圓弧的切入切出工件常用于曲面的精加工。在進行粗加工過程中，如果是單項走刀方式，一般將一個加工操作開始時的切入方式作為CAD/CAM系統提供的切入方式，但是并不是每一次加工時都采用這種方式。而這主要導致了工件和刀具的損壞，解決方式一是減少加工步距，二是采用雙向走刀方式或走刀方式進行加工。
1.3切削方式和走刀方式的確定
加工時工件相對于刀具的運動方式就是切削方式，在加工工程中，刀具軌跡的分布形式即是走刀方式。機械零部件的加工效率與加工質量受到切削方式和走刀方式的影響。在保障加工精度的前提下，為了使刀具受力平穩，盡可能地縮短切削時間。在機械加工中，經常使用的走刀方式包括往復走刀、單向走刀和環切走刀三種形式。單項走刀方式切削效率較低，因為切削方式在加工中保持不變，這樣可以使順銑或逆銑一致，但加了空走刀和提刀。為了保證切削過程穩定和刀具均勻受力，在粗加工過程中，切削量較大，所以選用單項走刀方式。在加工過程中，進行逆銑和順銑交替加工，質量較差，因為在加工過程中，進行不提刀地連續切削。一般情況下，選用往復走刀的情況是半精加工和表面質量要求不高的精加工，而在粗加工時，不宜采用，因為加工時的切削量太大。加工過程的平穩性、加工表面質量和刀具耐用度銑削方式受到銑削方式。在進行圓周銑削時，選用順銑或逆銑，則是根據表面質量的要求和加工余量的大小。在實踐時，一般為了減少機床的震動，進行粗加工時余量較大，選用逆銑加工方式較好。而在進行精加工時，選擇順銑加工方式，以達到表面粗糙和精度的要求。
2CAXA制造工程師方面的機械數控加工編程技術
曲面實體相結合的CAD/CAM一體化軟件即是CAXA制造工程師。CAXA制造工程師功能強大，應用廣泛，效率高，代碼質量好，是國產AD/CAM數控加工編程軟件。CAXA制造工程師支持批處理功能和軌跡參數化，可直接設定實體、曲面模型，支持高速切削，可以大幅度提高加工質量和加工效率。CAXA制造工程師在高效數控加工過程中，具有通用后置處理；多軸的數控加工功能；支持高速加工；支持多軸加工；典型的加工仿真與代碼驗證；參數化軌跡編輯處理；加工工藝控制等。具有靈活的特征實體造型、強大的曲面實體復合造型、完美的曲面實體組合功能、NURBS自由曲面造型等功能。CAXA制造工程師的數控加工具體步驟是：
1）根據工件圖紙，造型工件；
2）數控加工方案設計；
3）根據被加工工件工藝要求、形狀、精度要求選擇加工參數和加工方法；
4）軌跡生成與仿真加工；
5）后置處理生成G代碼。工程師可以利用CAXA制造師自動編程系統進行各種造型設計，選取合適的設定數控加工工藝參數和加工方法，進行仿真加工，生成刀具軌跡，生成加工代碼，解決了復雜零件不能用手工編程、手工編程耗時的問題，大大提高編程加工和編程問題。
3宏編程技術方面的機械數控加工編程技術
宏編程是可以使用變量進行算術運算（+、-、*、/）、邏輯運算（AND、OR、NOT）和函數（SIN、COS等）混合運算與高級語言相像的程序編寫形式。在宏程序形式中，用于編制許多復雜的零件加工的程序，一般提供判斷、循環、子程序調用的分支和方法。在利用宏程序技術進行零部件加工不但可以加工復雜形狀的機械零部件，而且還可以格式化普遍加工，大大縮短編程時間。比如本零件中的橢圓短半軸、長半軸值發生變化，只要更改A、B值就行。但是進行宏程序編寫時難度很大，因為編程人員不僅需要知道關于基本機械工藝數控編程的知識，還需要知道深厚的計算機語言知識和數學建模知識。
篇11
經濟型數控系統也稱簡易數控系統（simplenumericalcontrolsystem）。其特點是價格便宜、精度適中、功能簡化、針對性強，比較適用于老設備技朮改造和產品更新。
標準型數控系統的特點是功能較全，價格適中，適用于中檔的數控機床，應用較廣。
多功能型數控系統的特點是功能齊全，價格較貴。適用于加工復雜零件的大中型機床以及FMS、CIMS中使用的數控機床。
特殊型數控系統適用于各類特種加工機床，如：電加工機床，超精加工機床等。
依據經濟實用原則。對中小型車床的改造廣泛采用步進電機驅動的開環控制系統。用經濟型數控系統改造后車床的控制原理如圖1所示。改造后的車床可以自動車削圓柱面、圓錐面、端面、球面、螺紋等。
2.改造方案
結合生產實際，依據工藝要求和被改造車床的完好程度，可采用不同的改造方案。
對實際役齡較短，零部件完好，精度尚未降低，導軌刮花可見或實際役齡較長經修復后達到精度要求的機床可作如下改造。
安裝脈沖編碼器將主軸的轉速與進給量聯系起來。將原機床的刀架拆除換成電動刀架實現自動換刀。將原機床的掛輪系統、進給箱、溜板箱、絲杠、光杠拆除，換成由步進電機、齒輪減速裝置和滾珠絲杠組成的進給傳動系統。縱向步進電機及齒輪減速裝置安裝在拆除進給箱處的床身上。滾珠絲杠支座可安裝在原絲杠的安裝基面上，螺母支座安裝在縱向拖板上。縱向進給傳動示意圖如圖2所示。橫向步進電機及齒輪減速裝置安裝在縱向溜板上橫向絲杠尾端處。滾珠絲杠安裝在原絲杠位置，并對原絲杠支承部位、螺母座部位以及原空間尺寸進行加工。注意橫向滑板與齒輪減速裝置是否碰撞，若碰應采取措施。橫向進給傳動示意圖如圖3所示。
二、經濟型數控系統的選擇
目前，國內生產的經濟型數控系統有多種類型。經濟型數控系統主要包括數控裝置、坐標軸驅動(或伺服)系統、主軸驅動系統、刀架及輔助功能的強電控制與驅動系統、接口等。
經濟型數控裝置有步進電機驅動的開環數控裝置、直流電機驅動的半閉環數控裝置和點位式經濟型數控裝置三種。對于數控車床改造一般選用步電機驅動開環數控裝置。選擇時主要考慮以下性能：CPU類型、用戶容量、控制軸或聯動軸數、設定單位、插補類型、編程尺寸及編程標準，G、M、S、T、F功能、刀具補償功能、間隙補償功能及循環功能、顯示方式及顯示信息的形式、絕對編程、增量編程、程序輸入方式以及報警、診斷等。根據需要選擇相應的性能。
步進電機驅動單元的性能參數主要有：步進電機性能參數及安裝尺寸，控制箱與電機的接線型式等。系統的快速進給速度、空載起動頻率，靜態轉矩，系統升頻降頻時間，起動矩頻特性、起動慣頻特性、運行矩頻特性。
驅動電路的型式主要有：高低壓驅動電路、斬波驅動電路、調頻調壓驅動電路、細分驅動電路、電流檢測型功率放大電路等。不同的電路型式、其工作性能不同，根據加工需要合理選擇。
刀架控制與驅動系統主要考慮刀架型式（如四位或八位電動刀架，或轉塔六位刀架等），定位精度及重復定位精度，換刀時間、刀具選擇時刀架的轉向、夾緊力，刀桿尺寸及裝夾刀具結構型式等性能參數。
強電接口及弱電接口、主要根據工作需要選擇。如工件自動夾緊，加工螺紋時，選擇強電接口；主軸的脈沖編碼器與數控裝置的接線，程序輸入接口等選擇弱電接口。
國內生產的經濟型數控系統的類型主要有：BCK2─001，BKC2─005，GWK─1A／Ⅱ/Ⅲ,JWK─20T，BKC2─8A，GSK─928，2385─1T等系列產品。廣泛應用在數控改裝及老產品車床改型中。在選擇時，除性能參數外，還要考慮其外型，安裝形式等因素。結合設計計算選擇合適的經濟型數控系統。
【摘要】在短時期內大量地更新現有設備，無論從資金還是國內機床制造廠的生產能力都很難做到。對舊機床進行數控化改造投資少、見效快，是機械制造廠挖潛技改的一條成功之路。
【關鍵詞】舊機床數控改造方案選擇
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篇12
1）基于分布式數控（DNC）車間（工段）信息管理系統。
這是目前占有最大比例的制造系統，應用單元控制裝置對制造過程的有關信息進行綜合管理。
2）柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統（FMS）。
FMS和FMC除了具有完全的DNC管理系統外，還有自動化倉庫，物料搬運和裝卸，刀具檢測、預調和傳送以及狀態監控等硬件模塊和相應的物流和刀具流控制軟件。
3）自動化工廠（FA）
它是一種以自動化中央立體倉庫為中心的由多條FMS以及相應的企業信息管理系統組成的高度綜合自動化工廠（車間），由于它需要極高的投入，目前還不完全實用于我國絕大部分企業。
4）柔性機床組成的生產線
主要用于大批量生產的行業，如汽車、摩托車和家電等行業。由于市場需求變化迅速，產品生產周期縮短，因而由專用機床組成的剛性自動生產線已日益被柔性生產線所取代。盡管目前已投產的柔性生產線的比重雖然不大，但由于它適宜于對同族零件多品種混流批量生產，已成為當前柔性加工的一個主要發展方向。
由上述4類數控機床組成的制造系統可見，DNC不僅需用面廣，而且是其它制造系統的技術基礎。事實上，即使企業所實施ERP、PDM、SRM、生產管理系統等系統都已很完善了，仍然存在著上層管理和底層設備之間的信息斷層，還需要DNC等系統來將其與具體的加工過程連接起來，以進行信息傳輸。DNC(DirectNumericalControl)即計算機直接數控或分布式數控，是指一臺或多臺計算機對多臺數控機床實施分布式綜合數字控制。DNC集成系統屬于自動化制造系統的一種模式，是實現CAD/CAM和計算機輔助生產管理系統(CAPMS)集成的紐帶，它強調信息的集成與信息流的自動化，物料流的控制與執行可大量介入人機交互。相對FMS來說，DNC投資小、見效快，是具有較好柔性的多個數控加工設備的集成控制系統。
基于上述分析，大多數控機床用戶在實施DNC方面都已取得了共識，也有很多用戶已經實施了數控機床網絡DNC，雖然這些DNC系統在NC程序的通訊等方面表現都比較良好，基本解決了NC程序的通訊瓶頸，大大提高了企業的生產效率，但在系統的使用過程中還是出現了一些問題，主要表現在如下幾點：
目前市面上的DNC廠商所提供的DNC產品都是基于NC程序文件的管理模式，在數據的快速查詢、存取、安全可靠性等方面存在著隱患。
與企業中其它相關管理系統的接口不暢，雖然DNC廠商也承偌可以達到所謂的無縫連接，但真要連接則是隔靴搔癢。
NC程序的管理缺乏合理的管理規章制度。
我們知道，PDM主要是根據企業需求和企業文化，將所有與產品相關的信息、資源、人員和過程都納入PDM技術和管理框架之中，實現優化運作。它的實施解決了集成產品開發隊伍之間的協同工作，保證把正確的信息、在正確的時間、用正確的方式、傳遞給正確的人，以最終實現企業的文檔管理、產品結構管理、配置管理、工作流程管理和應用系統的完全集成。
NC程序作為產品信息的一個重要組成部分，其文檔管理在PDM中已得到了比較嚴格的流程管理，但是，NC程序又是一種非常特殊的信息體，它所包含的信息內容，如程序的加工軌跡、用刀信息、加工范圍、加工參數等又是一般PDM所不愿關注的，而這些內容往往又是DNC系統所關心的內容，為此，本公司將PDM和DNC系統有機地結合起來，充分利用此兩大系統的優勢，開發了一種新型DNC—基于PDM的DNC，以對加工過程中核心信息NC程序進行更加科學、有效的管理。
二、基于PDM的數控機床網絡管理DNC的基本功能
顧名思義，基于PDM的數控機床網絡管理DNC應該兼具DNC和PDM兩方面的功能，具體來說，其功能如下：
1．DNC功能：以DNC通訊系統為核心，建立DNC通訊平臺，主要完成：
全功能的NC程序的雙向傳輸：
面向數控操作工的設計理念，所有數控設備實施聯網集中管理，利用網絡進行NC程序的雙向傳輸，從而實現NC程序的海量存儲、集成化管理，多達20余項的重要功能模塊，使DNC網絡的安全、兼容、易用等性能達到了一個前所未有的程度。
DNC網絡在線加工：
全客戶端模式的DNC在線加工，使DNC加工的進入、退出、斷點續傳等功能全部在數控機床端實現，而外部子程序調用、行號重置、斷點智能連接等全部融入到系統當中，無需人工干預，從而取代一臺機床配一臺計算機的模式。
設備加工信息采集：通過數控系統宏變量輸出功能（對沒有宏變量輸出功能的數控系統，通過報表輸出方式）實現機床加工信息的實時采集，通過采集的數據實現以下目標：
（1）采集程序加工開始與結束的時間，實現機床使用效率、零件加工工時、刀具使用壽命等信息的匯總分析，為ERP、MRPII提供基礎數據。
（2）通過采集宏變量輸出的數據，完成機床加工程序的實時還原，為質量管理的分析提供原始依據。
（3）通過采集數據的軌跡模擬，實現機床加工狀態的遠程檢測，為生產管理提供現場生產環境的實施追蹤。
2．基于PDM型式的NC程序的管理：以NC程序為驅動的管理系統，主要是對NC程序進行刀具軌跡的仿真，NC程序內部信息的提取，NC程序的流程管理，特別是采用SQL數據庫的管理方式對NC程序進行嚴格地管理。
（1）程序庫管理
在功能上主要包括：
程序添加
程序刪除
程序內容比較
程序行號管理
程序內容導入
程序字符轉換
程序坐標轉換
程序打印
程序查詢
程序加工仿真
（2）程序版本管理：
在正常情況，NC程序是按照程序名放在一個指定的庫表中，有時同一程序又往往存在不同的版本，這樣查找所需的程序就較為困難，容易出現程序調用錯誤的情況。如何既要準確快速地調用相應的程序，又要保證程序的版本正確，本系統較完善地解決了此問題。
在本系統中，每編輯一次NC程序，將程序被編輯前的狀態保存在一個歷史記錄庫表中，此記錄程序的名稱按照一定的規范來設計，比如：原NC程序名稱為ABC.NC，此程序在某日某時刻被某人編輯，那么此時生成的記錄程序名稱為ABC-DDDDDD-SSSSSS-RRRRRR.TMP，其中DDDDDD代表被編輯的日期，SSSSSS代表被編輯的時刻，RRRRRR代表被編輯的人員名稱，這樣一來，我們除了可以查看NC程序當前狀態之外，還可以追溯此NC程序的所有被編輯過程。在本系統中設計一個NC程序編輯歷史記錄查詢器，以方便用戶進行編輯追蹤。
（3）程序生命周期管理：
在本系統中將對NC程序的整個生命周期進行嚴格的管理，從NC程序的生成開始到NC程序的最終消亡都提供一套嚴格的管理手段。
目前對NC程序的狀態可設置為編輯、審核、鎖定、定型四種，過程如下：
在NC程序初始生成時是可以編輯的，編輯完成后，編程主管進行審核，審核通過后可以開始進行試加工，在此過程中可能還需要對NC程序進行編輯修改，修改完成后再審核，直到加工合格后經領導討論，以決定當前NC程序是否鎖定，在鎖定期間，NC程序不可再進行編輯修改，除非確實有例外情況，經領導批準，將程序鎖定狀態修改為編輯狀態，程序再經過修改、審核、加工、再鎖定循環，當前NC程序經過幾輪循環下來，領導決定此NC程序可以定型了，終身不再被修改，那么此NC程序就設為定型狀態，一直到NC程序消亡此NC程序都不能再進行編輯修改，NC程序消亡后就將其移出到一個NC程序消亡處（可以指定到一個固定庫表），不再放置在本系統程序庫中，有關此NC程序的所有記錄也一并消除。
（4）程序內部信息管理：
這里主要是指對NC程序的內部屬性進行管理，如程序號、程序注釋、軌跡圖號、零件圖號、所加工的零件號、加工工序號、機床、用戶信息等進行管理。在本系統中可對程序根據圖號、零件名稱、工序、軌跡圖、機床等進行多種條件的復合查尋，同時對加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進行管理。
在本系統中存儲的圖片主要是NC程序加工軌跡圖或零件圖，主要是方便用戶在調用程序時，借助于這些加工軌跡圖或零件圖對程序有更直觀的認識。這些圖片在整個加工過程中，起到一個指導性的作用，例如，零件的裝夾、刀具情況、零件各工序的加工狀態等，使用戶加工時一目了然，可以更迅速地進行相應的工作。利用刀具清單、程序內部屬性和程序注釋等一系列重要信息，用戶可以降低生產準備時間，以最短的時間、最高的效率和最高的準確度作好各種生產準備。
（5）程序權限管理：
主要是給每個用戶設計不同的NC程序管理權限，以避免自己或別人對NC的程序進行誤編輯，體現責任分清。
三、基于PDM的數控機床網絡管理DNC的特點
（1）由文件管理方式過渡到數據庫管理方式：基于PDM的數控機床網絡管理DNC區別于傳統DNC的一個最明顯的變化是采用了SQL關系型數據庫的管理方式，消除了采用文件的管理方式所固有的存取、查詢、安全等方面的隱患。它將NC程序的實際內容保存在數據庫中，由機床上傳到PC機中是保存在一個固定的數據庫庫表中，機床請求的NC程序也是從數據庫中提取的。
（2）真正實現與ERP、PDM、CRM等系統的無縫連接：在本系統中，考慮到用戶使用PDM時可能使用的數據庫是千差萬別的，故采用了ODBC的方式，ODBC勝過其它數據庫技術的優點之一就是允許一個單代碼基同各種數據庫接口的能力。針對不同廠家的數據庫，我們只要建立合理的ODBC聯接即可。
（2）合理的程序管理流程：在本系統中，大量借用PDM對文檔資料的管理流程，同時針對NC程序管理的特殊化，對NC程序進行管理。
四、基于PDM的數控機床網絡管理DNC實施方案
以下是本公司給某數控機床廠家所做的基于PDM的數控機床網絡管理DNC實施方案，敬請參考。
此數控機床廠家屬于某軍工單位，內部網絡建設非常完善，配置有ERP和PDM，都采用SQL數據庫存儲數據。用戶要求我們的DNC也能與PDM連接，以便采用PDM對NC程序進行流程管理。系統網絡拓撲結構如圖所示：
篇13
針對職業教育內容與企業實際需求脫節問題的矛盾，德國實行了“雙元制”職業教育模式，并取得了良好的效果。“雙元制”職業教育模式強調“工作過程是企業為完成一件工作任務并獲得工作成果而進行的工作程序，是一個綜合的，時刻處于運動狀態的，但結構相對固定的系統”。據此，以工作過程為導向的項目教學模式，就是通過校企合作、工學結合的形式，采取實踐與理論緊密結合的一體化教學方式，注重培養學生的操作技能、知識運用能力和個人綜合素質，為企業培養更多高水平、高素質的技能型應用人才。具體來說，就是把行動領域轉換為學習領域，把比較有代表性的職業工作過程轉變為教學內容，將其合理運用到教學情景當中。采用實物模型、實踐操作、計算機輔助、實驗分析等教學方法，強化學生數控機床編程與加工、數控加工工藝、CAD/CAM技術等能力，高起點地培養從事數控加工、模具加工和CAD/CAM技術的機電復合型人才。
3數控技術專業以工作過程為導向的一體化教學的構建
3.1教學內容的改革
雖然我國職業教育改革已經如火如荼地開展多年，經歷了實踐本位課程改革、能力本位課程改革和工作過程本位課程改革，取得的進步與成果有目共睹，但是我國的職業教育始終未能真正擺脫科學體系的束縛，三段式的課程結構仍然橫行于諸多職業院校的教學過程，“工”、“學”的相互獨立局面沒有得到本質的改變。然而，現有研究以及國外有關實踐經驗表明，要想實現學生綜合職業技能的全面提升，就必須要做好工學結合一體化的課程開發工作，讓學生在學習情境中運用理論知識，熟練掌握與運用職業技能，強化團隊合作意識與溝通技巧，進而在實操中形成自己的知識體系，真正做到應對綜合、完整工作任務時臨危不亂，做到有計劃、有條理地解決工作中遇到的問題。因此，中職數控專業課程設置要實行模型化，以工作為導向，進行實踐與理論相結合的一體化教學內容改革，使教學內容能更好地貼近制造業發展實際。
3.2教學方法的改革
3.2.1實物模型教學法中職數控專業課程內容比較抽象和枯燥，對于學生來說，單憑老師課堂上的灌輸講解和自己的記憶與自我理解，很難掌握和融會貫通。不少學生對此存有畏難心理，調動不起學習的興趣。常見的課堂教學情境是：老師在鏗鏘有力地講授，學生聽得似懂非懂，一頭霧水。為了改變這種教學現狀，激發學生學習本專業的積極性，引導學生主動參與到教學中來，提高課堂教學效率，就要改革教學方法，打造情景式課堂教學模式，借助生動、形象、直觀的教學模型，引發學生興趣，實施有效教學。比如，數控機床課程中的機床主傳動系統及進給傳動系統、數控系統結構以及機床的典型部件等，如果借助模型進行教學，學生就能很容易地從有形、實在的模型形成抽象思維，對課本知識點的掌握也變得輕松從容，使學生學習的主動性大大提高。
3.2.2教學監控為了能夠確保所開發的課程能夠順利實施，學校有必要就針對數控技術應用專業開發的課程的教學過程進行監控。這一監控可從課程的實施模式、方法、手段等方面開展。對于專業課程的監控，則需要側重于授課計劃總體安排、教學情境的建構、教學過程中可能遇到的重點難點等方面，教學監控有關人員要及時發現問題并進行反饋，提供指導性意見，主要突出工學結合一體化、行動導向、教學情境等關鍵因素。以數控車削編程與加工課程為例，在教學過程中，有關人員要注重監控以下幾點:一是教學過程中，學生的主體地位是否得到維護，教師的引導與示范作用是否起效；二是在運用項目教學法時，項目中的零件加工教學是否構建了貼近于真實工作過程的教學情境，綜合訓練項目的生產實例是否注意到了技能訓練是重點；項目教學過程中，教師是否引導進行文明生產，有意識地加強其職業素養。
3.2.3實踐操作教學法培養和提高學生的動手能力和實際操作技能，是中職數控專業教學的目的。只有在實踐中，學生才能理論聯系實際，將課本知識運用到實踐中來，真正實現操作技能和操作水平的提高。對于數控專業教師來說，采取邊實踐、邊操作、邊教學的方法，能幫助學生更好地理解艱澀的課本知識，并在具體的實踐操作中，將知識和技術融會貫通，更好地適應以后生產一線的工作。以數控專業的數控編程課為例，采用邊教、邊學、邊練的教學模式，通過對機床程序的實際演練和利用數控模擬軟件進行的程序輸入、編輯、修改、調試以及運行，同學們對生產一線的環境和加工工藝的編排有了真實而全面的認識，鞏固了基礎知識，并在實踐中提高了操作技能，為將來參加生產一線的工作夯實了基礎。