数控实验室建设

数控实验室建设

作者：王春雨

来源：《商情》2011年第11期

[摘要]本文介绍了数控实验室的意义、承担的教学内容，以及适用于院校的数控实验室与DNC网络单元的建设。

[关键词]数控 实验室 网络 DNC

在现代机械加工中，数控机械加工以其高速度、高精度已经发展成为机械制造业实现自动化，柔性化，集成化生产的基础技术，所以数控技术的发展和应用从根本上决定着制造业的发展水平，机械制造业对数控技术人才的需求极其迫切。

在职业院校中学习数控技术已经成为数控技术人才培养的主要方式。在数控专业的教学中，应以专业理论知识与实验、实训相结合，培养学习者主动动手能力，提高学习效果。我本人从事数控专业教学已有些年头，想在此谈一下我个人对数控实验室建设的一点经验与感受。 一、数控实验室的意义

由于数控设备的价格昂贵，运行成本高，一般院校很难保证有充足的数控设备用于学生实习，数控实验室可以很好的缓解因设备不足而带来的教学压力。数控实验室的教学处于知识理论与实验、实训体系教学中的中间环节。在学习了一定的理论以后，学生只能在书本中对数控加工得到一些理论上的认知，还是处在一个模糊的概念性阶段。为了学生能从理论认知到感性认识，避免因机床误操作及G代码编写错误而造成的设备损坏，减少维修经费的支出，减少相应物品消耗，提高教学效果，因此数控实验室的建设是必行的。 二、数控实验室的教学

数控实验室在体系教学中能起到过渡作用，承上，充实理论认识，启下，为实际操控进行预先练习。数控实验室应以学生自己动手为主，老师教导为辅的教学策略，主要担负数控编程、数控模拟仿真、数控工艺、数控工件加工的实验教学；ATUOCAD绘图、三维实体造型、自动编程、数控编程与数据传输通信的实训教学，为下一步进行数控机床的操作、数控程序的编写、数控工件的加工等实训课程打好基础。 三、数控实验室配备

为了能让学生尽快地掌握学习到的知识，并把这些知识较好地运用到实践中，数控实验室的建设投入是必不可少的。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

1.计算机设备

现代数控机械加工能够快速地发展，这跟计算机的辅助是分不开的。数控实验室作为ATUOCAD绘图、三维实体造型、自动编程、数控编程与数据传输通信的实训地，应该配备一定数量的计算机设备，数量一般应由班级人数决定，要求能够保障教学的需要。数控实验室所用计算机应以PC机为主，内部硬件配备应较高，以应对大型绘图、造型软件的需要，保障软件的使用。

我单位数控实验室计算机硬件配备是这样的，17寸显示器，屏幕分辨率使用 1024x768，主频率为2.6G双核CPU，内存2G，硬盘500G，GeForce210显卡。另外，配有投影仪一台。

2.机床设备

机床设备在整个数控实验室中是很重要的一个组成部分。很多学校认为数控实验室只要有计算机就行，这种认识是错误的。数控实验室其主要的功能就是让学生对数控机床设备有一定的认知，对数控加工有进一步的了解，所以机床设备的投入是必须的。

我校的实验室数控设备以模拟生产/教学型实验设备为主，实际加工机床为辅的形式。数控实验室内配备有模拟型数控车床HK6135一台，模拟型数控铣床HK125-A一台，数控实验室外配备有数控车床CAK6140一台，数控铣床XK7120一台。 3.网络通信设备

网络通信设备使整个数控实验室中的设备连接起来，可以让实验室实现网络化教学管理，学生机-教师机-模拟器，教师机和机床之间进行网络通信，完成数据的交互与G代码的传输。使学生更容易接受网络技术融合到传统机械制造中后，对设备管理、生产工艺过程管理和产品分析所产生的巨大作用。

网络设备由RS232串型接口，网线，网卡，网络交换机，远程无线传输控制器等设备构成。 4.软件

为了能较高的利用实验室资源，提高学生的综合知识储备，实验室计算机应装有多种软件。二维绘图软件有：ATUOCAD、CAXA电子图板。

三维造形及自动编程：Pro/Engineer、Unigraphics、Mastcam、CAXA制造工程师、CAXA数控车XP、PowerMILL。

虚拟数控机床实训系统及模拟仿真软件：VNUC、VERICUT、SSCNC。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

通信传输软件：CAXA网络DNC、JvDnc 2006 Standard Edition。 辅助软件：记事本、科学计算器、G代码编程助手。 四、网络搭建

数控实验室的网络应以星型网络为主框架，其它网络形式辅助，建立局域网。如图1所示，教师机、学生机、DNC主机以交换机为枢纽星型连接，以RS232串型接口为网络接口。 在这个局域网中，数据基本都是双向传递的，只有教师机是单向的。教师机内存放若干软件的安装程序、重要的G代码程序、系统备份及一些重要的数据备份，所以单向数据传递，这样的网络设置可以有效的抑止这些重要信息的丢失，防止学生通过网络对教师机内的数据进行篡改，能有效的保护重要信息。教师机还可以对每一台学生机进行监控，督促学生完成要求的实验、实训课题。并且可以对学生机进行系统还原，恢复软件设置。

学生机是通过交换机星型并列连接的，学生机与学生机之间可以进行数控传输，单方面接受教师机的监管。在教学中，学生可以通过自己的计算机进行数控G代码的编写，自己实现模拟仿真的加工，并把正确的G代码程序通过交换机传输给DNC主机，再由DNC主机设置后传递给DNC网络单元，完成数控加工。在AUTO CAD绘图教学中，学生可以通过网络完成模块化的绘图，实现图纸的分部管理。

DNC主机是进入DNC网络的门径，它上接交换机，下接DNC网络单元。一般我们对DNC主机的配备要求较高，包括高运算速度、大容量存储空间、稳定的数据处理能力等等。 DNC“Distributed Numerical Control”，为分布式数控，其作用是在生产管理计算机和多个数控系统之间分配数据的分级系统。数控机床网络DNC技术在我国经过多年的发展，也经历了从纸带到单机、简单网络、局域网络的过程，对DNC技术提出了更高的要求。

我们用手工编制的加工程序一般都不太长,大约有2K字节就够了。在256K程序存储器的数控系统里,存放大约100个加工零件的程序是毫无问题的。当前多数的数控系统全部都采用了这种程序存储器方式作自动运行。随着三轴乃至四、五轴联动功能的出现，加工三维空间曲面的编程已经成为必需解决的问题，因为靠人手工是无法实现的。CAD/CAM计算机辅助设计/制造软件,特别是具有三维造型和编程的软件受到欢迎。由于三维实体空间曲面必需使用这些软件进行造型和编程，但计算机应用上述软件生成的加工程序都很长，少则1-3兆，多则几百兆。这样长的程序数控系统没有可存放的空间，它们只能存放在计算机的硬盘中。当需要加工时，利用电缆连接计算机和数控系统的RS232串行接口，通过 DNC软件把加工程序一部分、一部分地传送给数控系统。机床运行完一部分程序后，会请求计算机再发送一部分，直到加工完成。现代DNC不仅只是传输NC程序，DNC系统还应满足企业对数控生产信息化管理和质量控制的需要，同时保证多至数十上百台机床的数控集成系统运行的可靠稳定，便于进行生产调度和监控。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

数控实验室的DNC网络应有多种连接，让学生了解多途径的DNC连接。如图2所示，外部数据由局域网络传输给DNC主机，整个DNC网络单元的数据传输全是由DNC主机来控制的。

DNC主机可以对其所连接的数控设备进行数据程序的传输，还可进行监控，实时检查工件的加工情况及程序运行情况。DNC主机与模拟数控车床、模拟数控铣床是直连的，可以选用RS232接口，也可选用COM接口。DNC主机与远程无线传输控制器1的连接，远程无线传输控制器2、3与数控机床的连接都采用RS232接口。远程无线传输控制器1与远程无线传输控制器2、3的连接是无线的，由于数控机床在车间内，所以传输上有一定的距离，要求在传输场地周围无信号干扰源，以保障通信的顺畅。 五、结束语

随着数控加工业的进一步发展，数控人才的需求会越来越大，数控专业教育也会越来越完善，数控实验室的建设会变得很重要。如何建设多用途完备的数控实验室是我们以后很长一段时间研究的问题，在这里我只是谈谈我在数控实验室建设中的一点实践体会，可供大家参考。

参考文献：

[1]廖效果.数字控制机床.武汉华中理工大学出版社,1992.

[2]罗昕，张宏文.CAD/ CAM 数控机床网络实验室.机械研究与应用，2002，15（2）. [3]邵四维，王文.数控机床状态监控无线传输模块的研制.机电工程， 2006，23（1）. [4]沈社会，刘东亚.数控实验室的建设构想.万方数据，2009. [5]北京数码大方科技有限公司.CAXA网络DNC用户手册.2008. 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文