2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  XXXXXXX大學</b></p><p>  2011屆本科畢業(yè)論文(設計)</p><p>  論文題目:數(shù)控機床的發(fā)展與趨勢</p><p><b>  學生姓名:XXXX</b></p><p>  所在院系: XXXXXX</p><p&g

2、t;  所學專業(yè): XXXXXX</p><p>  導師姓名:XXXXX</p><p>  完成時間:2010年X月XX日</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  數(shù)控機床集計算機技術,電子技術,自動控制技術,傳感測量,機械制造,是典型的機電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和應用開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代,改

3、變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式,產(chǎn)業(yè)結構,管理方式,使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。 本文主要講述了數(shù)控機床國內(nèi)外的發(fā)展概況,現(xiàn)代數(shù)控技術的發(fā)展趨勢。介紹了數(shù)控機床的特點,組成與分類,并介紹了可編程控制器(PLC)在數(shù)控機床中的應用。重點介紹了磨床的概況,以及現(xiàn)代數(shù)控磨床的特點,并用PLC進行了對自動磨床電氣系統(tǒng)的改造。</p><p>  本文在編寫過程中,參閱了同行的教材,資料和文獻,得到了許多幫助,在此謹致謝

4、意。</p><p>  關鍵詞:發(fā)展 趨勢 組成 分類 概述 結構 功能 PLC 改造</p><p><b>  Abstract</b></p><p>  The numerical control engine bed collection computer technology, the electronic technology,

5、 the automatic control technology, the sensing survey, the machine manufacture, is the typical integration of machinery product. It’s development and the application founded the manufacturing industry new times, changed

6、the manufacturing industry production method, the industrial structure, manages the way, caused the world manufacturing industry the pattern to have changed.</p><p>  This article mainly narrated the numeric

7、al control engine bed domestic and foreign development survey, the modern numerical control technology trend of development. Introduced the numerical control engine bed characteristic, the composition and the classificat

8、ion, and introduced programmable controller (PLC) in the numerical control engine bed application. Introduced with emphasis the grinder survey, as well as the modern numerical control grinder characteristic, and has carr

9、ied on with PLC to t</p><p>  This article in the compilation process, has referred colleague's teaching material, the material and the literature, obtained many help, respectfully offers thanks in this.

10、</p><p>  Key word: Trend of development Textural Classification Outline Structure Function PLC Transformation.</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  1.前言1</b>&l

11、t;/p><p>  2.數(shù)控機床概要2</p><p>  2.1數(shù)控機床的產(chǎn)生2</p><p>  2.2數(shù)控機床的發(fā)展3</p><p>  2.3數(shù)控機床的組成及工作原理4</p><p>  2.3數(shù)控技術的復合化5</p><p>  2.4數(shù)控技術的開放性6</p&

12、gt;<p>  2.4數(shù)控技術的先進性7</p><p>  3.國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀9</p><p>  3.1國產(chǎn)數(shù)控機床與國際先進水平差距逐漸縮小9</p><p>  3.2國產(chǎn)數(shù)控機床存在的問題9</p><p>  3.3核心技術嚴重缺乏10</p><p>  3.4民族品牌

13、與國際品牌差距明顯10</p><p>  3.5技術創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化與市場脫節(jié)11</p><p>  3.6缺乏先進的管理機制11</p><p>  4.國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展趨勢11</p><p>  4.1智能、高速、高精度化11</p><p>  4.2設計、制造綠色化12</p>

14、<p>  4.3復合化與系統(tǒng)化12</p><p>  4.4數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢12</p><p>  4.4.1數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結構發(fā)展12</p><p>  4.4.2數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展13</p><p>  4.4.3數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展13</p><p>  4

15、.4.4數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡化方向發(fā)展14</p><p>  4.4.5數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展14</p><p>  4.4.6數(shù)控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展14</p><p>  4.7.7數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展15</p><p>  5. CNC裝置的工作原理15</p><p><b>

16、  5.1輸入15</b></p><p><b>  5.2譯碼15</b></p><p><b>  5.3插補15</b></p><p>  5.4進給速度處理15</p><p>  5.5刀具補償16</p><p>  5.6位置控制1

17、6</p><p><b>  5.7顯示16</b></p><p>  5.8 I\O處理16</p><p><b>  5.9診斷16</b></p><p>  6.CNC裝置的硬件結構16</p><p>  6.1單微處理器結構的CNC系統(tǒng)17<

18、/p><p>  6.2位置控制部分包括位置控制單元和速度控制單元17</p><p>  7.新型功能部件18</p><p><b>  8.結束語18</b></p><p><b>  參考文獻20</b></p><p><b>  1 前言</

19、b></p><p>  從20世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來,數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點:加工柔性好,加工精度高,生產(chǎn)率高,減輕操作者勞動強度、改善勞動條件,有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品,適用于加工多品種小批量零件、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產(chǎn)周

20、期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。</p><p>  進入21世紀,我國經(jīng)濟與國際全面接軌,進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機,也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力,加速推進數(shù)控機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技

21、術和現(xiàn)代設計技術的飛速進步,數(shù)控機床的應用范圍還在不斷擴大,并且不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機床高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢,并提出了我國數(shù)控機床發(fā)展中存在的一些問題。</p><p>  裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)

22、業(yè))的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別,不在于生產(chǎn)什么,而在于怎樣生產(chǎn),用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料,而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術,以提高制造能力和水平,提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。</p><p>  隨著社會的進步和科技的發(fā)展,現(xiàn)代機械制造工程領域方面越來越多地采用智能化、自

23、動化,新設備、新技術的應用越來越普遍。 我們對市場進行了調(diào)研,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在機械工業(yè)大量采用數(shù)控機床甚至加工中心取代傳統(tǒng)的普通機床的機械加工,采用計算機集成系統(tǒng)CIMS取代原有的生產(chǎn)制造管理過程,使企業(yè)生產(chǎn)智能化、集成化、網(wǎng)絡化。這將對生產(chǎn)第一線的工作人員提出越來越高的職業(yè)技術要求。</p><p>  調(diào)查的結果表明:在數(shù)控技術專業(yè)方面人才缺口較大。 市原來就屬于重工業(yè)城市,有許多大中小型企業(yè),而石油化工、

24、機械、鋼鐵等企業(yè)都具備數(shù)控技術設備。為適應生產(chǎn)技術的迅猛發(fā)展.提高企業(yè)在市場經(jīng)濟中的競爭能力,不被淘汰,各企業(yè)正積極采取有效措施,添置現(xiàn)代新設備。在數(shù)控加工技術人才方面提出更高的要求,要求所需人員即要懂得較深的理論知識,以便使大量的新技術得到利用與開發(fā),同時在實踐技能上更能勝任,由此可見,企業(yè)對數(shù)控加工技術與應用專業(yè)高級技術型人才和技能型人才的需求日益迫切。</p><p>  數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工

25、作過程進行控制的技術,數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品,即所謂的數(shù)字化裝備,其技術范圍覆蓋很多領域:(1)機械制造技術;(2)信息處理、加工、傳輸技術;(3)自動控制技術;(4)伺服驅(qū)動技術;(5)傳感器技術;(6)軟件技術等。</p><p><b>  2.數(shù)控機床概要</b></p><p>  2.1數(shù)控機

26、床的產(chǎn)生</p><p>  制造業(yè)是生產(chǎn)物質(zhì)財富的產(chǎn)業(yè),機床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設備,制造 業(yè)中的絕大多數(shù)零件都直接或間接地經(jīng)過機床加工,固此機床(也稱工作母機)是制造業(yè)的基礎。在傳統(tǒng)制造業(yè)中,對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,往往采用組合機床等專用機床組成的自動或半自動生產(chǎn)線;對于單件或小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,一般采用通用機床加工。隨著科學技術的不斷發(fā)展和社會生產(chǎn)力的不斷提高,市場對機械產(chǎn)品的要求越來越高,不僅要求提高產(chǎn)品的質(zhì)量

27、水平,而且要求加快產(chǎn)品更撕換代的速度.這樣就導致了現(xiàn)代制造業(yè)中多品種、中小批量生產(chǎn)的比重不斷增加。在這樣的情況下,再采用傳統(tǒng)的加工機床就顯得不合理了.這主要體現(xiàn)在兩個方面:①應用專用機床生產(chǎn)線生產(chǎn)準備周期長、費用高、產(chǎn)品不易更新(有時甚至不可能實現(xiàn)產(chǎn)品更新);</p><p> ?、趹猛ㄓ脵C床則無法大幅度地提高生產(chǎn)效率或精確地控制產(chǎn)品質(zhì)量,同時通用機床也無法加工一些復雜度和精度要求很高的小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。相比之

28、下,數(shù)控機床的出現(xiàn)恰恰滿足了這些要求。</p><p>  1948年美國帕森斯(P—ns)公司在研制加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時,首先提出利用電子計算機控制機床加工復雜曲線樣板的新概念。1952年帕森斯公司和麻省理工學院(MIT)伺服機構研究所合作研制成功世界E第一臺三坐標數(shù)控銑床,其數(shù)控系統(tǒng)采用脈沖乘法器原理,全部由電子管元件組成,雖然體積龐大,功能簡單,但卻意義重大,標志著機械制造業(yè)進入r一個新的發(fā)展

29、階段。1958年我國北京機床研究所和清華大學開始研制數(shù)控機床,1965年北京第一機床廠開始生產(chǎn)三坐標數(shù)控銑床。</p><p>  數(shù)控機床的出現(xiàn)極大地促進了機床行業(yè)的技術進步和行業(yè)發(fā)展。對于整個制造業(yè)來說.由于數(shù)控機床的大量使用,使得產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高,新產(chǎn)品開發(fā)周期明顯縮短。目前數(shù)控機床已經(jīng)遍布軍工、航空航天、汽車、造船、機車車輛、機床建筑、通用機械、紡織、輕工、電子等幾乎所有制造行業(yè)。</p>

30、<p>  2.2數(shù)控機床的發(fā)展</p><p>  (1)數(shù)控機床的發(fā)展簡史</p><p>  1946年誕生了世界上第一臺電子計算機,這表明人類自g造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè),工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比,起了質(zhì)的飛躍,為人類進^信息社會奠定了基礎。6年后,即在1 952年,計算機技術應用于機床上,從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機

31、床應運而生。這種機床是一種綜合運用了計算機技術、自動控制、精密測景和機械設計等新技術的機電體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)(數(shù)控系統(tǒng))的自動化機床。計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三個時代,即1970年的第四代——小型計算機,1974年的第五代微處理器和1990年的第六代——基于Pc(國外稱為Pc_based)。</p><p>  從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過了50多年

32、的歷程。數(shù)控系統(tǒng)由當初的電子管式起步.經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段:分立式晶體管式汕規(guī)模集成電路式、大規(guī)模集成電路式、超大規(guī)模集成電路巾型計算機式、微機式的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>  前三代數(shù)控裝置屬于采用專用控制計算機的硬件數(shù)控裝置,一般稱為Nc數(shù)控系統(tǒng)。到20世紀80年代,總體發(fā)展趨勢是:數(shù)控裝置由Nc向cNc發(fā)展;廣泛采用32位CPU組成多微處理器系統(tǒng);提高系統(tǒng)的集成度,縮小體積,采用模塊化結構,便于裁剪、擴

33、展和功能升級,滿足不同類型數(shù)控機床的需要;驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展;cNc裝置向人T智能化方向發(fā)展;采用新型的自動編程系統(tǒng);增強通信功能;數(shù)控系統(tǒng)的可靠性不斷提高。總之,數(shù)控機床技術不斷發(fā)展,功能越來越完善,使用越來越方便,可靠性越來越高,性能價格比也越來越高,到1990年,全世界數(shù)控系統(tǒng)專業(yè)生產(chǎn)廠家年產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)約13萬臺(套)。    (2)我國敷控機床發(fā)展概況</p><p&

34、gt;  我國于1958年研制第一臺數(shù)控機床.發(fā)展過程大致可分為三大階段:1958~1979年為第一階段,】979~1989年為第二階段t從1989年至今為第三階段。第一階段由于我國基礎理論研究滯后,相關工業(yè)基礎薄弱,特別是電子技術落后.數(shù)控系統(tǒng)沒有突破,雖然我國起步不晚,但發(fā)展不快,20世紀60~70年代,由于文革等因索,我國與發(fā)達國家差距開始拉大。20世紀70年代國家組織數(shù)控機床攻關,取得一定成效,相繼推出一些數(shù)控機床品種,但從整體

35、來看.我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。第二階段從日、德、美、西先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術,從日、美、德、意、英、法、瑞、匈、奧、韓等國及臺灣地區(qū)引進數(shù)控機床先進技術和合作、合資生產(chǎn),解頭了可靠性、穩(wěn)定性問題,數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用,并逐步向前發(fā)展。第三階段國家從科技攻關和技術改造兩方面對數(shù)控機床產(chǎn)韭進行了重點扶持,并加快了國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)。普及型數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)成功.為數(shù)控機床商品化和規(guī)模化生產(chǎn)奠定了基礎。一些數(shù)控機床主機廠組建床身、箱體、

36、主軸、軸套等成組單元,廠內(nèi)組織專業(yè)化生產(chǎn),生產(chǎn)水平進一步提高。cAD/(1APP/CAM開始應用,開發(fā)能力、工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量進一</p><p>  2.3數(shù)控機床的組成及工作原理</p><p>  數(shù)控機床一般由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)(包含伺服電機和檢測反饋裝置)、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝置組成。</p><p><b>  (1)控制介質(zhì)<

37、;/b></p><p>  控制介質(zhì)叉稱信息載體,是聯(lián)系人與數(shù)控機床之間的中間媒介物質(zhì)。反映了數(shù)控加工中的全部信息。數(shù)控機床的加工程序可以存儲在控制 質(zhì)上。常用的控制介質(zhì)有穿孔紙帶、磁帶和磁盤等。</p><p>  (2)輸入裝置    輸入裝置的作用是將程序載體(信息載體)上的數(shù)控代碼傳遞并存人 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。</p><p&

38、gt;<b>  (3)數(shù)控裝置</b></p><p>  數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心,其作用是:從內(nèi)部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序,經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或 統(tǒng)軟件進行編譯,運算處理后,輸出幾種控制信息和指令,控制機床各部分的工作,使其進行規(guī)定的有序運動和動作。</p><p>  (4)伺服單元和驅(qū)動裝置</p><p

39、>  伺服單元是cNc和機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié),它把來自cNc裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號。根據(jù)接收指令的不同,伺服單元有脈沖式和模擬式之分,而模擬式伺服單元按電源種類叉可分為直流伺服單元和交流伺服單元。伺服單元還包括位置檢測裝置。位置檢測裝置將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移檢測出來,經(jīng)反饋系統(tǒng)反饋到機床的數(shù)控系統(tǒng)中。</p><p>  驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C械運動,通過簡單的機械連

40、接部件驅(qū)動機床,使工作臺精確定位或接規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動,最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應,驅(qū)動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。</p><p>  伺服單元和驅(qū)動裝置可臺稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng),它是機床工作的動力裝置。cNc裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸實施,所以,伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。從某種意義上說,數(shù)控機床功能的強弱主要取決于cNc裝置,而數(shù)控機床性能的好壞主要取決

41、于伺服驅(qū)動系統(tǒng)。</p><p>  (5)輔助控制裝置    輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關量指令信號,經(jīng)過翻譯、邏輯判斷和運算,再經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應的電器,帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令.刀具的選擇和交換指令.冷卻、潤}骨裝置的啟停,工件和機床部件的松開和夾緊,分度工作臺的轉(zhuǎn)位分度等

42、開關輔助動作。當今數(shù)控機床已廣泛采用可編程控制器作為輔助控制裝置。</p><p>  (6)機廉本體    數(shù)控機床的本體指其機械結構宴體。它與傳統(tǒng)的普通機床相似,但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動機構、工具系統(tǒng)及操作機構等方面都發(fā)生了很大的變化。歸納起來主要有以下幾個方面:</p><p> ?、俨捎酶咝阅苤鬏S及主傳動部件。</p>&l

43、t;p>  ②進給傳動采用高效傳動件。一般采用滾珠絲杠副、直線滾動導軌副等。</p><p> ?、劬哂型晟频牡毒咦詣咏粨Q和管理系統(tǒng)。</p><p> ?、軝C床本身具有很高的動、靜剛度。</p><p> ?、莶捎萌忾]罩殼。由于數(shù)控機床是自動完成加工的,為了操作安全等因素,一般采用移動門結構的全封閉罩殼.對機床的加工部件進行全</p><

44、;p>  2.3數(shù)控技術的復合化</p><p>  復合化包括T序復合化和功能復合化。數(shù)控機床的發(fā)展已模糊了粗精加工全部工序的概念。加工中心(包括車削中心、磨削中心、電加工中心等)的出現(xiàn),又把車、銑、鏜、鉆等類的工序集中到一臺機床來完成,打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程。一臺具有自動換刀裝置、自動交換工作臺、自動轉(zhuǎn)換立臥主軸頭的鏜銑加1=中心,不僅一次裝卡可以完成鏜、銑、鉆鉸、攻絲和檢驗等工序,而

45、且還可以完成箱體五個面粗精加工的工序。</p><p>  近年來.又相繼出現(xiàn)了許多跨度更大的功能集中的復合化數(shù)控機床。日本池貝鐵工所的TW4LⅡ立式加工中心.由于采用了u軸,亦可進行車加T。東芝機械的GMc 95立式加工中心,在一根主軸上既可進行切削叉可進行磨削。美國sINcNNAIllMlI,AcR()N公司的車、銑、鏜、鉆偏心孔多用途制造中心,在一臺車削中心上不僅可以完成回轉(zhuǎn)體的外圓和端面的車削加工,還可完

46、成銑平面、鉆斜孔,開曲線槽等,使刀具回轉(zhuǎn)的加工中心或膳削中心與工件伺轉(zhuǎn)的車削中心復合。如意大利sAFOP的車、鏜、銑、磨復合機床;德國VOEsl AIjlNT_盯EINNEL公司M30型銑削一車削復合中心;ETA公t“('1I。DEMl趼。ER復合車一銑機床。還有成型機床與切削機床的復臺,如瑞l Raskn的沖孔、成型與激光切割復合;wHITNE公司等離子加工與沖壓復合等。在多軸和多軸聯(lián)動控制方面,日本的FANucl6系統(tǒng)為2~

47、1 5軸;西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)達24軸。</p><p>  例如:采用軸聯(lián)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,不僅粗糙度值降低,而且效率也大幅度提高。一般認為,1臺j軸聯(lián)動機床的效率可以等于2白3軸聯(lián)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(lián)動加工可比3軸聯(lián)動發(fā)揮更高的效益。但過去圉5軸聯(lián)動數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因,其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床

48、高出數(shù)倍,加之編程技術難度較大,制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn).使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化,其制造難度和成本太幅度降低,數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小,因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發(fā)展。</p><p>  在ENo 20。l展會上,新日本工機的j面加1二機床采用復合主軸頭,可宴現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5軸加工可在同一

49、臺機床上宴現(xiàn),還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMc公司 展出DMuvoutlon系列加工中心,可在一次裝夾完成5面加工和5軸聯(lián)動 加工,由cNc系統(tǒng)控制或CA州CAM直接或間接控制。</p><p>  2.4數(shù)控技術的開放性</p><p>  為適應數(shù)控進線、聯(lián)網(wǎng)、普艘型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求,最重要的發(fā)展趨勢是體系結構的開放性、設計生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)

50、。例如美國、歐共體及日本發(fā)展開放式數(shù)控的計劃等。</p><p> ?、贋檫m應制造自動化的發(fā)展,向FMC’、FMS和CIMS提供基礎設備,要求數(shù)字控制制造系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能,而且還要具備自動測量、自動上下料、自動換刀、自動更換主軸頭(有時帶坐標變換)、自動誤差補償、自動診斷、進線和聯(lián)網(wǎng)等功能,廣泛地應用機器人、物流系統(tǒng)。</p><p> ?、贔MCC,F(xiàn)MSS web bad即

51、d制造及無圖紙制造技術。</p><p> ?、蹏@數(shù)控技術、制造過程技術在快速成型,并聯(lián)機構機床、機器人化機床、多功能機床等整機方面和高速電主軸、直線電機、軟件補償精度等單元技術方面先后有所突破。并聯(lián)桿系結構的新型數(shù)控機床實用化。這種虛擬軸數(shù)控機床.用較件的復雜性代替?zhèn)鹘y(tǒng)機床機構的復雜性,開拓了數(shù)控機床發(fā)展的新領域。</p><p> ?、芤杂嬎銠C輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、因特同等為主體的制

52、造信息支持技術的智能化決策系統(tǒng),對機械加工中大量信息進行存儲和實時處理,應用數(shù)字化網(wǎng)絡技術,使機械加工整體系統(tǒng)趨于資源合理支配并高效地應用。</p><p> ?、萦捎诓捎昧松窠?jīng)網(wǎng)絡控制技術、模糊控制技術擻字化阿絡技術,機械加工向虛擬制造的方向發(fā)展。</p><p>  2.4數(shù)控技術的先進性</p><p>  21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的裝備。智能化的

53、內(nèi)容包括 在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面。</p><p> ?、僮非蠹庸ば屎图庸べ|(zhì)量方面的智能化。如加工過程的自適應控制、工藝參數(shù)自動生成。</p><p>  ②提高驅(qū)動眭能及使用連接方便的智能化。如前饋控制、電機參數(shù)的 自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等。</p><p> ?、酆喕幊?、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。&

54、lt;/p><p> ?、苓€有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容,方便系統(tǒng)的診斷及維修等。</p><p>  數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。隨著人工智能在計算機領域的滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)引入了白適應控制,模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡的控制機理,不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制’學習控制、自適應控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ埽胰藱C界面極為友好,并具有故障診斷專家系統(tǒng)使

55、自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化伺服裝置,能自動識別負載井自動調(diào)整參數(shù)。</p><p>  為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題,目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究。如美國的N(z(The Ne xl Generation workstation/Mache(butyl)、歐共體OSACA“)口easiest鋤Architectures如r(kntr

56、01 wth_nAutornatlon systems)、日本的OSEC(0pen system En……t kern collar)、中國的ONC(Open N…mal control system鋤)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上,面向機床廠家和晟終用戶,通過政變、增加或剪裁結構對象(數(shù)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(tǒng)中

57、.快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng),形成具有鮮明的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。</p><p>  網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的阿絡化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求,也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造成l虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內(nèi)外一

58、些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機。在EMO 20。I展中,日本山崎馬扎克(Mask)公司展出的CPC(hyperproduction),智能生產(chǎn)控制中心),日本隈(OKSMA)機床公司展出的IT廣場(信息技術廣場).德國西門于(s—ns)公司展出的OME(0釁n Manufactured EnⅥ…t開放制造環(huán)境)等,反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。</p><p>  

59、開放式生產(chǎn)對于一些資本密集型的從事大型制造,尤其是生產(chǎn)大批量復雜零件的廠家而言,實現(xiàn)網(wǎng)絡制造更有其特別的意義。阿絡制造在廣義上表現(xiàn)為使用網(wǎng)絡的企業(yè)與企業(yè)間可進行跨地域的協(xié)同設計、協(xié)同制造、信息共享、遠程監(jiān)控及遠程服務,以及企業(yè)內(nèi)部的管理部門(產(chǎn)、供、銷、人、財、物等)坡計部門(CAD CAPP/CAE/CAM等)、生產(chǎn)部門(生產(chǎn)監(jiān)測,生產(chǎn)管理,刀夾、量具,材料管理.設備管理等)在網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫技術支持下進行系統(tǒng)集成,通過T(,/IP通信協(xié)

60、議進行網(wǎng)絡通信,為制造商提供整套且數(shù)據(jù)信息一致的生產(chǎn)方案,使不同的CW控制程序、編程加工位置以及刀具定位點等數(shù)據(jù)信息得到統(tǒng)一。通過這樣的網(wǎng)絡通信,數(shù)據(jù)傳遞的速度得到極大提高。過去要幾個小時才能完成傳輸?shù)拇蟪绦颍F(xiàn)在只需幾秒鐘即可完成。然而,更為高效的cNc網(wǎng)絡通信功能遠遠不止于快速傳遞數(shù)據(jù)及信包,通過連接調(diào)制解調(diào)器與通信軟件,可以實現(xiàn)(1Nc機床的遠程診斷。這樣,一個技術人員即使在機床生產(chǎn)廠家的辦公室,也可以通過遠程診斷對遠程的cNC機

61、床進行實時問題診斷,及時做出央定,并直接發(fā)出指令進行調(diào)整。這一切操作都無需親臨工作現(xiàn)場。采用TCP/IP通信協(xié)泌進行網(wǎng)絡</p><p>  數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趟勢:一方面從點(數(shù)控單機、加_[巾心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC,F(xiàn)MS、FIL、FML)向面(T段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展;另一方面向注重應用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。黍性自動化技術是制造業(yè)適應

62、動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段,是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢,是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提,以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標;注重加強單元技術的開拓、完善;cNc單機向高精度、高速度和高柔眭方向發(fā)展:數(shù)控機床及其構成的柔性制造系統(tǒng)能方便地與cAD、(nM、cAPP、MTs)聯(lián)結,向信息集成方向發(fā)展;網(wǎng)絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。</p><p>  3國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀

63、</p><p>  3.1國產(chǎn)數(shù)控機床與國際先進水平差距逐漸縮小</p><p>  數(shù)控機床是當代機械制造業(yè)的主流裝備,國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展經(jīng)歷了30年跌宕起伏,已經(jīng)由成長期進入了成熟期,可提供市場1,500種數(shù)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(chǎn)品種類可與日、德、意、美等國并駕齊驅(qū)。特別是在五軸聯(lián)動數(shù)控機床、數(shù)控超重型機床、立式臥式加工中

64、心、數(shù)控車床、數(shù)控齒輪加工機床領域部分技術已經(jīng)達到世界先進水平。其中,五軸(坐標)聯(lián)動數(shù)控機床是數(shù)控機床技術的制高點標志之一。它集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術于一體,應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工,是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門迫切需要的關鍵加工設備。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應用,其加工效率相當于2 臺三軸機床,甚至可以完全省去某些大型自動化生產(chǎn)線的投資,大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元

65、之間的周轉(zhuǎn)運輸時間及費用。國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床品種日趨增多,國際強手對中國限制的五軸聯(lián)動加工中心、五軸數(shù)控銑床、五軸龍門銑床、五軸落地銑鏜床等均在國內(nèi)研制成功,改變了國際強手對數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的壟斷局面。</p><p>  3.2國產(chǎn)數(shù)控機床存在的問題</p><p>  由于中國技術水平和工業(yè)基礎還比較落后,數(shù)控機床的性能、水平和可靠性與工業(yè)發(fā)達國家相比,差距還是很大,尤其是數(shù)控系統(tǒng)的控制

66、可靠性還較差,數(shù)控產(chǎn)業(yè)尚未真正形成。因此加速進行數(shù)控系統(tǒng)的工程化、商品化攻關,盡快建成與完善數(shù)控機床和數(shù)控產(chǎn)業(yè)成為當前的主要任務。目前主要問題有:</p><p>  3.3核心技術嚴重缺乏</p><p>  統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,數(shù)控機床的核心技術—數(shù)控系統(tǒng),由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各種開關、傳感器構成,中國90%需要國外進口。如在上海設廠的德國吉特邁集團和意大利利雅路機床集團,在煙臺

67、建廠的韓國大宇綜合機械株式會社,所有的核心技術都被外方掌握。國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機床,更多處于組裝和制造環(huán)節(jié),普遍未掌握核心技術。國產(chǎn)數(shù)控機床的關鍵零部件和關鍵技術主要依賴進口,國內(nèi)真正大而強的企業(yè)并不多。目前世界最大的3 家廠商是:日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱;其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進口。華中數(shù)控近幾年發(fā)展迅速,軟件水平相當不錯,

68、但在電器硬件方面還需進一步提高。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。</p><p>  數(shù)控功能部件是另外一個薄弱環(huán)節(jié)。某種意義上說,功能部件將構筑21世紀現(xiàn)代數(shù)控機床。功能部件的性能和價格決定了數(shù)控機床的性能和價格。功能部件不是機床附件,它是數(shù)控機床的核心代表。國產(chǎn)數(shù)控機床的主要故障大多出在功能部件上,它是影響國產(chǎn)數(shù)控機床使用的主要根源。從國產(chǎn)數(shù)控機床的開發(fā)和使用來看,功能部件急需技術攻關。特別在數(shù)控刀具滯

69、后現(xiàn)象反映相當強烈。國產(chǎn)數(shù)控刀具在壽命、可靠性等方面差距明顯,無論在品種、性能和質(zhì)量上都遠遠不能滿足用戶要求。由于國產(chǎn)刀具品種少、壽命低,嚴重影響數(shù)控機床效率的發(fā)揮。調(diào)研企業(yè)進口的數(shù)控機床,配用大量進口數(shù)控刀具,由于價格昂貴,用戶不堪負擔。數(shù)控立、臥回轉(zhuǎn)工作臺,數(shù)控分度盤和數(shù)控電動刀架等數(shù)控功能部件市場中海外商家也稍勝一籌。</p><p>  3.4民族品牌與國際品牌差距明顯</p><p&

70、gt;  2004年6月一份廣東機床用戶的抽查情況透露,在數(shù)控機床的各個品牌之中,用戶對歐洲、日本、美國、韓國和中國臺灣等數(shù)控機床品牌的關注度已占全部市場的60%以上。品牌知名度上的差距,導致用戶在選擇加工設備時把更多的機會給了海外數(shù)控機床行業(yè)的一些“實力派”。如哈爾濱某發(fā)動機(集團)有限公司的缸體生產(chǎn)線是一條全自動加工線,其粗加工選用韓國大宇重工的專機自動線,精加工則選用了英國CROSS HULLE公司的專機自動線,缸蓋加工線是由德國

71、Cross. Huller公司制造的高速加工中心和專機自動線、德國產(chǎn)的全自動在線測量機、日本產(chǎn)的全自動密封檢測機和清洗機組成的。曲軸生產(chǎn)線為全自動柔性流水生產(chǎn)線,精加工線由日本的數(shù)控高速CBN 磨床、動平衡機、拋光機等組成。</p><p>  3.5技術創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化與市場脫節(jié)</p><p>  適銷對路的產(chǎn)品是企業(yè)在市場競爭中取勝的根本。技術創(chuàng)新是產(chǎn)品滿足市場需要的關鍵。多數(shù)企業(yè)在確

72、定數(shù)控技術創(chuàng)新項目上沒有突出重點,市場定位不明確,不能集中力量,突破重點,帶動整體,項目安排帶有盲目性。首先,盲目跟隨國際技術潮流增加生產(chǎn)能力。數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)本身的水平關鍵要看創(chuàng)新能力、人員素質(zhì)和企業(yè)素質(zhì)的提高。近年來的改制、改組已有一些初步成效,來之不易。在面對市場需求增加的同時,還是要清醒看市場,穩(wěn)妥求發(fā)展,還是要抓前、抓后(即抓開發(fā)、抓銷售、抓質(zhì)量、抓服務),慎重抓能力。中國要成為制造市場,而不是加工市場,機床行業(yè)也應正確看待這個問

73、題。否則就造成科技攻關的新產(chǎn)品差距仍然很大,浪費了有限的人力物力;其次技術創(chuàng)新取得成果后,缺乏市場化的全面安排,質(zhì)量保證體系的不健全,尚未制定相應的規(guī)范和標準,制造工藝研究嚴重滯后。造成數(shù)控機床市場占有率逐年下降;再次,不重視質(zhì)量和服務。機床行業(yè)是第1 個提出質(zhì)量承諾聲明的行業(yè),在市場好轉(zhuǎn)的時候,企業(yè)對質(zhì)量和服務更要重視,對用戶更加周到和熱情,一個企業(yè)的品牌往往是在市場好的時候樹立的,也往往是在市場好的時期丟掉的。</p>

74、<p>  3.6缺乏先進的管理機制</p><p>  多數(shù)企業(yè)都受到生產(chǎn)經(jīng)營缺乏動力、自我約束機制不健全、勞動生產(chǎn)率低下等問題的嚴重困擾。適應市場經(jīng)濟需求的以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研相結合的技術創(chuàng)新體系尚未形成,缺乏吸引高層次、高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境,無法有效整合相關技術、產(chǎn)業(yè)和資源優(yōu)勢,形成合力開展聯(lián)合攻關,共同打造技術創(chuàng)新平臺。所以必須按照經(jīng)濟發(fā)展的客觀要求,建立以公司法人為主要內(nèi)容的現(xiàn)代企業(yè)制度

75、。真正確立以用戶為中心的市場經(jīng)濟觀念,認真調(diào)整產(chǎn)品結構和組織結構。真正讓市場在資源配置中起基礎作用。</p><p>  4國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展趨勢</p><p>  根據(jù)2004年10月,完成的《數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃》。國內(nèi)數(shù)控機床大致發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾方面:</p><p>  4.1智能、高速、高精度化</p><p>  新一代

76、數(shù)控機床為提高生產(chǎn)效率,向超高速方向發(fā)展,采用新型功能部件(如電主軸、直線電機、LM直線滾動系統(tǒng)等)主軸轉(zhuǎn)速達15,000r/min以上。計算機技術及其軟件控制技術在機床產(chǎn)品技術中占的比重越來越大,計算機系統(tǒng)及其應用軟件的復雜化,帶來了機床系統(tǒng)及其硬件結構的簡化,數(shù)控機床的智能化程度日趨提高。一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005 mm(ISO 標準、統(tǒng)計法),就是一臺高精度機床,在0.005mm(ISO 標準、統(tǒng)計法)以下,就是超

77、高精度機床。高精度的機床,要有最好的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造(CAM)系統(tǒng)的發(fā)展,精密度已達到微米級。</p><p>  4.2設計、制造綠色化</p><p>  綠色設計是一種綜合考慮了產(chǎn)品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進設計理論和方法。它在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下,系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其活動對環(huán)境的影響,從而使得產(chǎn)品在整個生命周期中對

78、環(huán)境的負面影響最小,資源利用率最高。數(shù)控機床在設計時要考慮:綠色材料設計;可拆卸性設計;節(jié)能性設計;可回收性設計;模塊化設計;綠色包裝設計等。綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式,通過綠色生產(chǎn)過程生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。數(shù)控機床在制造時要考慮:節(jié)約資源的工藝設計;節(jié)約能源的工藝設計;環(huán)保型工藝設計等。隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展,尤其是國內(nèi)改革開放以來工業(yè)化程度的加快,所帶來的環(huán)境污染問題越來越嚴重,環(huán)境保護的呼聲越來越高,環(huán)保問題

79、已經(jīng)成為各國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素之一。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的核心,能否順應環(huán)保趨勢,加大綠色設計與制造的研制,將是影響經(jīng)濟發(fā)展的重要要素之一。</p><p>  4.3復合化與系統(tǒng)化</p><p>  工件一次裝夾,能進行多種工序復合加工,可大大地提高生產(chǎn)效率和加工精度,是機床一貫追求的。由于產(chǎn)品開發(fā)周期愈來愈短,對制造速度的要求也相應提高,機床也朝高效能發(fā)展。機床已逐漸發(fā)展成為

80、系統(tǒng)化產(chǎn)品,用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)。產(chǎn)品對外觀曲線要求的提高,機床五軸加工、六軸加工已日益普及,機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。</p><p>  4.4數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢</p><p>  4.4.1數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結構發(fā)展</p><p>  計算機技術的飛速發(fā)展,推動數(shù)控技術更快地更新?lián)Q代。許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用Pc機豐富的軟硬件資源開

81、發(fā)開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結構使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性,并可以較容易地實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡化。,開放式體系結構可以大量采用通用微機技術,使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng),其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的.數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進行系統(tǒng)集成,同時它也為用戶根據(jù)實際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便,促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和

82、廣泛應用,開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時,這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級而升級,而結構可以保持不變。</p><p>  4.4.2數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展</p><p>  ①傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng),如FANUCO系統(tǒng)、MITSTJBISHI M50系統(tǒng)、SIN.MERlK 810M,7/c系統(tǒng)等,是一種專用的封閉體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。目前,這類系統(tǒng)還是占領了制造業(yè)的大部分市場。但由于開放式體系結構數(shù)控系

83、統(tǒng)的發(fā)展,傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn),已逐漸減小。</p><p>  ②“Pc嵌人NC”結構的開放式數(shù)控系統(tǒng),如FANUCO和16l、SINUMERZ840D、Nutr-1060、AB 9/:360等,是數(shù)控軟件技術和當今計算機豐富的軟件資源相結合開發(fā)的產(chǎn)品.具有一定的開放性。但它的Nc部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),用戶無法介人數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結構復雜,功能強大,價格昂貴。</p><

84、;p>  ⑧“NC嵌人PC”結構的開放式數(shù)控系統(tǒng)。它由開放式體系結構運動控制卡和Pc機共同構成。這種運動控制卡通常選用高速DSF’作為CPU,具有很強的運動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數(shù)控系統(tǒng),可以單獨使用。它開放的函數(shù)庫供用戶在Windows臺下自行開發(fā)構造所需的控制系統(tǒng),因而,這種開放式體系結構運動控制卡被廣泛應用于制造業(yè)自動化控制的各個領域。</p><p> ?、躍OFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)。這

85、是一種最新開放式體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性,它的cNc軟件全部裝在計算機中,而硬件部分僅是計算機與伺服驅(qū)動和外部I/O之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅(qū)動程序一樣。用戶可以在Windows NT平臺上,利用開放的cNc內(nèi)核開發(fā)所需的各種功能,構成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng),與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比,SO訂型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比,因而最有生命力。通過軟件智能替代復雜的硬件,正

86、在成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。其典型產(chǎn)品有美國MDSI公司的Open cNc、德國P0werAutomatlon公司的P.~8000 NT等。</p><p>  4.4.3數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展</p><p>  隨著人工智能在計算機領域的滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡的控制機理,不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參

87、數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ?,而且人機界面極為友好,并具有故障診斷專家系統(tǒng),使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。為日本Mazak公司最新推出的E—zizith型臥式加工中心,將信息技術與制造技術融為一體。在制造過程中,加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應的有效途徑,已形成將測量(M…㈣nt)、建模(Modelling)、加_I=(M衄u‰tIldng)、機器操作(M刪pulator)四者(即4M)融合在一個

88、系統(tǒng)中,實現(xiàn)信息共享.促進測量、建模、加工、操作一體化的4M智能系統(tǒng)。</p><p>  4.4.4數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡化方向發(fā)展</p><p>  數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化,主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其他控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡連接和網(wǎng)絡控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng),然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部.這就是所謂的I㈣i[erl∥Intranet技術。隨著網(wǎng)絡技術的成熟和發(fā)展,最

89、近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造,又稱“e一制造”,是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標志之一,也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用,越來越多的國內(nèi)用戶在進口數(shù)控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。為模具車間利用Inkmet技術進行的網(wǎng)絡化控制數(shù)控加工.數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化進一步促進了柔性自動化制造技術的發(fā)展,現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMCC、FMS、rrL、FML)向面(

90、工段車間獨立制造島、FA)、體(c[MS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展。柔性自動化技術以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標,同時注重加強單元技術的開拓、完善,能方便地與cAD、CAM、cAPF。、MiX3聯(lián)結,向信息集成方向發(fā)展,網(wǎng)絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。</p><p>  4.4.5數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展</p><p>  隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化應用的日趨廣泛,數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性

91、已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言,如果要求在16h內(nèi)連續(xù)正常工作,無故障率在99%以上,則數(shù)控機床的平均無故障運行時間(MTBF)就必須大于3000h。如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:l(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級),數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333 3h,而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于105h。對整條生產(chǎn)線而言,可靠性要求還要更高。</p><p>

92、  4.4.6數(shù)控系統(tǒng)向復合化方向發(fā)展</p><p>  在零件加工過程中,有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升速、降速上,為了盡可能降低這些無用時間,人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上,因此,具有復合功能的機床成為近年來發(fā)展很快的機種。柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后,機床便能按照數(shù)控加工程序自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工,以完成一個復

93、雜形狀零件的主要乃至全部加工工序。</p><p>  4.7.7數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展</p><p>  在加工自由曲面時,三軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削,進而對工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響,而五軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單,并且能使球頭銑刀在銑削三維曲面的過程中始終保持合理的切速,從而顯著改善加工表面的粗糙度,大幅度提高加工效率.因此.多

94、軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當前的一個開發(fā)熱點。</p><p>  5 CNC裝置的工作原理</p><p>  CNC裝置在其硬件環(huán)境支持下,按照系統(tǒng)監(jiān)控軟件的控制邏輯.對輸人、譯碼、刀具補償、速度規(guī)劃、插補運算、位置控制、L/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(nèi)容。</p><p><b>  5.1輸入&l

95、t;/b></p><p>  輸人cNc裝置的有零件程序、控制參數(shù)和補償量等數(shù)據(jù)。輸人的形式有光電閱讀機輸人、鍵盤輸入、磁盤輸入、連接上級計算機的DNC接口輸人、網(wǎng)絡輸人。從CNC裝置的工作方式看,有存儲器輸人工作方式和MDI(M皿ud DirectInput,手工直接輸人)工作方式。cNc裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗和代碼轉(zhuǎn)換等工作。</p><p><

96、b>  5.2譯碼</b></p><p>  不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲器輸入方式下,都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理的,把其中的各種零件輪廓信息(如起點、終點、直線或圓弧等)、加工速度信息(F代碼)和其他輔助信息(M、S、T代碼等)按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式,并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用單元。在譯碼的過程中.還完成對程序段的語法檢查,發(fā)現(xiàn)語法錯誤

97、便立即報警。</p><p><b>  5.3插補</b></p><p>  插補的任務是在一條給定起點和終點的曲線上進行“數(shù)據(jù)點的密化”(擬合)。插補程序在每個插補周期運行一次,在每個插補周期內(nèi),根據(jù)指令進給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段。通常,經(jīng)過若干次插補周期后,插補加工完一個程序段軌跡,即完成從程序段起點到終點的“數(shù)據(jù)點密化”工作。</p>

98、<p><b>  5.4進給速度處理</b></p><p>  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。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來計算各運動坐標的分速度。在有些CNC裝置中,對于機床允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動加減速等也在這里處理。</p><p><b>  5.5刀具補償</b></

99、p><p>  刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。通常,CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程,刀具補償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。目前,在比較好的CNC裝置中,刀具補償還包括程序段之間的自動轉(zhuǎn)接和過切削判別,就是所謂的c刀具補償。</p><p><b>  5.6位置控制</b></p><p>  位置控制處在伺服回路的位置

100、環(huán)上,這部分工作可以由軟件實現(xiàn),也可以由硬件完成。它的主要任務是在每個采樣周期內(nèi),將理論位置與實際反饋位置相比較,用其差值去控制伺服電機。在位置控制中,通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償,以提高機床的定位精度。</p><p><b>  5.7顯示</b></p><p>  CNC裝置的顯示主要是為操作者提供方便,通常用于零件程

101、序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示、報警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示。</p><p><b>  5.8 I\O處理</b></p><p>  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(如換刀、換擋、冷卻等)。</p><p><b>  5.9診斷</b&g

102、t;</p><p>  現(xiàn)代CNC裝置都具有聯(lián)機和脫機診斷的能力。聯(lián)機診斷是指CNC裝置中的自診斷程序,隨時檢查不正確的事件。脫機診斷是指系統(tǒng)運轉(zhuǎn)條件下的診斷,CNC裝置配備有各種脫機診斷程序,以檢查存儲器、外圍設備(CRT、閱讀機、穿孔機)、L,O接口等。脫機診斷指采用遠程通信方式,即所謂的遠程診斷,把用戶的CNC通過網(wǎng)絡與遠程通信診斷中心的計算機相連,對CNC裝置進行診斷、故障定位和修復。</p>

103、;<p>  6 CNC裝置的硬件結構</p><p>  CNC裝置是在硬件支持下,通過系統(tǒng)軟件控制進行工作的,其控制功能在相當程度上取決于硬件結構。硬件結構根據(jù)控制功能的復雜程度,可分別采用單處理器結構和多處理器結構。</p><p>  數(shù)控系統(tǒng)的硬件結構,按CNC裝置中各電路板的插接方式,可分為大板式結構和功能模塊式結構;按微處理器的個數(shù),可分為單微處理器結構和多微處

104、理器結構;按硬件的制造方式.可分為專用型結構和個人計算機式結構;按CNC裝置的開放程度,可分為封閉式結構、Pc嵌入NC式結構、NC嵌入PC式結構和軟件型開放式結構。</p><p>  6.1單微處理器結構的CNC系統(tǒng)</p><p>  所謂單微處理器結構,是指在cNc裝置中只有一只微處理器(CPU),工作方式是集 中控制,分時處理數(shù)控系統(tǒng)的各項任務,如存儲、插補運算、輸人/輸出控制、C

105、RT顯示等。某些CNC:裝置中雖然用了兩個以上的CPU.但能夠控制系統(tǒng)總線的只是其中的一個CPI_F,它獨占總線資源,通過總線與存儲器、輸入輸出控制等各種接口相連。其他的CPU則作為專用的智能部件,不能控制總線,也不能訪問存儲器。這是一種主從結構,故被歸納于單微處理器結構中。單微處理器結構簡單,容易實現(xiàn)。</p><p>  單微處理器結構的cNc裝置可劃分為計算機部分、位置控制部分、數(shù)據(jù)輸入/輸出接口及外圍設備

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