機(jī)電一體化畢業(yè)論文

畢業(yè)論文 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 學(xué) 生 姓 名 吳春云 指 導(dǎo) 教 師 代若愚 專 業(yè) 名 稱 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 名 稱 機(jī)電 1020 班 論 文 工 作 起 始 日 期 2012 年 12 月 18 日 提 交 日 期 2013 年 1 月 2 日 昆明冶金高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)（論文）題目： 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 學(xué)生姓名： 吳春云 學(xué)號(hào)： 1000002335 電氣 學(xué)院 機(jī)電一體化技術(shù) 專業(yè) 三年級(jí) 年級(jí) 1、指導(dǎo)教師評(píng)分： 序號(hào) 評(píng)價(jià)內(nèi)容 分?jǐn)?shù) 序號(hào) 評(píng)價(jià)內(nèi)容 分?jǐn)?shù) 1 調(diào)查論證（ 8 分） 4 工作量、工作態(tài)度（ 10分） 2 方案設(shè)計(jì)與技術(shù)路線（ 15分） 5 論文質(zhì)量（ 15 分） 3 分析與解決問題能力（ 15分） 6 創(chuàng)新（ 7 分） 指導(dǎo)教師評(píng)分 ： 分 2 指導(dǎo)教師評(píng)語： 該同學(xué)按照論文任務(wù)書要求認(rèn)真開展了論文研究工作，結(jié)合專業(yè)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行選題，查閱資料充分，論文撰寫規(guī)范，論文思路清晰，內(nèi)容充實(shí)，論述充分，結(jié)論明確，按進(jìn)度安排提交了所有論文成果。 導(dǎo)師（簽字）： 代若愚 日 期： 2013 年 1 月 8 日 1 昆明冶金高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院： 電氣學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí)： 機(jī)電 1020 班 學(xué)生姓名： 吳春云 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 1、按指導(dǎo)教師所給論文題目查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。根據(jù)本次畢業(yè)論文所給題目，畢業(yè)論文參考資料主要查閱所需題目 研究領(lǐng)域的發(fā)展歷史、國內(nèi)外研究情況、在各行業(yè)的應(yīng)用情況、發(fā)展趨勢(shì)及需要解決的主要技術(shù)難題、進(jìn)一步研究的工作重點(diǎn)等； 2、確定論文具體研究方向； 3、擬定論文撰寫提綱和工作進(jìn)度，填寫論文開題報(bào)告； 4、根據(jù)指導(dǎo)教師對(duì)開題報(bào)告的修改意見撰寫論文，形成初稿后提交指導(dǎo)教師審閱，根據(jù)修改意見修改論文，形成論文終稿，論文要求內(nèi)容豐富，條理清楚，格式規(guī)范，富有創(chuàng)新，字?jǐn)?shù)不少于一萬字； 5、按格式要求打印論文相關(guān)材料，并按順序裝訂提交； 6、制作論文匯報(bào) PPT，以便教師快速查看論文的撰寫過程及核心內(nèi)容。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 預(yù)期目標(biāo)： 1、根據(jù)論文題目完成相關(guān)資料查閱； 2、完成論文開題報(bào)告； 3、完成課題研究和論文撰寫； 4、完成論文匯報(bào) PPT。 完成時(shí)間： 2013 年 1 月 4 日前 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師： 代若愚 系 主 任（教研室主任）： 馬志誠 學(xué) 院 院 長： 龍志文 2012 年 12 月 13 日 1 昆明冶金高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 學(xué)生姓名：吳春云 專 業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù) 指導(dǎo)教師：代若愚 填表時(shí)間： 2012 年 12 月 18 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 1本課題的研究意義： 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來數(shù)控技術(shù)給機(jī)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(diǎn) 加工柔性好、加工精度高、生產(chǎn)率高、減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控技術(shù) 是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品、適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求 100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌、進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。制造業(yè)既面臨著機(jī)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(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一 個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡(jiǎn)要分析了數(shù)控機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢(shì)，并提出了我國數(shù)控技術(shù)的裝備、發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策。 2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（文獻(xiàn)綜述）： 我國數(shù)控技術(shù)起步于 20 世紀(jì)50 年代末期，經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段，“六五”、“七五”期間的消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段，“八五”期間建立國產(chǎn)化體系階3 段，“九五”期間產(chǎn)業(yè)化階段，現(xiàn)已基本掌握 了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。目前，較具規(guī)模的企業(yè)有廣州數(shù)控、航天數(shù)控、華中數(shù)控等，生產(chǎn)了具有中國特色的經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可，在市場(chǎng)上站穩(wěn)了腳跟。但是由于系統(tǒng)技術(shù)含量低，產(chǎn)生的附加值少，不具備與進(jìn)口系統(tǒng)進(jìn)行全面抗衡的能力，只在低端市場(chǎng)占有一席之地，還不能為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)起到支撐的作用，與國外相比，還有不小的差距。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。華中數(shù)控近幾年發(fā)展迅速，軟件 水平相當(dāng)不錯(cuò)，但在電器硬件方面還需進(jìn)一步提高。因此我國急需增強(qiáng)自主創(chuàng)新的研發(fā)能力，加快發(fā)展國產(chǎn)自主品牌、尤其加快、加強(qiáng)高中檔次數(shù)控機(jī)床的研發(fā)，并實(shí)現(xiàn)其商品化。 當(dāng)前，在數(shù)控機(jī)床精密化方面，美國的水平最高，不僅生產(chǎn)中小型精密機(jī)床，而且由于國防和尖端技術(shù)的需要，研究開發(fā)了大型精密機(jī)床。其代表產(chǎn)品有 LLL 實(shí)驗(yàn)室研制成功的 DTM 一 3 型精密車床和LODTM 大型光學(xué)金剛石車床，它們是世界公認(rèn)水平最高的、達(dá)到當(dāng)前技術(shù)最前沿的大型精密機(jī)床。其它國家也相應(yīng)研制成功各種類似的裝備，如英國的 Cran field、日本的東芝機(jī)械等 。近年來我國對(duì)超精密機(jī)床的研制也一直在進(jìn)行。北京機(jī)床研究所研制成功了JCS 一 027 型超精密車床、 JCS 一 03 型超精密銑床、 JCS 一 035 型數(shù)控超精密車床等。 3本課題研究的基本內(nèi)容： 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)器活動(dòng)和事情歷程舉行掌握的技能，數(shù)控設(shè)備因此數(shù)控技能為代表的新技能對(duì)傳統(tǒng)制作財(cái)產(chǎn)和新興制作業(yè)的滲出形成的機(jī)電一體化產(chǎn)物，即所謂的數(shù)字扮裝備，其技能范疇籠罩許多范疇： (1)機(jī)器制作技能； (2)信息處置懲罰、加工、傳輸技能； (3)主動(dòng)掌握技能； (4)伺服驅(qū)動(dòng)技能；(5)傳感器技能； (6)軟件技能等。 數(shù) 控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品。要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及用工藝信息來描述機(jī)床加工必須具備的一些工藝參數(shù)。例如：進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、主軸正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻液的開關(guān)等。這些信息按一定的格式形成加工文件 (即正常說的數(shù)控加工程序 )存放在信息載體上 (如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等 )，然后由機(jī)床上的數(shù)控系統(tǒng)讀入 (或直接通過數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤輸入，或通過通信方式輸入 )，通過對(duì)其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作和加工零件 .現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品 ,是新一代生產(chǎn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 等的技術(shù)基礎(chǔ)。 數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實(shí)力的水平 . 它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。 5 4本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)及預(yù)期目標(biāo) ； 重點(diǎn)：以數(shù)控機(jī)床來說明數(shù)控技術(shù)的重要性 難點(diǎn)：數(shù)控技術(shù)的原理，數(shù)控機(jī)床的組成以及工作方式 預(yù)期目標(biāo)：通過對(duì)數(shù)控技術(shù)的原理，工作方式，運(yùn)行機(jī)構(gòu)來了解數(shù)控技術(shù)在各各方面的重要性 5設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃： 2012 年 12 月 17 日 -12 月 21 日：開題報(bào)告 2012 年 12 月 22 日 -12 月 28 日：論文初稿 2012 年 12 月 29 日 -2113 年 1 月 4 日：論文終稿 2013 年 1 月 4 日 -1 月 7 日 指導(dǎo)教師意見： 所選題目貼合專業(yè)知識(shí)，研究?jī)?nèi)容對(duì)本行業(yè)發(fā)展及個(gè)人專業(yè)能力提高有現(xiàn)實(shí)意義。寫作過程中注意進(jìn)一步理清思路，突出重點(diǎn)難點(diǎn)，突出課題的研究對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義，并融入自己對(duì)改進(jìn)生產(chǎn)工藝和未來發(fā)展趨勢(shì)的思考，按照科技論文的撰寫規(guī)范按時(shí)完成任務(wù)。同意開題。 指導(dǎo)教師：代若愚 所在專業(yè)審查意見： 同意開題 專業(yè) 負(fù)責(zé)人： 馬志誠 院部審查意見： 同意開題 院部負(fù)責(zé)人： 龍志文 7 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 輔導(dǎo)情況表 指導(dǎo)教師： 代若愚 輔導(dǎo)時(shí)間 輔導(dǎo)內(nèi)容 學(xué)生簽字 2012年 12月 19日 指導(dǎo)開題報(bào)告修改 吳春云 2012年 12月 25日 指導(dǎo)論文初稿修改 吳春云 2012年 12月 19 指導(dǎo)論文二次修改 吳春云 2012年 1月 2日 指導(dǎo)論文打印和裝訂 吳春云 2012年 1月 4日 指導(dǎo)匯報(bào) ppt制作 吳春云 目錄 0 前言 . 1 1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨向 . 1 1.1 高速、高精加工及設(shè)備的新趨向 . 2 1.2 五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速生長 . 3 1.3 智能化、開放式、收集化成為今世數(shù)控體系生長的重要趨向 . 3 1.4 看重新技能尺度、范例的創(chuàng)建 . 4 1.4.1 關(guān)于數(shù)控體系計(jì)劃開辟范例 . 4 1.4.2 關(guān)于數(shù)控尺寸 . 4 2 數(shù)控機(jī)床 . 5 2.1 工作原理 . 5 2.2 組成 . 6 2.2.1 加工程序載體 . 6 2.2.2 數(shù)控裝置 . 6 2.2.3 伺服系統(tǒng)和測(cè)量反饋系統(tǒng) . 7 2.2.4 機(jī)床主體 . 8 2.2.5 數(shù)控機(jī)床的輔助裝置 . 8 2.3 分類 . 8 2.3.1 數(shù)控車床 . 8 2.3.2 數(shù)控銑床 . 9 2.4 加工特點(diǎn) . 9 2.5 安全操作規(guī)程 . 10 3 數(shù)控系統(tǒng) . 11 3.1 基本概念 . 11 3.2 結(jié)構(gòu) . 11 3.3 組成 . 12 3.4 功能 . 13 3.4.1 基本功能 . 13 3.4.2 選擇功能 . 14 3.5 特點(diǎn) . 15 3.5.1 靈活性 . 15 3.5.2 通用性 . 15 3.5.3 可靠性 . 15 3.6 使用維修方便 . 16 4 數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) . 16 4.1 高速、高效 . 16 4.2 高精度 . 17 4.3 高可靠性 . 17 4.4 復(fù)合化 . 18 5 數(shù)控技 術(shù)裝備的發(fā)展 . 18 5.1 加速數(shù)控技術(shù)和裝備的國產(chǎn)化 . 18 5.2 加速數(shù)控技術(shù)和裝備的商品化 . 19 5.3 強(qiáng)數(shù)控技術(shù)和裝專業(yè)化 . 20 6 對(duì)我國數(shù)控技能及其財(cái)產(chǎn)生長的根基預(yù)計(jì) . 20 結(jié)語 . 22 總結(jié)與體會(huì) . 22 致謝 . 23 參考文獻(xiàn) . 23 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 吳春云 （昆明冶金高等?？茖W(xué)校電氣學(xué)院，昆明 650033） 摘要 ： 本文簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)以及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了 在我國加入 WTO 和對(duì)外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性，并從戰(zhàn)略辛口兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。并以數(shù)控機(jī)床為實(shí)例來說明數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床 The Number Controls Technical Principle And Material to Develop Trend and Counterplan Wu Chun-Yun （ Faculty of Electrical Engineering,Kunming Metallurgy College,Kunming 650033,China） Summary:This text synopsis introduced number in the world controls trend and our country number of technique and material development to control a material technique nowadays the development and industry turns of present condition,on this foundation discuss under the new surrounding that our country join WTO and outward open to deepen further,develop an our country number to control technique and material,exaltation our country the importance of the manufacturing industry information-based level and international competition ability,and from strategic Xin Kou Liang level put forward to develop an our country number to control technique and material of what time viewpoint.Combine with the number control tool machine for solid example to explain the number controls a technical application. Keyword:The number controls a technique,the number control tool machine 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 1 0 前言 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要 的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。而且隨著世界制造業(yè)的轉(zhuǎn)移，中國正逐步成為世界加工廠，美國、韓國、英國等國家已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展的高科技密集時(shí)代與微電子時(shí)代，鋼鐵、機(jī)械、化工等重工業(yè)正逐步向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，我國正處于重工業(yè)發(fā)展中期，所以數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)發(fā)展中國家的發(fā)展尤為重要。我國從 1958 年起，由一批科研院所、高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由于受到當(dāng)時(shí)國產(chǎn)電子元器件水平低，部門經(jīng)濟(jì)等的制約，未能取得較大的發(fā)展。在改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。經(jīng)過 “六五 (81-85 年 )的引進(jìn)國外技術(shù)，“七五” (86-90 年 )的消化吸收和“八五” (91一 -95 年 )國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當(dāng)時(shí)通過國家攻關(guān)驗(yàn)收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華 I 型，華中數(shù)控公司的華中 I 型和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天 I 型，以及其他通過“國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督測(cè)試中心”測(cè)試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在 80 年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在 90 年代初期面臨國家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到 50%，庫存超過 4 個(gè)月。從 1 9 9 5 年“九五”以后國家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用 尤其是在 1999年以后國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金 ,使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。 1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨向 數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用不盡給傳統(tǒng)制作業(yè)帶來了革命性的轉(zhuǎn)變，使制作業(yè)成為產(chǎn)業(yè)化的象征，并且隨著數(shù)控技術(shù)的 不停發(fā)展和運(yùn)用范疇的擴(kuò)展，它對(duì)國際平易近生的一些主數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 2 要行業(yè)（ IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越主要的感化，由于這些行業(yè)所需設(shè)備的數(shù)字化已是當(dāng)代發(fā)展的大趨向。從現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)及其設(shè)備生長的趨向來看，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面。 1.1 高速、高精加工及設(shè)備的新趨向 服從、質(zhì)量是先輩制作技能的主體。高速、高精加工技能可極大地進(jìn)步服從，進(jìn)步產(chǎn)物的質(zhì)量和檔次，收縮臨盆周期和進(jìn)步市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)本領(lǐng)。為這天本先端技能研討會(huì)將其列為 5 大當(dāng)代制作技能之一，國際臨盆工程學(xué)會(huì)（ CIRP）將其肯定為 21 世紀(jì)的中央研討偏向之一 。 在轎車產(chǎn)業(yè)范疇，年產(chǎn) 30 萬輛的臨盆節(jié)奏是 40 秒 /輛，并且多品種加工是轎車設(shè)備必需辦理的重點(diǎn)題目之一；在航空和宇航產(chǎn)業(yè)范疇，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，質(zhì)料為鋁或鋁合金，只有在高切削速率和切削力很小的環(huán)境下，才氣對(duì)這些筋、壁舉行加工。最近接納大型團(tuán)體鋁合金坯料“掏空”的要領(lǐng)來制作機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替換多個(gè)零件經(jīng)由過程浩繁的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)絡(luò)方法拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和靠得住性獲得進(jìn)步。這些都對(duì)加工設(shè)備提出了高速、教育其他論文高精和高柔性的請(qǐng)求。 從 EMO2001 展會(huì)環(huán)境來看，高速加工中 央進(jìn)給速率可達(dá) 80m/min，乃至更高，空運(yùn)行速率可達(dá) 100m/min 閣下?，F(xiàn)在天下上很多汽車廠，包羅我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)接納以高速加工中央構(gòu)成的臨盆線部門替換組合機(jī)床。美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給速率最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min，加快度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一樣平常高速銑床加工需 3h，在平凡銑床加工需 8h；德國 DMG 公司的雙主軸車床的主軸速率 及加 快度分離達(dá) 12*!000r/mm 和 1g。 在加工精度方面，近 10 年來，平凡級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10 m 進(jìn)步到 5 m，細(xì)密級(jí)加工中央則從 3 5 m，進(jìn)步到 1 1.5 m，而且超細(xì)密加工精度已開端進(jìn)入納米級(jí) (0.01 m)。在靠得住性方面，外洋數(shù)控裝配的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服體系的 MTBF 值到達(dá) 30000h 以上，表示出異常高的靠得住性。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功效部件如電主軸、直線電機(jī)獲得了快速的生長，運(yùn)用范疇進(jìn)一步擴(kuò)展。 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 3 1.2 五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速生長 用 5 軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳多少外形舉 行切削，不但光潔度高，并且服從也大幅度進(jìn)步。一樣平常以為， 1 臺(tái) 5 軸聯(lián)念頭床的服從可以即是 2臺(tái) 3軸聯(lián)念頭床，特殊是利用立方氮化硼等超硬質(zhì)料銑刀舉行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5 軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工施展更高的效益。但已往因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控體系、主機(jī)布局龐大等緣故原由，其價(jià)錢要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床凌駕數(shù)倍，加之編程技能難度較大，制約了 5 軸聯(lián)念頭床的生長。當(dāng)前因?yàn)殡娭鬏S的涌現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭布局大為簡(jiǎn)化，其制作難度和本錢大幅度低落，數(shù)控體系的價(jià)錢差距縮小。是以增進(jìn)了復(fù)合主軸頭范例 5 軸聯(lián)念頭床和復(fù)合加工機(jī) 床（含 5 面加工機(jī)床）的生長。 在 EMO2001 展會(huì)上，新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床接納復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)垂直平面的加工和恣意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在統(tǒng)一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國 DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中央，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工，可由 CNC 體系掌握或 CAD/CAM 直接或間接掌握。德國 DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中央，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工，可由 CNC 體系掌握或 CAD/CAM 直接或間接掌握。 1.3 智能化、開放 式、收集化成為今世數(shù)控體系生長的重要趨向 21 世紀(jì)的數(shù)控設(shè)備將是具有肯定智能化的體系，智能化的內(nèi)容包羅在數(shù)控體系中的各個(gè)方面：為尋求加工服從和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工歷程的自順應(yīng)掌握，工藝參數(shù)主動(dòng)天生；為進(jìn)步驅(qū)動(dòng)機(jī)能及利用銜接便利的智能化，財(cái)政研究論文如前饋掌握、電機(jī)參數(shù)的自順應(yīng)運(yùn)算、主動(dòng)辨認(rèn)負(fù)載主動(dòng)選定模子、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操縱方面的智能化，如智能化的主動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；另有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、便利體系的診斷及維修等。為辦理傳統(tǒng)的數(shù)控體系關(guān)閉性和數(shù)控運(yùn)用軟件的財(cái)產(chǎn)化臨盆存在 的題目?，F(xiàn)在很多國度對(duì)開放式數(shù)控體系舉行研討，如美國的 NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的 ONC(Open Numerical 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 4 Control System)等。數(shù)控體系開放化已經(jīng)成為數(shù)控體 系的將來之路。所謂開放式數(shù)控體系便是數(shù)控體系的開辟可以在同一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和終極用戶，經(jīng)由過程轉(zhuǎn)變、增長或剪裁布局工具（數(shù)控功效），形成系列化，并可便利地將用戶的非凡運(yùn)用和技能訣竅集成到掌握體系中，快速實(shí)現(xiàn)差別品種、差別檔次的開放式數(shù)控體系，形成具有光顯本性的名牌產(chǎn)物?，F(xiàn)在開放式數(shù)控體系的系統(tǒng)布局范例、通訊范例、司法制度論文設(shè)置范例、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控體系功效庫以及數(shù)控體系功效軟件開辟東西等是當(dāng)前研討的焦點(diǎn)。收集化數(shù)控設(shè)備是近兩年國際聞名機(jī)床展覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控設(shè)備的收集化將極大地滿意臨盆線、制 作體系、制作企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制作模式如靈敏制作、假造企業(yè)、環(huán)球制作的根本單位。國表里一些聞名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控體系制作公司都在近兩年推出了相干的新觀點(diǎn)和樣機(jī)，如在EMO2001 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak)公司展出的“ CyberProduction Center”（智能臨盆掌握中央，簡(jiǎn)稱 CPC)；日本大隈（ Okuma）機(jī)床公司展出“ IT plaza”（信息技能廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱 IT 廣場(chǎng) )；德國西門子 (Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（開放制作情 況，簡(jiǎn)稱 OME）等，反應(yīng)了數(shù)控機(jī)床加工向收集化偏向生長的趨向。 1.4 看重新技能尺度、范例的創(chuàng)建 1.4.1 關(guān)于數(shù)控體系計(jì)劃開辟范例 如前所述，開放式數(shù)控體系有更好的通用性、資本主義論文柔性、順應(yīng)性、擴(kuò)大性，美國、歐共體和日本等國紛紜實(shí)行計(jì)謀生長打算，并舉行開放式系統(tǒng)布局?jǐn)?shù)控體系范例 (OMAC、 OSACA、 OSEC)的研討和訂定，天下 3 個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)舉行了險(xiǎn)些雷同的科學(xué)打算和范例的訂定，預(yù)示了數(shù)控技能的一個(gè)新的厘革時(shí)代的到臨。我國在 2000 年也開端舉行中國的 ONC 數(shù)控體系的范例框架的研討和訂定。 1.4.2 關(guān)于數(shù)控尺寸 數(shù)控尺度是制作業(yè)信息化生長的一種趨向。數(shù)控技能出生后的 50 年間的信息互換都是基于 ISO6983 尺度，即接納 G， M 代碼形貌怎樣（ how）加工，其實(shí)質(zhì)特性是面向加工歷程，顯然，他已越來越不克不及滿意當(dāng)代數(shù)控技能高速生長的須要。為此，昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 5 國際上正在研討和訂定一種新的 CNC 體系尺度 ISO14649（ STEP NC)，其目標(biāo)是供給一種不依靠于具系統(tǒng)統(tǒng)的中性機(jī)制，可以或許形貌產(chǎn)物全部性命周期內(nèi)的同一數(shù)據(jù)模子，從而實(shí)現(xiàn)全部制作歷程，以致各個(gè)產(chǎn)業(yè)范疇產(chǎn)物信息的尺度化。 STEP-NC 的涌現(xiàn)大概是數(shù)控技能范 疇的一次革命，對(duì)付數(shù)控技能的生長以致全部制作業(yè)，將孕育發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。起首， STEP-NC 提出一種極新的制作理念，傳統(tǒng)的制作理念中， NC 加工法式都會(huì)合在單個(gè)盤算機(jī)上。而在新尺度下， NC 法式可以疏散在互聯(lián)網(wǎng)上，公共衛(wèi)生論文這恰是數(shù)控技能開放式、收集化生長的偏向。其次， STEP-NC 數(shù)控體系還可大大淘汰加工圖紙（約 75）、加工法式體例時(shí)候（約 35）和加工時(shí)候（約 50）。 現(xiàn)在，西歐國度異?？粗?STEP-NC 的研討，歐洲提倡了 STEP-NC 的 IMS 打算(1999.1.1 2001.12.31)。加入這項(xiàng)打算 的有來自歐洲和日本的 20CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的 STEP Tools 公司是環(huán)球范疇內(nèi)制作業(yè)數(shù)據(jù)互換軟件的開辟者，他已經(jīng)開辟了用作數(shù)控機(jī)床加工信息互換的超等模子 (Super Model)，其目的是用同一的范例形貌全部加工歷程?，F(xiàn)在這種新的數(shù)據(jù)互換格局已經(jīng)在配備了SIEMENS、 FIDIA 以及歐洲 OSACA-NC 數(shù)控體系的原型樣機(jī)長進(jìn)行了驗(yàn)證。 2 數(shù)控機(jī)床 2.1 工作原理 數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品，是精密機(jī)械和自動(dòng)化技術(shù)的綜合體。它把機(jī)械加工過程中的各種控 制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來。 數(shù)控機(jī)床工作流程 : （ 1）首先根據(jù)數(shù)控車床零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。 （ 2）用規(guī)定的數(shù)控車床程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單；或用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行 CAD/CAM 工作，直接生成零件的加工程序文件。 （ 3）將數(shù)控車床加工程序的內(nèi)容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)（如穿孔帶或磁帶）上。 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 6 （ 4）通過閱讀機(jī)把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號(hào)，并輸送給數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程序，通過計(jì)算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控單元（ MCU）。 （ 5）數(shù)控裝置將所接受的信號(hào)進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號(hào)形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。 （ 6）數(shù)控車床伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動(dòng)車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使車床自動(dòng)完成相應(yīng)零件的加工。 2.2 組成 數(shù)控機(jī)床組成數(shù)控機(jī)床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主體和其他輔助裝置等五大部分。下面 分別對(duì)各組成部分的基本工作原理進(jìn)行概要說明。 2.2.1 加工程序載體 數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要工人直接去操作機(jī)床，要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機(jī)床上刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)（進(jìn)給量主軸轉(zhuǎn)速等）和輔助運(yùn)動(dòng)等。將零件加工程序用一定的格式和代碼，存儲(chǔ)在一種程序載體上，如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等，通過數(shù)控機(jī)床的輸入裝置，將程序信息輸入到 CNC 單元。 2.2.2 數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。現(xiàn)代數(shù)控裝置均采用 CNC(Computer Numerical Control)形式，這種 CNC 裝置一般使用多個(gè)微處理器，以程序化的軟件形式實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，因此又稱軟件數(shù)控 (Software NC)。 CNC 系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補(bǔ)出理想的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此，數(shù)昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 7 控裝置主要由輸入、處理和輸出三個(gè)基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序進(jìn)行合理地組織，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進(jìn)行作。 （ 1）輸入裝置 將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置，根據(jù)程序載 體的不同，相應(yīng)有不同的輸入裝置。目前主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、 CAD/CAM 系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC(直接數(shù)控 )輸入，現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機(jī)的紙帶輸入形式。 (1）紙帶輸入方式。 (2） MDI 手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式。 (3）采用 DNC 直接數(shù)控輸入方式。 （ 2）信息處理 輸入裝置將加工信息傳給 CNC 單元，編譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的信息，由信息處理部分按照控制程序的規(guī)定，逐步存儲(chǔ)并進(jìn)行處理后，通過輸出單元發(fā)出位置和速度指令給伺服系統(tǒng)和主運(yùn)動(dòng)控制部分。 CNC 系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)包括：零件的輪廓信息 (起 點(diǎn)、終點(diǎn)、直線、圓弧等 )、加工速度及其他輔助加工信息 (如換刀、變速、冷卻液開關(guān)等 )，數(shù)據(jù)處理的目的是完成插補(bǔ)運(yùn)算前的準(zhǔn)備工作。數(shù)據(jù)處理程序還包括刀具半徑補(bǔ)償、速度計(jì)算及輔助功能的處理等。 （ 3）輸出裝置 輸出裝置與伺服機(jī)構(gòu)相聯(lián)。輸出裝置根據(jù)控制器的命令接受運(yùn)算器的輸出脈沖，并把它送到各坐標(biāo)的伺服控制系統(tǒng)，經(jīng)過功率放大，驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，從而控制機(jī)床按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)。 2.2.3 伺服系統(tǒng)和測(cè)量反饋系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置 的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運(yùn)動(dòng)。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)裝置，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號(hào)，并能忠實(shí)地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 8 2.2.4 機(jī)床主體 機(jī)床主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺(tái)、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架及自動(dòng)換刀裝置等機(jī)械部件。它是在數(shù)控機(jī)床上自動(dòng)地完成各種切削加 工的機(jī)械部分。與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （ 1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機(jī)床新結(jié)構(gòu)。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來提高機(jī)床主機(jī)的剛度和抗震性，使機(jī)床主體能適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)自動(dòng)地進(jìn)行切削加工的需要。采取改善機(jī)床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補(bǔ)償?shù)却胧?，可減少熱變形對(duì)機(jī)床主機(jī)的影響。 （ 2）廣泛采用高性能的主軸伺服驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，使數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)鏈縮短，簡(jiǎn)化了機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 （ 3）采用高傳動(dòng)效率、高精度、無間 隙的傳動(dòng)裝置和運(yùn)動(dòng)部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。 2.2.5 數(shù)控機(jī)床的輔助裝置 輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動(dòng)、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控分度頭，防護(hù)，照明等各種輔助裝置。 2.3 分類 針對(duì)對(duì)車削、銑削、磨削、鉆削和刨削等金屬切削加工工藝及電加工、激光加工等特種加工工藝的需求，開發(fā)了各種門類的數(shù)控加工機(jī)床。數(shù)控機(jī)床種類繁多，一般有以下 16 大類： 2.3.1 數(shù)控車床 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 9 （ 1）數(shù)控車床 (含有銑削功能的車 削中心 ) （ 2）數(shù)控銑床 (含銑削中心 ) （ 3）數(shù)控鏗床 （ 4）以銑削為主的加工中心 （ 5）數(shù)控磨床 (含磨削中心 ) （ 6）數(shù)控鉆床 (含鉆削中心 ) （ 7）數(shù)控拉床 （ 8）數(shù)控刨床 2.3.2 數(shù)控銑床 （ 9）數(shù)控切斷機(jī)床 （ 10）數(shù)控齒輪加工機(jī)床 （ 11）數(shù)控激光加工機(jī)床 （ 12）數(shù)控電火花線切割機(jī)床 （ 13）數(shù)控電火花成型機(jī)床 (含電加工中心 ) （ 14）數(shù)控板村成型加工機(jī)床 （ 15）數(shù)控管料成型加工機(jī)床 （ 16）其他數(shù)控機(jī)床 2.4 加工特點(diǎn) (1)自動(dòng)化程度高，可以減輕操作者的體力勞動(dòng)強(qiáng)度。數(shù)控加工過程是按 輸入的程序自動(dòng)完成的，操作者只需起始對(duì)刀、裝卸工件、更換刀具，在加工過程中，主要是觀察和監(jiān)督機(jī)床運(yùn)行。但是，由于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)含量高，操作者的腦力勞動(dòng)相應(yīng)提高。 (2)加工零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度都很高，較容易保證一批零件尺寸的一致性，只要工藝設(shè)計(jì)和程序正確合理，加之精心操作，就可以保證零件獲得較高的加工精度，也便于對(duì)加工過程實(shí)行質(zhì)量控制。 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 10 (3)生產(chǎn)效率高。數(shù)控機(jī)床加工是能再一次裝夾中加工多個(gè)加工表面，一般只檢測(cè)首件，所以可以省區(qū)普通機(jī)床加工時(shí)的不少中間工序，如劃線、尺寸檢測(cè)等 ，減少了輔助時(shí)間，而且由于數(shù)控加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定，為后續(xù)工序帶來方便，其綜合效率明顯提高。 (4)便于新產(chǎn)品研制和改型。數(shù)控加工一般不需要很多復(fù)雜的工藝裝備，通過編制加工程序就可把形狀復(fù)雜和精度要求較高的零件加工出來，當(dāng)產(chǎn)品改型，更改設(shè)計(jì)時(shí)，只要改變程序，而不需要重新設(shè)計(jì)工裝。所以，數(shù)控加工能大大縮短產(chǎn)品研制周期，為新產(chǎn)品的研制開發(fā)、產(chǎn)品的改進(jìn)、改型提供了捷徑。 (5)可向更高級(jí)的制造系統(tǒng)發(fā)展。數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助制造的基礎(chǔ)。 (6)初始投資較大。這是由于數(shù)控機(jī)床設(shè)備費(fèi)用高，首次加工準(zhǔn)備周期較 長，維修成本高等因素造成。 (7)維修要求高。數(shù)控機(jī)床是技術(shù)密集型的機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，需要維修人員既懂機(jī)械，又要懂微電子維修方面的知識(shí)，同時(shí)還要配備較好的維修裝備。 2.5 安全操作規(guī)程 開機(jī)前，應(yīng)當(dāng)遵守以下操作規(guī)程： （ 1）穿戴好勞保用品，不要戴手套操作機(jī)床。 （ 2）詳細(xì)閱讀機(jī)床的使用說明書，在未熟悉機(jī)床操作前，切勿隨意動(dòng)機(jī)床，以免發(fā)生安全事故。 （ 3）操作前必須熟知每個(gè)按鈕的作用以及操作注意事項(xiàng)。 （ 4）注意機(jī)床各個(gè)部位警示牌上所警示的內(nèi)容。 （ 5）按照機(jī)床說明書要求加裝潤滑油、液壓油、切削液，接通外 接氣源。 （ 6）機(jī)床周圍的工具要擺放整齊，要便于拿放。 （ 7）加工前必須關(guān)上機(jī)床的防護(hù)門。 在加工操作中，應(yīng)當(dāng)遵守以下操作規(guī)程： （ 1）文明生產(chǎn)，精力集中，杜絕酗酒和疲勞操作；禁止打鬧、閑談、睡覺和任意離開崗位。 （ 2）機(jī)床在通電狀態(tài)時(shí)，操作者千萬不要打開和接觸機(jī)床上示有閃電符號(hào)的、裝有強(qiáng)電裝置的部位，以防被電傷。 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 11 （ 3）注意檢查工件和刀具是否裝夾正確、可靠；在刀具裝夾完畢后，應(yīng)當(dāng)采用手動(dòng)方式進(jìn)行試切。 （ 4）機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不要清除切屑，要避免用手接觸機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件。 （ 5）清除切屑時(shí)，要使用一定的工具，應(yīng) 當(dāng)注意不要被切屑劃破手腳。 （ 6）要測(cè)量工件時(shí)，必須在機(jī)床停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。 （ 7）在打雷時(shí)，不要開機(jī)床。因?yàn)槔讚魰r(shí)的瞬時(shí)高電壓和大電流易沖擊機(jī)床，造成燒壞模塊或丟失改變數(shù)據(jù)，造成不必要的損失。 工作結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)遵守以下操作規(guī)程： （ 1）如實(shí)填寫好交接班記錄，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)反映。 （ 2）要打掃干凈工作場(chǎng)地，擦拭干凈機(jī)床，應(yīng)注意保持機(jī)床及控制設(shè)備的清潔。 （ 3）切斷系統(tǒng)電源，關(guān)好門窗后才能離開。 3 數(shù)控系統(tǒng) 3.1 基本概念 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱，英文名稱為 Numerical Control System， 早期是由硬件電路構(gòu)成的稱為硬件數(shù)控（ Hard NC）， 1970 年代以后，硬件電路元件逐步由專用的計(jì)算機(jī)代替稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ Computerized numerical control,簡(jiǎn)稱 CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。 CNC 系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 3.2 結(jié)構(gòu) CNC 系統(tǒng)的核心是 CNC 裝置。由于使用了計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用 PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng) 更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ CNC 系統(tǒng)）是在硬件數(shù)控的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它用一臺(tái)計(jì)算機(jī)代替先前的數(shù)控裝置所完成的功能。所以，它是一種包含有計(jì)算機(jī)在內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的控制程序執(zhí)行部分或全部數(shù)控 功能。依照 EIA 所屬的數(shù)控標(biāo)數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 12 準(zhǔn) 化委員會(huì)的定義， CNC 是用一個(gè)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，按照存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的讀寫存儲(chǔ)器中的控制程序去執(zhí)行數(shù)控裝置的一部分或全部功能，在計(jì)算機(jī)之外的唯一裝置是接口。目前在計(jì)算機(jī) 數(shù)控系統(tǒng)中所用的計(jì)算機(jī)已不再是小型計(jì)算機(jī)，而是微型計(jì)算機(jī)，用微機(jī)控制的系統(tǒng)稱為 MNC 系統(tǒng)，亦統(tǒng)稱為 CNC 系統(tǒng)。由于這二者的控制原理基本相同，因此本章將一并討論這兩種控制系統(tǒng)。 3.3 組成 數(shù)控系統(tǒng)由零件加工程序，輸入輸出設(shè)備， CNC 裝置，可編程序控制器，主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成。 （） CNC 裝置的組成 CNC 裝置由硬件和軟件組成，軟件在硬件的支持下運(yùn)行，離開軟件，硬件便無法工作，兩者缺一不可。軟件包括管理軟件和控制軟件兩大類。管理軟件由輸入程序、I/O 處理程序、顯示程序和診斷程序等組成?？刂栖浖?譯碼程序、刀具補(bǔ)償計(jì)算程序、速度控制程序、插補(bǔ)運(yùn)算程序和位置控制程序等組成， CNC 裝置的硬件結(jié)構(gòu)微處理器（ CPU）負(fù)責(zé)運(yùn)算及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理?？删幊讨蛔x存儲(chǔ)器（ EPROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（ ROM）用于儲(chǔ)存系統(tǒng)軟件和零件加工程序以及運(yùn)算的中間結(jié)果等。輸入輸出接口供系統(tǒng)與外部進(jìn)行信息交換。 MDI/CRT 接口完成手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入并將信息顯示在 CRT 上。位置控制部分是 CNC 裝置的重要組成部分，它通過速度控制單元，驅(qū)使進(jìn)給電機(jī)輸出功率和扭矩，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 （ 2） CNC 裝置的工作過程 CNC 裝置的工作是在硬件的支 持下執(zhí)行軟件的全過程，機(jī)床的邏輯功能信息是在CNC 裝置中經(jīng)譯碼處理后，在機(jī)床邏輯控制軟件的控制下，通過一些順序執(zhí)行電器送往機(jī)床強(qiáng)電部分，去執(zhí)行機(jī)床的強(qiáng)電功能。零件加工程序的坐標(biāo)控制信息經(jīng)譯碼后，通過軌跡計(jì)算和速度計(jì)算傳送給插補(bǔ)工作寄存器，由插補(bǔ)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)指令提供給伺服電動(dòng)機(jī)，去控制機(jī)床坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)。 （ 3） CNC 裝置可執(zhí)行的功能 CNC 裝置中使用了計(jì)算機(jī)，用存放在存儲(chǔ)器中的軟件來實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，這就為豐富數(shù)控功能創(chuàng)造條件，也有利于數(shù)控機(jī)床進(jìn)入 FMS 和 CIMS。 昆明冶金高等專科學(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 13 3.4 功能 數(shù)控系統(tǒng)的功能一般包括基本 功能和選擇功能。基本功能是 CNC 系統(tǒng)必備的數(shù)控功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和工作途徑進(jìn)行選擇的功能。 3.4.1 基本功能 控制功能 控制功能主要反映了 CNC 系統(tǒng)能夠同時(shí)控制的軸數(shù)（即聯(lián)動(dòng)軸數(shù)）?？刂戚S有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸，有基本軸和附加軸。如數(shù)控車床一般為兩個(gè)聯(lián)動(dòng)軸（ X 軸和 Z 軸），數(shù)控銑床和加工中心一般需要三個(gè)或三個(gè)以上的控制軸?？刂戚S數(shù)越多， CNC 系統(tǒng)就越復(fù)雜。 準(zhǔn)備功能 準(zhǔn)備功能（ G 功能）是指定機(jī)床動(dòng)作方式的功能，由指令 G 和它后面的兩位數(shù)字表示。 ISO 標(biāo)準(zhǔn)中， G 代碼有 100 種，從 G00 G99，主 要有基本移動(dòng)（ G00， G01， G02，G03），程序暫停（ G04）等。 插補(bǔ)功能 插補(bǔ)功能指 CNC 裝置可以實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)加工線型的能力，如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和其它一些線型的插補(bǔ)，甚至多次曲線和多坐標(biāo)插補(bǔ)的能力。 進(jìn)給功能 進(jìn)給功能包括切削進(jìn)給、同步進(jìn)給、快速進(jìn)給、進(jìn)給倍率等。它反映了刀具的進(jìn)給速度，一般用 F 代碼后的數(shù)字直接指定各軸的進(jìn)給速度，如 F200 表示進(jìn)給速度為200mm/min。最大進(jìn)給速度反映了 CNC 系統(tǒng)運(yùn)算速度的大小，最新型的 CNC 系統(tǒng)允許采用 100m/s 的速度進(jìn)行加工。 刀具功能 刀具功能用來選 擇刀具，用 T 代碼和它后面的 2 位或 4 位數(shù)字表示。 主軸功能 主軸功能是指定主軸速度的功能，用 S 代碼指定。主軸的轉(zhuǎn)向用 M03（正向）和M04（反向）指定。 輔助功能 數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 14 輔助功能也稱 M 功能。用來規(guī)定主軸的啟停和轉(zhuǎn)向，冷卻液的接通和斷開，刀具的更換，工件的夾緊和松開等。 字符顯示功能 CNC 系統(tǒng)可通過軟件和接口在 CRT 顯示器上實(shí)現(xiàn)字符顯示，如顯示程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置和故障信息等。 自診斷功能 CNC 系統(tǒng)有各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生和擴(kuò)大。在故障出現(xiàn)后可迅速查明故障的類型和部位，減少因故障引起的 停機(jī)時(shí)間。 補(bǔ)償功能及固定循環(huán)功能 CNC 系統(tǒng)具備補(bǔ)償功能，對(duì)加工過程中由于刀具磨損或更換而造成的誤差，以及機(jī)械傳動(dòng)的絲杠螺距誤差和反向間隙所引起的加工誤差等予以補(bǔ)償。 CNC 系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中存放著刀具長度或半徑的相應(yīng)補(bǔ)償量，加工時(shí)按補(bǔ)償量重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸，從而加工出符合要求的零件。 固定循環(huán)功能指 CNC裝置為常見的加工工藝所編制的，可以多次循環(huán)加工的功能。用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，一些典型的加工工序，如鉆孔、攻絲、鏜孔、深孔鉆削等，所完成的動(dòng)作循環(huán)十分典型，將這些典型動(dòng)作預(yù)先編好程序并存在存儲(chǔ)器 中，用 G 代碼進(jìn)行指定。固定循環(huán)中的 G 代碼所指定的動(dòng)作程序，要比一般 G 代碼所指定的動(dòng)作要多得多，因此使用固定循環(huán)功能，可以大大簡(jiǎn)化程序編制。 3.4.2 選擇功能 圖形顯示功能 CNC 裝置可配置 9 英寸單色或 14 英寸彩色 CRT，通過軟件和接口實(shí)現(xiàn)字符和圖形顯示?？梢燥@示程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、人機(jī)對(duì)話界面、零件圖形、動(dòng)態(tài)刀具軌跡等。 通信功能 CNC 系統(tǒng)通常具備 RS-232C 接口，有的還備有 DNC 接口，設(shè)有緩沖存儲(chǔ)器，可以按文本格式輸入，也可按二進(jìn)制格式輸入，進(jìn)行高速傳輸。有些 CNC 系統(tǒng)還 能進(jìn)入工廠通信網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng) FMS 和 CIMS 的要求。 人機(jī)對(duì)話編程功能 有些數(shù)控系統(tǒng)帶有人機(jī)對(duì)話編程功能，它不但有助于編制復(fù)雜零件的加工程序，而且可以方便編程。如圖形編程，只要輸入圖樣上簡(jiǎn)單的表示幾何尺寸的命令，就能昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 15 自動(dòng)生成加工程序；對(duì)話式編程可根據(jù)引導(dǎo)圖和說明進(jìn)行編程，并具有工序、刀具、切削條件等自動(dòng)選擇的智能功能；用戶宏編程也可以使初步受過 CNC 訓(xùn)練的人能很快地進(jìn)行編程。 3.5 特點(diǎn) 與 NC 系統(tǒng)相比， CNC 系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)有 ： 3.5.1 靈活性 這是 CNC 系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)的 NC 系統(tǒng)，一旦提供了某 些控制功能，就不能被改變，除非改變相應(yīng)的硬件。而對(duì)于 CNC 系統(tǒng)，只要改變相應(yīng)的控制程序就可以補(bǔ)充和開發(fā)新的功能，并不必制造新的硬件。 CNC 系統(tǒng)能夠隨著工廠的發(fā)展而發(fā)展，也能適應(yīng)將來改變工藝的要求。在 CNC 設(shè)備安裝之后，新的技術(shù)還可以補(bǔ)充到系統(tǒng)中去，這就延長了系統(tǒng)的使用期限。因此， CNC 系統(tǒng)具有很大的“柔性” 靈活性。 3.5.2 通用性 在 CNC 系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，依靠軟件變化來滿足被控設(shè)備的各種不同要求。采用標(biāo)準(zhǔn)化接口電路，給機(jī)床制造廠和數(shù)控用戶帶來了許多方便。于是，用一種 CNC 系統(tǒng)就可能滿足大 部分?jǐn)?shù)控機(jī)床 (包括車床、銑床、加工中心、鉆鏜床等 )的要求，還能滿足某些別的設(shè)備應(yīng)用。當(dāng)用戶要求某些特殊功能時(shí)，僅僅是改變某些軟件而已。由于在工廠中使用同一類型的控制系統(tǒng)，培訓(xùn)和學(xué)習(xí)也十分方便。 3.5.3 可靠性 在 CNC 系統(tǒng)中，加工程序常常是一次送入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)，避免了在加工過程中由于紙帶輸入機(jī)的故障而產(chǎn)生的停機(jī)現(xiàn)象 (普通數(shù)控裝置的故障有一半以上發(fā)生在逐段光電輸入時(shí) )。同時(shí)，由于許多功能都由軟件實(shí)現(xiàn)，硬件系統(tǒng)所需元器件數(shù)目大為減少，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大改善，特別是隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的采用 ，系統(tǒng)可靠性更為提高。據(jù)美國第 13 屆 NCS 年會(huì)統(tǒng)計(jì)的世界上數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間是：硬線 NC 系統(tǒng)為 136h，小型計(jì)算機(jī) CNC 系統(tǒng)為 984h，而微處理機(jī) CNC數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 16 系統(tǒng)據(jù)日本發(fā)那科公司宣稱已達(dá) 23000h。易于實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的功能 ， CNC 系統(tǒng)可以利用計(jì)算機(jī)的高度計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)的復(fù)雜的數(shù)控功能。刀具偏移、英公制轉(zhuǎn)換、固定循環(huán)等都能用適當(dāng)?shù)能浖绦蛴枰詫?shí)現(xiàn)；復(fù)雜的插補(bǔ)功能，例如拋物線插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)等也能用軟件方法來解決；刀具補(bǔ)償也可在加工過程中進(jìn)行計(jì)算；大量的輔助功能都可以被編程；子程序概念的引入，大大簡(jiǎn)化了程 序編制。 3.6 使用維修方便 CNC 系統(tǒng)的一個(gè)吸引人的特點(diǎn)是有一套診斷程序，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能顯示出故障信息，使操作和維修人員能了解故障部位，減少了維修的停機(jī)時(shí)間。另外，還可以備有數(shù)控軟件檢查程序，防止輸入非法數(shù)控程序或語句，這將給編程帶來許多方便。有的 CNC 系統(tǒng)還有對(duì)話編程、藍(lán)圖編程，使程序編制簡(jiǎn)便，不需很高水平的專業(yè)編程人員。零件程序編好后，可顯示程序，甚至通過空運(yùn)行，將刀具軌跡顯示出來，檢驗(yàn)程序是否正確。 4 數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 4.1 高速、高效 機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低 加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 20 世紀(jì) 90 年代以來，歐、美、日各國爭(zhēng)相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速 15000 100000R MIN）、高速且高加減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（快移速度 60 120M MIN，切削進(jìn)給速度高達(dá) 60M MIN）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主 軸、高加減速度直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，為開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到 5000 8000M MIN以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在 30000 轉(zhuǎn)分（有的高達(dá) 10 萬 R MIN）以上；工作臺(tái)的移動(dòng)速度昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 17 （進(jìn)給速度）：在分辨率為 1 微米時(shí)，在 100M MIN（有的到 200M MIN）以上，在分辨率為 0.1 微米時(shí)，在 24M MIN 以上；自動(dòng)換刀速度在 1 秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到 12M MIN。 4.2 高精度 從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)（ 小于等于 10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。 當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10 M 提高到 5 M；精密級(jí)加工中心的加工精度則從 3 5 M，提高到 1 1.5 M，甚至更高；超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí)（ 0.001 微米），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到 0.01 0.05微米，加工圓度為 0.1 微米，加工表面粗糙度 RA 0.003 微米等。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動(dòng)電主軸（電機(jī)與主軸 一體化），主軸徑向跳動(dòng)小于 2M，軸向竄動(dòng)小于 1M，軸系不平衡度達(dá)到 G0.4 級(jí)。 高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，主要有“回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”兩種類型。此外，新興的并聯(lián)機(jī)床也易于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。 滾珠絲杠由于工藝成熟，應(yīng)用廣泛，不僅精度能達(dá)到較高（ ISO34081 級(jí)），而且實(shí)現(xiàn)高速化的成本也相對(duì)較低，所以迄今仍為許多高速加工機(jī)床所采用。當(dāng)前使用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床最大移動(dòng)速度 90M MIN，加速度 1.5G。 滾珠絲杠屬機(jī)械傳動(dòng)，在傳動(dòng)過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向 間隙，相應(yīng)地造成運(yùn)動(dòng)滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對(duì)加工精度的影響， 1993年開始在機(jī)床上應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，由于是沒有中間環(huán)節(jié)的“零傳動(dòng)”，不僅運(yùn)動(dòng)慣量小、系統(tǒng)剛度大、響應(yīng)快，可以達(dá)到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達(dá)到較高水平，是高速高精加工機(jī)床特別是中、大型機(jī)床較理想的驅(qū)動(dòng)方式。目前使用直線電機(jī)的高速高精加工機(jī)床最大快移速度已達(dá) 208M MIN，加速度 2G，并且還有發(fā)展余地。 4.3 高可靠性 隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高 可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。對(duì)于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在 16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在 P（ T） 99以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 18 時(shí)間 MTBF 就必須大于 3000 小時(shí)。我們只對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為 10： 1（數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí)）。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的 MTBF 就要大于 33333.3 小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的 MTBF 就必須大于 10 萬小時(shí)。 當(dāng)前國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6000 小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá) 30000 小時(shí)以上，但是 ，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。 4.4 復(fù)合化 在零件加工過程中有大量的無用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。 柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動(dòng)進(jìn)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(gè)復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型 的進(jìn)行同一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。 5 數(shù)控技術(shù)裝備的發(fā)展 5.1 加速數(shù)控技術(shù)和裝備的國產(chǎn)化 在我國的目前情況，必須要大力的發(fā)展低價(jià)位的數(shù)控技術(shù)和裝備，所謂低價(jià)位就是功能滿足用戶的要求、沒有多余的功能、各項(xiàng)的技術(shù)指標(biāo)也很適合、性能穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜。這種技術(shù)和裝備是很符合我固現(xiàn)在的發(fā)展階段的，國內(nèi)有相當(dāng)多的用戶使用這種低價(jià)位的設(shè)備由于國外的進(jìn)口技術(shù)和裝備。本身就在價(jià)格上高出一截，很難降到讓廣大用戶接受的范圍，所 以，發(fā)展低價(jià)位的數(shù)控技術(shù)和裝備，在我國有著非常廣泛的市場(chǎng)。只有這樣我們才能在市場(chǎng)上站穩(wěn)，才能具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。同時(shí)也要大力力度發(fā)展高端的技術(shù)和裝備。尤其是開發(fā)高速高效的數(shù)控機(jī)床，在很多方面可以有效地提高生產(chǎn)效率。比如，通過提高加上工藝的復(fù)合能有效地減少工件的安裝次數(shù)，有效地縮短搬運(yùn)和裝夾的時(shí)間。通過提高切削速度和給進(jìn)速度，能夠達(dá)到成倍提昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班吳春云畢業(yè)論文 19 高生產(chǎn)效率，有效地提高零件的表面加工質(zhì)量和加工的精度。數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心技術(shù)，大力發(fā)展國產(chǎn)化 Pc 數(shù)控， PC 數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)不但可以大幅度的提高數(shù)控系統(tǒng)的性能 還能夠利用 Pc 機(jī)軟硬件資源，分享 Pc 機(jī)領(lǐng)域的壤新科技成果，當(dāng) Pc 機(jī)更新?lián)Q代的時(shí)候數(shù)控系統(tǒng)也可以相應(yīng)的升級(jí)換代，保證了再技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)也讓國產(chǎn)化的數(shù)控技術(shù)和裝備在競(jìng)爭(zhēng)中始終處于領(lǐng)先地位。比如，我們要大力推廣內(nèi)裝 PLC 和內(nèi)裝伺服控制的全軟件化集成式的數(shù)控系統(tǒng)它精簡(jiǎn)的規(guī)模也達(dá)到了最小，整個(gè)控制系統(tǒng)一令 Pc 控制端，還有伺服驅(qū)動(dòng)的借口和信號(hào)采集口。這樣，不僅提高了整體機(jī)器的可靠性又降低了故障率。 5.2 加速數(shù)控技術(shù)和裝備的商品化 我國的數(shù)控技術(shù)和裝備在近些年發(fā)展的己經(jīng)是相當(dāng)?shù)目?，但是，真正的在國?nèi)外市場(chǎng)站住腳并 且打出知名度的卻沒有多少。國產(chǎn)仍沒有得到廣大的用戶認(rèn)可。國內(nèi)現(xiàn)在很多的企業(yè)使用的數(shù)控技術(shù)和裝備都是早期的，這些大多數(shù)都足采用的國外的技術(shù)和控制系統(tǒng)，由于使用的時(shí)間長，所以現(xiàn)在經(jīng)常出現(xiàn)改造的，但是很少有企業(yè)來購買國產(chǎn)的產(chǎn)品。其實(shí)，主要影響數(shù)控商品化的原因，不僅是在各種性能指標(biāo)上，還有就是在運(yùn)行時(shí)的可靠性、穩(wěn)定性及人性化方面。一些國內(nèi)的技術(shù)和裝備，都為了體現(xiàn)本身的高科技性能，從而忽略了對(duì)本身的穩(wěn)定性和可操作性。某些產(chǎn)品的技術(shù)含量相當(dāng)?shù)母?，但是在使用的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)一些小問題或者是在操作和使用上面很復(fù)雜難上手，離用 戶的真正的使用有一定的差距，因此，很難在市場(chǎng)上得到推廣。數(shù)控的技術(shù)和裝備不適合于大批量的生產(chǎn)，由于它的應(yīng)用環(huán)境比較的復(fù)雜，所以在實(shí)際的使用過程中很容易出現(xiàn)各式各樣的工藝問題，如果在開發(fā)和研制的過程中不注意和認(rèn)識(shí)到這螋問題，就會(huì)造成產(chǎn)品的完善。比如，同樣的技術(shù)生產(chǎn)出的同型號(hào)的產(chǎn)品，在有的用戶那里運(yùn)行的很穩(wěn)定正常，而在有的用戶那里卻正好相反，或者是用同樣型號(hào)的產(chǎn)品加工出來的有一些零件工作的非常好，但是用它來加工其它的零部件卻很不能讓人滿意，出現(xiàn)這種現(xiàn)象，操作人員的水平有一定的原因但是，主要還是本身的缺陷所帶 來的但是同等問題在國外就很少出現(xiàn)，主要是由于國外一些公司專門成立了用來檢測(cè)新技術(shù)和裝備的部門機(jī)構(gòu)，從而，在實(shí)際的使用過程巾來找到新技術(shù)和裝備的缺陷和問題，及時(shí)的反饋回去，從而在轉(zhuǎn)化成商晶的時(shí)候，避免出現(xiàn)同類的問題。所以，我們要重視數(shù)控技術(shù)和裝備的商品化，讓它在技術(shù)研發(fā)、裝備開發(fā)、試用、生產(chǎn)等過程中，都注鶯以市場(chǎng)為最基礎(chǔ)的目標(biāo)，讓我們的數(shù)控技米和裝備在市場(chǎng)上成為真正的數(shù)控技術(shù)的原理和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策 20 好商品。還有一個(gè)主要方面就是要技術(shù)支持和服務(wù)，由于數(shù)控技術(shù)和裝備是一種高新科技和產(chǎn)品，只有做好了技術(shù)支持才一個(gè)側(cè)面也能推動(dòng)數(shù)控技術(shù)和裝備的商品 化，現(xiàn)代社會(huì)的商品不僅要有好的性能和穩(wěn)定性，還要有及時(shí)、強(qiáng)大的技術(shù)支持，這樣的商品在競(jìng)爭(zhēng)中才更有競(jìng)爭(zhēng)力。才更能在市場(chǎng)上站穩(wěn)腳。 5.3 強(qiáng)數(shù)控技術(shù)和裝專業(yè)化 實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)和裝備的模塊化設(shè)計(jì)和制造是我國響應(yīng)市場(chǎng)需求的一個(gè)關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)和裝備的模塊化。必須要解決功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。在我國的現(xiàn)階段離實(shí)際的需求是有相當(dāng)丈的籌距。目前要是一套進(jìn)口的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)的價(jià)格是非常昂貴的，主軸伺服系統(tǒng)的價(jià)格就很高，這已經(jīng)成為降低國產(chǎn)數(shù)控裝備成本的一個(gè)瓶頸。因此，必須大力的發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，讓數(shù)控設(shè)備用 國產(chǎn)的伺服控制系統(tǒng)，從而降低整體的成本。還有就是直線交流伺服系統(tǒng)，它是未來數(shù)控裝備不可缺少的重要功能部件，我們國家現(xiàn)在還沒有比較成熟的產(chǎn)品，所以必須加強(qiáng)對(duì)這方面的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用。比如，常規(guī)的數(shù)控機(jī)床的防磁問題是比較難解決的問題之一，而且并聯(lián)的數(shù)控機(jī)床防磁相對(duì)的容易，因此可以給常規(guī)結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機(jī)，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床開發(fā)永磁同步型直線電機(jī)，從而揚(yáng)長避短，形成符合實(shí)際使用的新型高速高精度控制系統(tǒng)。 6 對(duì)我國數(shù)控技能及其財(cái)產(chǎn)生長的根基預(yù)計(jì) 我國數(shù)控技能起步于 1958 年，工業(yè)自動(dòng)化論文近 50 年的生長進(jìn)程大抵可分為 3個(gè)階段：第一階段從 1958 年到 1979 年，即關(guān)閉式生長階段。在此階段，因?yàn)橥庋蟮募寄芊忾]和我國的根本前提的限定，數(shù)控技能的生長較為遲鈍。第二階段是在國度的“六五”、“七五”時(shí)代以及“八五”的前期，即引進(jìn)技能，消化吸取，開端創(chuàng)建起國產(chǎn)化系統(tǒng)階段。在此階段，因?yàn)楦镄麻_放和國度的看重，以及研討開辟情況和國際情況的改進(jìn)，我國數(shù)控技能的研討、開辟以及在產(chǎn)物的國產(chǎn)化方面都取得了長足的前進(jìn)。第三階段是在國度的“八五”的后期和“九五”時(shí)代，即實(shí)行財(cái)產(chǎn)化的研討，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。