哈工大數(shù)控技術大作業(yè)發(fā)展過程發(fā)展趨勢國內外發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)控系統(tǒng)

HarbinInstituteofTechnology數(shù)控技術大作業(yè)題目：院系：機械制造及其自動化班級：XXXXX姓名：XX學號：XXXXXXXXX?哈爾濱工業(yè)大學目錄

TOC\o"1-2"\h\z\u摘要： 2引言 2一、 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過程和趨勢 2(一)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展簡史 2（二）數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 3二、 國外和國內數(shù)控系統(tǒng)功能介紹與應用分析 5（一）、FANUC的新一代NGC系列數(shù)控系統(tǒng) 5（二）、三菱數(shù)控系統(tǒng)C70 6（三）、凱恩帝K1000MII 6（四）、華中數(shù)控HNC-19XP-M數(shù)控裝置 7（五）、南京華興數(shù)控WA730M-5 8三、 國內數(shù)控系統(tǒng)與國外知名數(shù)控系統(tǒng)比較 9(一)、中高檔、中低檔數(shù)控系統(tǒng)的綜合比較 9(二)、

高檔數(shù)控系統(tǒng)國內外綜合比較 9(三)、國內外數(shù)控系統(tǒng)的比較與差距 10參考文獻 10調研報告——數(shù)控系統(tǒng)的國內外發(fā)展及應用現(xiàn)狀機電工程學院：XXX學號：XXXXXXXX摘要：數(shù)控系統(tǒng)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、價格昂貴的關鍵零件、要求精密復制的零件。數(shù)控系統(tǒng)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。關鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)展趨勢，國內外對比，知名系統(tǒng)引言從數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)以來，給制造業(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)控系統(tǒng)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控系統(tǒng)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)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過程和趨勢制造業(yè)是生產(chǎn)物質財富的產(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。數(shù)控系統(tǒng)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)控系統(tǒng)的大量使用，使得產(chǎn)品質量大幅度提高，新產(chǎn)品開發(fā)周期明顯縮短。目前數(shù)控系統(tǒng)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)。(一)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展簡史數(shù)控機床是在機械制造技術和控制技術的基礎上發(fā)展起來的，其過程大致如下：1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升飛機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機床的設想。1949年，該公司與美國麻省理工學院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標數(shù)控銑床，當時的數(shù)控裝置采用電子管元件。1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為加工中心(MCMachiningCenter)，使數(shù)控裝置進入了第二代。1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡稱DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)(簡稱CNC)，使數(shù)控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。1974年，研制成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置(簡稱MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。20世紀80年代初，隨著計算機軟、硬件技術的發(fā)展，出現(xiàn)了能進行人機對話式自動編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。20世紀90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護方便，易于實現(xiàn)智能化，網(wǎng)絡化制造。（二）數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢1．體系開放化發(fā)展計算機技術的飛速發(fā)展，推動數(shù)控系統(tǒng)更快地更新?lián)Q代。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。1)向未來技術開放：軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新設計和調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容。2)向用戶特殊要求開放：更新產(chǎn)品、擴充功能、提供硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應用要求；3)數(shù)控標準的建立：標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消耗。2.高速化隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應用，對數(shù)控機床加工的高速化要求越來越高。1）主軸轉速：機床采用電主軸(內裝式主軸電機)，主軸最高轉速達200000r/min；2）進給率：分辨率為0.01μm時，最大進給率達到240m/min可獲得復雜型面的精確加工；3）運算速度：CPU已發(fā)展到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻率提高到上千兆赫。使得當分辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度；4）換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達0.5s。3.高精度化數(shù)控機床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使CNC控制單位精細化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度(日本已開發(fā)裝有106脈沖/轉的內藏位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到0.01μm/脈沖)，位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法；采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少60%～80%；采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預測機床的加工精度，以保證機床的定位精度和重復定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務，并保證零件的加工質量。4.功能復合化復合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類?？s短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢。國內外的多軸加工機床(包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等)以及可實現(xiàn)4～5軸聯(lián)動的五軸高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。5.控制智能化隨著人工智能技術的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，數(shù)控機床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：1）加工過程自適應控制技術2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇3）智能故障自診斷與自修復技術智能故障回放和故障仿真技術4）智能化交流伺服驅動裝置6．驅動并聯(lián)化并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構移動部件質量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷。并聯(lián)機床作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向，受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是“21世紀新一代數(shù)控加工設備”.7．極端化(大型化和微型化)國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機床的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰(zhàn)略技術，需發(fā)展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工(車、銑、磨)機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。8．信息交互網(wǎng)絡化使數(shù)控機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源共享，又能實現(xiàn)數(shù)控機床的遠程監(jiān)視、控制、培訓、教學、管理，還可實現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(數(shù)控機床故障的遠程診斷、維護等)。9.多軸聯(lián)動化方向發(fā)展在加工自由曲面時，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，多軸聯(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。國外和國內數(shù)控系統(tǒng)功能介紹與應用分析（一）、FANUC的新一代NGC系列數(shù)控系統(tǒng)1.FANUC新一代UGC的3個系列a）.0i系列：高可靠性和高性能價格比的CNC，該系列包括FS0i/0iMate-MODELC；b）.16i系列：適合于高速、高精、納米CNC，該系列包括FS16i/18i/21i-MODELB；c）.30i系列：適于先進、復合、多軸、多通道、納米CNC，該系列包括FS30i/31i/32i-MODELA。2．這些系列的數(shù)控系統(tǒng)主要特點為：(a）. 可以滿足從低端到高端的需要從一般的車床、銑床、加工中心、磨床到功能齊全的復雜、先進的復合、高精、高速和高效、多軸聯(lián)動、多工位、多通道數(shù)控機床等，都能滿足，也可以適應從金切機床到?jīng)_壓成形機床的不同品種的需要。(b）. 采用最新的硬件技術NGC的30i系列采用了最新的超高速微處理器。另外，除了在液晶顯示器的下面配備的橫排軟鍵外，還在液晶顯示器的旁邊新設了豎排軟鍵。利用橫豎兩排軟鍵，可方便地進行屏幕操作。(c). 多軸、多通道的數(shù)控系統(tǒng)NGC系列新開發(fā)的16i系列，軸數(shù)有了明顯的增加，表2是16i系列的軸數(shù)，其中括弧內為舊16i系列的軸數(shù)據(jù)。(d). 具有豐富的高精、高速功能=1\*romani. 納米插補：納米插補產(chǎn)生以納米為單位的指令給數(shù)字伺服控制器，使數(shù)字伺服控制器的位置指令平滑，因而也就提高了加工表面的平滑性。=2\*romanii. AI納米輪廓控制功能=3\*romaniii. AI納米高精度控制=4\*romaniv. 加速度控制:這個功能可以提高加工表面的質量，減少加工時間。=5\*romanv. NURBS插補：NURBS是一種自由曲線；當采用CAD設計模具時，NURBS被廣泛地用來表示自由曲線=6\*romanvi. 納米平滑：在模具加工中，可以再現(xiàn)由CAD設計的自由曲面，實現(xiàn)“無研磨”平滑。由于納米插補使用由CAD/CAM系統(tǒng)創(chuàng)建的微小的線段程序，因此可以繼續(xù)使用過去已用慣的程序。3.NGC系列5軸加工主要功能：(a).用于5軸加工的刀具中心點位置控制(b).傾斜面加工命令(c).用于5軸加工的手動進刀4.其他特性(a).高速、大容量、多通道的PMC30i系列由專用的處理器和最新的專用LSI組成的PMC，對大量的順序控制進行高速處理?？梢栽谝慌_PMC上執(zhí)行最多3個通道、各自獨立的梯形程序。(b).伺服HRV(HighResponseVector)控制FANUC的伺服HRV控制是實現(xiàn)納米CNC系統(tǒng)的高速、高精度的伺服控制。目前已發(fā)展和實現(xiàn)了HRV4控制。采用HRV4控制，可以大幅提高對命令的響應性和抑制外部干擾。電流的控制是所有伺服控制的基礎，HRV4可實現(xiàn)最高超過1kHz的高頻響應特性。它還可以實現(xiàn)增益更高的速度控制。(c).豐富的網(wǎng)絡功能利用豐富的網(wǎng)絡功能和軟件，通過網(wǎng)絡傳遞和共亨信息，管理系統(tǒng)和使用系統(tǒng)。在構建復雜的多路徑系統(tǒng)中，實現(xiàn)優(yōu)良的可視性和操作性。（二）、三菱數(shù)控系統(tǒng)C70三菱數(shù)控系統(tǒng)C70系列：1.滿足生產(chǎn)線（汽車發(fā)動機等）部品加工要求，提高了可靠性，縮短了故障時間2.一塊基板上同時最大可連接2個NC控制器3.強化了數(shù)控功能（單個NC控制器內支持最大系統(tǒng)數(shù)7，最大支持6主軸）4.標準采用彩色觸摸屏顯示器，可用GTDesigner自定義操作界面5.PC平臺伺服自動調整軟件MSConfigurator，簡化伺服優(yōu)化手段6.全面采用高速光纖通信，提升數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性（三）、凱恩帝K1000MIIK1000MII是新一代高端數(shù)控鉆、銑床及加工中心系統(tǒng)，采用32位高性能處理器及8.4英寸彩色液晶顯示器，開放式PLC，全新結構設計，最大控制軸數(shù)為3軸，同時控制軸數(shù)為3軸，可配KND公司或日本進口交流伺服驅動單元，適用于各種數(shù)控鉆、銑床及加工中心。(a).采用32位高速微處理器實現(xiàn)高速、高精度控制，最高速度30米/分。凱恩帝K1000MII(b).屏幕分辨率為640×480的彩色（TFT）7.5英寸或8.4凱恩帝K1000MII(c).主板采用六層線路板，表貼元件，定制式FPGA，整機工藝結構合理，抗干擾能力強，可靠性高。(d).開放式PLC，提供調試軟件，滿足機床廠家的二次開發(fā)要求。(e).機床面板有標準貼膜按鍵和按鈕鍵兩種選擇，按鈕鍵機床面板上有50個按鍵和50個指示燈，它們的功能用戶可自定義。(f).通過CAN總線接口可擴展數(shù)字接口和模擬接口，選配遠程I/O模塊可將數(shù)字接口可擴展512/512點。(g).中英文操作界面，完整的幫助信息，操作更方便。(h).完善的自診斷功能，內部、外部狀態(tài)實時顯示，出現(xiàn)異常立即報警。(i).超強程序指令處理能力，達到10000條/18秒，可實現(xiàn)高速小線段加工。(j).高速DNC加工，傳輸速率達到115200BPS同時配有大容量程序緩存。(k).系統(tǒng)內置640K程序空間，可通過U盤接口擴展程序空間，并可實現(xiàn)U盤DNC加工。(l).豐富的軟件控制功能：宏程序B、剛性攻絲、局部坐標系、機床坐標系、坐標系旋轉、極坐標、比例縮放等。華中數(shù)控HNC-19XP-M（四）、華中數(shù)控HNC-19XP-M數(shù)控裝置華中數(shù)控HNC-19XP-M世紀星”HNC-19xp系列數(shù)控單元采用先進的開放式體系結構，內置嵌入式工業(yè)PC，配置5.7//（18i/18xp系列）/彩色（19xp系列）液晶顯示屏和通用工程面板，集成進給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內嵌式PLC接口于一體，采用電子盤程序存儲方式以及CF卡、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低價格、高性能、結構緊湊、易于使用、可靠性高等特點。(a).最大聯(lián)動軸數(shù)為3軸。(b).可選配各種類型的脈沖指令式驅動單元。(c).除標準機床控制面板外，配置32路開關量輸入和24路開關量輸出接口、手持單元接口、主軸控制與編碼器接口。(d).采用5.7//單色或彩色液晶顯示器（分辨率為320×240）(e).全漢字操作界面、故障診斷與報警、加工軌跡圖形顯示和仿真，操作簡便，易于掌握和使用。(f).采用國際標準G代碼編程，與各種流行的CAD/CAM自動編程系統(tǒng)兼容，具有直線插補、圓弧插補、螺旋線插補、固定循環(huán)、旋轉、縮放、鏡像、刀具補償、宏程序等功能。(g).小線段連續(xù)加工功能，特別適合于CAD/CAM設計的復雜模具零件加工。(h).加工斷點保存/恢復功能，方便用戶使用。(i).反向間隙和單、雙向螺距誤差補償功能。(j).內置RS232通訊接口，輕松實現(xiàn)機床數(shù)據(jù)通訊。(k).支持USB盤，存取程序方便快捷。(l).支持以太網(wǎng)功能選擇，快速傳輸程序與數(shù)據(jù)。(m).400KB用戶零件程序斷電存儲區(qū)（可采用CF卡擴充），32MBRAM加工內存緩沖區(qū)。（五）、南京華興數(shù)控WA730M-5WA730M-5是南京華興數(shù)控技術有限公司集十多年數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，在原有多代成熟產(chǎn)品的基礎上，推出的新一代高性能水刀數(shù)控加工中心。系統(tǒng)采用超大規(guī)?？删幊踢壿嬰娐贩桨?，具有更高的加工控制品質和系統(tǒng)升級空間。系統(tǒng)可控制數(shù)字式交流伺服驅動器及三相細分步進驅動器；系統(tǒng)的電子齒輪功能使得系統(tǒng)可與任意螺距絲杠直聯(lián)；螺距補償功能使機床的精度檢驗大為簡化；顯示采用10.4″液晶屏彩色顯示，具有加工零件圖形實時跟蹤顯示以及坐標字符顯示的功能，界面設計更為豐富人性化；圖形模擬功能更為強大，具有三維立體模擬和二維平面模擬顯示的功能。系統(tǒng)結構采用整體式工程塑料壓模件，造型美觀；便捷的雙U盤接口，可實現(xiàn)U盤與系統(tǒng)間的程序互存，以及系統(tǒng)在現(xiàn)場升級功能。(a).控制軸數(shù):5軸(b).最大聯(lián)動軸數(shù):3軸(c).最小指令單位:0.001MM(d).最大編程尺寸:±99999.999(e).最快速度:60M/MIN(f).進給速度:15M/MIN(h).程序容量/個數(shù):8M/600(i).彩色TFT液晶屏分辨率：800x600，10.4吋TFT液晶屏(j).輸入信號:56路開關量，光電隔離,其中機床零信號為中斷方式接入，快速響應，手輪接口2路，X1，X10，X100倍率，1路面板配置，1路標準外接手脈國內數(shù)控系統(tǒng)與國外知名數(shù)控系統(tǒng)比較(一)、中高檔、中低檔數(shù)控系統(tǒng)的綜合比較1. 廣州數(shù)控GSK21M數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)具有4軸3聯(lián)動控制功能，可擴展至7軸4聯(lián)動控制；支持直線、圓弧、樣條曲線插補；最快進給速度可達60m/min；系統(tǒng)具有256點輸入輸出點；，支持梯形圖編程；具有99組刀具長度補償和刀具半徑補償；直線坐標軸具有反向間隙及螺距誤差補償；系統(tǒng)支持剛性攻絲；系統(tǒng)采用4級密碼控制系統(tǒng)操作權限；采用電子盤，用戶程序容量可達32MB；系統(tǒng)可通過RS232接口實現(xiàn)與PC機通信，用于傳輸程序、參數(shù)和梯形圖。支持U盤存儲。2. 凱恩帝K1000M/TII系列數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)具有4軸4聯(lián)動控制功能；數(shù)字量輸入輸出點數(shù)可達40/24個，支持梯形圖編程；數(shù)控系統(tǒng)NC代碼處理速度可達10000/18s，最快進給速度可達24m/min；系統(tǒng)具有直線插補、圓弧插補、螺旋線插補等基本插補控制功能；具有刀具半徑補償、刀具長度補償；具有反向間隙和螺距誤差補償；系統(tǒng)支持剛性攻絲；系統(tǒng)采用4級密碼控制系統(tǒng)操作權限；采用電子盤，用戶程序容量可達640KB；系統(tǒng)可通過RS232接口實現(xiàn)與PC機通信傳輸程序、參數(shù)和偏置。支持U盤存儲。日本FANUC公司Fanuc-0iMB/TB系列數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)具有4軸4聯(lián)動控制功能；具有4路D/A模擬量伺服閉環(huán)控制接口；數(shù)字量輸入輸出點數(shù)可達96/64；分辨率1μm時進給速度可達240m/min，分辨率為0.1μm時進給速度可達100m/min；系統(tǒng)具有直線、圓弧、螺旋線插補功能，支持剛性攻絲；數(shù)控系統(tǒng)具有刀具半徑補償、刀具長度補償，且?guī)缀握`差、磨損誤差可以分別補償；數(shù)控系統(tǒng)支持反向間隙補償、螺距誤差補償；PMC指令處理速度可達3.3ms/1000步，采用梯形圖編程，最大存儲容量可達4000步；系統(tǒng)支持密碼控制系統(tǒng)操作權限；支持CF卡存儲設備，支持以太網(wǎng)通信，用戶NC程序存儲容量可達256KB，可登記的程序數(shù)量為200個。4． 西門子數(shù)控系統(tǒng)西門子數(shù)控系統(tǒng)功能極為豐富，例如5個數(shù)字驅動軸，其中任意4個都可以作為聯(lián)動軸進行插補運算，另一個作為定位軸使用，同時，還提供一個相應的數(shù)字式主軸（模擬主軸即將推出）作為一個變型使用,在帶C軸功能時，可以采用3個數(shù)字軸，一個數(shù)字主軸，一個數(shù)字輔助主軸和一個數(shù)字定位軸的配置。(二)、

高檔數(shù)控系統(tǒng)國內外綜合比較1. 大連光洋GTP8000E系列高檔數(shù)控系統(tǒng)GTP8000E系統(tǒng)支持多達6個通道最多32個軸，每個通道可支持五軸聯(lián)動控制；具有直線、圓弧、螺旋線、二維樣條極坐標和圓柱坐標等插補功能；具有切線圓弧插補、三次樣條規(guī)劃、平滑過渡速度等控制方式；系統(tǒng)提供128組刀具長度、刀具半徑、刀尖半徑補償值，且?guī)缀握`差和磨損量可分別補償；系統(tǒng)采用工業(yè)PC平臺，NC代碼存儲容量可達40GB以上華中數(shù)控高性能數(shù)控系統(tǒng)除具有世紀星系列數(shù)控系統(tǒng)的基本功能外，還支持4個通道、16軸控制功能。Fanuc-16i高檔數(shù)控系統(tǒng)該系統(tǒng)最多支持3個通道，20個軸控制功能；系統(tǒng)具有直線插補、圓弧插補、指數(shù)插補、圓柱插補、極坐標插補、螺旋線插補、光順插補、虛擬軸插補、圓錐/螺旋插補、漸開線插補等插補功能；PMC用戶程序存儲容量可達2MB；PMC輸入輸出點數(shù)最多2048/2048點。Sinumerik840D高檔數(shù)控系統(tǒng)該系統(tǒng)最多支持12個通道、31個軸控制功能；系統(tǒng)具有直線插補、圓弧插補、NURBS插補、螺旋線插補、多維樣條插補、多項式插補、主數(shù)值耦合及曲線表插補、漸開線插補等插補功能；系統(tǒng)具有刀具長度、刀具半徑及磨損量、間隙、螺距誤差、測量系統(tǒng)誤差等補償功能；PLC的存儲容量可達48KB；系統(tǒng)采用模塊化I/O，每個模塊輸入輸出點可達72/48。(三)、國內外數(shù)控系統(tǒng)的比較與差距最近幾年，普及型、中、高檔數(shù)控系統(tǒng)的國產(chǎn)市場完全被外國公司壟斷，國外一些知名廠家采用技術封鎖扼殺中國的數(shù)控民族工業(yè)。但隨著時間的遷移，國內用戶已逐漸領略到使用國外系統(tǒng)的弊端：1).不能及時維修及高昂的維修費用；2).不便于系統(tǒng)的更新；難于進行二次開發(fā)；3).國外系統(tǒng)難于作二次開發(fā)，國外廠家技術封鎖不滿足系統(tǒng)的開放性；4).在低端市場，價格較國內的昂貴，性價比低。由于國內數(shù)控系統(tǒng)具有：1).性能價格比高，2).系統(tǒng)維護方便，3).語言更加貼近使用習慣，4).系統(tǒng)配套能力強，5).系統(tǒng)開放性好，6).便于用戶二次開發(fā)和集成等許多優(yōu)點。綜上所述，我國的數(shù)控系統(tǒng)與國外有一定的差距，但是正不斷減少。一些國內的數(shù)控廠商，如廣州數(shù)控、凱恩帝、華中數(shù)控，正在積極發(fā)展自己的核心技術，希望早日進入數(shù)控系統(tǒng)的領先行業(yè)。作為國內制造業(yè)中最重要的組成部分，我們要共同努力，積極發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)，為制造業(yè)盡自己的一份力量。參考文獻[1] 中國機床工具工業(yè)協(xié)會數(shù)控系統(tǒng)分會.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術與裝備市場.[2] 王立新.淺談數(shù)控技術的發(fā)展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.[3] 陳芳.數(shù)控技術的發(fā)展和途徑[J].科技資訊.2008.附錄資料：不需要的可以自行刪除機械原理總復習第二章一基本概念：1機構的組成;2運動副的概念;3機構自由度的計算,注意復合鉸鏈、局部自由度和虛約束的處理;4機構具有確定運動的條件5何謂機構運動簡圖；它與實際機構有何異同。二填空題：1根據(jù)機構的組成原理，任何機構都可以看作是由（機架）、（主動件）和（從動件）組成的。2兩構件之間線接觸所組成的平面運動副，稱為（高）副，它產(chǎn)生（1個）約束，而保留（2個）自由度。3機構具有確定運動的條件（原動件數(shù)目等于自由度數(shù)目）。三計算分析題：1計算如圖所示機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。2計算如圖所示機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，如果以凸輪為原動件，該機構是否具有確定的運動？為什么?3如圖所示為齒輪——連桿機構，試分析：1）該機構自由度為多少？（要計算過程）2）試用瞬心法求齒輪1與3的傳動比ω1/ω3第三章一基本概念：1連桿機構的傳動特點；2平面四桿機構的類型；；3有曲柄存在的條件，急回特性，傳動角與壓力角，死點及死點與自鎖的區(qū)別等概念；4矢量方程圖解法，瞬心法，三心定理，怎樣求瞬心，絕對瞬心與相對瞬心的區(qū)別。二填空題：1對心曲柄滑塊機構以曲柄為原動件時，其最大傳動角γ為（90°）。23個彼此作平面平行運動的構件間共有(3)個速度瞬心,這幾個瞬心必定位于(同一直線上);3含有6個構件的平面機構,其速度瞬心共有(15)個,其中有(5)個是絕對瞬心,有(10)個是相對瞬心;4一對心曲柄滑塊機構中，若改為以曲柄為機架，則將演化為（回轉導桿）機構。5在平面四桿機構中，能實現(xiàn)急回運動的機構有（曲柄搖桿機構）、（雙曲柄機構）等。6相對瞬心與絕對瞬心的相同點是（兩構件上的同速點），不同點是（絕對速度為零及不為零），在有六個構件組成的機構中，有（15）個瞬心。7圖1三種四桿機構分別是：1）(曲柄搖桿)、2）(雙曲柄)、3）(雙搖桿)三簡答題：1鉸鏈四桿機構在死點位置時，驅動力任意增加也不能使機構產(chǎn)生運動，這與機構的自鎖現(xiàn)象是否相同？試加以說明。答：不同。死點位置驅動力在驅動方向的分力為0；自鎖是驅動力克服不了摩擦阻力所做的功。2平面鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是什么？答：最長桿最短桿之和小于等于其余兩桿之和，機架或連架桿為最短桿。3在對機構進行速度分析時，速度瞬心法一般適用于什么場合？能否利用速度瞬心法對機構進行加速度分析?答：構件比較簡單的場合，且各構件間的速度瞬心容易確定，且直觀，

不能對機構進行加速度分析。4四桿機構中壓力角與傳動角有什么關系？它們對傳動性能有何影響？答：壓力角與傳動角互余

。壓力角越大，傳動越不利；傳動角越大，傳動越有利。5在曲柄滑塊機構中，當以曲柄為原動件時，是否有死點位置？為什么？答：沒有

因為在曲柄滑桿機構的最小傳動角始終大于0四分析計算題：1如圖3所示鉸鏈四桿機構中，各桿的長度為桿1為28mm，桿2為52mm,桿3為50mm，桿4為73mm，當取桿4為機架時，求機構的極為夾角θ，桿3的最大擺角Φmax，機構的最小傳動角γmin(結果可以作圖量取)。2圖示鉸鏈四桿機構中，已知BC=50mm,DC=35mm,AD=30mm,試問：⑴若此機構為曲柄搖桿機構，且AB桿為曲柄，AB的最大值為多少？⑵若此機構為雙曲柄機構，AB的最大值為多少？⑶若此機構為雙搖桿機構，AB應為多少？3用圖解法設計擺動導桿機構，已知行程速比系數(shù)K=1.5，曲柄長。求機架長。4設計一鉸鏈四桿機構，如圖已知其搖桿CD的長度為75mm，極位夾角θ等于36°，機架AD的長度為100mm，搖桿的一個極限位置與機架間的夾角φ=45°。求曲柄AB的長度，連桿BC的長度，及該機構的最小傳動角γmin（不必求具體值，只需畫出出現(xiàn)最小傳動角γmin時的機構位置圖并在圖上標出γmin即可）T4T55圖示機構運動簡圖中，μl=1(mm/mm),AB桿的角速度為ω1，方向如圖6所示，試用瞬心法求CD桿的角速度ω3的大小及方向。第四章一基本概念：1凸輪機構的分類;2常用的名詞術語（如基圓、推程、推程壓力角、回程、回程壓力角等）；3推桿常用的運動規(guī)律及其特點;4凸輪機構的壓力角有何要求；減小推程壓力角可采用哪些措施？二填空題：1在凸輪機構推桿的四種常用運動規(guī)律中(一次多項式)運動規(guī)律有剛性沖擊,(二次多項式)運動規(guī)律有柔性沖擊;(正弦)運動規(guī)律無沖擊;2偏心直動凸輪機構的壓力角過大時，可通過（增大基圓半徑）和（增大凸輪遠程運動角）來減小壓力角。3凸輪的基圓半徑是從（凸輪回轉軸心）到（凸輪）的最短距離。三分析題：1一對心直動尖頂推桿偏心圓凸輪機構，O為凸輪幾何中心，O1為凸輪轉動中心，O1O=0.5OA，圓盤半徑R=60mm。1)根據(jù)圖a及上述條件確定基圓半徑r0、行程h，C點壓力角αc和D點接觸時的位移SD及壓力角αD.2)若偏心圓凸輪幾何尺寸不變，僅將推桿由尖頂改為滾子，見圖b，滾子半徑rT=15mm。試問上述參數(shù)r0、h、αc和SD、αD有否改變？如認為沒有改變需說明理由，可不必計算數(shù)值；如有改變也需說明理由，并計算其數(shù)值。在圖示的凸輪機構中，凸輪為原動件，其形狀為一偏心輪，（1）畫出基圓，并在圖上指出其基圓半徑rb;⑶畫出機構在圖示位置時推桿位移和壓力角;⑷畫出凸輪由圖示位置沿逆時針方向轉90°后推桿位移和壓力角.第五章一基本概念：1齒廓嚙合基本定律;2漸開線的特性;3漸開線齒廓的嚙合特點;4漸開線齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸;5一對齒輪的正確嚙合條件;6斜齒輪當量齒輪的含義；7什么叫齒輪傳動的重合度？其意義何在？8漸開線齒輪變位修正的目的。二填空題：1內嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是(模數(shù)和壓力角應分別相等且螺旋角相同)，蝸輪蝸桿的正確嚙合條件是（蝸桿的軸面模數(shù)和壓力角分別等于渦輪的端面模數(shù)和壓力角mx1=mt2，ax1=at2=a）;2一對斜齒圓柱齒輪傳動的重合度由(端面重合度，軸向重合度)兩部分組成,斜齒輪的當量齒輪是指(以法向壓力角為壓力角，以法向模數(shù)為模數(shù)作的)的直齒輪;3漸開線齒輪的齒廓形狀取決于（基圓）半徑的大小，其值越大齒廓形狀越（接近直線）。4采用（范成法）切制漸開線齒廓時發(fā)生根切的原因是（刀具的頂部會過多的切入輪齒根部，因而將齒根的漸開線切去一部分）。5斜齒輪的當量齒數(shù)ZV=（z/cos3B），圓錐齒輪的當量齒數(shù)ZV=（z/cosa）。6一個采取負變位修正的直齒圓柱齒輪與同樣基本參數(shù)的標準齒輪相比較，其（齒頂）圓及（齒根）圓變小了；而（基）圓及（分度）圓有大小則沒有變。三簡答題：1簡述漸開線的主要特性，并寫出參數(shù)方程。答：（1）發(fā)生線上BK線段長度等于基圓上被滾過的弧長AB，即BK=AB

（2）發(fā)生線BK即為漸開線在K點的法線，又因發(fā)生線恒切于基圓，故知漸開線上任意點的法線恒與其基圓相切

（3）發(fā)生線與基圓的切點B也是漸開線在K點處的曲率中心，線段BK就是漸開線在K點處的曲率半徑。

（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小

（5）基圓以內無漸開線

，漸開線極坐標方程：

Rk=Rb/cosαk2對齒輪進行變位修正的目的是什么？答：由于標準齒輪可能會產(chǎn)生根切；可能無法安裝；可能產(chǎn)生過大的尺側間隙，影響傳動的平穩(wěn)性，重合度降低；一對相互嚙合的標準齒輪中，由于小齒輪齒廓漸開線的曲率半徑較小，齒根厚度也較薄，參與嚙合的次數(shù)又較多，強度較低，影響到整個齒輪傳動的承載能力。為了改善上述不足，故采用變位修正的方法進行修正。3一對標準齒輪傳動的實際中心距ɑ′大于標準中心距ɑ時，其傳動比有無變化？它們還能正確嚙合嗎？其重合度εα有無改變？答：無變化;能;減小4簡述漸開線標準斜齒圓柱齒輪當量齒數(shù)Zv的用途。答：可求得漸開線標斜齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，并根據(jù)換算的結果選擇加工的標準齒輪刀具

。5漸開線齒輪的基本參數(shù)有哪幾個？其中哪些是有標準的？為什么說這些參數(shù)是齒輪的基本參數(shù)？答：齒數(shù)z,模數(shù)m,壓力角α，齒頂高系數(shù)ha*，頂隙系數(shù)c*

壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)是標準的，因為這些參數(shù)能夠決定了齒輪的大小及齒輪齒廓的形狀。6簡述漸開線齒廓的嚙合特點。答：（1）能保證定傳動比傳動且具有可分性

（2）漸開線齒廓之間的正壓力方向不變7什么叫齒輪傳動的重合度？其意義何在？答：在一對輪齒的嚙合傳動過程中，實際嚙合線段B1B2

與法向齒距Pb的比值εα稱為齒輪傳動的重合度

重合度的大小表示同時參與嚙合的齒輪對數(shù)的平均值。重合度大，以為著同時參與嚙合的齒輪對數(shù)多，對提高齒輪傳動的平穩(wěn)性和承載能力都有重要意義

第六章一基本概念：1輪系傳動比的計算，及各輪轉向的判定;2輪系的功用.一填空題：1周轉輪系中的基本構件(中心輪，行星輪，行星架);2周轉輪系中，若自由度為2，則稱其為（差動輪系），若自由度為1，則稱其為（行星輪系）。二簡答題:1什么叫周轉輪系？答：傳動時,輪系中至少有一個齒輪的幾何軸線位置不固定，而是繞另一個齒輪的固定軸線回轉,這種輪系被稱為周轉輪系。2簡述輪系的功用。答：1實現(xiàn)兩軸間遠距離的運動和動力的傳動、2實現(xiàn)變速傳動、3實現(xiàn)換向傳動、4實現(xiàn)差速作用。三計算題：1如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z1＝Z2′＝25，Z2＝Z3=20，ZH=100，Z4＝20。試求傳動比i14。2如圖2所示已知齒輪1的轉速n1=200r/min，而Z1=40，Z2=20，Z3=80。求1)nH的大小及方向T23如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z1＝60，Z2＝20，Z2′＝20，Z3＝20，Z4=20，Z5=100，試求傳動比i41。第十一章一基本概念：1力的分類，驅動力與阻抗力的區(qū)別；2慣性力的確定方法；3運動副中摩擦力的確定；4總反力的概念及其判定方法。二