2025年李明數(shù)控編程實(shí)踐深度解析與大作業(yè)全集

《數(shù)控技術(shù)》課程()哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院一、大作業(yè)應(yīng)包括下列重要內(nèi)容：2.題目1的規(guī)定(精簡版)與匯報(bào)；3.題目2的規(guī)定(精簡版)與匯報(bào)；4.題目3的規(guī)定(精簡版)與匯報(bào)；5.其他內(nèi)容二、注意事項(xiàng)：1.匯報(bào)可以打印，也可以手寫，手寫的請掃描后粘貼入word文獻(xiàn)中，形成電2.調(diào)研部分，不要為了湊字?jǐn)?shù)，而撰寫大量無關(guān)內(nèi)容。字?jǐn)?shù)不重要，重要的是對調(diào)研內(nèi)容的自我總結(jié)；3.在大作業(yè)的最終，假如樂意，可以談一下對課程的感受和提議；4.匯報(bào)的電子版請以班級為單位，刻錄在光盤中交給任課教師。三、匯報(bào)請用A4紙雙面打印，左側(cè)裝訂，統(tǒng)一交給任課教師，以備檢查。 1 1 1 3 32.1國外數(shù)控系統(tǒng)功能簡介與應(yīng)用分析 32.2國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)功能簡介與應(yīng)用分析 53國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)與國外著名數(shù)控系統(tǒng)比較 63.1中高檔、中低級數(shù)控系統(tǒng)的綜合比較 63.2高檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)外綜合比較 73.3我國數(shù)控系統(tǒng)與國外相比存在的差距 84對課程的感受和提議 8 8數(shù)控系統(tǒng)是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，合用于加工多品種小批量零件、構(gòu)造復(fù)雜、精度規(guī)定較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴的關(guān)鍵零件、規(guī)定精密復(fù)制的零件。數(shù)控系統(tǒng)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。本文為對數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)實(shí)狀況的調(diào)研匯報(bào)，通過工廠實(shí)地調(diào)研，搜索資料和采訪資生學(xué)者、老師的調(diào)研進(jìn)行的自我總結(jié)，包括目前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢、國內(nèi)外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的簡介、國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的對比等等。關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控機(jī)床；發(fā)展過程；發(fā)展趨勢；國內(nèi)外對比調(diào)研匯報(bào)數(shù)控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)實(shí)狀況(第二作業(yè))數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)簡稱，英文名稱為NumericalSystem,是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)所在。CNC系統(tǒng)是根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或所有數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床，簡樸的說，就是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床。即將機(jī)床的多種動作、工件的形狀、尺寸以及機(jī)床的其他功能用某些數(shù)字代碼表達(dá)，把這些數(shù)字代碼通過信息載體輸入給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過譯碼、運(yùn)算以及處理，發(fā)出對應(yīng)的動作指令，自動地控制機(jī)床的刀具與工件的相對運(yùn)動，從而加工出所需要的工件。因此，數(shù)控機(jī)床就是一種具有數(shù)控系統(tǒng)的自動化機(jī)床。它是經(jīng)典的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。為了滿足多品種、小批量的自動化生產(chǎn)，并適應(yīng)伴隨科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不停發(fā)展所規(guī)定越來越高的機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，迫切需要一種靈活的、通用的、可以適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下產(chǎn)生與發(fā)展起來的。它極其有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，大大提高了生產(chǎn)率，并為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化加工手段。1946年誕生了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，這表明人類發(fā)明了可增強(qiáng)和部分替代腦力勞動的工具。六年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上。在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床。從此，老式機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。(1952-1970年)初期計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度低，這對當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的規(guī)定。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺機(jī)床專用計(jì)1955年，該類機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段，在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要作用。這時(shí)1959年晶體管出現(xiàn)，電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用了晶體管器件和印制電路板，從而使機(jī)床數(shù)1965年，數(shù)控裝置開始采用小規(guī)模集成電路，使數(shù)控裝置的體積減小、功耗減少記錄，到1966年，世界上實(shí)際使用的6000臺數(shù)控機(jī)床中，85%是點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床。1.1.2計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段1970年，美國芝加哥國際機(jī)床展覽會初次展出用小型計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床，這20世紀(jì)70年代初，伴隨微處理機(jī)的出現(xiàn)，美、日、德等國都迅速推出了以微處理從20世紀(jì)90年代開始，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，個(gè)人計(jì)算機(jī)國、法國等，其中日本發(fā)展最快。1977年時(shí)，日本年產(chǎn)數(shù)控機(jī)床5400多臺，到1985日本產(chǎn)數(shù)控機(jī)床約為50000臺，數(shù)控化率約為70%,居世界第一位。我國1958年試制成功第一臺電子管數(shù)控機(jī)床，并從1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，到20世紀(jì)70年代初曾研究出數(shù)控劈錐銑床、非圓插齒機(jī)、數(shù)控立銑床、數(shù)控車床、樸、價(jià)格低廉、使用以便，得到了較快的發(fā)展，據(jù)資料記錄，1973～1979年期間，我國共生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床4108臺，而其中數(shù)控線切割機(jī)床就占了86%左右。從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到目前已走過了五十④出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機(jī)械加工向虛⑤信息技術(shù)(IT)與機(jī)床的結(jié)合，機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展。⑥納米技術(shù)將形成新發(fā)展時(shí)尚，并將有新的突破。⑦節(jié)能環(huán)境保護(hù)機(jī)床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場。2國外和國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)功能簡介與應(yīng)用分析FANUC企業(yè)是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人的著名廠家，該企業(yè)自60年代生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)以來，已經(jīng)開發(fā)出40多種的系列產(chǎn)品。FANUC企業(yè)目前生產(chǎn)的數(shù)控裝置有F0、(1)構(gòu)造上長期采用大板構(gòu)造，但在新的產(chǎn)品中已采用模塊化構(gòu)造。(2)采用專用LSI,以提高集成度、可靠性，減小體積和減少成本。(3)產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣。每一CNC裝置上可配多種上控制軟件，合用于多種機(jī)床。(4)不停采用新工藝、新技術(shù)。如表面安裝技術(shù)SMT、多層印制電路板、光導(dǎo)纖(5)CNC裝置體積減小，采用面板裝配式、內(nèi)裝式PMC(可編程機(jī)床控制器)。(6)在插補(bǔ)、加減速成、賠償、自動編程、圖形顯示、通信、控制和診斷方面不(7)CNC裝置面向顧客開放的功能。以顧客特訂宏程序、MMC等功能來實(shí)現(xiàn)。(8)支持多種語言顯示。如日、英、德、漢、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麥語等。(9)備有多種外設(shè)。如FANUCPPR,FANUCFACard,FANUC(10)已推出MAP(制造自動化協(xié)議)接口，使CNC通過該接口實(shí)現(xiàn)與上一級計(jì)算機(jī)通信。(11)現(xiàn)已形成多種版本。FANUC系統(tǒng)初期有3系列系統(tǒng)及6系列系統(tǒng)，既有0系列、10/11/12系列、15、16、18、21系列等，而應(yīng)用最廣的是FANUC0系列系統(tǒng)。2.1.2西門子SINUMERIK840DSINUMERIK840D是西門子企業(yè)20世紀(jì)90年代推出的高性能數(shù)控系統(tǒng)。它保持西門制CPU(NC-CPU)和可編程邏輯控制器CPU(PLC-CPU)。三部分在功能上既互相分工，又互為支持。在物理構(gòu)造上，NC-CPU和PLC-CPU合為一體，合成在NCU(NumericalControlUnit)中，但在邏輯功能上互相獨(dú)立。(1)數(shù)字化驅(qū)動。在SINUMERIK840D中，數(shù)控和驅(qū)動的接口信號是數(shù)字量，通過驅(qū)動總線接口，掛接各軸驅(qū)動模塊。(2)軸控規(guī)模大。最多可以配31個(gè)軸，其中可配10個(gè)主軸。任何三維空間曲面都能加工。(4)操作系統(tǒng)視窗化.SINUMERIK840D采用Windows95作為操作平臺，使操作簡樸、靈活，易掌握。(5)軟件內(nèi)容豐富功能強(qiáng)大。SINUMERIK840D可以實(shí)現(xiàn)加工(Machine)、參數(shù)設(shè)置(Parameter)、服務(wù)(Services)、診斷(Diagnosis)及安裝啟動(Start—up)等幾大軟件840D與異域PC機(jī)通信，完畢修改PLC程序和監(jiān)控機(jī)床狀態(tài)等遠(yuǎn)程診斷功能。(7)保護(hù)功能健全。SINUMERIK840D系統(tǒng)軟件分為西門子服務(wù)級、機(jī)床制造廠家級、最終顧客級等7個(gè)軟件保護(hù)等級，使系統(tǒng)愈加安全可靠。(8)硬件高度集成化。SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)采用了大量超大規(guī)模集成電路，提高了硬件系統(tǒng)的可靠性。(9)模塊化設(shè)計(jì)。SINUMERIK840D的軟硬件系統(tǒng)根據(jù)功能和作用劃分為不一樣的功能模塊，使系統(tǒng)連接愈加簡樸。輸入和2048輸出，并且采用了Profibus現(xiàn)場總線和MPI多點(diǎn)接口通信協(xié)議，大大減少2.2國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)功能簡介與應(yīng)用分析2.2.1華中數(shù)控HNC-210AT數(shù)控裝置網(wǎng)等程序擴(kuò)展及數(shù)據(jù)互換功能，8.4//TF(1)可選配多種類型的脈沖接口式交流伺服驅(qū)動單元(閉環(huán)、半閉環(huán))或步進(jìn)驅(qū)動單元(開環(huán))。(2)主軸單元可選配伺服主軸單元、變頻主軸單元，編碼器接口，帶脈沖量接口。(3)中文菜單、全中文界面、中文參數(shù)系統(tǒng)，故障監(jiān)控、故障診斷與報(bào)警，歷史(4)加工圖形顯示和仿真(三維彩色圖形實(shí)時(shí)動態(tài)顯示刀具軌跡和零件形狀)。(5)具有加工程序編輯功能，可全屏幕編輯、支持后臺編輯功能(選件)。還提供高級編輯功能，如塊定義、塊操作(刪除、拷貝、粘貼等)、行刪除、查找、替代以及光標(biāo)迅速定位文獻(xiàn)的頭尾等功能.(6)加工斷點(diǎn)保留與恢復(fù)功能，程序跳段功能，選擇停功能，可從指定的任(10)支持手持單元(包括電子手輪、軸選擇波段開關(guān)、倍率選擇波段開關(guān)、使2.2.2YHCNC廣州數(shù)控980T系統(tǒng)(1)機(jī)床操作仿真功能：可以做三維仿真，等同于對真正的CNC機(jī)床的操作。功能(碰撞、過載等)。采用對話框來簡化刀具和功能的設(shè)置。切削途徑和刀偏途徑可(2)NC驗(yàn)證功能：跟蹤工件坐標(biāo)。對任意截面的觀測功能用。鼠標(biāo)做動態(tài)回互設(shè)計(jì)(建模。)用鼠標(biāo)繪圖和曲線建模。用一種對話框設(shè)定切削條件。支持輪廓、凹(4)界面和其他功能：協(xié)助功能對自學(xué)NC編程和機(jī)床操作提供了以便的協(xié)助。3.1中高檔、中低級數(shù)控系統(tǒng)的綜合比較系統(tǒng)具有4軸3聯(lián)動控制功能，可擴(kuò)展至7軸4聯(lián)動控制；支持直線、圓弧、樣條曲線插補(bǔ)；最快進(jìn)給速度可達(dá)60m/min;系統(tǒng)具有256點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)；,支持梯形圖編程；具有99組刀具長度賠償和刀具半徑賠償；直線坐標(biāo)軸具有反向間隙及螺距誤差賠償；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(quán)限；采用電子盤，顧客程序容量可達(dá)32MB;系統(tǒng)可通過RS232接口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通信，用于傳播程序、參數(shù)和梯形圖。支持U盤存儲。3.1.2凱恩帝K1000M/TIl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(diǎn)數(shù)可達(dá)40/24個(gè)，支持梯形圖編程；數(shù)控系統(tǒng)NC代碼處理速度可達(dá)10000/18s,最快進(jìn)給速度可達(dá)24m/min;系統(tǒng)具有賠償；具有反向間隙和螺距誤差賠償；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(quán)限；采用電子盤，顧客程序容量可達(dá)640KB;系統(tǒng)可通過RS232接口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通信傳播程序、參數(shù)和偏置。支持U盤存儲。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(diǎn)數(shù)可達(dá)96/64;辨別率1μm時(shí)進(jìn)給速度可達(dá)240m/min,辨別率為0.1μm時(shí)進(jìn)給速度可達(dá)100m/min;系統(tǒng)具有直線、圓弧、螺旋線插補(bǔ)功能，支持剛性攻絲；數(shù)控系統(tǒng)具最大存儲容量可達(dá)4000步；系統(tǒng)支持密碼控制系統(tǒng)操作權(quán)限；支持CF卡存儲設(shè)備，支持以太網(wǎng)通信，顧客NC程序存儲容量可達(dá)256KB,可登記的程序數(shù)量為200個(gè)。西門子數(shù)控系統(tǒng)功能極為豐富，例如5個(gè)數(shù)字驅(qū)動軸，其中任意4個(gè)都可以作為聯(lián)動軸進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，另一種作為定位軸使用，同步，還提供一種對應(yīng)的數(shù)字式主軸(模擬主軸即將推出)作為一種變型使用，在帶C軸功能時(shí)，可以采用3個(gè)數(shù)字軸，一種數(shù)字主3.2高檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)外綜合比較3.2.1大連光洋GTP8000E系列高檔數(shù)控系統(tǒng)GTP8000E系統(tǒng)支持多達(dá)6個(gè)通道最多32個(gè)軸，每個(gè)通道可支持五軸聯(lián)動控制；具三次樣條規(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、刀尖量可達(dá)40GB以上除具有世紀(jì)星系列數(shù)控系統(tǒng)的基本功能外，還支持4個(gè)通道、16軸控制功能。該系統(tǒng)最多支持3個(gè)通道，20個(gè)軸控制功能；系統(tǒng)具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、指數(shù)漸開線插補(bǔ)等插補(bǔ)功能；PMC顧客程序存儲容量可達(dá)2MB;PMC輸入輸出點(diǎn)數(shù)最多2048/2048點(diǎn)。差等賠償功能；PLC的存儲容量可達(dá)48KB;系統(tǒng)采用模塊化I/0,每個(gè)模塊輸入輸出點(diǎn)可達(dá)72/48。3.3我國數(shù)控系統(tǒng)與國外相比存在的差距(1)技術(shù)創(chuàng)新成分低、消化吸取能力局限性目前我國數(shù)控技術(shù)的研究重要還是根(2)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境不完善我國尚未形成有助于企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的競爭環(huán)境。企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的動力來源于對經(jīng)濟(jì)利益的追求和外部市場的競爭壓力，其技術(shù)創(chuàng)新意識不強(qiáng)。企業(yè)還沒有建立良好的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，絕大部分企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新組織仍處在一種分散狀態(tài)，很難獲得高水平的科研成果。(3)產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性不高可靠性的指標(biāo)一般采用平均無端障時(shí)間(MTBF,單位為h),國外數(shù)控系統(tǒng)平均無端障時(shí)間在10000h以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無端障時(shí)間僅為3000—6000h。這使得可靠性、穩(wěn)定性上就與國外技術(shù)相差很大，必然影響產(chǎn)品的市場擁有率。(4)網(wǎng)絡(luò)化程度