1.求一份 数控技术的现状与发展趋势 的毕业论文
一、数控机床的定义:
1.数控――即数字控制(Numerical Control),是数字程序控制的简称。由于数控中的控制信息是数字化信息,而处理这些信息离不开计算机因此将通过计算机进行自动控制的技术通称为数控技术。
2.计算机数控(Computer Numerical Control),简称CNC
二、机床数控与数控机床
机床数控:指各种形式的机床可成为数控。如车、刨、铣、钻、磨、镗等机床。
数控机床:数控机床是一种通过数字信息、控制机床按给定的运动轨迹,进行自动加工的机电一体化的加工装备。
三、数控机床的应用
1.具有高柔性
2.加工精度高 0.005-0.1mm
3.加工质量稳定、可靠
4.生产率高
5.改善劳动条件
6.利于生产管理现代化
四、数控机床与普通机床的区别
数控机床对零件的加工过程,是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床,与普通机床相比,具有以下明显特点:
1.适合于复杂异形零件的加工
数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工,因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。
2.加工精度高
3.加工稳定可靠
实现计算机控制,排除人为误差,零件的加工一致性好,质量稳定可靠。
4.高柔性
加工对象改变时,一般只需要更改数控程序,体现出很好的适应性,可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上,可以组成具有更高柔性的自动化制造系统—FMS。
5.高生产率
数控机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高,一般为普通机床的 3~5 倍,对某些复杂零件的加工,生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。
6.劳动条件好
机床自动化程度高,操作人员劳动强度大大降低,工作环境较好。
7.有利于管理现代化
采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展,为实现生产过程自动化创造了条件。
8.投资大,使用费用高
9.生产准备工作复杂
由于整个加工过程采用程序控制,数控加工的前期准备工作较为复杂,包含工艺确定、程序编制等。
10.维修困难
数控机床是典型的机电一体化产品,技术含量高,对维修人员的技术要求很高。
五、数控机床的适用范围
由于数控机床的上述特点,适用于数控加工的零件有:
1.批量小而又多次重复生产的零件;
2.几何形状复杂的零件;
3.贵重零件加工;
4.需要全部检验的零件;
5.试制件。
对以上零件采用数控加工,才能最大限度地发挥出数控加工的优势。
六、数控技术的发展
1.高速化 用微处理器 输入 计算 输出 多轴控制
2.多功能 监控 检测 补偿
3.智能化 自适应控制技术
4.高精度化 定位精度 重复定位精度
5.高可靠性 系统硬件质量 模块化 标准化 通用化
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我国数控机床的现状及发展趋势摘要:论述我国数控机床发展的过程与现状,对数控机床的发展趋势进行了探讨,提出了我国数拉机床发展的对策。
关键词:数控机床;发展加工 数控机床是数字控制的工作母机的总称,由主机、数控系统和相关配套件组成。其最大优点是提高了机床的自动化。
从而减少甚至消除了操作人员对正在加工中的零件的干扰。许多数控机床可以在没人照顾的情况下完成整个加工过程,这样既节省了人力资源又同时带来了诸如减轻操作人员的疲劳度,减少人为错误以及准确的对每个加工件的加工时间进行预侧等优点。
因为数控机床在运行的过程中是由程序控制的,所以数控机床对其操作人员的技术水平的要求也相对要低得多。第二大优点是其加工的一致性和精确性。
因为一且控制机床的程序得到验证以后,成千上万个-模一样的加工件就可以被准确无误地加工出来。所以由数控机床生产出来的加工件规格都特别精确。
第三大优点是其灵活性。要加工不同的加工件,只要通过简单的加载不同的控制程序就可以实现,只要某个加工件的控制程序被脸证过,而且被用来加工过该加工件,那么下次要再加工此加工件时,只要再把该控制程序加载就行了,这样带来的另一个好处是数控机床可以很快的从加工一个加工件转到加工另外一个加工件。
我国数据机床历史回顾我国数控机床产业的发展一直受到国家经济状况、数控技术发展水平与国家扶持政策的制定等三大因素的影响,自1958年以来,中国数控机床的发展划分为三个阶段:l、初始阶段。中国的数控机床发展起步于1958年,经历了20余年的初始阶段。
到1979年,中国的数控机床发展仍十分缓慢,特别是受到电子技术发展的限制,国产数控系统的可靠性差,使中国的数控机床在20年内难于打开局面,未能形成产业。2、稳步发展阶段一引进、消化吸收、国产化与自行开发阶段。
自从1980年以来,中国执行了‘六五”、‘七五”、‘,/又丑,三个五年计划。在这个期间,在改革开发的政策指导下,国家大力支持机床行业,通过引进技术发展数控机床产业。
自‘六五”以来,中国有80余家企业通过许可证贸易、合作生产、购进样机、来料加工或合资生产等方式,先后从日本、西德、美国等10多个国家引进与数控机床生产及应用有关的技术,其中引进数控系统和伺服系统20项、数控机床109项、机床电器18项、机床附件U项、数控刀具系统巧项、测量技术10项,总用汇额已超过亿美元。3.曲折发展阶段。
1994年至1998年由于东南亚金融危机,我国经济软着陆及国内消费市场疲软等综合因素的影响,事实上,国内机床市场容量呈下降趋势,而且国产机床的市场占有早有所下降,机床工具行业连续五年负增长。1999年3月份,全行业开始恢复性增长,1999年至6月份开始出现两位数增长,其中数控产品增长占主导地位.到2000年一年全行业总产值将已经到320亿元,其中金属切削机床产值达到120亿元,数控金属切削机床产值达到20亿元,出口刨汇达7亿美元。
2001年比2000年销舍产值增长2o%,全行业的金属切削机床和锻压设备重点联系企业的产值数控化率从2000年的21.1%提高到2001年的26.2%。2.数据机床发展方向由于计算机技术的飞速发展,推动数控机床技术更快的更新换代‘世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统,开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,并向智能化、网络化方向大大发。
近几年许多国家纷纷研究开发这种系统,如美国科学制造中心(NeMs)与空军共同领导的‘下一代工作站/机床控制器体系结构”ONGC。欧共体的/自动化系统中开放式体系结构00SAC-A,日本的OSEC计划等。
开发研究成果已得到应用。如Cincinnati一Mn二ron公司从1995年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。
新一代数控系统技术水平大大提高,促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展,具体说来表现为以下几个方面:2.1离速、离效、高精度、商可靠性机床向高速化方向发展,可充分发挥现代刀具材料的性能。不但可大幅度提高加工效率!降低加工成本,而且还可提高零件的表面加工质量和精度;要提高加工效率。
首先必须提高切削和进给速度,同时,还要缩短加工时间;要确保加工质量,必须提高机床部件运动轨迹的精度.对数控系统的可靠性而言,一般要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上,它是高速、高效、高精度的基本保证。但也不是可靠性.越高越好,仍然是适度可靠,因为是商品,受性能价格比的约束。
2'2模块化、钾能化、柔性化和集成化为了适应数控机床多品种、小批量的特点。机床结构模块化,数控功能专门化,机床性价比显著提高并加快优化,个性化是近几年来特别明显的发展趋势;智能化体现在加工效率、加工质量、驱动性能、编程与操作、监控、诊断与维修等。
2.3开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求,最重要的发展趋势是体系结构的开放性,设计生产开放。
3.数控机床毕业论文3000字左右就行
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益,显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用,并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用,给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。
它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术,都是建立在数控技术之上的。
掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。
这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。
但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。
为完成此任务,首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此,本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。
1 总体战略 制定符合中国国情的总体发展战略,对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究,我们认为以科技创新为先导,以商品化为主干,以管理和营销为重点,以技术支持和服务为后盾,坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。
1.1 以科技创新为先导 中国数控技术和产业经过40多年的发展,从无到有,从引进消化到拥有自己独立的自主版权,取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展,可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式,按部就班地发展,真正创新的成分不多。
这种局面在发展初期的起步阶段,是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪,这一常规途径就很难行通了。
例如,在国外模拟伺服快过时时,我们开始搞模拟伺服,还没等我们占稳市场,技术上就已经落后了;在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时,我们就跟着搞这类所谓的数字伺服,但至今没形成大的市场规模;近来国外将数字式伺服发展到用网络(通过光缆等)与数控装置连接时,我们又跟着发展此类系统,前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走,按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统,在技术上难免要滞后,再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂,实行就地开发、就地生产和就地销售,使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势,因此要进一步扩大市场占有率,难度自然就很大了。
为改变这种现状,我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断,大力加强数控领域的科技创新,努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术,逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品,从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。
这样,才不会被国外牵着鼻子,永远受别人的制约,才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场,打开国际市场,使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。 1.2 在商品化上狠下工夫 近几年我国数控产品虽然发展很快,但真正在市场上站住脚的却不多。
就数控系统而言,国产货仍未真正被广大机床厂所接受,因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多,而装备新机床的却很少,机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要,而是说明从商品的角度看,我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。
影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外,更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往,一些数控技术和产品的研究、开发部门,所追求的往往是一些体现技术水平的指标(如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等),而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视,在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。
从而出现某些产品鉴定时的水平都很高,甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意,最后丧失了信誉,打不开市场。
这说明,高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的,将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努。
4.论文《数控技术的应用与发展趋势》
数控机床技术的应用与发展趋势初探樊小年(岳阳职业技术学院,湖南岳阳414(X)0)摘要:根据数控机床的工作原理与本身性能特点,讨论了数控机床的应用特性,分析了数控加工与传统加工工艺之间的联系以及数控加工中出现的新的加工工艺问题,并提出了提高数控加工机床应用效率的几点建议。
关键词:数控机床技术;现状;应用;发展趋势中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1672一738X(2005)04一0069一以1数控机床技术概述通信;(4)通过因特网与服务中心通信,传递维修数机床的数控技术由机床、数控系统及外围技术据;(5)通过因特网与另一个工厂的系统进行交互通三部分组成。机床由基础件(床身、立柱、导轨、工作信、远程登录,传送和交换制造数据。
随着制造业自台)、配套件(刀架、刀库、传动件)组成;数控系统包动化技术的进步,NC通信将向“开放、集成和智能化括控制系统、驱动系统、测试反馈系统;外围技术包的方向发展。”括工具技术和编程技术以及管理技术。
2.3集成化2数控机床技术的特点数控系统集成化表现在:(l)使用更新的IC器数控(NC)技术已成为制造技术发展的基础。现件,将NC系统进行高密度立体安装,以减少占有空代机床制造技术的发展趋势表现在:(1)高生产率加间,提高可靠性;(2)使用光缆传递信号,减少铜缆;工;(2)更高的加工精度;(3)新结构机床,包括彩虚(3)无线连接,为了进一步减少NC系统内部连接电拟轴机床及直线电机的机床;(4)微机械加工系统,缆的数目,可利用无缆广频谱通信的方法进行通信,这种机械大小约为lmm以下,表面粗糙度为纳米数传送的数据由伪随机信号解调,这种无缆传输方法量级。
保密性好。2.1智能化2.4微机电控制系统智能控制的特点为:(l)控制对象的数学模型复当前,微机电系统应用非常广泛,它可以在信杂,具有高度的非线性,或是难于建模的系统;(2)任息、空间、生物、医学、仪器仪表、化学化工和光学等务复杂,要求具有规划、决策能力;(3)具有故障自动方面发挥重要作用。
微机电系统的加工除了采用硅诊断功能。另外,高速高精加工的智能控制还可以进体微加工、硅表面微加工和晶片键合技术外,还需要行多程序段预处理,预计算出刀具轨迹,按机床的机非常精密的微加工及控制系统,采用高分辨率的传械性能,选择最佳的允许进给率和最大的允许加速度感器,分辨率一般要求0.01林m及0.001林m,高精度工作,还具有特殊的控制功能,比如自适应控制、学习的控制是该系统的特点。
控制、虚拟轴机床的平行轴控制等。25数字化2.2网络化制造的数字化也可以称为“数字制造”(digi曰数控机床作为车间的基本设备,它的通信包括:manufact盯e)。
采用DNC技术把CNC与通信网络联(1)NC内部CNC装置与数字伺服间的通信;(2)与系在一起,进而把制造厂家联系在一起。构成虚拟制上级主计算机的通信,一般通过以太网;(3)与车间造网络。
CNC还可以对CAD/CAM/CAPP以及CNC现场设备及UO装置通信,主要通过现场总线进行的程序进行传送和分级管理。在计算机的世界里可收稿日期:2005一06一21作者简介:樊小年(1964一),男,湖南岳阳人,岳阳职业技术学院机电系副教授,主要从事机械教学与研究。
岳阳职业技术学院学报入ICALCOLLEGE20()5年12月以产生各种各样的信息,通过计算机把制造的物理过程虚拟化;现在的挑战是如何把这些信息从计算机“下载”到生产线,在生产的过程中利用这些信息控制机械,使它生产出产品,这个全过程就是“数字制造”。在这个过程中,CNC是生产的核心,它把各种专门技术聚在一起,成为系统的主导。
3我国数控机床技术的现状与前景3.1我国数控技术的现状我国从1958年起研制数控机床,起步虽只比美、日各晚6年、2年,但进展缓慢,目前与世界先进水平比大约相差巧~20年。从1981年开始,我国先后从日本FANUC、美国DYNAPATH和GE等公司购进10(X)多套数控系统,引进国外40多项数控机床生产技术引进日本FANUCS、7、3、6、O系列数控系统、美国GEMC数控系统、美国DYNAPATH10数控系统生产技术,同时还引进FANUC直流主轴电机和直流伺服电机,GE交流主轴电机和交流伺服电机,西门子直流驱动系统和电机等。
经过几年的消化吸收,我国数控机床中机械部份的国产化已达80-90%,数控系统的国产比率已达40%以上(有的达到80%),已掌握了中等规格的数控机床的设计、制造、装配及维修技术,通过消化吸收和二次开发,带动了我国数控机床制造技术的整体进步,使量大、面广中等规格的数控机床发展到工业应用阶段,挡住了部分进口,并有部份车床返销到国际市场,和国外先进技术相比,缩小了5一10年的差距。同时能够自行设计、制造中档数控系统、加工中心、柔性加工单元以及FMS用的无人自动导向运输车等,为今后发展数控机床打下了良好的基础。
3.2我国数控机床与国外相比存在的差距(l)品种少:(2)产量小;(3)门类覆盖而不全;(4)技术水平低;(5)质量。
5.数控专业就业方向及前景分析
数控技术专业就业方向与就业前景:
本专业毕业生主要在各类机械制造企业中,从事数控生产线的操作、数控加工的程序编制、工艺实施、安装调试、维护管理、数控产品技术服务等工作。
从事行业:
毕业后主要在机械、汽车、仪器仪表等行业工作,大致如下:
1 机械/设备/重工
2 汽车及零配件
3 仪器仪表/工业自动化
4 新能源
5 电子技术/半导体/集成电路
6 原材料和加工
7 其他行业
8 家具/家电/玩具/礼品
从事岗位:
毕业后主要从事数控技术员、cnc编程、cnc技术员等工作,大致如下:
1 数控技术员
2 cnc编程
3 cnc技术员
4 cnc数控技术员
5 电梯维修技师
6 数控操作工
7 操作工
8 储备干部
数控技术专业是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术,它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础,同时也是提高产品质量,提高生产率必不可少的物质手段。日本、美国、德国等工业发达国家采用数控技术所获取经济效益大致为:操作人员减少50%,成本降低60%,机床利用率达60%--80%,机床台数减少50%,生产面积减少40%。世界制造业由于数控技术的广泛应用,普通机械逐渐被高效率、高精度的数控设备所替代。
数控技术在机械制造业的广泛应用,已成为国民经济发展的强大动力。加入世贸组织后,随着经济的快速发展,中国正逐步成为“世界制造中心”,数控化率已成为衡量一个国家或企业制造技术水平和经济实力的重要指标之一(数控化率:设备拥有量中数控设备所占的比例)。
目前我国机床的数控化率仅为1.9%,而日本高达30%,美国超过了40%。在发达国家数控机床已经普遍大量使用,而我国数控技术应用推广同发达国家相比差距很大。我国数年内将增加40-50万台数控机床,相应需要60-80万数控专业技术人才。
扩展资料:
一、数控技术专业主要职业能力
1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力;
2.具备中等复杂的产品零件图、装配图、数控设备电气原理图的识图能力;
3.具备熟练操作数控车床、数控铣床(加工中心)以及正确选用刀具、量具和夹具的能力;
4.具备手工编制中等复杂零件数控加工工艺及程序的能力;
5.具备熟练使用 CAD/CAM 软件自动编制较复杂零件数控加工程序的能力;
6.具备准确检验零件质量的能力;
7.掌握数控机床装调与维护保养的技能;
8.具备初步的生产管理和生产调度能力。
二、数控技术专业课程与实习实训
1.专业课程
机械制图、公差配合与测量技术、金属切削加工与刀具、金属切削机床、数据加工工艺与编辑、CAD/CAM 技术、机床夹具及其应用、机床控制系统、液压与气动技术等。
2.实习实训
在校内进行钳工、数控车削加工生产、数控铣削(加工中心)加工生产、三坐标测量、CAD/CAM 软件应用等实训。
在装备制造、数据技术企业进行实习。
三、数控技术专业职业资格证书举例
数控车工(中级)、数控程序员(中级、高级)
6.数控技术的发展前景
当然好哟如:4月19日从第七届中国国际机床展获悉,随着科学技术不断发展,数控机床的发展也越来越快,数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。
高性能:随着数控系统集成度的增强,数控机床也实现多台集中控制,甚至远距离遥控。高精度:数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高,而精度的保持性要好。
高速度:数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性:数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展,将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。
模块化:数控机床要缩短周期和降低成本,就必然向模块化方向发展,这既有利于制造商又有利于客户。 我国近几年数控机床虽然发展较快,但与国际先进水平还存在一定的差距,主要表现在:可靠性差,外观质量差,产品开发周期长,应变能力差。
为了缩小与世界先进水平的差距,有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究:1.加大力度实施质量工程,提高数控机床的无故障率。2.跟踪国际水平,使数控机床向高效高精方面发展。
3.加大成套设计开发能力上求突破。4.发挥服务优势,扩大市场占有率。
5.多品种制造,满足不同层次的用户。6.模块化设计,缩短 开发周期,快速响应市场。
数控机床使用范围越来越大,国内国际市场容量也越来越大,但竞争也会加剧,我们只有紧跟先进技术进步的大方向,并不断创新,才能赶超世界先进水平。 中国冶金报 数控技术和装备发展趋势及对策 1 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(it、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面〔1~4〕。 1.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(cirp)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从emo2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。
目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国cincinnati公司的hypermach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。
加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面,国外数控装置的mtbf值已达6 000h以上,伺服系统的mtbf值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。
1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。
但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。
因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。 在emo2001展会上,新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。
德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。 1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋。
7.浅谈数控系统的发展趋势
浅析数控技术的发展趋势 字数:3069 字号:大 中 小 【摘要】:随着计算机业的快速发展,数控技术也发生了根本性的变革,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术,文章结合国内外情况,分析了数控技术的发展趋势。
【关键词】:数控技术; 趋势; 智能 中图分类号:TP6 文献标识码:B 文章编号:1002-6908(2008)0710037-01 1. 引言 数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的,是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础,是现代机床装备的灵魂和核心,有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
2. 国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。
由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC向多变量智能化控制发展,己不适应日益复杂的制造过程,因此,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 3. 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。
从目前世界上数控技术发展的趋势来看,主要有如下几个方面: 3.1 高精度、高速度的发展趋势 尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势,但是科学技术的发展是没有止境的,高精度、高速度的内涵也在不断变化,目前正在向着精度和速度的极限发展。 效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 3.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。
一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
3.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率。
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数控技术研究现状及发展趋势1国内外数控技术发展状况20世纪 人 类 社 会 最 伟 大 的 科 技 成果是计算机的发明与应用,计算机及控制 技 术 在 机 械 制 造 设 备 中 的 应 用 是 世纪内制造业发展的最重大的技术进步。
自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括:车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机,形成庞大的数控制造设备家族,每年全世界的产量有10~20万台,产值上百亿美元。
“十五“刚刚开始,国防科工委就明确提出 了 在 军 工 企业 中 投 入6.8亿 元,用 于 对1.2 -1.8万 台 机 床 的 数 控 化 改造。 目前,国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司,1年生产5万套以上系统,占世界市场约40%左右,其次是德国的西门子公司约占15%以上,再 次 是 德 海 德 汉 尔、西 班 牙 发 格、意 大利菲地亚、法国的NUM、日本的三菱、安川。
国 产 数 控 系 统 厂 家 主 要 有 华 中 数控、北 京 航 天 机 床 数 控 集 团、北 京 凯 恩帝、北 京 凯 奇、沈 阳 艺 天、广 州 数 控、南京 新 方 达、成 都 广 泰 等,国 产 数 控 生 产厂 家 规 模 都 较 小,年 产 都 还 没 有 超 过300~400套。近10年,数控机床为适应加工技术发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。
1.1高速化 由于高速加工技术普及,机床普遍提高各方面速度,车床主轴转速由3 000~4 000r / min提 高 到8 000~10 000r / min,铣床和加工中心主轴转速由4 000~8 000r / min提高到12 000r / min、24 000r / min、40 000r / min以 上 快 速 移 动 速 度 由 过 去的10 ~20m / min提 高 到48m / min、60m /min、80m / min、120m / min,在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,其已由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5~2G,最高可达15G,直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。1.2高精度化 数 控 机 床 的 定 位 精 度 已 由 一 般 的0.01~0.02mm提 高 到0.008mm左 右,亚微米级机床达到0.0005mm左右,纳米级机床达到0.005~0.01μm,最小分辨率为1nm(0.000001mm)的 数 控 系 统 和 机床已有产品。
数控中两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度,插补前多程 序 段 预 读,大 大 提 高 插 补 质 量,并 可进行自动拐角处理等。1.3复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面 体 复 合 加 工 机 床,5轴5联动加工各类异形零件。
也派生出各新 颖 的 机 床 结 构,包 括6轴 虚 拟 轴 机床,串并联铰链机床等。采用特殊机械结 构,数 控 的 特 殊 运 算 方 式,特 殊 编 程要求。
1.4使用 各 种 高 效 特 殊 功 能 的 刀 具 使数控机床“如虎添翼”如 内 冷 钻 头 由 于 使 高 压 冷 却 液 直接冷却钻头切削刃和排除切屑,在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m / min,加工铝件能达5000m /min。
1.5数控机床的开放性和联网管理数 控 机 床 的 开 放 性 和 联 网 管 理 已是使用数控机床的基本要求,它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段,而 且 是 企 业 合 理 化、最 佳 化 利 用 这些制造手段的方法。因此,计算机集成制 造、网 络 制 造、异 地 诊 断、虚 拟 制 造、异 行 工 程 等 等 各 种 新 技 术 都 在 数 控 机床基础上发展起来,这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。
2数控技术的发展趋势2.1性能发展方向(1)高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。
由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以 及 带 高 分 辨 率 绝 对式检测元件的交流数字伺服系统,同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施,机床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化。
柔性化包含两方面:数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大,可裁剪性强,便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性,同一群控系统能依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。(3)工艺复合性和多轴化。
以减少工 序、辅 助 时 间 为 主 要 目 的 的 复 合 加工,正 朝 着 多 轴、多 系 列 控 制 功 能 方 向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。
数控技术轴,西门子880系统控制轴数可达24轴。(4)实时智能化。
早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境,其作用是如何调度任务,以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。
科学技术发展到今天,实时系统和人工智能相互结 合,人 工 智 能 正 向 着 具 有 实 时 响 应的、更 现 实 的 领 域 发 展,而 实 时 系 统 也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展,由此产生了实时智能控制这一新的领域。2.2功能发展方向2.2.1用户界面图形化用 户 界 面 是 数 控 系 统 与 使 用 者 之间的对话接口。
由于不同用户对界面的要求不同,因而开发用户界面的工作量极大,用户界面成为计算机软件研制中最 困 难 的 部 分 之 一。当 前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。
图形 用 户 界 面 极 。
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