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1、数控技术 新乡学院 数控技术 6 1 6 1 数控机床的发展展望数控机床的发展展望 6 2 6 2 柔性制造系统 柔性制造系统 FMSFMS 6 3 6 3 直接数字控制 直接数字控制 DNCDNC 6 4 6 4 计算机集成制造系统 计算机集成制造系统 CIMSCIMS 2 数控技术 第一节 数控机床的发展展望 自动控制理论和伺服驱动技术对数控机床的 功能 动态特性和控制品质具有决定性的影响 在对一个具体的控制装置或系统的设计 仿 真和现场调试中 自动控制理论具有重要的理论 指导作用 在伺服速度环控制中采用前馈控制 使传统 的位置环偏差控制的跟踪滞后现象得到了很大改 善 而且增加了系统的稳定
2、性和伺服精度 第一节 数控机床的发展展望 3 一 自动控制理论和伺服驱动技术 数控技术 二 计算机及信息处理技术 第一节 数控机床的发展展望 计算机技术在数控机床诞生半个世纪中发生 了最具革命性的进步 它包括计算机软件和计算机硬件技术 数据 库技术 以及网络通信技术 而信息处理技术包括信息的存取 运算 判 断 决策和交换 计算机作为信息处理的工具 两者之间具有极为密切的关系 目前的数控系统还引入人工智能 专家系统 模糊控制 人工神经网络和仿真等技术 4 数控技术 三 精密机械技术 第一节 数控机床的发展展望 精密机械技术是数控机床的基础 它包括精 密机械设计和精密机械加工两大方面 精密机械技术
3、 当今正面临着重大的挑战 机械系统自身在结构及传动的精度 刚度 体积 质量和寿命等方面对数控机床仍具有举足 轻重的影响 5 数控技术 四 精密检测和智能化的传感技术 第一节 数控机床的发展展望 精密检测和传感技术一直是闭环和半闭环控 制系统中的关键技术 检测和传感装置则是实现 自动控制的关键环节之一 精密检测和传感的精度与功能直接影响自动 控制的品质 在精度补偿方面发挥重要作用 精密检测的关键元件是传感器 数控系统要 求传感器能快速 精确地获取信息 并在各种各 样的工作环境下能够可靠地运行 6 数控技术 五 网络和通信技术 第一节 数控机床的发展展望 数控系统从控制单台机床到控制多台机床的 分
4、级式控制 需要网络进行通信 网络的主要任务是进行通信 共享信息 这种通信通常分三级 1 工厂管理级 2 车间单元控制级 3 现场设备级 7 数控技术 在20世纪后期形成的以数控技术为中心的柔性 制造技术 预期在未来仍将继续发展并成为加工技 术发展的主流 它的特征可以归结为3F 3I和3S 即 3F表示柔性化 Flexibility 联盟化 Federalization 和新颖化 Fashion 3I表示集成化 Integration 信息化 Information 和智能化 Intelligence 3S表示系统化 System 软件化 Software 和个性化 Specialty 第一节
5、数控机床的发展展望 8 数控技术 第二节柔性制造系统 FMS 第二节柔性制造系统 FMS 一 柔性制造单元 FMC 柔性制造系统 Flexible Manufacturing System 简称FMS 是由数控加工设备 物料运 储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系 统 柔性制造单元FMC的结构形式根据不同的 加工对象 CNC机床的类型与数量以及工件更 换与存储方式的不同 可以多种多样 目前主要 有托盘搬运式和机器人搬运式两大类型 数控技术 托盘搬运式 以北京精密机床厂生产的FMC 1型为例 如图所示 它由卧式加工中心 环形交换工作台 托盘以及托盘交换装置组成 第二节柔性制造系统 FMS
6、10 数控技术 机器人搬运式 第二节柔性制造系统 FMS 11 如图所示为日本日 立精机的一种FMC 它由一台加工中心 一台车削中心 一个 机器人以及两台回转工 作台组成 机器人移动 如图中箭头所示 为 两台机床服务 每台机 床各用一台交换工作台 作为输送与缓冲存储 数控技术 FMS的组成 FMS主要由加工子系统 物料储运子系统 运行控制子系统 刀具子系统和质量监测及监控 子系统五个子系统组成 加工子系统又称加工单元或制造单元 物料储运子系统又称物流系统或称材料仓库 与搬运系统 运行控制子系统 刀具子系统 质量检测及监控子系统 二 柔性制造系统 FMS 第二节柔性制造系统 FMS 12 数控技
7、术 2 FMS的特点 提高了中 小批量零件制造的生产率 缩短了新产品试制的准备时间 减少了工厂的库存零件 节约了生产劳动成本 提高了产品质量 改善了制造厂的工作条件 保证了操作人员的安全 第二节柔性制造系统 FMS 13 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC 第三节第三节 直接数字控制 直接数字控制 DNCDNC 直接数字控制 Direct Numerical Control Distributed Numerical Control 简称DNC 又 称为分布式数字控制 是用一台或几台计算机直是用一台或几台计算机直 接控制若干台数控机床的系统控制方法 又称为接控制若干台数控机床的系统控制方法
8、 又称为 群控 群控 其零部件加工程序或机床程序存放在公用的 存储器中 计算机按照约定及请求 向这些机床 分送程序和数据 并能收集 显示或编辑与控制 过程有关的数据 14 一 概述 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC 1 DNC接口技术研究 DNC接口的通讯功能主要有三种 下传NC程 序 上传NC程序 系统状态采集和远程控制 只具备第一种功能的DNC叫基本DNC 具备前两种功能的叫狭义DNC 三种功能均有的叫广义DNC 日本的FANUC公司研究了两种接口 DNC1 和DNC2 美国各大数控公司推出了各种DNC接口产品 如REMEX DNC RYBETT CAMSHARE DNC 以及SHO
9、PLINK DNC等 二 DNC技术的研究 15 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC 2 DNC结构和DNC通讯结构研究 DNC结构是指DNC主机与数控系统的接口 形式 而DNC通讯结构则指DNC主机与数控系统 的通讯拓朴结构 常见的DNC结构形式有如下几种 接口配置为穿孔机输入接口 接口配置为纸带阅读机输入接口 接口配置为RS232C接口 接口配置为DNC接口 接口配置为网络接口 接口配置为进行直接数控的计算机 16 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC 常见的DNC通讯结构形式有如下几种 点到点式 现场总线式 局域网式 17 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC 3 DNC通讯技术
10、的研究 18 DNC主机与数控系统的通讯采用最多的是串 行通讯 物理接口最常见的是RS232C串行通讯 接口 DNC主机与上层控制计算机的通讯以前主要 是串行通讯 随着网络技术的发展 现在主要采 用的是计算机局域网技术 这部分的技术发展与网络技术的发展密切相 关 主要有以太网 Ethernet 和MAP3 0等 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC 4 DNC应用系统研究 目前国外典型的DNC系统主要有美国 Automation Intelligence 公司NumeridexCAM分 部的SHOPNET DNC系统 美国波音公司军机分 部配置的Cimlinic s的DNC系统 日本FANU
11、C公 司的DNC1和DNC2系统 国内于20世纪70年代开始在DNC方面进行研 究 有一定影响的单位是北京机床研究所 清华 大学 重庆大学 南京航空航天大学 中科院自 动化研究所等 19 数控技术 第三节 直接数字控制 DNC DNC集成技术 DNC系统重构技术 现场总线式通讯结构和局域网式通讯结构 适用于具有DNC接口功能的高档进口数控系统 的DNC系统 生产管理软件 三 DNC的未来发展趋势 数控技术 第四节 计算机集成制造系统 CIMS 第四节第四节 计算机集成制造系统计算机集成制造系统 CIMS CIMS CIMCIM是英文是英文Computer Integrated Computer
12、 Integrated ManufacturingManufacturing的缩写 译为计算机集成制造 的缩写 译为计算机集成制造 CIMSCIMS是在柔性制造技术 计算机技术 信息 技术 自动化技术和现代管理科学的基础上 将 制造工厂的全部生产和经营活动所需的各种分布 的自动化子系统 通过新的生产管理模式 工艺 理论和计算机网络有机地集成起来 以获得适应 于多品种 中小批量生产的高效益 高柔性和高 质量的智能制造系统 21 一 什么是CIM和CIMS 数控技术 第四节 计算机集成制造系统 CIMS 一般CIMS通常由管理信息分系统 设计自动 化分系统 制造自动化分系统 质量保证分系统 计算机网络分系统和数据库分系统六个部分组 成 即CIMS由四个功能分系统和两个支撑分系统 组成 管理信息分系统 工程设计自动化分系统 制造自动化分系统 质量保证分系统 计算机网络分系统 数据库分系统 二 CIMS的结构 22 数控技术 第四节 计算机集成制造系统 CIMS 如图所示为6个分系统的框图及其与外部信息的 联系 23 数控技术 第四节 计算机集成制造系统 CIMS 如图所示功能分系统与支撑分系统间的关系 24 数控技术
