《王红岩-数控》由会员分享，可在线阅读，更多相关《王红岩-数控（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3商丘科技职业学院毕业论文（设计）数控当今的发展方向学院：机械工程 班级：10机电一体化四班 学号：4210050401 姓名：王红岩 1前言1一 实习概况11 实习目的11.1 *11.2 *12 实习时间13 实习单位概况14 实习岗位介绍1二 实习业务工作综述11 *11.1 *11.2 *12 *12.1 *1三 实习体会与收获1185商丘科技职业学院毕业论文（设计）数控的发展方向随着当今社会快速的发展脚步，现在的数控系统有时已经达不到我们想要的标准了。从数控出现1952年美国麻省理工学院研制出第一台实验性数控系统，到现在已经走过了半个世纪历程。随着电子技术和数控技术的飞速发展，当今数
2、控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。一、数控的产生数控机床源于美国，1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，帕森斯公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年研制成功了世界上第一台具有信息存储和处理功能的数控机床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心(MC Machinin
3、g Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，采用了大规模集成电路和小型计算机，出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，采用了微型计算机，这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制
4、程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控
5、制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。二、当今数控的发展现在机床其主要的发展方向有：机床的高速化、精密化、信息化、微型化、智能化、系统的开放性、运用新的材料新结构和新工艺、直接驱动实现完整的加工和虚拟机床制造等；其分别为:（一）机床的高速化顾名思义，高速加工是高性能的机床，以几倍甚至几十倍的加工速度来实现对工件加工的高精度、高效率，最终达到提高生产效率的目的。一般而言，高速加工包含两成含义：一是高主轴转数，一般情况下，主轴转数至少在12000r/min左右，最高可达60000r/min;二是高速进给，进给速度一般在每分钟机密甚至几十米。高速加工技术以其显著的加工优势和无法替代的先进性，首先
6、在国外工艺发达国家中迅速发展起来，其进程也堪称“高速”。随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在 模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。高速化的最终目的是高效化，机床仅是实现高效的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在“刀尖”上。但我国起步较晚，竞争力明显处于劣势，因此推广应用这一先进技术就显得刻不容缓了。我国最近几年机床行业不景气，但数控机
7、床的发展却一枚独秀，在高档数控机床研制开发上发展也很快。2001年在CM2001国际机床展览会上，北京第一机床厂和桂林机床股份有限公司分别展出了主轴转速10000r/min的五轴高速龙门加工中心；北京市机电院的主轴转速15000r/min的五轴高速立式加工中心；清华大学与昆明机床股份有限公司联合研制的XNZ63，采用标准stewan平台结构，可实现六自由度联动；大连机床厂直行研制的并联机床DCB-510，数控系统由清华大学开发，该机床通过并联机构实现X、Y、Z轴直线运动，由串联机构实现A、C轴旋转运动，从而实现五轴联动，其直线快速进给速度可达80m/min,这些机床均已达到国际先进水平。（二）
8、、机床的精密化按照加工精度，机床可分为普通机床、精密机床和超精密机床，加工精度大约每8年提高一倍。由于精密测量是控制高精度加工的前提；当今，车床上安装的电子尺的测量精度高12个数量级以来完成所需要的精度尺寸，目前高精度加工机床一般采用分辨率达0.050.1m的玻璃光栅。数控机床的定位精度即告别微米时代而进入亚微米时代，超精密数控机床正在向纳米进军。在未来10年，精密化与高速化、智能化和微型化混合而成新一代机床。机床的精密化不仅是汽车、电子、医疗器械等工业的迫切需求，还直接关系到航空航天、导弹卫星、新型武器等国防工业的现代化。（三）、机床的信息化机床信息化的典型案例是MAZAK410H，该机床配
9、备有信息塔、实现了工作地自主管理。信息塔具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，下载工作指令和加工程序。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。信息塔实时反映机床工作状态和加工进度，并可以通过手机查询。信息塔同时进行工作地数据统计分析和刀具寿命管理，以及故障报警信息、在线帮助排除。机床操作权限须经质问确认。马扎克加工中心是数控机床信息化和智能化的典型代表。（四）、机床的微型化随着纳米技术和危机系统的迅速发展，开发加工微型零件的机床已经提到日程上来了。微型机床同时具有高速和精密的特点，最小的微型机床可以放在掌心之中，一个微型工厂可以放在手提箱中。操作者通过手柄和监视屏幕控制整个工厂的
10、运作。但从目前微型工厂的发展趋势可以看出：1、微型工厂技术是与所有微小型零件、装置或机械制造工程相对应的技术，它正随着微型化技术的不断深入发展而被提上研究日程。2、微型工厂技术的研究除了日本处于领先地位外，世界各国还大都处于起跑位置。3、微型工厂具有明显节省能源、空间和资源以及灵活性和可控性的优点，不仅是解决制造业所面临的人、机器和环境和谐问题十分有效的手段之一，而且有利于出仅为机械的产业化更能够适应特殊环境的制造，提高产品的附加值，因而具有巨大的经济意义和社会意义。4、通过实现微型工厂，探索新原理、新功能的元件和系统，以实现各种各样的卫星制造模式，这一过程有利于实现技术创新，同时也将有力地促
11、进机械制造与微机械技术技术的交叉发展。（五）、机床的智能化为了进一步提高加工精度，机床的圆周运动精度和刀头点的空间位置，可以通过球杆仪和激光测量后，输入数控系统加以补偿。未来的数控基础囊将会配备各种微型传感器，以监控切削刀、振动、热变形等所生产的误差，并制动加以补偿或调整机床工作状态，以提高机床的工作精度和稳定性。（六）、数控系统开放性数控系统的开放式大势所趋。目前开放式所控系统有三种形式：1）全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开放控制系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2）嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作
12、为人机界面和网络通信。3）融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能。（七）、运用新材料新结构和新的工艺过程机床高速化和精密化要求机床的结构简单化和轻量化，以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如，借助有限元分析对机床构件进行优化，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走行使用。其除了金属切削和锻压成型外，新的加工工艺方法和过程层出不穷，机床的概念正在变化。激光加工领域日益扩大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三维加工激光热处理、激光直接金属制造等应用日益广泛。电加工、超声波加工、叠成铣削、快速成型
13、技术、三维打印技术各显神通。（八）、直接驱动技术在传统机床中，电动机和机床部件是借助耦合元件，如皮带、齿轮和联轴节等加以连接，实现部件所需的移动或旋转，机和点是分家的。直接驱动技术是将电动机与机械部件集成为一体，成为机电一体化功能部件，如直线电动机、电主轴、点滚珠丝杆和力矩电动机等。直接驱动技术简化了机床结构，提高了机床的刚度和动态性能，运动速度和加工精度。（九）、实现完整的加工过程70年代出现的加工中心开多工序集成之先河，现已发展到完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。由于减少装卡次数提高了加工精度，易于保证过程的高可靠和实现零缺陷生产。此外，完整加工缩短了加工过程链和辅助时间
14、，减少了机床台数，简化了物料流，提高了生产设备的柔性，生产占地面积小，使投资更加有效。（十）、虚拟机床和虚拟制造虚拟数控机床的应用给制造业带来了革命性的飞跃，为了加快新机床的开发速度和质量，在设计阶段借助虚拟现实技术，由于虚拟数控机床是数字模型，所以容易实现对数字模型进行显示、分析、传递和迭代更新，为设计提供并行作业的可能，用经济快捷的方式提高产品设计品质，缩短产品开发周期。它可以在机床还没有制造出来以前，就能够评价机床设计的正确性和实用性能，在早期发现设计过程的各种失误，减少损失，提高新机床开发的质量。利用机床加工的全过程与用户的交互功能，可以为企业、学校的数控人才培养提供快速、安全且不消耗资源的有效手段，并帮助机床制造商远程逼真地掩示其产品。为制造业提供最佳的发展以及未加工过程的优化提供决策依据。最近，国外主要的系统开发商在6轴联动控制系统的研究上已经取得和很大进展，在6轴联动加工中心上可以使用非旋转刀具加工任意形状的三维曲面，且却深可以很薄，但加工效率太低一时尚男实用化。电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控系统技术水平大大提高，出尽了数控机床产业的蓬勃发展，也出尽了现代制造技术的快速发展。数控机床性能在高速度、高精度、高可靠性和复合化、网络化、智能化、柔性化、绿色化等方面取得了长足的进步。同时现代制造业也正在迎来一场新的技术革命。8
