《哈工大数控技术大作业发展过程发展趋势国内外发展现状数控系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈工大数控技术大作业发展过程发展趋势国内外发展现状数控系统（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、哈工大数控技术大作业发展过程 发展趋势国内外发展现状 数控系统 作者： 日期：1 个人收集整理 勿做商业用途Harbin Institute of Technology数控技术大作业题 目： 院 系: 机械制造及其自动化 班 级: XXXXX 姓 名： XX 学 号： XXXXXXXXX 哈尔滨工业大学目 录摘 要：2引 言2一、数控系统的发展过程和趋势2（一）数控系统的发展简史2（二）数控系统发展趋势3二、国外和国内数控系统功能介绍与应用分析5（一）、FANUC的新一代NGC系列数控系统5（二）、三菱数控系统C706（三）、凯恩帝K1000MII6（四）、华中数控HNC19XPM数控装置7（
2、五)、南京华兴数控WA730M-58三、国内数控系统与国外知名数控系统比较9（一）、中高档、中低档数控系统的综合比较9（二)、高档数控系统国内外综合比较9(三）、国内外数控系统的比较与差距10参考文献10调研报告-数控系统的国内外发展及应用现状机电工程学院：XXX 学号：XXXXXXXX摘 要:数控系统是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵的关键零件、要求精密复制的零件。数控系统的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。关键词：数控系统，发展趋势，国内外对比，知名系统引 言从数控系统出现以来，给制造
3、业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高,生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控系统是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控系统为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域:(1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术;（5）传感器技术；（6)软件技术等。一、 数控系统的发展过程和趋势制造业是生产物质财富的产业，机床是制造业的主要生产设备，制造 业中的绝大多数零件都直接或间接地经过机
4、床加工，固此机床(也称工作母机）是制造业的基础。数控系统的出现极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。对于整个制造业来说由于数控系统的大量使用，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短。目前数控系统已经遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。(一）数控系统的发展简史数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下： 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，
5、该公司与美国麻省理工学院（MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，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 Machining 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,先后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
6、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)，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，易于实现智能化,网络化制造.（二）数控系统发展趋势1体系开放化发展计算机技术的飞速发展，推动数控系统更快地更新换代。开放式体系结构使数控
7、系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性,并可以较容易地实现智能化、网络化.1)向未来技术开放：软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容。2)向用户特殊要求开放：更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求； 3)数控标准的建立：标准化的编程语言，既方便用户使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。2。高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机)，主轴最高转速达200000r/min；
8、2)进给率：分辨率为0.01m时,最大进给率达到240m/min可获得复杂型面的精确加工； 3)运算速度: CPU已发展到32位以及64位的数控系统,频率提高到上千兆赫。使得当分辨率为0。1m、0.01m时仍能获得高达24240m/min的进给速度； 4）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0。5s。3。高精度化 数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（
9、日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0。01m/脉冲），位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法； 采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿.研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少6080； 采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的加工精度,以保证机床的定位精度和重复定位精度,使其性能长期稳定，能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并保证零件的加工质量。4。功能复合化 复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要
10、素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。 国内外的多轴加工机床(包括双主轴、双刀架、9轴控制等）以及可实现45轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。 5。控制智能化 随着人工智能技术的发展,为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面： 1）加工过程自适应控制技术 2)加工参数的智能优化与选择 3）智能故障自诊断与自修复技术智能故障回放和故障仿真技术4）智能化交流伺服驱动装置 6驱动并联化 并联运动机床
11、克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷。 并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是 “21世纪新一代数控加工设备.7极端化(大型化和微型化） 国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工（车、铣、磨）机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐
12、渐增大.8信息交互网络化 使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，既可以实现网络资源共享，又能实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理,还可实现数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程诊断、维护等)。9.多轴联动化方向发展在加工自由曲面时，而五轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单,并且能使球头铣刀在铣削三维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显著改善加工表面的粗糙度,多轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。二、 国外和国内数控系统功能介绍与应用分析（一）、FANUC的新一代NGC系列数控系统1。FANUC新一代UGC的3个系列a).0i系列：高可靠性和高性能价格比的
13、CNC, 该系列包括FS0i/0i Mate-MODEL C； b）.16i系列：适合于高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i-MODEL B； c）。30i系列：适于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC,该系列包括 FS30i/31i/32i MODEL A.2这些系列的数控系统主要特点为：(a）。可以满足从低端到高端的需要从一般的车床、铣床、加工中心、磨床到功能齐全的复杂、先进的复合、高精、高速和高效、多轴联动、多工位、多通道数控机床等，都能满足，也可以适应从金切机床到冲压成形机床的不同品种的需要。 (b）。采用最新的硬件技术NGC的30i系列采用了最新的超高速微处理
14、器.另外，除了在液晶显示器的下面配备的横排软键外,还在液晶显示器的旁边新设了竖排软键。利用横竖两排软键，可方便地进行屏幕操作。 (c)。多轴、多通道的数控系统NGC系列新开发的16i系列，轴数有了明显的增加,表2是16i系列的轴数,其中括弧内为旧16i系列的轴数据。 （d)。具有丰富的高精、高速功能i.纳米插补：纳米插补产生以纳米为单位的指令给数字伺服控制器，使数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。ii。AI纳米轮廓控制功能iii.AI纳米高精度控制iv.加速度控制：这个功能可以提高加工表面的质量,减少加工时间。 v。NURBS插补：NURBS是一种自由曲线;当采用CAD设计模具时，NURBS被广泛地用来表示自由曲线 vi。纳米平滑：在模具加工中，可以再现由CAD设计的自由曲面，实现“无研磨”平滑。由于纳米插补使用由CAD/CAM系统创建的微小的线段程序，因此可以继续使用过去已用惯的程序。3。NGC系列5轴加工主要功能： （a）。用于5轴加工的刀具中心点位置控制 （b)。倾斜面加工命令 （c）。用于5轴加工的
