數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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1、數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢前言數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其水平高低和擁有量多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。工業(yè)發(fā)達(dá)國家把數(shù)控機(jī)床視為具有高技術(shù)附加值和高利潤的重要出口產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床已成為關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床集機(jī)械制造技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)和自動化技術(shù)等為一體，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷地發(fā)展與創(chuàng)新。作為一本數(shù)控機(jī)床教材如何在眾多的技術(shù)內(nèi)容中抓住本質(zhì)、提取精華、突出重點(diǎn)，少而精地奉獻(xiàn)給讀者，是本書的編寫難點(diǎn)，也是特色所在。本書編寫既注重應(yīng)用性，又考慮到理論基

2、礎(chǔ)，同時還考慮其最新技術(shù)，理論敘述力求通俗易懂。內(nèi)容是以數(shù)控加工信息流為主線順序展開，先后闡述了數(shù)控編程的基礎(chǔ)及方法、計算機(jī)數(shù)控裝置的硬軟件、數(shù)控裝置的軌跡控制原理、數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)工作原理，同時還敘述了數(shù)控技術(shù)的基本概念、數(shù)控機(jī)床的檢測裝置、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的故障診斷、數(shù)控自動編程以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展等內(nèi)容。1國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)人類社會最偉大的科技成果是計算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50個年頭

3、。數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機(jī)，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬臺，產(chǎn)值上百億美元。“十五“剛剛開始，國防科工委就明確提出了在軍工企業(yè)中投入6．8億元，用于對1．2－1．8萬臺機(jī)床的數(shù)控化改造。目前，國際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本FANUC公司，1年生產(chǎn)5萬套以上系統(tǒng)，占世界市場約40％左右，其次是德國的西門子公司約占15％以上，再次是德海德漢爾、西班牙發(fā)格、意大利菲地亞、法國的NUM、日本的三菱、安川。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝

4、、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數(shù)控、南京新方達(dá)、成都廣泰等，國產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒有超過300～400套。近10年，數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)發(fā)展，在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。1．1高速化由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高各方面速度，車床主軸轉(zhuǎn)速由3000～4000r／min提高到8000~10000r／min，銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r／min提高到12000r／min、24000r／min、40000r／min以上快速移動速度由過去的10～20m／min提高到48m／min、60m／min、80m

5、／min、120m／min，在提高速度的同時要求提高運(yùn)動部件起動的加速度，其已由過去一般機(jī)床的0．5G（重力加速度）提高到1．5～2G，最高可達(dá)15G，直線電機(jī)在機(jī)床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)。1．2高精度化數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0．01～0．02mm提高到0．008mm左右，亞微米級機(jī)床達(dá)到0．0005mm左右，納米級機(jī)床達(dá)到0．005～0．01μm，最小分辨率為1nm（0．000001mm）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已有產(chǎn)品。數(shù)控中兩軸以上插補(bǔ)技術(shù)大大提高，納米級插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達(dá)到1μ的圓度，插補(bǔ)前多程

6、序段預(yù)讀，大大提高插補(bǔ)質(zhì)量，并可進(jìn)行自動拐角處理等。1．3復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn)如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。也派生出各新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括6軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)鉸鏈機(jī)床等。采用特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。1．4使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床“如虎添翼”如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達(dá)1000m／min，加工鋁件能達(dá)5000m／min。1．5數(shù)控機(jī)床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理數(shù)控機(jī)床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機(jī)床

7、的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機(jī)床開動率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來，這必然成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢2．1性能發(fā)展方向（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機(jī)床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高

8、。（2）柔性化。柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能