數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

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1、數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)數(shù)控系統(tǒng)是多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī)床的心臟。本文介紹了機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成，重點(diǎn)介紹了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。引言近幾年來(lái)，機(jī)械加工業(yè)大量采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工，普通機(jī)械逐漸被數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、電機(jī)與拖動(dòng)，電子和電力、精密測(cè)量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī)床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)決定了今后發(fā)展數(shù)控機(jī)床是我國(guó)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在各

2、個(gè)機(jī)械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術(shù)裝備。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(cnc)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控(nc)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過(guò)系統(tǒng)控制軟件與硬件的配合，完成對(duì)進(jìn)給坐標(biāo)控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。cnc系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)零件程序編輯、坐標(biāo)系偏移、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數(shù)控機(jī)床按照操作設(shè)計(jì)要求，加工出需要的零件。1數(shù)控系統(tǒng)的組成是由系統(tǒng)程序、輸入輸出設(shè)備、通信設(shè)備、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置等組成。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的

3、核心，數(shù)控裝置有兩種類(lèi)型：一是完全由硬件邏輯電路的專(zhuān)用硬件組成的數(shù)控裝置即nc裝置；二是由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置即cnc裝置。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于數(shù)控裝置后，現(xiàn)在nc裝置已逐步被cnc裝置所取代。數(shù)控系統(tǒng)的硬件除了一般計(jì)算機(jī)具有的cpu、eprom、ram接口外，還具有數(shù)控位置控制器、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入(mda)接口、視頻顯示(crt或lcd)接口和plc接口等。所以cnc裝置是一種專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。目前cnc系統(tǒng)大都采用體積小，成本低，功能強(qiáng)的微處理機(jī)。系統(tǒng)主要由微機(jī)及其相應(yīng)的i／o設(shè)備、

4、外部設(shè)備、機(jī)床控制及其i／o通道組成。數(shù)控系統(tǒng)的軟件分為管理軟件和控制軟件兩種。管理軟件用來(lái)管理零件程序的輸入、輸出、刀具位置、系統(tǒng)參數(shù)、零件程序顯示、機(jī)床狀態(tài)及報(bào)警，故障診斷等。控制軟件由譯碼、插補(bǔ)運(yùn)算、刀具補(bǔ)償、速度控制、位置控制等軟件組成。系統(tǒng)程序存于計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器。所有的數(shù)控功能基本上都依靠該程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。硬件是軟件活動(dòng)的物理基礎(chǔ)。而軟件則是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，整個(gè)cnc裝置的活動(dòng)均依靠系統(tǒng)軟件來(lái)指揮。2數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主

5、要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：2.1性能發(fā)展方面2.1.1高精高速高效化速度效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。若采用高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系統(tǒng)、高分辨率檢測(cè)元件、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)、配套電主軸、直線電機(jī)等技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在今后的幾年，超精密數(shù)控機(jī)床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發(fā)展，匯合而成的新一代數(shù)控機(jī)床。2.1.2柔性化數(shù)控系統(tǒng)采用新一代模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面更寬，可靠性更強(qiáng)，可滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。同一群控系統(tǒng)能根據(jù)不同

6、生產(chǎn)流程，自動(dòng)進(jìn)行信息流動(dòng)態(tài)調(diào)整，發(fā)揮群控系統(tǒng)的功能。2.1.3多軸化多軸聯(lián)動(dòng)加工，零件在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上一次裝夾后，可進(jìn)行自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等操作，完成多工序、多表面的復(fù)合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。2.1.4軟硬件開(kāi)放化用戶(hù)可根據(jù)自己的需要，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，用戶(hù)的使用范圍不再受生產(chǎn)商的制約。2.1.5實(shí)時(shí)智能化在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等方面發(fā)展。如編程專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出了故障時(shí)，診斷、維

7、修等實(shí)現(xiàn)智能化據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量持續(xù)地以年均增長(zhǎng)超過(guò)30%的速度快速增長(zhǎng)。2004年其產(chǎn)量達(dá)52000臺(tái)以上，同比年增長(zhǎng)40%，數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)量約74000臺(tái)，同比年增長(zhǎng)32%。在數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平方面，由于市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，中高檔數(shù)控機(jī)床的開(kāi)發(fā)也取得了較大的進(jìn)展，在五軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工、高速加工、超精加工和數(shù)字化設(shè)計(jì)等一批關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，并形成了一批中檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化基地。但是，另一方面進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機(jī)床消費(fèi)額的增長(zhǎng)趨勢(shì)更快。2004年數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口數(shù)量同比年增長(zhǎng)30%，而進(jìn)口消費(fèi)

8、額的增長(zhǎng)卻達(dá)52%，從而導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)額總額所占比例已不足30%。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)技術(shù)和附加值高的高效精密和高性能大重型數(shù)控機(jī)床需求增長(zhǎng)，要依靠進(jìn)口解決。國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床主要技術(shù)指標(biāo)差距很大。從上世紀(jì)80年