數(shù)控技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目 數(shù)控技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向 </p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 10級(jí)機(jī)電一體化十班 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 </p><p>　　撰寫日期：2012年 10月 09 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工、機(jī)械制造中未來(lái)前景或發(fā)展方向進(jìn)行了探討，并分析了其未來(lái)的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和智能化.開(kāi)放式.網(wǎng)絡(luò)化的模式的主要趨勢(shì)！在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子

3、、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)。目前數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性的變革，基于pc的第六代智能化、信息化、環(huán)保化、設(shè)計(jì)模塊化、高速高效化、精密化、復(fù)合化、多功能化的新一代數(shù)控機(jī)床在國(guó)際貿(mào)易中充分顯示我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；機(jī)械加工；機(jī)械制造 </p><p><b>　　1 引言</b&

4、gt;</p><p>　　數(shù)控技術(shù)自1948年誕生以來(lái)經(jīng)過(guò)了六十多年的發(fā)展與創(chuàng)新已經(jīng)愈加成熟，隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展數(shù)控技術(shù)已經(jīng)向著高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化等方向發(fā)展，體積愈小、精度愈高、智能化程度愈高。中國(guó)作為一個(gè)制造大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外同行的差距還很大。中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，

5、應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造、從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。</p><p>　　2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史</p><p>　　1948年美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)

6、用樣板的加工設(shè)備。由于樣板的形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機(jī)床的設(shè)想。</p><p>　　1949年，該公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)開(kāi)始共同研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件。</p><p>　　1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為加工中心( MC

7、Machining Center)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代。</p><p>　　1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。</p><p>　　60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 CNC)，使數(shù)控裝置

8、進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。 </p><p>　　1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)稱 MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件

9、等功能。</p><p>　　20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機(jī)上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。</p><p>　　現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control 簡(jiǎn)稱：CNC），目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控

10、制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)信息化的重要組成部分。</p><p>　　3 國(guó)內(nèi)數(shù)控發(fā)展概況</p><p>　　近年來(lái)我國(guó)在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是有目共睹的，無(wú)論是從產(chǎn)品種類、產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量、還是技術(shù)水平都取得很大發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)

11、可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有1500多種，幾乎覆蓋整個(gè)金屬切削機(jī)床的類別和主要的鍛壓機(jī)械，可與日本美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家并駕齊驅(qū)。這也標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。</p><p>　　近年來(lái)我國(guó)機(jī)床行業(yè)不斷為國(guó)家重點(diǎn)工程和國(guó)防建設(shè)提供高水平數(shù)控設(shè)備的任務(wù)。如國(guó)產(chǎn)XNZD2415型數(shù)控門混聯(lián)機(jī)床，吸收并聯(lián)機(jī)床的配置靈活與多樣性和傳統(tǒng)機(jī)床加工范圍大的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)兩自由度平行四邊形并聯(lián)機(jī)構(gòu)形成基礎(chǔ)龍門，在并聯(lián)平臺(tái)上附加兩自由度

12、串聯(lián)結(jié)構(gòu)的A、C軸擺角銑頭，配以工作臺(tái)的縱向移動(dòng)，可完成五自由度的運(yùn)動(dòng)。這種構(gòu)型為國(guó)際首創(chuàng)?；赗T-Linux開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)具有的可靠性與實(shí)時(shí)性能在同一網(wǎng)絡(luò)中與多臺(tái)PLC相連接可控制機(jī)床的五軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。該機(jī)床的作業(yè)空間4．5mx1．6mx1．2m，A軸轉(zhuǎn)角±1050,C軸連續(xù)轉(zhuǎn)角0一4000，主軸轉(zhuǎn)速(無(wú)級(jí))最高10000r/min，重復(fù)定位精度±0．01mm，可實(shí)現(xiàn)三維立體曲面如水輪機(jī)葉片，導(dǎo)葉的五軸聯(lián)

13、動(dòng)高速切削加工。在加工精度方面，近10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)（0.01μm）?？?軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展。采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)</p><p>　　我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò)“六五

14、”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”， 1998～2004年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開(kāi)始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，但進(jìn)出口逆差嚴(yán)重，國(guó)產(chǎn)機(jī)床市場(chǎng)占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機(jī)床進(jìn)口額為8.78億美元（7

15、624臺(tái)），2003年達(dá)27.1億美元（23320臺(tái)），相當(dāng)于同年國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的2.7倍。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。  

16、0; 我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服</p><p><b>　　4國(guó)外數(shù)控發(fā)展概況</b></p><p>　　50年代，數(shù)控機(jī)床研制成功是制造技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重大突破，標(biāo)志著制造技術(shù)領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)時(shí)代的開(kāi)始，是現(xiàn)代制造高技術(shù)的基礎(chǔ)，具有重要的實(shí)際意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都十分重視數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，有

17、些動(dòng)向和趨勢(shì)值得我們注意和借鑒。數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的控制中樞，是關(guān)鍵而且發(fā)展最快的組成部分，是數(shù)控技術(shù)不斷進(jìn)步的標(biāo)志。一般來(lái)講，數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控裝置和伺服裝置。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)的關(guān)鍵在于數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)模生產(chǎn)。</p><p>　　日本是數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)大國(guó)，F(xiàn)ANUC公色有年產(chǎn)六萬(wàn)多套數(shù)控系統(tǒng)的能力，占世界總產(chǎn)量的一半以上。1987年推出了至今仍占領(lǐng)先地位的FANUC-16、FANUC-18和FANUC-20等系統(tǒng)，在國(guó)

18、際上一直占有優(yōu)勢(shì)。另外MAZAK公司和MITSUBISH等公司等也具有較強(qiáng)的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)能力。</p><p>　　進(jìn)入80年代美國(guó)的制造業(yè)開(kāi)始衰退，為了重振機(jī)床工業(yè)，各界人士一直不斷采取措施。其中最引人矚目的是1986年由美國(guó)總統(tǒng)里根提出的振興美國(guó)國(guó)內(nèi)機(jī)床工業(yè)的行動(dòng)計(jì)劃。它的目標(biāo)是使美國(guó)的機(jī)械制造業(yè)重新獲得世界領(lǐng)先地位。為此，成立了國(guó)家制造科學(xué)中心（NCMS），總部設(shè)在底特律。行動(dòng)計(jì)劃得到美國(guó)工業(yè)界和國(guó)防部的一致

19、支持，其中的一項(xiàng)重要計(jì)劃是空軍與NCM共同領(lǐng)導(dǎo)下的“下一代工作站/機(jī)床控制器”體系結(jié)構(gòu)的研究計(jì)劃。</p><p>　　德國(guó)則參與了歐共體的ESPRIT計(jì)劃，通過(guò)向德國(guó)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)撥款，支持?jǐn)?shù)控技術(shù)的應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)工作。法國(guó)、意大利等西方國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)也在開(kāi)展數(shù)控體系結(jié)構(gòu)的研究工作。所有這一切都預(yù)示著新一代數(shù)控系統(tǒng)的誕生。</p><p><b>　　5 結(jié)語(yǔ)</b>

20、;</p><p>　　近年來(lái)，由于微電子及功率電子技術(shù)的迅速發(fā)展和以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的高精度、高速響應(yīng)交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，使數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，各性能指標(biāo)大為提高，具有以下特點(diǎn)：1.開(kāi)放式、多模塊化、多處理器結(jié)構(gòu)2.不斷完善的工作站功能3.豐富的編4.采用先進(jìn)、高效率的精度保障技術(shù)5.通訊聯(lián)網(wǎng)功能不斷加強(qiáng)6.智能化。</p><p>　　總之，數(shù)控技術(shù)正在向高精度、高效率、高柔性和

21、智能化方向發(fā)展。可以想象一臺(tái)具有聯(lián)網(wǎng)通訊能力，集前臺(tái)控制，后臺(tái)生產(chǎn)準(zhǔn)備和管理于一體，既可以作為單元控制器使用，同時(shí)又可進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化、監(jiān)控，為上級(jí)控制器提供現(xiàn)場(chǎng)信息的高可靠性只能CNC工作站，將從根本上改變現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，對(duì)于FMS的實(shí)用化、標(biāo)準(zhǔn)化和商品化亦將發(fā)揮重要作用。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言