淺談數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了在我國加入WTO和對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提

2、高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：1.機械制造技術(shù)；

3、2.信息處理、加工、傳輸技術(shù)；3.自動控制技術(shù)；4.伺服驅(qū)動技術(shù)；5.傳感器技術(shù)；6.軟件技術(shù)等。</p><p>　　關(guān) 鍵 詞： 數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用 ；發(fā)展</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、緒 論…………………………………………………………………2</p><p>　　

4、（一）數(shù)控技術(shù)的概述………………………………………………2</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)簡介…………………………………………………2</p><p>　　二、數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)…………………………………………3</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控系統(tǒng)的控制原理…………………………………………3</p><p>　　1.計算機數(shù)控系統(tǒng)

5、…………………………………………4</p><p>　　2.CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) …………………………………… 5</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)…………………………………………6</p><p>　　三、數(shù)控機床的應(yīng)用 ……………………………………………………12</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控機床的概述 …………………………

6、…………………12</p><p>　　（二）數(shù)控機床精度的選擇 ………………………………………13</p><p>　?。ㄈ?shù)控機床故障實用診斷技術(shù)及方法 ………………………14</p><p>　　（四）數(shù)控機床的維護(hù) ……………………………………………17</p><p>　?。ㄎ澹?shù)控機床分類 ………………………………………………2

7、0</p><p>　　四、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 ………………………………………………22</p><p>　?。ㄒ唬?shù)控技術(shù)發(fā)展概況 …………………………………………22</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 …………………………………………23</p><p>　　結(jié) 論………………………………………………………………………27&

8、lt;/p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………28</p><p>　　致 謝………………………………………………………………………28</p><p>　　淺談數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　?。ㄒ唬?shù)控技術(shù)的

9、概述</p><p>　　數(shù)控技術(shù)是一種集機、電、液、光、計算機、自動控制技術(shù)為一體的知識密集型技術(shù)，它是制造業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，同時也是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。在發(fā)達(dá)國家中，數(shù)控機床已經(jīng)普遍大量使用，而我國數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用同發(fā)達(dá)國家相比差距很大，目前我國機床的數(shù)控化率僅為1.9％，而日本高達(dá)30％，美國超過了40％，國家規(guī)劃在2010年前，使數(shù)控化率達(dá)10％以上。數(shù)控化率每

10、增加一個百分點，需要5-6萬臺數(shù)控機床。這樣算來，我國數(shù)年內(nèi)將增加40-50萬臺數(shù)控機床，相應(yīng)需要60-80萬數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。</p><p>　　特別是我國加入WTO后，越來越多的發(fā)達(dá)國家把制造基地轉(zhuǎn)入中國，我國將成為二十一世紀(jì)的“國際制造業(yè)加工中心”，全國制造企業(yè)數(shù)控化是國家制定的一項科技戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，數(shù)控及其應(yīng)用技術(shù)將成為各類加工企業(yè)的主要基本技術(shù)</p><p><b>

11、;　?。ǘ?shù)控技術(shù)簡介</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對機床運動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控(NC)機床。數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動器及進(jìn)給裝置等部分。</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，是新一

12、代生產(chǎn)技術(shù)、計算機集成制造系統(tǒng)等的技術(shù)集合?，F(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)是機械加工自動化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實力的水平。它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。</p>

13、;<p>　　數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工操作數(shù)控機床。在加工中工零件的特點是：被加工零件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能地對工件各加工面自動地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝

14、夾、測量和機床的調(diào)整時間及工件周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。</p><p>　　二、數(shù)控技術(shù)的分類及關(guān)鍵技術(shù)

15、 </p><p>　　（一）數(shù)控系統(tǒng)的控制原理</p><p>　　1.計算機數(shù)控系統(tǒng) </p><p>　?。?）CNC系統(tǒng)的組成與特點</p><p>　　(

16、2)CNC系統(tǒng)由硬件和軟件組成，其組成框圖如圖2-1所示。</p><p>　　根據(jù)上述組成框圖，CNC系統(tǒng)有如下特點： 1.靈活性　對于NC系統(tǒng)，一旦提供了某些控制功能，就不能被改變，除非改變硬件。而CNC系統(tǒng)，只要改變相應(yīng)的軟件即可，而不要改變硬件。2.通用性　在CNC系統(tǒng)中，硬件采用通用的模塊化結(jié)構(gòu)，而且易于擴(kuò)展，并結(jié)合軟件變化來滿足數(shù)控機床的各種不同要求。接口電路由標(biāo)準(zhǔn)電路組成，給機床廠和用戶帶來了很大方

17、便。這樣用一種CNC系統(tǒng)就能滿足多種數(shù)控機床的要求，當(dāng)用戶要求某些特殊功能時，僅僅改變某些軟件即可。3.可靠性　CNC系統(tǒng)中，零件數(shù)控加工程序在加工前一次性全部輸入存儲器，并經(jīng)過模擬后才被調(diào)用加工，這就避免了在加工過程中由于紙帶輸入機的故障產(chǎn)生的停機現(xiàn)象。許多功能都由軟件完成，硬件結(jié)構(gòu)大大簡化，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的采用，可靠性得到很大的提高。4.數(shù)控功能多樣化　CNC系統(tǒng)利用計算機的快速處理能力，可以實現(xiàn)許多復(fù)雜的數(shù)控功能，

18、如多種插補功能、動靜態(tài)圖形顯示、數(shù)字伺服控制等。5.使用維護(hù)方便　有的CNC系統(tǒng)含有對話編程、圖形編程、自動在線編程等功能，使編程工作簡單方便。編好的程序通過模擬運行，很容易檢查程序是否正確。CNC系統(tǒng)中還含有診斷程序，使得</p><p>　　2.CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控裝置、輸入/輸出裝置、驅(qū)動裝置和機床電器邏輯控制裝置等組成，這四部分之間通過I/

19、O接口互連。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其軟件和硬件來控制各種數(shù)控功能的實現(xiàn)。輸入/輸出裝置主要有鍵盤、紙帶閱讀機、軟盤驅(qū)動器、通信裝置、顯示器等，用以控制數(shù)據(jù)的輸入/輸出，監(jiān)控數(shù)控系統(tǒng)的運行，進(jìn)行機床操作面板及機床機電控制/監(jiān)測機構(gòu)的邏輯處理和監(jiān)控，并為數(shù)控裝置提供機床狀態(tài)和有關(guān)應(yīng)答信號。機床電器邏輯控制裝置接受數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)控輔助功能控制命令，實現(xiàn)數(shù)控機床的順序控制。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中機床電器邏輯控制裝置已經(jīng)被可編程序控制器（PLC）

20、取代。驅(qū)動裝置一般是以軸為單位的獨立體，用以控制各軸的運動。數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)按CNC裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結(jié)構(gòu)和功能模塊（小板）結(jié)構(gòu)；按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個人計算機式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置中微處理器的個數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　大板結(jié)構(gòu)<

21、;/b></p><p>　　大板結(jié)構(gòu)CNC系統(tǒng)的CNC裝置由主電路板、位置控制板、PC板、圖形控制板、附加I/O板和電源單元等組成。主電路板是大印制電路版，其它電路板是小板，插在大印制電路板上的插槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)類似于微型計算機的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　功能模塊結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　在這種結(jié)構(gòu)中，整個CNC裝置按功

22、能模塊化分為若干個模塊，硬件和軟件的設(shè)計都采用模塊化設(shè)計，每一個功能模塊做成尺寸相同的印制電路板，相應(yīng)功能模塊的控制軟件也模塊化。用戶根據(jù)需要選用各種控制單元母板及所需功能模板，將各功能模板插入控制單元母板的槽內(nèi)，就組成了自己需要的CNC系統(tǒng)的控制裝置。常用的功能模板有CNC控制板、位置控制板、PC板、存儲器板、圖形板和通信板等。FANUC系統(tǒng)15系列就采用了功能模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（2）單微處理器

23、結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　單微處理器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　在單微處理器結(jié)構(gòu)中，只有一個微處理器，以集中控制、分時處理數(shù)控裝置的各個任務(wù)。其它功能部件，如存儲器、各種接口、位置控制器等都需要通過總線與微處理器相連。</p><p>　　圖2-2是單微處理器結(jié)構(gòu)圖。</p><p><

24、;b>　　多微處理器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的增加、數(shù)控機床的加工速度的提高，單微處理器數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足要求，因此，許多數(shù)控系統(tǒng)采用了多微處理器的結(jié)構(gòu)。若在一個數(shù)控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數(shù)據(jù)總線或通信方式進(jìn)行連接，共享系統(tǒng)的公用存儲器與I/O接口，每個微處理器分擔(dān)系統(tǒng)的一部分工作，這就是多微處理器系統(tǒng)。如圖2-3所示的數(shù)控系統(tǒng)帶有4個CPU

25、。目前使用的多微處理器系統(tǒng)有三種不同的結(jié)構(gòu)，即主從式結(jié)構(gòu)、總線式多主CPU結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　數(shù)控裝備的高速度、高精度、高柔性和高自動化程度，向數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)提出了新的要求，下面主要從數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動系統(tǒng)方面介紹其關(guān)鍵技術(shù)。要實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對由微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)行高速處理，以計算出伺

26、服電機的移動量，同時要求伺服電機能高速度地作出反應(yīng)。采用32位微處理器，是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。在數(shù)控設(shè)備高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機與主軸連接成一體，從而可將主軸轉(zhuǎn)速大大提高。采用直線電機技術(shù)來替代目前機床傳動中常用的滾珠絲杠技術(shù)，在提高輪廓加工速率的同時，提高了加速度。</p><p>　　1.除不斷采用新型功能部件外，還需在以下幾個方面進(jìn)行深入研究： <

27、;/p><p>　　（1）高速加工動力學(xué)建模及控制</p><p>　　高速運動下的對象已經(jīng)不能用純靜態(tài)的方法處理，數(shù)控問題也不再能歸結(jié)為幾何問題或靜力學(xué)問題。作為一個動態(tài)對象，它并不是“亦步亦趨”地跟隨所施加的控制，而力圖表現(xiàn)出它的“個性”；另一方面，所施加的控制必須充分顧及被控制對象的動態(tài)特性，才能得到預(yù)期的控制效果。因此，已經(jīng)不能像傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)那樣，可以將控制系統(tǒng)與被控制對象分開來研究

28、和制造，而必須作為一個整體來處理，研究其在高速狀態(tài)下的動力學(xué)問題，以及超高速運動控制條件下光、電信號的時滯影響及其消除的問題。在高速情況下，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對象為一體的整體動力學(xué)建模、基于整體動力學(xué)模型的非線性控制策略、智能化控制方法等。</p><p>　?。?）機電特性參數(shù)的辨識、分析與控制優(yōu)化</p><p>　　高速控制的核心在于實現(xiàn)高加速度，為此需要使伺服機構(gòu)處于最佳工作

29、狀態(tài)，從而獲得系統(tǒng)最大運動加速度。因此，基于系統(tǒng)整體建模的加速度控制曲線選擇、伺服機電參數(shù)的辨識優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前研究的熱點。 </p><p>　?。?）高速、高精插補運算和控制算法</p><p>　　高速、高精插補是將復(fù)雜軌跡按控制規(guī)律分解成伺服控制指令。輪廓加工時，加工程序由巨量微小線段構(gòu)成，高速加工除需保證微段程序連續(xù)執(zhí)行外，還需根據(jù)軌跡變化及時預(yù)測各軸狀態(tài)，實現(xiàn)高

30、加速度運行要求。這就要求對微段程序的高速、高精插補、高速預(yù)處理，微段程序的加減速控制，超前G代碼預(yù)測(Look ahead)，復(fù)雜軌跡的直接插補以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行深入的研究。 </p><p>　?。?）面向高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法</p><p>　　傳統(tǒng)的數(shù)控編程解決了中低速加工中的刀位軌跡生成問題，但是高速加工卻對數(shù)控編程從原理與方法上提出了更高的要求。為此,必須在研究高

31、速加工工藝機理的基礎(chǔ)上，研究適用于高速高精加工的數(shù)控編程原理及方法。在這方面，高速加工工藝機理、高速加工工藝參數(shù)知識庫、基于高速加工非線性運動誤差補償?shù)牡段卉壽E規(guī)劃、加工程序平滑過渡、高速加工中進(jìn)給速度優(yōu)化、基于STEP標(biāo)準(zhǔn)、面向加工特征的高級NC代碼語言等都是需要研究的內(nèi)容。 </p><p><b>　　2.高精度化技術(shù)</b></p><p>　　提高數(shù)控機床的

32、加工精度，一般可通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機床誤差補償技術(shù)來實現(xiàn)。</p><p>　　在減少CNC系統(tǒng)控制誤差方面，通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，提高位置檢測精度的方法。然而在高速、高精加工的情況下，在線動態(tài)測量和補償存在著高精度與大量程幾何量之間的矛盾，是傳統(tǒng)檢測方法難以完成的。因此，需要研究新的測量和補償機理，即進(jìn)行高精度、大量程幾何量的在線動態(tài)檢測原理研究，以及控制誤差的在線和實時檢測、預(yù)報和補償方法等

33、研究，在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法。為解決在高速、高精加工中的小步長與大行程之間的矛盾，需要研究新的高速驅(qū)動原理及機構(gòu)。</p><p>　　在機床誤差補償技術(shù)方面，除采用齒隙補償、絲杠螺距誤差補償和刀具補償?shù)燃夹g(shù)外，近年來對設(shè)備熱變形誤差補償和空間誤差綜合補償技術(shù)的研究已成為世界范圍的研究課題。 </p><p><b>　　3.智能化技術(shù)</b>

34、</p><p>　　模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、知識庫、以范例和模型為基礎(chǔ)的決策系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等理論與技術(shù)的發(fā)展及其在制造業(yè)中的成功運用，為數(shù)控設(shè)備智能化水平的提高建立了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。智能化正成為數(shù)控設(shè)備研究及發(fā)展的熱點，目前采取的主要技術(shù)措施包括： </p><p>　?。?）自適應(yīng)控制技術(shù)</p><p>　　提高加工效率是制造加工技術(shù)發(fā)展永恒追求的目標(biāo)?，F(xiàn)

35、在的數(shù)控機床對加工過程的控制還是開環(huán)控制，即它們只能忠實地執(zhí)行人們預(yù)先為它編好的加工程序，而對加工過程中工況的變化，缺乏相應(yīng)的識別能力和足夠的自律控制能力。因此，零件的加工質(zhì)量和加工效率強烈地依賴于工藝人員的經(jīng)驗和知識。此外，加工狀況復(fù)雜多變，工藝人員為了確保安全往往選擇較保守的加工參數(shù)，使加工效率和質(zhì)量的提高受到限制。同時，加工狀況(如刀具狀況、加工中的振動等)將直接影響設(shè)備加工的效率、質(zhì)量和安全，這種情況在銑削加工大型零件(如加工大

36、型水輪機葉片)時更是如此。因此，加工過程的自適應(yīng)控制技術(shù)，對提高大型零件加工的效率，保障加工設(shè)備安全可靠運行是十分重要的。 </p><p>　　加工過程的自適應(yīng)控制技術(shù)是指數(shù)控裝備能檢測對自己有影響的信息，并自動連續(xù)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。如通過監(jiān)控切削過程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切削力及零件的加工質(zhì)量等，向數(shù)控系統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實現(xiàn)自適應(yīng)

37、調(diào)節(jié)，以提高加工精度和降低工件表面粗糙度，并保證加工設(shè)備安全。有資料表明，應(yīng)用該技術(shù)在銑削加工時其效率可以提高30％左右。 </p><p><b>　?。?）專家系統(tǒng)技術(shù)</b></p><p>　　將專家的經(jīng)驗和切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存人計算機中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過優(yōu)化的切削參數(shù)，使加工系統(tǒng)始終處于最優(yōu)和最經(jīng)濟(jì)的

38、工作狀態(tài)，從而達(dá)到提高編程效率和降低對操作人員的技術(shù)要求，大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間的目的。 </p><p>　?。?）故障自診斷技術(shù)</p><p>　　故障診斷專家系統(tǒng)是診斷裝置發(fā)展的最新動向，它為數(shù)控設(shè)備提供了一個包括二次監(jiān)測、故障診斷、安全保障和經(jīng)濟(jì)策略等方面在內(nèi)的智能診斷及維護(hù)決策信息集成系統(tǒng)。 </p><p>　　（4）智能化交流伺服驅(qū)動技術(shù)</p&

39、gt;<p>　　目前已開始研究能自動識別負(fù)載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳運行參數(shù)。 </p><p><b>　　4.網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)</b></p><p>　　數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是指能支持遠(yuǎn)程監(jiān)視、診斷和控制，支持網(wǎng)絡(luò)制造資源共享、支持裝備參與網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下制造系統(tǒng)集成的技術(shù)。其主要技

40、術(shù)內(nèi)容有： </p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備的集成技術(shù)</p><p>　　研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)控裝備網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)(包括裝備間的互連技術(shù)和裝備內(nèi)部的互連技術(shù))，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)字化制造裝備分布式協(xié)同處理技術(shù)和異構(gòu)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)等。 </p><p>　　（2）遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)</p><p>　　研究實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的特

41、征提取、識別和融合，診斷知識的組織以及推理算法，實時可靠的通信協(xié)議及數(shù)據(jù)的共享標(biāo)準(zhǔn)等；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)控裝備運行狀態(tài)的智能檢測、監(jiān)控和診斷技術(shù)；數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)全局調(diào)度技術(shù)、遠(yuǎn)程設(shè)計編程技術(shù)及遠(yuǎn)程操作技術(shù)等。 </p><p>　　（3）網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的研究</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)制造環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)除了用于傳輸加工程序、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作和控制和遠(yuǎn)程診斷外，更為重要的是進(jìn)一步提高機床的生產(chǎn)率。為此需要

42、研究網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)CAD／CAM系統(tǒng)，面向網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境的數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)安全機制與防范技術(shù)等。</p><p><b>　　三、數(shù)控機床的應(yīng)用</b></p><p>　?。ㄒ唬?shù)控機床的概述</p><p>　　數(shù)控機床起源于美國。1947年，美國帕森斯（Parsons）公司為了精確地制作直升機機翼、槳葉和飛機框架，提

43、出了用數(shù)字信息來控制機床自動加工外形復(fù)雜零件的設(shè)想，他們利用電子計算機對機翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對加工路徑的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0015英寸（0.0381mm）。1949年，美國空軍為了能在短時間內(nèi)制造出經(jīng)常變更設(shè)計的火箭零件，與帕森斯公司和麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機構(gòu)研究所合作，于1952年研制成功世界上第一臺數(shù)控機床——三坐標(biāo)立式銑床，可控制銑刀進(jìn)行連續(xù)空間曲面的加工，揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。

44、很快，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用從美國逐步推廣到歐洲地區(qū)和日本等國。我國于1958年也開始進(jìn)行數(shù)控機床的研制工作，并取得了一定的成效。在某些領(lǐng)域，如大型車銑復(fù)合加工中心技術(shù)水平已達(dá)到了國際當(dāng)代水平。</p><p>　　數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)已先后經(jīng)歷了兩個階段、六個時代的發(fā)展：電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器及基于PC機的通用CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱為硬件連接數(shù)控（NC系統(tǒng)），其特點是具有很多硬件電路

45、和連接結(jié)點，電路復(fù)雜，可靠性不好；后三代為第二階段，稱為計算機軟件系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)），主要由計算機硬件和軟件組成，其最突出的特點是利用存儲器里的軟件控制系統(tǒng)工作，這種系統(tǒng)容易擴(kuò)展功能，柔性好，可靠性高?，F(xiàn)在，開放式數(shù)控系統(tǒng)（ONC系統(tǒng)）正得到快速發(fā)展和應(yīng)用。數(shù)控機床的類型，已從最初單一的銑床類數(shù)控機床，發(fā)展到如今的金屬切削類、金屬成型類、特種加工類和特殊用途類數(shù)控機床，其品種多達(dá)千余種。數(shù)控機床由程序介質(zhì)、數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動和機床主體四

46、大部分組成，它綜合了計算機、自動控制、精密測量、機床制造及其配套技術(shù)的最新成果，成功地解決了現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化、零件形狀復(fù)雜化、產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期短、精度要求高的難題，是現(xiàn)代制造業(yè)的主流設(shè)備，也是關(guān)系國計民生、國防尖端建設(shè)的戰(zhàn)略物資。</p><p>　?。ǘ?shù)控機床精度的選擇</p><p>　　數(shù)控機床根據(jù)用途又分為簡易型、全功能型、超精密型等，其能達(dá)到的精度也是各不一樣的。簡易型目前還用

47、于一部分車床和銑床，其最小運動分辯率為0.01mm，運動精度和加工精度都在(0.03～0.05)mm以上。超精密型按精度可分為普通型和精密型，一般數(shù)控機床精度檢驗項目都有20～30項，但其最有特征項目是：單軸定位精度、單軸重復(fù)定位精度和兩軸以上聯(lián)動加工出試件的圓度，如表1所示。 </p><p>　　其他精度項目與表1內(nèi)容都有一定的對應(yīng)關(guān)系。定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。尤其是重復(fù)定位

48、精度，它反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補償功能，能對進(jìn)給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進(jìn)行穩(wěn)定的補償。例如，傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等變化因素，它們往往隨著工作臺的負(fù)載大小、移動距離長短、移動定位速度的快慢等反映出不同的瞬時運動量。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，測量元件以后的機械驅(qū)動元件，受各種偶然因素影響，也有相當(dāng)大的隨機誤差影響，如滾珠絲杠

49、熱伸長引起的工作臺實際定位位置漂移等?？傊?，如果能選擇，那么就選重復(fù)定位精度最好的設(shè)備！</p><p>　　表1 數(shù)控機床精度特征項目</p><p>　　銑削圓柱面精度或銑削空間螺旋槽（螺紋）是綜合評價該機床有關(guān)數(shù)控軸（兩軸或三軸）伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的指標(biāo)，評價方法是測量加工出圓柱面的圓度。在數(shù)控機床試切件中還有銑斜方形四邊加工法，也可判斷兩個可控軸在直線插補運動時的精

50、度。在做這項試切時，把用于精加工的立銑刀裝到機床主軸上，銑削放置在工作臺上的圓形試件，對中小型機床圓形試件一般取在Ф200～Ф300，然后把切完的試件放到圓度儀上，測出其加工表面的圓度。銑出圓柱面上有明顯銑刀振紋反映該機床插補速度不穩(wěn)定；銑出的圓度有明顯橢圓誤差，反映插補運動的兩個可控軸系統(tǒng)增益不匹配；在圓形表面上每一可控軸運動換方向的點位上有停刀點痕跡（在連續(xù)切削運動中，在某一位置停止進(jìn)給運動刀具就會在加工表面上形成一小段多切去金屬的

51、痕跡）時，反映該軸正反向間隙沒有調(diào)整好。單軸定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意一個點定位時的誤差范圍，它直接反映了機床的加工精度能力，所以是數(shù)控機床最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。目前全世界各國對這指標(biāo)的規(guī)定、定義、測量方法和數(shù)據(jù)處理等有所不同，在各類數(shù)控機床樣本資料介紹中，常用的標(biāo)準(zhǔn)有美國標(biāo)準(zhǔn)（NAS）和美國機床制造商協(xié)會推薦標(biāo)準(zhǔn)、德國標(biāo)準(zhǔn)（V</p><p>　　（三）數(shù)控機床故障實用診斷技術(shù)及方法</p><

52、p>　　數(shù)控機床是機電一體化緊密結(jié)合的典范，是一個龐大的系統(tǒng)，涉及機、電、液、氣、電子、光等各項技術(shù)，在運行使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障，關(guān)鍵的問題是如何迅速診斷，確定故障部位，并及時排除解決，保證正常使用，提高生產(chǎn)效率。 </p><p>　　1.數(shù)控機床的故障診斷技術(shù) </p><p>　?。?）數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統(tǒng)中關(guān)

53、鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果在CRT上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。（2）線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下，實時自動地對數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機診斷

54、當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要停機進(jìn)行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。遠(yuǎn)程診斷實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計算機網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機床制造廠家，數(shù)控機床出現(xiàn)故障后，通過機床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。 </p><p>　　2.數(shù)控機床故障的實用診斷方法 &l

55、t;/p><p>　?。?）診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。 相序表－可檢測直流驅(qū)動裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表－可測量伺服電動機的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表－可不斷線檢測電流。測振儀－是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測試筆－可測量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測試儀－用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測和篩選。工具－彈

56、頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。（2）診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表， PLC程序，編程手冊，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊，伺服驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書等。數(shù)控機床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機床實物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時查閱相關(guān)資料。（3）故障處理。故障軟故障－由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障－由數(shù)控機床（控制、檢測、驅(qū)動、液氣、機械裝置）的

57、硬件失效引起。 故障處理對策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場。從機床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動裝置報警燈等方面進(jìn)行檢查。</p><p>　　數(shù)控機床是現(xiàn)化企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的一種重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是完成生產(chǎn)過程的重要技術(shù)手段，強化管理是關(guān)鍵，“防”與“治”的結(jié)合是解決數(shù)控機床“使用難、維修難”的唯一</p><p>　?。ㄋ模?shù)控機床的維護(hù)<

58、;/p><p>　　數(shù)控機床的維護(hù)概述延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，預(yù)防各種故障，提高數(shù)控機床的平均無故障工作時間和使用壽命 。</p><p>　　1.數(shù)控機床使用中應(yīng)注意的問題（1）數(shù)控機床的使用環(huán)境對于數(shù)控機床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠(yuǎn)離震動較大的設(shè)備（如沖床）和有電磁干擾的設(shè)備。（2）電源要求。（3）數(shù)控機床應(yīng)有操作規(guī)程進(jìn)行定期的維護(hù)、保養(yǎng)，出現(xiàn)故障注意記錄保護(hù)現(xiàn)場等。（4）數(shù)

59、控機床不宜長期封存。（5）注意培訓(xùn)和配備操作人員、維修人員及編程人員</p><p>　　2.數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)（1）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度。（2）防止灰塵進(jìn)入數(shù)控裝置內(nèi)漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降，從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。（3）定時清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。（4）經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓范圍在額定值的85％～110％。（5）定期更換存儲器用電池。（6）數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維

60、護(hù)經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電或使數(shù)控機床運行溫機程序。（7）備用電路板的維護(hù)機械部件的維護(hù)機械部件的維護(hù)</p><p>　　3.刀庫及換刀機械手的維護(hù)（1）用手動方式往刀庫上裝刀時，要保證裝到位，檢查刀座上的鎖緊是否可靠（2）嚴(yán)禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞；（3）采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號是否與所需刀具一致，防止

61、換錯刀具導(dǎo)致事故發(fā)生；（4）注意保持刀具刀柄和刀套的清潔;（5）經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回?fù)Q刀點位置是否到位，并及時調(diào)整，否則不能完成換刀動作；（6）開機時，應(yīng)先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作。 </p><p>　　4.滾珠絲杠副的維護(hù)（1）.定期檢查、調(diào)整絲杠螺母副的軸向間隙，保證反向傳

62、動精度和軸向剛度；（2）定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動以及支撐軸承是否損壞。如有以問題要及時緊固松動部位，更換支撐軸承；（3）采用潤滑脂的滾珠絲杠，每半年清洗一次絲杠上的舊油脂，更換新油脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠，每天機床工作前加油一次；（4）注意避免硬質(zhì)灰塵或切屑進(jìn)入絲杠防護(hù)罩和工作過程中碰擊防護(hù)罩，防護(hù)裝置一有損壞要及時更換。</p><p>　　5.主傳動鏈的維護(hù)（1）定期調(diào)整主軸驅(qū)動帶的松緊程度；（

63、2）防止各種雜質(zhì)進(jìn)入油箱。每年更換一次潤滑油；（3）保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時調(diào)整液壓缸和活塞的位移量；（4）要及時調(diào)整配重。</p><p>　　6.液壓系統(tǒng)維護(hù)（21）定期過濾或更換油液；（2）控制液壓系統(tǒng)中油液的溫度；（3）防止液壓系統(tǒng)泄漏；（4）定期檢查清洗油箱和管路；（5）執(zhí)行日常點檢查制度。</p><p>　　7.氣動系統(tǒng)維護(hù)（1）清除壓縮空氣的雜質(zhì)和水分；（2）檢

64、查系統(tǒng)中油霧器的供油量；（3）保持系統(tǒng)的密封性；（4）注意調(diào)節(jié)工作壓力；（5）清洗或更換氣動元件、濾芯；</p><p>　　8.預(yù)防性維護(hù)的目的是為了降低故障率，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作。（1）人員安排 為每臺數(shù)控機床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平。（2）建規(guī)建檔 針對每臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經(jīng)常檢查、

65、總結(jié)、改進(jìn)。（3）日常保養(yǎng) 對每臺數(shù)控機床都應(yīng)建立日常維護(hù)保養(yǎng)計劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容(如坐標(biāo)軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風(fēng)狀況等等)及各功能部件和元氣件的保養(yǎng)周期(每日、每月、半年或不定期)。</p><p>　　9.我們懂得了數(shù)控機床的維護(hù)與保養(yǎng)的目的和意義后，還必須明確其基本要求。主要包

66、括：（1）在思想上要高度重視數(shù)控機床的維護(hù)與保養(yǎng)工作，尤其是對數(shù)控機床的操作 者更應(yīng)如此，我們不能只管操作，而忽視對數(shù)控機床的日常維護(hù)與保養(yǎng)。（2）提高操作人員的綜合素質(zhì)：數(shù)控機床的使用比使用普通機床的難度要大，因為數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，它牽涉的知識面較寬，即操作者應(yīng)具有機、電、液、氣等更寬廣的專業(yè)知識；再有，由于其電氣控制系統(tǒng)中的CNC系統(tǒng)升級、更新?lián)Q代比較快，如果不定期參加的專業(yè)理論培訓(xùn)學(xué)習(xí)，則不能熟練掌握新的CNC系統(tǒng)

67、應(yīng)用。因此對操作人員提出的素質(zhì)要求是很高的。為此，必須對數(shù)控操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其對機床原理、性能、潤滑部位及其方式，進(jìn)行較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，為更好的使用機床奠定基礎(chǔ)。同時在數(shù)控機床的使用與管理方面，制定一系列切合實際、行之有效的措施。（3）要為數(shù)控機床創(chuàng)造一個良好的使用環(huán)境：由于數(shù)控機床中含有大量的電子元件，它們最怕陽光直接照射，也怕潮濕和粉塵、振動等，這些均可使電子元件受到腐蝕變壞或造成元件間的短路，引起機床運行不正常。為此，對數(shù)控機床的

68、使用環(huán)境應(yīng)做到保持清潔、干燥、恒溫和無振動</p><p><b>　　(五)數(shù)控機床分類</b></p><p>　　數(shù)控機床可以有多種分類方式，其中最主要的分類方式是：</p><p>　　1.按照加工方式分類</p><p>　?。?）金屬切削類數(shù)控機床 如數(shù)控車床，加工中心，數(shù)控鉆床，數(shù)控磨床，數(shù)控鏜床等等。&l

69、t;/p><p>　?。?）金屬成型類數(shù)控機床 如數(shù)控折彎機，數(shù)控彎管機，數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。</p><p>　　（3）數(shù)控特種加工機床 如數(shù)控線（電極）切割機床，數(shù)控電火花加工機床，數(shù)控激光切割機床等。</p><p>　?。?）其它類型數(shù)控機床 如火焰切割機床，數(shù)控三坐標(biāo)測量機等。</p><p>　　2.按照數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類</

70、p><p><b>　?。?）高檔數(shù)控機床</b></p><p><b>　?。?）中檔數(shù)控機床</b></p><p><b>　　（3）低檔數(shù)控機床</b></p><p>　　3.按照數(shù)控機床的功能分類</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床（功能

71、少，簡單，價格便易）。</p><p>　?。?）全功能數(shù)控機床（標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控機床）。</p><p>　　4.數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)及各部分功能: </p><p>　?。?）程序——編程員所編寫的零件加工程序。</p><p>　　（2）輸入設(shè)備——將程序，指令等輸入到CNC中的操作設(shè)備，主要負(fù)責(zé)錄入程序及參數(shù)。（系統(tǒng)操作面板，紙帶機，計算機）&l

72、t;/p><p>　?。?）輸出設(shè)備——將程序，參數(shù)，指令等輸出或顯示，以便操作者進(jìn)行控制。</p><p>　?。?）CNC——計算機數(shù)字控制系統(tǒng)，是整個機床的大腦，一切控制指令都是由此發(fā)出，包括插補運算，軌跡控制，位置控制，報警顯示，程序顯示等等。</p><p>　?。?）可程控制器——即PLC或PC，是機床與CNC之間的接口，因為CNC所能接收和控制的信號都是弱

73、電信號，而機床各輔助部分均為強電信號，如冷卻，潤滑等，必需在它們之間加信號隔離轉(zhuǎn)換設(shè)備，否則不僅增加系統(tǒng)功耗，更重要的是干擾系統(tǒng)正常工作。</p><p>　　（6）主軸伺服——對CNC發(fā)出的主軸工作指令（方向，轉(zhuǎn)速等）進(jìn)行功率放大，驅(qū)動主軸電機旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　（7）主軸電機。</b></p><p>　　（8）伺服放大器—

74、—對CNC發(fā)出的軸控制位移指令進(jìn)行功率放大，驅(qū)動各軸伺服電機旋轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?）伺服電機——驅(qū)動各軸絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺移動。</p><p>　?。?0）位置檢測——直接測量或間接測量工作臺的位置，反饋到CNC，經(jīng)CNC內(nèi)部進(jìn)行比較后，輸出位移指令，控制工作臺作進(jìn)一步的運動。</p><p>　　四、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><

75、p>　?。ㄒ唬?shù)控技術(shù)發(fā)展概況</p><p>　　隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。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、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性

76、變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)

77、構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)</p><p>　?。ǘ?shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p><b>　　1.性能發(fā)展方向</b></p><p>　?。?）高速高精高效化　速

78、度、精度和效率是機械制造技術(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)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。</p><p>　　（2）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，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

79、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。</p><p>　?。?）工藝復(fù)合性和多軸化　以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。</p><p>　　

80、（4）實時智能化　早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控

81、制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。</p><p><b>　　2.功能發(fā)展方向</b></p><p

82、>　　（1）用戶界面圖形化　用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和

83、局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。</p><p>　?。?）科學(xué)計算可視化　科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)

84、定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。</p><p>　?。?）插補和補償方式多樣化　多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償

85、、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?lt;/p><p>　　（4）內(nèi)裝高性能PLC　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。</p><p>　?。?）多媒體技術(shù)應(yīng)用　多媒體技術(shù)集計算

86、機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。</p><p><b>　　3.體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展</b></p><p>　　（1）集成化　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻?/p>

87、路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

88、</p><p>　?。?）模塊化　硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)化　機床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進(jìn)行編程、設(shè)定、

89、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。</p><p>　?。?）通用型開放式閉環(huán)控制模式　采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫

90、度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。</p><p><b>

91、　　結(jié) 論</b></p><p>　　當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合力

92、。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?1 ］韓鴻鸞主編.銑工加工中心操作械.業(yè)出版社</p><p>　?。?2 ］陳宏鈞主編.零件機械加工生產(chǎn)實例機械.業(yè)出版社</p><p>　?。?3 ］徐衡主編.NUC系統(tǒng)數(shù)控銑床和加工中心培訓(xùn)教程.學(xué)工業(yè)出版社</p><

93、p>　?。?4 ］劉新佳主編.加工簡明適用手冊零點工作室.學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　?。?5 ］劉新佳主編.加工簡明適用手冊零點工作室.學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　［ 6 ］上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會主編.削手冊.?？茖W(xué)技術(shù)出版社</p><p><b>　　致謝：</b></p><p>　　本論文的寫作