数控机电毕业论文：浅析数控技术的发展趋势.doc

毕业设计说明书浅析数控技术的发展趋势学号姓名班级专业数控系部机电工程系指导老师指导老师完成时间年月日至年月日目录引言第章关于数控系统数控系统的组成国内外数控系统概况第章数控技术的发展趋势高精度高速度的发展趋势轴联动加工和复合加工机床快速发展智能化开放式网络化成为当代数控系统发展的主要趋势第章我国数控技术发展水平分析数控技术主要成绩第章我国数控技术发展的战略思考战略考虑发展战略结束语致谢参考文献引言近几年来机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加工普通机械逐渐被数控机械所代替数控机床综合了微电子计算机信息处理自动检测自动控制电机与拖动电子和电力精密测量气液压及现代机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品是数控机床的心脏具有高精度高效率柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路是工厂自动化的基础数控机床在各个机械制造企业已成为大中型企业的主要技术装备机床数控系统即计算机数字控制系统是在传统的硬件数控的基础上发展起来的它主要由硬件和软件两大部分组成通过系统控制软件与硬件的配合完成对进给坐标控制主轴控制刀具控制辅助功能控制等系统利用计算机来实现零件程序编辑坐标系偏移刀具补偿插补运算公英制变换图形显示和固定循环等使数控机床按照操作设计要求加工出需要的零件随着计算机技术的高速发展传统的制造业开始了根本性变革各工业发达国家投入巨资对现代制造技术进行研究开发提出了全新的制造模式在现代制造系统中数控技术是关键技术它集微电子计算机信息处理自动检测自动控制等高新技术于一体具有高精度高效率柔性自动化等特点对制造业实现柔性自动化集成化智能化起着举足轻重的作用目前数控技术正在发生根本性变革由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展在集成化基础上数控系统实现了超薄型超小型化在智能化基础上综合了计算机多媒体模糊控制神经网络等多学科技术数控系统实现了高速高精高效控制加工过程中可以自动修正调节与补偿各项参数实现了在线诊断和智能化故障处理在网络化基础上与数控系统集成为一体机床联网实现了中央集中控制的群控加工关键词数控系统智能化高速发展第一章关于数控技术数控系统的组成是由系统程序输入输出设备通信设备数控装置可编程控制器伺服驱动装置和测量装置等组成数控装置是数控系统的核心数控装置有两种类型一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置即装置二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即装置由于计算机技术的不断发展尤其是微处理器和微型计算机应用于数控装置后现在装置已逐步被装置所取代数控系统的硬件除了一般计算机具有的接口外还具有数控位置控制器手动数据输入接口视频显示或接口和接口等所以装置是一种专用计算机目前系统大都采用体积小成本低功能强的微处理机系统主要由微机及其相应的设备外部设备机床控制及其通道组成数控系统的软件分为管理软件和控制软件两种管理软件用来管理零件程序的输入输出刀具位置系统参数零件程序显示机床状态及报警故障诊断等控制软件由译码插补运算刀具补偿速度控制位置控制等软件组成系统程序存于计算机内存储器所有的数控功能基本上都依靠该程序来实现硬件是软件活动的物理基础而软件则是整个系统的灵魂整个装置的活动均依靠系统软件来指挥国内外数控系统概况随着计算机技术的高速发展传统的制造业开始了根本性变革各工业发达国家投入巨资对现代制造技术进行研究开发提出了全新的制造模式在现代制造系统中数控技术是关键技术它集微电子计算机信息处理自动检测自动控制等高新技术于一体具有高精度高效率柔性自动化等特点对制造业实现柔性自动化集成化智能化起着举足轻重的作用目前数控技术正在发生根本性变革由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展在集成化基础上数控系统实现了超薄型超小型化在智能化基础上综合了计算机多媒体模糊控制神经网络等多学科技术数控系统实现了高速高精高效控制加工过程中可以自动修正调节与补偿各项参数实现了在线诊断和智能化故障处理长期以来我国的数控系统为传统的封闭式体系结构只能作为非智能的机床运动控制器加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定加工程序在实际加工前用手工方式或通过及自动编程系统进行编制和之间没有反馈控制环节整个制造过程中只是一个封闭式的开环执行机构在复杂环境以及多变条件下加工过程中的刀具组合工件材料主轴转速进给速率刀具轨迹切削深度步长加工余量等加工参数无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整更无法通过反馈控制环节随机修正中的设定量因而影响的工作效率和产品加工质量由此可见传统系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构限制了向多变量智能化控制发展己不适应日益复杂的制造过程因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径第章数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化使制造业成为工业化的象征而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用从目前世界上数控技术发展的趋势来看主要有如下几个方面高精度高速度的发展趋势尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势但是科学技术的发展是没有止境的高精度高速度的内涵也在不断变化目前正在向着精度和速度的极限发展效率质量是先进制造技术的主体高速高精加工技术可极大地提高效率提高产品的质量和档次缩短生产周期和提高市场竞争能力为此日本先端技术研究会将其列为大现代制造技术之一国际生产工程学会将其确定为世纪的中心研究方向之一在轿车工业领域年产万辆的生产节拍是秒辆而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一在航空和宇航工业领域其加工的零部件多为薄壁和薄筋刚度很差材料为铝或铝合金只有在高切削速度和切削力很小的情况下才能对这些筋壁进行加工近来采用大型整体铝合金坯料掏空的方法来制造机翼机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉螺钉和其他联结方式拼装使构件的强度刚度和可靠性得到提高这些都对加工装备提出了高速高精和高柔性的要求轴联动加工和复合加工机床快速发展采用轴联动对三维曲面零件的加工可用刀具最佳几何形状进行切削不仅光洁度高而且效率也大幅度提高一般认为台轴联动机床的效率可以等于台轴联动机床特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时轴联动加工可比轴联动加工发挥更高的效益但过去因轴联动数控系统主机结构复杂等原因其价格要比轴联动数控机床高出数倍加之编程技术难度较大制约了轴联动机床的发展当前由于电主轴的出现使得实现轴联动加工的复合主轴头结构大为简化其制造难度和成本大幅度降低数控系统的价格差距缩小因此促进了复合主轴头类型轴联动机床和复合加工机床含面加工机床的发展智能化开放式网络化成为当代数控系统发展的主要趋势世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统智能化的内容包括在数控系统中的各个方面为追求加工效率和加工质量方面的智能化如加工过程的自适应控制工艺参数自动生成为提高驱动性能及使用连接方便的智能化如前馈控制电机参数的自适应运算自动识别负自动选定模型自整定等简化编程简化操作方面的智能化如智能化的自动编程智能化的人机界面等还有智能诊断智能监控方面的内容方便系统的诊断及维修等为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题目前许多国家对开放式数控系统进行研究数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上面向机床厂家和最终用户通过改变增加或剪裁结构对象数控功能形成系列化并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中快速实现不同品种不同档次的开放式数控系统形成具有鲜明个性的名牌产品目前开放式数控系统的体系结构规范通信规范配置规范运行平台数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点数控装备的网络化将极大地满足生产线制造系统制造企业对信息集成的需求也是实现新的制造模式如敏捷制造虚拟企业全球制造的基础单元国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势第章我国数控技术水平分析数控技术主要成绩纵观我国数控技术近年的发展历程总体来看取得了以下成绩奠定了数控技术发展的基础基本掌握了现代数控技术我国现在已基本掌握了从数控系统伺服驱动数控主机专机及其配套件的基础技术其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础部分技术已商品化产业化初步形成了数控产业基地在攻关成果和部分技术商品化的基础上建立了诸如华中数控航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂兰州电机厂华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂济南第一机床厂等若干数控主机生产厂这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地建立了一支数控研究开发管理人才的基本队伍虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步但我们也要清醒地认识到我国高端数控技术的研究开发尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距虽然从纵向看我国的发展速度很快但横向比与国外对比不仅技术水平有差距在某些方面发展速度也有差距即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势我国数控技术发展水平从国际上来看对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下技术水平上与国外先进水平大约落后年在高精尖技术方面则更大产业化水平上市场占有率低品种覆盖率小还没有形成规模生产功能部件专业化生产水平及成套能力较低外观质量相对差可靠性不高商品化程度不足国产数控系统尚未建立自己的品牌效应用户信心不足可持续发展的能力上对竞争前数控技术的研究开发工程化能力较弱数控技术应用领域拓展力度不强相关标准规范的研究制定滞后原因分析分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面认识方面对国产数控产业进程艰巨性复杂性和长期性的特点认识不足对市场的不规范国外的封锁加扼杀体制等困难估计不足对我国数控技术应用水平及能力分析不够体系方面从技术的角度关注数控产业化问题的时候多从系统的产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少没有建立完整的高质量的配套体系完善的培训服务网络等支撑体系机制方面不良机制造成人才流失又制约了技术及技术路线创新产品创新且制约了规划的有效实施往往规划理想实施困难技术方面企业在技术方面自主创新能力不强核心技术的工程化能力不强机床标准落后水平较低数控系统新标准研究不够第四章我国数控技术发展的战略思考战略考虑我国是制造大国在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移即要掌握先进制造核心技术否则在新一轮国际产业结构调整中我国制造业将进一步空芯我们以资源环境市场为代价交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际加工中心和组装中心而非掌握核心技术的制造中心的地位这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题首先从社会安全看因为制造业是我国就业人口最多的行业制造业发展不仅可提高人民的生活水平而且还可缓解我国就业的压力保障社会的稳定其次从国防安全看西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质对我国实现禁运和限制东芝事件和考克斯报告就是最好的例证发展策略从我国基本国情的角度出发以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标用系统的方法选择能够主导世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术配套技术作为研究开发的内容实现制造装备业的跨跃式发展强调市场需求为导向即以数控终端产品为主以整机如量大面广的数控车床铣床高速高精高性能数控机床典型数字化机械重点行业关键设备等带动数控产业的发展重点解决数控系统和相关功能部件数字化伺服系统与电机高速电主轴系统和新型装备的附件等的可靠性和生产规模问题没有规模就不会有高可靠性的产品没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品当然没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日在高精尖装备研发方面要强调产学研以及最终用户的紧密结合以做得出用得上卖得掉为目标按国家意志实施攻关以解决国家之急需在竞争前数控技术方面强调创新强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品为我国数控产业装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础参考文献王立新浅谈数控技术的发展趋势赤峰学院学报董淳数控系统技术发展的新趋势可编程控制器与工厂自动化张亚力简述数控发展的新趋势国土资源高等职业教育研究陈芳数控技术的发展和途径科技资讯结束语致词