【正文】 系統(tǒng)是數(shù)控設(shè)備位置控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 它的作用是將控制裝置輸出的位移指令經(jīng)功率放大后，迅速、準(zhǔn)確的控制被控對(duì)象的位移量或轉(zhuǎn)角。 4． 檢測(cè)裝置 檢測(cè)裝置用來(lái)檢測(cè)數(shù)控設(shè)備工作機(jī)構(gòu)的位置或者驅(qū)動(dòng)電機(jī)的順序動(dòng)作和用作閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)位置反饋。 5． 機(jī)電接口電路 機(jī)電接口電路通常由 PLC 控制器組成。它執(zhí)行數(shù)控設(shè)備上的各種裝置（如輔助電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、離合器、電磁閥等）的開(kāi)、停、連鎖、互鎖；數(shù)控設(shè)備的急停、循環(huán)起動(dòng)、進(jìn)給保持、行程超限、報(bào)警、程序停止、復(fù)位、冷卻泵起停，強(qiáng)電與弱電的相互轉(zhuǎn)換。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷史 由于計(jì)算機(jī)的誕生，在 1952 年產(chǎn)生了世界 上第一臺(tái) 3 坐標(biāo)立式數(shù)控銑床，標(biāo)志著數(shù)控技術(shù)的開(kāi)始。因此，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史，同計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史息息相關(guān)，也同數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史息息相關(guān)。 從數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展考察數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，粗略分為以下幾個(gè)階段 第一階段， 1952 年到 1970 年，這一階段的數(shù)控系統(tǒng)采用由硬件電路組成的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)裝置，這種數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代，即電子管、晶體管和小規(guī)模集成電路時(shí)代。 第二階段， 1970 年到 1974 年，由于計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，性價(jià)比不斷提高，小型計(jì)算機(jī)代替了數(shù)控系統(tǒng)中硬件構(gòu)成的專(zhuān)用計(jì)算裝置，這即是第四代數(shù)控系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（ CNC）。 第三階段， 1974 年開(kāi)始，隨著采用超大規(guī)模集成電路的微處理器迅速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)始采用微型計(jì)算機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第五代。 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，使得數(shù)控技術(shù)在整個(gè) 20 世紀(jì) 80 年代得到大規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用，但是這種數(shù)控系統(tǒng)一直由系統(tǒng)制造廠家進(jìn)行封閉壟斷性生產(chǎn)，使得這類(lèi)數(shù)控產(chǎn)品專(zhuān)用性強(qiáng)，與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)不兼容，通用性、軟件移植性和組網(wǎng)通訊能力較差 。尤其從 20 世紀(jì) 90 年代開(kāi)始，個(gè)人計(jì)算機(jī)即 PC 機(jī)的發(fā)展迅猛，它帶來(lái)的眾多成果不能被第五代數(shù)控系統(tǒng)及時(shí)采用。為了擺脫數(shù)控系統(tǒng)的這種局面，現(xiàn)正在向開(kāi)放性數(shù)控系統(tǒng)方向發(fā)展 ，目前朝該方向發(fā)展具體表現(xiàn)是基于 PC 的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，即第六代 數(shù)控系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 80 年代末基于 DSP（ Digital Signal Processor）的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的突破，為開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了新的條件?；?DSP 的運(yùn)動(dòng)控制器為核心，融合 PLC 的功能，與標(biāo)準(zhǔn) PC 機(jī)集成的新一代開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有可能成為第六代數(shù)控系統(tǒng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的性能要求要越來(lái)越高，產(chǎn)品改型頻繁，采用多種品種小批量生產(chǎn)的企業(yè)也越來(lái)越多，這就要求數(shù)控機(jī)床向著高速化、高精度化、 復(fù)合化、系統(tǒng)化、智能化、環(huán)?；较虬l(fā)展。要求數(shù)控技術(shù)滿足這些要求，數(shù)控技術(shù)正向以下方向發(fā)展。 高速化和高精度化 目前數(shù)控機(jī)床正向著高速化和高精度化方向發(fā)展，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)10000~40000r/min，進(jìn)給速度可達(dá) 30m/min，快速移動(dòng)可達(dá) 100m/min，加速度可達(dá) 1g，換刀時(shí)間可達(dá) ，加工中心的定位精度約為 5m?? ，有的可達(dá)到 1m?? 。 向多軸聯(lián)動(dòng)和功能復(fù)合方向發(fā)展 在零件加工過(guò)程中 ， 大量的時(shí)間消 耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升降速上 ， 為盡可能的降低這些無(wú)用時(shí)間 ， 人們將不同的加工功能整合在同 1 臺(tái)機(jī)床上 ， 這樣 ,數(shù)控系統(tǒng)就向功能復(fù)合方向發(fā)展 。 一機(jī)多功能的數(shù)控系統(tǒng) ，可以最大限度的提高設(shè)備利用率 ， 加工精度和效率 。 同時(shí) ， 數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動(dòng)方向發(fā)展。多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防尖端科技的主要設(shè)備 ， 通常被作為戰(zhàn)略物資。目前 ， 國(guó)外已經(jīng)在研究 6 軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 ， 我國(guó)也已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn) 5 軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 。 數(shù)控系統(tǒng)智能化和 信息化 數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用高科技的重要目標(biāo)就是智能化。主要體現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面 :①在數(shù)控系統(tǒng)中引入自適應(yīng)控制 (Adap tive Control)技術(shù) ， 多種參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量 ，使得在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 ， 加工成本最低或生產(chǎn)率最高 ， ②附加人機(jī)對(duì)話和自動(dòng)編程功能 ， ③增設(shè)設(shè)備故障自診斷功能 ， ④引進(jìn)模式識(shí)別技術(shù) ， 應(yīng)用圖像識(shí)別和聲控技術(shù) ， 使機(jī)器自己識(shí)別圖樣 ， 按照自然語(yǔ)音命令加工。 提高可靠性 數(shù)控系統(tǒng)比較貴重 ， 為了滿足長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人操作的需要 ， 要求數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控裝置必須有較高的可靠性。國(guó)外 ， 數(shù)控系統(tǒng)的 MTBF 已在 30000h 以上 ， 最高已達(dá)到 80000h， 國(guó)內(nèi) ， 數(shù)控系統(tǒng)的 MTBF 大都在 10000h 以上 。 小型化 蓬勃發(fā)展的機(jī)電一體化設(shè)備 ， 對(duì)數(shù)控系統(tǒng)提出了小型化的要求 。 數(shù)控系統(tǒng)小型化 ， 將極大的縮小系統(tǒng)的占用空間 ， 這樣 ， 就能方便的將機(jī)電裝置揉合為一體 。 向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近幾年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求 ,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。數(shù)控技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化方向 大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 發(fā)展 ,使得制造業(yè)可以利用廣泛分布的 Inter 網(wǎng)絡(luò) ,將分散在不同地理位置 ,具有不同制造資源的企業(yè)動(dòng)態(tài)連接起來(lái) ,從而不受距離和時(shí)間的限制 ,完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與加工。 數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化 傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)是一種專(zhuān)用封閉式系統(tǒng) ， 各廠家的產(chǎn)品之間及與通用計(jì)算機(jī)之間不兼容 ， 不同廠家的數(shù)控系統(tǒng)不兼容 ， 維修升級(jí)困難 ， 與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展相比 ， 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展嚴(yán)重滯后 ， 越來(lái)越難以滿足市場(chǎng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的要求。針對(duì)這種情況 ， 許多國(guó)家開(kāi)始研究基于 PC 的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。目前 ， 國(guó)內(nèi)外開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的研究計(jì)劃有 ： ①美國(guó)的 NEG(Next Generation /Machine Controller)計(jì)劃 ； ②歐盟的 OSACA(Open System Architecture for Controlwithin Automation System)j 計(jì)劃 ； ③日本的 OSEC (Open System Environment for Controller)計(jì)劃 ； ④中國(guó)的 ONC (Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。目前開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是研究的核心。 我國(guó)數(shù)控技術(shù)歷程和 現(xiàn)狀 我國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷史回 顧 我國(guó)從 1958 年開(kāi)始研制數(shù)控機(jī)床 ， 1966 年研制成功集體管數(shù)控系統(tǒng) ， 1972年研制成功集成電路數(shù)控系統(tǒng)。到 1978 年末 ,我國(guó)共生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 4108 臺(tái) ,其中線切割機(jī)占 86%， 到了 20 世紀(jì) 90 年代末 ， 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的可供品種已超過(guò) 300 種 ，其中數(shù)控車(chē)床占 40%， 加工中心占 27%。但是 ， 數(shù)控機(jī)床在當(dāng)年所生產(chǎn)全部機(jī)床中占的比例并不高 ， 到 2021 年 ， 數(shù)控機(jī)床僅占全年全國(guó)生產(chǎn)機(jī)床比例的 9%。 我國(guó)數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái) ， 國(guó)家對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展十分重視 ， 我國(guó)的數(shù)控技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步 。 具體表現(xiàn)為 ： ①基本 掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) ， 在重大關(guān)鍵技術(shù)上 (核心技術(shù) )已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。掌握了數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專(zhuān)機(jī)及配套件的基礎(chǔ)技術(shù) ， 其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化。②形成一批實(shí)力較強(qiáng)的數(shù)控生產(chǎn)廠家 ， 如 ： 華中數(shù)控 ， 南京大方 ， 北京珠峰 ， 航天數(shù)控公司等。③建立了一支從事數(shù)控研究、開(kāi)發(fā)、管理的人才隊(duì)伍。 我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題 雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面取得了很大的進(jìn)步 ， 但與國(guó)外相比尚有不小的差距。具體表現(xiàn)為 ： ①技術(shù)開(kāi)發(fā)能力不足 ， 創(chuàng)新能力不強(qiáng) ， 技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比 ， 仍有相當(dāng)大的差距。②數(shù)控產(chǎn)業(yè)基本是在中 低檔水平上 ， 市場(chǎng)占有率低 ， 品種少 ， 功能部件發(fā)展緩慢 ， 品種少 ， 從精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況看還不過(guò)硬。③綜合服務(wù)能力不強(qiáng) ， 服務(wù)體系不健全。④對(duì)數(shù)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的意思不強(qiáng) ， 數(shù)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究相對(duì)滯后。⑤在認(rèn)識(shí)水平上 ， 不能將數(shù)控技術(shù)的發(fā) 大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 展理解為一個(gè)系統(tǒng)工程 ， 導(dǎo)致數(shù)控技術(shù)的內(nèi)部發(fā)展不均衡 ， 在一些技術(shù)方面已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平 ， 而其它一些技術(shù)方面的研究則非常緩慢。 鋸齒研磨的現(xiàn)狀 鋸齒研磨的現(xiàn)狀 隨著我國(guó)木材加木工業(yè)的不斷發(fā)展，各木材制造生產(chǎn)廠商不斷涌現(xiàn)，對(duì)硬質(zhì)合金鋸片的需求量不斷增加，因而硬質(zhì)合金 鋸片的市場(chǎng)潛力很大，許多鋸片專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠商都在不斷更新設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率和增加經(jīng)濟(jì)效益。然而，在實(shí)際鋸材生產(chǎn)中，由于研磨技術(shù)水平低和使用不當(dāng)，往往使鋸片達(dá)不到工藝質(zhì)量要求，使用壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)的一半。這不僅僅影響鋸材加工產(chǎn)品質(zhì)量，而且增加了費(fèi)用支出。通常鋸片的研磨工作是由維修工完成的，由于這項(xiàng)工作技術(shù)性很強(qiáng)，又屬于輔助工序，而且操作時(shí)間不固定，因此研磨工作往往是鋸材加工生產(chǎn)管理中比較薄弱的環(huán)節(jié)。 鋸齒研磨機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展 前景 鑒于鋸片研磨比較困難，需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行，研磨不好不但 起不到 提高工作效率， 提高 加工質(zhì)量的效果，還將直接影響到 鋸 片使用壽命。同時(shí)，為了降低加工成本，提高效率，更考慮到數(shù)控技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，鋸齒研磨機(jī) 產(chǎn)生了 。 采用PLC 作為控制核心，能夠充分利用其豐富軟件功能來(lái)達(dá)到控制目的，從而克服原控制部分因由傳統(tǒng)的繼電器 和 接觸器組成，觸點(diǎn)多、線路復(fù)雜而帶來(lái)的種種弊端。 鋸齒研磨機(jī)的產(chǎn)生極大的提高了效率，但是，在我國(guó)，由 于 人力資源豐富，最主要是磨齒機(jī)價(jià)格比較高，初期投資比較大，鋸齒 的 研磨要幾臺(tái)機(jī)器來(lái)完成，集成度不夠高，這 些因素 直接影響到 了 磨齒機(jī)的推廣與應(yīng)用。所以目前為止磨齒機(jī)的應(yīng)用還是比較局限的。 另 外一方面，目前所用的鋸齒 研磨 機(jī)主要來(lái)自進(jìn)口，我國(guó)在該方向上的研究比較少，技術(shù)不夠成熟，雖然也有廠家生產(chǎn)出了技術(shù)含量很高的機(jī)器，但是受長(zhǎng)期進(jìn)口的影響，采用國(guó)產(chǎn)研磨機(jī)的還是比較少。 從現(xiàn)在存在的問(wèn)題來(lái)看， 我國(guó) 鋸齒研磨機(jī) 的研究 需要 解決以下 幾個(gè)方面 的問(wèn)題，以便 達(dá)到 廣泛應(yīng)用， 提高效率，精度， 取代進(jìn)口的目的。第一，降 低成本 ，當(dāng)然這不能通過(guò)降低質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器本來(lái)在質(zhì)量上就不比別人強(qiáng)，如果質(zhì)量上有問(wèn)題，那就徹底沒(méi) 有了 市場(chǎng)。第二，精度上要加強(qiáng) ，達(dá)不到精度要求的機(jī)器沒(méi)有實(shí)用性 。第三，提高集成度，目前多采用多臺(tái)機(jī)器研磨鋸齒 ，我們可以想辦法用一臺(tái)機(jī)器來(lái)代替，從而大大降低成本，提高簡(jiǎn)潔性 和 實(shí)用性。 研究?jī)?nèi)容和 主要 工作 基于鋸齒研磨機(jī)的市場(chǎng)需求和發(fā)展前景，以及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，我們決定對(duì)鋸齒研磨機(jī)進(jìn)行研究，鋸齒研磨機(jī)是一種特殊的數(shù)控機(jī)床，用于研磨硬質(zhì)合金鋸片， 研磨機(jī)根據(jù)研磨角度分成三種：鋸片前角研磨機(jī)、鋸片側(cè)角研磨機(jī)和鋸 大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 片后角研磨機(jī)。本文針對(duì)其中的一種 —— 鋸片側(cè)角研磨機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。主要完成以下工作： ⑴ 研究國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，了解鋸片 研磨 機(jī)的產(chǎn)生背景，現(xiàn)狀 和發(fā)展 前景。 ⑵ 深入研究鋸齒研磨的工藝流程， 分解其 動(dòng)作步驟，作為鋸片研磨機(jī)自動(dòng)執(zhí)行的依據(jù)。 ⑶ 對(duì) 鋸片側(cè)角研磨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件部分的總體分析， 確定 控制點(diǎn)， 完成控制核心 PLC 以及 其他硬件的 選型 。 ⑷ 完成 PLC 主要程序的設(shè)計(jì) 。 ⑸ 完成人機(jī)界面的設(shè)計(jì)（由于我們 的 主要工作是研究該控制系統(tǒng)，所以不開(kāi)發(fā)人機(jī)界面，而選用 Hitech 公司的 PWS500 系統(tǒng)進(jìn)行 設(shè)計(jì) ） 。 ⑹ 硬件設(shè)備 的 連 接 與調(diào)試。 ⑺ 軟件部分的 調(diào)試。 ⑻ 研究總結(jié)，不足分析 與 展望 大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 2 硬質(zhì)合金鋸片刃磨技術(shù)和刃磨工藝流程分析 硬質(zhì)合金鋸片刃磨技術(shù) 隨著我國(guó)木材加木工業(yè)的不斷發(fā)展，各木材制造生產(chǎn)廠商不 斷涌現(xiàn)，對(duì)硬質(zhì)合金鋸片的需求量不斷增加，因而硬質(zhì)合金鋸片的市場(chǎng)潛力很大，許多鋸片專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠商都在不斷更新設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率和增加經(jīng)濟(jì)效益。然而，在實(shí)際鋸材生產(chǎn)中，由于研磨技術(shù)水平低和使用不當(dāng)，往往使鋸片達(dá)不到工藝質(zhì)量要求，使用壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)的一半。這不僅僅影響鋸材加工產(chǎn)品質(zhì)量，而且增加了費(fèi)用支出。通常鋸片的研磨工作是由維修工完成的，由于這項(xiàng)工作技術(shù)性很強(qiáng)，又屬于輔助工序，而且操作時(shí)間不固定，因此研磨工作往往是鋸材加工生產(chǎn)管理中比較薄弱的環(huán)節(jié)。 應(yīng)從鋸片的選擇到維護(hù) ， 全面掌握其使用技術(shù) ， 從而確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量 。硬質(zhì)合金鋸片的刃磨工藝與普通圓鋸片不同 ,當(dāng)磨削率高時(shí) ,磨削熱量就高 ,這樣不僅使硬質(zhì)合金產(chǎn)生龜裂 ， 而且刃磨質(zhì)量也不好。在手動(dòng)刃磨時(shí)，一定要有耐心 ， 推拉鋸片時(shí)要平穩(wěn)、柔和。通過(guò)合理磨削和使用 ， 能大大延長(zhǎng)鋸片的使用壽命 (一般重磨次數(shù)在 30 次左右 )， 更好地滿足加工工藝的要求 ， 有效降低加工制造成本 ， 提高勞動(dòng)效率。但是我們通過(guò)鋸齒研磨機(jī)來(lái)完成這工作的話就比較方便了 ， 可以通過(guò)計(jì)算，多次調(diào)整之后，設(shè)定好磨削參數(shù)，讓機(jī)器自動(dòng)執(zhí)行程序，按要求完成任務(wù)，這樣不但可以減少經(jīng)過(guò)特定培訓(xùn)的研磨人員，減少投入，還可以減少次品的產(chǎn)生，同 時(shí)提高生產(chǎn)效率。 鋸片側(cè)角研磨機(jī)工藝流程分析 總