【正文】 用 在信息產(chǎn)業(yè)中，從計(jì)算機(jī)到網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、遙測(cè)、遙控等設(shè)備，都需要采用基于超精技術(shù)、納米技術(shù)的制造裝備，如芯片制造的引線鍵合機(jī)、晶片鍵合機(jī)和光刻機(jī)等，這些裝備的控制都需要采用 數(shù)控技術(shù)。慣性越大，帶寬越窄。采用伺服系統(tǒng)主要是為了達(dá)到下面幾個(gè)目的：① 以小功率指令信號(hào)去控制大功率負(fù)載。同時(shí)為了獲得更好的空氣動(dòng)力學(xué)以及碰撞安全，以減少行車阻力和提高安數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 8 全性，使得汽車車身形狀越來(lái)越復(fù)雜，曲面高次方程越來(lái)越多。這些都大大提高了配合精度?；钊彩窍辱T造，再數(shù)控加工，最后精磨。自動(dòng)化生產(chǎn)線中應(yīng)用最多的就是機(jī)械手和傳輸裝置，使工人裝配更方便快捷。除了汽車制造商采用了先進(jìn)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進(jìn)開(kāi)發(fā)技術(shù)外，很重要的一點(diǎn)是得益于為汽車制造提供制造裝備的設(shè)備供應(yīng)商的努力，尤其是這些設(shè)備供應(yīng)商提供了各種數(shù)控機(jī)床，這些數(shù)控機(jī)床允許汽車制造商以最快的速度提供滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。一句話，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床普遍存在加工效率不高的現(xiàn)狀。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換 工作臺(tái) 、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭， 還包括 刀具 及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)： 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量 ； 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件； 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間； 機(jī)床本身的精度高、剛性大 ,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率昆明冶金高等專科學(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 5 高（一般為普通機(jī)床的 3~5 倍）； 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。 2 數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)介 隨著科學(xué)技巧和社會(huì)消費(fèi)的敏捷開(kāi)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨龐雜，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品德量和消費(fèi)率的請(qǐng)求越來(lái)越高。 中國(guó)發(fā)展數(shù)控機(jī)床存在的主要問(wèn)題：中國(guó)于 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過(guò)程大致可分為兩大階段。 還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱數(shù)控（ NC）。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。s CNC machine manufacturing technology is moving in the direction of highefficiency, highspeed, highprecision, high integration and high intelligence, of processing intelligent and virtual manufacturing has bee the most important part of the modern manufacturing and development direction, and improve product international petition the force of the key technologies. Keywords: CNC machine tools 。 本文簡(jiǎn)要分析了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明數(shù)控機(jī)床在在工業(yè)制造中的應(yīng)用 ，并提出了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的一些問(wèn)題。而目前 ， 數(shù) 控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式 動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。而機(jī)床是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有戰(zhàn)略意義的基礎(chǔ)工業(yè)，所以機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提 高 ，必然對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重大的推動(dòng)作用。班 論 文 工 作 起 始 日 期 2021 年 12 月 15 日 提 交 日 期 2021 年 01 月 03 日 昆明冶金高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)（論文）題目 ： 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 電氣學(xué)院 學(xué)院 機(jī)電一體化技術(shù) 專業(yè) 2021 年級(jí) 指導(dǎo)教師評(píng)分 ： 序號(hào) 評(píng)價(jià)內(nèi)容 分?jǐn)?shù) 序號(hào) 評(píng)價(jià)內(nèi)容 分?jǐn)?shù) 1 調(diào)查論證（ 8分） 4 工作量、工作態(tài)度（ 10分） 2 方案設(shè)計(jì)與技術(shù)路線（ 15分） 5 論文質(zhì)量（ 15分） 3 分析與解決問(wèn)題 能力（ 15分） 6 創(chuàng)新（ 7分） 指導(dǎo)教師評(píng)分 ： 分 2 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) ： 該同學(xué)按照論文任務(wù)書(shū)要求認(rèn)真開(kāi)展了論文研究工作，結(jié)合專業(yè)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行選題，查閱資料充分，論文撰寫(xiě)規(guī)范，論文思路清晰，內(nèi)容充實(shí)，論述充分，結(jié)論明確，按進(jìn)度安排提交了所有論文成果。當(dāng)前，機(jī)械產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力，很大程度取決于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 、推廣與應(yīng)用。特別是在通用微機(jī)數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，以 PLC 為平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走向世界的前列。 關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 。 Application 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 1 0 前 言 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。以及本行業(yè)在近期的研究目標(biāo)虛擬數(shù)控機(jī)床的一些特點(diǎn) 、功能、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用與展望。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階 段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代－－電子管； 1959 年的第二代－－晶體管； 1965 年的第三代－－小規(guī)模集成電路。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速， 1998～ 2021 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 %%。主要存在的問(wèn)題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。為處理上述問(wèn)題，一種靈巧、通用、高精度、高效的“柔性”主動(dòng)化消費(fèi)設(shè)備一數(shù)控機(jī)床在這種狀況下應(yīng)運(yùn)而生。 數(shù)控裝置 ： 是數(shù) 控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、 CRT 顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、 插補(bǔ) 運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 3 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀 在汽車等大批量生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)組織管理等工作的效率相對(duì)較高，其數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用效率也相對(duì)比較高。汽車工業(yè)的發(fā)展既依賴于機(jī)床工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，又帶動(dòng)了機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。更重要的是提高汽車的品質(zhì)和質(zhì)量。最值得一提 的是美國(guó)通用的無(wú)人汽車生產(chǎn)車間，整個(gè)生產(chǎn)車間不需工人，完全自動(dòng)運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)上最復(fù) 雜的氣缸蓋就更要用數(shù)控機(jī)床加工了。 驅(qū)動(dòng)橋也是很重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。比如 大批量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)， 變速箱 ，底盤(pán)主要零部件 需要中五軸的加工中心加工。 ③ 使輸出機(jī)械位移精確地跟蹤電信號(hào)，如記錄和指示儀表等。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測(cè)量元件的精度。 4 數(shù)控機(jī)床的思考發(fā)展趨勢(shì)及展望 隨著微電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，精密機(jī)械技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，人工智能技術(shù)等新 技術(shù)的發(fā)展，致使數(shù)控機(jī)床不斷升級(jí)而逐漸成為評(píng)價(jià)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)，我國(guó)在加入 WTO 參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求逐漸增多，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展前景非常廣闊。有些企業(yè)派出的人員對(duì)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床缺乏足夠了解，不會(huì)使用或使用不好數(shù)控機(jī)床，更不能指導(dǎo)用戶使用好機(jī)床；有的對(duì)先進(jìn)高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對(duì)制造商缺乏信心。 高速化發(fā)展新趨勢(shì) 目前高速加工中心進(jìn)給速度最高可達(dá) 80m/min，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min 左右。 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 10μ m 提高到 5μ m，精密級(jí)加工中心則從 3～ 5μ m，提高到 1～ m，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) ( m)。我國(guó)在 2021 年也開(kāi)始進(jìn)行中國(guó)的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 虛擬數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及功能 1. 虛擬數(shù)控機(jī)床應(yīng)具備的特點(diǎn) a)良好的結(jié)構(gòu)：包括三個(gè)方面： 1)與真實(shí)機(jī)床相似的結(jié)構(gòu)。外界也能通過(guò)輸人符號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)虛擬機(jī)床進(jìn)行控制 。 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 15 虛擬數(shù)控機(jī)床的體系結(jié)構(gòu) 虛擬機(jī)床與實(shí)際機(jī)床一樣，可以認(rèn)為是一組相互連接的活動(dòng)部件的集合，它們完成要求的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提供工件和工件刀具系統(tǒng)上相關(guān)點(diǎn)的瞬間空間位置關(guān)系。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 16 虛擬機(jī)床不能脫離實(shí)際機(jī)床而獨(dú)立存在，它是真實(shí)機(jī)床在計(jì)算機(jī)內(nèi)的模擬，虛擬機(jī) 床與真實(shí)機(jī)床是密不可分的。虛擬數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)功能為真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程合作提供保證。 在競(jìng)爭(zhēng)面前，數(shù)控技術(shù)方面必須強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)，裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。代老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心讓我學(xué)到了很多，這將使學(xué)生受益數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 18 終生。所以我們要時(shí)刻加強(qiáng)自己對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面的了解，這樣才不會(huì)被這個(gè)發(fā)展 的社會(huì)所淘汰！ 致謝 本論文的完成是在代若愚老師精心指導(dǎo)下進(jìn)行的。虛擬機(jī)床軟件的發(fā)展目標(biāo)應(yīng)該是根據(jù)國(guó)內(nèi)的現(xiàn)實(shí)情況和國(guó)外軟件的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)具體的機(jī)床開(kāi)發(fā)面向工程的實(shí)用化小型軟件。采用虛擬數(shù)控機(jī)床技術(shù)，可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的可制造性分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，能夠迅速完成在機(jī)床上不方便操作的各項(xiàng)任務(wù)，如完成數(shù)控程序的調(diào)試、測(cè)量產(chǎn)品加 工誤差、評(píng)定加工效率和檢驗(yàn)干涉碰撞情況等。 b)運(yùn)動(dòng)控制模塊：運(yùn)動(dòng)控制模塊根據(jù) NC 程序決定機(jī)床刀具和各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，向各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令并采集各軸的反饋信息 。因此系統(tǒng)要求具有如下功能： a)模擬加工過(guò)程：顯示和仿真 CNC 控制功能、動(dòng)畫(huà)加工過(guò)程，檢查刀具軌跡和干涉、過(guò)切、碰撞等并給予警告 。3)各模塊合適的顆粒度。 虛擬數(shù)控機(jī)床的研究