【正文】 昆明冶金高等?？茖W(xué)校電氣學(xué)院，昆明 650033） 摘 要 ： 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床日益增多 。 完成時(shí)間： 2021 年 1 月 4 日前 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師： 系 主 任（教研室主任）： 學(xué) 院 院 長(zhǎng)： 2021 年 12 月 13 日 昆明冶金高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 指導(dǎo)教師： （副教授） 填表 時(shí)間： 2021 年 12 月 15 日 1 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 1． 本課題的研究意義 ： 現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品向著高精度 、 高自動(dòng)化和高可靠性發(fā)展， 具有機(jī)電結(jié)合和多學(xué)科結(jié)合的特點(diǎn)，純機(jī)械產(chǎn)品越來(lái)越少，而且更新速度很快，對(duì)這些要求數(shù)控技術(shù)將起到保障作用。 導(dǎo)師（簽字）： 日 期： 2021 年 01 月 08 日 1 昆明冶金高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院： 電氣學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 按指導(dǎo)教師所給論文題目查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。 因此，大力推廣發(fā)展數(shù)控技術(shù) 、用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)、有著深遠(yuǎn)意義。 2 3． 本課題 研究 的基本內(nèi)容 1. 數(shù)控系統(tǒng) 的發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì) 數(shù)控（ NC） 階段 計(jì)算技術(shù)控 (CNC)階段 數(shù)控技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢(shì) 2. 數(shù)控機(jī)床 在 工業(yè)制造中 的應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床的概念和特點(diǎn)及功能 數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 3. 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和 思考 與研究 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的思考 虛擬數(shù)控機(jī)床 的研究 4． 本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn) 及預(yù)期目標(biāo) (1) 重點(diǎn)： 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀與思考 （ 2）難點(diǎn) ： 數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向 PC 全數(shù)字化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，如高速化 、高精度化 、 信息交互網(wǎng)絡(luò)化 、 加工過(guò)程綠色化等 （ 3）預(yù)期目標(biāo)： 研制出操作簡(jiǎn)單，成本比較低，加工精 度更高的數(shù)控機(jī)床 5．設(shè)計(jì) （論文） 進(jìn)度計(jì)劃 開(kāi)題報(bào)告 論文初稿 論文終稿 匯報(bào) PPT 3 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 所選題目貼合專業(yè)知識(shí)，研究?jī)?nèi)容對(duì)本行業(yè)發(fā)展及個(gè)人專業(yè)能力提高有現(xiàn)實(shí)意義。工業(yè)制造 。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。 1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì) 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 1970 年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。 到了 1990 年， PC 機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從 2021 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)， 2021年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá) 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 %， 2021 年僅占 %。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國(guó)、臺(tái)灣省共 11 國(guó) (地區(qū) )引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。目前數(shù)控技巧已逐漸遍及，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)消費(fèi)中得到了普遍運(yùn)用，已成為機(jī) 床主動(dòng)化的一個(gè)重要開(kāi)展方向。 驅(qū)動(dòng)裝置 ： 他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。 但是由于汽車工業(yè)本身多產(chǎn)的特征，必然導(dǎo)致機(jī)床應(yīng)用的資源浪費(fèi)，因?yàn)槠湫室矔?huì)大打折扣。汽車工業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)離不開(kāi)數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床，精度高、生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、故障率低無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備的可開(kāi)動(dòng)率高，重復(fù)加工方便等優(yōu)點(diǎn)倍受汽車行業(yè)用戶的青睞，在汽車制造業(yè)中應(yīng)用廣泛、處于主導(dǎo)地位。 數(shù)控機(jī)床在汽車零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用 一個(gè)轎車有一萬(wàn)多個(gè)零部件，沒(méi)有幾個(gè)零部件的生產(chǎn)和數(shù)控機(jī)床毫無(wú)關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼采用薄鋼板沖壓而成，看似與數(shù)控機(jī)床無(wú)關(guān)，但是你可曾想過(guò)沖壓用的模具也是由數(shù)控機(jī)床加工出來(lái)的呢？ 變速箱最為汽車中最重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，擁有大量的齒輪和軸類零件。驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器兩個(gè)準(zhǔn)雙曲面齒輪必須由數(shù)控機(jī)床加工。 數(shù)控機(jī)床在汽車工業(yè)中的應(yīng)用前景 隨著汽車工業(yè)和數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，我深信：數(shù)控機(jī)床會(huì)更加深入地應(yīng)用到汽車生產(chǎn)中，加速汽車工業(yè)發(fā)展，為汽車工業(yè)服務(wù)。 衡量伺服控制系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)有頻帶寬度和精度。因此，在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測(cè)量元件，如精密電位器、自整角 機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器等。 對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的思考 從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 10 主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展 （ 1） 不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng) 新是提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床水平的關(guān)鍵 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床缺乏核心技術(shù)，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進(jìn)口，即使近幾年有些國(guó)內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可靠性仍然與國(guó)外產(chǎn)品有一定差距。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶的加工產(chǎn)品、工藝、生產(chǎn)類型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶進(jìn)行設(shè)備選型，推薦先進(jìn)工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓(xùn)人員和良好的培訓(xùn)環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機(jī)床的最大效益、加工出高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能 逐步得到用戶的認(rèn)同，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)占有率。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。 高效能發(fā)展新趨勢(shì) 對(duì)機(jī)床高速及精密化要求的提高導(dǎo)致了對(duì)加工工件制造速度的要求提高。 昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 13 復(fù)合化發(fā)展新趨勢(shì) 產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級(jí)，機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及，機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。具有與真實(shí)機(jī)床相似的結(jié)構(gòu)使虛擬機(jī)床能模仿真實(shí)機(jī)床的任何功能而不致因?yàn)椴捎媚撤N近似代替而導(dǎo)致某種結(jié)構(gòu)的失真或丟失 。 d)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能：強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能能使虛擬機(jī)床為各種真正的制 造資源服務(wù)，從而在連接意義上提供與外界制造資源的相互操作性 。因?yàn)闄C(jī)床的類型各式各樣，品種千變?nèi)f化，要想能夠表達(dá)各種機(jī)床，就需要采用模塊化的原理，定制各種標(biāo)準(zhǔn)的模塊，這樣經(jīng)過(guò)少量的修改就可以建立各種機(jī)床的模型 。虛擬機(jī)床的結(jié)論是需要由真實(shí)機(jī)床來(lái)檢驗(yàn)的，只有與真實(shí)機(jī)床相一致的結(jié)論才是正確的結(jié)論。 虛擬數(shù)控技術(shù)是由許多先進(jìn)學(xué)科、先進(jìn)知識(shí)形成的綜合技術(shù)系統(tǒng)，是一個(gè)極具潛力的前沿研究領(lǐng)域。 總結(jié)與體會(huì) 本論文主要闡述了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 ，并從數(shù)控機(jī)床技術(shù)的應(yīng)用等方面闡述了數(shù)控機(jī)床技術(shù)在工業(yè)制造中的應(yīng)用和重要性。 參考文獻(xiàn) [1] 杜家熙 .數(shù)控機(jī)床編程與結(jié) 構(gòu) [M]. 中國(guó)國(guó)際商務(wù)出版社 2021. [2] 孫德茂 .數(shù)控機(jī)床銑削加工直接編程技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版 . [3] 張超英 ,謝富春 .數(shù)控編程技術(shù) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021． [4] 張華 .數(shù)控設(shè)備與編程 [M]．電子工業(yè)出版社， 2021. [5] 孫德茂 .機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)編程能力的現(xiàn)狀與展望 39。同時(shí)也使自己認(rèn)識(shí)到自己在現(xiàn)代科學(xué)方面認(rèn)識(shí)的不足。虛擬機(jī)床是虛擬加工技術(shù)的核心，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化是虛擬制造技術(shù)的發(fā)展方向。由于虛擬數(shù)控機(jī)床是數(shù)字模型，所以容易實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行顯示、分析、傳遞和迭代更新，為設(shè)計(jì)提供并行作業(yè)的可能，用經(jīng)濟(jì)快捷的方式提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。根據(jù)虛擬數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與功能，可以將虛擬數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的功能模塊作如下劃分 (圖 1)： a)NC 編譯模塊：為了使虛擬數(shù)控機(jī)床能夠識(shí)別 NC 程序，開(kāi)發(fā)了 NC 編譯模塊，它 的功能是接受數(shù)控代碼并將其翻譯為機(jī)床部件、刀具等運(yùn)動(dòng)的信息 。 2. 虛擬數(shù)控機(jī)床的功能 虛擬數(shù)控機(jī)床應(yīng)該能夠仿真不同的加工方法和不同的加工材料，能夠完成數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)操作，逼真地顯示數(shù)控機(jī)床的各種動(dòng)作，并且能夠顯示和評(píng)估加工結(jié)果。虛擬機(jī)床各模塊的顆粒性使每個(gè)模塊數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 14 能彼此獨(dú)立的被開(kāi)發(fā)和工作，從而增強(qiáng)了虛擬機(jī)床的可操作性和可管理性 。德國(guó) DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控。對(duì)制造速度的要求致使加工模具的機(jī)床朝著高效能專業(yè)化機(jī)種發(fā)展。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零