【正文】 昆明冶金高等專科學校電氣學院，昆明 650033） 摘 要 ： 數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術。 隨著數(shù)控技術的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機床日益增多 。 完成時間： 2021 年 1 月 4 日前 畢業(yè)設計（論文）指導教師： 系 主 任（教研室主任）： 學 院 院 長： 2021 年 12 月 13 日 昆明冶金高等?？茖W校 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計題目： 數(shù)控機床的發(fā)展及應用研究 學生姓名： 專 業(yè)： 機電一體化技術 指導教師： （副教授） 填表 時間： 2021 年 12 月 15 日 1 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1． 本課題的研究意義 ： 現(xiàn)代機械產(chǎn)品向著高精度 、 高自動化和高可靠性發(fā)展， 具有機電結(jié)合和多學科結(jié)合的特點，純機械產(chǎn)品越來越少，而且更新速度很快，對這些要求數(shù)控技術將起到保障作用。 導師（簽字）： 日 期： 2021 年 01 月 08 日 1 昆明冶金高等?？茖W校 畢業(yè)設計（論文）任務書 學院： 電氣學院 專業(yè)： 機電一體化技術 班級： 學生姓名： 畢業(yè)設計（論文） 題目： 數(shù)控機床的發(fā)展及應用研究 畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容： 按指導教師所給論文題目查閱相關文獻資料。 因此，大力推廣發(fā)展數(shù)控技術 、用數(shù)控技術改造傳統(tǒng)工業(yè)、有著深遠意義。 2 3． 本課題 研究 的基本內(nèi)容 1. 數(shù)控系統(tǒng) 的發(fā)展簡史及趨勢 數(shù)控（ NC） 階段 計算技術控 (CNC)階段 數(shù)控技術及裝備的發(fā)展趨勢 2. 數(shù)控機床 在 工業(yè)制造中 的應用 數(shù)控機床的概念和特點及功能 數(shù)控機床在國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀 數(shù)控機床的應用 3. 數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀和 思考 與研究 我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀 對我國數(shù)控機床的思考 虛擬數(shù)控機床 的研究 4． 本課題的重點和難點 及預期目標 (1) 重點： 數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀與思考 （ 2）難點 ： 數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構向 PC 全數(shù)字化開放體系結(jié)構的發(fā)展，如高速化 、高精度化 、 信息交互網(wǎng)絡化 、 加工過程綠色化等 （ 3）預期目標： 研制出操作簡單，成本比較低，加工精 度更高的數(shù)控機床 5．設計 （論文） 進度計劃 開題報告 論文初稿 論文終稿 匯報 PPT 3 指導教師意見： 所選題目貼合專業(yè)知識，研究內(nèi)容對本行業(yè)發(fā)展及個人專業(yè)能力提高有現(xiàn)實意義。工業(yè)制造 。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。 1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。 計算機數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） 1970 年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。 到了 1990 年， PC 機（個人計算機，國內(nèi)習慣稱微機）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，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從 2021 年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國， 2021年中國機床主機消費高達 億美元，但進出口逆差嚴重，國產(chǎn)機床市場占有率連年下降， 1999 年是 %， 2021 年僅占 %。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共 11 國 (地區(qū) )引進數(shù)控機床先進技術和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(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)控機床在工業(yè)消費中得到了普遍運用，已成為機 床主動化的一個重要開展方向。 驅(qū)動裝置 ： 他是數(shù)控機床執(zhí)行機構的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。 但是由于汽車工業(yè)本身多產(chǎn)的特征，必然導致機床應用的資源浪費，因為其效率也會大打折扣。汽車工業(yè)生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)已經(jīng)離不開數(shù)控機床。 數(shù)控機床，精度高、生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、故障率低無故障時間長、設備的可開動率高，重復加工方便等優(yōu)點倍受汽車行業(yè)用戶的青睞，在汽車制造業(yè)中應用廣泛、處于主導地位。 數(shù)控機床在汽車零部件生產(chǎn)中的應用 一個轎車有一萬多個零部件，沒有幾個零部件的生產(chǎn)和數(shù)控機床毫無關系。發(fā)動機的油底殼采用薄鋼板沖壓而成，看似與數(shù)控機床無關，但是你可曾想過沖壓用的模具也是由數(shù)控機床加工出來的呢？ 變速箱最為汽車中最重要的傳動機構，擁有大量的齒輪和軸類零件。驅(qū)動橋中的主減速器兩個準雙曲面齒輪必須由數(shù)控機床加工。 數(shù)控機床在汽車工業(yè)中的應用前景 隨著汽車工業(yè)和數(shù)控技術的快速發(fā)展，我深信：數(shù)控機床會更加深入地應用到汽車生產(chǎn)中，加速汽車工業(yè)發(fā)展，為汽車工業(yè)服務。 衡量伺服控制系統(tǒng)性能的主要指標有頻帶寬度和精度。因此，在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測量元件，如精密電位器、自整角 機和旋轉(zhuǎn)變壓器等。 對我國數(shù)控機床的思考 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠數(shù)控機床的發(fā)展及應用研究 10 主導 21 世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展 （ 1） 不斷加強技術創(chuàng) 新是提高國產(chǎn)數(shù)控機床水平的關鍵 國產(chǎn)數(shù)控機床缺乏核心技術，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內(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外產(chǎn)品有一定差距。制造商的服務應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，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工出高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能 逐步得到用戶的認同，提高國產(chǎn)數(shù)控機床的市場占有率。目前世界上許多汽車廠，包括我國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)線部分替代組合機床。 高效能發(fā)展新趨勢 對機床高速及精密化要求的提高導致了對加工工件制造速度的要求提高。 昆明冶金高等?？茖W校機電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 13 復合化發(fā)展新趨勢 產(chǎn)品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術必須不斷升級，機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。具有與真實機床相似的結(jié)構使虛擬機床能模仿真實機床的任何功能而不致因為采用某種近似代替而導致某種結(jié)構的失真或丟失 。 d)強大的網(wǎng)絡支持功能：強大的網(wǎng)絡支持功能能使虛擬機床為各種真正的制 造資源服務，從而在連接意義上提供與外界制造資源的相互操作性 。因為機床的類型各式各樣，品種千變?nèi)f化，要想能夠表達各種機床，就需要采用模塊化的原理，定制各種標準的模塊，這樣經(jīng)過少量的修改就可以建立各種機床的模型 。虛擬機床的結(jié)論是需要由真實機床來檢驗的，只有與真實機床相一致的結(jié)論才是正確的結(jié)論。 虛擬數(shù)控技術是由許多先進學科、先進知識形成的綜合技術系統(tǒng)，是一個極具潛力的前沿研究領域。 總結(jié)與體會 本論文主要闡述了數(shù)控機床的發(fā)展 ，并從數(shù)控機床技術的應用等方面闡述了數(shù)控機床技術在工業(yè)制造中的應用和重要性。 參考文獻 [1] 杜家熙 .數(shù)控機床編程與結(jié) 構 [M]. 中國國際商務出版社 2021. [2] 孫德茂 .數(shù)控機床銑削加工直接編程技術 [M].機械工業(yè)出版 . [3] 張超英 ,謝富春 .數(shù)控編程技術 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 2021． [4] 張華 .數(shù)控設備與編程 [M]．電子工業(yè)出版社， 2021. [5] 孫德茂 .機床數(shù)控系統(tǒng)編程能力的現(xiàn)狀與展望 39。同時也使自己認識到自己在現(xiàn)代科學方面認識的不足。虛擬機床是虛擬加工技術的核心，網(wǎng)絡化、智能化、集成化是虛擬制造技術的發(fā)展方向。由于虛擬數(shù)控機床是數(shù)字模型，所以容易實現(xiàn)對數(shù)字模型進行顯示、分析、傳遞和迭代更新，為設計提供并行作業(yè)的可能，用經(jīng)濟快捷的方式提高產(chǎn)品設計品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。根據(jù)虛擬數(shù)控機床的特點與功能，可以將虛擬數(shù)控機床系統(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)控機床能夠識別 NC 程序，開發(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床部件、刀具等運動的信息 。 2. 虛擬數(shù)控機床的功能 虛擬數(shù)控機床應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)控機床的各項操作，逼真地顯示數(shù)控機床的各種動作，并且能夠顯示和評估加工結(jié)果。虛擬機床各模塊的顆粒性使每個模塊數(shù)控機床的發(fā)展及應用研究 14 能彼此獨立的被開發(fā)和工作，從而增強了虛擬機床的可操作性和可管理性 。德國 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)動加工，可由CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控。對制造速度的要求致使加工模具的機床朝著高效能專業(yè)化機種發(fā)展。加工一薄壁飛機零件，只用 30min，而同樣的零