【導讀】重點知識進行選題，查閱資料充分，論文撰寫規(guī)范，論文思路清晰，內(nèi)容充實，論述充分，結(jié)論明確，按進度安排提交了所有論文成果。的主要技術(shù)難題、進一步研究的工作重點等；求內(nèi)容豐富，條理清楚，格式規(guī)范，富有創(chuàng)新，字數(shù)不少于一萬字；隨著改革開放和中國。加入世貿(mào)組織后，我國機床工業(yè)取得了巨大的發(fā)展。當前，機械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場是否具有競爭力，很大程度取決于數(shù)控技術(shù)的發(fā)。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)、有著深遠意義?？煽啃缘玫綐O大提高。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。發(fā)展趨勢的思考，按照科技論文的撰寫規(guī)范按時完成任務(wù)。

　　

【正文】 由 10μ m 提高到 5μ m，精密級加工中心則從 3～ 5μ m，提高到 1～ m，并且超精密加工精度已開始進入納米級 ( m)。 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。同時，由于產(chǎn)品競爭激烈，產(chǎn)品生命周期快速縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)時間必須具備的條件。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。 開放化發(fā)展新趨勢 數(shù) 控機床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品?，F(xiàn)在可以用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 (OMAC、 OSACA、OSEC)的研究和制定，世界 3 個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學計劃和技術(shù)規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在 2021 年也開始進行中國的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 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(shù)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。新日本工機的 5 面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn) 4 個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。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。 虛擬數(shù)控機床的研究 隨著虛擬制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 的深入，仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的評估工藝計劃和設(shè)備，以及新產(chǎn)品設(shè)計。虛擬數(shù)控機床 (VirtualMachineTool， VMT)是虛擬制造的執(zhí)行單元，是虛擬制造的一個底層關(guān)鍵技術(shù)和前提條件。它的最終目的是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，在計算機屏幕上實現(xiàn)加工過程的仿真，以增強制造過程的各級決策與控制能力，優(yōu)化制造過程。通過虛擬機床不僅可以全面、逼真地反映現(xiàn)實的加工環(huán)境和加工過程，還能對加工中出現(xiàn)的碰撞、干涉提供報警信息，對產(chǎn)品的可加工性、工藝規(guī)程的合理性和加工精度進行評估、預測，達到節(jié)省資源、避免風險 的目的。 虛擬數(shù)控機床的特點及功能 1. 虛擬數(shù)控機床應(yīng)具備的特點 a)良好的結(jié)構(gòu)：包括三個方面： 1)與真實機床相似的結(jié)構(gòu)。具有與真實機床相似的結(jié)構(gòu)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(gòu)的失真或丟失 。2)機床各模塊的顆粒性。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(yīng)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 。3)各模塊合適的顆粒度。虛擬機床各模塊顆粒度的合適與否取決于每個模塊的抽象度是否定義合適，以便使虛擬機床既是一個能概括各種類型數(shù)控 機床的抽象框架，又能方便的掛接具體的模塊來仿真某種特定類型的數(shù)控機床 。 b)完善的圖形接口：完善的圖形接口使用戶既能像在真實環(huán)境中那樣完全操作數(shù)控機床，又能完全真實地以圖像的形式觀察機床運行的各種狀態(tài)和各種機床運行參數(shù)，從而最大限度的提高人機融合度 。 c)完全的符號數(shù)據(jù)接口：完全的符號數(shù)據(jù)接口能使虛擬機床的各種靜止和運行狀態(tài)以符號數(shù)據(jù)的形式被外界感知，從而提供了與其他制造軟件的無縫鏈接。外界也能通過輸人符號數(shù)據(jù)對虛擬機床進行控制 。 d)強大的網(wǎng)絡(luò)支持功能：強大的網(wǎng)絡(luò)支持功能能使虛擬機床為各種真正的制 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 。 e)標準數(shù)據(jù)格式：虛擬機床由于采用標準數(shù)據(jù)格式存儲、傳輸和處理數(shù)據(jù)因而能夠在語義意義上提高與外界制造資源的相互操作性。 2. 虛擬數(shù)控機床的功能 虛擬數(shù)控機床應(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。因此系統(tǒng)要求具有如下功能： a)模擬加工過程：顯示和仿真 CNC 控制功能、動畫加工過程，檢查刀具軌跡和干涉、過切、碰撞等并給予警告 。 b)評估工 件品質(zhì)：顯示工件 3D 實體表面的拓撲關(guān)系、尺寸、公差和表面品質(zhì) 。 c)估算加工成本：通過仿真加工過程，能進行加工成本的估算 。 d)加工過程的監(jiān)控：監(jiān)控加工過程的各個方面。 昆明冶金高等?？茖W校機電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 15 虛擬數(shù)控機床的體系結(jié)構(gòu) 虛擬機床與實際機床一樣，可以認為是一組相互連接的活動部件的集合，它們完成要求的相對運動，提供工件和工件刀具系統(tǒng)上相關(guān)點的瞬間空間位置關(guān)系。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 。各模塊應(yīng)該標準化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟化、并具有互換性、相容性和相關(guān)性，使系統(tǒng)具有開放性和適應(yīng)性。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 。 b)運動控制模塊：運動控制模塊根據(jù) NC 程序決定機床刀具和各個軸的運動狀態(tài)，向各個運動部件發(fā)送運動指令并采集各軸的反饋信息 。 c)操作面板模塊：操作面板模塊包括真實數(shù)控機床的操作面板按鈕功能和虛擬數(shù)控機床的菜單 。 d)切削計算模塊：根據(jù)工件與刀具的相對位置，進行干涉判斷，對發(fā)生干涉的工件進行切削計算并重新生成工件模型 。 e)機床場景模塊：建立虛擬機床的工作環(huán)境。 數(shù)控機床的發(fā)展及應(yīng)用研究 16 虛擬機床不能脫離實際機床而獨立存在，它是真實機床在計算機內(nèi)的模擬，虛擬機 床與真實機床是密不可分的。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)控機床的的應(yīng)用及展望 虛擬數(shù)控機床的應(yīng)用將給制造業(yè)帶來革命性的飛躍。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(shè)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(shè)計品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。采用虛擬數(shù)控機床技術(shù)，可以為產(chǎn)品設(shè)計過程中的可制造性分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，能夠迅速完成在機床上不方便操作的各項任務(wù)，如完成數(shù)控程序的調(diào)試、測量產(chǎn)品加 工誤差、評定加工效率和檢驗干涉碰撞情況等。還可以利用虛擬機床優(yōu)化切削參數(shù)，優(yōu)化刀具路徑，提高機床設(shè)備的生產(chǎn)效率。利用機床加工的全過程與用戶的交互功能，可以為企業(yè)、學校的數(shù)控人才培訓提供快速、安全且不消耗資源的有效手段，并幫助機床制造商向遠程客戶逼真地演示其產(chǎn)品。為制造業(yè)提供最佳的發(fā)展以及為加工過程的優(yōu)化提供決策依據(jù)。虛擬數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)功能為真正實現(xiàn)遠程合作提供保證。 虛擬數(shù)控技術(shù)是由許多先進學科、先進知識形成的綜合技術(shù)系統(tǒng)，是一個極具潛力的前沿研究領(lǐng)域。由于多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及仿真技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬數(shù) 控技術(shù)將獲得更快的發(fā)展。虛擬機床是虛擬加工技術(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。虛擬機床軟件的發(fā)展目標應(yīng)該是根據(jù)國內(nèi)的現(xiàn)實情況和國外軟件的發(fā)展趨勢，針對具體的機床開發(fā)面向工程的實用化小型軟件。把某一類型的虛擬機床作為該類型數(shù)控機床的附件，提高數(shù)控機床的市場競爭力、增加機床產(chǎn)品的附加值。虛擬數(shù)控機床的應(yīng)用，將為制造技術(shù)帶來勃勃生機，并將虛擬數(shù)控機床的研究開發(fā)推向一個更加嶄新的階段。 昆明冶金高等?？茖W校機電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 17 5 結(jié)束語 目前數(shù)控機床技術(shù)已被推廣應(yīng)用于工業(yè)制造，軍用武器航天技術(shù)等多個領(lǐng)域，帶來了巨大效益。 在競爭面前，數(shù)控技術(shù)方面必須強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)，裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 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(shù)的應(yīng)用等方面闡述了數(shù)控機床技術(shù)在工業(yè)制造中的應(yīng)用和重要性。通過本次畢業(yè)論文我收獲很大，在此過程中我查閱了很多相關(guān)資料豐富了自己在數(shù)控機床技術(shù)方面的知識，也使自己對數(shù)控機床技術(shù)有了更深的了解。同時也使自己認識到自己在現(xiàn)代科學方面認識的不足。所以我們要時刻加強自己對現(xiàn)代科學技術(shù)方面的了解，這樣才不會被這個發(fā)展 的社會所淘汰！ 致謝 本論文的完成是在代若愚老師精心指導下進行的。在每一次論文遇到問題的時候，是代老師不辭辛苦的講解才是我的論文順利的進行。從論文的選題到開題報告及搜集資料至最后論文修改的整個過程，花費了代老師工作以外的很多寶貴時間和精力，看到老師白天工作了之后晚上還在線上等待給我們修改論文，幫助我們完成畢業(yè)論文工作到很晚 ，我們非常的感動。在此向代老師表示衷心的感謝！代老師辛苦了。代老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心讓我學到了很多，這將使學生受益數(shù)控機床的發(fā)展及應(yīng)用研究 18 終生。 參考文獻 [1] 杜家熙 .數(shù)控機床編程與結(jié) 構(gòu) [M]. 中國國際商務(wù)出版社 2021. 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