【正文】 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。 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)。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。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。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。 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。 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 。 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。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 。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 。3)各模塊合適的顆粒度。 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)。 虛擬數(shù)控機(jī)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(píng)估工藝計(jì)劃和設(shè)備，以及新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。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。 開(kāi)放化發(fā)展新趨勢(shì) 數(shù) 控機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品。 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)。 由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開(kāi)發(fā)下，主軸高速化日益普及。 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。 隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國(guó)防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。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。另外很多國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺(tái)賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無(wú)法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。 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。通過(guò)減速器與轉(zhuǎn)軸嚙合的測(cè)角昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 9 線路稱精讀數(shù)通道，直接取自轉(zhuǎn)軸的測(cè)角線路稱粗讀數(shù)通 。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測(cè)量元件的精度。伺服系統(tǒng)的帶寬主要受控制對(duì)象和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性的限制。 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。 伺服控制系統(tǒng)最初用于船舶的自動(dòng)駕駛、火炮控制和指揮儀中，后來(lái)逐漸推廣到很多領(lǐng)域，特別是自動(dòng)車(chē)床、天線位置控制、導(dǎo)彈和飛船的制導(dǎo)等。比如 大批量汽車(chē)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。現(xiàn)代汽車(chē)車(chē)身的美觀性越來(lái)越受到人們的重視。 驅(qū)動(dòng)橋也是很重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。軸在加工成階梯軸后，還有銑鍵槽，拉花鍵等。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。氣缸體先鑄造，再用數(shù)控機(jī)床銑“三孔四面”，最后還要用數(shù)控機(jī)床精鏜缸筒。最值得一提 的是美國(guó)通用的無(wú)人汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間，整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間不需工人，完全自動(dòng)運(yùn)行。 數(shù)控機(jī)床在整車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用 汽車(chē)整車(chē)生產(chǎn)的四條線，即沖壓、焊接、涂裝和總裝線，無(wú)一不用到數(shù)控機(jī)床。更重要的是提高汽車(chē)的品質(zhì)和質(zhì)量。 現(xiàn)今的汽車(chē)生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開(kāi)發(fā)周期的汽車(chē)產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。汽車(chē)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。 據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，目前，國(guó)外數(shù)控機(jī)床在使用兩班制工作情況下開(kāi)機(jī)率達(dá) 60％～ 70％，而國(guó)內(nèi)用戶的開(kāi)機(jī)率僅有 20％～ 30％，數(shù)控機(jī)床的開(kāi)機(jī) 率在很大程度上代表了數(shù)控機(jī)床的加工效率， 出現(xiàn) 過(guò)把德國(guó)生產(chǎn)的 DMU125P 型（馬豪，五軸四聯(lián)動(dòng)）機(jī)床當(dāng)普通鏜床使用的情況，另外，也 出現(xiàn)了 許多企業(yè)十分嚴(yán)重的數(shù)控機(jī)床常年閑置不用的現(xiàn)象。 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(chē)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。 輔助裝置 ： 指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。 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。 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和組成 數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控 機(jī)床的大腦。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。存在的主要問(wèn)題包數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 4 括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本 上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。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。由此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。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 %%。即 1970 年的第四代－－小型計(jì)算機(jī)； 1974年的第五代－－微處理器和 1990 年的第六代－－基于 PC（國(guó)外稱為 PCBASED）。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。 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。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。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)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。 進(jìn)入 21 世紀(jì) ，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。 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。s CNC machine tools and a brief description. Domestic and foreign the CNC equipment technology development and industrialization of the status quo, and its problems, and proposed countermeasures of the development of China39。 關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 。 指導(dǎo)教師： 所在專業(yè)審查意見(jiàn)： 機(jī)電一體化技術(shù) 同意開(kāi)題 專業(yè) 負(fù)責(zé)人： 院部審查意見(jiàn)： 同意開(kāi)題 院部負(fù)責(zé)人： 龍志文 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 輔導(dǎo)情況表 指導(dǎo)教師： 代若愚 輔導(dǎo)時(shí)間 輔導(dǎo)內(nèi)容 學(xué)生簽字 開(kāi)畢業(yè)論文動(dòng)員大會(huì)，下達(dá)任務(wù) 開(kāi)題報(bào)告 修改 意見(jiàn) 論文初稿修改意見(jiàn) 論文修改意見(jiàn) 指導(dǎo)裝訂，打印規(guī)范 PPT 制作的安排 指導(dǎo)匯報(bào) PPT 制作 目錄 0 前言 ..............................................................................................................1 1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì) .........................................................................1 （ NC）階段 （ 1952～ 1970 年） ....................................................2 計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段（ 1970 年～現(xiàn)在） .....................................2 .......................................