淺析數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(參考版)
2024-12-08 00:51本頁面
【正文】 當然由于時間和知識水平所限，論文中不可避免會出現(xiàn)紕漏和錯誤，懇請各位審閱老師悉心指正，在此不勝感激。在畢業(yè)設(shè)計的數(shù)月期間，我得到了導(dǎo)師的細心指導(dǎo)和關(guān)懷，特別是在課題的程序設(shè)計過程中，對其中的各種技術(shù)問題和疑惑，導(dǎo)師都花費了大量的時間和精力一一為我解答，讓我在這個過程中對數(shù)控機床控制等多方面的知識有了一次新的深入的學(xué)習(xí)和全面的提升，并能夠逐漸將課本上所學(xué)的理論知識與工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題相結(jié)合，從而為以后步入社會解決工作中遇到的實際問題打下良好的基礎(chǔ)。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩 年推出了相關(guān)的新概念和樣機，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨 勢，以及數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽 會的一個新亮點。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的 開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加 或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用 和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控 系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。在數(shù)字制造的目標下，通過流程再造和信息化改造， ERP 等一批先進企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟效益。虛擬設(shè)計、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。機械制造企業(yè)在普遍采用 CAD/CAM 的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。世界上正在進行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性， （ 1）加工過程自適應(yīng)控制技術(shù) （ 2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇 （ 3）智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù) （ 4）智能故障回放和故障仿真技術(shù) （ 5）智能化交流伺服驅(qū)動裝置 （ 6）智能 4M 數(shù)控系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)化 數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機床通過所配裝 的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。最近，國外還在研究 6 軸聯(lián)動控制使用 非旋轉(zhuǎn)刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標；注重加強單元技術(shù)的開拓、完善；CNC 單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與 CAD、 CAM、 CAPP、 MTS 聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點（數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機床）、線 （ FMC、 FMS、 FTL、 FML）向面（工段車間獨立制造島、 FA）、體（ CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。當前國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達 6000 小時以上，驅(qū)動裝置達 30000 小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。我們只對一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為 10:1（數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級）。 高可靠性 隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床制造商追求的目標。 1993 年開始在機床上應(yīng)用直線電機直接驅(qū)動，由于是沒有中間環(huán)節(jié)的零傳動，不僅運動慣量小、系統(tǒng)剛度大、響應(yīng)快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅(qū)動方式。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（ lt。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。在 21 世紀，綠色制造的大趨勢將使各種節(jié)能環(huán)保機床加速發(fā)展，占領(lǐng)更多的世界市場。 加工過程綠色化 隨著日趨嚴格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的 7 資源、環(huán)境問題尤為突出。為了保證數(shù)控機床有高的可靠性，就要精心設(shè)計系統(tǒng)、嚴格制造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。 新型功能部件 為了提高數(shù)控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件 的應(yīng)用成為必然。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實現(xiàn)數(shù)控機床的遠程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理，還可實現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)（數(shù)控機床故障的遠程診斷、維護等）。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是 21 世紀的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。 并聯(lián)機床作為一種新型的加工設(shè)備，已成為當前機床技術(shù)的一個重要研究方向，受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是 “ 自發(fā)明數(shù)控技術(shù)以來在機床 行業(yè)中最有意義的進步 ” 和 “21 世紀新一代數(shù)控加工設(shè)備 ” 。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究， 數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。開放性有軟件平臺和硬件平臺的開放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。 開放性 （ 1）向未來技術(shù)開放 （ 2）向用戶特殊要求開放 ：更新產(chǎn)品、擴充功能、提供硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應(yīng)用要求； （ 3）數(shù)控標準的建立標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低
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