【正文】 在此，請?jiān)试S我再次向曾直接給予我多次指導(dǎo)的導(dǎo)師表示最忠誠的敬意！ 參考文獻(xiàn) [1] 馮菊香 . 產(chǎn)品有綠色設(shè)計(jì)與制造 . 太原科技 ,2021 [2] 汪木蘭 ,陸紅偉 ,嚴(yán)愛珍 等 . 人工智能技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究 ,2021 [3] 楊占璽 ,韓秋實(shí) . 智能數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù) ,2021 [4] 王耀南 ,余群明 . 智能數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)展 . 電氣時(shí)代 ,2021(69) [5] 費(fèi)仁之 ,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在制造系統(tǒng)監(jiān)控中的應(yīng)用和。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我將大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)再次回顧學(xué)習(xí)，而且也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識(shí)。 8 結(jié)束語 此次設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，分析和解決實(shí)際中所遇到問題的能力，并且能鞏固和深化我所學(xué)的專業(yè) 知識(shí)，使我在調(diào)查研究和收集資料等方面有了顯著的提高，同時(shí)在理解分析能力、制定設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖能力方面有較大的進(jìn)步；另外我的技術(shù)分析和組織工作的能力也有一定程度的提高。因重型機(jī)床加工的工件特別昂貴不允許報(bào)廢，為了確保機(jī)床工作可靠，在數(shù)控系統(tǒng)中可采用雙（或多）CPU冗余工作方案，以確保運(yùn)算和控制的絕對正確，并在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)診斷、自動(dòng)修復(fù)或自動(dòng)替補(bǔ)，確保加工不出問題。在發(fā)展重型數(shù)控機(jī)床中除需加強(qiáng)基礎(chǔ)研究外，還應(yīng)加強(qiáng)其關(guān)鍵技術(shù)研究。 (3)突破重型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 重型數(shù)控機(jī)床（特別是多坐標(biāo)重型數(shù)控機(jī)床）是國民經(jīng)濟(jì)和國防生產(chǎn)中的重大關(guān)鍵設(shè)備，屬于戰(zhàn)略物資，真正先進(jìn)的重型數(shù)控機(jī)床國外是不可能賣給我們的，因此，在我國下世紀(jì)數(shù)控產(chǎn)品的發(fā)展中必須依靠自己的力量進(jìn)行解決。采用該結(jié)構(gòu)的高速高效數(shù)控機(jī)床不但速度高、剛度高，如果在傳動(dòng)與控制上處理得當(dāng)，可以達(dá)到比常規(guī)機(jī)床更高的加工精度和加工質(zhì)量，而且具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制造成本低，易于化批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點(diǎn)。 考慮到常規(guī)數(shù)控機(jī)床在總體結(jié)構(gòu)上基本上采用工件和刀具沿各自導(dǎo)軌共同運(yùn)動(dòng)的方案，一方面由于機(jī)床傳動(dòng)環(huán)節(jié)剛性不足和導(dǎo)軌中的摩擦阻力較大，使運(yùn)動(dòng)部件難以獲得高的進(jìn)給速度 ；另一方面由于工件、夾具和工作臺(tái)的總質(zhì)量比較大，使之難以獲得高的加速度。 ④ 為數(shù)控機(jī)床開發(fā)智能尋位加工功能，消除對精密夾具和人工找正的依賴，有效縮短單件小批加工的準(zhǔn)備時(shí)間。例如，將五面五軸加工中心與立車復(fù)合構(gòu)成萬能加工中心，可實(shí)現(xiàn)一次裝卡 完成零件的大部分（或全部）加工。發(fā)展高速高效數(shù)控機(jī)床的技術(shù)途徑可有以下幾條： ① 通過提高切削速度和進(jìn)給速度，從而達(dá)到成倍提高生產(chǎn)效率，有效提高零件的表面加工質(zhì)量和加工精度并解決常規(guī)加工難以解決的某些特殊材料（如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼）和特殊形狀零件（如復(fù)雜薄壁零件）的高效加工。此價(jià)位的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床將是具有較強(qiáng)競爭力的。因此，采用 新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來發(fā)展高性能的低價(jià)位數(shù)控機(jī)床，將是一條最有希望成功的道路。這類機(jī)床已成為國際市場上數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢之一，也是國內(nèi)眾多用戶渴求的 產(chǎn)品，其市場前景相當(dāng)廣闊。 因此下面僅就低價(jià)位數(shù)控機(jī)床、高速高效數(shù)控機(jī)床和重型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展問題作一討論。 加速數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn) 業(yè) 化，打好市場翻身仗 數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)化和市場占有率上。 (4)零傳動(dòng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)與擺頭 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)與擺頭是多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達(dá)到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動(dòng)（無機(jī)械傳動(dòng)鏈）數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和擺頭，以促進(jìn)我國高速高精度多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。考慮到常規(guī)機(jī)床的防磁問題較難解決，而并聯(lián)機(jī)床的防磁相對容易，因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機(jī)，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)永磁同步型直線電機(jī)，從而揚(yáng)長避短，構(gòu)成符合實(shí)際應(yīng)用要求的新型高速高精度進(jìn)給系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機(jī)和功率接口，充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢，通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機(jī)的造價(jià)降下來，而 采用智能化的 IPM 模塊作為功率接口也很便宜，因此將內(nèi)裝式進(jìn)給伺服的價(jià)格控制在數(shù)千元以內(nèi)，將內(nèi)裝式主軸伺服的價(jià)格控制在 2 萬元以內(nèi)，將是完全可能的。 (2)廉價(jià)的高性能伺服系統(tǒng) 目前，一套進(jìn)給交流伺服系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)器 +電機(jī)）的價(jià)格一般都在萬元以上，主軸伺服系統(tǒng)的價(jià)格高達(dá)數(shù)萬元，已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床成本的一大障礙。由于永磁電主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都較感應(yīng)異步型電主軸簡單，因此易于進(jìn)行專業(yè)化 大規(guī)模生產(chǎn)。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應(yīng)異步型，存在以下突出問題： ① 轉(zhuǎn)子上存在繞組，有大電流流過，因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，直接主軸精度； ② 低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，難以滿足寬范圍切削要求； ③ 效率和功率因素低，不僅電機(jī)體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多； ④ 控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。因此，在今后的若干年內(nèi)，我們必須大力促進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)制造，必須解決數(shù)控機(jī)床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。這是因?yàn)?，這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的，構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上，只要制定好標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，從 信息處理、軌跡插補(bǔ)、加減速控制、開關(guān)量控制到伺服控制都可以實(shí)現(xiàn)開放，從而可大大方便用戶的使用。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強(qiáng)的競爭力，有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻(xiàn)。 這種具有內(nèi)裝 PLC 和內(nèi)裝伺服控制的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng)，其硬件 規(guī)模將達(dá)到最小化，整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)除一個(gè) PC 平臺(tái)外，剩下的只有驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的功率接口和反饋接口。由于一個(gè)新型高性 能CPU可以代替數(shù)十個(gè)普通 CPU（如 8028 80386 等），因此，在基于高性能 CPU的 PC 平臺(tái)上不僅可以完成數(shù)控系統(tǒng)的基本功能（如信息處理、刀補(bǔ)計(jì)算、插補(bǔ)計(jì)算、加減速控制等）和開關(guān)量控制功能（內(nèi)裝 PLC），而且還可以完成伺服控制功能。這樣，可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下，很 難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性，因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不 佳，對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響，使得不少用戶現(xiàn)在還心有余悸。雖然數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。我們認(rèn)為，上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小，不但有利于降低系統(tǒng)成本，而且更重要 的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。其方案是將由 DSP 等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的與數(shù)控裝置連接起來，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。 PC 數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有 2 種主要形式：（ 1）專用數(shù)控加 PC 前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；（ 2）通用 PC 加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比，而且還可充分利用通用微機(jī)已有軟硬件資源和分享機(jī)領(lǐng)域的最新成果，如大容量存儲(chǔ)器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。 實(shí)踐證明， 10 年來我們所走的 PC 數(shù)控道路是完全正確的。因此，我們的數(shù)控產(chǎn)品要在下一世紀(jì)走向國際市場，我們的企業(yè)就必須 “從我做起，從現(xiàn)在做起 ”。這是設(shè)計(jì)師們站在新的高度來看待設(shè)計(jì) ,不斷提高人類的生產(chǎn)品質(zhì) ,并促進(jìn)社會(huì)和人類向更加自由和諧的階段發(fā)展。在現(xiàn) 代數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)過程中溶入綠色設(shè)計(jì)思想是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然。此外，并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有利于采用電傳動(dòng)，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。綠色數(shù)控機(jī)床應(yīng)是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便于拆卸回收的新型機(jī)床。我國擁有普通機(jī)床數(shù)百萬臺(tái)，加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床將成為下世紀(jì)我國數(shù)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。 ③ 加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床。 ②大幅度降低資源消耗和能源消耗。在遵循綠色制造運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上 ,著重考慮以下 4 個(gè)方面 :① 有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。為此應(yīng)大力加 強(qiáng)綠色數(shù) 控產(chǎn)品的開發(fā)，加速促進(jìn)數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個(gè)制造業(yè)的綠色化。 堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路 可持續(xù)發(fā)展是下一世紀(jì)企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的發(fā)展也必須堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的道路。當(dāng)然，為贏得主動(dòng)，后方也須主動(dòng)出 擊。因此，應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當(dāng)成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進(jìn)時(shí)，有一個(gè)強(qiáng)大后方。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽(yù)的原因，除可靠性問題外，另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。通過這種機(jī)制，一方面切實(shí)加強(qiáng)企業(yè)管理，激發(fā)企業(yè)負(fù)責(zé)人和廣大職工的負(fù)責(zé)精神、創(chuàng)造精神和獻(xiàn)身精神，努力提高產(chǎn)品的競爭能力；另一方面充分調(diào)動(dòng)企業(yè)內(nèi)外 、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素，大力加強(qiáng)市場開拓力度，奮力打通營銷渠道。國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)說明，數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù)，更取決于經(jīng)營管理能力和營銷能力。那他們靠的是什么？重要的一條就是在管理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。例如，我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床不但占領(lǐng)了大陸市場的相當(dāng)大的份額，而且還打進(jìn)了美國市場。 因此，我們應(yīng)充分重視上述問題，在商品化上切實(shí)狠下工夫，將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓，貫穿于技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中，從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真 正有市場的好商品。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。經(jīng)過這樣的測試考驗(yàn)過程后，數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。出現(xiàn)這種情況，有時(shí)是用戶操作人員的水平問題，但有時(shí)就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。這就造成，同樣型號(hào)的數(shù)控機(jī)床在有的用戶那兒運(yùn)行得很好，而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳。如果開發(fā)部門對這些問題掌握得不透，就難以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)得很完善。 另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床不像家電類產(chǎn)品那樣易于 大批量生產(chǎn)，環(huán)境 綠色設(shè)計(jì) 綠色材料 綠色工藝 綠色包裝 綠色處理 也不那么簡單。但這些高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽(yù)，打不開市場。以往，一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門，所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標(biāo)（如 多少通道、多少軸聯(lián)動(dòng)、每分鐘多少米的進(jìn)給速度等等），而對影響實(shí)用性的一些指標(biāo)和一些小問題 卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、 可靠性、實(shí)用性方面花的精力相對較少。這當(dāng)然不是說舊機(jī)床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當(dāng)大的差距。 在商品化上狠下工夫 近 幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這種老是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅(qū)動(dòng)模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠，實(shí)行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價(jià)格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場占 有率，難度就很大了。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識(shí)經(jīng)濟(jì)即將登上舞臺(tái)的新世紀(jì)，這一常規(guī)途徑就很難行通了。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們在數(shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步主要還是按國外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成 分不多。通過對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的和對我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究，我們認(rèn)為以創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點(diǎn)，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，發(fā)展具有特色的新一代 PC 數(shù)控系 統(tǒng)，推進(jìn)數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)，加速數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)化，打好市場翻身仗將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。在新世紀(jì)到來時(shí)，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以 PC 平臺(tái)為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。 發(fā)展對策 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造化的重要基礎(chǔ)。我們以資源、環(huán)境、市場為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新格局中的國際 “加工中心 ”和 “組裝中心 ”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重我國制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。 (4)技術(shù)方面。 (3)機(jī)制方面。 (2)體系方面。 存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面 : (1)認(rèn)識(shí)方面。 (2)產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢。 (3)建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。 (2)初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。 縱觀我國數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過 4 個(gè) 5 年計(jì)劃的攻 關(guān)， 總體來看取得了以下成績 : (1)奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控