数控技术的发展趋势及策略 毕业论文.doc

苏州托普信息职业技术学院 毕业论文 论文题目 数控技术的发展趋势及策略 指导教师 专 业 数控设备应用与维护 班 级 数控1001 姓 名 学 号 1005200114 摘 要数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。本文简单介绍了当今世界数控技术的发展趋势和数控机床的发展及产业化现状，并从策略层面对我国数控技术的发展提出了一点看法。关键词：数控技术；发展趋势；策略；数控技术的发展趋势及策略一、数控技术的概念数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。数控技术是用数字化信息对机械设备及其装置进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的机电一体化产品,其技术范围覆盖很多领域:(1)、机械制造技术;(2)、自动控制技术;(3)、伺服驱动技术;(4)、传感器技术;(5)、信息处理、加工、传输技术;(6)、软件技术;(7)、计算机技术等。二、数控技术的发展现状数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在以下方面：1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05m左右，形状精度可达0.01m左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001m）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 5、功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。三、数控技术的发展趋势1、高速、高精加工技术效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。2、智能化、开放式、网络化 2.1智能化21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等2.2开放化数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。2.3网络化网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak）公司展出的“cyberproduction center”（智能生产控制中心，简称cpc）；日本大隈（okuma）机床公司展出“it plaza”（信息技术广场，简称it广场）；德国西门子（siemens）公司展出的open manufacturing environment（开放制造环境，简称ome）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。3、五轴联动加工和复合加工五轴联动加工和复合加工机床快速发展采五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比三轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床（含五面加工机床）的发展。四、我国数控技术发展的策略我国发展机床业有得天独厚的市场空间。特别是未来几年，汽车、信息和高新技术等产业在我国将会强劲发展。以汽车工业为代表的机电装备工业对机床工业提出了更高的要求。以我国目前高档数控机床和成套成线设备的开发、生产能力，在品种、质量和数量上还不能适应市场需要，因此，必须加快我国数控机床的发展。 1、提高数控机床产品的自主开发、制造能力 对于我国这样一个制造业大国，必须快速提高数控机床产品的自主开发、制造能力。共性和关键技术攻关必须与数控机床和功能部件的基地建设有机结合，要以高档数控机床发展为主攻目标，提高整机可靠性和产业化水平，提高国产数控系统和关键功能部件的配套能力，特别是要提高在国产中高档数控机床中的配套能力；加强数控机床基础开发理论的研究、基础工艺技术研究及应用软件开发，搞好行业标准和专利工作，为数控机床产业发展夯实基础。2、以功能部件为基础，以关键共性技术为支撑 数控系统、功能部件、关键部件是发展高档数控机床的基础，当前我国在这方面发展十分薄弱，已成为制约数控机床发展的瓶颈，必须加快发展，提高专业化、批量化生产技术水平和能力。产品的发展和自主创新能力的提高必须依赖于核心技术的掌握，依赖于共性技术的支撑。基础技术研究是机床整体水平提高的前提和保障，是机床设计的关键和基础，对于我国机床行业迈上新台阶，解决机床开发中低水平重复和附加值低等瓶颈问题具有重要意义。3、鼓励支持机床行业企业的并购重组4我国机床行业大而不强，企业多且实力较弱，在国际市场上缺乏竞争力。为此，机床行业企业要抓住当前结构调整的机遇，实施企业间的并购重组，形成一支能进入国际市场竞争的机床制造企业或企业集团。企业的并购重组要充分利用地域经济、产品结构和发展战略的互补性，从而增强企业的实力，提高竞争能力：有利于缓解和避开竞争密集带，推进差异化竞争，实现资源整合技术上的相互支持。企业的并购重组是一种市场行为，切忌任何形式的“拉郎配”。4、强化企业技术中心建设 企业技术中心既是企业开发新产品的源头，也是企业产品的基础试验，研究基地。为保证新产品的开发成功率，企业必须围绕新产品关键技术而开展必要的试验研究。这些基础性的工作是我们在产品开发方面的薄弱环节，必须予以加强，又如在发展立式加工中心上，为用户预留第4轴接口的问题也应引起注意。现今国外一些厂家以其配备第4轴接口作为产品特色，这也体现为用户服务的精神。增加第4轴接口，使加工中心的功能可以进一步扩展，使用户在满足新零件加工上又方便了许多。五、结论 总而言之，我国的数控技术已取得了显著的成就，但与发达国家的差距还非常大，所以，我们既不能妄自菲薄，亦不可骄傲