机械设计制造及其自动化1班-数控技术课程论文.doc

论文模版河南农业大学 数控技术课程论文 论文题目： 数控技术 姓 名： 学 号： 专业班级： 10机制一班 学 院： 机电工学院 课程主讲老师 摘要：本文主要从数控技术的概念、发展简史和发展展望阐述对数控技术的认识；从数控技术概念、数控技术的发展简史以及数控系统组成等来阐述对数控技术的认识，自动化技术与数控技术的结合关键词：数控技术概念 发展简史 应用范畴 发展展望；自动化概念 数控自动化 。0 引言数控技术是指数字化信息发出指令以实现自动控制的技术；是用来提高产品质量和劳动生产率的科技手段；是现代国防现代化的重要战略物质；是制造业实现柔性化、集成化生产、自动化的基础；是体现国家综合国力水平以及关系到国家战略地位的重要的基础性产业。现今世界各国的制造业广泛地采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。1 数控技术1数控技术的基本概念：数字控制技术(简称数控技术)特别是现代数控技术，是集微电子技术、计算机技术、自动控制技术和机械检测技术于一体的高新技术。2 数控技术发展历史21948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意 * 收稿日期： 修订日期：项目基金：项目名称（编号）作者简介：姓名（出生年），性别（民族），籍贯，职称，学位，研究方向。通讯地址，邮编。Email:通讯作者：姓名（出生年），性别（民族），籍贯，职称，学位，研究方向。通讯地址，邮编。Email:义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。 当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC），又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC）,使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。3 我国数控机床的发展及现状33.1 我国数控机床的发展3.1 我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50，配国产数控系统（普及型）也达到了10。 3.2 我国数控机床的发展现状3.2纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。（1） 奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。（2）初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。（3）建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。（1） 技术水平上，与国外先进水平大约落后1015年，在高精尖技术方面则更大。（2）产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低。（3） 可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。3.3数控技术的发展趋势3.3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，其主要研究热点有以下几个方面。 3.2.1.高速、高精加工技术及装备的新趋势3.2.1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。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。而在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。3.2.2轴联动加工和复合加工机床快速发展3.2.2 采用5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5轴联动机床的效率可以等于2台3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，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。3.2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势3.2.3 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。3.2.4重视新技术标准、规范的建立3.2.4 目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.12001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。4 自动化技术与数控技术4自动化的基本概念：所谓自动化，是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或制定自动地进行操作运行或控制以达到预定的要求。广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的活动。 自动化是一个涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术，归属于控制科学与工程的范畴。自动化技术广泛应用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各个方面。要想把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，并且能扩展、放大人的功能和创造新的功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力，那就必须得依靠自动化。它对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极的作用。而在自动化中数字控制又是其重要的组成部分。数字控制技术(简称数控技术)特别是现代数控技术，是集微电子技术、计算机技术、自动控制技术和机械检测技术于一体的高新技术。这种技术目前已被广泛应用于各种数控机床、工业机器人和其他要求精确控制运动部件的位移、速度和运动轨迹的机械设备上。在工业生产中，自动化数控技术主要运用于机器设备的生产线上(例如：轻工业中的食品加工制造、造纸印刷、纺织缝纫等)，或者运用于复杂恶劣的劳动环境下(例如：重工业中的金属冶炼、化肥农药的加工、资源开采等)，完成人类难以完成的工作。工业生产中，自动化数控技术的应用有这样的好处：a.有助予改善劳动条件，保证生产人员的人身安全。b.机械化的生产线，大大节省了劳动力，并且有助于生产效率的提高，实现最低成本。c.保证了生产的质量，机械化生产下的产品，是由统一的系统发出相同的数据，继而生产出的产品，基本无差异。5结束语：本文从历史发展及其在历史上的应用阐述了对自动化技术的认识与理解，并从数控系统的组成及数控技术的发展史介绍了对数控技术的认识与理解。在知识经济高速发展的今天，自动化技术与数控技术早已密不可分，在自动化技术中运用了许多数控系统，而在数控技术中同样要使用许多自动化产品，并且两者都与微机紧密相连。提高对自动化技术及数控技术的了解有助于以后学习自动化专业知识，明白自动化究竟是干什么的，发展趋势怎么样。参考文献1万百五，自动化专业概论 武汉：武汉理工出版社 2002，62孙晓波、李双全、王海英，自动控制原理 北京：北京科学出版社 20063袁德成、王玉德，自动控制原理 北京：北京大学出版社 2006，84戴先中、赵光宙，自动化学科概论 北京：高等教育出版社 2006.45王永章，数控技术 北京：高等教育出版社 2001.12.16翁素贞 肖严娜 京九铁路客运自动化系统概况 自动化博览1997年5月版7中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼J.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-208 王政. 数控机床的历史、现状与展望J.魅力中国，2011，36(4)：30-33. 9梁训王宣.周延佑. 机床技术发展的新动向J.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-2810杨学桐.李冬茹.何文立等.距世纪数控机床技术发展战略研究M北京：国家机械工业局，200011Hideo MATSUKA. Japannese Open Control Systems for manufacturing Equipment. Int J Papan Soc Prec Eng,1996,30(3)CNC technologyYao Shibin(College of Mechanical and Electrical Engineering HeNan Agricultural University ,Mechanical Engineering and Automation Class 1 ,Zhengzhou 52000;)Abstract : This article mainly from the concept of numerical control technology, a brief history of development and development prospect in this paper, the understanding of numerical control technology; From the concept of numerical control technology, a brief history of the development of numerical control technology and numerical control system composition an