毕业设计（论文）PPT答辩-数控技术和装备的发展趋势与对策.ppt

河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）,姓名：武严君班级：机教043指导老师：王振宁,数控技术和装备的发展趋势与对策,摘要,简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的看法。,论文主要内容,国内外数控系统概况数控技术的发展趋势数控技术装备的发展趋势对我国数控技术及其产业发展的基本估计对数控技术及其发展的战略思考,一、国内外数控系统概况,在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而CNC的工作效率和产品加工质量较低。,由于开放式数控系统与传统数控系统相比，具有开放性、移植性、扩展性和网络化等优势，因此欧美、日本等许多国家都开始了有关的开放式数控系统的相关内容的研究。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。故大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。,二、数控技术的发展趋势,性能发展方向高速、高精、高效化，柔性化，工艺复合性和多轴化，实时智能化功能发展方向用户界面图形化，可视化，插补和补偿方式多样化，内装高性能PLC多媒体技术应用体系结构的发展集成化、模块化、机床联网可进行远程控制和无人操作化、通用型开放式闭环控制模式,日本FF-660高速卧式加工中心（该机床具有最高速、高精度的特点，是最适合于大量生产部件的加工生产线的超高速通用卧式加工中心。）,三、数控技术装备的发展趋势,高速、高精加工技术及装备的新趋势根据最新的发展情况,国外高档数控机床的快进速度可达120m/min,加速度达2g以上,主轴转速已达100000r/min换刀时间则少于0.4s,5轴联动成为方向,大大提高了加工效率。精密级加工中心则达到1m,超精密加工精度已开始进入纳米级,其加工精度一般小于10nm。,瑞士GFHSM800高速立式加工中心,德国DMGCTX310经济型数万能数控车床,智能化、网络化、开放式成为当代数控系统发展的主要趋势智能化包括在数控系统中的各个方面：为追求工作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、模糊控制、神经网络控制、专家控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型等；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.,智能机床的结构框架（包括加工自动规划和决策技术，加工过程的智能监测技术及加工过程的智能控制技术等）,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,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.如日本山崎马扎克（Mazak)公司展出“CyberProductionCenter”（智能生产控制心,简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“ITplaza”（信息技术场，简称IT广场)；德国西门(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（开放制造环境，简称OME)等.我国的华中数控与北京第一机床厂作，展示了基于Internet的远程故障诊断技术；与桂林机床股份有限公司合作，展出了由四台机床联网组成的远程控制技术，这些都为网络环境下数控系统的开发奠定了良好的基础。,四、对我国数控技术及其装备发展的基本估计,虽然近些年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；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。3.可持续的能力上，对竞争前数控技术的开发、工程化能力较弱；数控技术领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。,五、对数控技术与装备发展的战略思考,(一)战略考虑我国是制造大国,应当掌握先进制造核心术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新格局中的国际“加工中心”和“组装中心”.我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制政策.,(二)发展对策,在信息与科技飞速发展的21世纪，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路，发展具有特色的新一代PC数控系统，推进数控功能部件的专业化生产，加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。,2.1以科技创新为先导,回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大势，因此要进一步扩大市场占有率，难度就很大了。为改变这种现状,我们必须大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。,2.2在商品化上狠下工夫,就数控系统而言，国产机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。另外,同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意.因此，我们应充分重视上述问题,在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。,2.3大力加强技术支持和服务,数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。我个人认为,国内产品(也包括其它行业)尤其是售后服务这块做的不好,一旦出现问题,不是想办法解决,而是推解责任.以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击.,2.4坚持可持续发展道路,可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化。绿色制造实施的主要内容倡导融入绿色设计的3R原则,即Reduce,Recycle,Reuse.,通过绿色模块化设计,在产品设计制造中可以缩短设计周期、缩短制造周期、降低研发与制造成本、提高产品质量、提高管理效率及提高综合竞争能力。如CJK6032A数控车床根据绿色可拆卸性设计思想,采用镶钢-塑料导轨,可降低改造和维护志本,机床床身可重复使用.导轨材料为聚四氟乙烯（PTEE）中填充青铜粉和石墨制成软带，既可提高热导率，耐磨性，压缩强度，拉伸弹性模量和风度，又能降低线胀系数，改善导轨尺寸稳定性。数控快速点磨削技术是一种可以实现符合绿色制造模式的绿色加工技术，砂轮与工件处于点接触状态，实际磨削速度高；磨削力极小，工件变形小，加工精度高；磨削发热量少，散热冷却效果好，甚至可发实现“冷态”加工；采用CNC两坐标联动，有更大的柔性。基于绿色设计思想的现代数控机床设计,已成为机床设计研究的一个热点,也为人类诠释了一种全新的设计与生产理念,2.5加速数控机床的全国产业化，打好市场翻身仗,数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。,大力发展低价位数控机床这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。采用新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。加速开发高速高效数控机床开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。突破重型数控机床的设计制造技术因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。,结束语,本次设计以数控技术与装备的发展现状为基础,并对这一体系的未来发展趋势以及我国的发展对策进行了探究.在设计过程中，我征求了有关老师的意见和建议，并参阅了许多文献资料，得到如下结论:随着机械技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各发达国家投入巨资，对制造技术进行开发，提出了全新的制造模式。高速、高精加工技术,复合加工机床,智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势。而经济型数控机床、可持续发展的绿色数控产品将是适合我国国情的数控技术和装