浅谈数控加工技术的发展

1、    浅谈数控加工技术的发展    刘秦名 李子啸 黄昕摘 要：在机工机床当中得到廣泛应用的数控技术是一种采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算、处理、并通过高性能的驱动单元对机械执行机构进行自动化控制的高新技术。第一台数控技术的第一次实际应用得追溯到1952年，而在之后以电子信息技术为基础，集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代化技术、传感器检测技术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光电技术于一体的数控技术就得到了飞速的发展以及技术的普及，几乎成了高精技术的一个象征。如今世界上各个工业发达国家希望通过发展数控技术，建

2、立起数控机床产业以满足机械工业、汽车、航空、航天、电子、轻工、国防等支柱产业现代化的需要。数控应用技术水平的高低已经成为衡量一个国家综合实力的重要的标志之一。关键词：数控技术;发展趋势前言：数控技术本身不是单单由一两门学科构成，而是综合的，多因素影响的一门技术。由于其自身的复杂性，故其未来的发展趋势也存在着多种多样的侧重性。依据不同的侧重我将数控技术的发展分为了以下五个方面，分别是数控机床主机的发展、数控加工控制系统的发展，伺服驱动系统的发展趋势、柔性制造技术的发展和基于网络的数控加工技术。1 数控机床主机的发展现代数控技术综合应用了机械设计、信息技术、精密测量与检测、计算机自动控制技术和人工

3、智能等技术领域的最新成果，使得数控机床的性能更加完善。1.1 加工精度不断提高 发展高精度是适应目前高新技术发展的需要，同时也是提高普通机电产品的性能、质量和可靠性的重要保障。随着工业化的发展，对精度的要求也是越来越高，比如像光刻机这一类对精度的要求高到了极致的设备，也有如尺寸精度要求在微米，亚微米级的涡轮叶片、光盘、非球面透镜等高精度零件。在提高数控机床加工精度的过程中，各种补偿技术和辅助设施发挥了至关重要的作用。1.2 机床的高速化发展 目前，主轴转速、进给移动速度和辅助运动速度已经达到新的水平。比如采用直线电机驱动技术，可显著地减少直线坐标轴的运动摩擦力、间隙和磨损等机械传动特性的影响，

4、以获得高精度的运动位移和精确的定位。1.3复合加工技术发展 复合机床就其含义而言，是在一台机床上尽可能的实现从毛呸至成品的全部加工，其目的是为了提高效率、减小工序、缩短加工周期。目前已经出现了集成多种机械加工方法的复合机床，如五轴车铣中心和立式车削中心。1.4 智能化发展 智能技术的实现能够完成多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集成的功能，将很大程度地提高机床的成形和加工精度及制造效率。2 数控加工 数控加工控制系统的发展 数控系统是数控机床的重要性是不言而喻的，可称之为数控机床的灵魂。数控机床的性能的水

5、平由数控系统的性能和水平直接决定。2.1 数控系统的网络化 网络技术就是要把数控系统网络化，通过互联网技术将制造单元和控制部件相连，以实现网络制造的资源共享为目标，支持各种先进制造环境。网络化数控系统能实现机床的联网，能够在任何一台机床上对其他机床进行编程、设定、操作、运行，同时不同机床的画面可以显示在每一台机床的屏幕上，进而达到远程控制和无人化操作。2.2数控技术的集成化和模块化 实现数控技术的模块化一般是使用最新的数控装置进行高密度立体安装，以减少占用空间和提高可靠性;使用光缆传递信号，减少铜缆的使用;甚至采用无缆线连接，进一步减少数控装置内连接电缆的数目。采用硬件模块化技术易于数控装置的

6、集成化和标准化。3 伺服驱动系统的发展趋势 伺服驱动系统是数控的执行机构，主要作用是将电力电子器件和控制、驱动及保护功能等集成为一体，并随着数字脉宽调制技术，特种电机材料技术，微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进伺服驱动系统到直流伺服驱动系统，进而到交流伺服驱动系统的发展历程。3.1 全数字伺服驱动系统 数字伺服驱动是将伺服驱动系统中的控制信息用数字量来处理，其处理信息完全由软件来完成。3.2 高速度，高精度，高性能化 可以通过电机的改进，驱动方式的改进和具备更高运行速度的dsp来实现伺服驱动系统向高速度，高精度，高性能化转变。3.3 网络化、智能化、模块化 伺服驱动系统的网络化得益于

7、计算机网络技术在机器故障诊断方面的发展，人们通过互联网能够及时了解伺服驱动系统的参数和实时运行的情况。不仅如此，由于现代工业面临的情况越来越复杂，模糊逻辑控制、神经网络和专家控制技术已运用到了伺服驱动系统中，使得现代伺服驱动系统的网络化、智能化和模块化有了很大的发展3.4 直接驱动技术 直接驱动装置直接与负载相连，从而就不需要中间的机器传动原件，因此传动链最短。这项技术能够提高生产效率，提高产品质量，降低成本和简化机床设计和机床结构。使用直接驱动技术可以实现超高速机床所需的性能指标，为现代数控机床的发展提供了巨大的潜力。4 柔性制造技术的发展 柔性制造总的发展趋势是生产线越来越短，越来越简化，

8、用于设备的投资越来越少，中间库存越来越少，场地利用率越来越高，成本越来越低，生产周期越来越短，交货速度越来越快，各类损耗越来越少，效率越来越高。发展效率更高的柔性生产线一直是市场的强烈需求，设计考虑制造的思想逐渐被大众所接受，使得产品性能要求得到保证的同时很大程度地减少了制造成本。在fms领域中，美国，西欧和日本居世界之首。现如今，柔性、敏捷、智能和集成是制造设备和系统的主要发展趋势，fms的构成和应用形式将更加灵活和多样化。小型fms获得了迅速发展，其总体结构通常采用模块化，通用化，硬件和软件功能兼容和可扩展的设计技术。它的投资较低，运行可靠性好，成功率较高。5 基于网络的数控加工技术 网络

9、化数控技术带来的好处是巨大的。数控加工作为先进制造的典型技术，应该随着市场的全球化，需求的个性化，生产的人性化，来体现出其信息化，科学化和服务化。就目前而言，我国数控机床的利用率较低，熊范围有限，造成了数控资源的极大浪费，削弱了先进制造业的优势。但是数控机床的使用技术不是简简单单的设备使用问题，而是一项具有一定规模的系统应用工程。在全球制造环境下，将拥有不同数控资源的企业联系起来，互相合作，共同提高生产能力，这将是未来的一个具有巨大发展潜力的方向。网络数控系统是以通信和资源共享为手段，以车间乃至企业内的制造设备的有机结合为目标，支持网络互联规范的自主数控技术。参考文献：【1】李铁夫. 浅谈数控技术的发展j.