数控仿真技术论文

PAGEPAGE1数控仿真技术论文阳光通宝数控机床的发展趋势为了知足市场和科学技术发展的需要，为了到达现代技术对数控技术提出的更高层次的要求，数控将来仍然继续向开放式、基于PC的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。1、开放式为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最主要的发展趋势是体系构造的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及发展开放式数控的计划等。2、基于PC的第六代方向基于PC所具有的开放性、低成本、软硬件丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采取PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承当数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将愈加普遍。3、高速化、高效化机床向高速化方向发展，可充足发挥现代具材料的性能，不只可大幅度提升效率、降低成本，而且还可提升零件的外表质量和精度。超高速技术对业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。90年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长命命具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统〔含监控系统〕和防护装配等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元〔电主轴，转速15000－100000r/min〕、高速且高加/减速度的进给运动部件〔快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min〕、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，到达了新的技术水平。根据高效率、大批量生产需求和驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以知足、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、事等的零件不只复杂而且品种增加。4、高精度化精致细密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提升普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量进而提升装配效率的需要。从精致细密发展到超精致细密〔特高精度〕，是世界各强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级〔数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断场面。二、国产数控机床存在的问题由于中国技术水安然平静基础还比较落后，数控机床的性能、水安然平静可*性与发达相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可*性还较差，数控产业尚未真正构成。因而加速进行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善数控机床和数控产业成为当下的重要任务。当前重要问题有：三、核心技术严重缺乏统计表示清楚，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的大宇综合机械股份有限公司，所有的核心技术都被外方把握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于和环节，普遍未把握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术重要依靠进口，国内真正大而强的企业并不多。当前世界最大的3家厂商是：发那客、德国西门子、三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控最近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提升。当前国内一些大厂还没有采取华中数控的。数控功能部件是另外一个软弱环节。某种意义上说，功能部件将构筑21世纪现代数控机床。功能部件的性能和价格决定了数控机床的性能和价格。功能部件不是机床附件，它是数控机床的核心代表。国产数控机床的重要故障大多出在功能部件上，它是影响国产数控机床使用的重要根本源头。从国产数控机床的开发和使用来看，功能部件急需技术攻关。十分在数控具滞后现象反映相当强烈。国产数控具在寿命、可*性等方面差距明显，无论在品种、性能和质量上都远远不能知足用户要求。由于国产具品种少、寿命低，严重影响数控机床效率的发挥。调研企业进口的数控机床，配用大量进口数控具，由于价格昂贵，用户不堪负担。数控立、卧回转工作台，数控分度盘和数控电动架等数控功能部件市场中海外商家也稍胜一筹。四、民族品牌与国际品牌差距明显2004年6月一份广东机床用户的抽查情况透露，在数控机床的各个品牌之中，用户对欧洲、、美国、和中国等数控机床品牌的关注度已占全部市场的60%以上。品牌著名度上的差距，导致用户在选择设备时把更多的时机给了海外数控机床行业的一些“实力派〞。如哈尔滨某发动机(集团)的缸体生产线是一条全自动线，其粗选用大宇重工的专机自动线，精则选用了英国CROSSHULLE公司的专机自动线，缸盖线是由德国Cross.Huller公司的高速中心和专机自动线、德国产的全自动在线测量机、产的全自动密封检测机和清洗机构成的。曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，精线由的数控高速CBN磨床、动平衡机、抛光机等构成。机床数控系统的发展趋势从1952年第一台数控机床在美国问世，至今已有40多年的历史，计算机数控〔CNC〕从70年代中期出现，到如今也已有20多年了，数控技术日趋成熟。十分是最近几年来微型计算机、微及电力的迅速发展，微型计算机与CNC技术的严密结合，使得开发和生产CNC系统的技术被越来越多的自动化设备生产厂所把握。因而，就当今全世界范围来说，CNC技术已经不再被少数几个的几个CNC系统生产厂所垄断。到80年代末，几乎每个发达的都有了自己的数控设备生产厂，生产知足各自数控机床及其他机械设备所需要的数控系统。以至许多大型的数控机床生产厂都有自己的产品，并部分数控系统。因而，CNC系统生产厂之间的竞争为剧烈，数控技术的发展进入了新的阶段。现代数控技术的发展具有下述特点：1．广泛地应用微机近年来被称为个人计算机〔PC〕的微型计算机发展很快，大规模集成电路技术的高速发速，使得PC的硬件构造做得很小。主CPU的运行速度越来越高。IPC386的主频是33MHz，IP86、586的主频可达50～120MHz，新近Intel奔跑处理器〔Pentium〕，主频已达450MHz。存储器容量也很大，体积很小，由于是大批量生产，使成本下降，可靠性提升。在软件方面，作系统的发展，十分是Windows的应用，使得PC的作更为简便直观。CAD/CAM的软件大量地由小型机、工作站向PC移植，三维图显示及工艺库在PC上建立。再加上PC的开放性，吸引大量技术人员投入了软件的开发，使得PC的软件极为丰富。因而，更好地利用PC的软、硬件，就成为各国数控设备生产厂发展CNC系统特别主要的一种方法。1992～1993年，首先是在美国及欧洲的一些小型的数控设备厂推出，例如美国的ANILAN公司推出的1100、1200、1400系列，意大利FIDIA公司的10/20/30系列，都采取了PC作为基板来开发自己的数控系统。如今连FANUC、三菱公司，德国的SIEMENS公司这些以生产专用CNC设备著称的公司，也都把采取PC，作为其发展的一个主要方向。他们都强调自己系统的“开放〞。FANUC公司把采取PC的CNC系统称之为开放型CNC系统，有150、160、180及210等系列，并正发展一种将FANUC智能终端〔一种与IBMPC兼容的平板式计算机〕通过高速光缆与CNC装配连接的形式。我们国家中国珠峰数控公司“八五〞攻关结果“Ⅰ型〔CME988〕〞也采取PC作为主控板，使该系统能充足利用PC的，跟随PC的发展而升级。2．小型化以知足机电一体化的要求随着微技术的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，体积越来越小。数控设备厂采取超大规模集成电路并采取外表安装工艺〔SMT〕，实现了三维立体装配，将整个CNC装配做得很小，以适应机械业机电一体化的要求。三菱电机股份有限公司，近期推出的普及型CNCMELDAS50系列及实用型CNCMELDAS520A系列，这两个系列都采取了32位RISC微处理器，实现超小型化的CNC装配，较原来的M310及L3、L3A，体积大为减小〔H168mm×W76mm×D135mm〕，安装面积减小了一半，功能还有所提升。采取了超薄型显示器〔9.5in的EL及10.4in的彩色LCD〕。这个系统的微小线段能力提升至64m/min，最大快速进给速度为240m/min，其同步攻螺纹精度较M310提升了3倍，主轴时间缩短了30%。德国SIEMENS公司最新推出的SINUMERIK840D主控组件选用386DX或486DX，具有1～4个通道，可实现直线及圆弧插补、螺旋线插补、5轴螺旋线插补及样条插补、圆柱插补等，共可控制32个轴，并有多种校正及补偿功能，体积仅为50mm×316mm×207mm。3．改善人机接口，方便用户使用为了使作者能很容易地把握数控机床的作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采取对话方式，使用户使用方便，如西班牙FAGOR公司生产的FAGOR8050系列，采取交互式编纂程序指点系统，简化程序的编纂，用扼要的表格编纂程序，利用蓝图建立程序。其8050TC型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统〔FAGOR800系列CNC系统〕，其作面板使用了符号键，用户能够根据所需零件，选择程序，输入图形后，即可实现半自动或全自动。假如面板上的各种自动作都没有被选上，则该CNC系统只显示坐标轴的位置值和主轴转速，作者能够用摇柄或手对机床的各个轴进行手动作，使用极为方便。4．提升数控系统产品的成套性数控系统包含CNC装配、主轴及进给伺服驱动装配，以及主轴电动机、进给电动机和与其相关的检测反应元件。一个数控系统性能的好坏是与上述各个环节的性能亲密相关的。为了知足机床用户厂的需要，数控设备生产厂都非常看重数控产品的成套性，使系统的各个环节都能很好地匹配，使用户获得最好的使用效果。例如，FANUC公司开发了经济型的O-TD、O-MDCNC装配，与之相适应也开发了经济型的αC系列的效流伺服电动机及控制系统。大隈〔OKUMA〕公司，是一个传统的机床厂，如今也开发、生产并销数控系统，作为一个机床厂生产数控系统，所以更看重机电一体化及产品成套性。该公司生产数控系统在软件上更结合机械的工艺要求，硬件上还自行开发了绝对位置编器、无刷伺服电动机、沟通主轴电动机、光栅尺等元件，同时还机床控制面板及控制柜、自动编程装配，为用户交钥匙工程。5．研究开发智能型数控系统所谓智能型的数控系统，早在80年代初期已经开始研究。当时FANUC公司推出的FS15系列，就称之为AI〔人工智能〕CNC系统，重要是在故障诊断方面采取了系统。系统利用所谓的推理软件，根据存储在系统中的知识库的经历体验，分析及查找故障原因。近期FANUC公司又在开展被称为面向21世纪的课题—IMS〔IntelligentManufacturingSystems〕，将无缝地〔Seamless〕把世界范围纯熟工人的技术窍门〔Knowhow〕组合进行生产系统中去。随着技术发展，要求经过更快、更容易，以适应生产需要，一种被称为智能闭环〔IntelligentClosed-LoopProcessesICLP〕技术被采取。这种技术是利用传感器获得适时的信息，以加强者获得最佳产品的能力。图1就是智能闭环模型。图1智能闭环模型6．根据市场需要，开发适销对路的数控产品高新技术是数控系统发展的一个方向，另一方面开发适销对路的数控产品也是适应市场发展的需要。我们国家是发展中，经济型数控系统在我们国家有着广阔的市场。因而，开发性能优良、价钱便宜的数控系统，知足我们国家市场需要是很有意义的。当前，我们国家的经济型数控机床每年需要量约为8000～10000台。固然有几十个厂家在生产，价格也很便宜，但是多年来技术发展不快，性能及可靠性方面还存在一些问题，不能知足市场的需求。德国SIEMENS公司在我们国家建立的合资企业—西门子数控〔南京〕，在1997年推出了SINUMERIK802S。这种系统除采取G代编程外，还有图形循环支持功能，通过软件键来进行转换。采取15.24cm〔6in〕彩色液晶显示，并采取两台步进电动机作为驱动单元，驱动力矩为3.5～12N.m，价格在3万元左右。这是西门子公司为占据中国市场所做的努力。7．开发新的数控产品随着机械技术的发展，对数控机床的性能要求越来越高，迫切地需要开发一些新的机电一体化数控产品来适应及知足这些要求。例如，铝合金材料的大量采取，要求进行高速切削，以实现高的精度及低的外表粗糙度的要求，数控车床及中心主轴转速要求提升到10000～20000r/min，这对采取传统的机械传动是很难实现的。因而，将电动机的电枢直接与机床的主轴做成一体的“电动主轴〞，就成为生产中急需的产品。当前，的FANUC公司、NSK公司，瑞士的IBAG公司，意大利的GANFIOR公司都在开发生产这种新产品。