數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告

數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告機(jī)械112班林文杰11072000511、引言從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡(jiǎn)要分析了數(shù)控機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢(shì)，并提出了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的一些問題。2、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控系統(tǒng)將來發(fā)展的主要目標(biāo)為，進(jìn)一步減低價(jià)格，增加可靠性，拓寬功能，提高操作舒適性，提高集成性，提高系統(tǒng)的柔性和開放性，減小體積，提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力。（1）數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入隨著NC成為機(jī)械自動(dòng)化加工的重要設(shè)備，在管理和操作之間，都需要有統(tǒng)一的術(shù)語、技術(shù)要求、符號(hào)和圖形，即有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行世界性的技術(shù)交流和貿(mào)易。NC技術(shù)的發(fā)展，形成了多個(gè)國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)：即ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)、IEC國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和EIA美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)等。最早制訂的標(biāo)準(zhǔn)有NC機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向、NC機(jī)床的編碼字符、NC機(jī)床的程序段格式、準(zhǔn)備功能和輔助功能、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù)控的名詞術(shù)語等。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立，對(duì)NC技術(shù)的發(fā)展起到了規(guī)范和推動(dòng)作用。最近，ISO基于用戶的需要和對(duì)下一個(gè)5年間信息技術(shù)的預(yù)測(cè)，又在醞釀推出新標(biāo)準(zhǔn)“CNC控制器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。它把AMT(先進(jìn)制造技術(shù))的內(nèi)容集中在兩個(gè)主要的級(jí)別和它們之間的連接上：第一級(jí)CAM，為車間和它的生產(chǎn)機(jī)械：第二級(jí)是上一級(jí)，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，由CAD、CAP、CAE和NC編程系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)組成。伺服技術(shù)的發(fā)展伺服裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。20世紀(jì)50年代初，世界第一臺(tái)NC機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)單位面積產(chǎn)生的力大于電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的力(約為20:1)，慣性小、反應(yīng)快，因此當(dāng)時(shí)很多NC系統(tǒng)的進(jìn)給伺服為液壓系統(tǒng)。70年代初期，由于石油危機(jī)，加上液壓對(duì)環(huán)境的污染以及系統(tǒng)笨重、效率低等原因，美國(guó)GETTYS公司開發(fā)出直流大慣量伺服電動(dòng)機(jī)，靜力矩和起動(dòng)力矩大，性能良好，F(xiàn)ANUC公司很快于1974年引進(jìn)并在NC機(jī)床上得到了應(yīng)用。從此，開環(huán)的系統(tǒng)逐漸被閉環(huán)的系統(tǒng)取代，液壓伺服系統(tǒng)逐漸被電氣伺服系統(tǒng)取代。電伺服技術(shù)的初期階段為模擬控制，這種控制方法噪聲大、漂移大。隨著微處理器的采用，引入了數(shù)字控制。它有以下優(yōu)點(diǎn)：①無溫漂，穩(wěn)定性好。②基于數(shù)值計(jì)算，精度高。③通過參數(shù)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定，調(diào)整減少。④容易做成ASIC電路。對(duì)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術(shù)取得的最大突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動(dòng)取代直流驅(qū)動(dòng)、數(shù)字控制取代模擬控制、或者稱為軟件控制取代硬件控制。20世紀(jì)90年代，許多公司又研制了直線電動(dòng)機(jī)，由全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)，剛性高，頻響好，因而可獲得高速度。自動(dòng)編程的米用編程的方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用手工編程，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床加工之比，平均約為30:1。為了提高效率，必須采用計(jì)算機(jī)或程編機(jī)代替手工編程。自動(dòng)編程需要有自動(dòng)化編程語言，其中麻省理工學(xué)院研制的APT語言是最典型的一種數(shù)控語言，它大大地提高了編程效率。從70年代開始出現(xiàn)的圖象數(shù)控編程技術(shù)有效地解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示、交互設(shè)計(jì)、修改及刀具軌跡生成、走刀過程的仿真顯示、驗(yàn)證等，從而推動(dòng)了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。（4）DNC概念的引入及發(fā)展DNC概念從“直接數(shù)控”到“分布式數(shù)控”的變化，其內(nèi)涵也發(fā)生了變化?！胺植际綌?shù)控”表明可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這樣，機(jī)械加工從單機(jī)自動(dòng)化的模式擴(kuò)展到柔性生產(chǎn)線及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。從通信功能而言，可以在CNC系統(tǒng)中增加DNC接口，形成制造通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是資源共享，通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)：①對(duì)零件程序的上傳或下傳。②讀、寫CNC的數(shù)據(jù)。③PLC數(shù)據(jù)的傳送。④存貯器操作控制。⑤系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。（5）可編程控制器的采用在20世紀(jì)70年代以前，NC控制器與機(jī)床強(qiáng)電順序控制主要靠繼電器進(jìn)行。60年代出現(xiàn)了半導(dǎo)體邏輯元件，1969年美國(guó)DEC公司研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器PLC。PLC很快就顯示出優(yōu)越性：設(shè)計(jì)的圖形與繼電器電路相似，形象直觀，可以方便地實(shí)現(xiàn)程序的顯示、編輯、診斷、存貯和傳送:PLC沒有繼電器電路那種接觸不良，觸點(diǎn)熔焊、磨損、線圈燒斷等缺點(diǎn)。因此很快在NC機(jī)床上得到應(yīng)用。目前，在NC機(jī)床上指令執(zhí)行時(shí)間可達(dá)到0.085ps/步，最大步數(shù)為32000步。而且，使用PLC還可以大大減少系統(tǒng)的占用空間，提高系統(tǒng)的快速性和可靠性。（6）傳感器技術(shù)的發(fā)展一臺(tái)NC系統(tǒng)與機(jī)械連結(jié)在一起時(shí)，它能控制的幾何精度除受機(jī)械因素的影響外，閉環(huán)系統(tǒng)還主要取決于所采用的傳感器，特別是位置和速度傳感器，如可測(cè)量直線位移和旋轉(zhuǎn)角度的直線感應(yīng)同步器和圓感應(yīng)同步器、直線和圓光柵、磁尺、利用磁阻的傳感器等。這些傳感器由光學(xué)、精密機(jī)械、電子部件組成，一般分辨率為0.01?0.001mm，測(cè)量精度為土0.02?0.002mm/m，機(jī)床工作臺(tái)速度為20m/min以下。隨著機(jī)床精度的不斷提高，對(duì)傳感器的分辨率和精度也提出了更高的要求。于是出現(xiàn)了具有“細(xì)分”電路的高分辨率傳感器，比如FANUC公司研制的編碼器通過細(xì)分可做到分辨率為10-7r。利用它構(gòu)成的高精度數(shù)控系統(tǒng)為超精控制及加工創(chuàng)造了條件。微處理器的應(yīng)用新一代數(shù)控系統(tǒng)廣泛采用多微處理機(jī)系統(tǒng)。大量采用大規(guī)模集成電路和三維高密度焊接的印制電路板，是系統(tǒng)小型化、經(jīng)濟(jì)、可靠。中、高檔數(shù)控系統(tǒng)趨向于采用記憶PC機(jī)的硬件構(gòu)成形式，通過這種形式使應(yīng)用PC軟件、PC工具和PC硬件成為可能。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，硬件方面，由于PC機(jī)市場(chǎng)大，導(dǎo)致PC組件價(jià)格低廉，從而使基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格降低；軟件方面，PC軟件功能強(qiáng)，且容易接受和推廣，數(shù)控系統(tǒng)中集成數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)方便的工藝、校正、診斷和刀具等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。開放型技術(shù)的產(chǎn)生新一代數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)是開放式數(shù)控系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)要求引用標(biāo)準(zhǔn)組件，應(yīng)用開放的模塊化結(jié)構(gòu)來構(gòu)成系統(tǒng)的硬、軟件，是系統(tǒng)便于組合、擴(kuò)展和升級(jí)，并且應(yīng)使系統(tǒng)的硬件和軟件相互分離，是系統(tǒng)能提供柔性的、以適應(yīng)地控制功能。開放式數(shù)控系統(tǒng)具有外部開放性和內(nèi)部開放性。外部開放性反映在外部接口具有統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)性，如一致的數(shù)控編程器、統(tǒng)一的通信接口、統(tǒng)一的伺服控制接口和通用的操作控制接口。內(nèi)部開放性是內(nèi)部數(shù)控核心控制功能軟件和附加的可選功能軟件在系統(tǒng)中易于集成，并易為用戶所掌握。3、總結(jié)數(shù)控技術(shù)是制造自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂與核心，是國(guó)家工業(yè)和國(guó)防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段,關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、開放化、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、自診斷、綠色