大工专科 浅析数控机床的发展进程及趋势.doc

网络教育学院专 科 生 毕 业 大 作 业 题 目：浅析数控机床的发展趋势学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 年 春/秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日内容摘要数控机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的基本构成和原理及其两个主要的构成系统伺服系统和主传动系统的相关知识。在此基础上，概括分析了数控机床的发展趋势：高速化、高可靠性、功能复合化、智能化、网络化、高工艺适用性、绿色化。关键词：数控机床；进给伺服系统；发展趋势目 录内容摘要I1 数控机床简介11.1数控机床的组成及工作原理11.2 数控机床的进给伺服系统31.2.1 步进伺服系统31.2.2 直流伺服系统31.2.3 交流伺服系统31.2.4 直线伺服系统41.3 数控机床主传动系统41.3.1 数控机床主传动系统的特点41.3.2 数控机床主轴传动方式42 数控机床的发展趋势52.1 高速化52.2 功能复合化52.3 智能化52.4 网络化62.5 高工艺适用性62.6 高可靠性72.7 绿色化7参考文献81 数控机床简介数控机床的出现极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。对于整个制造业来说由于数控机床的大量使用，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短。目前数控机床已经遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。1.1数控机床的组成及工作原理数控机床一般由数控系统、伺服系统(包含伺服电机和检测反馈装置)、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。(1)控制介质控制介质叉称信息载体，是联系人与数控机床之间的中间媒介物质。反映了数控加工中的全部信息。数控机床的加工程序可以存储在控制 质上。常用的控制介质有穿孔纸带、磁带和磁盘等。(2)输入装置输入装置的作用是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存人 数控系统内。 (3)数控装置数控装置是数控机床的核心，其作用是：从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或 统软件进行编译，运算处理后，输出几种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 (4)伺服单元和驱动装置伺服单元是数控机床和机床本体的联系环节，它把来自数控机床装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接收指令的不同，伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类叉可分为直流伺服单元和交流伺服单元。伺服单元还包括位置检测装置。位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移检测出来，经反馈系统反馈到机床的数控系统中。驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或接规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。伺服单元和驱动装置可台称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。数控机床装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说，数控机床功能的强弱主要取决于数控机床装置，而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。(5)辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过翻译、逻辑判断和运算，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令刀具的选择和交换指令冷却、润骨装置的启停，工件和机床部件的松开和夹紧，分度工作台的转位分度等开关辅助动作。当今数控机床已广泛采用可编程控制器作为辅助控制装置。(6)机廉本体数控机床的本体指其机械结构宴体。它与传统的普通机床相似，但数控机床在整体布局、外观造型、传动机构、工具系统及操作机构等方面都发生了很大的变化。归纳起来主要有以下几个方面：采用高性能主轴及主传动部件。进给传动采用高效传动件。一般采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨副等。具有完善的刀具自动交换和管理系统。机床本身具有很高的动、静刚度。采用全封闭罩壳。由于数控机床是自动完成加工的，为了操作安全等因素，一般采用移动门结构的全封闭罩壳。1.2 数控机床的进给伺服系统 1.2.1 步进伺服系统获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款1.2.2 直流伺服系统1.2.3 交流伺服系统1.2.4 直线伺服系统1.3 数控机床主传动系统1.3.1 数控机床主传动系统的特点1、主轴转速高、调速范围宽并实现无级调速2、主轴部件具有较大的刚度和较高的精度3、良好的抗振性和热稳定性4、为实现刀具的快速或自动装卸，数控机床主轴具有特有的刀具安装结构1.3.2 数控机床主轴传动方式2 数控机床的发展趋势2.1 高速化2.2 功能复合化 获取完整word格式文档或者论文代写请联系：QQ 248173788电话 13933636770我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺您可以通过之后再付款2.3 智能化随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。现在，实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发展阶段，对不同类型的数控系统进行分析后发现，数控系统不但从封闭体系结构向开放体系结构发展，而且正在从硬数控向软数控方向发展的趋势。传统数控系统是一种专用的封闭体系结构的数控系统。目前，这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展，传统数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。 “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统，如FANUC18i、16i系统、SINUMERIK 840D系统、Num1060系统、AB9/360等数控系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大，价格昂贵。“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统：它由开放体系结构运动控制卡和PC机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统，可以单独使用。它开放的函数库供用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国Delta Tau公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC数控系统、日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC等。2.4 网络化2.5 高工艺适用性2.6 高可靠性 2.7 绿色化参考文献1 王立新.浅谈数控技术的发展趋势J. 赤峰学院学报. 2007.2 董淳.数控系统技术发展的新趋势J. 可编程控制器与工厂自动化. 2006.3 张亚力.简述数控发展的新趋势J.国土资源高等职业教育研究.2005.4 陈芳. 数控技术的发展和途径J. 科技资讯. 2008.5 唐怀斌.工业控制的进展与趋势J.自动化与仪器仪表,1996.6 马国华 监控组态软件及其应用M. 北京：清华大学出版社，2001.3