數(shù)控技術的發(fā)展畢業(yè)論文--數(shù)控技術的發(fā)展及對機械制造業(yè)的影響

1、<p>　　學生畢業(yè)設計（論文）報告</p><p>　　設計（論文）題目： 數(shù)控技術及其在機械制造業(yè)中的應用</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　專業(yè) 數(shù)控 班級 數(shù)控081 姓名 王茜

2、 </p><p>　　一、課題名稱： 數(shù)控技術的發(fā)展及其對機械制造業(yè)的影響 </p><p>　　二、課題應達到的要求 隨著計算機技術為主導的現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和以“時間驅動”為重要特征的市場競爭的加劇，產品更新?lián)Q代的速度加快以及人們對商品需求的多

3、樣化，傳統(tǒng)的機械制造業(yè)正在發(fā)生極其深刻的改變，多品種小批量生產的比重越來越大，對產品的交貨質量和成本要求越來越高，要求現(xiàn)代制造技術具有較高的柔性，即要求機械制造業(yè)對各種外界因素的適應能力或者產品適應市場的變化能力越來越強，亦即要求空間和時間的靈活性越來越大，其關鍵的技術是數(shù)控技術。</p><p>　　三、主要工作內容 1、數(shù)控技術在機床中的應用：機床設備是機械工業(yè)的“母機”，只有機床設備實現(xiàn)了機電一體化，

4、加工出來的產品才能達到質量穩(wěn)定可靠，企業(yè)才有較強的應變能力。計算機數(shù)控技術為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機作為一種控制裝置運用到機床上，也就是用數(shù)控技術對機床的加工實施控制。2、數(shù)控技術在工業(yè)機器人中的應用 ：工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、腕和臂等部分動作，按照預定的運動軌跡、動作等要求編成程序，使工業(yè)機器入實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置。工業(yè)機器人可以在改善勞動條件下保證生產安全、提高產品質量和生產率方面起重

5、要作用。3、數(shù)控技術在其它方面的應用：數(shù)控技術除上述的應用范圍外，還有常與數(shù)控機床配套使用，用來測量在數(shù)控機床上加工的零件的位置、尺寸和形狀誤差的計算機數(shù)控三坐標測量機。此外，還有利用數(shù)控技術加工出各種形狀的工件的數(shù)控彎管機、數(shù)控激光切割機和數(shù)控火切割機等。</p><p>　　四、主要參考文獻： 1、林其駿．數(shù)控技術與應用[M]．第1版．北京：機械工業(yè)出版社．1 998：11—1 8 ；2，王隆太．先進制遣技術

6、[M]．第1版．北京：機械工業(yè)出版社．2005：11 6—1 58 ；3，李明貴．反映現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展趨勢的先進制造技術仞．機電工程技術，2005，34(2)：13—15；4、胡俊，王字晗，吳祖育，等．數(shù)控技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢叨．機械工程師，2000，(3)：5-7． </p><p>　　學 生（簽名） 年 月 日</p><p>　

7、　指 導 教師（簽名） 年 月 日 </p><p>　　教研室主任（簽名） 年 月 日</p><p>　　系 主 任（簽名） 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p&g

8、t;<p><b>　　摘要6</b></p><p><b>　　前言7</b></p><p>　　第一章 數(shù)控加工及其優(yōu)勢7</p><p>　　1.1 數(shù)控加工7</p><p>　　1.2 數(shù)控加工的優(yōu)勢8</p><p>　　1.2.1 加

9、工效率高8</p><p>　　1.2.2 加工精度高8</p><p>　　1.2.3 勞動強度低8</p><p>　　1.2.4 適應能力強8</p><p>　　1.2.5 工作環(huán)境好8</p><p>　　1.2.6 就業(yè)容易、待遇高8</p><p>　　第二章 數(shù)控技

10、術的特點及其在機械制造中的作用9</p><p>　　2.1 數(shù)控技術9</p><p>　　2.2數(shù)控技術的特點9</p><p>　　2.3 數(shù)控技術在機械制造業(yè)中的作用9</p><p>　　第三章 我國數(shù)控技術的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及其趨勢10</p><p>　　3、1 我國數(shù)控技術的發(fā)展歷程10&l

11、t;/p><p>　　3．2我國數(shù)控技術的發(fā)展現(xiàn)狀10</p><p>　　3．3 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢11</p><p>　　3.3.1.高速、高精加工技術及裝備的新趨勢11</p><p>　　3.3.2. 5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展12</p><p>　　3.3.3. 智能化、開放式、網絡化成為當代

12、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢12</p><p>　　3.3.4. 重視新技術標準、規(guī)范的建立13</p><p>　　第四章 數(shù)控技術在機械制造業(yè)中的應用14</p><p>　　4．1數(shù)控技術在機床中的應用14</p><p>　　4.1.1體系結構的發(fā)展趨勢15</p><p>　　4.1.2開放性18&l

13、t;/p><p>　　4.1.3 運動并聯(lián)化18</p><p>　　4.1.5信息交互網絡化19</p><p>　　4.1.6新型功能部件19</p><p>　　4.1.7高可靠性19</p><p>　　4.1.8加工過程綠色化20</p><p>　　4．2數(shù)控技術在工業(yè)機器人

14、中的應用20</p><p>　　4．3數(shù)控技術在煤礦機械中的應用20</p><p>　　4．4 數(shù)控技術在汽車工業(yè)中的應用21</p><p><b>　　結束語21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　

15、參考文獻22</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在機械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術已經越來越受到重視。隨著計算機技術為主流的現(xiàn)代科技技術發(fā)展和市場產品競爭的加劇，傳統(tǒng)的機械制造技術很難滿足現(xiàn)代產品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。以計算機為主導的數(shù)控技術(CNC) 使得輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟

16、件來完成，極大的增強了機械制造的靈活性，提高設備的工作效率。改變了傳統(tǒng)的機械制造的觀念和技術，使人們越來越多地關注數(shù)控技術在機械制造中的應用與發(fā)展狀況。數(shù)控技術是實現(xiàn)機械制造自動化的關鍵，直接影響到國家工業(yè)的發(fā)展和綜合國力的提高。以數(shù)控技術為核心的機械設備的生產和應用已經成為衡量一個國家技術水平和戰(zhàn)略地位的重要標準。如何能增強機械制造業(yè)對外界因素的適應能力以及產品適應市場的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數(shù)控技術的靈活性，最大限度的應用于

17、機械制造行業(yè)。將機械設備的功能、效率、可靠性和產品質量提高到一個新的水平，從而滿足現(xiàn)代市場的競爭需求。因此廣泛采用數(shù)控技術應用于制造業(yè)，無論從戰(zhàn)略角度還是發(fā)展策略，都是我國實現(xiàn)工業(yè)經濟大國必須要大力提倡和廣泛發(fā)展的。 簡單分析了數(shù)控技術的發(fā)展歷程、技術特點和在我國的發(fā)展現(xiàn)狀。并在此基礎上</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控技術；機械制造；發(fā)展應用</p><p><b>　　str

18、act</b></p><p>　　In the machine-building industry, the numerical control process technology already more and more received takes seriously. Along with the computer technology for the mainstream modern

19、science and technology technological development and the market produce competition's aggravating, the traditional machine manufacture technology is very difficult the update speed which satisfies the modern product

20、diversification the development and changes with each new day. Causes functions and so on data-in me</p><p>　　Key word: Numerical control technology; Machine manufacture; Development application</p>&

21、lt;p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著計算機技術為主導的現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和以“時間驅動”為重要特征的市場競爭的加劇，產品更新?lián)Q代的速度加快以及人們對商品需求的多樣化，傳統(tǒng)的機械制造業(yè)正在發(fā)生極其深刻的改變，多品種小批量生產的比重越來越大，對產品的交貨質量和成本要求越來越高，要求現(xiàn)代制造技術具有較高的柔性，即要求機械制造業(yè)對各種外界因素的適應能力或者產品適應市場

22、的變化能力</p><p>　　越來越強，亦即要求空間和時間的靈活性越來越大，其關鍵的技術是數(shù)控技術。從第一臺數(shù)控機床開發(fā)成功到現(xiàn)在已有50多年的歷史，由傳統(tǒng)的封閉式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)今的開放式PC數(shù)控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的計算機數(shù)控系統(tǒng)，由于采用封閉的體系結構，它的通用性、軟件移植性、功能擴展和維修都比較困難；開放式體系結構的計算機數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，使傳統(tǒng)的計算機數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)。開放式計算機數(shù)控系統(tǒng)，采用軟件模塊

23、化的體系結構，顯示了優(yōu)良的性能，能適應各種計算機的軟件平臺，具有統(tǒng)一風格的用戶交互環(huán)境，操作、維護、更新?lián)Q代和軟件開發(fā)都比較方便，具有較高的性能價格比，已成為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向</p><p>　　第一章 數(shù)控加工及其優(yōu)勢</p><p><b>　　1.1 數(shù)控加工</b></p><p>　　數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術對傳統(tǒng)機械制造

24、產業(yè)的滲透形成的機電一體化產品,其技術范圍復蓋很多領域:(1)機械制造技術,(2)信息處理.加工.傳輸技術:(3)自動控制技術,(4)伺服驅動技術,(5)傳感器技術:(6)軟件技術等.計算機對傳統(tǒng)機械制造產業(yè)的滲透.完全改變了制造業(yè).制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征.而且由于信息技術的滲透.使制造業(yè)猶如朝陽產業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地.</p><p>　　1.2 數(shù)控加工的優(yōu)勢</p><p>　　

25、1.2.1 加工效率高</p><p>　　利用數(shù)字化的控制手段可以加工復雜的曲面。而加工過程是由計算機控制，所以零件的互換性強，加工的速度快。</p><p>　　1.2.2 加工精度高</p><p>　　同傳統(tǒng)的加工設備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少了人為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。</p><p>　　1.

26、2.3 勞動強度低</p><p>　　由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機床工作時，只需要監(jiān)視設備的運行狀態(tài)。所以勞動強度很低。</p><p>　　1.2.4 適應能力強</p><p>　　數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調整部分參數(shù)達到修改或改變其運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴

27、展。</p><p>　　1.2.5 工作環(huán)境好</p><p>　　數(shù)控加工機床是機械控制、強電控制、弱電控制為一體高科技產物，對機床的運行溫度、濕度及環(huán)境都有較高的要求。</p><p>　　1.2.6 就業(yè)容易、待遇高</p><p>　　由于我國處于數(shù)控加工技術的大力發(fā)展階段，大量的數(shù)控機床和先進的加工手段的快速引進，卻沒有大量熟練數(shù)

28、控技術操作的人員參與，因此造成該行業(yè)嚴重缺乏人才。</p><p>　　第二章 數(shù)控技術的特點及其在機械制造中的作用</p><p><b>　　2.1 數(shù)控技術</b></p><p>　　數(shù)控技術，簡稱“數(shù)控”。英文：Numerical Control（NC）。是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它

29、所控制的通常 是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數(shù)控的產生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事

30、件，推動了自動化的發(fā)展。 </p><p>　　現(xiàn)在，數(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可以通過計算機軟件來完成。 </p><p>　　2.2數(shù)控技術的特點</p>

31、<p>　　數(shù)控加工技術不同于傳統(tǒng)的加工技術，其主要特點為：</p><p>　　(1)能高質量地完成一般機床難以完成的復雜零件和曲面形狀的加工；</p><p>　　(2)能方便地改變加工工藝參數(shù)(如切削用量)，因而利于換批加工和新產品的研制；</p><p>　　(3)可實現(xiàn)一次裝夾工件完成多道工序加工，從而確保高質量的加工精度同時又減少了輔助時問；&

32、lt;/p><p>　　(4)采用模塊化標準工具，既減少了換刀和安裝時間，又提高了工具標準化程度和工具的管理水平；</p><p>　　(5)便于實現(xiàn)計算機輔助制造。隨著計算機技術的發(fā)展和微處理器的采用，數(shù)控技術得到了飛速發(fā)展和廣泛的應用。</p><p>　　2.3 數(shù)控技術在機械制造業(yè)中的作用</p><p>　　隨著科學技術和社會生產的不斷

33、發(fā)展，機械制造技術發(fā)生了深刻的變化，機械產品的結構越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對加工機械產品的生產設備提出了高性能、高精度和高自動化的要求。    在機械產品中，單件和小批量產品占到70﹪～80﹪。由于這類產品的生產批量小、品種多，一般都采用通用機床加工，其自動化程度不高，難于提高生產效率和保證產品質量。要實現(xiàn)這類產品生產的自動化成為了機械制造業(yè)中長期未能解決的難題。 

34、0;  為解決大批大量生產的產品的高產優(yōu)質問題，一般采用專用機床、組合機床、專用自動化機床以及專用自動生產線和自動化車間進行生產。但其生產周期長，產品改型不易，因而使新產品的開發(fā)周期增長，生產設備使用的柔性很差。    現(xiàn)代機械產品的一些關鍵零部件，往往都精密復雜，加工批量小，改型頻繁，顯然不能在專用機床或組合機床上加工。而借助靠模和仿形機床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和

35、生產效率受到很大的限制。特別對空間的復雜曲線曲面，在普通機床上根本無法實現(xiàn)。    為了解決單件、小批量生產，特別是復雜型面零件的自動化加工，數(shù)控加工應運而生。自1952年美國PA</p><p>　　第三章 我國數(shù)控技術的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及其趨勢</p><p>　　3、1 我國數(shù)控技術的發(fā)展歷程</p><p>　　數(shù)控技術從誕生

36、至今，前后經歷了五個發(fā)展階段，即電子管數(shù)控、晶體管數(shù)控、中小規(guī)模IC數(shù)控、小型計算機數(shù)控、微處理器數(shù)控。目前數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展進入了—個良性的發(fā)展模式．即主板以超大集成電路板為主，處理器以單片機或PLC為主，控制核心單元以Pc機專業(yè)軟件系統(tǒng)為主的發(fā)展模式。我國從1958年起，由一批科研院所、高等學校和少數(shù)機床廠起步進行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)，但當時收效甚微。改革開放后，我國數(shù)控技術逐步取得實質性的發(fā)展。通過引進國外技術，消化吸收和科技攻關，使

37、得我國的數(shù)控技術有了質的飛躍，數(shù)控制造業(yè)進入了高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產品實現(xiàn)向數(shù)控化產品的轉型。但總的來說，技術水平不高，質量尚不佳?！熬盼濉币院髧覐臄U大內需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設備的審批，投資重點支持關鍵數(shù)控系統(tǒng)、設備、技術攻關，對數(shù)控設備生產起到了很大的促進作用。目前國產數(shù)控系統(tǒng)主要為經濟型(多采用單片機開發(fā))，而我國高檔數(shù)控市場的95％仍被國外公司占據(jù)，如日本的法拉克，德國的西門子等。</p>

38、<p>　　3．2我國數(shù)控技術的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國的機械制造工業(yè)已具有一定的實力。機床工業(yè)高速發(fā)展，機床產品除滿足國內建設需要外，還有部分產品遠銷國外。</p><p>　　(1)現(xiàn)已能生產小型儀表機床、重型機床，各種精密的、高度自動化的、高效率的機床。機床性能正在逐漸提高，有些機床性能已接近世界先進水平。</p><p>　　(2)目前生

39、產的數(shù)控系統(tǒng)(以數(shù)控機床為主)大部分以PC機作為控制核心，使得我國生產的數(shù)控系統(tǒng)在硬件系統(tǒng)方面、軟件系統(tǒng)方面都有不同程度的提升，增強了市場競爭力。</p><p>　　(3)目前已能生產100多種數(shù)控機床，并研制出六軸五聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，可應用于更加復雜型面的加工。國產數(shù)控機床的分辨率已經提高到0．001mm。系統(tǒng)的可靠性也大大提升，這是由于我國生產數(shù)控系統(tǒng)均采用模塊化設計，且電路板中廣泛采用超大規(guī)模集成電路，保證

40、了系統(tǒng)的整體可靠性?！?lt;/p><p>　　我國機械制造工業(yè)已經取得了巨大的成就，但與世界先進水平相比還有很大差距。大部分高精度機床的性能還不能滿足要求，精度保持性差，特別是數(shù)控機床的產量、技術水平和質量保證等方面都明顯落后，這主要是管理落后、專業(yè)化生產水平低，工藝落后也是主要因素。由于工藝水平落后，使產品研制出來后也不能迅速轉變成商品，即使從國外引進的機電產品技術，也不能形成批量生產。 目前，美國利用計算機數(shù)

41、控技術已經成功實現(xiàn)了機械制造的“三個三”，即設計周期三個星期，試制周期三個月，無故障運行三年。為此，機械工業(yè)部門提出了“加強工藝管理、嚴格工藝紀律為突破口，提高工藝水平，推行全面質量管理，打一場提高產品質量的硬仗”作為工藝工作的指導方針。這是振興我國機械工業(yè)的重大戰(zhàn)略措施之一。隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，隨著市場需求個性化與多樣化，在21世紀中，加工技術將向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代加工設備的方向發(fā)展。而數(shù)控加工技術的—個重

42、要發(fā)展趨勢是：工藝設計由經驗判斷走向定量分析，加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學，使工藝模擬技術得到迅速發(fā)展。</p><p>　　3．3 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需

43、裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。 </p><p>　　3.3.1.高速、高精加工技術及裝備的新趨勢 </p><p>　　效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技 術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會

44、（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。 </p><p>　　在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺

45、釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 </p><p>　　從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達6

46、0m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。 </p><p>　　在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，

47、并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 </p><p>　　在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上 ，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 </p><p>　　為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。 </p><p>　　3.3.2. 5軸聯(lián)

48、動加工和復合加工機床快速發(fā)展 </p><p>　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大

49、，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。 </p><p>　　當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。 </p><p>　　在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和

50、5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián) 動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。 </p><p>　　3.3.3. 智能化、開放式、網絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 </p><p>　　21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各

51、個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 </p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目

52、前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical

53、Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開

54、發(fā)工具等是當前研究的核心。 </p><p>　　網絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造 模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Ce

55、nter”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網絡化方向發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　3.3.4. 重視新技術標準、規(guī)范的建立 </p><p>　?。?/p>

56、1） 關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范 </p><p>　　如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。

57、 </p><p>　?。?） 關于數(shù)控標準 </p><p>　　數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴

58、于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個 生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。 </p><p>　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網上，這正是數(shù)控技術開放式、網絡化發(fā)

59、展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。 </p><p>　　目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業(yè)數(shù)據(jù)

60、交換軟件的開發(fā)者，他已經開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。</p><p>　　第四章 數(shù)控技術在機械制造業(yè)中的應用</p><p>　　4．1數(shù)控技術在機床中的應用</p><p&

61、gt;　　機床設備是機械工業(yè)的“母機”，只有機床設備實現(xiàn)了機電一體化，加工出來的產品才能達到質量穩(wěn)定可靠，企業(yè)才有較強的應變能力。計算機數(shù)控技術為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機作為一種控制裝置運用到機床上，也就是用數(shù)控技術對機床的加工實施控制。這樣的機床就是數(shù)控機床。</p><p>　　數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置、機床電機的啟動和停止、主軸

62、變速、工件松開夾緊、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制介質上，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需零件。</p><p>　　第一臺數(shù)控機床是為了適應航空工業(yè)制造復雜零件的需要產生的。1 952年由美國麻省理工學院和帕森斯公司合作研制成功了世界上第一臺具有信息存儲和處理功能的數(shù)控機床。之后，隨著電子技術特別是計算機技術的發(fā)展，數(shù)控機床不斷更新?lián)Q代&

63、lt;/p><p>　　據(jù)初步統(tǒng)計，近年來數(shù)控機床產量持續(xù)地以年均增長超過30%的速度快速增長。2004 年其產量達 52000 臺以上，同比年增長40%，數(shù)控機床的消費量約74000 臺，同比年增長32%。在數(shù)控機床的技術水平方面，由于市場需求的拉動，中高檔數(shù)控機床的開發(fā)也取得了較大的進展，在五軸聯(lián)動、復合加工、高速加工、超精加工和數(shù)字化設計等一批關鍵技術上取得了突破，并形成了一批中檔數(shù)控機床產業(yè)化基地。</

64、p><p>　　但是，另一方面進口的數(shù)控機床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進口數(shù)控機床消費額的增長趨勢更快。2004年數(shù)控機床的進口數(shù)量同比年增長30%，而進口消費額的增長卻達52%，從而導致國產數(shù)控機床在國內市場消費額總額所占比例已不足30%。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國內市場對技術和附加值高的高效精密和高性能大重型數(shù)控機床需求增長，要依靠進口解決。</p><p>　　國內外數(shù)控機床主

65、要技術指標差距很大。從上世紀80 年代起，我國機床制造業(yè)的發(fā)展雖有起伏，但對數(shù)控技術和數(shù)控機床一直給予較大的關注，已具有較強的市場競爭力。但由上表可以看到，在中、高檔數(shù)控機床方面，與國外一些先進技術與產品仍存在較大差距，效率、精度和可靠性等方面均有明顯差距，相當歐洲在上世紀90 年代中期水平，大部分處于技術跟蹤階段。</p><p>　　4.1.1體系結構的發(fā)展趨勢</p><p><

66、;b>　　1、高速、高效</b></p><p>　　機床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產有廣泛的適用性。20世紀90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉速15000－100000r/min）、高速且高加/減速度的進給

67、運動部件（快移速度60～120m/min，切削進給速度高達60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，為開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床提供了技術基礎。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5000～8000

68、m/min以上；主軸轉數(shù)在30000轉/分（有的高達10萬r/min）以上；工作臺的移動速度（進給速度）：在分辨率為1微米時，在100m/min（有的到200m/min） 以上，在分辨率為0.1 m時，在24m/mi</p><p><b>　　2、高精度</b></p><p>　　從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級

69、，乃至納米級（#lt;10nm），其應用范圍日趨廣泛。當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機床的加工精度已由±10 m提高到±5 m；精密級加工中心的加工精度則從±3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進入納米級（0.001m），主軸回轉精度要求達到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機床一般都采用矢量控制的變頻驅動電主

70、軸（電機與主軸一體化），主軸徑向跳動小于2 m，軸向竄動小于1 m，軸系不平衡度達到G0.4級。高速高精加工機床的進給驅動，主要有#quot;回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠#quot;和#quot;直線電機直接驅動#quot;兩種類型。</p><p>　　此外，新興的并聯(lián)機床也易于實現(xiàn)高速進給。滾珠絲杠由于工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高（ISO34081級），而且實現(xiàn)高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為

71、許多高速加工機床所采用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。滾珠絲杠屬機械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應地造成運動滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993年開始在機床上應用直線電機直接驅動，由于是沒有中間環(huán)節(jié)的#quot;零傳動#quot;，不僅運動慣量小、系統(tǒng)剛度大、響應快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度

72、在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208 m/min，加速度2g，并且還有發(fā)展余地。</p><p><b>　　3、高可靠性</b></p><p>　　隨著數(shù)控機床網絡化應用的發(fā)展，數(shù)控機床的高可靠性已經成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機床制造商追求的目標。

73、對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續(xù)正常工作，無故障率在P（t）＝99%以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1（數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級）。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。當前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000

74、小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。</p><p><b>　　4、復合化</b></p><p>　　在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發(fā)展很快的機種。柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝

75、夾后，機床便能按照數(shù)控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明，機床復合加工能提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。</p><p>　　數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點（數(shù)控單機、加

76、工中心和數(shù)控復合加工機床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨立制造島、FA）、體（CIMS、分布式網絡集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為提，以易于聯(lián)網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展

77、；數(shù)控機床及其構成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結，向信息集成方向發(fā)展；網絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。</p><p><b>　　5、多軸化</b></p><p>　　隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經成為當前的一個開發(fā)熱點，由于在加工自由曲面時，5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并

78、且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5軸聯(lián)動機床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經成為各大機床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點。最近，國外還在研究6軸聯(lián)動控制使用非旋轉刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。</p><p><b>　

79、　6、智能化</b></p><p>　　智能化是21世紀制造技術發(fā)展的一個大方向。智能加工是一種基于神經網絡控制、模糊控制、數(shù)字化網絡技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋

80、控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性，</p><p>　?。?）加工過程自適應控制技術：通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)

81、代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態(tài)及機床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實時調整加工參數(shù)（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態(tài)，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高設備運行的安全性； （2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達到提高編程效率和加工

82、工藝水平、縮短生產準備時間的目的； （3）智能故障自診斷與自修復技術：根據(jù)已有的故障信息，應用現(xiàn)代智能方法實現(xiàn)故障的快速準確定位； （4）智能故障回放和故障仿真技術：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對數(shù)控機床發(fā)生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經驗； （5）智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，并自動調整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置

83、。這種驅</p><p><b>　　7、網絡化</b></p><p>　　數(shù)控機床的網絡化，主要指機床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機進行網絡連接和網絡控制。數(shù)控機床一般首先面向生產現(xiàn)場和企業(yè)內部的局域網，然后再經由因特網通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。隨著網絡技術的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)

84、字制造，又稱#quot;e-制造#quot;，是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數(shù)控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。機械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設備。數(shù)控應用軟件日趨豐富和具有#quot;人性化#quot;。虛擬設計、虛擬制造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成

85、為當代機床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進企業(yè)管理軟件已經脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經濟效益。</p><p>　　4.1.2開放性 </p><p>　　（1）向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協(xié)議，只需少量的重新設計和調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能

86、與可靠性將不斷改善并處于長生命周期； （2）向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功能、提供硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求； （3）數(shù)控標準的建立：國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP-NC），以提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。標準化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消

87、耗。</p><p>　　新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心是開放性。開放性有軟件平臺和硬件平臺的開放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結構，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應用程序接口。</p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究， 數(shù)控系統(tǒng)開放化已經成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。</p><p>　　目前開放式數(shù)控

88、系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網絡化數(shù)控裝備是近兩年的一個新的焦點。數(shù)控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機。</p><p>　　4.1.3 運動并聯(lián)化</

89、p><p>　　并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構移動部件質量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構驅動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。

90、 并聯(lián)機床作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向，受到了國際機床行業(yè)的高度重視，被認為是“自發(fā)明數(shù)控技術以來在機床行業(yè)中最有意義的進步”和“21世紀新一代數(shù)控加工設備”。4.1.4極端化、大型化和微型化 </p><p>　　國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機床的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰(zhàn)略技術，需發(fā)展能適應

91、微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。</p><p>　　4.1.5信息交互網絡化 </p><p>　　對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使數(shù)控機床具有雙向、高速的聯(lián)網通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網絡資源共享，又能實現(xiàn)數(shù)控機床的

92、遠程監(jiān)視、控制、培訓、教學、管理，還可實現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務（數(shù)控機床故障的遠程診斷、維護等）。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔（e-Tower）的外部設備，包括計算機、手機、機外和機內攝像頭等，能夠實現(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單。</p><p>　　4.1.6新型功能部件</p><p>

93、;　　為了提高數(shù)控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： （1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉速高、可無級調速等一系列優(yōu)點，在各種新型數(shù)控機床中已經獲得廣泛的應用； （2）直線電動機：近年來，直線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機

94、床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等；德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅動均采用兩個直線電動機； （3）電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化數(shù)控機床的結構，具有傳動環(huán)節(jié)少、結構緊湊等一系列優(yōu)點。</p><p><b>　

95、　4.1.7高可靠性</b></p><p>　　數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應的監(jiān)控裝置等，應用了大量的電氣、液壓和機電裝置，易于導致出現(xiàn)失效的概率增大；工業(yè)電網電壓的波動和干擾對數(shù)控機床的可靠性極為不利，而數(shù)控機床加工的零件型面較為復雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。為了保證數(shù)控機床有高的可靠性，就要精心設計系統(tǒng)、嚴格制造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式并找出

96、薄弱環(huán)節(jié)。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間在7～10萬小時以上，國產數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間僅為10000小時左右，國外整機平均無故障工作時間達800小時以上，而國內最高只有300小時。</p><p>　　4.1.8加工過程綠色化</p><p>　　隨著日趨嚴格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環(huán)境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)

97、保的機床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當中。在21世紀，綠色制造的大趨勢將使各種節(jié)能環(huán)保機床加速發(fā)展，占領更多的世界市場。</p><p>　　4．2數(shù)控技術在工業(yè)機器人中的應用</p><p>　　工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、腕和臂等部分動作，按照預定的運動軌跡、動作等要求編成程序，使工業(yè)機器人實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置。工業(yè)機器人可以在改善勞動條件、保證生產安全、提高產品質量和

98、生產率方面起重要作用。它主要用在機器制造業(yè)的生產線上裝卸料和裝配方面，以及在諸如噴漆、噴砂、焊接等惡劣的勞動環(huán)境下進行工作，甚至在人類無法進入的環(huán)境如深水作業(yè)、對放射性物質的操作、太空作業(yè)等條件下進行工作。</p><p>　　工業(yè)機器人系統(tǒng)由執(zhí)行機構、動力部分和控制部分等組成。執(zhí)行機構由伺服驅動裝置和機械結構等組成，能模仿人臂的動作}動力部分向執(zhí)行機構的驅動裝置提供動力，使執(zhí)行機構在驅動元件的作用下實現(xiàn)動作；控

99、制部分由微機數(shù)控系統(tǒng)組成，是工業(yè)機器人的指揮系統(tǒng)，它控制機器人按規(guī)定的程序運動，并可記憶各種指令信息，如動作順序、運動軌跡、運動速度等，向驅動裝置發(fā)出指令，使工業(yè)機器人完成規(guī)定的動作；必要時還可對工業(yè)機器人的動作進行監(jiān)視，當動作出錯或發(fā)生故障時發(fā)出報警信號；對于較高級的工業(yè)機器人還有檢測傳感系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)。</p><p>　　發(fā)展機器人對國民經濟和科學研究有重要作用。</p><p>

100、　　4．3數(shù)控技術在煤礦機械中的應用</p><p>　　我國是—個煤炭大國，煤炭資源在我國的能源系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。這就決定了我國的煤機企業(yè)的任務是為煤炭系統(tǒng)生產高質量、高可靠性的煤炭開采及保護裝備。在激烈的市場競爭的條件下，如何謀生存、求發(fā)展，煤機行業(yè)本身的水平關鍵要看創(chuàng)新能力、人員素質和企業(yè)素質的提高。企業(yè)設備數(shù)控化程度高低(數(shù)控設備占主要設備擁有量比率)是代表工業(yè)化水平的標志，同時要組建符合廠情的生

101、產模式，機床的配置上要根據(jù)被加工零件的圖紙的復雜程度、精度、材質、數(shù)量和熱處理等因素來選擇機床：</p><p>　　(1)機床選用的前提．</p><p>　?、倌芊癖ＷC零件的技術要求，達到圖紙要求的加工質量；</p><p>　　②能否有利于提高生產率；</p><p>　?、勰芊癯浞掷矛F(xiàn)有的設備，降低生產成本，最后進行綜合分析。<

102、;/p><p><b>　　(2)機床選用原則</b></p><p>　?、佼斄慵粡碗s，加工精度較低，生產批量較小時，宜選用普通機床；</p><p>　　②對于多品種、中小批量的零件，當零件復雜程度高時，宜選用數(shù)控機床；</p><p>　?、郛斄慵亢艽髸r，最好選用專用機床；</p><p>

103、;　?、墚斄慵枯^大，復雜程度較高時，宜選用數(shù)控專用機床。</p><p>　　根據(jù)煤礦機械的具體情況，不可能進行全面投資購置大量數(shù)控加工機床等設備，要充分利用好現(xiàn)有的各種型號的加工機床，采取普通機床加數(shù)控機床的生產模式，制定出加工精度等級，數(shù)控機床與普通機床最大的優(yōu)勢在于精加工精度高重復性好，加工質量穩(wěn)定。精度要求低的在普通機床上加工，精加工要求高的在高精度的數(shù)控機床上加工。另一方面，煤機企業(yè)要針對目前企業(yè)主

104、要裝備是普通機床的現(xiàn)狀，充分利用現(xiàn)有的設備資源，在普通舊機床基礎上，按照要求，選擇國產或進口數(shù)控系統(tǒng)，對舊機床實行數(shù)顯、數(shù)控改造。通過數(shù)控化改造使之成為全新概念的數(shù)控機床，達到投入少，易操作，功能和精度較高并能滿足要求，來實現(xiàn)整體機床數(shù)控化的提高，以適應日益復雜的加工過程。</p><p>　　4．4 數(shù)控技術在汽車工業(yè)中的應用</p><p>　　汽車工業(yè)近20年來發(fā)展尤為迅猛，在快速

105、發(fā)展的過程中，汽車零部件的加工技術也在快速發(fā)展，數(shù)控技術的出現(xiàn)，更加快了復雜零部件快速制造的實現(xiàn)過程。</p><p>　　將高速加工中心和其它高速數(shù)控機床組成的高速柔性生產線集“高柔性”與“高效率”于—體，既可滿足產品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長期受益，又有接近于組合機床剛性自動線的產效率，從而打破汽車生產中有關“經濟規(guī)模”的傳統(tǒng)觀念，實現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產。如美國F0rd汽車公司和Inger