数控机床的现状与发展趋势
摘要:从20世纪中叶数控技术出现以来,数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点:加工柔性好,加工精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。
关键: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。
一、数控机床的发展趋势
机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制
造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是:高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化,并注重工艺实用性和经济性。
(一)高速化
随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。
(1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转速达200000r/min;
(2)进给率:在分辨率为0.01μm时,最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工;
(3)运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障,开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统,频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高,使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24~240m/min的进给速度;
(4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右,高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式,以主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅0.9s。
(二)高精度化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。
(1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使CNC 控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲),位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;
(2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明,综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%~80%;
(3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度,并通过仿真预测机床的加工精度,以保证机床的定位精度和重复定位精度,使其性能长期稳定,能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并保证零件的加工质量。
(三)功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等;工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工,减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差,提高了零件加工精度,缩短了产品制造周期,提高了生产效率和制造商的市场反应能力,相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。
加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构,该加工中心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处
理等多种工序,可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高,大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。
在2005年中国国际机床展览会(CIMT2005)上,国内外制造商展出了形式各异的多轴加工机床(包括双主轴、双刀架、9轴控制等)以及可实现4~5轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。
(四)控制智能化
随着人工智能技术的发展,为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求,数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面:
(1)加工过程自适应控制技术:通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,利用传统的或现代的算法进行识别,以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态,并根据这些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速度)和加工指令,使设备处于最佳运行状态,以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性;
(2)加工参数的智能优化与选择:将工艺专家或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律,用现代智能方法,构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”,利用它获得优化的加工参数,从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的;
(3)智能故障自诊断与自修复技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法实现故障的快速准确定位;
(4)智能故障回放和故障仿真技术:能够完整记录系统的各种信息,对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真,用以确定错误引起的原因,找出解决问题的办法,积累生产经验;
(5)智能化交流伺服驱动装置:能自动识别负载,并自动调整参数的智能化伺服系统,包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量,并自动对控制系统参数进行优化和调整,使驱动系统获得最佳运行;
(6)智能4M数控系统:在制造过程中,加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径,将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中,实现信息共享,促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。
(五)体系开放化
(1)向未来技术开放:由于软硬件接口都遵循公认的标准协议,只需少量的重新设计和调整,新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容,这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期;
(2)向用户特殊要求开放:更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求;
(3)数控标准的建立:国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649(STEP-NC),以提供一种不依赖于具体系统的中性机制,能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型,从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语言,既方便用户使用,又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。
(六)驱动并联化
并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷,在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动,通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动,可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工,具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。
并联机床作为一种新型的加工设备,已成为当前机床技术的一个重要研究方向,受到了国际机床行业的高度重视,被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。
(七)极端化(大型化和微型化)
国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术,需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备,所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。
(八)信息交互网络化
对于面临激烈竞争的企业来说,使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能,以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享,又能实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理,还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程诊断、维护等)。例如,日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备,包括计算机、手机、机外和机内摄像头等,能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能,是独立的、自主管理的制造单元。
(九)新型功能部件
为了提高数控机床各方面的性能,具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括:
高频电主轴:高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成,具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点,在各种新型数控机床中已经获得广泛的应用;
直线电动机:近年来,直线电动机的应用日益广泛,虽然其价格高于传统的伺服系统,但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用,机械传动结构得到简化,机床的动态性能有了提高。如:西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等;德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机;
电滚珠丝杆:电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成,可以大大简化数控机床的结构,具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。
(十)高可靠性
数控机床与传统机床相比,增加了数控系统和相应的监控装置等,应用了大量的电气、液压和机电装置,易于导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利,而数控机床加工的零件型面较为复杂,加工周期长,要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性,就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7~10万小时以上,国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右,国外整机平均无故障工作时间达800小时以上,而国内最高只有300小时。
(十一)加工过程绿色化
随着日趋严格的环境与资源约束,制造加工的绿色化越来越重要,而中国的资源、环境问题尤为突出。因此,近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现,并在不断发展当中。在21世纪,绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展,占领更多的世界市场。
(十二)多媒体技术的应用
多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体,使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力,因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用,人们可以通过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外,在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综
合化、智能化,应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等,因此有着重大的应用价值。
二、中国机床工具十一五数控专项成果展示
“十一五”时期,中国机床工具行业在国家各项方针政策指导下,经过全行业的不懈努力,取得了很大进步,收获了诸多成果。尤其是重大科技专项的实施,围绕航空航天、船舶、汽车制造、发电设备等领域,一批关键技术取得重大突破,一批高水平的数控机床和机床附件等新品,引人注目。
(一)沈阳机床集团HTM125车铣复合加工中心
该机为科技重大专项成果,主要针对国内船舶、矿山、发电等行业体积大、重量大、工序多、工时长、成本高、结构复杂的零件的加工,以船用中速机曲轴为例,可在该机床上实现磨削前的所有机加工工序。
济南二机床大型快速高效数控全自动冲压生产线PLS4-200-3800*2400
该产品围绕重点行业、重点领域,实现技术升级和市场开拓并进冲压生产线高效率、高精度、柔性化、自动化、智能化等要求,创新性地研究开发了大吨位长行程八连杆、整线快速送料、压力机多点卸荷、整线全自动快速换模等多项关键技术,全线全自动换模时间不到5分钟;压力机制造精度比现行国家标准提高了20%;拆垛、送料、成型、码垛全部实现自动化,并能实现远程通讯、故障诊断;集机、电、仪、计算机控制于一体,采用人机对话、自动调整、模具识别、联网过程监控等技术,通过编程将50多个动作或顺序、或并行、或交叉自动进行,自动实现全线模具更换的全部过程。取得了良好的经济和社会效益。自主知识产权大型多工位压力机送料系统的研制,实现了集成制造的具有国际先进水平的全自动快速送料冲压线,现已成功交付使用。
该类生产线市场前景广阔,它适应了我国汽车工业上质量、上档次、上水平的需要,为我国实现从汽车制造大国到汽车制造强国迈进奠定了坚实的基础。国家重点投资的一汽、上汽、广汽扩建项目都急需这类大型快速高效数控全自动冲压生产线。
(二)秦川机床:QMK009錐齿轮磨齿机
我国第一台具有自主知识产权的、在磨(切)削原理与机床结构上具有重大突破的高速、精密、大型数控圆锥齿轮磨齿机QMK009。该磨齿机是根据国家“高档数控机床与基础制造装备科技重大专项”的要求,针对我国矿山、冶金、建材、电力、石油、船舶等行业主机设备日趋大型化、高精度化的需要开发的。
QMK009锥齿轮磨齿机,用于最大磨削工件分度圆直径2500mm以下的硬齿面大型圆锥齿
轮,采用创新工艺技术,不仅能实现大型Gleason制弧齿锥齿轮的磨削加工,还能够磨削Klingelnberg制延伸外摆线齿线锥齿轮。该项目的研制彻底摆脱了大型重载圆锥齿轮副长期依赖进口的局面,促进了我国船舶、石油、化工、冶金、矿山等行业制造水平。
(三)北京第一机床厂BVTM5500系列立式龙门车铣复合机床
该系列机床是该厂与世界名牌厂家德国科堡公司联合设计生产的高性能、高精度产品。机床刚性好、精度高、速度快,并且配备有高速、高精度、大扭矩具有C轴功能的转台。同时机床配备高速、大扭矩滑枕,并且配备有大容量盘式刀库,能够实现车铣复合加工,改善工艺性能和提高加工效率。该系列机床目前具有国际一流水平。
机床所有导轨均采用静压导轨,传动精度高、承载能力大、刚性好,达到国际上同类产品的一流水平。首先,该系列机床工作台直径范围3500mm~10500mm,具有C轴功能,可以实现大切削量的高效率加工。其次,该系列机床滑枕有TM2、T2、TM3、T3四种规格,其中T3车铣滑枕最大功率63kW,最高速度3000rpm,最大扭矩2250Nm,并且滑枕具有自动分度功能,可实现4*90度转位。另外该系列机床配备有大容量可旋转盘式刀库和附件头库,刀库容量45把,附件头容量5个,可以很好地实现车铣功能的快速切换,大大提高加工效率。机床配备有大行程可控的操作走台,方便加工过程的调整和检测,自动化程度高。该系列机床可广泛用于船舶、电力、航空航天以及军工等企业的圆盘类零件的粗精加工。
(四)重庆机床集团YS3120CNC6/YS3132CNC6数控高速滚齿机
YS3120CNC6/YS3132CNC6为六轴控制、四轴联动数控高速滚齿机,控制轴为:A—刀架旋转运动,B—滚刀主轴回转运动,C—工作台回转运动,X—径向进给运动,Y—切向进给运动,Z—轴向进给运动,数控系统采用SIEMENS840D/FZNUC31i控制系统。机床各运动轴均由独立交流伺服电机驱动,用“电子齿轮箱”实现分度运动、差动补偿完成用展成法加工各种齿类零件。适用于圆柱直齿轮、斜齿轮(轴齿轮、盘齿轮),蜗轮,小锥度齿轮,鼓形齿轮,花键,不同模数、螺旋角大小及方向的双联或多联齿轮,单分度、铣齿(或槽);机床精加工精度可达GB/T10095.1-2001的6-6-7级。此机床适用于多种齿形加工,为我国汽车行业发展提供了有力的支持。
(五)汉川机床集团HFBC1636落地式铣镗加工中心
该机床为落地式数控铣镗床,带有方滑枕可对中大型零件进行钻孔、镗孔、铰孔、铣削、车螺纹及攻螺纹(刚性攻丝)、直线插补、圆弧插补、螺旋插补、任意四轴联动等加工。采用高精度光学光栅尺进行闭环控制,定位精度高。广泛应用于能源、船舶、交通、电力、矿山、冶金、橡胶、重型机械等制造行业。
(六)四川长征机床集团有限公司:DMC1000铣车复合加工中心
DMC1000铣车复合加工中心是结合当今机床前沿技术最新开发的,具有领先技术的复合加工机床。机床具有高精度、大功率、高刚性、易于进行复合加工等特点。此机床适合于加工:轮船和汽车曲轴、发电机转子、印刷机滚筒、飞机起落架、铁轨传送辊、蒸气涡轮等由于清度高而复杂、切削功率大、用传统的加工方法难以满足需求的大中型零件。
(七)苏州三光科技股份有限公司:自动穿丝、精密、高效、数控单向走丝电火花线切割机床
自动穿丝、精密、高效、数控单向走丝电火花线切割机床属于技术高度密集、复杂的特种加工机床产品,该机床可以进行三维复杂直纹面的高效、微细、精密切割,特别适合加工淬火钢、硬质合金、钛合金等难切削材料,是我国航天、航空、军工、模具制造、微电子、家电、汽车、电机等行业的精密零件及模具加工过程中不可或缺的关键装备,其中的微精加工电源、无电阻电源、控制技术还可用于其它电加工产品,具有很好的市场前景和潜在的经济效益。
(八)合肥锻压机床有限公司大型数控单动薄板冲压液压机
该产品采用电液一体化技术、参数的数字控制技术、模具识别技术和模具数据库等技术,使压机具有很高的柔性,更换模具时对压机的调整时间只有1-3分钟,特别适合现在汽车工业的多品种小批量生产。产品可实现全吨位冲裁落料功能,大大降低了冲裁噪声;滑块和液压垫的压力及位置的闭环控制技术,提高了压机压力及位置的精度,成型件的质量高,为冲压件的亚毫米精度冲压(0.1-1mm)提供了保证;主缸下腔的液压回路采用冗余与监控技术,提高了液压机的安全性。广泛应用于汽车、石化、航空、航天、军工、工程机械、家用电器等国民经济发展中的重要领域。
三、我国数控机床思考
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间引进数控技术,“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”,我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年,我国数控产业发展迅速,1998~2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。尽管如此,进口机床的发展势头依然强劲,从2002年开始,中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国,2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元,但进出口逆差严重,国产机床市场占有率连年下降,1999年是33.6%,2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元(7624台),2003年达27.1亿美元(23320台),相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显,70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进
口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力,究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。
参考文献
[1] 倪其民,等. 高速切削技术研究[J ] . 机械制造,1999 , (4) :10 - 11.
[2] 荣烈润. 高速切削技术的发展现状[J ] . 机电一体化,2002 , (1) :6- 9.
[3] 周延佑,等.电主轴———最新颖的机床功能部件[J ] . 机械制造,1998 , (11) :7 - 9
[4] 张明亮,等. 开放性数控技术的发展[J ] . 机电工程,1999 , (4) :65- 67.
[5] 王志新. 发展我国数控机床产业之战略[J ] . 机电一体化,2002 ,(3) :9 - 10.
[6] 张承瑞,等. CNC 技术的最新进展———STEP - NC[J ] ,制造技术与机床,2002 ,
数控机床的现状与发展 趋势综述
数控机床的现状与发展趋势 摘要:从20世纪中叶数控技术出现以来,数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点:加工柔性好,加工精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。 关键: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 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。 一、数控机床的发展趋势 机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是:高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化,并注重工艺实用性和经济性。 (一)高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。 (1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转速达 200000r/min;
我国数控机床的发展趋势 我国数控系统的发展概况: 历史回顾:我国数控系统研究起步于1958年,50多年的发展历程大致分为三个阶段: 第一阶段(1958-1979),封闭式发展阶段,这一阶段研制了晶体管数控系统与集成电路数控系统。在这一阶段,由于国外技术封锁与我国的基本条件限制,数控系统发展较慢。 第二阶段(1980-1989)就是国家“六五”“七五”期间以及“八五”前期,这一阶段通过引进技术,消化吸收,初步建立起国产化数控系统体系。 第三阶段(1990-至今)主要就是实施产业化的研究,进入市场竞争阶段。在此阶段,我国国产数控设备的产业化取得实质性进步,已奠定了数控技术发展的基础,初步形成数控系统研发基地建立具有批量生产能力的数控系统生产厂。 我国数控系统发展现状: 第一数控化改造的基本完成,为节约成本,进一步发挥老式传统机床的功效与潜在价值,将大批传统老式机床改造为数控机床就是一种必然性与趋势。现在的工厂基本以实现数控化。老式机床基本淘汰,只有小部分用于但见生产,或者用于教学。 第二高级数控技术的缺失,我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。数控技术就是先进制造技术的核心技术,它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平与综合国力的强弱,
具有超越其经济价值的战略物资地位。由于我国企业大部分数控机床与数控系统依赖进口,企业承受不了巨额购置费,且易受国外的控制,另外数控机床维修力量薄弱,进口的备件维修成本高,设备完好率低,大部分进口机床数控系统已经崩溃,有的甚至在进口后还没使用就已因为各方面原因不能使用等等。 第三中高档数控系统的开发与生产取得明显进展,1)研制出了开放式数控系统体系结构与软硬件平台。2)研制出了高档交流伺服驱动系统与主轴交流伺服控制系统。3)开发了数控机床集群控制系统。数控系统的发展趋势: 1高速度高精度化,速度与精度就是数控系统的二个重要技术指标,它直接关系到加工效率与产品质量。对于数控系统,高速度化,首先就是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后,可以高速度处理技术伺服电动机的位移量,并要求伺服电动机高速度作出反映。此外,要实现生产系统高速化,还必须谋求主轴转速,进给率,刀具交换,托盘交换等各种关键部件实现高速化。搞精度化,一般就是通过减少数控系统的控制误差与采用补偿技术来达到。 与日本三菱数控系统的对比,所有三菱系列控制器都标准配备了RISC 64位CPU,具备目前世界上最高水准的硬件性能。(与M64相比,整体性能提高了1、5倍) 2 体系开放化,传统的数控系统就是一种封闭专用封闭式系统,各个厂家的产品之间以及与通用计算机之间不兼容,维修,升级困难。越来越难以满足市场对数控系统的要求,针对这种情况,人们提出了开
我国数控机床的现状与发展趋势 摘要:数控机床是制造业发展的基础,可极大地提高制造业生产率。介绍了数控机床的组成,还就我国数控机床的发展和现状进行了详细说明;对我国数控机床的发展趋势进行了介绍,并对我国数控机床的发展提出了建议。 关键词:数控机床;现状;发展趋势 0 引言 数控(NC)是数字控制(Numerical Control)的简称,是20世纪中叶发展起来的一种用数字化信息进行自动控制的一种方法。装备了数控技术的机床,称为数控机床,也简称为NC机床。 世界上第一台数控机床是由美国麻省理工学院于1952年首先研制出来的;日本于1958年研制出首台数控机床。我国数控机床的研制是从1958年起步的,由清华大学研制出了最早的样机。但是经过50多年的发展,2010年我国已经跃居世界第一大机床生产国。在2012年5月27日,在湖北省数控一代机械产品创新应用示范工程启动大会上,中国工程院院长周济强调:“全世界的机械工业正处于产品数字化发展时期,我们必须抓住这一契机,在10年内实现机械产品总体升级为‘数控一代’,使我国机械工业实现由‘大’到‘强’的转变。” 1 数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品,是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体,如图1所示。 1.1 控制介质 控制介质是储存数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物,它记载着零件的加工程序,因此,控制介质就是指将零件加工信息传送到数控装置去的信息载体。控制介质有多种形式,它随着数控装置类型的不同而不同,常用的有穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。随着数控技术的发展,穿孔带、穿孔卡趋于淘汰,而利用CAD/CAM软件在计算机编程,然后通过计算机与数控系统通信,将程序和数据直接传送给数控装置的方法应用越来越广泛。 1.2 数控装置 数控装置是数控机床的核心,人们喻为“中枢系统”。现代数控机床都采用计算机数控装置,即CNC(Computer Numerical Control)。数控装置包括输入装置及中央处理器(CPU)和输出装置等构成数控装置能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。 1.3 伺服系统
数控机床的发展趋势及国内发展现状 1.引言 从20世纪中叶数控技术出现以来,数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点:加工柔性好,加工精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品,适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 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。 2.数控机床的发展趋势 2.1 高速化
随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。 (1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转速达200000r/min; (2)进给率:在分辨率为0.01μm时,最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工; (3)运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障,开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统,频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高,使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24~240m/min的进给速度; (4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右,高的已达0. 5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式,以主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅0.9s。 2.2 高精度化 数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 (1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使C NC控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲),位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法; (2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明,综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%~80%;
国内数控机床发展现状研究 1国内数控机床发展概述 国内的数控机床近几年发展十分迅速,各种各样的数 控加工机床如雨后春笋般被不断被研发。低端机床的研 制量很大,但是对于高端机床设备的研发却始终依靠引 进与复制模式。总体上对国外技术依赖性太强,缺乏独立 的高端机床知识产权。 国内机床行业一直肩负着研制高端数控机床,支撑国 内重点项目与军品项目的建设。国产XNZD2415五轴机 床,综合传统机床与并联机床各自的特点,技术革新方面 也开了一个先河。拥有自己的安全可靠的控制系统,能够 很好地实现人机互动,较高精度的实现五轴联动。并且机 床的作业范围很广,实用性很强。 国内铣床也实现了五轴联动技术,采用刀具内冷却与 应力控制等高新技术。可用于潜艇涡轮,复杂型腔模具与 航天、军工等高难度、高质量要求的加工。 国内柔性制造系统也有了长足发展,采用模拟加工与 实际加工想结合方式,不仅能够提高加工质量与效率,还 大大降低了加工的成本与周期。 近几年我国的机床行业产值早已突破千亿,特别是技 术加工机床,占总产值的三分之一左右。中国继日、德、 意 ' ' 成为第四大机床销售国。 然而世界各国,特别是发达国家,机床行业的发展早 已经脱离初级阶段,进入层次更高的超高精度、超高效率、 超高质量领域发展,各种高新数控加工机床其科技水平超 过当前国内机床行业的发展。国内的机床行业发展虽然 很迅速,但是还是处于发达国家早已过渡完成的初级阶 段。 近十年来我国机床行业发展迅速,归结于中国快速发 展的相关制造业的急迫需求。虽然近几年的机床发展迅 速,销量也十分巨大,但是低端的数控机床占了很大一部 分,这也造成了中国基础制造业水平低下的原因。对于大 部分中高端数控机床和特种加工机床,仍需要大量的进 口,这方面中国缺少自己的知识产权,一直处于被动的 地位。我国机床的需求量在未来几年内还很大,在世界机 床总需求量中占据很大比重。如果中国的机床行业的技 术,特别是数控加工机床的高端技术一直缺乏,中国的机 床行业与制造行业将处于一个被动发展的模式。 很长一段时间,中国数控机床一直是一个低端的迅速 扩张,中端进展缓慢,关键高端设备依赖国外支持,特别是 在国家重点项目需要主要依靠进口,技术由他人控制。国 内企业在数控机床技术,与国外相比,产品设计、质量、 精度、性能较国外数控技术落后5_10年,在高精度和先 进技术的差距可以达到10—15年。与此同时,中国的技 术和技
数控机床现状及发展趋势分析 数控机床的概念 数控机床就是在数字控制下,能在尺寸精度和几何精度两方面完成金属毛坯零件加工成所需要形状的工作母机的总称。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。 国产数控机床的发展现状 一、国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小 数控机床是当代机械制造业的主流装备,国产数控机床的发展经历{HotTag}了30年跌宕起伏,已经由成长期进入了成熟期,可提供市场1,500种数控机床,覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域,产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中,五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。 它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体,应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工,是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。
五轴联动数控机床的应用,其加工效率相当于2台三轴机床,甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数控机床品种日趋增多,国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功,改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。 二、国产数控机床存在的问题 由于中国技术水平和工业基础还比较落后,数控机床的性能、水平和可*性与工业发达国家相比,差距还是很大,尤其是数控系统的控制可*性还较差,数控产业尚未真正形成。因此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前的主要任务。目前主要问题有: 三、核心技术严重缺乏 统计数据表明,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,在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社,所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床,更多处于组装和制造环节,普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口,国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3家厂商是:日
论数控技术的发展趋势 【论文关键词】:数控技术; 趋势; 智能 【论文摘要】:随着计算机业的快速发展,数控技术也发生了根本性的变革,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术,文章结合国内外情况,分析了数控技术的发展趋势。 1. 引言 数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术,是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的,是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础,是现代机床装备的灵魂和核心,有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。 2. 国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理。 长期以来,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定,加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构,限制了CNC向多变量智能化控制发展,己不适应日益复杂的制造过程,因此,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 3. 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看,主要有如下几个方面: 3.1 高精度、高速度的发展趋势
(数控加工)我国数控车床的现状和发展趋势(一)
我国数控车床的现状和发展趋势(壹) 数控机床集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为壹体的机电壹体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量壹个家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之壹。数控车床是数控机床的主要品种之壹,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来壹直受到世界各国的普遍重视且得到了迅速的发展。 我国数控车床从20世纪70年代初进入市场,至今通过各大机床厂家的不懈努力,通过采取和国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施,使得我国的机床制造水平有了很大的提高,其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前,国产数控车床的品种、规格较为齐全,质量基本稳定可靠,已进入实用和全面发展阶段。 根据不同的市场定位和需求,数控车床可分为经济型数控车床和全功能型数控车床。下面结合宝鸡机床厂数十年研制和生产数控车床的经验和实践,谈谈我国数控车床在结构方面的现状及今后数控车床的整体发展趋势。 壹、数控车床的现状 1.床身和导轨 (1)床身 机床的床身是整个机床的基础支承件,是机床的主体,壹般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。床身的结构对机床的布局有很大的影响。按照床身导轨面和水平面的相对位置,床身有图1所示的5种布局形式。壹般来说,中、小规格的数控车床采用斜床身和平床身斜滑板的居多,只有大型数控车床或小型精密数控车床才采用平床身,立床身采用的较少。平床身工艺性好,易于加工制造。由于刀架水平放置,对提高刀架的运动精度有好处,但床身下部空间小,排屑困难;刀架横滑板较,加大了机床的宽度尺寸,影响外观。平床身斜滑板结构,再配置上倾斜的导轨防护罩,样既保持了平床身工艺性好的优点,床身宽度也不会太大。斜床身和平床身斜滑板结构在现代数控车床中被广泛应用,是因为这种布局形式具有以下特点:
我国数控机床的现状和发展 数控机床是数字控制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。数控机床具有广泛的适应性,加工对象改变时只需要改变输入的程序指令;加工性能比一般自动机床高,可以精确加工复杂型面,因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件,并能获得良好的经济效果。 因而了解和提升数控机床对我国的制造业的发展至关重要。 一.国内外数控机床的发展 (1)我国数控机床的发展 我国于1958年研制出第一台数控机床,发展过程大致可分为两大阶段。建国初期在1958—1979年间为第一阶段,第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识,在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下,主要存在的问题是盲目性大,缺乏实事求是的科学精神。改革开放,从1979年至今为第二阶段。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术,从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国家(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产,解决了可靠性、稳定性问题,数控机床开始正式生产和使用,并逐步向前发展。在20余年间,数控机床的设计和制造技术有较大提高,主要表现在三大方面:培训一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床,使设计、制造、使用水平大大提高,缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套,开始能自行设计及制造高速、高性能、多轴联动加工的数控机床,供应国内市场的需求,但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑,不能独立发展,基本上处于从仿制走向自行开发阶段,严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人;缺少深入系统的科研工作;元部件和数控系统不配套;企业和专业间缺乏合作,基本上孤军作战,虽然厂多人众,但形成不了合力。 (2)国外数控技术的发展 数控机床的起源 1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。1949年,该公司在美国麻省理工学院(MIT)伺服机构研究室的协助下,开始数控机床研究,并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床,不久即开始正式生产,于1957年正式投入使用。标志着制造领域中数控加工时代的开始。 数控机床的兴起 1952年美国麻省理工学院和吉丁斯·路易斯公司首先联合研制出世界上第 一台数控升降台铣床,随后德国、日本、苏联等国于1956年分别研制出本国的第一台数控机床。60年代初,美国、日本、德国、英国相继进入商品化试生产,由于当时数控系统处于电子管、晶体管、和集成电路初期,设备体积大、线路复杂、价格昂贵、可靠性差,数控机床大多是控制简单的数控钻床,数控技术没有普及推广,数控机床技术发展整体进展缓慢。 70年代,出现了大规模集成电路和小型计算机,特别是微处理器的研制成功,实现了数控系统体积小、运算速度快、可靠性提高、价格下降,使数控系统
数控技术的发展趋势 日期: 2009-11-27 6:13:15 浏览: 327 来源: 学海网收集整理作者: 未知 数控技术是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅大力发展自己的数控技术及其产业,而且在"高精尖"数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 我国数控技术起步于1958 年,在近50 年发展历程大致可分为3 个阶段:第一阶段从1958 年到1979 年,即封闭式发展阶段。在此阶段,由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制,数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期,即引进技术,消化吸收,初步建立起国产化体系阶段。在此阶段由于改革开放、国家的重视、研究开发环境和国际环境的改善,我国的数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间,即实施产业化的研究,进入市场竞争阶段,在此阶段我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。 1.取得的成绩 纵观我国数控技术近50 年的发展历程,特别是经过四个五年计划的攻关,总体来看取得了以下成绩: ——奠定了数控技术发展的基础,基本掌握了现代数控技术:我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术,其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础,部分技术已商品化和产业化。——初步形成了数控产业基地在攻关成果和部分技术商品化的基础上,建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂、兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 ——建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 2.存在的差距 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步,但也要清醒的认识到,我国高端数控技术的研究开发,尤其是在产业化方面的技术水平与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快,但横向比(与国外对比)不仅技术水平有差距,在某些方面发展速度也有差距,即一些高精尖的技术水平差距有扩大趋势。与国外水平相比时,我国数控技术水平和产业化水平大致估计如下: 1)技术水平比国外先进水平大约落后10~15年,在高精尖技术方面则更大; 2)产业化水平市场占有率低,品种覆盖面小,还没有形成规模生产;功能部件专业化生产水平及成套能力较低;外观质量相对较差;可靠性不高,商品化程
数控机床在发展和应 用论文 Revised on November 25, 2020
网络教育学院 本科生毕业论文(设计) 题目:数控机床在我国发展和应用 学习中心: 层次:专科起点本科 专业:机械设计制造及其自动化 年级: 2011 年春季 学号: 学生: 指导教师:徐磊 完成日期:2013 年3月 4 日
内容摘要 本文以数控机床为研究对象,首先阐述了数控机床的发展历程,尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述,接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍,并分析了其存在的问题,最后提出了针对我国数控机床的发展策略。 关键词:变电站;直击雷防护;雷电侵入波防护;接地保护 目录
前言 自20世纪末开始,我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步,机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素,既是生产力要素,又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩。 在国际贸易中, 很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此,对数控机床技术的发展历程进行总结分析,将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。 1 数控机床的发展进程 自上世纪50年代以来,世界数控机床主要经历了数控NC(Numerical Control)和计算机数控CNC(Computer Numerical Control)2个阶段[2]。 数控NC阶段主要经历了以下3代: 第1代数控系统,始于50年代初年,系统全部采用电子管元件,逻辑运算与控制采用硬件电路完成。 第2代数控系统,始于50年代末,以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。 第3代数控系统,始于60年代中期,由于小规模集成电路的出现,使其体积变小、功耗降低,可靠性提高,推动了数控系统的进一步发展。 计算机数控CNC阶段也经历了3代: 第4代数控系统,始于70年代,当首个采用小型计算机的CNC装置芝加哥展览会上露面时,标志着CNC技术的问世。 第5代数控系统,70年代后期,中、大规模集成电路技术所取得成就,促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生,并逐步应用于数控系统。
我国数控机床发展现状及存在问题 摘要:近年来,我国的数控机床产业取得了长足的进步,但同时也暴露出很多问题。本文首先介绍了我国数控机床的发展现状,然后从技术研发、政府管理、机制改革等多个方面分析了要改变现状取得更大进步所必须采取的措施。 关键词:数控技术,现状,成绩,问题,展望。 一、近年来我国数控技术所取得的成绩 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代,通过“六五”期间引进数控技术,“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”,我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年,我国数控产业发展迅速,1998~2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3% 34.9%。尽管如此,进口机床的发展势头依然强劲,从2002年开始,中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。据统计,目前我国可供市场的数控机床有1500种,几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。领域之广,可与日本、德国、美国并驾齐驱。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。 国家统计局数据显示,2011年我国机械工业累计实现工业总产值16.89万亿元,同比增长25.06%。全年实现利润总额12013亿元,同比增长21.14%。在列入快报统计的120种主要机械产品中,102种产品的产量实现同比增长。其中数控机床产量25.71万台,比上年增长20.6%,产量首次超过25万台,创下历史新高。数控机床增速高于普通机床增速5个百分点左右。数控机床在保持较快增长的同时,产业结构调整有序展开并明显提速,突出表现之一就是依靠自主创新,使得技术产品向高端升级步伐加快,通过国家相关计划的支持,创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术。取得了很多令人瞩目的成绩:近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点,通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门,在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头,配以工作台的纵向移动,可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于RT 一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性,能在同一网络中与多台PLC 相连接,可控制机床的五轴联动,实现人机对话。该机床的作业空间4.5mx1.6mx1.2m,A轴转角±1050,C轴连续转角0一4000,主轴转速(无级)最高10000r/min,重复定位精度±0.01mm,可实现三维立体曲面如水轮机叶片,导叶的五轴联动高速切削加工。 超精密球面车床为陀螺仪的加工提供了基础设备,这类车床也可用于透镜模具、照相机塑料镜片、条型码阅读设备、激光加工机光路系统用聚焦反射镜等产品的加工。 高速五轴龙门铣床采用铣头内油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等技术。这类铣床可用于航空、航天、造船、水泵叶片、高档模具等的加工。 SSCKZ80一5型五轴车铣复合加工中心可满足航天、航空、船舶及铁路运输业对高精度、高刚度、形状复杂的大型回转体零件加工的要求,如飞机发动机主轴、起落架的加工,船舶发动机活塞、增压器蜗杆差速换向器及螺旋叶片的加工等。 TW250型高速、高效车削中心采取双主轴对置结构,两个刀架分别位于主
中国重型数控机床的发展现状及存在的问题 来源:中国机械资讯网发布时间:2008-4-3 10:30:15 重型数控机床主要用于大型、特大型零件的加工,是国防军工、航空、航天、船舶、能源、交通、冶金、机械等国家重点企业的当家把关装备。 一、中国重型数控机床的发展现状 自2000年以来我国机床行业已连续7年以20%以上的增速发展,2006年我国机床总产值为7 0.6亿美元,同比增长27%;进口72.4亿美元,同比增长11.5%;消费131.1亿美元,同比增长22%。2 007年机床工具行业的产值再创新高同比增幅达36.9%,数控机床产量将超过11万台,同比增幅达33%。2007年中国将继续保持机床生产世界第三、进口世界第一、消费世界第一的地位,中国已成为世界机床产 业的发动机。 我国重型机床行业的8家重点企业,2006年实现工业总产值47.3亿元,同比增长36.2%,增长幅度高于全行业27%的平均水平。从2000年以来,国内重型机床制造厂家通过不断的技术创新,提升自主知识产权的水平,开发高档类新产品的速度明显加快,市场满足度越来越高。如齐二机床可提供镗轴直径∮130~260毫米多种规格,包括方滑枕移动及主轴箱移动结构,刨台式、对置式、车铣镗复合型以及可实现3~5轴联动和加工中心型产品,打破了国外对我国的技术封锁,为国防建设、国家重点工程的急需提供了大量的关键重大装备,2007年产成重型落地铣镗床153台,其中重型数控落地铣镗床达94台, 产量已居世界第一。 我国数控机床经历了多年的发展,取得了一定的成就,低档经济型数控机床基本实现自给,但中高档数控机床市场占有率不高,高档重型数控机床大部分仍然依靠进口。多年来我国国产机床市场占有率一直不足50%,2006年进口机床的市场占有率仍达55.18%,而数控机床高达70%,特别是高档数控机床高达约90%,这也说明我国机床产业在与国外同行的竞争中仍处于劣势,机床产业的发展步伐滞后于我国国民经济总体的发展步伐。重型数控机床产品与发达国家著名企业相比仍存在一定差距,产品水平的差距主要体现在: ·主轴转速,国外先进水平已发展到最高达3000~4000r/min,而国内主要徘徊在800~1500r/ min。 ·快速进给,国外先进水平达20000~30000mm/min,而国内主要在6000~10000mm/min。 ·精度,国外先进水平定位精度0.015/1000mm,重复定位精度0.003~0.007mm;国内产品水平,定位精度0.025/1000mm,重复定位精度0.01~0.015mm。 ·机床的可靠性、精度的稳定性、复合多功能、柔化性、智能化方面不如国外厂家,外观质量也 有明显的差距。 2、造成差距的原因分析
机床数控技术的现状及未来发展趋势 一、数控机床的简单介绍 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法,所谓机械加工,就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状,包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床,数控机床就是在普通机床上发展过来的,数控的意思就是数字控制。数控系统是由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。当然,普通机床发展到数控机床不只是加装数控系统这么简单,例如:从铣床发展到加工中心,机床结构发生变化,最主要的是加了刀库,大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备,主要是指数控车床和加工中心。 1、数控机床的特点如下: (1)加工精度高,具有稳定的加工质量; (2)可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件; (3)加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍); (4)机床自动化程度高,可以减轻劳动强度; (5)对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
2、数控机床的组成部分主机,他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。数控技术,简称“数控”。英文:NumericalControl(NC)。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。 二、国内外机床数控技术的现状 1、国内数控机床技术现状我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说,技术水平不高,质量不佳,所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整,经历了几年最困难的萧条时期,那时生产能力降到50%,库存超过4个月。
目录 摘要 (1) 1绪论 (1) 2数控技术国外现状 (1) 2.1开放结构的发展 (1) 2.2伺服系统 (1) 2.3 CNC系统联网 (1) 2.4功能不断发展扩大 (1) 3数控技术发展趋势 (1) 3.1性能发展方向 (1) 3.2功能发展方向 (1) 3.3体系结构发展方向 (1) 3.4智能化新一代PCNC数控系 (1) 3.5新一代数控技术关键问题 (1) 结语 (1) 参考文献 (1) 致 (1)
数控技术的现状和发展趋势 CNC technology, the status quo and development trends 摘要 本文简要介绍了当今世界数控技术发展的趋势及国外数控技术发展的现状,在此基础上本文从性能、功能和体系结构三个方面介绍了数控技术的发展方向。阐述肯定了当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能并提出了实现文中所述发展方向的关键技术。 关键词:数控,发展趋势,功能,性能,开放性。 Abstract: This paper mainly introduces the current d evelopment ambition of numerical control technology a nd the developing .ON the basis of this the paper introduce the development direction from the aspect s of capacity, function and structure. PCNC is the key technology to achieve this, because PCNC adapt s to the complex producing procedure and is a new generation of intelligence. Key words:NC, trends, features, performance, openness
数控技术的发展及国内外现状 数控技术的发展及国内外现状 摘要:数控技术(Numerical Contrl)是一种采用计算机对生产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构件进行自动化控制的高新技术。本文对数控技术的发展经行了研究,并比较对比了国内外数控技术的发展现状,对国内数控未来的发展提出了建议。 关键词:数控技术;发展;国内外现状 数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光、电技术于一体的现代制造业的基础技术。它具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。数控技术是制造自动化的基础,是现代制造装备的灵魂核心,是国家工业和国防工业现代化的重要手段,关系到国家战略地位,体现国家综合国力水平,其水平的高低和数控装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。 1.数控技术的发展概述 1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以适应,于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年,该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究,并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床,当时的数控装置采用电子管元件。1959年,数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板,出现带自动换刀装置的数控机床,称为加工中心( MC Machining Center),使数控装置进入了第二代。60年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ca2970423.html, 数控车床技术发展现状及精度提升方法探索作者:杨皓天万腾刘瑶 来源:《农机使用与维修》2017年第12期 摘要:数控技术是现代工程制造业所依托的重要技术,我国的数控车床技术近年来有了 长足的发展,为我国的机械加工行业提供了不小的帮助,但同时也应清楚的认识到我国数控车床在技术和市场占有率上的不足,生产厂家应积极探索出路,数控车床的使用者也应尝试新方法以提高零件的加工精度。 关键词:数控车床;发展历程;现状;精度提升 中图分类号:TG659 文献标识码:A doi:10.14031/https://www.wendangku.net/doc/ca2970423.html,ki.njwx.2017.12.021 数控技术是将机械、电子技术、液压及气动等众多技术集于一身的先进技术,数控技术自诞生以来给机械制造业带来了巨大的变化,其具备的高效率、高精度以及高度自动化的优点正迎合了装备制造业对加工设备的需求,数控机床技术水平的高低和其加工能力的强弱是衡量国家装备制造整体水平的重要标志。数控车床是数控机床最常见的重要分支,在数控加工中需求量高、占有的比例很大且发展速度很快,通过研究数控车床的发展过程及发展现状,努力探索先进的加工技术及工艺,能够更好地促进我国数控车床技术的发展,为提高我国工业制造能力提供保障。 1 数控车床技术发展现状 我国对数控车床的研究和开发始于20世纪70年代,经过多年的探索与发展,截止到2000年,结构简单的卧式数控车床已经较为广泛地在各大加工企业中使用,其特点是价格低廉、购置所需的费用较少,且能够完成车床加工的常规需求,且加工效率相对于人工较高,特别适用于批量生产中使用,因此受到了加工界的欢迎,目前仍有很多企业仍在使用这一机型。随着时代的进步,有2轴控制的斜床身数控车床及立式数控车床逐渐占据我国市场,相对于普通卧式数控车床而言,其加工能力、自动化程度更为强大,国产机型受到了用户的认可与购买,能够在机械加工上给我国加工企业以更大帮助。而更为先进的3轴以上的数控车床,因其技术复杂且售价较高,在我国的中小加工企业中的保有量较低,大企业所购置的3轴以上的数控车床也多以进口技术为主,其机型多为外资或合资企业所生产的成熟产品,国产机床对高端机床市场的占有率较低。近年来,我国针对中高端的数控车床市场也努力开发了新技术,如双主轴双刀架车削中心、车Y 轴功能的车削中心以及铣复合中心等新技术和新机型都纷纷研发 成功并推向市场。