臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)
臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì),臥式,車床,數(shù)控,改造,設(shè)計(jì),橫向,進(jìn)給,系統(tǒng)
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查表學(xué)生姓名王海鵬學(xué) 號(hào)0501510138指導(dǎo)教師張衛(wèi) 張少文選題情況課題名稱臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)難易程度偏難適中偏易工作量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書有無(wú)開題報(bào)告有無(wú)外文翻譯質(zhì)量?jī)?yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計(jì)劃進(jìn)行慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況優(yōu)良中差中期成績(jī)?cè)u(píng)定:良所在專業(yè)意見:學(xué)習(xí)態(tài)度主動(dòng)認(rèn)真,積極參加集中指導(dǎo)和問(wèn)題討論,能按進(jìn)度要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 負(fù)責(zé)人: 2009年 4 月1 日 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書系 部:機(jī)械工程系專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué) 生 姓 名:王海鵬學(xué) 號(hào):0501510138設(shè)計(jì)(論文)題目:臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)起 迄 日 期:2009年3月9日 2009年6月14日設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院指 導(dǎo) 教 師:張衛(wèi) 張少文專業(yè)負(fù)責(zé)人:龔光容發(fā)任務(wù)書日期: 2009年2月26日任務(wù)書填寫要求1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫,經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院(系)領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生;2任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載)打印,不得隨便涂改或潦草書寫,禁止打印在其它紙上后剪貼;3任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容,必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)完成的情況相一致,若有變更,應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專業(yè)及學(xué)院(系)主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫;4任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院(系)”、“專業(yè)”等名稱的填寫,應(yīng)寫中文全稱,不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)(2000級(jí)為10位數(shù)),不能只寫最后2位或1位數(shù)字;5任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫,應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書寫,不能有隨意性;6有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)任 務(wù) 書1本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題應(yīng)達(dá)到的目的:本課題主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)改造最大加工直徑為400mm的普通臥式車床。要求學(xué)生在對(duì)臥式車床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上,做好總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過(guò)這一典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)改造開發(fā)新產(chǎn)品及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。2本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):本課題要求學(xué)生在對(duì)臥式車床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上,做好總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容及要求如下:(1)調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料,撰寫開題報(bào)告;(2)改造任務(wù)及功能需求分析;(3)總體改造方案的確定;(4)橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì);(5)文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及使用說(shuō)明書。相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)條件及要求如下:(1)床身上最大加工直徑:400mm;最大加工長(zhǎng)度:1000mm;(2)橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量:0.005mm/脈沖,縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量:0.01mm/脈沖;(3)橫向最快的工進(jìn)速度:400mm/min,縱向最快的工進(jìn)速度:800mm/min;(4)換刀時(shí)刀架轉(zhuǎn)速:30r/min;(5)CNC系統(tǒng)主CPU采用單片機(jī)。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)任 務(wù) 書3對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等:(1)資料翻譯譯文及開題報(bào)告;(2)總體改造方案的確定;(3)橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì);(4)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及使用說(shuō)明書。 4主要參考文獻(xiàn):1 張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程原理與應(yīng)用M.第二版,北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.2 孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理M.第七版,北京:高等教育出版社,2006.3 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.第八版,北京:高等教育出版社,2006.4 尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.5 左建民.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.6 梁景凱,蓋玉先.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.7 張立勛,黃筱調(diào),王亮.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.8 江思敏,姚鵬翼,胡榮.Protel 電路設(shè)計(jì)教程M.北京:清華大學(xué)出版社,2002.9 劉朝儒,吳志軍,高政一.機(jī)械制圖M.第五版,北京:高等教育出版社,2006.10 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第5卷)M. 第三版,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)任 務(wù) 書5本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題工作進(jìn)度計(jì)劃:起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2009年3月9日 3 月15 日3月16日 3 月22 日3月23日 4 月12日4月13日 5 月10日5月11日 5 月31 日6月1日 6 月7 日6月8日 6 月14 日接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù),熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)要求;查閱資料,完成外文資料翻譯工作。撰寫開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述。改造任務(wù)及功能需求分析,總體改造方案的確定。橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分詳細(xì)設(shè)計(jì)??刂撇糠钟布娐芳翱刂栖浖脑O(shè)計(jì)。文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。準(zhǔn)備論文答辯。所在專業(yè)審查意見:負(fù)責(zé)人: 年 月 日學(xué)院(系)意見:院(系)領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料學(xué)生姓名:王海鵬學(xué) 號(hào):0501510138系部:機(jī)械工程系專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目:臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:張衛(wèi) 張少文高級(jí)工程師 助教 材 料 目 錄序號(hào)名 稱數(shù)量備 注1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表12畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書13畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告含文獻(xiàn)綜述14畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯含原文15畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期檢查表12009年5月 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)作 者:王海鵬學(xué) 號(hào):0501510138系部:機(jī)械工程系專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化題 目:臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)-橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)張少文 助教張衛(wèi) 高級(jí)工程師指導(dǎo)者: 評(píng)閱者: 2009 年 6 月畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)中文摘要如今科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快,特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展更快,應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)上,它既能提高機(jī)床的自動(dòng)化程度,又能提高加工精度,所以最經(jīng)濟(jì)的辦法就是進(jìn)行普通機(jī)床的數(shù)控改造。本文主要是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)對(duì)最大加工直徑為400mm的普通臥式車床進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。首先對(duì)臥式車床的改造任務(wù)和功能需求進(jìn)行了認(rèn)真分析,其次確定了普通臥式車床數(shù)控改造的總體方案,包括主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造方案、換裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架、螺紋編碼器的安裝方案、進(jìn)給系統(tǒng)的改造與設(shè)計(jì)方案。最后經(jīng)過(guò)計(jì)算切削力、滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算對(duì)絲杠、齒輪等進(jìn)行了選型,詳細(xì)設(shè)計(jì)出了橫向進(jìn)給系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù) 改造設(shè)計(jì) 橫向進(jìn)給 車床畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)外文摘要Title Design of Horizontal Machine based on Numerical Control Technology -Design of Lateral Feeding System AbstractToday, rapid development of science and technology, especially micro-electronics technology and computer technology have expanded rapidly, and applied to the numerical control system, it can increase the degree of automation, machine tools, can improve the machining accuracy, so the most economical way is to carry out general transformation of the NC machine tool. In this paper, using computer numerical control machining technology to the maximum diameter of 400mm for the general transformation of the design of horizontal lathe. First of all, the transformation of the horizontal lathe tasks and functions carried out a careful analysis of needs, and secondly to determine the general horizontal lathe CNC overall transformation program, including the main drive system of the transformation program, installed automatic rotary tool, the installation of encoder thread program, the transformation of feed system and design. Finally, after calculating the cutting force, ball screw design, the gear and the calculation of torque on the screw, gear selection, etc., the detailed design of a horizontal feed system.Keywords CNC technology Transformation design Lateral feed Lathe 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名:王海鵬學(xué) 號(hào):0501510138專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目:臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師:張衛(wèi) 張少文 2009年 3 月 22日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見;3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打印)在本開題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量,一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量(不包括辭典、手冊(cè));4有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述:文 獻(xiàn) 綜 述摘要 本文闡述了機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性,機(jī)床改造的方案以及數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)。使其在生產(chǎn)過(guò)程中加工精度明顯提高,定位準(zhǔn)確可靠,操作方便,性能價(jià)格比高。機(jī)床的數(shù)控化改造已成為一種趨勢(shì)。關(guān)鍵詞 機(jī)床 數(shù)控改造 橫向進(jìn)給隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,產(chǎn)品更新更為迅速,中、小批量的生產(chǎn)越來(lái)越多。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求,數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需更換零件加工程序,無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整,因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求1。 對(duì)于機(jī)械制造企業(yè),單純靠購(gòu)買新的數(shù)控機(jī)床,所需投資大。為了節(jié)約資金,降低成本,利用原來(lái)的部分普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造,提高機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率,是一種有效的途徑2。1 機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性11 微觀看改造的必要性微觀上看,數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性,而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力,可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量,因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化,而且是柔性自動(dòng)化,從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍3。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力,可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái),然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序,就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化,從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化,故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要“修配”??蓪?shí)現(xiàn)多工序的集中,減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能,因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。由以上五條派生的好處。如:降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床),減少了工裝,縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等4。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的,是一個(gè)極為重大的突破。此外,機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)5。12 宏觀看改造的必要性宏觀上看,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè),在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是,采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外,還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù),包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱之為信息化),最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中,數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9,而日本在1994年已達(dá)20.8,因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性6,7。2 機(jī)床數(shù)控化改造的方案數(shù)控機(jī)床由機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和外圍技術(shù)三部分組成。普通車床改造的目的是利用數(shù)控系統(tǒng)控制車床自動(dòng)完成機(jī)械加工任務(wù),提高車床的加工精度和生產(chǎn)率。在考慮經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造具體方案時(shí),所遵循的原則是在滿足需要的前提下,對(duì)原有車床盡可能減少改動(dòng)量,以降低改造成本。改造中需要解決的問(wèn)題是:將機(jī)械傳動(dòng)部分的進(jìn)給和手動(dòng)控制的刀架轉(zhuǎn)位改造成數(shù)控裝置控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位和自動(dòng)進(jìn)給的數(shù)控加工車床。根據(jù)機(jī)床的有關(guān)資料,確定總體方案為:利用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)輸入的加工程序進(jìn)行運(yùn)算處理,發(fā)出的進(jìn)給指令通過(guò)I/O接口輸出給X軸和Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī),經(jīng)齒輪減速后,帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),由螺母帶動(dòng)刀架直線移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。換刀指令通過(guò)刀架控制器控制三相電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位功能,由脈沖編碼器協(xié)調(diào)完成車削功能,如圖1所示。圖1 總體方案機(jī)床與生產(chǎn)線的數(shù)控化改造主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn):(1)恢復(fù)原功能,對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù);(2)NC化,在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成NC機(jī)床、CNC機(jī);(3)翻新,為提高精度、效率和自動(dòng)化程度,對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新,對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工,恢復(fù)原精度;對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的CNC系統(tǒng)以最新CNC進(jìn)行更新;(4)技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù),在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,較大幅度地提高水平和檔次的更新改造8,9。3 數(shù)控化改造的優(yōu)點(diǎn)(1) 減少投資額、交貨期短 同購(gòu)置新機(jī)床相比,一般可以節(jié)省6080的費(fèi)用,改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。一般大型機(jī)床改造,只花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用的1/3,交貨期短。但有些特殊情況,如高速主軸、托盤自動(dòng)交換裝置的制作與安裝過(guò)于費(fèi)工、費(fèi)錢,往往改造成本提高23倍,與購(gòu)置新機(jī)床相比,只能節(jié)省投資50左右10。(2) 機(jī)械性能穩(wěn)定可靠,結(jié)構(gòu)受限所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件都是重而堅(jiān)固的鑄造構(gòu)件,而不是那種焊接構(gòu)件,改造后的機(jī)床性能高、質(zhì)量好,可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年。但是受到原來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制,不宜做突破性的改造。(3) 熟悉了解設(shè)備、便于操作維修購(gòu)買新設(shè)備時(shí),不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求。改造則不然,可以精確地計(jì)算出機(jī)床的加工能力;另外,由于多年使用,操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解,在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短,見效快。改造的機(jī)床一安裝好,就可以實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)11。(4) 可充分利用現(xiàn)有的條件可以充分利用現(xiàn)有地基,不必像購(gòu)入新設(shè)備時(shí)那樣需重新構(gòu)筑地基。(5) 可以采用最新的控制技術(shù)可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度,及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率,提高設(shè)備質(zhì)量和檔次,將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床12。4 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)數(shù)控化改造的機(jī)床就成為了數(shù)控機(jī)床,具有數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn),如數(shù)控機(jī)床本身具有的高速、高效和高精度,工序集中,可靠性高等特點(diǎn)。但是改造后的機(jī)床也具有一定的局限性,主要有機(jī)床原有結(jié)構(gòu)精度限制了改造后機(jī)床的加工精度和加工性能;機(jī)床原有的結(jié)構(gòu)形式限制了改造后機(jī)床的加工范圍和數(shù)控化程度。這些不利條件最終影響了改造后機(jī)床的速度和精度13。隨著數(shù)控產(chǎn)業(yè)整體水平的提高,數(shù)控系統(tǒng)的性能、伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置等配套產(chǎn)品的性能也提高很多,對(duì)數(shù)控化改造中機(jī)床速度和精度的提高都非常有利。我國(guó)現(xiàn)有機(jī)床中,近幾年急需技術(shù)改造的約占25%,這將蘊(yùn)藏著無(wú)限商機(jī)。機(jī)床改造主要是采用數(shù)控和計(jì)算機(jī)控制技術(shù),我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展和機(jī)床數(shù)控化改造應(yīng)緊跟世界潮流,發(fā)展多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)高速、高精度、高效加工中心等關(guān)鍵技術(shù),向智能化方向發(fā)展14,15。參 考 文 獻(xiàn)1 閆素珍.聲發(fā)射技術(shù)及其應(yīng)用J.西安航空技術(shù)高等??茖W(xué)校校報(bào),2002. 2 梁家惠,尹作友.聲發(fā)射儀器的發(fā)展J.無(wú)損檢驗(yàn),1998. 3 顧京.數(shù)控加工編程及操作M.北京:高等教育出版社,2002. 4 夏展宏.32通道聲發(fā)射特征參數(shù)的實(shí)時(shí)提取J.無(wú)損檢驗(yàn),2003. 5 尹作友.聲發(fā)射采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究J.遼寧工學(xué)院院報(bào),2004.6 高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)M.北京:人民郵電出版社,2005.7 楊綸標(biāo),高英儀.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用M.廣州:華南理工大學(xué)出版社,2001.8 王福泉,郝啟旺.變頻技術(shù)在空壓機(jī)電機(jī)上的應(yīng)用J.電機(jī)技術(shù),2002.9 孫增圻.智能控制理論與技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.10 張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.11 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)M.沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1999.12 陳宏鈞,馬素敏.金屬速查速算手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.13 范云漲,陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.14 王啟義,蔡群禮,胡寶珍.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)M.沈陽(yáng):東北工學(xué)院出版社, 1989.15 黃祖德.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京:北京理工大學(xué)出版社,1992. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段(途徑):一、本課題要研究或解決的問(wèn)題:本課題要求在對(duì)臥式車床的改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上,做好總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容及要求如下:(1)調(diào)查研究、查閱及翻譯文獻(xiàn)資料,撰寫開題報(bào)告;(2)改造任務(wù)及功能需求分析;(3)總體改造方案的確定;(4)橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分和控制部分的詳細(xì)設(shè)計(jì);(5)文檔整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及使用說(shuō)明書。相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)條件及要求如下:(1)床身上最大加工直徑:400mm;最大加工長(zhǎng)度:1000mm;(2)橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量:0.005mm/脈沖,縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量:0.01mm/脈沖;(3)橫向最快的工進(jìn)速度:400mm/min,縱向最快的工進(jìn)速度:800mm/min;(4)換刀時(shí)刀架轉(zhuǎn)速:30r/min;(5)CNC系統(tǒng)主CPU采用單片機(jī)。二、擬采用的研究手段(途徑):由于該設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造,在考慮具體方案時(shí),應(yīng)遵守的基本原則是在滿足使用要求的前提下,對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能少,以降低成本。(1)機(jī)械部分改造橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造:拆掉原手動(dòng)刀架和小拖板,安裝上數(shù)控刀架;拆掉普通絲桿、光桿進(jìn)給箱和溜板箱,換上滾珠絲杠螺母副;保留原手動(dòng)機(jī)構(gòu),用于調(diào)整操作,原有的支撐結(jié)構(gòu)也保留,采用一級(jí)齒輪減速,步進(jìn)電機(jī)、齒輪箱體安裝在中拖板的后側(cè)。(2)數(shù)控系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)(輪廓)控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,CA6140車床要加工復(fù)雜零件輪廓,其各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)有著確定的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。采用以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制。因?yàn)殚_環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價(jià)格便宜、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。開環(huán)控制多用于負(fù)載變化不大或要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備中。采用簡(jiǎn)易數(shù)控裝置,以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)在微機(jī)控制下的自動(dòng)加工。其工作原理是:根據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案,用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序,通過(guò)數(shù)控裝置上的鍵盤輸入微機(jī),微機(jī)在監(jiān)控程序的管理下工作,并通過(guò)專用控制程序,把用戶加工程序轉(zhuǎn)化成一定頻率和數(shù)量的脈沖信號(hào),經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后驅(qū)動(dòng)縱橫向二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)機(jī)械接口傳動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)刀架縱、橫兩個(gè)方向的頻率。自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架由單片機(jī)發(fā)出換刀轉(zhuǎn)位指令,由自動(dòng)刀架驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)使刀架松開、抬起、旋轉(zhuǎn)后再自動(dòng)鎖緊而完成轉(zhuǎn)位換刀過(guò)程。該經(jīng)濟(jì)型微機(jī)橫向進(jìn)給系統(tǒng)擬采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,改造方案如圖1所示。微機(jī)通過(guò)I/O接口發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖,經(jīng)過(guò)光電隔離進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路,驅(qū)動(dòng)控制線路接受來(lái)自數(shù)控車床控制系統(tǒng)的進(jìn)給脈沖信號(hào),并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機(jī)各定子繞組依次通電、斷電的信號(hào),使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)滾珠絲杠傳動(dòng),絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)使工作臺(tái)產(chǎn)生移動(dòng)。光電隔離微機(jī)功率放大步進(jìn)電 機(jī)橫向工作臺(tái)xx圖1 車床數(shù)控改造的總體方案示意圖綜上所述,本設(shè)計(jì)改造的總體方案為:采用MCS-51單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理,由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖,步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速后,帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。數(shù)控改造后的車床不僅提高了原車床的精度和自動(dòng)化程度,達(dá)到快速調(diào)整且仍能保持車床的通用性,而且提高了原車床的功能,利用數(shù)控方法準(zhǔn)確地加工任意面的旋轉(zhuǎn)體。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見:1對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ):該生通過(guò)閱讀與本課題相關(guān)的參考文獻(xiàn),進(jìn)行了一定的總結(jié),撰寫的本文獻(xiàn)綜述能夠反映“臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的課題背景以及相關(guān)知識(shí),論文撰寫較通順,符合規(guī)范,達(dá)到了撰寫文獻(xiàn)綜述要求和目的,為畢業(yè)設(shè)計(jì)后期分析打下了良好的基礎(chǔ)。2對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測(cè):“臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這一課題的深度、廣度及工作量均適中,合適學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間完成,希望該生能獨(dú)立的進(jìn)行總體改造方案設(shè)計(jì)及橫向進(jìn)給系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)的研究,完成課題的要求,撰寫畢業(yè)論文,達(dá)到進(jìn)行科研訓(xùn)練和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。 指導(dǎo)教師: 年 月 日所在專業(yè)審查意見: 負(fù)責(zé)人: 年 月 日南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)語(yǔ)學(xué)生姓名: 王海鵬 班級(jí)、學(xué)號(hào): 0501510138 題 目: 臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì) 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 綜合成績(jī): 指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ):該生在對(duì)臥式車床的數(shù)控改造任務(wù)和功能需求作出認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上,確定了總體改造方案,并對(duì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),達(dá)到了“畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書”的要求,具有一定的實(shí)用價(jià)值和創(chuàng)新性。該論文內(nèi)容完整,論述及計(jì)算基本正確,全文打印格式較規(guī)范,圖表符合要求,但尚存在對(duì)科研資料查閱較少,對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀了解欠深入等問(wèn)題。該生具備較強(qiáng)的獨(dú)立工作能力,工作態(tài)度認(rèn)真,作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)。建議成績(jī)?cè)u(píng)定為良好,同意該生提交答辯。 指導(dǎo)者(簽字): 2009 年 5 月 10 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)語(yǔ)評(píng)閱者評(píng)語(yǔ): 評(píng)閱者(簽字): 年 月 日答辯委員會(huì)(小組)評(píng)語(yǔ): 答辯委員會(huì)(小組)負(fù)責(zé)人(簽字): 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表系部機(jī)械工程系指導(dǎo)教師姓 名 張衛(wèi) 張少文專業(yè)技術(shù)職 務(wù)高級(jí)工程師 助教課題名稱臥式車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)適用專業(yè)機(jī)械工程及自動(dòng)化課題性質(zhì)ABCDE課題來(lái)源ABCD課題預(yù)計(jì)工作量大小大適中小課題預(yù)計(jì)難易程度難適中易課題簡(jiǎn)介利用微機(jī)數(shù)控裝置對(duì)臥式車床進(jìn)行數(shù)控化改造,可以使其按照程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換加工過(guò)程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具,增加縱橫向聯(lián)運(yùn)進(jìn)給功能,從而可加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件,實(shí)現(xiàn)多工序集中車削,提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率和加工精度。本課題主要內(nèi)容是采用微機(jī)數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行控制。課題應(yīng)完成的任務(wù)和對(duì)學(xué)生的要求設(shè)計(jì)任務(wù):1臥式車床數(shù)控化改造總體方案設(shè)計(jì);2橫向進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算;3橫向進(jìn)給系統(tǒng)控制部分硬件與軟件設(shè)計(jì)知識(shí)要求:具備機(jī)械原理與機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)知識(shí),掌握AutoCAD、Pro/E、Protel等軟件。所在專業(yè)審定意見: 專業(yè)負(fù)責(zé)人(簽名): 年 月 日本課題由 王海鵬 同學(xué)選定,學(xué)號(hào): 0501510138 注:1該表由指導(dǎo)教師填寫,經(jīng)所在專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名后生效,作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題使用;2有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說(shuō)明,并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“”; 3課題一旦被學(xué)生選定,此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)資料袋”中存檔。填 表 說(shuō) 明1該表的填寫只針對(duì)1名學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)時(shí)選擇使用,如同一課題由2名及2名以上同學(xué)選擇,應(yīng)在申報(bào)課題的名稱上加以區(qū)別(加副標(biāo)題),并且在“設(shè)計(jì)(論文)要求”一欄中說(shuō)明。2“課題性質(zhì)”一欄:A產(chǎn)品設(shè)計(jì);B工程技術(shù)研究;C軟件開發(fā);D研究論文或調(diào)研報(bào)告;E其它。3“課題來(lái)源”一欄:A自然(社會(huì))科學(xué)基金與?。ú浚⑹屑?jí)以上科研課題;B企、事業(yè)單位委托課題;C校、院(系)級(jí)基金課題;D自擬課題。4“課題簡(jiǎn)介”一欄:主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r(jià)值。南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系部: 機(jī)械工程系 專 業(yè): 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名: 王海鵬 學(xué) 號(hào): 0501510138 (用外文寫)外文出處: Production Automation and Numerical Control. 21-28.2002 附 件: 1.外文資料翻譯譯文;2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):該譯文大體正確地表達(dá)了原文意思,敘述條理清楚,語(yǔ)句通順,翻譯質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求,個(gè)別專業(yè)術(shù)語(yǔ)譯文不夠準(zhǔn)確。 簽名: 2009年 3月 18日注:請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。附件1:外文資料翻譯譯文數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策機(jī)械論文裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別,不在于生產(chǎn)什么,而在于怎樣生產(chǎn),用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料,而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù),以提高制造能力和水平,提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資,不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè),而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策??傊?,大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù),數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,即所謂的數(shù)字化裝備,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域:(1)機(jī)械制造技術(shù);(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù);(3)自動(dòng)控制技術(shù);(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù);(5)傳感器技術(shù);(6)軟件技術(shù)等。1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)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(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,他對(duì)國(guó)計(jì)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(lái)越重要的作用,因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面14。11 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次,縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一,國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域,年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)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(diǎn)問(wèn)題之一;在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)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(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝,使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從EMO2001展會(huì)情況來(lái)看,高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min,甚至更高,空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國(guó)的上海通用汽車公司,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min,快速為100m/min,加速度達(dá)2g,主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)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(guó)DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。在加工精度方面,近10年來(lái),普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10m提高到5m,精密級(jí)加工中心則從35m,提高到11.5m,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01m)。在可靠性方面,國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上,伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上,表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實(shí)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(jī)得到了快速的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。1.2 五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為,1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí),5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因,其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍,加之編程技術(shù)難度較大,制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn),使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,其制造難度和成本大幅度降低,數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含5面加工機(jī)床)的發(fā)展。在EMO2001展會(huì)上,新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭,可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn),還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó)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(dòng)加工,可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。1.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng),智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化,如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題。目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究,如美國(guó)的NGC(未來(lái)的工作站/ 機(jī)器控制)、歐共體的OSACA、日本的OSEC,中國(guó)的ONC等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)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(yùn)行平臺(tái)上,面向機(jī)床廠家和最終用戶,通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象(數(shù)控功能),形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中,快速實(shí)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(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求,也是實(shí)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(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī),如在EMO2001展中,日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生產(chǎn)控制中心,簡(jiǎn)稱CPC);日本大隈(Okuma)機(jī)床公司展出“IT plaza”(信息技術(shù)廣場(chǎng),簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng));德國(guó)西門子(Siemens)公司展出的開放制造環(huán)境,簡(jiǎn)稱OME)等,反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。1.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范如前所述,開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性,美國(guó)、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃,并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定,預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨。我國(guó)在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。1.4.2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn),即采用G,M代碼描述如何(how)加工,其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程,顯然,他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此,國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649(STEPNC),其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制,能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程,乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命,對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè),將產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下,NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上,這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)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(shí)間(約35)和加工時(shí)間(約50)。目前,歐美國(guó)家非常重視STEP-NC的研究,歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.12001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來(lái)自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國(guó)的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者,他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(Super Model),其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過(guò)程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。2 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年,近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段:第一階段從1958年到1979年,即封閉式發(fā)展階段。在此階段,由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期,即引進(jìn)技術(shù),消化吸收,初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段,由于改革開放和國(guó)家的重視,以及研究開發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善,我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究,進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段,我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期,國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50,配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10??v觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過(guò)4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān),總體來(lái)看取得了以下成績(jī)。1.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國(guó)現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù),其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ),部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。2.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上,建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。3.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到,我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā),尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國(guó)的發(fā)展速度很快,但橫向比(與國(guó)外對(duì)比)不僅技術(shù)水平有差距,在某些方面發(fā)展速度也有差距,即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)。從國(guó)際上來(lái)看,對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下。1.技術(shù)水平上,與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后1015年,在高精尖技術(shù)方面則更大。2.產(chǎn)業(yè)化水平上,市場(chǎng)占有率低,品種覆蓋率小,還沒有形成規(guī)模生產(chǎn);功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低;外觀質(zhì)量相對(duì)差;可靠性不高,商品化程度不足;國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng),用戶信心不足。3.可持續(xù)發(fā)展的能力上,對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱;數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng);相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。分析存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面。1.認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足;對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國(guó)外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足;對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。2.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題的時(shí)候多,從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題的時(shí)候少;沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。3.機(jī)制方面。不良機(jī)制造成人才流失,又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新,且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施,往往規(guī)劃理想,實(shí)施困難。4.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后,水平較低,數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。3 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考3.1 戰(zhàn)略考慮我國(guó)是制造大國(guó),在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移,即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù),否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中,我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià),交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”,而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位,這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題,首先從社會(huì)安全看,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè),制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平,而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力,保障社會(huì)的穩(wěn)定;其次從國(guó)防安全看,西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì),對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。3.2 發(fā)展策略從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā),以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo),用系統(tǒng)的方法,選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主,以整機(jī)(如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件(數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等)的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品;沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品;當(dāng)然,沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面,要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合,以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo),按國(guó)家意志實(shí)施攻關(guān),以解決國(guó)家之急需。在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新,強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品,為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn):1 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮J.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng),2001(3):18-20.2 梁訓(xùn)王宣 ,周延佑.機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向J.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng),2001(3):21-28.3 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 數(shù)控系統(tǒng)分會(huì).CIMT2001巡禮J.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng),2001(5):13-17.4 楊學(xué)桐,李冬茹,何文立,等等?距世紀(jì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究模式M.北京:國(guó)家機(jī)械工業(yè)局,2000.附件2:外文原文Numerical control technology and equipment trendof development and countermeasureFor mechanical paperThe equipment industry technical level and the modernized degree were deciding the entire national economy level and the modernized degree, the numerical control technology and the equipment are the development emerging high technology and new technology industry and the state-of-art industry (for example defense industry industries and so on information technology and industry, biological technology and industry, aviation, astronautics) enables the technology and the most basic equipment. Marx had said “each kind of economical time difference, does not lie in produces any, but how lies in produces, with any means of labor production”. The technique of manufacture and the equipment is the humanity produces active the most basic producer goods, but the numerical control technology also is advanced now the technique of manufacture and the equipment most core technology. Now the various countries manufacturing industry widely uses the numerical control technology, sharpens the manufacturing capacity and the level, enhances to the dynamic changeable market adaptiveness and competitive ability. In addition in the world various industries developed country also lists as the national strategic resources the numerical control technology and the numerical control equipment, not only takes the significant measure to develop own numerical control technology and the industry, moreover implements the blockade and the limit policy in “precise and advanced” the numerical control key technologies and the equipment aspect to our country. In brief, develops vigorously take the numerical control technology has become the world each developed country acceleration economy development as the core advanced technique of manufacture, enhances the comprehensive national strength and the national status important way.The numerical control technology is carries on the control with the numerical information to the mechanical movement and the work process the technology, the numerical control equipment is take the numerical control technology as representatives new technology the integration of machinery product which forms to the traditional manufacture industry and the emerging manufacturing industry seepage, namely so-called digitized equipment, its technical scope cover very many domains: (1) machine manufacture technology; (2) information processing, processing, transmission technology; (3) automatic control technology; (4) servo actuates the technology; (5) sensor technology; (6) software technology and so on. 1 numerical control technology trend of developmentNot only the numerical control technology application has brought the revolutionary change for the traditional manufacturing industry, causes the manufacturing industry to become the industrialization the symbol, moreover along with numerical control technology unceasing development and application domain expansion, he to national economy and the peoples livelihood some important professions (IT, automobile, light industry, medical service and so on) development more and more vital role, because these professions must equip the digitization already was the modern development major tendency. The numerical control technology and the equipment development tendency looked from the present world that, its main research hot spot has following several aspect 14. 1.1 high speed, high precision work technology and equipment new tendencyThe efficiency, the quality are the advanced technique of manufacture main bodies. High speed, the high precision work technology may enhance the efficiency enormously, enhances the product the quality and the scale, reduces the production cycle and sharpens the market competition ability. Lists as one of 5 great modern techniques of manufacture for this Japan Tip Technology Research board it, the international production project learns (CIRP) its determination is one of 21st century central research directions.In the passenger vehicle industry domain, yearly produces 300,000 production metres was 40/s,moreover the multi-variety processing is one of key questions which the passenger vehicle equipment must solve; In the aviation and the astronavigation industry domain, its processing spare part many for the thin wall and the thin muscle, the rigidity is very bad, material for aluminum or aluminum alloy, only then in the high cutting speed and the cutting force very small situation, can to these muscles, the wall carry on the processing. Recently uses the large-scale overall aluminum alloy semifinished materials “pull out spatially” the method to make the wing, the fuselage and so on the large-scale components substitutes many components through the multitudinous rivets, the bolt and other joint way assembling, causes the component the intensity, the rigidity and the reliability obtains the enhancement. These all to processed the equipment to propose high speed, Gao Jing and the high flexible request.Unfolds from EMO2001 meets the situation to look that, processes the center feed rate to be possible high speed to reach 80m/min, even higher, the aerial transport stroke speed may reach 100m/About min. At present in the world many automotive factories, including our countrys Shanghai General Motors, already used by the high speed processing center composition production line part substitution aggregate machine-tool. American CINCINNATI Corporations HyperMach engine bed feed rate reaches 60m/most greatlymin, fast is 100m/min, the acceleration reaches 2g, the main axle rotational speed has reached 60 000r/min. Processes a thin wall airplane part, only uses 30min, but the same components need 3h in the common high speed milling machine processing, needs 8h in the plain milling machine processing; The German DMG Corporations double main axle lathe main axle speed and the acceleration respectively reach 12*! 000r/mm和1g。In the processing precision aspect, in the recent 10 years, the ordinary level numerical control engine bed processing precision from 10m enhanced 5m, the fine level of secrecy processing center from 35 m, enhances to 11.5 m, and the ultra precise processing precision started to enter a nanometer level (0.01m).In the reliable aspect, the overseas numerical control installment value has reached above 6 000h, the servosystem value achieved above 30000h, displays the extremely high reliability. In order to realize, the high precision work high speed, with it necessary function part like electricity main axle, the straight line electrical machinery obtained the fast development, the application domain further expanded.1.2 5 axis linkage processing and compound processing engine bed fast developmentUses 5 axis linkages to the three dimensional curved surface components processing, the available cutting tool best geometry shape carries on the cutting, not only the smooth finish is high, moreover the efficiency also large scale enhances. Believed generally that, 1 5 axis linkage engine bed efficiency may be equal to 2 3 axis linkage engine bed, specially uses when the cubic boron nitride and so on the ultra hard material milling cutter carries on the high speed milling hardened steel components, 5 axis linkage processing may compared to 3 axis linkage processing display a higher benefit. Because but past 5 axis linkage numerical control system, main engine structure complex and so on reasons, its price must outdo the several fold compared to 3 axis linkage numerical control engine bed, added the programming technology difficulty to be big, has restricted 5 axis linkage engine bed development.Current as a result of electricity main axle appearance, causes to realize 5 axis linkage processing compound host axle neck structure is greatly the simplification, its manufacture difficulty and the cost reduce large scale, numerical control system price disparity reduction. Therefore promoted the compound host axle neck type 5 axis linkage engine bed and the compound processing engine bed (including 5 processing engine beds) development.Unfolds at the meeting in EMO2001, the new Japanese labor machine 5 processing engine beds use the compound host axle neck, may realize 4 vertical plane processings and the random angle processing, causes 5 processings and 5 axis processings may realize on the identical Taiwan engine bed, but also may realize the inclined plane and the back taper hole processing. German DMG Corporation displays the DMUVoution series processing center, may clamp the next 5 processings and 5 axis linkage processing in an attire, may by the CNC systems or CAD/CAM which are controled deract or inderact.1.3 intellectualizations, open style, the network becomes the contemporary numerical control system development the main tendencyThe 21st century numerical control equipments will be has certain intellectualized system, the intellectualized content including in numerical control system each aspect: In order to pursue the processing efficiency and the processing quality aspect intellectualization, like processing process adaptive control, craft parameter automatic production; In order to enhance the actuation performance and the use connection convenient intellectualization, like feed-forward control, electrical machinery parameter auto-adapted operation, automatic diagnosis load automatic designation model, self regulating grade; Simplification programming, simplification operation aspect intellectualization, like intellectualized automatic programming, intellectualized man-machine contact surface and so on; Also has the intelligence to diagnose, the intelligent monitoring aspect content, the convenience system diagnosis and the service and so on.In order to solve the traditional numerical control system closeness and the numerical control application software industrial production production existence question. At present many countries conduct the research to the open style numerical control system, like US NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、European Economic Community OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、Japanese OSEC(Open System Environment for Controller),Chinese ONC(Open Numerical Control System) and so on。The numerical control system will open already becomes the numerical control system road of the future. The so-called open style numerical control system is the numerical control system development may in the unified movement platform, face the engine bed factory and the end-user, through the change, the increase or the tailor structure object (numerical control function), forms the seriation, and may conveniently integrates users special application and the technical knack in the control system, the fast realization different variety, the different scale open style numerical control system, forms has the bright individuality famous brand goods. At present the open style numerical control system architecture standard, the correspondence standard, the disposition standard, the movement platform, the numerical control system function storehouse as well as the numerical control system function software development kit and so on is the current research core.The network numerical control equipment is a near two year international famous engine bed exposition new luminescent spot. The numerical control equipment network enormously will satisfy the production line, the manufacture system, the manufacture enterprise to the information integration demand, also will be realizes new manufacture pattern like agile manufacture, hypothesized enterprise, the global manufacture foundation unit. The domestic and foreign some famous numerical control engine bed and the numerical control system manufacture company all has promoted the related new concept and the prototype in the nearly two years. 1.4 takes the new technical standard, the standard establishment1.4.1 about numerical control system design development standardAs mentioned above, the open style numerical control system has a better versatility, the flexibility, the compatibility, the extension, countries and so on US, European Economic Community and Japan implements the strategy development plan in abundance, and carries on the open style architecture numerical control system specification (OMAC, OSACA, OSEC) the research and the formulation, the world 3 biggest economies have carried on the nearly same science plan and the standard formulation in the short-term, has indicated a numerical control technology new transformation time oncoming. Our country also started in 2000 to conduct Chinas ONC numerical control system standard frame research and the formulation.1.4.2 about numerical control standardThe numerical control standard is the manufacturing industry informationization development one tendency. The numerical control technology is born after 50 year exchanges of information all is based on the ISO6983 standard, how n
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