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数控机床设计说明书80145585.docx
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数控机床设计说明书80145585.docx
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数控机床设计说明书
学 院:________
专 业:_
班 级:____机自__
学 号:____ _
学生姓名:__ ____
指导教师:______ _
2011 年 1 月 5 日
摘 要
当今世界电子技术迅速发展,微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用,对各领
域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统,应包含以下几个基本
要素:机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电
一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术
和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的 CNC 系统这类典
型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字:机电一体化的基础 基本组成要素 特点 发展趋势
前 言
一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状
在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信
息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及
装备的几点看法。
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控
技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先
进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的
技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成
的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。
(一)、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 IT、汽车、
轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来
看 ,其主要研究热点有以下几个方面:
(1)、 高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率 ,提高产
品的质量和档次 ,缩短生产周期和提高市场竞争能力。从 EMO2001 展会情况来看 ,高速加
工中心进给速度可达 80m/ min ,甚至更高 ,空运行速度可达 100m/ min 左右。目前世界上许
多汽车厂 ,包括我国的上海通用汽车公司 ,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代
组合机床。在加工精度方面 ,近 10 年来 ,普通级数控机床的加工精度已由 10μm 提高到 5
μm ,精密级加工中心则从 3~5μm ,提 高到 1~1.5μm 并且超精密加工精度已开始进入
纳米级 0.1μm 。为了实现高速、高精加工 ,与这配套的功能部件如电主轴、直线电机得
到了快速的发展 ,应用领域进一步扩大。
(2) 、5 轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工 ,可用刀具最佳几何形状进行切削 ,不仅光洁度
高 ,而且效率也大幅度提高。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因 ,其价格要
比 3 轴联动数控机床高出数倍 ,加之编程技术难度较大 ,制约了 5 轴联动机床的发展。当
前由于电主轴的出现 ,使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化 ,其制造难度和
成本大幅度降低 ,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和
复合加工机床 含 5 面加工机床 的发展。
(3) 、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统 ,智能化的内容包括在数控系统中的各
个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化 ,如加工过程的自适应控制 ,工艺参数自
动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化 ,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自
动识别负载自动选定模型、自整定等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓
开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上 ,面向机床厂家和最终用户 ,
通过改变、增加或剪裁结构对象 数控功能 ,形成系列化 ,并可方便地将用户的特殊应用和技
诀窍集成到控制系统中 ,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统 ,形成具有鲜明个
性的名牌产品。目前开放数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控
系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年
国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制
造企业对信息集成的需求 ,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础
单元 ,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
(二)、对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于 1958 年 ,近 50 年的发展历程大致可分为三个阶段: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的基础条件
的制 ,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 ,由于改革开放和国
家的重视 ,以及研究开发环境和国际环境的改善 ,我国数控技术的研究、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。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程 ,特别是经
过 4 个 5 年计划的攻关 ,总体来看取得的成绩还是不小。
(三)、对我国数控技术和产业化发展的战略思考
(1) 、战略考虑。我国是制造大国 ,在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移 ,
所以 ,我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题。首先从社会安全看 ,因
为制造业是我国就业人口最多的行业 ,制造业发展不仅可提高人民的生活水平 ,而且还可缓
解我国就业的压力 ,保障社会的稳定;其次从国防安全看 ,西方发达国家把高精尖数控产品
都列为国家的战略物质 ,对我国实现禁运和限制 ,“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好
的例证。
(2)、发展策略。从我国基本国情的角度出发 ,以国家的战略需求和国民经济的市场需求
为导向 ,以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标 ,用系统的方法 ,选择能
够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、
配套技术作为研究开发的内容 ,实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向 ,即以
数控终端产品为主 ,以整机如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、曲型
数字化机械、重点行业关键设备等 带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部
件 数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等 的可靠性和生产规模问题。
没有规模就不会有高可靠性的产品;没有规模就不会有价值低廉而富有竞争力的产品;当然 ,
没有规模中国的数控装备最终难有出头之日。
.数控机床基本概述
随着社会生产和科学技术的飞速发展,机械制造技术发生了深刻的变化,机械产品日
趋精密复杂,且改型频繁,尤其是在宇航、军事、造船等领域所需的零件,精度要求高,形
状复杂,批量又小。传统的普通加工设备已难以适应市场对产品多样化的要求。为了满足上
述要求,以数字控制技术为核心的新型数字程序控制机床应运而生。
1948 年,美国帕森斯公司(Parsons Co)受美国空军委托与麻省理工学院伺服机构研究
所(Servo Mechanismus Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology)合作进行数控
机床的研制工作。1952 年,第一台三坐标立式铣床试制成功,但第一台工业用数控机床直
到 1954 年 11 月才生产出来。
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。
早期的数控机床控制系统采用电子管,其体积大,功耗高,只在军事部门应用,只有
在微处理机用于数控机床后,才真正使数控机床得到了普及。
何谓数控机床
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。
70 年代初,随着计算机技术的发展,使小型计算机的价格急剧下降,采用小型计算机
代替专用控制计算机的第四代数控系统,不仅在经济上更为合算,而且许多功能可用编制的
专用程序来实现,将它存储在小型计算机的存储器中,构成所谓控制软件,提高了系统的可
靠性和功能特色。这种数控系统又称为软接线(软线)数控,即计算机数控系统,简称 CNC
(Computerized NC)。
1976 年制成以微处理机为核心的数控系统,称为第五代微型机数控系统。简称 MNC
(Microcomputerized NC)。
国际信息联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定义:
数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理,具有使用号码或其他符
号编码指令规定程序。定义中的控制系统就是数控系统。
数控机床的工作原理
数控机床工作原理,首先根据被加工零件的图样,将工件的形状、尺寸及技术要求等,
采用手工或计算机按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单,
并将这些程序代码存储在穿孔纸带、磁带、磁盘、由计算机用通信方式等信息载体上(或直
接用键盘输入),然后经输入装置, 读出信息并送入数字控制装置。数控装置就依照指令带
上的数码指令进行一系列地处理和运算,变成脉冲信号,并将其输入驱动装置,带动机床传
动机构,机床工作部件有次序地按要求的程序自动进行工作(如工件夹紧与放松、冷却液的
开闭、刀具的自动更换、各轴的进给等),加工出图样要求的零件。
数控机床的组成
组成一台完整的数控机床,主要由控制介质(穿孔带、磁带)、数控装置、伺服系统和
机床四部分及辅助装置组成.
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南抖北快东卫
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