數(shù)控技術讀書報告機械112班林文杰11072000511、引言從20世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。進入21世紀，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進數(shù)控機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術和現(xiàn)代設計技術的飛速進步，數(shù)控機床的應用范圍還在不斷擴大，并且不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機床高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國數(shù)控機床發(fā)展中存在的一些問題。2、數(shù)控技術的發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)將來發(fā)展的主要目標為，進一步減低價格，增加可靠性，拓寬功能，提高操作舒適性，提高集成性，提高系統(tǒng)的柔性和開放性，減小體積，提高數(shù)控機床的生產(chǎn)能力。（1）數(shù)控標準的引入隨著NC成為機械自動化加工的重要設備，在管理和操作之間，都需要有統(tǒng)一的術語、技術要求、符號和圖形，即有統(tǒng)一的標準，以便進行世界性的技術交流和貿(mào)易。NC技術的發(fā)展，形成了多個國際通用的標準：即ISO國際標準化組織標準、IEC國際電工委員會標準和EIA美國電子工業(yè)協(xié)會標準等。最早制訂的標準有NC機床的坐標軸和運動方向、NC機床的編碼字符、NC機床的程序段格式、準備功能和輔助功能、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù)控的名詞術語等。這些標準的建立，對NC技術的發(fā)展起到了規(guī)范和推動作用。最近，ISO基于用戶的需要和對下一個5年間信息技術的預測，又在醞釀推出新標準“CNC控制器的數(shù)據(jù)結構”。它把AMT(先進制造技術)的內(nèi)容集中在兩個主要的級別和它們之間的連接上：第一級CAM，為車間和它的生產(chǎn)機械：第二級是上一級，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，由CAD、CAP、CAE和NC編程系統(tǒng)及相關的數(shù)據(jù)庫組成。伺服技術的發(fā)展伺服裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。20世紀50年代初，世界第一臺NC機床的進給驅動采用液壓驅動。由于液壓系統(tǒng)單位面積產(chǎn)生的力大于電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的力(約為20:1)，慣性小、反應快，因此當時很多NC系統(tǒng)的進給伺服為液壓系統(tǒng)。70年代初期，由于石油危機，加上液壓對環(huán)境的污染以及系統(tǒng)笨重、效率低等原因，美國GETTYS公司開發(fā)出直流大慣量伺服電動機，靜力矩和起動力矩大，性能良好，F(xiàn)ANUC公司很快于1974年引進并在NC機床上得到了應用。從此，開環(huán)的系統(tǒng)逐漸被閉環(huán)的系統(tǒng)取代，液壓伺服系統(tǒng)逐漸被電氣伺服系統(tǒng)取代。電伺服技術的初期階段為模擬控制，這種控制方法噪聲大、漂移大。隨著微處理器的采用，引入了數(shù)字控制。它有以下優(yōu)點：①無溫漂，穩(wěn)定性好。②基于數(shù)值計算，精度高。③通過參數(shù)對系統(tǒng)設定，調(diào)整減少。④容易做成ASIC電路。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術取得的最大突破可以歸結為：交流驅動取代直流驅動、數(shù)字控制取代模擬控制、或者稱為軟件控制取代硬件控制。20世紀90年代，許多公司又研制了直線電動機，由全數(shù)字伺服驅動，剛性高，頻響好，因而可獲得高速度。自動編程的米用編程的方法有手工編程和自動編程兩種。據(jù)統(tǒng)計分析，采用手工編程，一個零件的編程時間與機床加工之比，平均約為30:1。為了提高效率，必須采用計算機或程編機代替手工編程。自動編程需要有自動化編程語言，其中麻省理工學院研制的APT語言是最典型的一種數(shù)控語言，它大大地提高了編程效率。從70年代開始出現(xiàn)的圖象數(shù)控編程技術有效地解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示、交互設計、修改及刀具軌跡生成、走刀過程的仿真顯示、驗證等，從而推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。（4）DNC概念的引入及發(fā)展DNC概念從“直接數(shù)控”到“分布式數(shù)控”的變化，其內(nèi)涵也發(fā)生了變化?！胺植际綌?shù)控”表明可用一臺計算機控制多臺數(shù)控機床。這樣，機械加工從單機自動化的模式擴展到柔性生產(chǎn)線及計算機集成制造系統(tǒng)。從通信功能而言，可以在CNC系統(tǒng)中增加DNC接口，形成制造通信網(wǎng)絡。網(wǎng)絡的最大特點是資源共享，通過DNC功能形成網(wǎng)絡可以實現(xiàn)：①對零件程序的上傳或下傳。②讀、寫CNC的數(shù)據(jù)。③PLC數(shù)據(jù)的傳送。④存貯器操作控制。⑤系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠程控制等。（5）可編程控制器的采用在20世紀70年代以前，NC控制器與機床強電順序控制主要靠繼電器進行。60年代出現(xiàn)了半導體邏輯元件，1969年美國DEC公司研制出世界上第一臺可編程序控制器PLC。PLC很快就顯示出優(yōu)越性：設計的圖形與繼電器電路相似，形象直觀，可以方便地實現(xiàn)程序的顯示、編輯、診斷、存貯和傳送:PLC沒有繼電器電路那種接觸不良，觸點熔焊、磨損、線圈燒斷等缺點。因此很快在NC機床上得到應用。目前，在NC機床上指令執(zhí)行時間可達到0.085ps/步，最大步數(shù)為32000步。而且，使用PLC還可以大大減少系統(tǒng)的占用空間，提高系統(tǒng)的快速性和可靠性。（6）傳感器技術的發(fā)展一臺NC系統(tǒng)與機械連結在一起時，它能控制的幾何精度除受機械因素的影響外，閉環(huán)系統(tǒng)還主要取決于所采用的傳感器，特別是位置和速度傳感器，如可測量直線位移和旋轉角度的直線感應同步器和圓感應同步器、直線和圓光柵、磁尺、利用磁阻的傳感器等。這些傳感器由光學、精密機械、電子部件組成，一般分辨率為0.01?0.001mm，測量精度為土0.02?0.002mm/m，機床工作臺速度為20m/min以下。隨著機床精度的不斷提高，對傳感器的分辨率和精度也提出了更高的要求。于是出現(xiàn)了具有“細分”電路的高分辨率傳感器，比如FANUC公司研制的編碼器通過細分可做到分辨率為10-7r。利用它構成的高精度數(shù)控系統(tǒng)為超精控制及加工創(chuàng)造了條件。微處理器的應用新一代數(shù)控系統(tǒng)廣泛采用多微處理機系統(tǒng)。大量采用大規(guī)模集成電路和三維高密度焊接的印制電路板，是系統(tǒng)小型化、經(jīng)濟、可靠。中、高檔數(shù)控系統(tǒng)趨向于采用記憶PC機的硬件構成形式，通過這種形式使應用PC軟件、PC工具和PC硬件成為可能。這樣做的優(yōu)點在于，硬件方面，由于PC機市場大，導致PC組件價格低廉，從而使基于PC機的數(shù)控系統(tǒng)價格降低；軟件方面，PC軟件功能強，且容易接受和推廣，數(shù)控系統(tǒng)中集成數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)方便的工藝、校正、診斷和刀具等數(shù)據(jù)的存儲。開放型技術的產(chǎn)生新一代數(shù)控系統(tǒng)應是開放式數(shù)控系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)要求引用標準組件，應用開放的模塊化結構來構成系統(tǒng)的硬、軟件，是系統(tǒng)便于組合、擴展和升級，并且應使系統(tǒng)的硬件和軟件相互分離，是系統(tǒng)能提供柔性的、以適應地控制功能。開放式數(shù)控系統(tǒng)具有外部開放性和內(nèi)部開放性。外部開放性反映在外部接口具有統(tǒng)一性和標準性，如一致的數(shù)控編程器、統(tǒng)一的通信接口、統(tǒng)一的伺服控制接口和通用的操作控制接口。內(nèi)部開放性是內(nèi)部數(shù)控核心控制功能軟件和附加的可選功能軟件在系統(tǒng)中易于集成，并易為用戶所掌握。3、總結數(shù)控技術是制造自動化的基礎，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂與核心，是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段,關系到國家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國家綜合國力水平，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、開放化、高可靠性、網(wǎng)絡化、自診斷、綠色