2023年数控技术在先进制造技术的发展趋势.doc

数控技术在我国先进制造技术中的现状及开展趋势 毛鹏枭1 谌永祥 李双跃 李永桥 曾岳飞 〔西南科技大学制造学院，四川绵阳 621010〕 ：随着我国参加世界贸易组织,经济一体化进程的加快,机械制造技术的开展已不仅体现了是一个国家科技水平的上下,更是提升一个国家世界竞争力的重要标志,数控技术对于实现机械自动化有重要作用,关系着一个国家工业水平状况直接影响国家的综合国力。数控技术作为先进制造技术的核心在机械制造行业得到广泛的应用,是实现制造业集成化、网络化、自动化以及柔性化的根底。本文就数控在机械行业开展中的作用及其数控技术在先进制造技术中的现状和开展趋势展开探讨。 关键词：数控技术；先进制造技术；机械行业；开展趋势 The CNC technology in advanced manufacturing technology status and development trend Mao Peng-xiao1, Chen Yong-xiang1,LI Shuang-yue,LI Yong-qiao,Zeng Yue-fei ( College of Manufacture, Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010，Sichuan Province, China；) Abstract: With China's accession to the World Trade Organization to accelerate economic integration process, mechanical manufacturing technology development has not only reflects the level of a national science and technology, but also to enhance the competitiveness of a country an important symbol of the world, digital technology for the realization of automation machinery plays an important role, the relationship between the level of a direct impact on national industrial country's comprehensive national strength. CNC technology as the core of advanced manufacturing technology in the machinery manufacturing industry has been widely used, is to achieve manufacturing integration, networking, automation and flexible basis. In this paper, numerical control in the machinery industry and its role in the development of CNC technology in advanced manufacturing technology and trends in the status to start looking for. Key words:CNC technology; advanced manufacturing technology; machinery industry; trends 中图分类号：TH1　　　　　文献标识码：A 0 前言 在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术开展和市场产品竞争的加剧，传统的机械加工技术很难满足现代产品多样化的开展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大，产品交货质量和本钱要求的提高，要求现代的加工技术具有很高的柔性。数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的根底。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。如何能增强机械加工对外因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力，就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造业。将机械设备 的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平，从而满足现代市场的竞争需求。基金项目：四川省科技厅支撑方案项目〔基于智能化补偿与网络自适应控制的超精密数控加工研究。2023GZ0135〕作者简介：毛鹏枭〔1987—〕，男，四川简阳市人，西南科大硕士研究生，主要从事机械设计与制造，数控技术，Email：814586119@qq ， ：15281188316，0816-6089403。 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，数控装备是以数控技术为代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。 目前是采用计算机控制，预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置，使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成，这样极大的增强了机械加工的灵活性，提高设备的工作效率。 1 数控技术的涵义以及开展现状 1.1数控技术的涵义 数控技术即是数字控制技术,是一种利用数字信息对机械加工及运动过程进行自动控制的技术。数控技术是集传统的机械制造技术于一体的现代制造业技术,具有高精度、柔性化、自动化以及高效率的特点,其中数控技术应用到的机械制造技术主要包括光机电技术、传感检测技术、计算机技术以及网络通信技术。目前数控技术普遍采用计算机控制,事先编好程序然后利用控制程序来对设备进行控制,计算机引入到数控系统中改变了早期使用的纯硬电路组成的数控装置,更加加强了机械制造的灵活性,使得数据的运算、存储以及处理等功能都由可编辑的软件来完成,大大提高了设备的工作效率。 1.2 数控技术的开展现状 回忆我国数控的开展历史，自1958年我国研制出第一台电子管式数控系统样机后，经历了三落三起的开展历程。50—70年代中期，国内机床制造技术几经努力，在机械局部已经能与外国进行竞争，但控制局部却与国际先进技术相差甚远。70年代末，由于引进了日本先进技术，国内数控机床才上了一个台阶。80年代，国内外汇紧张影响了机床散件进口，再一次的走向下坡路。到1979年为止，我国NC机床无法正式生产，也无法在生产中正式使用。我国从1980年起，先后引进了日、德、美、西班牙的NC系统，各种NC机床，各类机、电、液气根底元部件等进行合作生产。采用国外先进产品配置，学习国外先进生产技术，有的使用国外关键元部件，对NC机床的有关主机，NC系统和根底部件进行生产，由此改变了过去产品质量、可靠性问题，NC机床才逐步开始批量生产并正式用于生产制造。在1980～2023年间，我国NC机床在品种上、技术上、产量上提高较快，取得了较大成绩。1980年我国NC机床产量592台，至1999年，产量达9007台，2023年超过一万台。在品种上，各类NC全切机床、成形机床、激光加工机床等都能生产，也较齐全，在设计、制造技术上也有了很大提高。许多国产NC机床已在广阔用户生产现场使用，有的取得了用户的好评。但由于主机设计本领不过硬，许多NC机床，特别是较先进的高性能机床上仍有问题。我国NC机床的现状，可用下面3句话来描述：“进步很大，问题不少；拥有量较多，但利用率不高；产量较少，高性能产品缺乏。〞 2 数控技术在机械行业开展中的主要应用 2.1 在机床方面的应用。 将数控技术应用到机床上,即把计算机控制装置安装到机床上,利用数控技术对机床进行控制面对目前现代化的机械制造业的需要,具备有良好控制能力的机床设备,是现代机电一体化产品的重要组成局部。数控机床以代码来实现对机床的控制,将刀具和主轴变速的选择以及刀具、工件间的相对位置等操作以数字码的形式记录在控制介质上,发出指令来控制机床的伺服系统和其他的执行元件,使机床自动加工生产出需要的零件。数控机床与普通的机床相比,数控机床可以实现自动化,即按照预算编制好的加工程序自动加工出生产所需要的零件,而普通的机床那么离不开人工操作,改变控制机床的程序就可以实现加工不同零件的目的。 2.2 在采煤机制造方面的应用。 将数控技术应用到采煤制造上面,采用数控气割,使用龙骨板程序对滚筒和采煤机叶片等下料,优化了套料的选用方案,不仅开发速度快、质量优,大大提高生产效率,并且数控气割配备有自动可调的切补缀偿装置,对构件的轮廓进行程序控制。在切削加工上面,实现了对精度要求严密、形状复杂的零件的加工。 2.3 在工业机器人中的应用。 数控技术在工业生产过程中有着重要作用,由驱动单元、控制单元以及执行机构构成的工业机器人可以在复杂恶劣的劳作环境下完成人类难以完成的高难度操作,比方太空作业或是深水作业等,可以模拟人的动作完成对一些物件的搬运,在很大层面上改善了劳作环境,确保了人身安全和质量问题。在实际的控制操作中,控制单元可以指挥机器人安装预先编制入内核的程序向驱动单元发出指令,完成操作并且可以同步检测动作的正确性,大大提高操作效率。 2.4 在木材的加工方面的应用。 将数控技术应用到木材加工方面,生产了许多数控技术木材加工设备,其中数控镂铣机,有多个高速主轴电机,可以实现多个工件的同时加工,效率高;数控带锯机,针对板材的曲线加工,提高了板材的利用效率;数控板材下料锯,有自动板材进料装置、先导锯以及压梁装置板材的下料通过按键存储;数控多排钻,实现加工数据的输入,自动进 行钻排的定位,有效地提高了工件精度。 3. 数控技术的开展趋势 3.1 数控装置向高速化、高精度以及开放式数控系统方向开展。 随着数字控制系统核心处理器性能的不断进步,当前空运行速度已经到达100米每分钟,高速度加工中心速度最高可到达80米每分钟。传感器技术和伺服控制技术的不断开展,在数控系统的控制下,机床的精确运动已经进入亚微米级阶段,超精密加工可以执行纳米级的精确运动。在数控机床向高精度化和高速化方向开展,数控装置能够告诉处理输入的指令数据,同时还可计算出伺服机构的位移量,伺服电机也以高速做出反响。由于个人计算机软件资源丰富且有良好的人机界面,实现开放式数控系统,计算机数控系统更易实现机电一体化、经济性好、功能更加强大、柔性好并且可靠性高。 3.2 数控编程技术也进入新的开展阶段。 随着数控技术的开展,数控编程技术也进入新的开展阶段,编程有传统的脱机进行到现在的在线编程,现代化的数控装置具有很强的运算和存储功能,由计算机、人工和编程机共同来完成,在输入到数控装置中;编程系统之前只能处理几何信息,到现在开展到几何信息和工艺信息可以同时处理的新型阶段;程序编制功能也在不断的增强,不仅可以进行固定循环、图形循环以及圆切削,同时还有子程序设计功能和宏程序设计功能等。 3.2 机械结构向柔性化、自动化方面开展。 为顺应数控技术的开展,机械结构也不断发生变化向柔性化和自动化的方向开展。现在更多的采用的是机电一体化机构,不仅可以缩小面积,同时可以减少占地面积。自动交换刀具在很大程度上提高了自动化程度,机床主机和伺服系统良好的机电匹配也提高了数控机床的动态性。 网络化，数控设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。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