2023年数控车床工艺系统的检测与控制.doc

数控车床工艺系统的检测与控制 鉴于我国国情,相对廉价的经济型数控车床仍被大量生产、使用。此类数控车床也能到达一定的加工精度,却越来越满足不了人们对零件的加工精度日新月异的要求。因此,提高经济型数控车床的加工精度的研究将成为势之所趋。即使目前具有闭环控制系统的数控车床,也因其控制系统的控制和检测终端在工作台上,不能消减刀具的磨损和热变形及工件的热变形等因素对加工精度的影响,而难以满足零件的精密加工的要求。为此,本文建设性地提出把控制和检测终端放在被加工工件上,创新了闭环控制的理念,为提高数控机床的加工精度开辟了一条新的途径。要实现数控车床工艺系统的全闭环控制功能,离不开在线检测技术和数控技术结合。基于现代检测技术,应用CCD传感器对正在加工的工件轴径进行实时在线检测,将检测值反响给数控系统,然后将检测值和理论值进行比拟,当检测值与理论值相差在规定数值之内时继续进行下一步进给车削,反之,数控系统发送指令,调整刀具的进给量,把工件的轴径值加工在允许的范围内,从而实现数控车床工艺系统的闭环控制。然而此工艺系统中的CCD光学系统及其安装方式和数控车床的振动成为影响检测精度的主要因素。在光源的选择上,由于激光能满足单色性好、相干性好、光束准直度高等要求。而普通光源发出的光既不是平行光,又不是点光源发出的光,即使采用经过透镜系统准直形成近似平行光。所以本系统采用激光作为光源。在此根底上,为了使光源的光线高度的平行,在光学系统中的适宜的位置添加一光阑,形成远心光路,这样就矫正了平行光存在着一定的发散角,从而进一步提高测量精度。CCD器件在数控车床上的安装方式保证了工件在空间六个自由度里只有在Z轴的转动以及在Y轴的平动的方向上的振动才影响成像质量。然后通过MTF法分析得出:工件的角位移对像质的影响远远大于线位移的影响。以上措施及设计方法无不以提高数控车床的加工精度为中心,从而最大限度保证了车床的精密加工。文中还对实际存在的误差进行详细分析,然后一一指出各造成误差的因素并给出减小误差的措施。文章最后在把线检测技术和数控技术结合起来对经济型数控车床进行全闭环总体设计,建立了数学模型,并从控制论观点出发对系统进行了动态和稳态性能分析。数控车床全闭环系统的研究和分析为开发高精度数控机床提供了理论根底。本文突破了现有的闭环控制的思维,开创性地提出了包括被加工工件全闭环控制的数控车床工艺系统,实现了对被加工工件的实时、在线检测。进一步地提高了数控车床的检测和加工精度。这样对数控机床的开展也有较好的推动与启示作用 数控技术与产业开展途径探讨 字体:  小  中  大  发布: 07-02 11:35    作者: 学友发表网    来源: 中国知网    查看: 150次 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要根底。这个根底是否牢固直接影响到一个国家的经济开展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业兴旺国家均采取重大措施来开展自己的数控技术及其产业。 在我国，数控技术与装备的开展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为根底的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业开展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续开展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的开展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的开展途径。 　 1　总体战略 制定符合中国国情的总体开展战略，对21世纪我国数控技术与产业的开展至关重要。通过对数控技术和产业开展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和效劳为后盾，坚持可持续开展道路将是一种符合我国国情的开展数控技术和产业的总体战略。 1.1　以科技创新为先导 中国数控技术和产业经过40多年的开展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回忆这几十年的开展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地开展，真正创新的成分不多。这种局面在开展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服开展到用网络〔通过光缆等〕与数控装置连接时，我们又跟着开展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。 为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力〞的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此根底上大力开展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，翻开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。 1.2　在商品化上狠下工夫 近几年我国数控产品虽然开展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广阔机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。 影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标〔如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等〕，而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。 另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反响给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。 因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。 1.3　将管理和营销作为产业开展重点 经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在剧烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，无视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境［1］。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。 因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业开展重点，真正摆脱方案经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的鼓励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广阔职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢〞精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。 1.4　大力加强技术支持和效劳 数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和效劳是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和效劳。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和效劳当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大前方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和效劳为核心的强大前方。当然，为赢得主动，前方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段〔如网络和多媒体〕，将为建立新一代立体化的技术支持和效劳体系开辟新的途径。 1.5　坚持可持续开展道路 可持续开展是下一世纪企业开展的重要战略，我国数控产业要有大的开展也必须坚持走可持续开展的道路。绿色是实现可持续开展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续开展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要开展方向。④大力开展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加