论数控技术的发展方向与趋势

论数控技术的发展方向与趋势

  随着科学技术的飞速发展和市场竞争的已趋激烈,产品的更新速度越来越快,多品种、中小批量生产的比例明显增加,复杂形状零件越来越多,精度求也越来越高,产品的研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已经难以适应多样化、柔性化和复杂形状零件的高效高质量加工求,从而机械制造产业发生了革命性的变化。
  关键词数控技术 趋势 智能化 高速化 网络化
  中图分类号TP273 文献标识码A 文章编号1007-9416(2011)11-0001-01
  
  1、引言
  数控技术,简称数控(Numerical Control—NC)是利用数字化信息对机械运及加工过程进行控制的一种方法。它是集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现在机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等于一体的现在制造业基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。
  2、国内外数控技术及数控系统的发展概况
  为了适应市场需求多变的形势,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,尤其是数控技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着至关重的作用。目前,数控技术正在发生根本性变革,由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上,数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上,综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术,数控系统实现了高速、高精、高效控制,加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数,实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上,CAD/CAM与数控系统集成为一体,机床联网,实现了中央集中控制的群控加工。
  我国从1958年开始研究数控技术,从引进到研制、开发,我国的数控技术水平取得了迅猛发展。但是长期以来,我国的数控系统为传统的封闭式体系结构,CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节,整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下,加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数,无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整,更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量,因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见,传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构己不适应日益复杂的制造过程,因此,我国制造业取得更加辉煌的成就,就必须推行数控技术改革,走科技兴国之路。
  3、数控技术的发展方向与趋势
  数控技术水平高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化,已经成为当今制造业的发展方向。从目前世界上数控技术发展的方向与趋势来看,主有如下几个方面
  3.1 高精度和高速度化
  提高精度和速度一直是数控技术发展所追求的两个重目标。尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势,但目前正在向着精度和速度的极限发展。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。
  3.2 多功能、小型化
  多功能的数控系统可以最大限度地提高数控设备的利用率,提高数控设备的效率。多功能主体现在工艺复合性和多轴化两个方面以减少工序、缩短辅助时间为主的复合加工,正朝着多轴、多系列控制功能方向发展,工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴,西门子880轴。小型化方面,FANUC公司的FS16和FS18数控系统都采用了三维安装方法,从而使小型化的数控系统可以很方便地安装到机电一体化设备上。
  3.3 实时智能化
  现在数控系统的智能化表现在运用自适应控制技术、装备专家系统和具有系统自学习及示教功能。实时智能控制的研究和应用正沿着几个主分支发展自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。装备采用自适应控制技术的数控系统的数控机床,可以对机床主轴转矩、切削力、切削温度刀具磨损等参数进行自动测量,并加以调整,确保切削过程处于最佳状态。在数控系统中,建立切削工艺专家、故障诊断专家系统,可以达到提高编程效率和降低对编程人员技术水平求的,达到对故障进行自诊断并自动采取排除故障措施的。
  3.4 数控网络化
  数控网络化即将制造单元和控制装置通过网络连接起来,实现对加工过程和设备的远程控制和无人化操作;对制造过程中所需资源实行共享,实现满足CAD/CAM系统与数控系统在高速局域网上进行大量信息交换的求。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,也是朝计算机集成制造系统的方向发展。
  3.5 开放式
  开放式数控系统是一个模块话、可重构、可扩充的数控系统,即采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构,便于裁剪、扩展和升级,可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。开放式数控系统的本质是面向用户数控系统可以在统一的平台上运行,用户可以根据需灵活自主地构成自己的数控系统。
  4、结语
  随着计算机技术的发展,计算机数控技术日臻完善,数控技术将为世界现在制造业做出更多的贡献。文章简介绍了其目前发展趋势,但数控技术在高柔性话、高集成化发面也有着巨大的发展空间。
  参考文献
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