数控技术在国内的应用和发展趋势.doc

精品文档数控技术在国内的应用状况和发展趋势摘 要世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。 未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床（World manufacturing transfer, China is becoming the world factory. The United States, Germany, South Korea and other countries have entered industrialization development high technology intensive era and microelectronics era, steel, machinery, chemical and other heavy industry is gradually transferred to developing countries. Our current economic development has been the development initial period is in heavy industry development mid-term.The next 10 years will be China machinery industry development is the best period. The United States, Germanys heavy industry development lasted 18 years, America, Germany, Korea four developing heavy industry average lasted for 12 years, we estimate that China would at least continue developing heavy industry, 10 years, until 2015. Therefore, in the next 10 years, along with the advancement of heavy industry of China, China enterprise scale, product technical, quality, etc will have boosted, domestic mechanical product enhancement, the international competitiveness, and accelerate gradually replace imported export. At present, the machinery industry molecular industries such as ships, central railway, container and container crane manufacturing has benefited from the international industrial transfer between, and will continue to benefit; Power station equipment, engineering machinery, bed etc will benefit from the industrial transfer, accelerate export process）Keywords: NC industrialization development tool machine tools前言1、 数控技术的概述数控技术，简称数控（Numerical Control）。它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。现代数控机床是机电一体化的典型产品，是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术集合。现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置。数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平。它随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展。数控加工中心是一种带有刀库并能自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作数控机床。在加工中工零件的特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。加工中心按主轴在空间的位置可分为立式加工中心与卧式加工中心2、 在国内的应用状况 我国数控技术起步较晚，起步于1958年，发展的历程大致可以分为三个阶段：第一阶段从是1958年到1979年，称为封闭式发展阶段。在这个阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展非常缓慢；第二阶段是在我国“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期。叫做引进技术、消化吸收、初步建立起国产化体系阶段。在这个阶段，因为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、开发等方面都取得了长足的进步；第三阶段是在我国“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。这个阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五” 的末期，国产数控机床的国内市场占有率达到一半以上，国产数控系统也达到了百分之十左右。我国的数控技术已由研究开发阶段向推广应用阶段过渡，也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。现在已经出现了一批可以数百台成批量生产数控机床、数控系统的企业。在数控技术软件上，一些单项技术已接近或超过国外的水平。我国通过引进技术、消化吸收和科技攻关、开发自主版权数控系统两个阶段2。为数控设备的产业化奠定了良好的技术基础。新开发的国产数控产品大部分达到了80年代的中期水平。部分达到国际90年代水平，为国家重点建设提供了一批高水平的数控设备。1、 我国数控技术所取得的成绩从我国数控技术的发展历程来看，我国数控技术的发展取得了较大的成绩：第一，为以后的发展奠定了扎实的基础，基本掌握了数控技术的核心。数控系统的开发与生产取得了一定的成果。数控系统是数控技术的核心技术，它的品种多少和质量的好坏直接影响到我国数控技术的发展。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，在其中大部分的技术已具备了进行商品化开发的基础，部分技术已经商品化、产业化；第二，在多年的数控技术的发展中，培养了很多从事数控技术研究、开发、管理的人才。近年来我国有目标的培养了三种层次的数控技术人才。一是熟悉数控系统的操作及加工工艺，懂得简单的维护，能够进行手工或自动编程的技术操作人员。二是熟悉数控设备机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才，要掌握较复杂的模具的设计和制造知识，同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验。三是精通数控设备结构设计以及数控系统电气设计的能够进行数控产品的开发及技术创新的数控技术高级人才。是我国的数控机床产业提供强大的技术人才支撑。2、我国数控技术存在的不足一、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。二、产品成熟度较低，可行性不高。国外数控系统平均无故障时间在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅3000-5000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。三、创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强4、 我过数控技术发展的趋势 为了满足市场和科学技术发展的需要，现代制造技术对数控技术提出了更高的要求，主要表现在如下几个方面： （1）性能上的发展高速、高精度、高效、高可靠性要提高加工效率，首先必须提高切削速度和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。 1.1 柔性化、集成化为适应制造自动化的发展，向FMC、FMS和CIMS提供基础设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还能够具备自动测量，自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头（有时带坐标变换）、自动误差补偿，自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的不同要求，可方便地灵活配置及集成。 1.2 智能化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方面的智能化，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；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维（2）市场适应性上的发展趋势：普及型、个性化为了适应数控机床多品种、小批量的特点，数控系统又要尽可能扩大批量，为此，数控系统生产厂家不仅应能生产通用的普及型数控系统，而且更应能生产带有个性化的数控系统，特别是设计、生产能够由用户自己增加专有功能的普及型数控系统：这是市场份额最大的数控系统，也是最有竞争力的数控系统，这也是适应性的体现。 （3）体系结构上的发展趋势：开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统。例如，美国的NGC和OMAC计划；欧共体的OSACA计划；日本的OSEC计划等。NGC的体系结构是在虚拟机械的基础上建立起来的，通过虚拟机械把子系统和模块链接到计算机平台上。NGC计划的目的在于对工业的应用，像机床，包括切削、非切削机床、机器人和坐标测量机等，提供了功能性和服务性的定义，最终以SOSAS开放式体系结构标准规范和“设计人员指南”一起，提供为开发符合NGC规范的产品所需要的信息，并引发出NGC标准化的成果。代表NGC技术的重要功能概念i是策略(Plan)。NGC计划于1994年完成了原型研究，转入工业开发应用。美国Ford、GM和Chryler等公司，在NGC计划的指导下，联合提出OMAC(OpenModular Architeeture Controller)全新的开发计划，在政府的支持下开始实施。OSACA参照开放式系统及其互连模型提出了一个“分层的系统平台结构化的功能单元”的体系结构，保证各种应用系统与操作平台的无关性及相互间的互操作性。开放性是十分明确的，并明确规定了不同的开放层次：应用层开放、核心层开放(与OSACA部分兼容）和全部开放（与OSACA全部兼容）。OSACA的软件结构中有3个主要组成部分：通信系统(Cummunication System)、参考体系结构模型(Reference Architecture Modular)和配置系统(Cofiguration System)。是基于信息通信平台建立的。日本的OSEC(Open System Environment for Controller)计划，其目的是开发基于PC机平台的、具有高性能价格比的开放式体系结构的新一代数控