2025年李明数控编程实践深度解析与大作业全集

《数控技术》课程()哈尔滨工业大学机电工程学院一、大作业应包括下列重要内容：2.题目1的规定(精简版)与汇报；3.题目2的规定(精简版)与汇报；4.题目3的规定(精简版)与汇报；5.其他内容二、注意事项：1.汇报可以打印，也可以手写，手写的请扫描后粘贴入word文献中，形成电2.调研部分，不要为了凑字数，而撰写大量无关内容。字数不重要，重要的是对调研内容的自我总结；3.在大作业的最终，假如乐意，可以谈一下对课程的感受和提议；4.汇报的电子版请以班级为单位，刻录在光盘中交给任课教师。三、汇报请用A4纸双面打印，左侧装订，统一交给任课教师，以备检查。 1 1 1 3 32.1国外数控系统功能简介与应用分析 32.2国内数控系统功能简介与应用分析 53国内数控系统与国外著名数控系统比较 63.1中高档、中低级数控系统的综合比较 63.2高档数控系统国内外综合比较 73.3我国数控系统与国外相比存在的差距 84对课程的感受和提议 8 8数控系统是一种高度机电一体化的产品，合用于加工多品种小批量零件、构造复杂、精度规定较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵的关键零件、规定精密复制的零件。数控系统的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。本文为对数控系统国内外发展及应用现实状况的调研汇报，通过工厂实地调研，搜索资料和采访资生学者、老师的调研进行的自我总结，包括目前数控系统的发展趋势、国内外先进数控系统的简介、国内外数控系统的对比等等。关键词：数控系统；数控机床；发展过程；发展趋势；国内外对比调研汇报数控系统的国内外发展及应用现实状况(第二作业)数控系统是数字控制系统简称，英文名称为NumericalSystem,是数控机床的关键技术所在。CNC系统是根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或所有数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。数控机床，简朴的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的多种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用某些数字代码表达，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统通过译码、运算以及处理，发出对应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。因此，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。它是经典的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。为了满足多品种、小批量的自动化生产，并适应伴随科学技术和社会生产的不停发展所规定越来越高的机械产品的质量和生产率，迫切需要一种灵活的、通用的、可以适应产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下产生与发展起来的。它极其有效地提高了产品质量，大大提高了生产率，并为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类发明了可增强和部分替代脑力劳动的工具。六年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此，老式机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。(1952-1970年)初期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的规定。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计1955年，该类机床进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。这时1959年晶体管出现，电子计算机应用了晶体管器件和印制电路板，从而使机床数1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，使数控装置的体积减小、功耗减少记录，到1966年，世界上实际使用的6000台数控机床中，85%是点位控制的数控机床。1.1.2计算机数控(CNC)阶段1970年，美国芝加哥国际机床展览会初次展出用小型计算机控制的数控机床，这20世纪70年代初，伴随微处理机的出现，美、日、德等国都迅速推出了以微处理从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，个人计算机国、法国等，其中日本发展最快。1977年时，日本年产数控机床5400多台，到1985日本产数控机床约为50000台，数控化率约为70%,居世界第一位。我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，并从1965年开始研制晶体管数控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控劈锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床、数控车床、朴、价格低廉、使用以便，得到了较快的发展，据资料记录，1973～1979年期间，我国共生产数控机床4108台，而其中数控线切割机床就占了86%左右。从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到目前已走过了五十④出现新一代数控加工工艺与装备，机械加工向虚⑤信息技术(IT)与机床的结合，机电一体化先进机床将得到发展。⑥纳米技术将形成新发展时尚，并将有新的突破。⑦节能环境保护机床将加速发展，占领广大市场。2国外和国内数控系统功能简介与应用分析FANUC企业是生产数控系统和工业机器人的著名厂家，该企业自60年代生产数控系统以来，已经开发出40多种的系列产品。FANUC企业目前生产的数控装置有F0、(1)构造上长期采用大板构造，但在新的产品中已采用模块化构造。(2)采用专用LSI,以提高集成度、可靠性，减小体积和减少成本。(3)产品应用范围广。每一CNC装置上可配多种上控制软件，合用于多种机床。(4)不停采用新工艺、新技术。如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤(5)CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC(可编程机床控制器)。(6)在插补、加减速成、赔偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不(7)CNC装置面向顾客开放的功能。以顾客特订宏程序、MMC等功能来实现。(8)支持多种语言显示。如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。(9)备有多种外设。如FANUCPPR,FANUCFACard,FANUC(10)已推出MAP(制造自动化协议)接口，使CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。(11)现已形成多种版本。FANUC系统初期有3系列系统及6系列系统，既有0系列、10/11/12系列、15、16、18、21系列等，而应用最广的是FANUC0系列系统。2.1.2西门子SINUMERIK840DSINUMERIK840D是西门子企业20世纪90年代推出的高性能数控系统。它保持西门制CPU(NC-CPU)和可编程逻辑控制器CPU(PLC-CPU)。三部分在功能上既互相分工，又互为支持。在物理构造上，NC-CPU和PLC-CPU合为一体，合成在NCU(NumericalControlUnit)中，但在逻辑功能上互相独立。(1)数字化驱动。在SINUMERIK840D中，数控和驱动的接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。(2)轴控规模大。最多可以配31个轴，其中可配10个主轴。任何三维空间曲面都能加工。(4)操作系统视窗化.SINUMERIK840D采用Windows95作为操作平台，使操作简朴、灵活，易掌握。(5)软件内容丰富功能强大。SINUMERIK840D可以实现加工(Machine)、参数设置(Parameter)、服务(Services)、诊断(Diagnosis)及安装启动(Start—up)等几大软件840D与异域PC机通信，完毕修改PLC程序和监控机床状态等远程诊断功能。(7)保护功能健全。SINUMERIK840D系统软件分为西门子服务级、机床制造厂家级、最终顾客级等7个软件保护等级，使系统愈加安全可靠。(8)硬件高度集成化。SINUMERIK840D数控系统采用了大量超大规模集成电路，提高了硬件系统的可靠性。(9)模块化设计。SINUMERIK840D的软硬件系统根据功能和作用划分为不一样的功能模块，使系统连接愈加简朴。输入和2048输出，并且采用了Profibus现场总线和MPI多点接口通信协议，大大减少2.2国内数控系统功能简介与应用分析2.2.1华中数控HNC-210AT数控装置网等程序扩展及数据互换功能，8.4//TF(1)可选配多种类型的脉冲接口式交流伺服驱动单元(闭环、半闭环)或步进驱动单元(开环)。(2)主轴单元可选配伺服主轴单元、变频主轴单元，编码器接口，带脉冲量接口。(3)中文菜单、全中文界面、中文参数系统，故障监控、故障诊断与报警，历史(4)加工图形显示和仿真(三维彩色图形实时动态显示刀具轨迹和零件形状)。(5)具有加工程序编辑功能，可全屏幕编辑、支持后台编辑功能(选件)。还提供高级编辑功能，如块定义、块操作(删除、拷贝、粘贴等)、行删除、查找、替代以及光标迅速定位文献的头尾等功能.(6)加工断点保留与恢复功能，程序跳段功能，选择停功能，可从指定的任(10)支持手持单元(包括电子手轮、轴选择波段开关、倍率选择波段开关、使2.2.2YHCNC广州数控980T系统(1)机床操作仿真功能：可以做三维仿真，等同于对真正的CNC机床的操作。功能(碰撞、过载等)。采用对话框来简化刀具和功能的设置。切削途径和刀偏途径可(2)NC验证功能：跟踪工件坐标。对任意截面的观测功能用。鼠标做动态回互设计(建模。)用鼠标绘图和曲线建模。用一种对话框设定切削条件。支持轮廓、凹(4)界面和其他功能：协助功能对自学NC编程和机床操作提供了以便的协助。3.1中高档、中低级数控系统的综合比较系统具有4轴3联动控制功能，可扩展至7轴4联动控制；支持直线、圆弧、样条曲线插补；最快进给速度可达60m/min;系统具有256点输入输出点；,支持梯形图编程；具有99组刀具长度赔偿和刀具半径赔偿；直线坐标轴具有反向间隙及螺距误差赔偿；系统支持刚性攻丝；系统采用4级密码控制系统操作权限；采用电子盘，顾客程序容量可达32MB;系统可通过RS232接口实现与PC机通信，用于传播程序、参数和梯形图。支持U盘存储。3.1.2凯恩帝K1000M/TIl系列数控系统系统具有4轴4联动控制功能；数字量输入输出点数可达40/24个，支持梯形图编程；数控系统NC代码处理速度可达10000/18s,最快进给速度可达24m/min;系统具有赔偿；具有反向间隙和螺距误差赔偿；系统支持刚性攻丝；系统采用4级密码控制系统操作权限；采用电子盘，顾客程序容量可达640KB;系统可通过RS232接口实现与PC机通信传播程序、参数和偏置。支持U盘存储。系统具有4轴4联动控制功能；具有4路D/A模拟量伺服闭环控制接口；数字量输入输出点数可达96/64;辨别率1μm时进给速度可达240m/min,辨别率为0.1μm时进给速度可达100m/min;系统具有直线、圆弧、螺旋线插补功能，支持刚性攻丝；数控系统具最大存储容量可达4000步；系统支持密码控制系统操作权限；支持CF卡存储设备，支持以太网通信，顾客NC程序存储容量可达256KB,可登记的程序数量为200个。西门子数控系统功能极为丰富，例如5个数字驱动轴，其中任意4个都可以作为联动轴进行插补运算，另一种作为定位轴使用，同步，还提供一种对应的数字式主轴(模拟主轴即将推出)作为一种变型使用，在带C轴功能时，可以采用3个数字轴，一种数字主3.2高档数控系统国内外综合比较3.2.1大连光洋GTP8000E系列高档数控系统GTP8000E系统支持多达6个通道最多32个轴，每个通道可支持五轴联动控制；具三次样条规划、平滑过渡速度等控制方式；系统提供128组刀具长度、刀具半径、刀尖量可达40GB以上除具有世纪星系列数控系统的基本功能外，还支持4个通道、16轴控制功能。该系统最多支持3个通道，20个轴控制功能；系统具有直线插补、圆弧插补、指数渐开线插补等插补功能；PMC顾客程序存储容量可达2MB;PMC输入输出点数最多2048/2048点。差等赔偿功能；PLC的存储容量可达48KB;系统采用模块化I/0,每个模块输入输出点可达72/48。3.3我国数控系统与国外相比存在的差距(1)技术创新成分低、消化吸取能力局限性目前我国数控技术的研究重要还是根(2)技术创新环境不完善我国尚未形成有助于企业技术创新的竞争环境。企业技术创新的动力来源于对经济利益的追求和外部市场的竞争压力，其技术创新意识不强。企业还没有建立良好的技术创新机制，绝大部分企业的技术创新组织仍处在一种分散状态，很难获得高水平的科研成果。(3)产品可靠性、稳定性不高可靠性的指标一般采用平均无端障时间(MTBF,单位为h),国外数控系统平均无端障时间在10000h以上，国产数控系统平均无端障时间仅为3000—6000h。这使得可靠性、稳定性上就与国外技术相差很大，必然影响产品的市场拥有率。(4)网络化程度