数控机床前沿技术介绍1
国际数控系统前沿技术分析
国际数控系统前沿技术分析1946年第一台计算机在美国诞生,1952年第一台数控机床也在美国诞生。
自此,数控技术紧跟着电子技术和计算机技术的发展而发展。
近50多年来,数控技术已经历了八代,可分为以下四个发展阶段:硬件数控阶段(1952~1970),计算机数控系统的发展和完善阶段(1970~1986),高速高精度CNC的开发与应用阶段(1986~1994),基于PC的开放式CNC的开发与应用(1994~)。
1. 基于PC的开放式CNC的开发与应用(1994~)从20世纪90年代开始,个人计算机(PC)的性能提高很快,从8位、16位发展到32位,可以满足作为数控系统核心部件的要求,而且PC机生产批量很大,价格便宜,可靠性高,数控系统从此进入第八代基于PC的CNC系统阶段。
1994年,这种基于PC的CNC控制器在美国首先亮相市场,并在此后获得了高速发展。
PC的引入不仅为CNC提供了十分坚实的硬件资源和极其丰富的软件资源,更为CNC的开放提供了基础。
此阶段数控系统的特点是计算机的开放性与兼容性,技术特点为:PC技术,Windows操作平台(并能在最短的时间内采用计算机发展的新成果);技术支持为大量的硬件板卡厂商和大量的应用软件开发公司。
开放式数控系统发展很快,目前正朝着标准化开放体系结构的方向前进。
就结构形式而言,当今数控系统大致可分为4种类型:(1)传统数控系统如FA N U C0系统、MITSUBISHI M50系统、Siemens 810系统等。
这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。
尽管也可以由用户作人机界面,但必须使用专门的开发工具,耗费较多的人力,而对它的功能扩展、改编和修改,都必须求助于系统供应商。
目前,这类系统占领的市场已逐渐减小。
(2)“P C嵌入N C”结构的开放式数控系统这种系统的基本结构为CNC+PC主板,即把一块PC主板插入传统的CNC机器中,PC板主要运用非实时控制,或CNC作为数控功能运行,而PC板作为用户的人机接口平台。
数控机床未来发展趋势
数控机床未来发展趋势随着制造业的不断发展和技术的进步,数控机床在未来的发展中将持续迎来新的趋势。
以下是数控机床未来发展的几个趋势:1. 智能化:随着人工智能技术的不断发展,数控机床将更加智能化。
通过将人工智能应用于数控机床中,可以实现自动调整工艺参数、自适应切削等功能。
智能化的数控机床可以提高生产效率、降低人工成本,提高产品质量。
2. 自动化:随着机器人技术的不断发展,数控机床与机器人的结合将成为未来的趋势。
通过与机器人的自动化配合,可以实现自动装夹、自动换刀、自动测量等功能,提高生产效率和产品质量。
3. 网络化:数控机床将更加网络化,实现远程监控和管理。
通过将数控机床与互联网连接,可以实时监测生产状态、进行远程维修和调试,提高生产效率和运营管理水平。
4. 精度和稳定性提高:随着加工精度和产品质量要求的不断提高,数控机床将在未来进一步提高精度和稳定性。
通过采用更加精密的传感器、控制系统和执行机构等技术,可以实现更高的加工精度和更稳定的运行。
5. 环保节能:对于数控机床的环保要求也越来越高。
未来的数控机床将更加注重节能减排和资源循环利用。
通过采用高效节能的电机、控制系统和加工方法等技术,可以实现能源的最大利用和减少废弃物的产生。
6. 多功能化:数控机床将趋向于多功能化。
未来的数控机床将不仅仅局限于单一的加工任务,同时可以实现多种不同的加工操作。
通过改变工装和工艺参数,数控机床可以适应不同的加工需求,提高生产灵活性和适应性。
7. 定制化:随着消费需求的个性化越来越强烈,数控机床将向定制化方向发展。
未来的数控机床可以通过软件和控制系统的调整,实现对产品的个性化加工,满足消费者不同的需求。
总之,数控机床未来的发展趋势是向智能化、自动化、网络化、高精度、环保节能、多功能化和定制化发展的。
这些趋势将推动数控机床技术不断创新和进步,为制造业带来更大的效益和发展空间。
机床数控技术的发展趋势
机床数控技术的发展趋势机床数控技术是制造业中的核心技术之一, 随着现代信息技术的快速发展,机床数控技术已经进入了一个全新的发展阶段。
本文将详细介绍机床数控技术的发展趋势。
一、智能化发展趋势机床数控技术越来越趋向智能化发展,包括了人工智能、机器学习和大数据分析等新技术,这使得机床数控系统具有更强大的信息处理和判断能力,实现了更高效、更智能的生产流程控制。
比如人工智能技术的应用可以将加工错误和杂质分辨出来,避免损坏车刀。
二、高速化发展趋势随着工业技术的高速发展,机床数控技术的高速化发展也越来越明显。
高速化不仅体现在机床加工速度上的提高,而且还包括将制造流程压缩到最小,以节约时间和材料等方面。
三、多样化发展趋势在许多行业中,个性化要求不断增加,机床数控技术的发展趋势也越来越多样化。
传统机床在加工特殊形状时往往需更换刀具,而随着数控技术的不断升级,机床多轴控制能力将增强,而机床加工的灵活性也将有所提升。
四、自适应化发展趋势随着机床数控技术的不断发展,自适应化将成为机床数控技术的重要发展趋势。
自适应化技术使机床能够自动调整加工条件,使其更有效和精准地加工工件。
例如使用力传感器实时监测切削力大小来控制和优化切削参数,提高加工效率和质量。
五、绿色环保发展趋势随着我们越来越意识到环境保护的重要性,机床数控技术也朝着绿色环保方向发展。
即机床在生产过程中产生的废料、废水和废气进行全面减排。
例如使用先进的刀具材料和切削工艺减少切削清洗的需求,降低排放物。
六、无人化发展趋势无人机床或者无人化生产线将成为机床数控技术的巨大趋势。
已经有许多企业开始实现机床自动化生产线,完全无人值班。
货物的输送和材料的切削都不需要人工干预。
总之,机床数控技术正在逐渐提高制造业的效率和生产能力。
从智能化、高速化、多样化、自适应、绿色环保到无人化,机床数控技术的发展趋势可以说是多角度的和全面的。
技术的不断进步, 能够推动制造业的全球发展,使制造业进入更加繁荣和持续的增长状态。
数控系统的十种关键技术
数控系统的十种关键技术引言数控系统及相关的自动化产品主要是为数控机床配套。
数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透而形成的机电一体化产品:数控系统装备的机床大大提高了零件加工的精度、速度和效率。
这种数控的工作母机是国家工业现代化的重要物质基础之一。
数值控制(简称“数控”或“NC”)的概念是把被加工的机械零件的要求,如形状、尺寸等信息转换成数值数据指令信号传送到电子控制装置,由该装置控制驱动机床刀具的运动而加工出零件。
而在传统的手动机械加工中,这些过程都需要经过人工操纵机械而实现,很难满足复杂零件对加工的要求,特别对于多品种、小批量的零件,加工效率低、精度差。
1952年,美国麻省理工学院与帕森斯公司进行合作,发明了世界上第一台三坐标数控铣床。
控制装置由2000多个电子管组成,约一个普通实验室大小。
伺服机构采用一台小伺服马达改变液压马达斜盘角度以控制液动机速度。
其插补装置采用脉冲乘法器。
这台NC机床的研制成功标志着NC技术的开创和机械制造的一个新的、数值控制时代的开始。
现代CNC系统的功能、性能大大提高,故障率已降至0.01次/(月·台)。
以FANUC公司为例,1991年开发成功的FS15系统与1971年开发的FS220系统相比,体积只有后者的十分之一,而加工精度提高了10倍,加工速度提高了20倍,可靠性提高了30倍以上。
现在,NC技术已成为先进制造技术的基础和关键技术。
NC技术的发展已有50多年历史,它是在多种技术交叉的基础上发展起来的。
这里主要介绍十种关键技术。
1 电子元件技术的发展微电子技术的发展,对数控技术起着极大的推动作用。
日本FANUC公司在1956年开始采用电子管研究NC,1959年就采用锗晶体管组成NC,1963年采用硅晶体管研制出FS220、FS240等系统,1969年又采用中小规模IC更新了FS220、FS240等系统。
20世纪70年代,开始采用3SI推出了FS5、FS7、FS3、FS6、FS0、FS18、FS16、FS20、FS21、FS15等一系列CNC 系统,从4位的位片机(FS7)到16位的8086(FS6)和32位的80486(FS0)。
现代化数控机床的研发方向
现代化数控机床的研发方向随着科技的不断进步,现代化数控机床在制造业中起着至关重要的作用。
数控机床的研发是为了提高生产效率、降低生产成本、提高产品精度和品质。
本文将探讨现代化数控机床的研发方向,并分析其对制造业的影响。
一、自动化控制技术自动化控制技术是现代化数控机床研发的一个重要方向。
通过引入先进的传感器技术和自动化控制算法,可以实现对加工过程的全程监控和自动化控制。
例如,在数控铣床中,可以通过安装位移传感器、温度传感器和力传感器等,实时监测工件的位置、温度和加工力,并通过控制系统进行实时调整,以保证加工精度和品质的要求。
二、高速高精度加工技术高速高精度加工技术是现代化数控机床研发的另一个重要方向。
随着制造业对产品精度和品质要求的不断提高,对数控机床加工精度和速度的需求也日益增加。
因此,研发更高速度、更高精度的数控机床成为当今制造业的迫切需求。
例如,采用高性能的伺服电机和线性电机,结合先进的控制算法,可以实现更高速度、更高精度的加工。
三、多功能集成技术多功能集成技术是现代化数控机床研发的又一个重要方向。
传统的数控机床通常只能完成单一的加工任务,而现代化数控机床则具有更强的多功能性。
通过将不同的加工功能集成到一台机床中,可以实现多种加工任务的迅速切换和灵活生产。
例如,一台具有车削、铣削、钻削和镗削功能的数控机床,可以在同一工作台上完成不同类型的加工,大大提高了生产效率和灵活性。
四、智能化技术智能化技术是现代化数控机床研发的另一个热点方向。
通过引入人工智能、机器学习和大数据分析等技术,可以使数控机床具备更强的智能化和自学习能力。
例如,通过分析历史数据和实时监控数据,可以预测机床的故障和维护周期,并提前进行维修和保养,减少生产中的停机时间。
此外,智能化技术还可以实现远程监控和远程控制,提高制造过程的柔性性和智能化水平。
总结现代化数控机床的研发方向涵盖了自动化控制技术、高速高精度加工技术、多功能集成技术和智能化技术。
3.数控机床前沿技术介绍解析
2
多轴加工
7
发展趋势
3
控制智能化
6 功能复合化 5 高1)行业标准化。 (2)功能部件的通用化。
2.2 控制软件化
现在,实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型, 分别代表了数控技术的不同发展阶段,对不同类型的数控系统进 行分析后发现,数控系统不但从封闭体系结构向开放体系结构发 展,而且正在从硬数控向软数控方向发展的趋势。 1.传统数控系统:如FANUC 0系统、MITSUBISHI M50系统、 SINUMERIK 810M/T/G系统等。这是一种专用的封闭体系结构的 数控系统。目前,这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但 由于开放体系结构数控系统的发展,传统数控系统已经淘汰。 2. “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统:如FANUC31i、30i系 统、SINUMERIK 840D系统。这是一些数控系统制造商将多年来 积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的 产品。它具有一定的开放性,但由于它的NC部分仍然是传统的数 控系统,用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功 能强大,价格昂贵。
(2)进给率:最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确 加工; (3)加速度:1g~2g (4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在 1s左右,高的已达0.5s。国内最高的在0.7s,
数控系统微处理器运算速度快速提高,功能不断完善、 可靠性进一步提高,监控、检测、换刀、外围设备得到了应用
发展应用阶段(1980-1989年)
先后经历电子管、晶体管、小集成电路、 大规模集成电路、小型计算机 ,微处理器等
起动阶段(1952-1979年)
二、数控机床的发展趋势
体系开放化 绿色化 8
数控机床的发展趋势
数控机床的发展趋势
变频电机技术:
目前,变频电机技术已经成为数控机床的关键技术,可以有效地改善数控机床的性能和效能。
变频电机可以根据工件的特性和处理过程的要求调整所需的转速和扭矩,从而改善数控机床的加工质量,减少运行成本和耗能,有利于节能减排。
智能控制技术:
智能控制技术是未来数控机床的关键技术。
智能控制技术不仅可以实现机床的自动化控制,而且能够根据加工要求实时调整机床的加工运行参数,还能通过建立智能数据库,提升加工的精确度和效率。
机床自动调节技术:
机床自动调节技术可以实现机床的自动调节,并可以根据所处理工件的不同参数进行设定和调节。
这种技术可以有效地降低机床的操作难度,有利于改善加工质量。
智能检测技术:
智能检测技术是数控机床的关键技术。
智能检测技术可以在数控机床的加工过程中实时检测工件的尺寸、形状和表面质量,并可以根据检测结果及时调整机床的加工参数,从而保证机床的加工精度。
伺服驱动技术:
伺服电机是数控机床的重要组成部分,伺服驱动技术能够实现机床运动部件的精确控制,可以大大提高数控机床的加工精度和效率。
数控机械设备技术的发展趋势
数控机械设备技术的发展趋势随着人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术的不断发展,数控机械设备技术也在不断升级和演变。
传统的数控机械设备已经不能满足现代工业生产的需求,数控机械设备技术的发展趋势也变得越来越被关注和重视。
本文将着重分析数控机械设备技术的发展趋势,以及未来可能的发展方向。
1. 智能化在工业制造领域,智能化已成为不可逆转的趋势。
传统的数控机械设备主要依靠预先设定的程序进行工作,而智能化数控机械设备则可以根据实时的生产环境和需要进行自主调整和优化。
智能化数控机床可以根据加工材料的硬度、温度等参数,动态调整刀具速度、进给速度等参数,实现更加高效和精准的加工,大大提高了生产效率和产品质量。
随着人工智能技术的不断成熟和应用,智能化数控机械设备的发展将会更加迅速,成为未来的主流趋势。
2. 模块化随着工业生产的不断发展,产品种类日益繁多,生产任务也变得越来越复杂。
传统的数控机械设备通常是针对特定的工艺和产品设计的,一旦生产任务发生变化,往往需要重新调整设备。
而模块化数控机械设备则可以通过组合不同的模块来适应不同的生产任务,从而实现生产线的灵活调整和快速转换。
这种模块化设计不仅可以减少生产线的换线时间,提高生产效率,还可以降低设备投资成本,提高设备的利用率和灵活度。
未来,模块化将会成为数控机械设备设计的一个重要发展方向。
3. 网络化随着工业互联网的快速发展,网络化已经成为各行业的发展方向之一。
数控机械设备作为工业生产的重要组成部分,也将会迎来网络化的发展趋势。
通过将数控机械设备连接到互联网上,可以实现设备的远程监控、远程维护和远程诊断,大大减少了设备故障的处理时间,提高了设备的稳定性和可靠性。
网络化还可以实现生产数据的实时采集和分析,帮助生产企业实现智能化生产和管理,提高生产效率和产品质量。
4. 高精度化随着工业制造对产品精度要求的不断提高,数控机械设备也在朝着高精度化的方向发展。
高精度数控机械设备可以实现更加精细的加工,可以满足对精度要求较高的产品加工需求,如模具、航空航天零部件等领域。
机床数控技术的发展趋势
机床数控技术的发展趋势机床数控技术是近年来快速发展的一项技术,其在制造业中的应用已经成为了现代化生产的关键。
随着科技的进步和制造业的不断发展,机床数控技术的发展也在不断地进行着,未来的发展趋势也日趋清晰。
本文将探讨机床数控技术的未来发展趋势。
1.高度智能化随着大数据、人工智能和物联网技术的逐渐应用,机床数控技术也将变得更加智能化。
未来,机床数控系统将能够处理更多更复杂的数据,并借助人工智能技术提高自主决策和调整能力,从而实现更加智能化的生产流程和生产线。
有预测称,智能数控机床的普及将为制造业生产力提升至少50%。
2.高度自动化自动化是机床数控技术发展的另一个重要趋势。
未来,机床数控系统将实现实时监测和调整,并逐步实现全自动化加工。
通过智能化的监测和控制系统,机床数控系统将能够自动识别加工件的形状、质量和材料,并实现最佳刀具选择和工艺参数优化,从而实现高效、高质量的加工。
当前,机床数控系统在五金制造、汽车生产和航空航天等领域中已广泛应用。
3.高度可靠性随着制造业的不断发展,生产企业对生产线的可靠性要求越来越高。
机床数控技术的发展也注重提高系统的可靠性,未来将会在数据存储、处理和传输方面进行改进,提高系统的稳定性和抗干扰能力。
同时,数控系统的传动和控制部分也将实现全数字化和模块化设计,提高系统的可靠性和可维护性,降低维护成本和维护难度。
4.高度柔性化随着市场需求的不断变化,生产企业需要更加灵活和快速地调整生产线,以适应产品的多样化和个性化需求。
因此,未来的机床数控系统将会越来越柔性化,能够随时切换加工品种,并能自动识别加工件的尺寸、形状和材料,实现即插即用型生产流程。
5.高度绿色化随着环保意识的不断提升,生产企业对生产过程的环境影响越来越重视。
机床数控技术的未来发展也将注重降低能耗和减少废气废水的排放。
未来,机床数控系统将更多地应用可再生能源和能量回收技术,降低生产过程中的碳排放,实现绿色环保型制造。
数控机床技术现状及发展趋势
数控机床技术现状及发展趋势一、技术现状数控机床技术是一种以计算机技术为基础,通过编程控制机床进行加工制造的技术。
目前,数控机床技术已经广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。
在技术现状方面,数控机床技术已经取得了长足的进步。
首先,数控机床的精度和效率得到了显著提高。
通过采用高精度的传感器、先进的控制系统和优化的加工工艺,数控机床的加工精度已经达到了微米级,甚至更高。
同时,数控机床的加工效率也得到了大幅提高,可以满足大规模生产的需求。
其次,数控机床的功能和性能得到了不断扩展。
除了基本的加工功能外,现代数控机床还具备了测量、装配、检验等多种功能,可以实现一站式加工。
此外,数控机床还具有高度柔性化、智能化等特点,可以根据不同的加工需求进行快速调整和优化。
二、发展趋势随着科技的不断发展,数控机床技术也在不断进步。
未来,数控机床技术将朝着以下几个方向发展:1. 高精度化:随着制造业对产品精度要求的不断提高,数控机床的加工精度也将不断提高。
未来,数控机床将采用更先进的传感器、控制系统和加工工艺,实现更高精度的加工。
2. 智能化:随着人工智能技术的发展,数控机床将实现更高程度的智能化。
通过引入人工智能技术,数控机床可以实现自适应加工、智能故障诊断等功能,提高加工效率和安全性。
3. 柔性化:未来,数控机床将更加注重柔性化设计。
通过采用模块化设计、可编程控制等技术,数控机床可以快速适应不同的加工需求,提高生产效率。
4. 绿色化:随着环保意识的提高,数控机床将更加注重绿色化设计。
通过采用环保材料、节能技术等措施,数控机床可以降低能耗和排放,实现可持续发展。
总之,数控机床技术已经成为现代制造业的重要组成部分。
未来,随着科技的不断发展,数控机床技术将不断进步和创新,为制造业的发展提供更加强有力的支持。
高端机床数控技术研究与应用
高端机床数控技术研究与应用一、引言随着制造业的不断发展,高端机床已成为制造业重要的装备之一,而数控技术的应用则成为机床制造的重要手段。
高端机床数控技术研究与应用,对提高机床制造质量、提升生产效率具有重要意义。
二、高端机床数控技术的研究进展高端机床数控技术研究是制造业的重要一环,掌握了数控技术可以提高机床制造的精度,提高生产效率。
针对高端机床的数控技术深入研究,国内外也做了很多工作。
1. 高速高精数控加工技术高速高精数控加工技术是目前高端机床数控技术研究的热点之一,它集高速加工、高精度加工、高效加工于一体。
它的研究主要包括高精度控制、高速切削理论、高速切削力学和高速切削数学模型等方面。
它已经成功地应用于航空航天、军工、汽车等领域。
2. 多轴联动控制技术多轴联动控制技术是目前数控技术的一个重要方面,它可以实现机床在多个坐标轴上的同时运动,从而提高机床制造的载荷能力和生产效率,提高机床的加工精度和加工质量。
3. 智能控制技术智能控制技术是机床数控技术发展的一个新阶段,它主要是利用计算机技术、传感器技术、人工智能等技术和软件开发技术,实现机床全自动化智能化控制,提高生产效率和制造质量。
三、高端机床数控技术的应用高端机床数控技术已经广泛应用于航空航天、军工、汽车、模具、医疗器械等制造领域。
1. 航空航天高端机床数控技术在航空航天领域的应用,可以提高航空航天零部件制造的精度和质量,满足航空航天领域对机床制造的极高要求。
2. 军工高端机床数控技术在军工领域的应用,可以提高军工装备精度和质量,提高军工制造的效率。
3. 汽车高端机床数控技术在汽车领域的应用,可以提高汽车零部件加工效率和制造质量,提高汽车制造的效率。
4. 模具数控技术在模具制造领域的应用,可以实现模具生产过程的全自动化控制,大大提高模具制造的生产效率和精度,同时也提高了模具制造的质量。
5. 医疗器械高端机床数控技术在医疗器械制造领域的应用,可以提升医疗器械的精度和制造质量,保证了医疗器械安全性和稳定性。
数控机床发展趋势及新技术
数控机床发展趋势及新技术装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的技能技术和最基本的装备。
马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备的核心技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。
总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
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表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,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。
一、数控技术国内外现状:随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性变革,各工业发达国家投入巨资,对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中,数控技术是关键技术,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、智能化起着举足轻重的作用。
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。
数控机床的前沿技术与发展现状
《专业前沿讲座》结课论文题目:数控机床的前沿技术与发展现状数控机床的前沿技术与发展现状摘要:20世纪中期,随着电子技术的发展,自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现,给自动化技术带来了新的概念,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制,推动了机床自动化的发展,于是便产生了数控机床这个新兴的加工设备。
我国经济与国际全面接轨,进入了一个蓬勃发展的新时期。
机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到国际市场带来的压力。
大力发展我国机床制造业是改变目前现状的唯一途径。
关键词:前沿技术,创新,加工技术,现状,发展趋向。
1.数控机床的前沿技术1)机床的结构创新a.串并联结合的TriCenter。
b.超声振动加工技术。
2)高速加工机床3)多轴联动加工机床2.数控机床的优势特点及发展现状数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品,其技术范围复盖很多领域:(1)机械制造技术,(2)信息处理.加工.传输技术:(3)自动控制技术,(4)伺服驱动技术,(5)传感器技术:(6)软件技术等.计算机对传统机械制造产业的渗透.完全改变了制造业.制造业不但成为工业化的象征.而且由于信息技术的渗透。
使制造业犹如朝阳产业具有广阔的发展天地。
利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面,而加工过程是由计算机控制,所以零件的互换性强,加工的速度快。
同传统的加工设备相比,数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差,因此加工的效率可以得到很大的提高。
由于采用了自动控制方式,加工的全部过程是由数控系统完成,不象传统加工手段那样烦琐,操作者在数控机床工作时,只需要监视设备的运行状态。
所以劳动强度很低。
数控加工系统就象计算机一样,可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式,因此加工的范围可以得到很大的扩展。
1)数控机床产业的发展现状据初步统计,近年来数控机床产量持续地以年均增长超过30%的速度快速增长。
数控设备先进知识点总结
数控设备先进知识点总结一、数控设备概述数控设备是指采用数字信号控制的高精度机械设备,通过数字化的指令对工件进行加工和控制。
数控设备广泛应用于各种工业领域,如金属加工、木材加工、玻璃加工等。
数控设备的发展经历了多年的进步,已经成为现代化工业生产中不可或缺的重要设备。
二、数控设备的发展历程1. 早期数控设备早期的数控设备主要是通过继电器和逻辑电路来实现控制,控制精度较低,功能有限,但是对于一些简单的加工工作已经能够有所帮助。
2. 数控设备的智能化随着计算机技术的发展,数控设备开始使用微处理器和单片机来实现控制,提高了设备的智能化水平,使得设备能够进行更为复杂的加工工作,并具有更高的控制精度。
3. 数控设备的网络化随着互联网技术的发展,数控设备开始实现网络化控制,同时还能实现远程监控和远程控制,大大提高了设备的使用效率和操作便利性。
4. 数控设备的智能制造近年来,随着人工智能技术的不断发展,数控设备开始实现智能制造,自动学习和自我调整,以及与人工智能的通信,使得设备在加工过程中能够实现更为智能、精准的控制。
三、数控设备的先进知识点1. 高速加工技术高速加工技术是指使用高速刀具和加工设备进行加工,通过高速切削的方式来提高加工效率和加工质量。
高速加工技术能够在保证加工质量的情况下大大缩短加工时间,提高生产效率,同时还能减少工件的变形和表面质量问题。
2. 全自动化加工技术全自动化加工技术是指利用自动化设备和系统来实现工件的自动化加工,包括自动装夹、自动换刀、自动测量等功能。
全自动化加工技术能够大大降低人工干预,提高生产效率和加工精度,减少由于人为操作而产生的误差。
3. 高精度检测技术高精度检测技术是指利用先进的测量仪器和设备对加工工件进行高精度的检测和测量。
通过高精度检测技术能够对加工工件进行精确的尺寸测量和表面质量评估,保证工件的加工质量和尺寸精度的目标要求。
4. 智能加工控制技术智能加工控制技术是指利用人工智能技术对数控设备进行实时监控和控制,实现设备的自动学习和自我调整,提高设备的智能化水平。
数控前沿
多品种、单件、小批量生产和少品种、大批量生产解决方案的新发展机械工业在进入20世纪以后,存在着两种生产类型:即多品种、单件、小批量生产和少品种、大批量生产。
前者约占到机械工业总产值的70-85%左右,是机械工业的主体。
小批量,一般指一次投料小于100件的批量,进行轮番生产。
代表性的行业有航空、航天工业、船舶工业、建筑机械工业、机床工业等。
大批量生产的典型代表为汽车工业,而汽车工业的新车型和发动机等试制以及主要为大批量生产服务的模具工业仍属于单个小批量生产。
这两种类型金切加工的解决方案迥然不同。
本文从历史进程的角度,结合IMTS 2006展出的新技术作以下的概述。
多品种、单件、小批量生产1.传统的解决方案是手工操作的普通机床加上针对具体产品的专用工艺装备(以下简称工装)——专用刀具、量具、夹具、钻模、镗模等。
对效率或精度的要求越高,专用工装的数量越多;设计、制造这些专用工装的投入越大,一种产品的生产准备周期越长。
尽管普通机床可适应产品品种的变更而具备“柔性”,但专用工装设计制造的负担限制了这种解决方案的柔性。
2.1946年发明了计算机。
1952年将计算机技术和当时新创的伺服驱动技术应用于普通机床,诞生了现代的数控机床。
在这之后,经历了近30年的发展,克服了电子设备不可靠、编程异常困难和价格极为昂贵等缺点,直到上世纪70年代末、80年代初,数控技术才成熟到可以大规模应用于生产的程度,真正成为多品种、单件、小批量生产的解决方案。
由于(1)换一个程序就可以加工另一种零件,从而具备适应品种频繁更换的柔性。
(2)机床自动按事先编制的程序运转,免除人工的介入而实现了自动化。
自动化不仅提高了效率,而且提高了精度和精度保持性,从而可大幅减少为提高效率和精度的专用工装,节省设计制造专用工装的投入和缩短了生产准备周期,从而更进一步提高了它适应品种更换的柔性。
与此同时还具有高效、高精的优势,成为一个较为理想的解决方案。
数控机床前沿技术介绍1
20世纪90年代后期,出现了PC+CNC智能数控系统,即以PC机为控制系统的硬件部分, 在PC机上安装NC软件系统,此种方式系统维护方便,易于实现智能化,网络化制造。
一、数控机床的发展历程
1965 1959
小 型 集 成 电 路
1952
晶体管
数控机床
电子管
1970
小型计算机
1974 1990
微型计算机 PC+CNC
2.2 控制软件化
现在,实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型,分别代表了 数控技术的不同发展阶段,对不同类型的数控系统进行分析后发现,数控系 统不但从封闭体系结构向开放体系结构发展,而且正在从硬数控向软数控方 向发展的趋势。
传统数控系统,如FANUC 0系统、MITSUBISHI M50系统、 SINUMERIK 810M/T/G系统等。这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。 目前,这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控 系统的发展,传统数控系统已经淘汰。
“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统,如FANUC31i、30i系统、 SINUMERIK 840D系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件 技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性, 但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统,用户无法介入数控系统的核心。 这类系统结构复杂、功能强大,价格昂贵。
2.2 控制软件化
“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统 它由开放体系结构运动控制卡和PC 机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU,具有很强的运动控制 和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统,可以单独使用。它开放的函数库供 用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动 控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国Delta Tau公司用PMAC 多轴运动控制卡构造的PMAC-NC数控系统、日本MAZAK公司用三菱电机的 MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC等。 SOFT型开放式数控系统 这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给 用户最大的选择和灵活性,它的CNC软件全部装在计算机中,而硬件部分仅是计 算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种 品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在WINDOWS NT平台上,利用开 放的CNC内核,开发所需的各种功能,构成各种类型的高性能数控系统,与前几 种数控系统相比,SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比,因而最有生 命力。通过软件智能替代复杂的硬件,正在成为当代数控系统发展的重要趋势。 其典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、fidia公司的C10、C20等。
数控机床先进技术
数控机床先进技术数控机床先进技术数控机床先进技术【1】摘要:数控机床给机械制造业带来了巨大的进步,当今的数控技术功能已经十分强大,本文主要对数控机床的发展、软件驱动技术进行论述,对数控机床技术的应用与发展研究也有一些阐述,并指出未来数控机床发展的趋势,期待读者能够了解更多的数控机床及先进技术。
关键词:数控机床;先进技术;未来机床前言数控机床是装备制造业的工作母机,其技术水平的高低代表了一个国家制造业的发展水平。
数控机床是复杂的机电液系统,与其它电子产品和机械制造业不同的是,它已经具备了相对成熟的理论和可靠技术。
数控机床的先进技术已经运用到了精密高速复合加工机研发制造领域,此后随着科学技术的飞速发展和完善,其功能也将会越来越多,操作方法越来越简单,稳定性越来越好,数控机床的性价比也会越来越好,应用和发展空间广阔。
1.数控机床的概念和特点数控机床就是采用了数控技术的机床,包括主机、数控装置、驱动装置、辅助装置。
数控机床发展以及经历了三个阶段,一个是上世纪50年代的初级阶段,一个是上世纪90年代的中级阶段,第三阶段是上世纪末,数控机床普遍用于生产,柔性单元、柔性系统、计算机中央集成制造系统开始应用[1],数控技术产业化进入成熟阶段。
在未来的发展过程中,数控机床技术会出现五大特点:智能化、网络化、数字化、集成化和微型化。
这将会给制造业带来可观的经济效益。
2.数控机床的先进技术不管是国内国外,先进的数控机床都会应用到企业的核心技术,力求生产出高技术、高效益的数控机床,并根据企业自身的特点,用最低的成本生产出最高效益的产品。
还必须有科学的管理和应用,才能发挥这种技术高密度集合的数控机床的最大价值。
我国的数控技术已经形成了开放的结构体系,机床制造商通过开放平台增加自己需要的硬件和软件。
目前的先进数控技术主要有可重构技术、软件伺服驱动技术、CNC系统互联网技术和自适应技术[2]。
2.1可重构技术可重构技术使数控机床成为以用户为中心的模块化机床,用户可以根据所生产产品的变化对机床的结构、布局和加工功能进行转变,提高数控机床的生产效率,满足了不同的加工工业的需求,克服了实际批量生产过程中的数控机床功能利用低的缺点,具有很强的经济性。
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2.7 驱动并联化
并联机床作为一种新型的加工设备,已成为当前机床技术的一个 重要研究方向,受到了国际机床行业的高度重视,被认为是“自发明 数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控 加工设备”。
并联运动机床与传统机床的比较
2.7 驱动并联化
一、数控机床的发展历程
1965年,出现了第三代的集成电路数控装置,不仅体积小,功率消耗少,且可靠性 提高,价格进一步下降,促进了数控机床品种和产量的发展。 60年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC),又 称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC),使数控装置进入了以小 型计算机化为特征的第四代。 1974年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC),这 是第五代数控系统。 20世纪80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式自动编制 程序的数控装置;数控装置愈趋小型化,可以直接安装在机床上;数控机床的自动化程度 进一步提高,具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
2.6 功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多 种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。
工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、 铣镗钻车复合——复合加工中心等; 工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。 采用复合机床进行加工,减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及 中间过程中产生的误差,提高了零件加工精度,缩短了产品制造周期,提高 了生产效率和制造商的市场反应能力,相对于传统的工序分散的生产方法具 有明显的优势。 加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司 最新推出的车削加工中心是模块化结构,该加工中心能够完成车削、铣削、 钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序,可完成复杂零件的全部加工。 随着现代机械加工要求的不断提高,大量的多轴联动数控机床越来越受到各 大企业的欢迎。
2.3 高可靠度
国产数控系统平均无故障时间仅为10000
国外整机平均无故障工作时间达1000小时 以上,而国内最高只有600小时。
2.4 高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等 新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。 (1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高 转速达200000r/min; (2)进给率:最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确 加工;
数控机床前沿技术介绍
主讲:陈清霖
时间:2012-12-6
目录
1 2 数控机床的发展历程
数控机床的发展趋势
3
我国数控机床的发展现状
4
结束语
一、数控机床的发展历程
数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令), 控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床,简称数控机床。 数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的,其过程大致如下: 1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板 的加工设备。由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以适应,于是提出采用 数字脉冲控制机床的设想。 1949年,该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究,并于1952年试制成功第一台 三坐标数控铣床,当时的数控装置采用电子管元件。 1959年,数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板,出现带自动换刀装置的数控机床, 称为加工中心( MC Machining Center),使数控装置进入了第二代。
(3)加速度:1g~2g (4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在 1s左右,高的已达0.5s。国内最高的在0.7s,
2.4 高速化
德马吉(DMG)最新推出的HSC linear系列机床代表着高速切削技术的全 新时代。据介绍,这个全新的系列产品满足了全方位要求,超坚固结构设计 构成超高速运动的基础,高频高转速HSK主轴为标准配置,全部直线轴和旋 转轴全部采用直接驱动技术以确保更高动态性能和更高精度,还配备具有易 用3D功能的高性能CNC数控系统。 HSC 55 linear采用龙门结构具有超高刚 性,热对称平衡结构,标配28000r/min高速 主轴,所有轴全部采用直接驱动技术,加速 度达2g(g=9.8m/s2)。加工区的合理安排和主 轴的高转速使HSC55 linear加工中心不仅能 高速加工高硬钢材还能高速加工石墨材料。 相比市场上的其它高速切削机床,选择28 000rpm主轴作为标配,德马吉这个新主轴的 刚性更高。它不仅能降低加工中的振动,提 高表面质量,延长刀具使用寿命。据介绍, 该机床也可以配18000rpm电主轴,还可用相 同的价格选配42000rpm甚至60000rpm两种 HSC 55 linear加工中心 转速的主轴。
2.5 高精度化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、 热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。 (1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进 给,使CNC控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精 度位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;
并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚 度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性 和机动性不够等固有缺陷,在机床主轴(一般为动平台)与机座(一 般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动,通过控制杆系中杆的 长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动,可实现多坐标联动数 控加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工,具有 现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。
一、数控机床的发展历程
4 3 2 1
智能化、网络化、敏捷制造、虚拟制造
更高水平发展(2000-2012年)
柔性单元、柔性系统、自动化工厂开始应用
产业化成熟阶段(1990-1999年)
数控系统微处理器运算速度快速提高,功能不断完善、 可靠性进一步提高,监控、检测、换刀、外围设备得到了应用
发展应用阶段(1980-1989年)
先后经历电子管、晶体管、小集成电路、 大规模集成电路、小型计算机 ,微处理器等
起动阶段(1952-1979年)
二、数控机床的发展趋势
体系开放化 绿色化 8
1
系统软件化
2
多轴加工
7
发展趋势
3
控制智能化
6 功能复合化 5 高精高速高效
4 信息网络化
2.1 体系开放化
(1)行业标准化。 (2)功能部件的通用化。
20世纪90年代后期,出现了PC+CNC智能数控系统,即以PC机为控制系统的硬件部分, 在PC机上安装NC软件系统,此种方式系统维护方便,易于实现智能化,网络化制造。
一、数控机床的发展历程
1965 1959
小 型 集 成 电 路
1952
晶体管
数控机床
电子管
1970
小型计Байду номын сангаас机
1974 1990
微型计算机 PC+CNC
“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统,如FANUC31i、30i系统、 SINUMERIK 840D系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件 技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性, 但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统,用户无法介入数控系统的核心。 这类系统结构复杂、功能强大,价格昂贵。
(2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补 偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明,综 合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%~80%; (3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度,并通过仿真预测机 床的加工精度,以保证机床的定位精度和重复定位精度,使其性能长期稳定, 能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并保证零件的加工质量。 (4)机床的精度最高的达到1um
2.6 功能复合化
单一机床和复合机床对比
2.6 功能复合化
通过卡盘一次装卡就可以全工程加工 车削、铣加工、淬火、研磨 。
2.6 功能复合化
e-500H II INTEGREX e-1850V
e-800V II
2.6 功能复合化
图5 可加工出的各种齿轮形状
图4 复合加工可成功完成最复杂、高 精度零件的加工。对于加工类似镍铬 铁耐热耐蚀合金这样超硬材质,WFL 公司将提供350bar喷气断屑系统
2.6 功能复合化
在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、 换刀和主轴的升、降速上,为了尽可能降低这些无用时间,人们希望将不同 的加工功能整合在同一台机床上,因此,复合功能的机床成为近年来发展很 快的机种。 柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后,机床便能按 照数控加工程序,自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工, 以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔 和扩孔等多种加工工序。
2.2 控制软件化
“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统 它由开放体系结构运动控制卡和PC 机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU,具有很强的运动控制 和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统,可以单独使用。它开放的函数库供 用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动 控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国Delta Tau公司用PMAC 多轴运动控制卡构造的PMAC-NC数控系统、日本MAZAK公司用三菱电机的 MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC等。 SOFT型开放式数控系统 这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给 用户最大的选择和灵活性,它的CNC软件全部装在计算机中,而硬件部分仅是计 算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种 品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在WINDOWS NT平台上,利用开 放的CNC内核,开发所需的各种功能,构成各种类型的高性能数控系统,与前几 种数控系统相比,SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比,因而最有生 命力。通过软件智能替代复杂的硬件,正在成为当代数控系统发展的重要趋势。 其典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、fidia公司的C10、C20等。