數(shù)控機床智能化精選(九篇)

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第1篇：數(shù)控機床智能化范文

關鍵詞：數(shù)控機床；性能；發(fā)展趨勢

數(shù)控機床隨著電子技術和計算機技術的進步而飛速發(fā)展，數(shù)控機床正朝著高速度、高效率、高精度、高可靠性、模塊化、智能化、高柔性、集成化、開放性等方向發(fā)展。數(shù)控機床的使用范圍越來越大，數(shù)控機床技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控機床技術的不斷發(fā)展和應用領域的不斷擴大，數(shù)控機床技術對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、航空、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用。目前我國數(shù)控機床技術主要朝以下幾個方向發(fā)展。

一、高速、高效方向發(fā)展

數(shù)控機床要大幅提高加工效率，首先要提高切削和進給速度，同時，還要縮短加工時間、降低加工成本，提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。

數(shù)控機床只有通過縮短切削時間，才可能進一步提高其生產(chǎn)率。隨著高效、大批量生產(chǎn)的需求和電子驅(qū)動技術的飛速發(fā)展，直線高速電動機的推廣與應用，開發(fā)出許多高速、高效、高精度的數(shù)控機床以滿足航空、航天、等行業(yè)的需要。由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代時間周期的縮短，航空、航空、軍事等工業(yè)加工的零件不但復雜而且品種多，也需要高效的數(shù)控機床，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低成本的生產(chǎn)。

二、高精度方向發(fā)展

從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精密加工）是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。加工精度范圍從微米級到亞微米級，乃至納米級（

當前，機械加工高精度的要求如下：普通數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密加工中心則從3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.001μm）。

三、高可靠性方向發(fā)展

高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設備的可靠性一個數(shù)量級以上。所以，并不是可靠性越高就越好，只要能滿足產(chǎn)品精度需要就行。

四、模塊化方向發(fā)展

為了適應數(shù)控機床加工結構比較復雜，精度要求較高以及產(chǎn)品更新頻繁，生產(chǎn)周期要求短，品種多、批量小的特點，機床結構模塊化，數(shù)控功能專業(yè)化，應提高并優(yōu)化數(shù)控機床的性能。近幾年來最明顯的發(fā)展趨勢就是個性化。

五、智能化方向發(fā)展

為提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面的智能化，如自適應控制、工藝參數(shù)自動生成等；為形成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系方面的智能化，如將計算機智能技術、網(wǎng)絡技術、CAD、CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體。

自適應控制智能化，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)。具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。

六、柔性化和集成化方向發(fā)展

數(shù)控機床向柔性自動化發(fā)展的方向是：從點（數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床）、線（柔性制造單元〈FMC〉、柔性制造系統(tǒng)〈FMS〉、柔性制造生產(chǎn)線〈FML〉、專用機床或數(shù)控專用機床組成的柔性制造〈FML〉）向面（工段車間獨立制造島、自動化工廠〈FA〉）、體（計算機集成制造〈CIMS〉、網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng)）的趨勢發(fā)展，另一方面向?qū)嵱眯院徒?jīng)濟性方面發(fā)展。柔性自動化技術是我國制造業(yè)發(fā)展的方向，是高端制造領域的基礎技術。數(shù)控機床系統(tǒng)能方與計算機輔助設計〈CAD〉、計算機輔助制造〈CAM〉機床自動編程的編輯程序〈CAMP〉、信息系統(tǒng)〈MIS〉連接，向信息集成趨勢發(fā)展，向智能化、網(wǎng)絡化、開放式趨勢發(fā)展。

七、開放性方向發(fā)展

第2篇：數(shù)控機床智能化范文

【關鍵詞】模具加工；數(shù)控機床；技術

模具加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與我國制造業(yè)的發(fā)展息息相關，比如它與家電行業(yè)、電子行業(yè)、汽車行業(yè)等都有很大的關聯(lián)。而模具加工離不開數(shù)控機床的應用，因此，我們必須重視數(shù)控機床的發(fā)展。一般而言，數(shù)控機床涉及很多的學科知識，比如自動檢測技術、計算機技術、精密機械技術等。

一、關于數(shù)控機床

數(shù)控機床，它的全稱為數(shù)字控制機床，即Computer numerical control machine tools，它是一種帶有控制系統(tǒng)的自動化機床。它需要充分利用數(shù)字代碼形式的信息，用以控制刀具根據(jù)給定的工作程序、軌跡以及運動速度，從而實現(xiàn)自動加工目標的機床。它的基本組成部分主要有加工程序載體、機床主體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置以及其他輔助裝置。

數(shù)控機床的特點可以從加工特點和結構特點兩個方面來分析。第一，加工特點：加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好；對加工對象的適應性強；自動化程度高，勞動強度低；有利于現(xiàn)代化管理；通信功能強。第二，結構特點：高剛度和高抗振性；高靈敏性；熱變形??；高可靠性；高進度保持性。

二、數(shù)控機床在模具加工中的應用

近年來，工業(yè)產(chǎn)品逐漸向多樣化和高性能化方向發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家對模具生產(chǎn)提出了更高的要求，即要在較短的時間內(nèi)提供高精度的模具。傳統(tǒng)的手工加工顯然滿足不了客戶的要求。因此，模具制造業(yè)需要不斷提高模具加工的生產(chǎn)效率，利用數(shù)控加工先進制造技術，推動模具加工進入以數(shù)控加工為主的新時期。

（一）數(shù)控機床在模具加工中應用的技術

模具零件加工的主要方法是數(shù)控機床加工，這種加工方法包含多種技術，一般有數(shù)控電火花加工、數(shù)控加工中心加工、數(shù)控線切割加工、數(shù)控車削加工等，所以一般特別適合那些運用于小批量、復雜表面、單件、高精度的零件加工。

（二）數(shù)控機床在模具加工中應用的范圍

數(shù)控機床在模具加工中的應用范圍非常廣泛，這里主要從三個方面來分析。

1、加工中心

這種數(shù)控加工一般都會帶有自動刀具交換裝置的數(shù)控鏜銑床。加工中心可以分為兩種，一種是利立式加工中心，其主軸為垂直方向；另外一種是臥式加工中心，其主軸為水平方向。

2、數(shù)控電火花成型機床

這是一種特種加工方法，它的原理是利用兩個不同極性的電極，將其放在絕緣體中，電極產(chǎn)生放電現(xiàn)象可以去除材料，最終完成加工。這種方法一般適用于那些形狀比較復雜的模具。

3、數(shù)控線切割機床

這種方法同數(shù)控電火花成型機床的原理一樣，只不過這里的電極是電極絲，采用的加工液則是去離子水。

三、數(shù)控機床的發(fā)展方向

我國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)正處于一個變革時期，其需求主要表現(xiàn)在汽車工業(yè)。就目前我國數(shù)控機床的發(fā)展情況來看，總體概況可以分為以下幾種：第一，產(chǎn)量總體規(guī)模逐漸擴大，現(xiàn)已居于世界的前列；第二，從常規(guī)的數(shù)控機床領域來看，產(chǎn)品的技術水平有了很大的提升；第三，隨著我國機床行業(yè)的快速發(fā)展與進步，進一步推動了產(chǎn)業(yè)組織結構的變化，其結構呈現(xiàn)出初步優(yōu)化的現(xiàn)象。

數(shù)控機床綜合了很多領域的新技術，就目前數(shù)控機床的發(fā)展來看，主要呈現(xiàn)出以下幾種趨勢。

（一）控制智能化

近年來，人工智能技術快速發(fā)展，我國模具生產(chǎn)也日漸趨向生產(chǎn)柔性化、制造自動化方向發(fā)展，這在一定程度上推動了數(shù)控機床的智能化程度發(fā)展。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。第一，加工過程自適應控制技術的發(fā)展，它能促使設備保持在最佳運行狀態(tài)，從而進一步提高了加工的精度，為設備的安全運行提供良好的保障。第二，加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇，從而提高編程效率。第三，智能故障自診斷與自修復技術。此外，還有智能4M數(shù)控系統(tǒng)、智能化交流伺服驅(qū)動裝置以及智能故障回放與自修復技術等，這些都促使數(shù)控機床向控制智能化方向發(fā)展。

（二）加工過程綠色化

隨著社會的不斷發(fā)展與進步，人們越來越重視環(huán)保，所以數(shù)控機床的加工過程也會向綠色化方向發(fā)展。比如在金切機床的發(fā)展中，需要逐步實現(xiàn)切削加工工藝的綠色化，就目前的加工過程來看，主要是依靠不使用切削液手段來實現(xiàn)加工過程綠色化，因為這種切削液會污染環(huán)境，而且還會嚴重危害人們的身體健康。

（三）網(wǎng)絡化

隨著網(wǎng)絡技術的日漸成熟，人們在數(shù)控機床領域中提出了數(shù)字制造的概念。現(xiàn)在很多的用戶在進口數(shù)控機床時，都要求具有遠程通訊服務等功能。

此外，數(shù)控機床也開始向高可靠性、功能復合化等方向發(fā)展。

四、結束語

綜上所述，隨著數(shù)控機床在模具加工中的廣泛運用，我國的數(shù)控機床技術有了很大的提升，從而保障了模具加工的質(zhì)量，促進模具制造業(yè)的快速發(fā)展。因此，人們應該不斷總結經(jīng)驗并且追求技術創(chuàng)新，推動我國數(shù)控機床的良好發(fā)展。

參考文獻：

[1]朱正方，孔亞.如何提高數(shù)控機床在模具加工中的地位[J].硅谷，2012（5）.

[2]王成.淺談數(shù)控加工技術在模具制造中的應用[J].機電信息，2010（18）.

第3篇：數(shù)控機床智能化范文

隨著1952年第一臺數(shù)控機床的問世,機械加工便開始進入了自動化發(fā)展的歷史時期,經(jīng)過不斷的發(fā)展和改造過程,數(shù)控技術有了更進一步的發(fā)展。當前的機械加工在運用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令達到了高效的控制過程。數(shù)字控制的機床采用數(shù)字編程精確工件的位置、角度以及速度,甚至是機械能量的流向,在二進制數(shù)字運算方式的計算下,以最小誤差的形式進行機械加工。數(shù)控機床采用計算機運算代替原來的硬件組裝控制,使得數(shù)據(jù)存儲和處理運算過程精細化,極大的減少了誤差。

1數(shù)控技術的當前成就及廣泛運用

數(shù)控技術是隨著數(shù)字時代的來臨廣泛應用于機械加工和制造領域的一種新型技術手段,標志著新的生產(chǎn)力的發(fā)展方向,具有劃時代的意義。目前我國的數(shù)控機床已經(jīng)取得了相當大的成就。在產(chǎn)品種類、技術水平和質(zhì)量上都較大的發(fā)展。據(jù)了解,目前我國的數(shù)控機床在市場推廣的就多達一千五百種以上,在整個金屬切削和鍛壓機械中都具有有舉足輕重的地位。

首先,數(shù)控機床的應用范圍不斷擴大。近年來,我國的機床行業(yè)在國家重點工程,以及國防軍工建設中得到了廣泛的應用,并且在航天航空事業(yè)中也不斷提高數(shù)字控制的精確度。SSCKZ80—5型五軸車銑復合加工中心在對航空、船舶、鐵路運輸行業(yè)具有高技術、高精度的技術運用,對飛機發(fā)動機主軸和起落架的加工等關鍵性的機械加工都有較重要的作用。在其他生產(chǎn)工業(yè)方面,數(shù)控技術同樣具有較大的影響作用,通過超精密球面車床的基礎設備提供,促進了照相機塑料鏡片、激光加工光路系統(tǒng)以及條形碼閱讀設備等高科技的技術加工的精細化和科學化。

其次,數(shù)字技術不斷提升。“國產(chǎn)XNZD 2415型數(shù)控龍門混聯(lián)機床充分吸取并聯(lián)機床的配置靈活與多樣性和傳統(tǒng)機床加工范圍大的優(yōu)點,通過兩自由度平行四邊形并聯(lián)機構形成基礎龍門,在并聯(lián)平臺上附加兩自由度串聯(lián)結構的A、C軸擺角銑頭,配以工作臺的縱向移動,可完成五自由度的運動。”同時,網(wǎng)絡化和集成化的數(shù)控機床創(chuàng)新是數(shù)字技術提高的表現(xiàn)之一,提高數(shù)控機床的速度和精密程度,當前我國已經(jīng)研制成功出一批速度在8000～10000r/min以上的數(shù)控機床,并且搭理推廣了CAD技術的應用。

最后,企業(yè)的數(shù)控機械化程度大大提高。據(jù)了解,當前洛陽軸研科技股份有限公司經(jīng)過不斷的研發(fā)和創(chuàng)新,已經(jīng)開發(fā)并生產(chǎn)了“8大類、13個系列、160多種電主軸及主軸單元”,高度的數(shù)字機械化大大減少了公司的產(chǎn)品生產(chǎn)成本,提高其市場競爭力;另外,2004年,陜西漢江機床有限公司“共生產(chǎn)滾珠絲杠副5萬套,滾動直線導軌副2萬套,其中為數(shù)控機床配套的高精度產(chǎn)品占產(chǎn)銷量的80%以上?！苯Y合數(shù)字資料來看,目前我國企業(yè)在數(shù)控技術的應用上達到了一個較大的,是數(shù)字技術在機械加工領域應用的重要表現(xiàn)形式。

2數(shù)控技術在機械加工中運用的發(fā)展趨勢

工業(yè)的發(fā)展是一個國家經(jīng)濟的強盛支柱,促進工業(yè)的數(shù)字化創(chuàng)新是提高工業(yè)技術的必經(jīng)之路。目前我國正處于工業(yè)化發(fā)展的中期階段,不管是汽車、鋼鐵、機械還是電子行業(yè)都對新型技術力量有較大的需求,特別是數(shù)控機床的需求量,越來越大?！皳?jù)畢馬威會計事務所分析,中國已經(jīng)超過德國,成為世界第一大機床市場,2005年市場銷售額將達到70億美元。數(shù)控機床已成為機床消費的主流。我國未來數(shù)控機床市場巨大,預計2010年數(shù)控機床消費仍將超過60億美元,臺數(shù)將超過10萬臺?！?/p>

我國當前的機械加工和制造雖然對數(shù)控技術的需求仍然與日俱增,但是對數(shù)字技術也提出了新的要求。

第一,需要更加高速、高精加工技術及裝備進行技術生產(chǎn)。

隨著數(shù)字技術的不斷進步,機械加工也面臨著新的市場需求,特別是人們對精細化的要求也越來越高,于是高速度、高精加工技術成為必然的趨勢。機械加工和制造企業(yè)利用高新技術的生產(chǎn)力縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,提高市場競爭力。像上海通用汽車公司,目前就采用了高速加工中心的生產(chǎn)線,摒棄原來的組合機床,這對通用公司來說,是一項劃時代的技術進步;另外,在加工精度上,近十年,數(shù)控機床的加工精度不斷提高,“由原來的10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3μm～5μm,提高到1μm～1.5μm,并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。”其次,國外的數(shù)控裝置MTBF值甚至已達6000h以上,伺服系統(tǒng)MTBF值達30000h,這些都標志著現(xiàn)代數(shù)控技術的可靠性不斷提高。

第二,智能化、網(wǎng)絡化的數(shù)控應用系統(tǒng)將成為機械加工中的主流。

網(wǎng)絡化是時代的需要。網(wǎng)絡技術和數(shù)字技術是21世紀生產(chǎn)生活的主要代名詞,因此,毋庸置疑,網(wǎng)絡化的數(shù)控裝備將是機械加工和制造的主流。網(wǎng)絡化的系統(tǒng)促進了機械加工生產(chǎn)線和制造系統(tǒng)信息集成的需要,是實現(xiàn)新的數(shù)控車床虛擬化、敏捷化的關鍵。在EMO2001展中,日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生產(chǎn)控制中心,簡稱CPC);日本大隈(Okuma)機床公司展出“IT plaza”(信息技術廣場,簡稱IT廣場);德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(開放制造環(huán)境,簡稱OME)等,反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。

而智能化則建立在數(shù)字技術的精細化和系統(tǒng)化上,為了促進機械加工效率的智能化和質(zhì)量的進一步提高,利用自動識別的負載模型和量身定制的運算方式進行計算。在加工過程中,簡化編程和操作,進行智能化的人機界面操作,智能監(jiān)控以及及時的系統(tǒng)診斷和維修。

3結語

綜上所述,我國數(shù)控技術在機械加工中的應用越來越廣泛,逐步達到了精細化、智能化和網(wǎng)絡化地要求,隨著數(shù)字技術的進一步發(fā)展必將有更深層次的提高,也將更進一步促進我國制造業(yè)的發(fā)展。但是,隨著數(shù)控技術的需求量和質(zhì)量要求提高,必然也將面臨各種各樣的問題,在數(shù)控領域還有很多亟待解決的問題。

參考文獻

[1] 淺談數(shù)控技術在機械加工中的應用與發(fā)展前景[J].價值工程,2011(3),2011.

第4篇：數(shù)控機床智能化范文

關鍵詞:數(shù)控機床;國內(nèi)外;發(fā)展;趨勢

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)08-0317-01

近半個世紀以來,數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。

1 數(shù)控(NC)階段(1952年-1970年)

早期計算機的運算速度低,對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理作用還不大,不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng),被稱為硬件連接數(shù)控,簡稱為數(shù)控(NC)。隨著電子元器件的發(fā)展,這個階段歷經(jīng)了三代:

(1)1952年的第一代――電子管階段

(2)1959年的第二代――晶體管階段

(3)1965年的第三代――小規(guī)模集成電路階段

2 計算機數(shù)控(CNC)階段(1970年-現(xiàn)在)

到1970年,通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件,從此進入了計算機數(shù)控(CNC)階段。到1971年,美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件――運算器和控制器,采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上,稱之為微處理器,又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。到1974年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強,控制一臺機床能力有富裕,不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高,但可以通過多處理器結構來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件,故仍稱為計算機數(shù)控。到了1990年,PC機的性能已發(fā)展到很高的階段,可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段。計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代:

(1)1970年的第四代――小型計算機階段

(2)1974年的第五代――微處理器階段

(3)1990年的第六代――基于PC階段

隨著計算機技術的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,國外各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資,對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā),提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,數(shù)控技術是關鍵技術,它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上,數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化;在智能化基礎上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術,數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù),實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理;在網(wǎng)絡化基礎上,CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體,機床聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來,我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構,CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設定,加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié),整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下,加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù),無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整,更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量,因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見,傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構,限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展,已不適應日益復雜的制造過程,因此,對數(shù)控技術實行變革勢在必行。

當今數(shù)控機床呈現(xiàn)從以下幾個發(fā)展趨勢:

(1)高速高精高效化。

速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)和帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng),同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施,機床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化。

柔性化包含數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性和群控系統(tǒng)的柔性。數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計,功能覆蓋面大,可裁剪性強,便于滿足不同用戶的需求;而群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求,使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整,從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

(3)工藝復合性和多軸化。

數(shù)控技術的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后,通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施,完成多工序、多表面的復合加工;數(shù)控技術的多軸化是以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工。

(4)實時智能化。

科學技術發(fā)展到今天,實時系統(tǒng)和人工智能相互結合,人智能正向著具有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展,而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展,由此產(chǎn)生了實時智能化控制這一新的領域。

參考文獻

[1]徐國威.國內(nèi)外數(shù)控機床的發(fā)展及應用概況[J].維普資訊.

第5篇：數(shù)控機床智能化范文

關鍵詞：數(shù)控技術　現(xiàn)狀　發(fā)展趨勢

數(shù)控技術具有可以解決高精度復雜零件加工問題；可以為產(chǎn)品增強市場競爭力；改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率；可以降低成本、提高生產(chǎn)安全；可以自動編程、減輕工人負擔等特點而廣泛應用于裝備制造業(yè)。

1　我國數(shù)控技術的現(xiàn)狀

1.1　數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地初步形成　如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠，在攻關成果和技術商品化的基礎上，建立了一批數(shù)控廠家。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，包括若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠等，如州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)等。

1.2　基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術　我國大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，掌握了數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、專機及其配套件的基礎技術，部分技術已商品化、產(chǎn)業(yè)化。

2　存在的問題

2.1　數(shù)控系統(tǒng)和功能部件發(fā)展滯后　數(shù)控系統(tǒng)和功能部件發(fā)展滯后已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產(chǎn)中檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)市場占有率只有35%，而高檔數(shù)控系統(tǒng)95%以上依靠進口。功能部件國內(nèi)市場總體占有率約為30%，其中高檔功能部件市場占有率更低。臺灣地區(qū)品牌功能部件約占國內(nèi)市場的50%，其余20%為歐盟、日本等品牌產(chǎn)品。據(jù)國家海關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2010年我國進口數(shù)控系統(tǒng)金額達18.1億美元，機床附件（含功能部件和夾具）類產(chǎn)品達16.2億美元。

2.2　高檔數(shù)控機床關鍵技術仍有較大差距　以高速、高精、復合、智能等為特征的高檔數(shù)控機床關鍵技術雖然已經(jīng)取得明顯進步，一批共性、基礎技術和新產(chǎn)品研發(fā)也有了新的進展，但與國際先進水平相比，還存在較大差距。有些關鍵技術，如：高速高精運動控制技術、動態(tài)綜合補償技術、多軸聯(lián)動和復合加工技術、智能化技術、高精度直驅(qū)技術、可靠性技術等尚需進一步突破，有些重大技術離產(chǎn)業(yè)化還有一段路程。以企業(yè)為主體、以市場為導向、產(chǎn)學研用相結合的研發(fā)體系尚未真正建立，行業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展缺乏高新技術支撐。

2.3　自主開發(fā)能力薄弱，自主品牌缺乏綜合競爭力　當前國內(nèi)數(shù)控機床企業(yè)自主開發(fā)能力建設存在著研發(fā)基礎薄弱、研發(fā)資金使用效率低、持續(xù)投入能力不足、缺乏關鍵性技術儲備和重大技術突破、人才結構不均衡、零部件支撐能力弱、缺乏完整產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)體系等問題。

3　我國數(shù)控技術的發(fā)展趨勢

3.1　高速、高精加工技術及裝備的新趨勢　為縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，高速、高精加工技術可極大地提高效率，效率、質(zhì)量是先進制造技術的主體。為此，國際生產(chǎn)工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一，日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一。

在轎車工業(yè)領域，多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，在航空和宇航工業(yè)領域，加工的零部件多為薄壁和薄筋，要對這些筋、壁進行加工，必須保證高切削速度和切削力很小的情況下，這樣這樣才能使這些剛度很差，材料為鋁或鋁合金達到很好的切割效果。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高，機身等大型零件來替代多個零件聯(lián)結方式拼裝，這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。在加工精度方面，近10年來，超精密加工精度已開始進入納米級（0.01μm），精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm。在可靠性方面，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。應用領域進一步擴大，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，主要是為了實現(xiàn)高速、高精加工。

3.2　智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢　智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面，21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。包括：智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修；如智能化的自動編程、智能化的人機界面等，為簡化編程、簡化操作方面的智能化；如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等，主要是為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化；如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成，這樣做主要是為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化。

所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），面向機床廠家和最終用戶，形成系列化，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，目前數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心，除此之外，還有結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫等。

數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如日本山崎馬扎克（Mazak）公司的“CyberProduction　Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC）；日本大隈（Okuma）機床公司的“IT　plaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場）；德國西門子（Siemens）公司的Open　Manufacturing　Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。

3.3　5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于兩臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

3.4　自動編程技術的應用　數(shù)控自動編程技術受到廣泛關注，各國的專家學者都在潛心研究自動編程系統(tǒng)。數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上按事先編制好的程序，對零件進行自動加工的一種加工工藝方法，零件加工的最終效果直接取決于數(shù)控程序編制的效率和準確率。數(shù)控編程是目前提高加工精度、表面加工質(zhì)量、加工效率以及實現(xiàn)生產(chǎn)自動化最重要的一環(huán)，在制造業(yè)中應用廣泛。數(shù)控編程分為手工編程和自動編程，對于那些程序量大、軌跡計算復雜的零件，根本不可能采用手工編程，即使能編制出加工程序，其低下的效率亦根本不能滿足市場的需求。受飛速發(fā)展的技術革命的巨大沖擊，傳統(tǒng)的機械設計和制造方式發(fā)生了根本性的變化，產(chǎn)品的設計生產(chǎn)周期越來越短，逐漸向小批量、多品種、高精高效加工的方向發(fā)展。特別是隨著計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的推廣和計算機數(shù)控加工技術的廣泛應用，計算機輔助自動編程勢在必行。自動編程是用計算機代替編程人員完成編程工作，自動生成加工指令，解決一些人工編程難以解決的難題，充分利用計算機計算速度快而準的特點，可極大地提高編程的效率和準確率。

4　結束語

在今后的發(fā)展中，應重點攻克數(shù)控系統(tǒng)、功能部件的核心關鍵技術，增強我國高檔數(shù)控機床和基礎制造裝備的自主創(chuàng)新能力，實現(xiàn)主機與數(shù)控系統(tǒng)、功能部件協(xié)同發(fā)展，重型、超重型裝備與精細裝備統(tǒng)籌部署，打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。提高國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)市場占有率，提高數(shù)控機床主機的可靠性，滿足我國航天、船舶、汽車、發(fā)電設備制造等重點領域所需的高端裝備。

參考文獻：

[1]琚素英.我國數(shù)控技術的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略思考[J].山西焦煤科技，2007，6.

第6篇：數(shù)控機床智能化范文

關鍵詞：自動化；發(fā)展趨勢；技術

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 11-0000-03

On the Development of Numerical Control Technology and Automation Machinery

Lin Yinxiang

(Jinshan University of Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou350007,China)

Abstract:With China's rapid economic development,businesses there have been increasing trend.Machine automation,intelligent,network,

increasingly high demand for mechanical and electrical integration,and further promote the automation.

Keywords:Automation;Development trends;Technology

一、引言

伴隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)也出現(xiàn)了與日俱增的趨勢。機械自動化、智能化、網(wǎng)絡化、機電一體化等要求越來越高，更進一步促進了自動化發(fā)展。目前我國的自動化制造水平已有大幅度的提升，機械自動化、智能化等逐漸替代了以前的手工操作，這也同時加快了自動化的前進步伐。

機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發(fā)展，是機技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術進步有很大的直接影響。

現(xiàn)代數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，是新一代生產(chǎn)技術，如柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等的技術基礎。近年來，隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，它的成果正在不斷的滲透到機械制造的各個領域中，先后出現(xiàn)了計算機直接數(shù)控（DNC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）等高級自動化制造技術。而這些高級自動化技術都是以數(shù)控機床為基礎的。這些新一代的生產(chǎn)技術代表了制造業(yè)的發(fā)展方向與未來。

我國和世界上的發(fā)達國家一樣，都把發(fā)展數(shù)控技術作為制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點，將數(shù)控技術向深度和廣度發(fā)展列入科技發(fā)展的重要內(nèi)容，所以把握現(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展趨勢與自動化機械制造具有重要的意義。本文就數(shù)控技術的發(fā)展趨向與機械制造自動化進行淺析。

二、數(shù)控機床的發(fā)展趨向

現(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展趨向主要是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復合化、智能化和開放式結構。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟，硬件都具有開放式結構的智能化通用數(shù)控裝置。德國SIEMENS推出的SINUMERIK8400系統(tǒng)、美國CINCINNATI的A2100系統(tǒng)、HP公司的OAC500系統(tǒng)及日本FANUC的180/210系統(tǒng)等是典型的代表，這些產(chǎn)品都是以32位微處理器核心，能實現(xiàn)上述的目標。

（一）高速化與高精度化

要達到數(shù)控設備高速化，首先要求計算機系統(tǒng)在讀入加工指令數(shù)據(jù)后，可以高速處理并計算出伺服系統(tǒng)的移動量，而且要求伺服系統(tǒng)能高速做出反應。其次，為了能在極短的空行程內(nèi)達到高速度和高行程速度的情況下保持高定位精度，必須具備高加（減）速度和高精度的位置檢測系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。此外，主軸轉(zhuǎn)速、刀具交換、進給量、托盤交換等各種關鍵組成部分要能實現(xiàn)高速化，并需要重新考慮設備的全部特性，即實現(xiàn)從基本結構到刀架的一個轉(zhuǎn)換過程。

采用32位微處理器，是提高CNC速度的有效手段，已漸漸成為國內(nèi)外生產(chǎn)廠家的必要選擇，其主頻可達到幾十至幾百兆。如日本FANUC的15/16/18/21系類CNC，其最大的進給速度可達120m/min。

在高速化的數(shù)控設備中，提高主軸轉(zhuǎn)速一直是重點。高速加工的趨勢和對高速主軸的需求將繼續(xù)下去。主軸高速化主要采用內(nèi)裝式主軸電動機，使主軸驅(qū)動不必通過變速箱，直接把電動機與主軸連成一體后轉(zhuǎn)入主軸部件，從而達到大大提高主軸轉(zhuǎn)速的目的。目前機械傳動的主要方法仍然是滾珠絲桿傳動，有研究表明滾珠絲桿在1g加速度下，在臥式機床上能穩(wěn)定可靠的工作，若再提高0.5g則會出現(xiàn)問題。采用直線電動機技術可以很好解決這個問題。例如：在臥式加工中心使用直線滾珠導軌，可使切削進給速度高于箱式導軌結構，剛度和磨損壽命高于傳動的滾珠導軌。

提高數(shù)控設備的加工精度，一般通過減少數(shù)控系統(tǒng)的制造誤差和采用補償技術來達到。在減少數(shù)控系統(tǒng)控制誤差方面，常采用提高系統(tǒng)的分辨率，及微小的程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使CNC控制單位精度化，提高位置精度。而位置伺服系統(tǒng)常用前饋控制與非線性控制方法提高加工精度。在采用補償技術方面，除了齒輪隙補償、絲桿螺距補償?shù)牡毒哐a償?shù)燃夹g外，近年來設備的熱變形誤差補償和空間誤差補償?shù)木C合補償技術已成為研究的熱點課題。科學研究表明，綜合誤差補償技術的應用可減少加工誤差%60~%80。由于計算機運算速度和主軸轉(zhuǎn)度的較大提高，已開發(fā)出具有真正零跟蹤誤差的現(xiàn)代數(shù)控裝置，能滿足現(xiàn)代數(shù)控機床的工作要求，使機床可以進行進給速度和高精度加工。

（二）復合化

復合化包含工序復合化和功能復合化。工件在一臺設備上一次裝夾后，通過自動換刀等各種措施，來完成多種工序（如車、銑、鏜、鉆）和表面的加工。達到替代多機床和多裝夾的加工，減少裝卸時間，節(jié)省工件搬運時間的目的，提高每臺機床的加工能力，減少半成品庫存量，又能保證和提高興位精度，從而打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程。從近期發(fā)展趨勢看，加工中心主要是通過主軸頭的立臥自動轉(zhuǎn)換和數(shù)控工作臺來完成五面和任意方位上的加工。另外，磨削或車削復合加工中心也呈現(xiàn)出上升的勢頭。

（三）智能化

隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，并未適應制造業(yè)生產(chǎn)高度柔性化、自動化的需要，數(shù)控設備的智能化程度在不斷提高，形成了以下四種較成熟的人工智能。

1.應用自適應控制技術

數(shù)控系統(tǒng)能檢測對自己有影響的信息，并自動連續(xù)調(diào)整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。如：可通過監(jiān)控切削過程的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切切削力及零件加工質(zhì)量等，實現(xiàn)自適應調(diào)節(jié)，以提高加工精度和減小工件表面粗糙度。

2.智能交流伺服系統(tǒng)

這種驅(qū)動裝置可以自動識別電動機及負載的轉(zhuǎn)動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)。目前已開始研究能自動識別負載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能伺服系統(tǒng)包括智能化主軸交流伺服驅(qū)動裝置和智能化進給伺服驅(qū)動裝置。

第7篇：數(shù)控機床智能化范文

[關鍵詞]態(tài)化、智能化、客戶化。

中圖分類號：F426.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）18-0230-02

The Development And Innovation Of CNC Machine Tools Industry

SUN Ying

（Sichuan Vocational and Technical College of Communications ，Chengdu 611130， China.）

[Abstract]With the development of science and technology and the social economy， CNC machine tools is developing toward ecologization intellectualization and customization.This paper introduces innovation and new thought of CNC machine tools in the control system， driving system and structural design.

[Key words] ecologization intellectualization and customization.

在科學技術發(fā)展，用戶需求多樣化，環(huán)境保護意識強化的壓力下，未來數(shù)控機床將體現(xiàn)三個特征：①生態(tài)化。機床作為制造業(yè)的能耗產(chǎn)品，必須體現(xiàn)節(jié)能減排和生態(tài)設計。②智能化。未來智能化的機床具備思考、自適應和最優(yōu)加工的高智商。③客戶化。采用模塊化、可重構和柔性化的解決方案，使機床可滿足千變?nèi)f化用戶需求。目前，數(shù)控機床的創(chuàng)新和新技術的應用主要體現(xiàn)在機床結構配置、驅(qū)動技術、數(shù)控系統(tǒng)，以及能源和生態(tài)設計等多方面，涉及的技術領域越來越廣。

1 機床結構的優(yōu)化配置

1.1 機床設計的新方法

傳統(tǒng)的機床設計是機電分離設計。由于數(shù)控機床高速運動的機電一體化設備，其動態(tài)性能很大部分取決于機電耦合共同效應，因此，現(xiàn)代機床設計的新思路是在機床結構設計階段就應用多體機電耦合仿真技術和有限元分析進行優(yōu)化設計。

德國斯圖加特大學機床控制研究所提出了機床硬件在環(huán)（Hardware in the Loop）和多剛體耦合的機電一體化仿真技術，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)和機床數(shù)學模型的集成仿真。仿真時，機床的運動及其特性通過三維動畫和曲線顯示，得到機床的動態(tài)特性，并進行數(shù)控系統(tǒng)與機床的匹配驗證及控制參數(shù)的優(yōu)化。還可將機床切削加工的物理過程融入仿真驗證中，并預測工件的表面質(zhì)量和加工過程的穩(wěn)定性。機電一體化集成設計有效解決了機床與系統(tǒng)的匹配問題，提高了設計的準確度，大大縮短了設計周期。

1.2 機床結構配置的創(chuàng)新

機床結構配置主要取決于機床的運動組合，對應于一種運動組合可能有多種結構配置方案。機床結構設計關系到機床整體性能的提升。機床結構配置的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在運動件的輕量化、功能的復合度高、整體結構的模塊化等。下面例舉兩個結構配置創(chuàng)新的案例。

（1）虛擬軸配置

德國Alfing公司的AS600機床采用模塊化結構配置和零機械傳動方案。機床由底座和立柱、回轉(zhuǎn)工件臺、托盤交換裝置、刀具交換裝置4大模塊組成。機床的X軸為虛擬軸，X軸的移動由Y軸移動和X軸旋轉(zhuǎn)兩個運動合成。如圖1所示，在封閉框架的立柱中配置上下移動的滑座，實現(xiàn)Y軸運動，滑座下方的主軸滑枕可伸縮，實現(xiàn)Z軸運動。而X軸的移動則是由Y軸和主軸滑枕繞滑座中心的轉(zhuǎn)角相互配合實現(xiàn)，即 ，其最大行程達650mm，這種虛擬軸的配置簡化了機床結構。

（2）復合配置

MAG自動化集團Hessapp 公司的DVT系列立式車床采用倒置與正置復合的結構配置。如圖2所示，倒置結構是工件裝夾在主軸上，從上面移向刀具并完成兩個方面的進給，配置固定不移動的轉(zhuǎn)塔刀架。倒置加工時產(chǎn)生的切屑和冷液能及時墜落到廢料箱，可提高加工精度和降低熱量。同時，倒置的主軸兼作裝卸機械手，可將工件由機械夾爪放置在傳送帶上?？梢?，倒置式立車是縮短輔助時間、提高生產(chǎn)速度的新型結構配置。

2 驅(qū)動系統(tǒng)及技術熱點

2.1 主軸單元

隨著高速加工的普及，電主軸和主軸單元的智能化成為發(fā)展創(chuàng)新的目標。

（1）電主軸及關鍵問題的解決

電主軸將主軸單元的機電兩部件的結構和功能集成為一體，是高端數(shù)控機床實現(xiàn)高速和高效加工的重要結構。

不過，電主軸在帶給機床高速性能的同時，自身也存在諸多需解決的問題，最突出的是熱量。電主軸的轉(zhuǎn)速大多在10 000 r/min以上，其中，軸承和電機繞組是主要的高溫熱源。減少熱量的主要解決方案是：軸承采用油―氣系統(tǒng)，從外環(huán)油孔以脈沖油的方式向滾珠噴射微量油―氣混合物，以、清潔和冷卻軸承。電機繞組則采用強制氣冷或水冷系統(tǒng)減小熱量的產(chǎn)生，其中，以水冷的效果較好。

（2）主軸單元的智能化

主軸在高速加工時，由于溫度變化和慣性力的影響都會產(chǎn)生微小的Z軸位移。對亞微米級或納米級的精密加工而言，這種位移是不容忽視的，必須加以補償。目前，主軸單元的智能化創(chuàng)新體現(xiàn)在主軸單元采用各種傳感器，開發(fā)對工況進行時實監(jiān)控、預警、可視化同，以及精準的補償?shù)墓δ堋?/p>

瑞士GFAC集團Step-Tec公司開發(fā)了具有高智能化的電主軸intelliSTEP 智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)由三維振動測量V3D傳感器、RFID工況記錄、優(yōu)化模塊SMD20和工況分析軟件SDS組成，可以控制和優(yōu)化電主軸的工況，如主軸端軸向位移、溫度、振動、刀具拉桿位置等。

其中，振動控制Vibroset 3D技術是在電主軸的前軸承附近安裝了基于MEMS技術的加速度傳感器，作為機床主軸的“黑匣子”。三維的加速度計實時記錄3個軸（X，Y，Z）的加速度值，最高可達±50 mm/s2。在故障發(fā)生時，能再現(xiàn)主軸的工況，并通過數(shù)據(jù)接口傳至數(shù)控系統(tǒng)，借助SDS分析軟件找出故障的原因，有助于主軸單元有針對性的改進與優(yōu)化。

2.2 進給系統(tǒng)

未來數(shù)控機床的進給系統(tǒng)創(chuàng)新體現(xiàn)在降低能源消耗，發(fā)展模擬仿真軟件工具，提高機床的可重構性等方面。

（1）直線電機

直線電機將進給系統(tǒng)的機電兩部件的結構和功能集成為一體。由于直線電機的一階固有頻率僅取決于電機的電氣特性，以目前技術水平推算，其一階固有頻率約為165 Hz，遠高于滾珠絲杠驅(qū)動。同時，直線電機驅(qū)動實現(xiàn)了“零”機械傳動，因此，直線電機實現(xiàn)了加速快、速度高、定位準、伺服帶寬大和可靠性等優(yōu)點，成為高端數(shù)控機床進給系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

不過，值得注意的是直線電機的加速性只有在承載量較小時優(yōu)于滾珠絲杠驅(qū)動。同時，直線電機的價格大約是伺服電機的3倍，因此，滾珠絲杠驅(qū)動方案的成本僅為直線電動機驅(qū)動的75%。

（2）進給傳動系統(tǒng)的創(chuàng)新技術

目前，針對進給傳動系統(tǒng)的機械傳動機構的易磨損、振動、壽命低、速度低等現(xiàn)狀，有以下幾個創(chuàng)新技術應用。

① 低預緊力螺母結構

滾珠絲杠螺母采用預緊來消除間隙，但降低了滾珠絲杠精度、最大荷載和壽命。解決這一矛盾的結構創(chuàng)新，是在一對滾珠螺母和中間墊片之間，加入兩個彈性墊圈。測試顯示，此技術使3 kN預緊力可與無此技術的5.5 kN預緊力等效，滾珠絲杠的壽命可由0.4×109轉(zhuǎn)提升至1.8×109轉(zhuǎn)。

② 導軌阻尼裝置

滾珠絲杠螺母的一階固有頻率限制了進給裝置的最高速度。解決此問題的結構創(chuàng)新，是在工作臺上增加類似線性導軌滑塊的制動裝置（即主動阻尼裝置），如圖3所示 。通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生指令，利用壓電陶瓷壓向?qū)к壱栽黾幽Σ?，從而改變阻尼性，使系統(tǒng)在一階固有頻率處的振幅大幅降低。研究表明，此技術使進給系統(tǒng)的最高變向頻率由8 Hz提升至16 Hz。

③ 柔性滾珠絲杠軸承

提高滾珠絲杠系統(tǒng)變向頻率的另一創(chuàng)新，是通過改良絲杠軸承來改善滾珠絲杠系統(tǒng)的動力特性。解決方案有被動和主動模式兩種。被動模式是將固定軸承改為柔性材料制造，此材料只有絲杠剛性1%，使絲杠可軸向伸縮，以改變進給系統(tǒng)的阻尼性。主動模式是在絲杠軸承殼內(nèi)安裝壓電陶瓷，由控制系統(tǒng)產(chǎn)生指令，使壓電陶瓷向支承絲杠的滾珠軸承外圈施加軸向壓力，以改變進給系統(tǒng)的阻尼性。

3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展新趨勢

航空航天、精密模具、微電子產(chǎn)品等行業(yè)的飛速發(fā)展，對機械加工的軌跡精度和表面質(zhì)量提出了很高要求。為適應行業(yè)需求，數(shù)控系統(tǒng)的創(chuàng)新點體現(xiàn)在運動控制策略、運算精度及運算速度等方面的重大突破。

1.高精度插補及運動控制技術

目前，中高端數(shù)控系統(tǒng)已廣泛采用納米插補及運動控制，甚至精密到了皮米。納米插補運動控制要求插補運算周期至少應控制在100μs級，編碼器的分辨率達到每轉(zhuǎn)百萬線以上。高精密插補運算不僅解決了軌跡計算精度的問題，還涉及到前瞻平滑處理、減小運算周期、提升伺服動態(tài)響應及精度，以及提高編碼器分辨率等先進技術。如FANUC 30i和三菱M700系統(tǒng)實現(xiàn)了納米插補運算，安德龍的Antronic 3060實現(xiàn)了皮米插補運算，西門子828D采用了80位浮點計算精度進行插補運算。先進的數(shù)控系統(tǒng)已采用NURBS樣條插補來實現(xiàn)高效曲面加工。樣條插補通過連續(xù)的運動控制，不頻繁改變運動方向，有效避免了不必要加速和制動，效能節(jié)約可達60%。如西門子的“精優(yōu)曲面”技術，F(xiàn)ANUC的納米平滑技術，以及海德漢通過定義加工時間、精度和粗糙度的不同優(yōu)先策略來實現(xiàn)高效的曲面加工。

2.網(wǎng)絡化全數(shù)字系統(tǒng)體系

為了提高系統(tǒng)的運算能力、控制速度、可靠性和適應性，各種實時總線技術廣泛應用于控制體系中?？偩€技術將Soft PLC和安全協(xié)議整合在一起，簡化了系統(tǒng)間的連接，使機床多通道多軸聯(lián)動復雜控制成為可能。如西門子840D可擴展控制軸31個、10個通道以及10個工作方式組。廣泛應用的專用總線有：FANUC的FSSB、西門子的Drive-CLiQ，海德漢的HSCI和意大利FIDIA的FFB；標準總線有：博世力士樂的SERCOS 和三菱的CC-LINK等。

3.基于STEP-NC的集成

基于G代碼程序控制的數(shù)控系統(tǒng)是被動的軌跡和邏輯控制的“控制者”。目前，以零件加工特征為基礎的STEP-NC技術，使數(shù)控系統(tǒng)成為加工任務自主規(guī)劃的智者。基于STEP-NC技術的集成系統(tǒng)的工作流程是：首先由CAD系統(tǒng)生成STEP文檔，通過AP203接口轉(zhuǎn)化為STEP-NC后，輸入到CAM系統(tǒng)，再借助零件加工特征及工藝模型生成STEP-NC加工程序。此后，由數(shù)控系統(tǒng)自主決定如何加工，并指揮機床完成相應加工。同時，機床的工況及時反饋回數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)及時調(diào)整加工參數(shù)和策略，輸入至CAM系統(tǒng)，對STEP-NC編程產(chǎn)生影響。可見，基于STEP-NC技術的集成系統(tǒng)使數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了自主規(guī)劃、實時調(diào)整的智能化全過程。

4.開放式的客戶化應用系統(tǒng)

隨著加工零件的復雜化、個性化，高端數(shù)控系統(tǒng)的客戶化占有比例超過了75%?？蛻艋瘧靡髷?shù)控系統(tǒng)能對機床制造商和最終用戶開放。為此，開放式的客戶化應用系統(tǒng)成為用戶期望的數(shù)控系統(tǒng)結構，它擁有標準化的軟硬件體系結構、方便擴展、網(wǎng)絡功能和客戶化應用軟件等特點，以適應個性化要求，并體現(xiàn)出可移植性、可重組性、互操作性等特征。

4 機床的節(jié)能與生態(tài)設計

作為大能源消耗的機床要想具有可持續(xù)發(fā)展的前景，必須強調(diào)節(jié)能減排和提高能效。綠色制造、生態(tài)設計是未來數(shù)控機床發(fā)展的新方向。

機床對環(huán)境的影響主要源于耗電所產(chǎn)生的溫室氣體排放量和碳氫燃料，其中，直接用于加工的耗電量僅占總量的25%，可見，提高機床的能效具有很大潛力空間。不過，要注意的是機床的耗電不是一個穩(wěn)態(tài)的過程，特別是換刀、工作臺起動、制動時出現(xiàn)峰值。

為此，德國力士樂公司提出了機床節(jié)能的全面解決方案4EE（Four Energy Efficiency，4EE ），涉及以下4方面：①采用高能效的部件。如采用效率達95%～97%的永磁同步電機、直線電機 和力矩電機等直接驅(qū)動方式，減少機械傳動，可提高效能潛力達50%。②實現(xiàn)能源再利用。如儲存電機制動期間的過剩能量，以便在需要時提供短時間的大能量，可節(jié)能潛力達80%。③按需使用能源。如采用變頻液壓泵和冷卻液泵，按需提供能源，可節(jié)能潛力達20%～80%。④能源系統(tǒng)的優(yōu)化設計。通過仿真、項目規(guī)劃和咨詢，實現(xiàn)系統(tǒng)化的總體概況分析，以及利用智能控制器實現(xiàn)工藝流程的最優(yōu)化。

又如德國因代克斯INDEX公司的R200車銑加工中心實施提高能效的主要措施有：①優(yōu)化機床部件重量；②配置能量再生裝置；③對于耗能大的能源裝置設置待機模式；④采用優(yōu)化匹配的材料和小摩擦系數(shù)的軸承；⑤采用智能化冷卻系統(tǒng)。其中，智能化冷卻新方法在確保機床獲得正常冷卻的同時，將運行中的廢熱進行回收，用于車間供暖或其他需要熱源的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

數(shù)控裝備的創(chuàng)新不僅是機床行業(yè)本身發(fā)展的需要，更能帶動相關產(chǎn)業(yè)的技術革命，以及產(chǎn)業(yè)結構的轉(zhuǎn)型升級。隨著科學技術的進步，數(shù)控技術將在創(chuàng)新中不斷發(fā)展。生態(tài)機床、聰明機床和個性化機床將引領數(shù)控裝備的發(fā)展方向，成為主流產(chǎn)品。

參考文獻

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第8篇：數(shù)控機床智能化范文

1 數(shù)控技術的發(fā)展歷史 

數(shù)控技術的發(fā)展前后一共經(jīng)歷了硬件數(shù)控時代和軟件數(shù)控時代兩個階段，硬件數(shù)控時代起自1952年的電子管時代，最終發(fā)展到1965年小規(guī)模的集成電路時代。軟件數(shù)控時代從1970年的小型計算機開始，經(jīng)歷微處理時展到基于個人計算機的數(shù)控時代。 

當前數(shù)控機床的構成主要包括三個基本構件——機床主體，數(shù)控裝置和伺服機構。其中伺服機構通過依靠先進傳感器，調(diào)速裝置等技術，經(jīng)歷了開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)三個發(fā)展階段，從而使機床運行穩(wěn)定性得到質(zhì)的提高。而數(shù)控裝置包括程序讀入裝置，從而實現(xiàn)點位控制、直線控制和連續(xù)軌跡控制。 

2 數(shù)控技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 

當前我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但同國外先進國家比較仍存在不小的差距。主要體現(xiàn)在技術含量不高、低端產(chǎn)品過剩、高端產(chǎn)品不足、自有獨創(chuàng)技術缺乏，高質(zhì)量的功能部件仍然依靠進口或者靠合資生產(chǎn)。比如我國機床數(shù)量已達300萬臺高居世界第一，但數(shù)控化率才僅僅不到2%，大大低于西方發(fā)達國家。這已成為我國走向高端制造業(yè)的現(xiàn)實瓶頸。 

在國外，目前絕大多數(shù)國外生產(chǎn)的數(shù)控機床，已廣泛采用了32的系統(tǒng)，而國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機床由于受到進口技術的限制，大多采用的是16的系統(tǒng)。這就使得國產(chǎn)數(shù)控機床在功能上就先天不足，與國外數(shù)控機床相比，有明顯的差距。不論是加工中心或是數(shù)控車削中心，這類新型的數(shù)控設備均顯示出能滿足許多復雜零件在批量生產(chǎn)中的強大的生產(chǎn)力，一般均具有4～5軸連動，一次裝夾可進行多面加工的功能。特別是隨著計算機在機器制造的各個領域的廣泛應用，機床設備越來越趨向柔性化、智能化、多功能化。 

3 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢 

從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，主要體現(xiàn)為以下發(fā)展趨勢： 

3.1 性能發(fā)展趨勢 

第一智能控制。在數(shù)控技術領域智能控制已經(jīng)成為主要的發(fā)展方向，智能控制更體現(xiàn)為實時智能控制，模糊控制，學習控制，網(wǎng)絡控制能領域。比如在數(shù)控系統(tǒng)中往往包含有故障自動診斷系統(tǒng)，刀具自動管理系統(tǒng)，編程專家系統(tǒng)等多個模塊，實現(xiàn)數(shù)控機床的提前預測，動態(tài)反饋，事后修正等多項功能。 

第二工藝合成化?，F(xiàn)在的數(shù)控技術共建往往通過各種自動化技術，完成多工序、多表面的復雜加工過程。特別是伴隨人工智能技術的不斷進步，實時系統(tǒng)和人工智能相結合，實現(xiàn)了實時系統(tǒng)智能化復雜化的發(fā)展趨勢。西門子著名的880系統(tǒng)控制軸數(shù)已經(jīng)可以達到驚人的24軸，讓人嘆為觀止。 

第三高效化。效率是機械技術核心的指標，伴隨伺服系統(tǒng)高速芯片，多 CPU技術應用，數(shù)控機床的高速度、高精度已顯著提高，效率也有了質(zhì)的飛躍。為了便于滿足不同用戶的需求；群控制系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)，能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控制系統(tǒng)的效能，以減少工序。 

3.2 功能發(fā)展趨勢 

用戶界面人性化設計。眾所周知作為數(shù)控系統(tǒng)和使用者之間的對話紐帶，由于用戶不同，用戶界面也千差萬別，開發(fā)用戶界面是一項繁瑣的工作。當前圖形界面廣泛使用，大大提高了界面的人性化設計，通過藍圖和快速編程，3D彩色動態(tài)界面，各類虛擬仿真技術，能實現(xiàn)各類視圖的不同方向和角度的真實模擬和大小的多層縮放。這些可視化的發(fā)展使人機交流進入了圖像動畫時代，而不是過去呆板的文字語言表達。 

當前虛擬現(xiàn)實技術廣泛應用使數(shù)控技術進入了新的時代。特別是可視化技術和虛擬環(huán)境技術的結合，如無圖紙技術和虛擬樣機技術等對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品額成品，減少設計的周期有重要的價值。 

此外多媒體技術應用化，多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著客觀的意義。 

3.3 體系結構的發(fā)展趨勢 

數(shù)控技術在體系結構方面也有了顯著的發(fā)展。通過互連技術和封裝技術的結合，降低了數(shù)控車床的互連的數(shù)量和長度，改進了數(shù)控車床的組件尺寸，降低了產(chǎn)品的價格，提高了系統(tǒng)的安全和可靠性。 

此外通過硬件模塊化，實現(xiàn)了數(shù)控車床系統(tǒng)的標準化和集成化。根據(jù)不同的功能，將各種功能模塊做成標準的系列化產(chǎn)品，通過各類模塊的組合，如通信模塊、儲存器模塊、伺服模塊等，實現(xiàn)各類檔次的數(shù)控車床產(chǎn)品類型。而加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術、CAD、伺服控制等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)數(shù)控技術的集成化、網(wǎng)絡化、無人化。 

4 結語 

總之，數(shù)控技術日新月異，當前我國正在推進2030年制造強國戰(zhàn)略，數(shù)控技術占據(jù)著基礎的作用，結合“十三五”規(guī)劃，對當前的數(shù)控發(fā)展技術和方向進行分析，確定我國的數(shù)控技術發(fā)展戰(zhàn)略，引領我國今后若干年的數(shù)控技術發(fā)展。我們應堅持質(zhì)量為本，創(chuàng)新為基，堅持可持續(xù)發(fā)展的總方針，有所為有所不為，研究發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機床整機等數(shù)控基礎技術，提升我國制造業(yè)的技術水平，使我國制造業(yè)真正走向高端。 

[參考文獻] 

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第9篇：數(shù)控機床智能化范文

【關鍵詞】FMS；NC；RPM；機械設計制造

數(shù)控技術，柔性制造系統(tǒng)，快速原型制造技術已經(jīng)成為機械設計制造中主流應用技術，特別是三種技術與其他技術的混合應用對機械設計產(chǎn)生了不可估量的作用，對于機械設計的改進和創(chuàng)新有巨大作用。

一、數(shù)控技術（NC）發(fā)展歷程

數(shù)控技術（NC）指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數(shù)控技術通常是與位置、角度、速度等機械量和與機械能量相關開關量。數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算誕生了這項技術。特別是1952年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史劃時代的事件，推動了機械設計制造及自動化的發(fā)展。數(shù)控技術的應用給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化領域一份子，隨著數(shù)控技術的應用領域的擴大和不斷發(fā)展，對汽車輕紡船舶等制造領域起著越來越重要的作用，因為現(xiàn)展的趨勢是裝備的數(shù)字化，控制的自動化和人工的高效率化。高速、高精加工技術極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。數(shù)控機床進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min，極大的提高了工作效率和公司效益最大化。在加工精度方面，普通級數(shù)控機床的加工精度由10 m提高到了5 m，精密級加工中心從3 m～5 m提高到1 m～1.5 m，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01 m）。國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為數(shù)控技術發(fā)展的主要趨勢。當代數(shù)控裝備具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化和簡化編程、簡化操作方面的智能化。

二、柔性技術（FMS）發(fā)展歷程

隨著科學技術的發(fā)展，產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的已經(jīng)成為公司創(chuàng)造效益的重要保證。產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期短，產(chǎn)品的復雜程度高，這對產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)提出了很高的要求，但是柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的。品種單一、批量大、設備專用、工藝穩(wěn)定、效率高，構成規(guī)模經(jīng)濟效益；多品種、小批量生產(chǎn)的加工形式在相似的情況下，頻繁的調(diào)整工夾具會使工藝穩(wěn)定難度增大，生產(chǎn)效率勢受到影響。這為柔性制造系統(tǒng)的提出和建立做出了鋪墊。柔性制造指在計算機支持下，能適應加工對象變化的制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)有三種類型：柔性制造單元，柔性制造系統(tǒng)和柔性自動生產(chǎn)線。柔性制造系統(tǒng)包括自動加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。其優(yōu)點是設備利用率高、在制品減少80%左右、生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量高、運行靈活和產(chǎn)品應變能力大。下圖是柔性制造系統(tǒng)的流程圖。

三、快速原型技術（RPM）發(fā)展歷程

在機械設計制造中，快速原型技術（RPM）主要用于快速概念設計原型制造、快速模具原型制造、快速功能測試原型制造及快速功能零件制造。快速概念設計原型制造和快速模原型制造由于計算機和cad、solidworks等設計和建模軟件的不斷發(fā)展以及社會中機械的需求，這兩個方面將是學習的重點。快速測試型制造使用范圍有限，只能輔助快速概念設計原型制造?？焖俟δ芰慵圃斓募夹g難度很大，當前的技術不支持該功能，因此只能作為研究方向看待。由于大型模具的制造難度大以及RPM在模具制造方面的優(yōu)勢，可以知道將來快速原型技術將在大型制造中占很大的比重。為了是RPM得到普及和發(fā)展，我們必須追求RPM的更快的制造速度、更高的制造精度、更高的可靠性；RPM設備的使用外設化，操作智能化，從而使RPM設備的安裝和使用變得非常簡單，不需專門的操作人員；必須使RPM行業(yè)標準化，融合整個產(chǎn)品制造體系。

數(shù)控技術（NC），柔性制造系統(tǒng)（FMS），快速原型制造技術（RPM）是機械設計制造及其自動化的重要的技術，但是這些技術在當前的科技發(fā)展的條件下并不成熟，因此需要機械設計的人才投身到這些領域進行研究，從而使這些技術更快更好的發(fā)展。

參考文獻