淺析數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

陳志強(qiáng) 張志浩 張旭

摘 要：數(shù)控機(jī)床集計(jì)算機(jī)技術(shù)，電子技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感測(cè)量，機(jī)械制造，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，管理方式，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。? 本文主要講述了數(shù)控機(jī)床國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。介紹了數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，組成與分類，并介紹了可編程控制器（PLC）在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹了磨床的概況，以及現(xiàn)代數(shù)控磨床的特點(diǎn)，并用PLC進(jìn)行了對(duì)自動(dòng)磨床電氣系統(tǒng)的改造

關(guān)鍵詞：發(fā)展;趨勢(shì);組成;分類;概述;結(jié)構(gòu);功能;PLC

一、數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)

具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

為適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)的迅猛發(fā)展.提高企業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的競(jìng)爭(zhēng)能力，不被淘汰，各企業(yè)正積極采取有效措施，添置現(xiàn)代新設(shè)備。在數(shù)控加工技術(shù)人才方面提出更高的要求，要求所需人員即要懂得較深的理論知識(shí)，以便使大量的新技術(shù)得到利用與開(kāi)發(fā)，同時(shí)在實(shí)踐技能上更能勝任，由此可見(jiàn)，企業(yè)對(duì)數(shù)控加工技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)高級(jí)技術(shù)型人才和技能型人才的需求日益迫切。

二、數(shù)控機(jī)床概要

2.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生

制造業(yè)是生產(chǎn)物質(zhì)財(cái)富的產(chǎn)業(yè)，機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，制造 業(yè)中的絕大多數(shù)零件都直接或間接地經(jīng)過(guò)機(jī)床加工，固此機(jī)床（也稱工作母機(jī)）是制造業(yè)的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)制造業(yè)中，對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，往往采用組合機(jī)床等專用機(jī)床組成的自動(dòng)或半自動(dòng)生產(chǎn)線;對(duì)于單件或小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，一般采用通用機(jī)床加工。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，不僅要求提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，而且要求加快產(chǎn)品更撕換代的速度.這樣就導(dǎo)致了現(xiàn)代制造業(yè)中多品種、中小批量生產(chǎn)的比重不斷增加。在這樣的情況下，再采用傳統(tǒng)的加工機(jī)床就顯得不合理了.這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

①應(yīng)用專用機(jī)床生產(chǎn)線生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、產(chǎn)品不易更新（有時(shí)甚至不可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新）;

②應(yīng)用通用機(jī)床則無(wú)法大幅度地提高生產(chǎn)效率或精確地控制產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)通用機(jī)床也無(wú)法加工一些復(fù)雜度和精度要求很高的小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。相比之下，數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)恰恰滿足了這些要求。

數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。對(duì)于整個(gè)制造業(yè)來(lái)說(shuō).由于數(shù)控機(jī)床的大量使用，使得產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期明顯縮短。目前數(shù)控機(jī)床已經(jīng)遍布軍工、航空航天、汽車(chē)、造船、機(jī)車(chē)車(chē)輛、機(jī)床建筑、通用機(jī)械、紡織、輕工、電子等幾乎所有制造行業(yè)

2.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展

2.2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)史

1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類自g造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)，工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)^信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后，即在1 952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床上，從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測(cè)景和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的自動(dòng)化機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代，即1970年的第四代——小型計(jì)算機(jī)，1974年的第五代微微處理器和1990年的第六代——基于Pc（國(guó)外稱為Pc_based）。

三、國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與國(guó)際先進(jìn)水平差距逐漸縮小。數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流裝備，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展經(jīng)歷了30年跌宕起伏，已經(jīng)由成長(zhǎng)期進(jìn)入了成熟期，可提供市場(chǎng)1，500種數(shù)控機(jī)床，覆蓋超重型機(jī)床、高精度機(jī)床、特種加工機(jī)床、鍛壓設(shè)備、前沿高技術(shù)機(jī)床等領(lǐng)域，產(chǎn)品種類可與日、德、意、美等國(guó)并駕齊驅(qū)。特別是在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控超重型機(jī)床、立式臥式加工中心、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床領(lǐng)域部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。其中，五軸（軸（坐標(biāo)）聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床技術(shù)的制高點(diǎn)標(biāo)志之一。它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工，是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門(mén)迫切需要的關(guān)鍵加工設(shè)備。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于2 臺(tái)三軸機(jī)床，甚至可以完全省去某些大型自動(dòng)化生產(chǎn)線的投資，大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運(yùn)輸時(shí)間及費(fèi)用。國(guó)產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床品種日趨增多，國(guó)際強(qiáng)手對(duì)中國(guó)限制的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、五軸數(shù)控銑床、五軸龍門(mén)銑床、五軸落地銑鏜床等均在國(guó)內(nèi)研制成功，改變了國(guó)際強(qiáng)手對(duì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的壟斷局面。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的論述可見(jiàn)，目前許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)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(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)，以及數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也將更加廣闊

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