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文档之家› 第七章数控技术的发展趋势共57页
第七章数控技术的发展趋势共57页
2019
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年度
Ra——表面粗糙度(um),δ——加工误差(um),
Vf——进给速度(mm/min),Vc——切削速度(m/min)
图 数控机床的高速化对加工质量的影响
(1) 智能化适应控制技术
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图 智能化适应控制下的进给速率
(2) 自动编程技术
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(3) 具有故障自动诊断功能
第二次世界大战以后,美国 为了加速飞机工业的发展, 要求革新一种样板加工的设 备。 1948年,美国帕森斯 (Parsons)公司在研制加工 直升飞机叶片轮廓检查用样 板的机床时,提出了数控机 床的初始设想。
安冶学院 1952年,美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界
上第一台数控机床。
麻省理工学院(MIT) 伺服机构实验室
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并联运动机床布局的基本特点是,以机床框架为固定平 台的若干杆件组成空间并联机构,主轴部件安装在并联机 构的动平台上,改变杆件的长度或移动杆件的支点,按照 并联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹。
6 基于PC(PC-BASED)的数控:20世纪80年代,基于PC开发式数控
系统。
二个阶段
1952~1955,电子管
硬 件 数 1955~1959,晶体管 控
1959~1965,小规模集成电路
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1970s (1970~1974),小型计算机
计 算 机 1974-微处理器 (MCNC) 数 1979超大规模集成电路 (VLIC) 控
2)机床结构技术上的突破性进展当属20世纪90年代中期问世的 并联机床。
并联机床是机器人技术、机床结构技术、现代伺服驱动技术和数控 技术相结合的产物,被称为“21世纪的机床”
并联运动机床
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并联运动机床是以空间并联机构为基础,充分利用计算
机数字控制的潜力,以软件取代部分硬件,以电气装置和 电子器件取代部分机械传动,使将近两个世纪以来以笛卡 尔坐标直线位移为基础的机床结构和运动学原理发生了根 本变化。
1994~ PC-NC.
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§7-2 数控技术的发展趋势
1、 5、提高数控系统的可靠性 6、 实现数控装备的复合化 7、 CAD/CAM/CNC一体化,实现数字化制造
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随着计算机技术的发展,数控技术不断采用计算机、 控制理论等领域的最新技术成就,使其朝着下述方向 发展。
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(4) 智能寻位加工
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传统的数控系统都是专门、具有不同的编程语言、非标准人机接口、 多种实时操作系统、非标准的硬件接口等特征,造成了数控系统使 用和维护的不便,也限制了数控技术的进一步发展。为了解决这些 问题,人们提出了“开放式数控系统”的概念。
概念最早见于1987年美国的NGC(Next Generation Controller)计划, NGC控制技术通过实现基于相互操作和分级式的软件模块的“开放式 系统体系结构标准规范(SOSAS)”找到解决问题的办法。一个开放 式的系统体系结构能够使供应商为实现专门的最佳方案去定制控制 系统。
1、加工高速化、高精度化
(1)高速化
可充分发挥现代刀具材料的性能 ,可大幅度提高加工效率、降低 加工成本,提高零件的表面加工 质量和精度。
高速CPU芯片 主轴高速化,采用电主轴 采用全数字交流伺服 机床动、静态性能的改善
上世纪90年代以来,高速主 轴单元(电主轴,转速 15000-100000r/min)、 高速进给运动部件(快移速 度60~120m/min,切削进给 速度高达60m/min)、高性 能伺服系统以及工具系统都 出现了新的突破。
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1 电子管:1952,Parsons Corp.,MIT,美空军后勤司令部合作,第一台立式
铣;
2 晶体管、印刷电路:1959,晶体管元件的出现使电子设备的体积大大减
小,数控系统中广泛采用晶体管和印刷电路板,K&T开发第一台加工中心 MILWAUKEE-MATIC 。
3 小规模集成电路:1965,由于它体积小、功耗低,,使数控系统的可
靠性得以进一步提高。1967英国最初的FMS.
4 通用小型计算机:1970,在美国芝加哥国际机床展览会上,首次展
出了一台以通用小型计算机作为数控装置的数控系统,特征为许多数控功能由 软件完成。
5 微处理器:1974,开始出现的以微处理器为核心的数控系统被人们誉
为第五代数控系统,近30年来,装备微处理机数控系统的数控机床得到飞速发 展和广泛应用。
0.01~0.05微米,加工圆度为0.1微米,加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。
Ra
δ
Vf
VC
25 0.10 20 0.08
Ra
15 0.06 10 0.04
5 0.02
δ VF
10000 2500 8000 2000 6000 1500
VC 4000 1000
2000 5000
1993
1994
•在分辨率为1μm时,快进速 度达240m/min,可获得复杂 型面的精确加工 •加速度达2g •主轴转速已达200,000rpm •换刀速度少于1 s
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图 切削速度的发展
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普通的加工精度提高了一倍,达到5微米;精密加工精度提高了两个数量级,
超精密加工精度进入纳米级(0.001微米),主轴回转精度要求达到
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5、提高数控系统的可靠性 数控系统平均无故障时间大于10000-30000 (小时) 电子与电气元件高集成、抗干扰,零部件制造专业化标准化
6、实现数控装备的复合化
1)传统机床基本上都遵循笛卡尔直角坐标系的运动原理被设计 制造出来,其结构为串联结构,存在悬臂部件,承受很大弯矩和 扭矩,不容易获得高的结构刚度。另外,传统机床组成环节多、 结构复杂,形成误差迭加,限制了加工精度和速度的提高。
§7-1 数控技术的产生与发展
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一、数控机床的产生
在汽车、拖拉机等大量生产的工业部门中,大都采用自动机床、 组合机床和自动线。但这种设备的第一次投资费用大,生产准备 时间长,这与改型频繁、精度要求高、零件形状复杂的舰船和宇 航,以及其他国防工业的要求不相适应。如果采用仿形机床,则 要制造靠模,不仅生产周期长,精度亦受限制。