第一篇：現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)論文

機器人技術(shù)

前言

機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、信息和傳感技術(shù)、人工智能等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。從某種意義上說，機器人也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。了解機器人的一些基本原理、用途、發(fā)展?fàn)顩r等，對我們現(xiàn)代研究生來說，是十分迫切和必要的。

一、機器人的定義

（1）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機器人是一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務(wù)”。

（2）日本工業(yè)機器人協(xié)會(JIRA)的定義：工業(yè)機器人是“一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行器(end effector)的，能夠轉(zhuǎn)動并通過自動完成各種移動來代替人類勞動的通用機器”。

（4）美國機器人協(xié)會(RIA)的定義：機器人是“一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過可編程序動作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能機械手(manipulator)”。

（5）我國對機器人的定義。蔣新松院士曾建議把機器人定義為“一種擬人功能的機械電子裝置”(a mechantronic device to imitate some human functions)。

參考各國的定義，對機器人給出以下定義：機器人是一種計算機控制的可以編程的多功能操作裝置，能感知環(huán)境，識別對象，理解指示命令，有記憶和學(xué)習(xí)功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進化，能計劃其操作程序來完成任務(wù)。機器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對機器人的定義也隨其發(fā)展而變化。因此，其實至今為止 ,各國也沒有一個真正完全統(tǒng)一的機器人的定義。

機器人的工作過程，就是通過規(guī)劃，將要求的任務(wù)變?yōu)槠谕倪\動和力，由控制環(huán)節(jié)根據(jù)期望的運動和力的信號，產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，以使機器人輸出實際的運動和力，從而完成期望的任務(wù)。

二、機器人的應(yīng)用領(lǐng)域

機器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說是一個科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，也同時，對社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中，各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的技術(shù)的發(fā)展。

另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會發(fā)展的情況，人們越來越不斷在探討自然過程中，在改造自然過程中，認識自然過程中，實現(xiàn)人們對不可達世界的認識和改造，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個客觀需要。

研制機器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復(fù)勞動，以及替代人到有輻射等危險環(huán)境中進行作業(yè)，因此機器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。在研究和開發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機器人的過程中，人們逐步認識到機器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對機器人技術(shù)智能化本質(zhì)認識的加深，機器人技術(shù)開始源源不斷地向人類活動的各個領(lǐng)域滲透。工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運、裝配、鑄造等場合，己經(jīng)開始大量使用機器人。另外在軍事、海洋探測、航天、醫(yī) 1

療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機器人。這些機器人從外觀上已遠遠脫離了最初仿人型機器人和工業(yè)機器人所具有的形狀，更加符合各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增強，從而為機器人技術(shù)開辟出更加廣闊的發(fā)展空間。

三、機器人的特點

1．通用性：即指執(zhí)行不同功能完成同一任務(wù)的能力和完成多樣不同簡單任務(wù)的能力?；蛘哒f在機械結(jié)構(gòu)上允許機器人執(zhí)行不同的任務(wù)或以不同的方式完成同一任務(wù)。

2．適應(yīng)性：機器人的適應(yīng)性是指其對環(huán)境的自適應(yīng)能力，即要求所設(shè)計的機器人能夠自我執(zhí)行并適應(yīng)未經(jīng)完全指定的任務(wù)，而不管任務(wù)執(zhí)行過程中是否發(fā)生了所沒有預(yù)計到的環(huán)境變化。這一能力要求機器人具有人工知覺，即能感知周圍環(huán)境。

四、機器人系統(tǒng)的基本工作原理

機器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。智能機器人可以通過傳感器了解外部環(huán)境或自身狀態(tài)的變化，可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策。

計算機是機器人的大腦，傳感器是機器人的感覺器官，輸入/輸出設(shè)備是人與機器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機、網(wǎng)絡(luò)接口等。

五、機器人的分類

1、按機器人結(jié)構(gòu)形式：

根據(jù)手臂機構(gòu)的運動副不同形式的組合得到不同的機器人機構(gòu)形式。(1)直角坐標(biāo)式(Cartesian)(2)圓柱坐標(biāo)式(Cylindrical)(3)球坐標(biāo)式(Spherical)(4)多關(guān)節(jié)式(Jointed)(5)SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)2.按機器人的智能程度：

(1)一般機器人：只具有一般編程能力和操作功能(2)智能機器人：具有不同程度的智能 1)傳感型機器人

2)交互型機器人 3)自主型機器人

3、按機器人控制方式 ：

(1)非伺服控制機器人：這種機器人按照事先編好的程序進行工作，使用限位開關(guān)、制動器、插銷板和定序器控制機器人的工作。

(2)伺服控制機器人：通過反饋傳感器取得的反饋信號與來自給定裝置的給定信號，用比較器加以比較后，得到誤差信號，經(jīng)過放大后用以激發(fā)機器人的驅(qū)動裝置，并帶動末端執(zhí)行裝置以一定的運動規(guī)律運動，實現(xiàn)所要求的作業(yè)。

4．按機器人的信息輸入方式：

1)手動操作手：由操作人員直接進行操作的有幾個自由度的加工裝置；

2)定序機器人：按預(yù)定的順序、條件和位置，逐步地重復(fù)執(zhí)行給定的作業(yè)任務(wù)，其預(yù)定信息難以修改；

3)變序機器人：和第二類一樣，但預(yù)定信息易于修改；

4)示教式機器人：能夠按照記憶裝置存儲的信息復(fù)現(xiàn)事先由人示教的動作，且這些示教的動作能夠自動重復(fù)地進行；

5)程控機器人：能夠通過提供的運動程序，執(zhí)行給定的任務(wù)；

6)智能機器人：通過感知信息獨立檢測工作環(huán)境或工作條件的變化，借助機器人本身的自我決策能力，進行相應(yīng)的工作。

5.按機器人的用途：

(1)軍用機器人：主要用于軍事上代替或輔助軍隊進行作戰(zhàn)、偵察、探險等工作。根據(jù)不同的作戰(zhàn)空間可分為地面軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。

(2)民用機器人：各種生產(chǎn)制造領(lǐng)域中的工業(yè)機器人和其它各種種類的機器人。

1)工業(yè)機器人：制造工業(yè)部門應(yīng)用機器人的主要目的在于削減人員編制和提高產(chǎn)品質(zhì)量。機器人無論是否與其它機器一起運用，與傳統(tǒng)的機器相比，它具有兩個主要優(yōu)點：

(1)．生產(chǎn)過程的幾乎完全自動化。(2)．生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力。

現(xiàn)在工業(yè)機器人主要用于汽車工業(yè)、機電工業(yè)（包括電訊工業(yè)）、通用機械工業(yè)、建筑業(yè)、金屬加工、鑄造以及其它重型工業(yè)和輕工業(yè)部門。

機器人的工業(yè)應(yīng)用分為四個方面，即材料加工、零件制造、產(chǎn)品檢驗和裝配。其中，材料加工往往是最簡單的。零件制造包括鍛造、點焊、搗碎和鑄造等。檢驗包括顯式檢驗（在加工過程中或加工后檢驗產(chǎn)品表面圖像和幾何形狀、零件和尺寸的完整性）和隱式檢驗(在加工中檢驗零件質(zhì)量上或表面上的完整性）兩種。裝配是最復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域，因為它可能包含材料加工、在線檢驗、零件供給、配套、擠壓和緊固等工序。在農(nóng)業(yè)方面，已把機器人用于水果和蔬菜嫁接、收獲、檢驗與分類，剪羊毛和擠牛奶等。這是一個潛在的產(chǎn)業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域。

2)服務(wù)機器人：根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）采用的初步定義，所謂服務(wù)機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它完成的是有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括那些從事生產(chǎn)的設(shè)備。另一種定義把服務(wù)機器人看做一種可自由編程的移動裝置，它至少有三個運動軸，可以部分地或全自動地完成服務(wù)工作。這些服務(wù)工作為個人或單位完成的，不指工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

包括:(1)診斷機器人，即配備有醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)的機器人。

(2)護理機器人，是一些具有豐富護理經(jīng)驗的機器人護士或護師。(3)傷殘癱瘓康復(fù)機器人，包括假肢、矯形以及遙控等技術(shù)。

(4)家用機器人，機器人已開始進入家庭和辦公室，用于代替人從事清掃、洗刷、守衛(wèi)、煮飯、照料小孩、接待、接電話、打印文件等。酒店售貨和餐廳服務(wù)機器人、炊事機器人和機器人保姆已不再是一種幻想。

(5)娛樂機器人，包括文娛歌舞和體育機器人。(6)醫(yī)療手術(shù)機器人近年來有所突破。

6.按應(yīng)用環(huán)境：

我國的機器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。目前，國際上的機器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機器人，這和我國的分類是一致的。

六、機器人的結(jié)構(gòu)組成

1.執(zhí)行機構(gòu)：機器人完成工作任務(wù)的機械實體一般為機械手臂和末端操作器。

(1)機械手臂manipulator： 一般為由桿件機構(gòu)和關(guān)節(jié)機構(gòu)組成的空間開鏈機構(gòu)常常進一步細分為機座腰部臂部肩和肘腕部。

(2)末端操作器（end-effector）：按作業(yè)用途定（是機器人完成特定作業(yè)的關(guān)鍵裝置）。

2.驅(qū)動單元 ： 包括驅(qū)動器、傳動機構(gòu)和運動件

(1)驅(qū)動器：電機（步進電機、伺服電機、DD電機）、氣缸、液壓缸、新型驅(qū)動器。(2)傳動機構(gòu)：諧波傳動、螺旋傳動、鏈傳動、帶傳動、繩傳動、各種齒輪傳動及液力傳動。

(3)運動件：機器人本體上的各運動體。

3.控制系統(tǒng)：一般都是由控制計算機、驅(qū)動裝置和伺服控制器（servo controller）組成。

4.智能系統(tǒng)(1)運動機能

(2)感知機能：獲取外部環(huán)境信息以便進行自我行動決策和監(jiān)視的機能，視覺傳感器是當(dāng)前發(fā)展的重點。

(3)思維機能：求解問題的認識推理和判斷機能— —人工智能。

(4)人—機通信機能：理解指示命令輸出內(nèi)部狀態(tài)與人進行信息交換的機能。

七、機器人控制系統(tǒng)的功能、組成

機器人控制系統(tǒng)的基本功能構(gòu)成：記憶功能、示教功能、坐標(biāo)設(shè)置功能、傳感器接口、人機接口、與外圍設(shè)備聯(lián)系功能、故障診斷安全保護功能、位置伺服功能。

機器人控制系統(tǒng)的組成：控制計算機、操作面板、硬盤和軟盤存儲、數(shù)字和模擬量輸入輸出、示教盒、打印機接口、傳感器接口、軸控制器、輔助設(shè)備控制、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口。

八、我國工業(yè)機器人發(fā)展歷史

我國的工業(yè)機器人起步于70年代，大致分為三個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期，90年代的實用化期。

我國于50年代開始研究機械手。70年代是世界科技發(fā)展的一個新里程碑：人類登上了月球，實現(xiàn)了金星與火星的軟著陸。我國也發(fā)射了人造地球衛(wèi)星。70年代末，美國推出Puma系列高功能機器人，采用了當(dāng)時最先進的16位多CPU二級微機控制系統(tǒng)，可進行軌跡控制和相當(dāng)復(fù)雜的動作。在第一臺機械手出現(xiàn)后20年，于1972年我國開始研制工業(yè)機器人。由上海開始，接著各大城市十幾個研究單位和院校開發(fā)了固定程序、組合式、液壓伺服型通用機器人，并開始了機構(gòu)學(xué)、計算機控制和應(yīng)用技術(shù)的研究，這些機器人大約有三分之一用于生產(chǎn)。

80年代是國際高技術(shù)競爭的年代。人類實現(xiàn)了太空行走、太空煉鋼，中國也掌握了一箭多星技術(shù)。在高技術(shù)浪潮的沖擊下，隨著改革開放方針的實施，我國機器人技術(shù)的發(fā)展得到政府的重視和支持。在80年代中期，國家組織了對工業(yè)機器人的需求的調(diào)查。在眾多專家的建議和規(guī)劃下，由機電部主持，中央各部委、中科院及地方幾十所科研院所和大學(xué)參加，進行了工業(yè)機器人基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)元器件等的開發(fā)研究。為了跟蹤國外高技術(shù)，80年代在國家高技術(shù)計劃中安排了智能機器人的研究開發(fā)，包括水下無纜機器人、高功能裝配機器人(DD驅(qū)動）和各類特種機器人，進行了智能機器人體系結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、控制、人工智能、機器視覺、高性能傳感器及新材料等的應(yīng)用研究，已出了一批成果。這些技術(shù)的實用化將加速我國第二、三代工業(yè)機器人的發(fā)展。經(jīng)過多年努力，形成了京津、東北、華北、華南等機器人技術(shù)發(fā)達地區(qū)和十幾家優(yōu)勢單位，培養(yǎng)了一支2000多人的工業(yè)機器人設(shè)計、研制、應(yīng)用隊伍，使我國的工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展基本上可以立足于世界之林。

90年代是20、21世紀(jì)交替的關(guān)鍵年代，以微電子技術(shù)為代表的高科技滲透進各個領(lǐng)域，信息高速公路將人類推向更快節(jié)奏發(fā)展的信息化時代。對我國來說，由于市場競爭加劇，一些企業(yè)認識到必須要用機器人等自動化設(shè)備來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品更新?lián)Q代，增強競爭力。90年代初期，在國家?guī)谉o資金投入、市場經(jīng)濟發(fā)展的大潮裹脅下，從事機器人研制生產(chǎn)的單位既堅持專業(yè)方向，又要養(yǎng)活自己，主要做了幾個方面的技術(shù)發(fā)展工作:1)噴涂機器人2）點、弧焊機器人3)搬運機器人4）裝配機器人及視覺、力覺等傳感技術(shù)5）礦山、建筑、管道作業(yè)等一些特種工業(yè)機器人。90年代后期，應(yīng)是實現(xiàn)國產(chǎn)機器人的商品化，為產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)的時期。在掌握機器人開發(fā)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步開拓市場，擴大應(yīng)用領(lǐng)域。從汽車制造業(yè)逐步擴展其它制造業(yè)并滲透到非制造業(yè)領(lǐng)域；開發(fā)第二代工業(yè)機器人及各類適合國情的經(jīng)濟型機器人；開展機 4

器人化柔性裝配系統(tǒng)的研究。并且，嫁接國外技術(shù)，促進國際合作，以使我國工業(yè)機器人發(fā)展站在巨人的肩上，為以后的普及和騰飛奠定堅實的基礎(chǔ)。

現(xiàn)今，我國越來越重視機器人技術(shù)的發(fā)展，與世界機器人高端技術(shù)國家共同合作，把我國的機器人技術(shù)推向世界級水平。

九、我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)況

中國作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國，市場發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機器人市場會進一步加大，市場擴展的速度也會進一步提高。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國工業(yè)機器人的市場將不斷擴大，這一點無容置疑。這也從另一個側(cè)面說面了為什么世界各大機器人公司紛紛登陸中國市場。

但是，即使我國的市場有了，擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的機器人還是很少。國產(chǎn)工業(yè)機器人的發(fā)展還是要靠國家的大力扶持，并且我國的企業(yè)也要改變“外國的東西都比中國的好”這一錯誤觀念，多給國產(chǎn)機器人一些機會。由于國產(chǎn)工業(yè)機器人的功能已經(jīng)與國外在相當(dāng)程度上相當(dāng)，只要大力發(fā)展，一定能夠造就出真正中國品牌的工業(yè)機器人。

中國工業(yè)機器人經(jīng)過“七五”攻關(guān)計劃、“九五”攻關(guān)計劃和863計劃的支持已經(jīng)取得了較大進展,工業(yè)機器人市場也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進口機器人占了絕大多數(shù)。我國在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機器人則很少。目前我國機器人技術(shù)相當(dāng)于國外發(fā)達國家20世紀(jì)80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國目前取得較大進展的機器人技術(shù)有:數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進機器人相關(guān)技術(shù)、工程機械智能化機器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動化機器人相關(guān)技術(shù)?，F(xiàn)已開發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運、包裝、激光加工、檢驗、真空、自動導(dǎo)引車等的工業(yè)機器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機械、家電等行業(yè)。

在我國，工業(yè)機器人市場份額大部分被國外工業(yè)機器人企業(yè)占據(jù)著。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。

我國機器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世紀(jì)初我國國民經(jīng)濟對先進制造及自動化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的重點有:第一,危險、惡劣環(huán)境作業(yè)機器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人;第二,醫(yī)用機器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機器人:主要有移動機器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機器人等。

十、機器人的發(fā)展趨勢

為什么要發(fā)展機器人?理由之一：提高生產(chǎn)效率降低人的勞動強度。比如焊接機器人，提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動強度。理由之二：機器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高溫的或危險的環(huán)境，汽車生產(chǎn)線上的焊接工作。理由之三：機器人做人做不了的事情。比如人們對太空的認識，對原子分子進行搬遷的機器人。

現(xiàn)如今，機器人及其應(yīng)用的發(fā)展趨勢：機器人的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴大、種類日趨增多、性能不斷提高，并逐步向智能化方向發(fā)展，追求目標(biāo)是融入人類的生活，和人類一起協(xié)同工作，從事一些人類無法從事的工作，以更大的靈活性給人類社會帶來更多的價值。

目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。從近幾年世界機器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的 5

開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實用化；工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。機器人結(jié)構(gòu)越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。機器人是先進制造技術(shù)和自動化裝備的典型代表，是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成，因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)今工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢主要有：

1.工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。

2.機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。

3.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化，網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，采用模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

4.機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，視覺、力覺、聲覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

5機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。

總體趨勢是，從狹義的機器人概念向廣義的機器人技術(shù)概念轉(zhuǎn)移，從工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向解決方案業(yè)務(wù)的機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。機器人技術(shù)的內(nèi)涵已變?yōu)殪`活應(yīng)用機器人技術(shù)的、具有實際動作功能的智能化系統(tǒng)。

參考文獻

【1】機器人學(xué) : 控制、傳感技術(shù)、視覺、智能 /(美)付京遜,R.C.岡薩雷斯,C.S.G.李 著 中國科學(xué)技術(shù)出版社 1989年。

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【3】機器人技術(shù)及其應(yīng)用——高等學(xué)校機械電子工程規(guī)劃教材 華南理工大學(xué) 謝存禧 張鐵 主編 機械工業(yè)出版社出版。

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【6】機器人探索——工程實踐指南（國外計算機科學(xué)教材系列)(美)Fred G.Martin 著 劉榮 等譯 電子工業(yè)出版社。

第二篇：數(shù)控技術(shù)論文

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）

論文（設(shè)計）題目: “貴大校徽”CAD/CAM實踐 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：

2008 年 6 月 1 日

貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信責(zé)任書

本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。

特此聲明。

論文（設(shè)計）作者簽名：

日 期：

目 錄

摘 要 IV

Abstract V 編輯本段目 錄

第一章：數(shù)控技術(shù)和PRO/E軟件技術(shù) 3

1.1數(shù)控技術(shù) 3 1.1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 3 1.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工中心機床基礎(chǔ)知識 5 1.2.1坐標(biāo)系/對刀點/換刀點 5 1.2.2常用基本指令 5 1.2.3編程方式 6 1.2.4對刀 7 1.2.5刀具長度補償設(shè)置 7 1.2.6刀具半徑補償設(shè)置 8 1.2.7機床操作面板的簡單介紹 8 1.3 PRO/E軟件技術(shù) 10 1.3.1PRO/E3.0軟件的介紹及其安裝 10 1.3.2 在PRO/E中校徽的特征建模 11 1.4 PRO/NC模塊簡介 13

1.5 數(shù)控自動加工的加工流程 14

1.6?；赵?Pro/NC中的編程實例 14 第二章：加工中心工藝方案的制定 23

2.1零件的工藝分析 23 2.1.1分析圖樣 23 2.2加工設(shè)備的選用 23 2.3零件的工藝設(shè)計和夾具的選擇 24 2.3.1加工方法的選擇以下是幾種常見的平面加工方法 24 2.3.2確定加工順序和工序 25

2.3.3確定裝夾方案和選用夾具 26

2.4選擇刀具 26

2.5切削用量的確定 27 第三章：零件的加工 28

3.1零件加工前機床的基本操作 28 3.1.1開機 28 3.1.2回機床原點 28 3.1.3機床的調(diào)試 28 3.2 CIMCO EDIT V5簡體中文版介紹 29 3.3程序DNC傳輸/模擬NC刀具 29 3.4加工程序的執(zhí)行方式 31 3.5加工程序試運行 31 3.6工件試切 32 3.7測量 32 設(shè)計總結(jié) 33 參考文獻 34 致謝 35 “貴大?；铡盋AD/CAM實踐

編輯本段摘 要

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，“中國制造”開始行銷全球。2006年，中國制造業(yè)的GDP增加值達到10956億美元，首次在總量上超過日本，成為世界排名第二的制造大國；2007年，中國制造業(yè)的GDP增加值達到13000億美元。陜西渭河工模具總廠是機械電子行業(yè)工模具專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。從最初的研發(fā)試制到現(xiàn)在CAD/CAM的應(yīng)用，設(shè)計和制造了許多典型的冷沖模具，在國內(nèi)贏得了良好的聲譽。近年來，隨著CAD/CAM的不斷應(yīng)用，我廠生產(chǎn)

了大批的精密沖壓模具，特別是多工位級進模和多工位傳遞模具，不論從設(shè)計上還是制造方面均可與進口模具相媲美。我廠應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)起步較早，不但是在設(shè)計和加工上應(yīng)用了CAD技術(shù)，同時在工藝參數(shù)上，特別是復(fù)雜零件的幾何參數(shù)上也應(yīng)用了CAD技術(shù)，被陜西省科技廳、國家科技部授予“CAD示范企業(yè)“稱號。近10年來，在模具設(shè)計上已經(jīng)全部采用了CAD技術(shù)，部分加工上也應(yīng)用了CAM技術(shù)。我廠模具設(shè)計應(yīng)用平臺硬件是美國SGI工作站，軟件是美國EDS公司的UG軟件，近年來又購進了”電子圖板“設(shè)計軟件。同時，針對本廠所設(shè)計的范圍我們做了許多標(biāo)準(zhǔn)件的圖庫，此項工作大大地提高了設(shè)計速度。CAD/CAM技術(shù)在該廠應(yīng)用面比較廣，但存在的不足主要有三點：一是由于軟件引進較早，且一直沒有升級，與現(xiàn)在的UG版本差11個版本。

關(guān)鍵詞: CAD/CAM，發(fā)展，制造

“Guizhou University school insignia” CAD/CAM practice

Abstract

Along with the Chinese economy fast development, “China makes” starts to sell the whole world In 2006, the Chinese manufacturing industry GDP increase in value achieved 1,095,600,000,000 US dollars, for the first time surpass Japan in the total quantity, becomes the world to be listed the second manufacture great nation;In 2007, the Chinese manufacturing industry GDP increase in value amounts to 1,300,000,000,000 US dollars..The Shaanxi Weihe River jig has the main plant is the mechanical electronic profession labor mold specialized production enterprise.Trial produces from the initial research and development to the present CAD/CAM application, designed and makes many models to flush the mold coldly, in domestic has won the good prestige.In recent years, along with the CAD/CAM unceasing application, my factory has produced large quantities of precise ramming mold, specially the multi-location level enters the mold and the multi-location transmission mold, no matter makes the aspect from the design to be possible to compare favorably with with the import mold.My factory applies the CAD/CAM technology start early, not only has applied the CAD technology in the design and the processing, simultaneously in the craft parameter, specially in the complex components geometry parameter also has applied the CAD technology, by the Shanxi Province science and technology hall, National Technical department is awarded “CAD the demonstration enterprise ” title.In the recent 10 years, already completely used the CAD technology in the mold design, in the part processing have

also applied the CAM technology.My factory mold design applies the platform hardware is American SGI Workstation, the software is American EDS Corporation's UG software, in recent years has purchased “ the electronic chart board ” design software.At the same time, we has made many standard letter map storages in view of this factory design scope, this work enhanced the design speed greatly.The CAD/CAM technology quite is broad in my factory application surface, but exists the insufficiency mainly has three points: One is as a result of the software introduction early, also has not promoted, misses 11 editions with the present UG edition.Key word: CAD/CAM, development, manufacture 編輯本段前 言

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)在工程設(shè)計、制造等領(lǐng)域中具有重要影響的高新技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)自動加工的實現(xiàn)對社會產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。

在20世紀(jì)60年代初，麻省理工學(xué)院研究生發(fā)表了《人機對話圖形通信》，推出了二維SKETCHPAD系統(tǒng)，系統(tǒng)允許設(shè)計者在圖形顯示器前操作光筆和鍵盤，同時可以在顯示器上顯示圖形，由此為CAD/CAM技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。20世紀(jì)60年代到20世紀(jì)70年代中期是CAD/CAM技術(shù)走向成熟的階段，隨著計算機硬件的發(fā)展，三維幾何軟件也相應(yīng)發(fā)展起來。到了20世界90年代，CAD/CAM技術(shù)從單一的模式、單一的功能走向集成化和智能化。使用CAD/CAM各子系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換，從而出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、并行工程的思想、人工智能技術(shù)等。我國CAD/CAM技術(shù)從20世紀(jì)70年代開始以來，經(jīng)過不斷的發(fā)展和推廣使用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，以Pro/Engineer、Unigraphics、Solidworks為代表的CAD/CAM軟件技術(shù)是目前最完善的CAD/CAM技術(shù)。

我國CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用大多以繪圖設(shè)計為突破口，在硬件和軟件升級方面不夠到位。在設(shè)計中，是基于Pro/Engineer這個軟件來寫的。機械專業(yè)的學(xué)生，只有掌好相關(guān)軟件握的技術(shù)，才能更好地做好產(chǎn)品設(shè)計、加工的一體化，最終達到機械理論知識和實際操作的有機結(jié)合。在Pro/Engineer這個軟件中，尤其是Pro/Engineer Wildfire的PRO/NC模塊的應(yīng)用，把自動編程技術(shù)表現(xiàn)的淋漓盡致。在?；盏募庸ぶ校瑢RO/NC模塊進行了詳細的介紹。在NC制造設(shè)置（包括NC機床定義、夾具設(shè)置、刀具設(shè)定等）、NC加工方法、NC序列設(shè)置、加工軌跡的演示、后置處理等都做了描述。

軟件支撐是遠遠不能搞好加工的，先進的硬件設(shè)備對生產(chǎn)加工的效率是很重要的?，F(xiàn)代加工設(shè)備各式各樣，品種繁多。像車床、銑床、磨床、鉆床、加工中心機床等。為了減少人的體力勞動和自動化的生產(chǎn)，數(shù)控加工走向了我們，目前的數(shù)控機床廣泛應(yīng)用于加工行業(yè)當(dāng)中。數(shù)控設(shè)備的出現(xiàn)，使CAD/CAM技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，軟/硬件得到了有機的結(jié)合。在本設(shè)計中用的選用的是數(shù)控加工中心，它有許多的優(yōu)點：減少了裝夾的次數(shù)；減少了機床的數(shù)量，從而減少了生產(chǎn)空間；縮短了生產(chǎn)周期等等。在?；盏募庸み^程中，本書用了較大篇幅對加工過程做了詳細的描述。尤其在加工的工藝性設(shè)計方面做了大量的分析，使整個加工過程清晰可見，在自動加工編程中實現(xiàn)了零件的最終形成。在本設(shè)計中，我們同時看到了自動編程優(yōu)于手工編程，尤其是在現(xiàn)代加工技術(shù)中，對復(fù)雜零件的加工更體現(xiàn)出它的優(yōu)點。本設(shè)計在第一章對數(shù)控技術(shù)和PRO/E軟件技術(shù)做了簡單概述，對FANUC數(shù)控系統(tǒng)VMC1100B數(shù)控加工中心機床的編程知識做了詳細的介紹，PRO/ENC模塊中的加工操作過程也用了大量的圖來說明，更具直觀。在第一章，加工中心工藝方案的制定。得到了?；丈a(chǎn)的工藝要求。為第一章的PRO/ENC模塊得到參數(shù)。從而得到第三章要加工的最終產(chǎn)品。在這里我要感謝周崢嶸等老師的指導(dǎo)，為我的畢業(yè)設(shè)計提供了良好的條件。編輯本段第一章：數(shù)控技術(shù)和PRO/E軟件技術(shù) 1.1數(shù)控技術(shù)

1.1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)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)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（it、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。

（一）、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，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。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（cirp）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從emo2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達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，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國cincinnati公司的hypermach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國dmg公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從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(0.01μm)。在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的mtbf值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的mtbf值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，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，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。

（二）、5軸聯(lián)動加工和復(fù)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2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(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)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(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。在emo2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由cnc系統(tǒng)控制或cad/cam直接或間接控制。

（三）、智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是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，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的ngc(the next

generation work-station/machine control)、歐共體的osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open system environment for controller)，中國的onc(open numerical control system)等。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。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，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（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，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(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、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。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(chǔ)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(guān)的新概念和樣機，如在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(shù)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(luò)化方向發(fā)展的趨勢。1.2 FANUC數(shù)控加工基礎(chǔ)知識

在這一節(jié)中我們了解FANUC數(shù)控加工中心作的一些基礎(chǔ)知識。由于內(nèi)容的要求，我們只作簡要的講解。

1.2.1坐標(biāo)系/對刀點/換刀點

坐標(biāo)系：主要坐標(biāo)系分為機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，前者由廠家設(shè)定，工件坐標(biāo)系：又叫編程坐標(biāo)系，用來確定工件各要素的位置。

刀點：主要分為對刀點和換刀點，前者刀具相對工件運動的起點（又叫程序起點或起刀點）。后者是換刀的位置點，在加工中心有換刀的程序，在加工零件的時候，我們只要調(diào)刀就可以執(zhí)行。

1.2.2常用基本指令

在?；盏募庸み^程中，我們要用到這些基本指令：進給功能字F用于指定切削的進給速度。主軸轉(zhuǎn)速功能字S用于指定主軸轉(zhuǎn)速。刀具功能字T用于指定加工時所用刀具的編號。輔助功能字M用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關(guān)動作。準(zhǔn)備功能G指令，用于刀具的運動路線。如下表1.1是G代碼表。

表1.1

G功能字含義表（FANUC—OM系統(tǒng)）

G00 快速移動點定位 G70 粗加工循環(huán)

G01 直線插補 G71 外圓粗切循環(huán)

G02 順時針圓弧插補 G72 端面粗切循環(huán) G03 逆時針圓弧插補 G73 封閉切削循環(huán) G04 暫停 G74 深孔鉆循環(huán)

G17 XY平面選擇 G75 外徑切槽循環(huán)

G18 ZX平面選擇 G76 復(fù)合螺紋切削循環(huán) G19 YZ平面選擇 G80 撤消固定循環(huán) G32 螺紋切削 G81 定點鉆孔循環(huán) G40 刀具補償注銷 G90 絕對值編程

G41 刀具半徑補償—左 G91 增量值編程 G42 刀具半徑補償—右 G92 螺紋切削循環(huán)

G43 刀具長度補償—正 G94 每分鐘進給量

G44 刀具長度補償—負 G95 每轉(zhuǎn)進給量

G49 刀具長度補償注銷 G96 恒線速控制

G50 主軸最高轉(zhuǎn)速限制 G97 恒線速取消

G54~G59 加工坐標(biāo)系設(shè)定 G98 返回起始平面

GG65 用戶宏指令 G99 返回R平面

1.2.3編程方式

在編程的過程中，有兩種編程方式：一種是手工編程；另一種是數(shù)控自動編程，自動數(shù)控編程又分為：圖形數(shù)控自動變成、語言數(shù)控自動編程和語音數(shù)控自動編程三種。手工編程的特點是耗費時間長，容易出現(xiàn)錯誤，無法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。國外資料統(tǒng)計，手工編程時間與機床實際加工時間平均比是30/1。20%─30%機床不能開動的原因是由于手工編程的時間較長引起的。在這節(jié)我們以FANUC系統(tǒng)的編程知識來講解，在這個設(shè)計中，我們是以圖形數(shù)控自動編程來展開的。

手工編程過程總結(jié)：程序的輸入：打開程序保護鎖，按下PROG鍵，方式開關(guān)選擇到編輯狀態(tài)，DIR檢查內(nèi)存占用情況，輸入OXXXX，按INSERT鍵（報警的話，說明該文件名存），按RESET復(fù)位，重新輸入文件名。當(dāng)我們建立了文件名后，文件名要單獨占一行，每行的結(jié)束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果順序號沒有出來，我們可以把順序號的功能打開（按OFFSET SETTING鍵，選擇SETTING，移動光標(biāo)鍵，下面有個順序號，參數(shù)是“0”，說明沒有順序號，所以我們將它改為“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改參數(shù)，否則要報警），進行程序的輸入。程序比較長的時候，我們可以將程序號的間隔調(diào)小，操作如下：MDI方式下按OFFSET SETTING鍵，按PAGE，找到“10”所在的參數(shù)號，將“10”改為“5”，按INPUT鍵。程序輸入完后，我們可以進行程序的修改：替換（在鍵盤緩沖區(qū)輸入要替換的字符，按下ALTER鍵），刪除（刪除單個字符，光標(biāo)移動到要刪除的字符按DELETE；刪除一段，將光標(biāo)移動到要刪除的那

一段上），程序輸入完了后鎖上。程序的檢索，例如檢索O313按下面步驟進行操作方式在編輯狀態(tài)下—按PRGRM（進入程序畫面）—輸入查找的程序號O313—按箭頭向下的光標(biāo)鍵找O313程序號。程序的刪除，例如刪除O313按下面步驟進行：操作方式在編輯狀態(tài)下—打開程序保護鎖—按PRGRM（進入程序畫面）—輸入刪除的程序號O313—按箭頭向下的光標(biāo)鍵找O313程序號—鍵入刪除的程序號O313—按DELET—操作完畢、鎖上程序保護鎖—按功能軟件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。

1.2.4對刀

對刀的方法直接影響工件的加工精度。所以對于不同的加工零件，我們要選擇不同的對刀方法。

X和Y向?qū)Φ叮瑢τ趫A柱孔（或圓柱面）零件時：

（1）我們采用杠桿百分表（或千分表）對刀，這種對刀方法精度高，但是比較麻煩。

（2）采用尋邊器對刀，對于精度不太高，比較直觀。

X和Y向?qū)Φ?，?dāng)對刀點為互相垂直直線的交點時：

（1）采用刀具試切對刀。（2）采用尋邊器對刀，精度高。

在Z向?qū)Φ?，Z向?qū)Φ稊?shù)據(jù)與刀具在刀柄上的裝夾長度及工件坐標(biāo)系的Z向零點位置有關(guān)，它確定工件坐標(biāo)系的零點在機床坐標(biāo)系中的位置。加工中心采用長度補償來做。為了損傷工件表面，在本設(shè)計中我們采用采用對刀桿對刀。移動機床將刀桿分別從X、Y慢慢靠近工件，若X方向顯示的是X1，Y方向顯示的是Y1。再反方向得到X2，Y2則分別記下此數(shù)據(jù)。我們采用G54坐標(biāo)系，記下X、Y的值，按POS鍵，輸入到G54坐標(biāo)系中。程序原點X、Y的計算方法如下：

X=（X1－X2）/2 Y=（Y1－Y2）/2

Z軸偏值：將株洲移動到工件的上表面，并與工件有微量的切削，紀(jì)錄此值。按SYSTEM→SFF/SET→偏值，把Z軸的工件坐標(biāo)值輸入到對應(yīng)的刀號的刀偏表長度補償中。把計算的結(jié)果輸入工件偏置畫面中的G54中。

1.2.5刀具長度補償設(shè)置

加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的長度和到 Z 坐標(biāo)零點的距離都不相同，這些距離的差值就是刀具的長度補償值，在加工時要分別進行設(shè)置，并記錄在刀具明細表中，以供機床操作人員使用。一般有兩種方法：

1、機內(nèi)設(shè)置 這種方法不用事先測量每把刀具的長度，而是將所有刀具放入刀庫中后，采用 Z 向設(shè)定器依次確定每把刀具在機床坐標(biāo)系中的位置，具體設(shè)定方法又分兩種。（1）第一種方法 將其中的一把刀具作為標(biāo)準(zhǔn)刀具，找出其它刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀具的差值，作為長度補償值。具體操作步驟如下： ①將所有刀具放入刀庫，利用 Z 向設(shè)定器確定每把刀具到工件坐標(biāo)系 Z 向零點的距離，如圖 1.1所示的 A、B、C，并記錄下來； ②選擇其中一把最長（或最短）、與工件距離最小（或最大）的刀具作為基

準(zhǔn)刀，如圖 5-2 中的 T03（或 T01），將其對刀值 C（或 A）作為工件坐標(biāo)系的 Z 值，此時 H03=0 ； ③確定其它刀具相對基準(zhǔn)刀的長度補償值，即 H01= ±│ C-A │，H02= ±│ C-B │，正負號由程序中的 G43 或 G44 來確定。④將獲得的刀具長度補償值對應(yīng)刀具和刀具號輸入到機床中。

圖1.1

1.2.6刀具半徑補償設(shè)置

進入刀具補償值的設(shè)定頁面，移動光標(biāo)至輸入值的位置，根據(jù)編程指定的刀具，鍵入刀具半徑補償值，按 INPUT 鍵完成刀具半徑補償值的設(shè)定。操作如下：按SYSTEM→SFF/SET→輸入刀具的半徑補償值。

1.2.7機床操作面板的簡單介紹

下圖1.2操作面板是FANUC—0I系統(tǒng)的操作面板，圖1.3是操作棉板的功能鍵板。

圖1.2

圖1.3

顯示現(xiàn)在機床坐標(biāo)的位置（絕對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)、相對坐標(biāo)）。

程序功能鍵，顯示編輯的程序或正在運行的程序。

刀具補償表，設(shè)定工件坐標(biāo)系，參數(shù)等。

換檔鍵，在編輯中進行字母和數(shù)字的切換。

取消鍵，用于刪除已輸入存儲器里的最后一個字符。

輸入?yún)?shù)和補償值。程序的刪除。

程序的插入，在程序的修改過程中經(jīng)常用到。替換鍵，程序的編輯、修改。

圖形顯示鍵，觀察刀具在加工過程中的圖形顯示。報警信息顯示按鈕。

頁面鍵有兩個，用來進行頁面的前/后翻。機床參數(shù)鍵。

1.3 PRO/E軟件技術(shù)

1.3.1PRO/E3.0軟件的介紹及其安裝

Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決牲的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到

一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。2006年4月發(fā)布的Pro/ENGINEER Wildfire 3.0(野火3.0),它將Pro/E 的版本上升到了前所未有的高度。它相對與以前的版本，在功能上更加的強大，更加適應(yīng)“人本”性。

Pro/E3.0安裝操作如下：

1.運行虛擬光驅(qū)，再將BIN文件裝入光驅(qū)，自動運行安裝程序（下載版必須由虛擬光驅(qū)運行）。

2.選擇國家:中國。

3.接受協(xié)議。

4.開始安裝服務(wù)器。

5.填入你本機的ID（ID如上圖遮蓋處的PTC主機ID，區(qū)分大小寫）點crack文件中的generate，得到license.dat文件，拷貝文件到你找得到的地方。

6.指定安裝目錄和許可證，之后點安裝按鈕。

7.上一步安裝完成后，重新啟動電腦后。查看服務(wù)器是否運行(控制面板＞管理工具＞服務(wù))，下圖所示即為已經(jīng)運行(注：到了這里，這個服務(wù)一定要成功并保持運行，否則安裝好了也無法使用)。

8.再次運行安裝程序，選擇安裝Pro/ENGINEER。

9.選擇安裝語種，但中文默認是已經(jīng)安裝的。注意：野火３.0中已經(jīng)不再使用lang=chs也能顯示中文（建議安裝所有模塊，除了幫助文件，否則很多模塊無法運行）。

10.填寫主機名，這一步與2.0是不同的。

11.點擊下一步，一直安裝到提示插入第2張光盤，第3張光盤。安裝完成后。

1.3.2 在PRO/E中?；盏奶卣鹘?/p>

貴大校徽如下圖1.4所示

圖1.4

（一）、在Pro/ENGINEER Widfire中單擊菜單欄中的新建按鈕，打開“新建文件”對話框，文件類型選擇為“零件”，子類型選擇“實體”，取消使用默認模板，單擊“確定”按鈕，在“名稱”對話框中選擇“mmns-part-solid”單擊確定按鈕后進入零件設(shè)計模式。

（二）、單擊特征工具欄中的拉伸按鈕，系統(tǒng)彈出“拉伸”特征操控板，在操控板中打開“放置”上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對話框，選擇TOP,RIGHT分別作為“草繪”平面和參考平面。單擊“確定”進入“草繪”界面。

（三）、繪制一個200 200的正方形,單擊確定按鈕 回到“拉伸”特征操控板,輸入拉伸高度為7,單擊確定按鈕 得到一個正方體。

（四）、在主菜單中選擇“視圖（V）→顏色和外觀”在外觀編輯器中選擇一種顏色，在“指定”按鈕中選擇“曲面”指定長方體的前面單擊確定，然后選擇外觀編輯器中的“映射→貼花”在下一層菜單中的“外觀放置”中選擇“ ”按鈕來增加“紋理”，然后雙擊增加的圖片，單擊“關(guān)閉”再單擊“關(guān)閉”完成“貼花”的命令如圖1.5所示：

圖1.5

（五）、在菜單欄中單擊拉伸按鈕，系統(tǒng)彈出“拉伸”特征操控板，在操控板中打開“放置”上滑板，單擊“定義”按鈕，選擇長方體的TOP和RIGHT分別作為“草繪”平面和參考

平面。單擊“確定”進入“草繪”界面。

（六）、在“草繪”狀態(tài)下單擊樣條曲線按鈕，用樣條曲線去逼近中間貴字圖形的輪廓。進行修改，達到滿意后，單擊完文字按鈕，選取行的第二點，確定文本高度和方向，同時出現(xiàn)文本框如圖1.6，在輸入?yún)^(qū)中輸入“GUIZHOUUNIVERSITY”，選擇沿曲線放置，選擇曲線圓，單擊完成，進行修改，達到滿意后，用同樣的方法輸入“貴州大學(xué)”，然后單擊樣條曲線按鈕，用樣條曲線去逼近中間文字圖形的輪廓，進行修改，達到滿意后，如圖1.7保存XIAOHUI.prt。成后單擊確定按鈕，回到上一級對話框輸入拉伸深度為2，單擊確定按鈕完成建模。最后的三維圖形如1.8圖：

圖1.6

圖1.7 圖1.8 1.4 PRO/NC模塊簡介

PRO/E是由美國參數(shù)科技公司（PTC）開發(fā)，是一個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)綜合性軟件，集成了零件設(shè)計、產(chǎn)品、裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、電路布線等功能模塊與一體。廣泛應(yīng)用與電子、機械、模具、工藝設(shè)計、汽車、航天、服裝等行業(yè)。是當(dāng)今世紀(jì)最為流行的CAD/CAM軟件之一。PRO/NC模塊能生成驅(qū)動數(shù)控機床加工PRO/E零件所必須的數(shù)據(jù)和信息，能夠生成數(shù)控加工的全過成。PRO/E系統(tǒng)的全相關(guān)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫能將設(shè)計模型變化體現(xiàn)到加工信息當(dāng)中去,利用它所提供的工具將設(shè)計模型處理成ASCII碼刀位數(shù)據(jù)文件，這些文件經(jīng)過后處理變成數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)。PRO/NC生成的數(shù)控加工文件包括刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單、操作報告、中間模型、機床控制文件等。PRO/NC模塊應(yīng)用范圍比較廣，包括數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等。下表1.2是具體的應(yīng)用范圍。

表1.2

模塊名稱 應(yīng)用范圍

PRO/ENC—車床 一個轉(zhuǎn)塔車床及鉆孔加工

二個轉(zhuǎn)塔車床及鉆孔加工

PRO/ENC—銑床 二軸半銑床加工

3~5軸銑床加工

PRO/ENC—銑削/車削 2~5軸車銑綜合加工

PRO/ENC—Wendm 2軸或4軸線切割加工

1.5 數(shù)控自動加工的加工流程

PRO/NC進行數(shù)控加工時，先用PRO/E的造型模塊將零件的幾何圖形繪制在計算機上，形成零件的設(shè)計模型，然后直接調(diào)用PRO/E的數(shù)控編程模塊，定義操作，選擇加工方法、定義刀具、加工參數(shù)和加工區(qū)域，進行刀具軌跡處理，并由計算機的自動對零件加工軌跡的各個節(jié)點進行計算和處理。從而生成刀位數(shù)據(jù)文件；經(jīng)過相應(yīng)的后置處理，自動生成數(shù)控加工程序，并在計算機上動態(tài)的顯示其刀具的加工軌跡如圖1.9流程：

設(shè)計模型 → 制造模型 ← 毛坯

夾具設(shè)置 → 制造設(shè)置數(shù)據(jù) ← 機床數(shù)據(jù)和

刀具數(shù)據(jù)

↓

操作設(shè)置

↓

定義NC工序

↓

生成刀位數(shù)據(jù)文件 ↓

后置處理 ↓

動態(tài)仿真 ↓

→ → → ↓ ↑ ↓ ↓ ↓

修改← N ← 正確→ Y → NC機床

圖1.9

1.6?；赵?Pro/NC中的編程實例

在建立好模型的基礎(chǔ)上，利用Pro/NC進行數(shù)控加工的自動編程。下面的實例將對加工的一般過程進行說明：

1．在Pro/ENGINEER Widfire中打單擊系統(tǒng)工具中新建按鈕，打開“新建文件”對話框，選擇文件類型為“制造”，子類型選擇“NC組件”，取

消使用默認模板，單擊“確定”按鈕，在“文件選項”對話框中選擇“mmns-mfg-nc”單擊確定按鈕后進入制造加工模式。

2．在【菜單管理器】中選擇 → →，選擇設(shè)計模XIAOHUI.prt。在系統(tǒng)彈出的【元件放置】對話框，選擇，在缺省的狀態(tài)下放置參考模型。

3．在【菜單管理器】中選擇 → →，在消息提示區(qū)中輸入工件的名稱XH，單擊在，在創(chuàng)建特征下拉菜單中單擊，在實體選向中單擊，在放置選向中，單擊放置，再單擊定義，系統(tǒng)彈出草繪對話框如圖1.10，選擇如圖1.11的平面來作為參照。單擊，按做CTRL，選擇如圖1.12所示的平面作為參照平面，單擊參照對話框的關(guān)閉。單擊，畫210mm 210mm的矩形。單擊，在框中輸入10.00，單擊 和，完成的圖形如圖1.13。

圖1.10 圖1.11

4．在【菜單管理器】中選擇【制造設(shè)置】命令，系統(tǒng)彈出如圖1.14所示。同時彈出操作設(shè)置對話框，如圖1.15。用來對機床、刀具、機床坐標(biāo)系和退刀平面的設(shè)置。

圖1.11 圖1.12

圖1.13 圖1.14

5．單擊對話框中的 圖標(biāo), 再單擊，選擇。出現(xiàn)刀具設(shè)置對話框，如圖1.16所示。在刀具設(shè)置對話框中輸入刀具的材料、長度等參數(shù)。

圖1.15 圖1.16

設(shè)置好后單擊，單擊。加工零點設(shè)置：單擊加工零點處的，選擇 坐標(biāo)，系，拾取模型于其內(nèi)創(chuàng)建坐標(biāo)系，選擇整個圖形，圖形出現(xiàn)紅色線條，這時出來坐標(biāo)對話框，按住CTRL選擇如圖1.17的三個面創(chuàng)建坐標(biāo)，單擊，根據(jù)具體的機床進行設(shè)置。設(shè)置后如下圖1.18所示。

1.17 圖1.18

6.退刀面設(shè)置，單擊退刀曲面的，在退刀選取中單擊，輸入Z深度，如圖1.19，圖1.19

單擊，在操作設(shè)置對話框中單擊，則操作OP010已經(jīng)成功創(chuàng)建。

7.參數(shù)設(shè)置，在【菜單管理器】中選擇 → →，單擊，序列設(shè)置如圖1.20，單擊刀具設(shè)置對話框的。在制造參數(shù)下拉菜單中選擇，完成設(shè)置如圖1.21所示。

圖1.20 圖1.21

單擊 → → → → →，單擊。在序列坐標(biāo)中單擊，選取 坐標(biāo)系。重復(fù)對刀面的設(shè)置。

8.創(chuàng)建加工窗口，在定義窗口的下拉菜單中選擇，在消息提示區(qū)輸入窗口的名稱，單擊，在銑削窗口下拉菜單中選擇，選取垂直曲面、邊或頂點，截面將相對于它們進行尺寸標(biāo)注和約束，選擇要創(chuàng)建窗口的圖形，選擇如下參照，單擊關(guān)閉。單擊，畫加工窗口，204mm 204mm的矩形。單擊，單擊加工窗口的。單擊 →。

9.軌跡演示，單擊，計算CL軌跡，單擊 圖1.22所示。

圖1.22

圖1.23

選擇圖1.22中的 按鈕，則可以見到刀具的走刀路線。

10.數(shù)控后處理系統(tǒng)

Pro/ENGINEER系統(tǒng)所生成的ASCII格式的刀位（CL，Cutter Location）數(shù)據(jù)文件，并不是能被數(shù)控機床所識別。在特定的數(shù)控機床和刀位數(shù)據(jù)之間需要一個“翻譯”，將CL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為MCD文件。這個轉(zhuǎn)換的過程就是后置處理。由于數(shù)控系統(tǒng)沒有一個完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家采用不同的數(shù)控代碼，其代碼功能之間并不兼容。因此，同樣一個機械零件，同樣的CL數(shù)據(jù)，在不同的機床上加工，其結(jié)果是不一樣的。為了使Pro/NC生成的刀位數(shù)據(jù)能夠適應(yīng)不同的機床，就需要建立一個文件將目前所有廠商的數(shù)控系統(tǒng)保存起來，這種文件就是選配文件。當(dāng)用戶指定了機床的數(shù)據(jù)系統(tǒng)后，后置處理程序就能從選配文件中調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足配置選項的要求。

（一）創(chuàng)建刀位數(shù)據(jù)文件

從菜單管理器的【制造】菜單中選擇【CL數(shù)據(jù)】命令，分別選擇“輸出”“選取一”“NC序列”“1.粗加工,Operation OP010”選擇【軌跡】菜單中的【文件】命令，設(shè)置如圖1.24所示單擊完成，完成“保存副本”后系統(tǒng)彈出對話框直接單擊完成。在后置處理列表中選擇第一個處理器。出現(xiàn)圖1.25，在其中輸入程序起始號，輸入后系統(tǒng)顯示處理完成后的信息窗口，單擊回車，關(guān)閉信息窗口這就完成了程序的生成。

圖1.24

單擊 的。

圖1.25

用記事本打開如下圖1.26

圖1.26 編輯本段第二章：加工中心工藝方案的制定 2.1零件的工藝分析

2.1.1分析圖樣

（1）尺寸標(biāo)注方法分析

（2）零件圖的完整性與正確性分析（3）零件技術(shù)要求分析（4）零件材料分析

有機玻璃屬于高分子聚合物，由聚甲基丙烯酸甲酯聚合而成，英釋名叫“亞克力”。代號是PMA。密度是1.19－1.20g/cm3，硬度相當(dāng)于鋁，沒有固定熔點，在90攝氏度開始軟化，在104攝氏度呈熔融狀態(tài)。透明度高為92％，透過的紫外線多達73％，與普通玻璃相比，機械強度、韌性是普通玻璃的10倍以上，重量僅1/2，抗碎裂性是12—18倍，有突出的耐候性、耐老化性，溶于三氯甲烷（氯仿），用油性記號筆在上面畫線不易脫落。2.2加工設(shè)備的選用

在這里我們選擇的是南通VMC1100B數(shù)控加工中心機床，技術(shù)參數(shù)如下表2.1

表2.1 VMC1100B 行程 Unit 參數(shù) X軸行程 mm 1100 Y軸行程 mm 560 Z軸行程 mm 575 主軸端面至工作臺面距離 mm 200-775 工作臺中心至立柱導(dǎo)軌面距離 mm 590 工作臺面積 mm 550×1200 工作臺最大承重 kg 800 T型槽槽寬 mm 4×18H8 主軸轉(zhuǎn)速 rpm 8000 主軸孔錐度-BT-40(7:24)x、y軸快速位移 m/min 24 z軸快速位移 m/min 18 進給速度范圍 m/min 1—15 刀具數(shù) pcs 24 刀具最大外徑/相鄰無刀 mm 100/180 刀具最大長度 mm 300 換刀時間(刀-刀)sec 1.8 主軸電機 kw 11/15 X/Y/Z電機 kw 3/3/4 定位精度x mm 0.032 定位精度y、z mm 0.025 重復(fù)定位精度x mm 0.018 重復(fù)定位精度y、z mm 0.015 機床總高 mm 3162 占地面積(長×寬)mm 3340×3065

機床重量(毛重)kg 8200 2.3零件的工藝設(shè)計和夾具的選擇

2.3.1加工方法的選擇以下是幾種常見的平面加工方法

下圖2.1是平面加工的精度和所用的加工方法。（注明：Ra的數(shù)值是微米）

圖2.1

由于在數(shù)控加工中心上加工零件，加工精度是很高的。所以我們根據(jù)加工的要求選擇方

法省去了半精加工和精加工，粗銑直接就可以達到我們的要求了。加工工序的劃分：

（1）：按所用刀具進行劃分

（2）：按安裝次數(shù)劃分

（3）：按粗、精加工劃分

（4）：按加工部位劃分

在本設(shè)計中我們采用的是粗、精加工來劃分，所以我們劃分為一個階段即粗加工階段。

2.3.2確定加工順序和工序

工藝順序的安排原則：先加工基準(zhǔn)面

（1）一般情況下先加工平面，后加工孔

（2）先加工主要表面，再加工次要表面

（3）先安排粗加工工序，再安排精加工工序

對于我們要加工的零件來說，由于零件的特殊性，我們加工的只有內(nèi)外輪廓，所以我們在選擇加工工藝順序是就簡單了，直接一道工序就完成了。

2.3.3確定裝夾方案和選用夾具

（一）、定位原理

我們采用六點定位原理進行工件的定位，要使工件沿某個方向的位置確定，即要限制該方向上的自由度，當(dāng)工件的六個自由度被夾具限制即確定了工件的正確位置。

（二）、裝夾方式

由于加工零件的要求我們選擇夾具中裝夾，它是由夾具上的定位元件來確定工件的位置，由夾具上的夾緊裝置進行夾緊。夾具安裝在機床上，并用夾緊元件進行夾緊。這樣易于保證加工精度要求，操作簡單方便，效率高，應(yīng)用十分廣泛。由于數(shù)控加工的要求，我們對夾具的要求很多，比如精度要求、定位要求、空間要求、快速重調(diào)要求。在本設(shè)計中有現(xiàn)成的夾具。我們采用壓板裝夾工件，原因是：在加工中心上，由工藝分析得到我們的加工內(nèi)容，銑出的平面平行于工作臺，所以只要把基準(zhǔn)安裝得與工

作臺平行和貼合，就能銑出準(zhǔn)確度較高的平面，尤其是垂直進給時，由于工作臺的“零位”準(zhǔn)確度的影響，其精度更高，從而避免了夾具本身精度的影響。

準(zhǔn)備材料有壓板、墊鐵、T形螺栓（或T形螺母）等。

使用壓板時應(yīng)注意：

1.壓板的位置要安排得適當(dāng)，要壓在工件剛性最好的地方，夾緊力的大小也應(yīng)該適當(dāng)，不然剛性差的零件容易產(chǎn)生變形

2.墊鐵必須正確地放在壓板下，高度要與工件相同或略高于工件，否則會降低壓緊效果。

3.壓板螺栓必須盡量靠近工件，并且螺栓到工件的距離應(yīng)小于螺栓到墊鐵的距離，這樣 就能增大壓緊力。

4.螺栓要擰緊，否則會應(yīng)壓力不夠而使工件運動，以免損壞工件、機床和刀具。

5.在工件的光潔表面與壓板之間，必須安置墊片，這樣可以避免光潔表面因受壓而損傷。

6.避免出現(xiàn)欠定位。

2.4選擇刀具

加工中心對刀具的基本要求是：

1.良好的切削性能：能承受高速切削和強力切削并且性能穩(wěn)定；

2.較高的精度：刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度；

3.配備完善的工具系統(tǒng)：滿足多刀連續(xù)加工的要求。

加工中心所使用刀具的刀頭部分與數(shù)控銑床所使用的刀具基本相同，數(shù)控機床上的刀具選擇比較嚴(yán)格，有些刀具是專用的。要求：工件材質(zhì)，加工輪廓類型，機床允許的切削用量以及剛性和耐用度等。編程時，要規(guī)定刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸。對自動換刀的數(shù)控機床，在刀具裝到機床上以前，要在機外預(yù)調(diào)裝置(如對刀儀對刀)中，根據(jù)編程確定的參數(shù)，調(diào)整到規(guī)定的尺寸或測出精確的尺寸。在加工前，將刀具有關(guān)尺寸輸入到數(shù)控裝置。在銑削的加工中，我們經(jīng)常用到立銑刀。直徑小的立銑刀一般制成帶柄的形式，比如直柄立銑刀（2-7mm）。立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達到刀具的最低切削速度（60m/min）。立銑刀半徑可以按以下經(jīng)驗來算：R=（0.8-0.9）min, 其中R表示立銑刀半徑，rmin表示零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑。銑刀齒數(shù)應(yīng)該根據(jù)工件材料和加工要求選擇，一般銑削脆性材料或半精加工、精加工時，選擇細齒銑，粗加工則選擇粗齒銑刀。由于銑削的是有機玻璃，所以采用順銑，順銑可以減小表面粗糙度。粗齒直柄立銑刀的選擇如表2.2

表2.2

直徑

(mm)總長

(mm)切削部分長度(mm)柄部直徑(mm)前角(°)后角(°)螺旋角(°)齒數(shù)

2（2.5）32 6 3 15 18 40-45 3 3 36 8 3 15 18 40-45 3 4 40 10 4 15 18 40-45 3 ? ? ? ? ? ? ? ?

2.5切削用量的確定

(1)主軸轉(zhuǎn)速的確定：主軸轉(zhuǎn)速與切削速度關(guān)系為：N=1000V/ЛD

V刀具的切削速度m/min，N主軸轉(zhuǎn)速r/min，D刀具直徑mm在這里可以得出我們加工刀具的直徑D=mm。

(2)刀具進給速度與齒數(shù)的關(guān)系為：F=Fz*N*Z

F刀具的切削速度m/min，F(xiàn)z刀具的每齒進給量mm/r，N 主軸的轉(zhuǎn)速r/min，Z刀具的齒數(shù)在這里可以得出刀具進給速度F =m/min。編輯本段第三章：零件的加工 3.1零件加工前機床的基本操作

3.1.1開機

在開機前應(yīng)該檢查輔助裝置的工作狀態(tài)是否滿足要求：潤滑油油池的油面高度、氣泵的壓力、電器柜的門是否關(guān)上。然后將電源開關(guān)由OFF打到ON，按下接通鍵（接通數(shù)控系統(tǒng)的電源）接通侍服驅(qū)動電源（急停開關(guān)順時針旋轉(zhuǎn)使它復(fù)位，按下機床復(fù)位鍵）。

3.1.2回機床原點

方式選擇開關(guān)選回零（手動選擇，按回零軸的正方向，回零成功則回零指示燈亮）：先Z軸回零，然后Y軸回零，最后X軸回零。按POS鍵，看機床坐標(biāo)系是不是零。

3.13機床的調(diào)試

機床功能調(diào)試是指機床試車調(diào)整后，檢查和調(diào)試機 床各項功能的過程。調(diào)試前，首先應(yīng)檢查機床的數(shù)控 系統(tǒng)及可編程控制器的設(shè)定參數(shù)是否與隨機表中的數(shù) 據(jù)一致。然后試驗各主要操作功能、安全措施、運行 行程及常用指令執(zhí)行情況等，如手動操作方式、點動 方式、編輯方式（EDIT）、數(shù)據(jù)輸入方式（MDI）、自動運行方式（MEMOTY）、行程的極限保護（軟件 和硬件保護）以及主軸掛檔指令和各級轉(zhuǎn)速指令等是

否正確無誤。最后檢查機床輔助功能及附件的工作是 否正常，如機床照明燈、冷卻防護罩和各種護板是否 齊全；切削液箱加滿切削液后，試驗噴管能否噴切削 液，在使用冷卻防護罩時是否外漏；排屑器能否正常 工作；主軸箱恒溫箱是否起作用及選擇刀具管理功能 和接觸式測頭能否正常工作等。對于帶刀庫的數(shù)控加工中心，還應(yīng)調(diào)整機械手的位 置。調(diào)整時，讓機床自動運行到刀具交換位置，以手 動操作方式調(diào)整裝刀機械和卸刀機械手對主軸的相對 位置，調(diào)整后緊因故中調(diào)整螺釘和刀庫地腳螺釘，然 后裝上幾把接近允許質(zhì)量的刀柄，進行多次從刀庫到 主軸位置的自動交換，以動作正確、不撞擊和不掉刀 為合格。3.2 CIMCO EDIT V5簡體中文版介紹

我們用這CIMCO EDIT V5簡體中文版這個軟件，下圖3.1是這個軟件界面的標(biāo)題欄部分。

圖3.1 3.3程序DNC傳輸/模擬NC刀具

在數(shù)控機床的程序輸入操作中，如果采用手動數(shù)據(jù)輸入的方法往CNC中輸入，一是操作、編輯及修改不便；二是CNC內(nèi)存較小，程序比較大時就無法輸入。為此，我們必須通過傳輸（電腦與數(shù)控CNC之間的串口聯(lián)系，即DNC功能）的方法來完成。我們針對這種情況，選用這種方法。計算機→電纜→機床控制面板，具體的操作如下：

機床操作：

選擇EDIT編輯模式→按PRGRM（程序鍵）→輸入O××××（程序名）→INPUT鍵

計算機操作：

選擇FILE →COMMUNIC →選擇要傳輸?shù)某绦颉鶨NTER

現(xiàn)在計算機數(shù)控機床已經(jīng)配有軟盤驅(qū)動器，這樣只需將加工程序存在軟盤中，然后用軟盤驅(qū)動器把加工的程序讀入機床內(nèi)存即可，操作方便。本機床RS232通訊口與外設(shè)計算1.機連機進行程序的傳輸或DNC操作時必須注意以下事項：

2.外設(shè)計算機與數(shù)控機床要有同一接地點，并保證可靠接地。

3.通訊電纜兩端須裝有光電隔離部件，以分別保護數(shù)控系統(tǒng)和外設(shè)計算機。

4.通電情況下，不允許插拔通訊電纜。

5.雷雨季節(jié)須注意打雷期間應(yīng)將通訊電纜拔下，盡量避免雷擊，引起接口損壞。

2.FANUC系統(tǒng)串口線路的連接

FANUC系統(tǒng)數(shù)控機床的DNC采用9孔插頭（與電腦的COM1或COM2相連接）及25針插頭（與數(shù)控機床的通信接口相連接）用網(wǎng)絡(luò)線連接。25針串行接口的編號見圖1；9孔串口與25針串口的焊接關(guān)系見圖3.5。

圖3.5孔串口與25針串口的焊接關(guān)系

單擊文件→打開→選擇我們保存的NC生成的程序→單擊打開，出現(xiàn)NC程序如圖3.2。

單擊程序模擬→在下拉菜單中選擇窗口文件模擬。單擊圖3.3中的播放，看其加

工是否滿足我們的要求。在其中，我們可以進行窗口的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等。滿意后，模擬圖形如圖3.4所示。

圖3.3

圖3.2

圖3.4 3.4加工程序的執(zhí)行方式

對于執(zhí)行的加工程序大于機床內(nèi)存空間，則要采用DNC方式，即將機床與計算機連接，計算機的內(nèi)存作為存儲緩沖區(qū)，加工程序由計算機一邊傳輸，機床一邊執(zhí)行。

機床操作：

打開DNC→輸入加工參數(shù)→選擇AUTO→（自動執(zhí)行模式）→按（START）啟動鍵

計算機操作：

選擇FILE→COMMUNIC→選擇要傳輸?shù)某绦颉鶨NTER 3.5加工程序試運行

執(zhí)行加工程序，但不做切削工件。目的是檢查程序是否符合數(shù)控系統(tǒng)的要求，在執(zhí)行過程中，刀具軌跡、機床動作是否正確，使用工裝是否合理。

操作如下：

1.裝夾，找正工件。

2.按照程序及工藝文件的要求，將刀具對號裝入刀庫。3.對刀、輸入工件坐標(biāo)系及刀具補償值等參數(shù)。4.沿+Z向平移工件坐標(biāo)系到安全高度。5.將切削進給速度調(diào)至低檔。6.啟動機床。

7.逐步提高切削進給速度。

3.6工件試切

目的是：

1.檢查程序數(shù)據(jù)是否正確，切削用量是否合理。2.加工精度是否能達到保證。

3.工藝是否合理，加工變形是否能得到控制。4.檢查加工的工件是否滿足加工要求。

3.7測量

我們用游標(biāo)卡尺來測量，看看加工出來的零件是否滿足我們的加工要求，如果測量結(jié)果達到設(shè)計要求目的，說明加工成功。在測量零件是應(yīng)該注意：

1.機床遠離工件，主軸停止運動。

2.冷卻液關(guān)掉。

3.要把飛邊去掉。

當(dāng)我們加工完零件后，把程序存好檔，保護鎖鎖好，以免他人改動，將機床調(diào)整平衡，以免機床自身的重量使機床變形，為下次回零做好準(zhǔn)備。清理干凈機床，最后關(guān)掉機床電源。編輯本段設(shè)計總結(jié)

在大四的最后一個學(xué)期，我過得既充實又繁忙.從選題的那天起，我就開始了我的畢業(yè)設(shè)計。在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，我有很多的感觸，它帶給我的價值是巨大的，這將對我的以后工作產(chǎn)生重要的影響。

給我最深的就是：一個人不可能做好一件大事，它必須是所有智慧的融合。讓我最深刻的就是PRO/E的貼花。我的設(shè)計題目是“貴大?；铡盋AD/CAM實踐。我要求把貴大?；盏膱D案放到PRO/E的草繪中去，然后進行描線。但是就不知道怎么做。在網(wǎng)上也找過了。后來在指導(dǎo)老師的提示下，我終于完成了這項工作。還有個就是，我對復(fù)雜零件的編程不是很害怕了。因為PRO/E可以幫助我完成那些煩瑣的過程，只要求對零件的建模熟練就差不多了。當(dāng)然基礎(chǔ)的東西是不能丟的。

在這次的設(shè)計中，老師“放手”我們?nèi)プ?。在這過程中我學(xué)會了獨立的思考問題和發(fā)現(xiàn)問題。像NC程序的生成，開始的時候我去了好幾次的計算機房，但是怎么也生不出程序來，后來我才發(fā)現(xiàn)我選擇的坐標(biāo)不對。經(jīng)過幾次的摸索，我終于找到了問題的答案。

通過這次的設(shè)計，對辦公自動化、CAD2004、pro/e、HYPERSNAP6、CIMCO EDIT V5等軟件的基本運用有了更深刻的了解。對我們所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識有了更清楚的認識，是我不知不覺的喜歡上了我們的專業(yè)?，F(xiàn)在我可以說，我完全可以單獨完成一個簡單產(chǎn)品的設(shè)計加工。在這里我也深刻的知道，我在實踐方面是很不夠的，這將在以后的工作中慢慢去領(lǐng)悟、學(xué)習(xí)。編輯本段參考文獻

［１］朱天明主編 專業(yè)色彩搭配圖典[M] 化學(xué)工業(yè)出版社

［２］韓鴻鸞主編 數(shù)控銑工加工中心操作[M] 機械工業(yè)出版社

［３］陳宏鈞主編 典型零件機械加工生產(chǎn)實例[M] 機械工業(yè)出版社

［４］徐衡主編 FANUC系統(tǒng)數(shù)控銑床和加工中心培訓(xùn)教程[M] 化學(xué)工業(yè)出版社

［５］劉新佳主編 切削加工簡明適用手冊零點工作室[M] 化學(xué)工業(yè)出版社

［６］劉新佳主編 切削加工簡明適用手冊零點工作室[M] 化學(xué)工業(yè)出版社

［７］上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會主編 金屬切削手冊[M] 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社

［８］PRO/ENGINEER Wildfire3.0[M] 機械工業(yè)出版社等

致謝

畢業(yè)設(shè)計能順利完成，是因為在設(shè)計當(dāng)中我得到了許多人的幫助。首先非常感謝我的指導(dǎo)教師周崢嶸。從課題的選取、研究、到總體設(shè)計的結(jié)束。他都幫助我解決了不少困難。為了我們的畢業(yè)設(shè)計，他到處給我們找資料，鼓氣。在設(shè)計中我遇到的一個大問題就是沒有設(shè)計電腦，周老師就把學(xué)校的設(shè)備給我們拿出來搞設(shè)計。我羨慕周老師，為了帶我們畢業(yè)生搞設(shè)計，他天天都要學(xué)習(xí)。每個學(xué)生的課題不一樣，但是他對每一個課題都要有獨到的見解。他平易近人，鼓勵我們積極的投入到設(shè)計中。隨時監(jiān)導(dǎo)我們的設(shè)計。在此，我向你表示我真誠的謝意！工程實訓(xùn)中心的許多老師從設(shè)計的開始到我們的畢業(yè)設(shè)計的結(jié)束，教我們的機床操作。在設(shè)計中還有幫助我的身邊同學(xué)。在此，我感謝幫助我的人。當(dāng)然還有我的父母。10多年的默默辛勞，我要對你們說：“你們的付出是偉大的，你們的付出沒有白費，因為我很爭氣?！?/p>

2008年6月

第三篇：數(shù)控技術(shù)論文

淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

（天津電大 理工學(xué)院 2011秋數(shù)控技術(shù)專業(yè)張春亮）

摘要：隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)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(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，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(shù)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數(shù)控技術(shù)的應(yīng)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)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢

一、數(shù)控技術(shù)的介紹

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備。數(shù)控技術(shù)是綜合了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)代機械制造技術(shù)等的柔性制造自動化技術(shù)。數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)(Computer Numerical Control)，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。

二、我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略思考

20世紀(jì)人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應(yīng)用，計算機及控制技術(shù)在機械 制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進步。自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50多個年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬臺，產(chǎn)值上百億美元。目前，國際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本FANUC公司，1年生產(chǎn)5萬套以上系統(tǒng)，占世界市場約40％左右，其次是德國的西門子公司約占15％以上，再次是德海德漢爾、西班牙發(fā)格、意大利菲地亞、法國的NUM、日本的三菱、安川。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機床數(shù)控集團、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數(shù) 控、南京新方 達、成都廣泰等，國產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒有超過300～400套。

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達到了10-15年。同時中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時，中國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80%以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設(shè)計、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。

從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下：技術(shù)水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大；產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)，功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低，外觀質(zhì)量相對差，可靠性不高，商品化程度不足，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足；可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。

分析存在上述差距的主要原因有：認識方面，對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠；體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系；機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難；技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術(shù)的工程化能力不強。機床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。

我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。

從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點有以下幾個方面：

1、高速、高效、高精度、高可靠性

要提高加工效率，首先必須提高切削和進給速度，同時，還要縮短加工時間;要確保加工質(zhì)量，必須提高機床部件運動軌跡的精度，而可靠性則是上述目標(biāo)的基本保證。效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的核心。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，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。為了實現(xiàn)高速、高精加工，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，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及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、復(fù)合加工、多軸化

多軸聯(lián)動加工，以減少工序輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)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(fù)合加工，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，不僅表面光潔度高，而且效率也大幅度提高。機床復(fù)合技術(shù)進一步擴展，隨著技術(shù)進步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高?！耙慌_機床就是一個加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工的多軸機床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢。

3、智能化

隨著工業(yè)自動化的需求，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度在不斷的得到提高。智能化不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程，還要貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。其內(nèi)容包括以下幾個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。今后的數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD／CAM、伺服控制、自適應(yīng)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(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程，即稱為智能閉環(huán)控制體系，這種技術(shù)是利用傳感器獲得適時的信息，以增強制造者取得最佳產(chǎn)品的能力。智能數(shù)控系統(tǒng)通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征、自動感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速做出實現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策，對進給速度、切削深度、坐標(biāo)移動、主軸轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態(tài)。自動調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區(qū)斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質(zhì)。

4、柔性化

柔性是指數(shù)控設(shè)備（如雕刻機cnc router）適應(yīng)加工對象變化的能力。柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(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)揮群控系統(tǒng)的效能。柔性自動化技術(shù)重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)。數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是:一方面從點(數(shù)控單機等)、線(柔性制造系統(tǒng)等)向面(工段車間制造島等)、體(分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)等)的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。

5、網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化便于遠距離操作和監(jiān)控，也便于遠程診斷故障和進行調(diào)整，不僅利于數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠對其產(chǎn)品的監(jiān)控和維修，也適于大規(guī)模現(xiàn)代化生產(chǎn)的無人化車間實行網(wǎng)絡(luò)管

理，還適于在操作人員不宜到現(xiàn)場的環(huán)境(如對環(huán)境要求很高的超精密加工和對人體有害的環(huán)境)中工作。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(chǔ)單元。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。

6、軟硬件開放化

用戶可根據(jù)自己的需要，對數(shù)控系統(tǒng)軟件進行二次開發(fā)，用戶的使用范圍不再受生產(chǎn)商的制約。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題,目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究。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。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，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（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，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(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、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。

當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

參考文獻：

[1]周德儉.使用PC的開放式計算機數(shù)控系統(tǒng)——CNC的發(fā)展方向.機電一體化，1997(7)

[2]黃金秋.基于開放式結(jié)構(gòu)的高性能數(shù)控系統(tǒng)的研制.制造技術(shù)與機床，1998(8)

第四篇：數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢論文

數(shù)控技術(shù)論文

題

目：淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 院（部）： 機電工程學(xué)院 專

業(yè)： 機械工程及自動化 班

級： 機械121 姓

名： 趙建峰 學(xué)

號： 20120711030

淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

摘要

數(shù)控加工是機械制造中的先進加工技術(shù)。它的廣泛使用給機械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

引言

數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運行。

一、國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史

1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升飛機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機床的設(shè)想。

1949年，該公司與美國麻省理工學(xué)院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時的數(shù)控裝置采用電子管元件。

1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為加工中心(MC Machining Center)，使數(shù)控裝置進入了第二代。

1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。

60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)(簡稱 CNC)，使數(shù)控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置(簡稱MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。

20世紀(jì)80年代初，隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進行人機對話式自動編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。

20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護方便，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。

二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢從以下方面進行介紹。1 開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

1）開放式數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)，形成具有個性鮮明的名牌產(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。

2）新世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括：自適應(yīng)控制技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)能檢測加工過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。

3）網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來國際著名機床展覽會上的一個新亮點。

高速、高精度、高效、高可靠性的數(shù)控技術(shù)發(fā)展方向

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。

其他技術(shù)開發(fā)和系統(tǒng)的優(yōu)化成為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向

1）為適應(yīng)制造自動化的發(fā)展，要求數(shù)控系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能，還應(yīng)具備自動測量、自動送料、自動換刀、自動更換主軸頭（有時帶坐標(biāo)變換）、自動誤差補償、自動診斷等功能，廣泛地應(yīng)用機器人、物流系統(tǒng)。

2）以計算機輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)等為主體的制造信息支持技術(shù)和智能化決策系統(tǒng)，可對機械加工中的大量信息進行儲存和實時處理。

3）采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，虛擬制造技術(shù)以及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Web-based）制造和無圖紙制造技術(shù)的方向發(fā)展。

4）研究以媒體傳輸協(xié)議（MTP）、企業(yè)資源計劃（ERP）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）為主體的技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)（WEB）技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、數(shù)據(jù)安全和監(jiān)控技術(shù)、應(yīng)用集成技術(shù)、配置管理技術(shù)等開發(fā)面向國際化市場競爭所需要的新一代管理信息系統(tǒng)軟件，并在制造行業(yè)推廣應(yīng)用。

5）按照現(xiàn)場總線工業(yè)數(shù)字通訊協(xié)議，進行通訊模板設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)及防爆、可靠性一致性測試技術(shù)研究；進行符合制造業(yè)自動化現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)；現(xiàn)場總線產(chǎn)品的開發(fā)工具、系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)；產(chǎn)品互換性、互操作性技術(shù)及認證技術(shù)和工具方法的研究。

6）進行高精度、高可靠性自動化儀表和現(xiàn)場總線智能儀表及控制系統(tǒng)的開發(fā)；總線式自動測試系統(tǒng)軟件及基本模件開發(fā)；自調(diào)零、自校正、自診斷的數(shù)字化科學(xué)儀器的開發(fā)。

三、發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國高等職業(yè)教育的發(fā)展取得了相當(dāng)大的進步，但依然存在不少問題，畢業(yè)學(xué)生的能力依然不能滿足企業(yè)的需要。在幾年以前，各新聞媒體就紛紛報道社會急需數(shù)控高技能型人才，企業(yè)紛紛上數(shù)控設(shè)備,但結(jié)果卻找不到實用人才，導(dǎo)致設(shè)備使用率和生產(chǎn)效率極低。高等職業(yè)院校的辦學(xué)宗旨就是為社會培養(yǎng)高技能型人才，具有明確的職業(yè)定向性?？墒牵∏∵@培養(yǎng)高技能人才的地方卻急需高技能、實戰(zhàn)型教師，即使具備這種資格的教師，他的任教方法也不太完善。下面對如何保障高質(zhì)量數(shù)控人才培養(yǎng)從根本上進行分析。

四、通過生產(chǎn)實踐提高自己的實戰(zhàn)力

老師和學(xué)生一樣，只有參與生產(chǎn)實踐才能練出手，當(dāng)然要達到較高的水平需付出極大的艱辛和大量的勞動。多數(shù)學(xué)生對數(shù)控機床比較感興趣，他們希望自己的老師具有很高的能力，如果老師在這方面不能讓學(xué)生滿足，將影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以教師應(yīng)有豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗，讓學(xué)生充分地信服，才能進一步激發(fā)他們的求知欲，達到一個較好的教學(xué)效果。要成為讓學(xué)生信服的實戰(zhàn)老師，應(yīng)該在課余時間、寒暑假期間訓(xùn)練自己的實操能力，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計并加工各種各樣的工件。在訓(xùn)練中不斷提高自己，達到既能設(shè)計又能熟練操作機床進行加工的水平。在這期間難免出現(xiàn)事故，自己要及時總結(jié)教訓(xùn)，堅持持之以恒的精神。

總結(jié)

數(shù)控技術(shù)是發(fā)展新型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的重要技術(shù)。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。因此，以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展面向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的方向蓬勃發(fā)展，新技術(shù)的研究開發(fā)和系統(tǒng)的優(yōu)化，為數(shù)控技術(shù)提供了較為廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1] 王立新.淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].赤峰學(xué)院學(xué)報.2007.[2] 董淳.數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.[3] 張亞力.簡述數(shù)控發(fā)展的新趨勢[J].國土資源高等職業(yè)教育研究.2005.[4] 陳芳.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和途徑[J].科技資訊.2008.

第五篇：數(shù)控技術(shù)論文

數(shù)控機床的發(fā)展及新技術(shù)應(yīng)用

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)一班

鄭州

450000)

摘要：先進的制造技術(shù)是制造業(yè)持久發(fā)展的保障,而數(shù)控機床使制造技術(shù)從一個新的起跑點得到發(fā)展。從20世紀(jì)中期數(shù)控技術(shù)面世以來，數(shù)控機床已經(jīng)給機械制造業(yè)帶來了歷史性的變化。數(shù)控機床步入高速化、高精度化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開放化、驅(qū)動便利化、極端化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集機械制造技術(shù)、微機技術(shù)、成組技術(shù)與先進控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基石，它徹底地改變了世界制造業(yè)的格局。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)得以實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是在數(shù)控技術(shù)之上建立的?？v觀數(shù)控機床的發(fā)展歷史，我們可以明顯的體會到數(shù)控技術(shù)的發(fā)展不僅引領(lǐng)整個制造業(yè)的發(fā)展，同時也推動著整個社會的進步。在今后，隨著網(wǎng)絡(luò)化、光電化等新技術(shù)的進一步成熟應(yīng)用，數(shù)控機床的明天一定是前程似錦，充滿希望。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床

發(fā)展

歷史性變化

趨勢

新技術(shù)

中圖分類號：TG156

Development of NC machine tools and Application of new technologies in

NC machine tools

name

1(1.Henan Agricultural University, zhengzhou 450000)

Abstract：Advanced manufacturing technology is the security of manufacture’s lasting development,and NC machine tools make manufacturing technology from a new start for development.Since NC machine tools appear in the middle 20 century, NC machine tools have taken historic changes to machinery manufacture.NC machine tools step into the develop trend of high speed, high precision, multiple functions, intelligent control, vitalizing system, drive facilitation, extremalization, information network.Modern NC control technology is consist of machinery manufacturing technology, computer technology, group technology, advanced control technology, information processing technology, network communication technology, hydraulic and pneumatic technology, and photoelectric technology, which is the footstone of modern manufacturing technology and change the situation of global manufacturing thoroughly.NC technology is the foundation of automation, flexibility, integration and modern CAD/CAM, FMS, CIMS are all being built at the basic of it.Review the development history of NC machine tools, we can apparently feel that the development of NC technology not only guide the development of manufacture, but also push forward the progress of whole society.In the long term, with the mature application of network and photoelectric technology, the future of NC machine tools must be splendid and full of hope.Key words：NC machine Development Historic changes Trend New technologies

0 前言

1948年，受美國空軍委托，美國帕森斯公司開始研制飛機螺旋槳葉片的輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜，加工精度要求很高，普通加工設(shè)備難以完成，于是設(shè)想用計算機控制機床。該公司1949年開始研究數(shù)控機床，并于1952年成功試制第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控

銑床，隨后即投入正式生產(chǎn)。

1965年，第三代的集成電路數(shù)控裝置問世，它不僅體積小，消耗功率少，同時提高了可靠性，降低了價格，推進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量。60年代末，先后研發(fā)成功由一臺計算機可以直接控制多臺機床的直控系統(tǒng)(簡稱DNC)，也稱群控系統(tǒng)；通過小型計算機控制的數(shù)控系統(tǒng)(簡稱CNC),使數(shù)控裝置步 入了小型計算機化的第四代。1974年，第五代使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置(簡稱MNC)研制成功。與第三代相比，第五代數(shù)控裝置的功能增加了一倍，但體積卻縮小為原來的5%，價格下降了75%，可靠性也大大提高。80年代初，受益于計算機軟、硬件技術(shù)的提高，產(chǎn)生了可通過人機對話來自動編程的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置趨向小型化，方便直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度不斷提高，能夠自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件。

1數(shù)控機床的現(xiàn)狀及趨勢

高速化

數(shù)控機床使用用電主軸，最高轉(zhuǎn)速大概可以達到200000r/min。分，最大進給率可達240m/min且可對復(fù)雜型面進行精確加工。CPU的飛猛發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速轉(zhuǎn)變提供了便利，同時運算速度的快速提升，使得機床在高分辨率時仍然可最高達到240m/min的進給速度； 當(dāng)前先進加工中心的刀具切換時間大概在1s左右，甚至是0.5s。高精度化

借助高速插補的技術(shù)，通過微小的程序段來完成不間斷進給，提高位置的測量精度，位置的伺服系統(tǒng)采取前饋控制和非線性的控制等方式； 實施誤差補償技術(shù)：采用螺距誤差補償、反向的間隙補償以及刀具誤差補償?shù)纫幌盗醒a償技術(shù)，以求實現(xiàn)對設(shè)備的受熱變形誤差和空間位置誤差的綜合補償。采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真技術(shù)模擬機床的加工精度，以確保機床加工的定位精度或重復(fù)定位的精度，使其性能長期保持穩(wěn)定，使機床在不同工作條件下可以完成多種加工任務(wù)，并且確保零件的加工質(zhì)量。功能復(fù)合化

采用復(fù)合機床進行加工，降低了工件裝夾、卸載、更換和調(diào)整刀具的輔助時間和中間過程中產(chǎn)生的誤差，大大改善了零件加工精度，同時縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。加工過程的整合也促使了

機床向模塊化、多軸化發(fā)展。隨著機械加工過程要求的不斷精細，多軸聯(lián)動數(shù)控機床越來越受到各大消費廠商的歡迎，其擴大化大生產(chǎn)也呼之欲出。

控制智能化

近年來，智能技術(shù)已得到十分迅速的發(fā)展，為了順應(yīng)現(xiàn)代機械制造產(chǎn)業(yè)業(yè)生產(chǎn)柔性化和制造自動化的需要，數(shù)控機床的智能化程度正在不斷提升。主要采用的方式有：對加工參數(shù)進行智能優(yōu)化與選擇、對加工過程實行自適應(yīng)控制技術(shù)、開發(fā)智能故障診

斷和自修復(fù)技術(shù)。

體系開放化

因為軟、硬件的接口按照公認的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議制造，系統(tǒng)的開發(fā)費用大大降低，但系統(tǒng)性能與可靠性反而得到改善并延長了生命周期；通過更新產(chǎn)品、增加功能以及提供軟件產(chǎn)品的不同組合來滿足特殊用戶應(yīng)用要求； 驅(qū)動并聯(lián)化

在機床主軸與機座之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動，能夠進行多坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工、裝配以及測量各種功能，而且能滿足形狀非常復(fù)雜零件的加工，表現(xiàn)出當(dāng)代機器人的質(zhì)量小、模塊化程度高和速度快等優(yōu)點。極端化

國防科技、航空部門、航天事業(yè)的發(fā)展以及能源等基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)裝備的大型化都需要大型、性能優(yōu)良的數(shù)控機床的支持。對于超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)等新世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，我們需要發(fā)展可以適應(yīng)微小的尺寸和加工精度為微納米級的新型制造工藝和裝備。信息交互網(wǎng)絡(luò)化

對于競爭日益激烈競爭的生產(chǎn)者來說，怎樣讓數(shù)控機床具備雙向和高速的通訊聯(lián)網(wǎng)功能，以便保證信息在車間的各個部門之間暢通無阻交流傳輸是特別重要的。這樣不僅可以形成網(wǎng)絡(luò)資源共享，還能實現(xiàn)對數(shù)控機床的遠程監(jiān)視、控制、教學(xué)和管理，以及針對數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)。

2新技術(shù)的應(yīng)用

因為數(shù)控機床是機械、液壓、網(wǎng)絡(luò)傳輸、光學(xué)檢測等多項工程技術(shù)的結(jié)合，所以展望數(shù)控新技術(shù)的進步與應(yīng)用，必定離不開上述技術(shù)的發(fā)展。機械結(jié)構(gòu)改進

傳統(tǒng)的數(shù)控機床傳動鏈需要絲杠軸承座、聯(lián)軸節(jié)等構(gòu)件，結(jié)構(gòu)繁雜，傳動鏈不夠緊湊，容易引起系統(tǒng)誤差，難以保證較高精度。直線電機的采用避免了機械傳動鏈的諸多缺陷，從電氣領(lǐng)域觀察，它的參數(shù)設(shè)置更合理、簡便、高效、快捷、精確，它的結(jié)構(gòu)簡單、成本不高、利于保養(yǎng)和維修，并且控制精度高。內(nèi)裝式高速主軸的采用，克服了傳統(tǒng)主軸的劣勢，使變頻調(diào)速更加方便，同時簡化了結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。傳統(tǒng)機床的驅(qū)動力與工件受力點會由于加工軌跡的變化而動態(tài)變化，導(dǎo)致工作臺總存在扭矩，而重心驅(qū)動的采用解決了上述難題，大大減小了機床的振動，提高了加工精度。LSI結(jié)構(gòu)、全數(shù)字伺服

采用專用總線結(jié)構(gòu)LSI，可以幫助高速CPU提高插補速度，利于插補運算和接口控制，用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬件來實現(xiàn)功能，利于在線調(diào)試和跟蹤診斷。采用全數(shù)字伺服克服了傳統(tǒng)模擬伺服易受放大系數(shù)和溫度等因素影響、插補精度較低的難題，并且它采用軟件方式控制伺服的位置環(huán)、電流環(huán)和速度環(huán)，能夠根據(jù)負載的變化，靈活地調(diào)整參數(shù)以方便提高自適應(yīng)能力，同時方便在線診斷。E—維護

伴隨計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化和全球化生產(chǎn)必將是未來制造業(yè)發(fā)展的趨勢。在市場全球化影響下，產(chǎn)品技術(shù)支持和售后服務(wù)是用戶滿意度的重要體現(xiàn)因素，E—維護油然而生。數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家通過給所生產(chǎn)的產(chǎn)品中設(shè)置遠程診斷模塊等方式，可實現(xiàn)借助網(wǎng)絡(luò)為用戶進行故障診斷或提供維修技術(shù)指導(dǎo)。STEP-NC

STEP-NC（ISO14649）是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）開發(fā)。使用EXPRESS語言和以特征為特征的編程原理，將產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)延伸至CNC領(lǐng)域，重新規(guī)定CAD/CAM與CNC之間的口,這樣使傳到CNC機床的“程序”不再覆蓋機床信息，只有零件的特征信息, 消除了傳統(tǒng)數(shù)控加工時所需要的后置處理問題，同時為數(shù)控技術(shù)朝向高速化、智能化、集成化等方向發(fā)展提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。新型材料

盡管當(dāng)前機床在結(jié)構(gòu)研究和控制方面進步迅速，可是其主要功能部件依然大部分用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料制成，這樣很難完全適應(yīng)未來數(shù)控機床發(fā)展的要求。為了進一步提高數(shù)控機床的高速度、高精度、高效能要求，可以采用泡沫金屬、纖維增強聚合物基材料等輕質(zhì)材料。采用綜合性能優(yōu)異的新材料不僅可以改進機床性能，還能降低機床的負重、減小阻尼和提高精度。

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