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数控技术发展及趋势研究

时间:2022-03-18 09:59:21 浏览次数:

摘要:研究数控技术发展历史,现状以及未来趋势。

关键词:数控技术;发展状况;未来趋势

中图分类号:TB

文献标识码:A

文章编号:1672—3198(2014)10—0194—01

数控技术,简称数控(Nunmerical Control,NC),它是以数字或数字代码的形式来实现控制的一门技术,数控技术是集计算机,自动控制,精密测量,信息管理和机械制造等技术为一体的现代控制技术,广泛应用

于机械制造领域,是制造业实现自动化,柔性化,集成化生产的基础。

1数控技术发展状况

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复,曾一度几乎快成为夕阳工业,所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。上世纪90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动,从上世纪90年代初开始已出现明显的回升,在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同,生产任务饱满。

在第一台数控机床问世后,随着微电子技术的迅猛发展,数控系统也在不断地更新换代,先后经历了电子管(1952年),晶体管和应刷电路板(1960年),小规模集成电路(1965年),小型计算机(1970年),微处理器或微型计算机(1974年)和基于PC-NC的智能数控系统(20世纪90年代后)6代数控系统。

前3代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑(硬线)数控系统,简称NC(Numerical Control),目前已被淘汰。

第4代数控系统采用小型计算机取代专用控制计算机,数控的许多功能由软件来实现,不仅在经济上更为合算,而且提高了系统的可靠性和功能特色,故这种数控系统又称为软线数控,即计算机数控(Computer Numerical Control,CNC)。

第5代微型数控(Micro-computer Numerical Control,MNC)是1974年以微处理器为核心的数控系统。

第6代数控系统基于PC-NC,它充分利用现有PC机的软硬件资源,规范设计新一代数控,其优势在于:

(1)元器件集成度高,可靠性好;

(2)技术进步快,升级换代容易;

(3)提供了开放式的基础,可供利用的软,硬件资源极为丰富。

我国数控机床的研制始于1985年,到20世纪60年代末70年代初,已经研制出一些晶体管式的数控系统,并用于生产,如数控线切割机床,数控铣床等。自改革开放以来,通过技术引进,科学攻关和技术改造,我国数控机床及技术有了较大进步。“六五”期间国家支持引进数控技术产品;“七五”期间国家支持组织“科学攻关”及实施“数控机床引进消化吸收一条龙”项目。“八五”期间国家又组织近百家单位进行以发展自主版权为目的的“数控技术攻关”,从而为数控技术产业化建立了基础。在数控机床全面发展的同时,数控技术在其他数控设备中得以迅速发展,如数控激光与火焰切割机,数控压力机,数控弯管机等也得到了广泛的应用。

2数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。

(1)直接数字控制系统:DNC(Direct Nunerical Control)是由一台计算机直接管理和控制一群数控机床进行零件加工或装配的计算机群控系统。DNC系统具有生产管理,作业调度,工况显示监控和刀具寿命管理等功能,其发展趋势是由一台中央计算机与多台NC或CNC机床组成分布式,实现分级控制管理,而不是分时控制方式。DNC系统的灵活性较大,适应性强,可靠性也较高,但一次性投资比较大。

(2)柔性制造单元与柔性制造系统:FMS(Flexible Manufactuing Systerm)FMS是一组数控机床,他们能够随机地加工一组有不同加工顺序及加工循环的零件,实行自动运送材料及计算机控制,以便动态地平衡资源应用,从而使系统自动适应零件生产混合的变化及生产量的变化。FMS的生产批量为10~1000件,其中300件以下的最多。加工对象很广,品种为5~300钟,一般为30种以下;生产行业主要集中在汽车,飞机,机床以及某些家用电器行业。由于FMS减少了零部件的存放,运输以及等待时间,使机床的利用率提高到70%~90%,加工质量稳定,有较强的生产适应性,可使生产周期缩短50%,生产率提高50%以上。

(3)计算机集成制造系统(Computer Integrates Manufacturing,CIM)它是采用现代计算机技术将制造工厂的全部生产活动进行有机的集成,以实现更高效益,更高柔性的现代智能化生产系统。从功能角度看,一个制造企业的CIMS包含经营管理,工程设计,产品制造,质量保证和物质保障五个功能系统,另外还要有一个能有效连接这些功能系统的支撑环境,即计算机网络和数据库系统,从而构成企业的信息集成系统。目前,CIMS技术还处于发展阶段,但它的重要战略意义已得到广泛的重视。美国把CIMS看作21世纪的科技方向,欧共体将它列为信息技术研究三大重大项目之一;我国1986年制定了国家科技研究发展计划(即“863”计划),将CIMS确定为自动化研究领域的主题之一。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面:

(1)高速、高精加工技术及装备的新趋势;

(2)轴联动加工;

(3)智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势;

(4)重视新技术标准、规范的建立。

希望我国能大力发展以数控技术为核心的先进制造技术,加速经济发展,提高综合国力和国家地位。

参考文献

[1]明兴祖,陈书函.数控技术[M].北京:化学工业出版社,2013.

[2]王立新.浅谈数控技术发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.

[3]张亚力.简述数控发展新趋势[M].北京:高等教育出版社,2005.

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