電位器接線片多工位級(jí)進(jìn)模及自動(dòng)送料裝置的設(shè)計(jì)含開(kāi)題及8張CAD圖
電位器接線片多工位級(jí)進(jìn)模及自動(dòng)送料裝置的設(shè)計(jì)含開(kāi)題及8張CAD圖,電位器,接線,片多工位級(jí)進(jìn)模,自動(dòng),裝置,設(shè)計(jì),開(kāi)題,cad
編號(hào):
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯
(譯文)
院 (系): 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 王經(jīng)府
學(xué) 號(hào): 0600110224
指導(dǎo)教師單位: 機(jī)制教研室
姓 名: 宋宜梅
職 稱: 教授
2010年5月24日
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙 第 11 頁(yè) 共 11 頁(yè)
數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
1 數(shù)控技術(shù)
數(shù)控是自動(dòng)化可編程技術(shù)的一種形式,通過(guò)數(shù)字、字母和其他符號(hào)來(lái)控制加工設(shè)備。數(shù)字、字母和符號(hào)用適當(dāng)?shù)母袷骄幋a為一個(gè)特定工件定義指令程序。當(dāng)工件改變時(shí),指令程序就改變。這種改變程序的能力使數(shù)控適合于中、小批量生產(chǎn),寫(xiě)一段新程序遠(yuǎn)比對(duì)加工設(shè)備做大的改動(dòng)容易得多。
數(shù)控機(jī)床有兩種基本形式:點(diǎn)位控制和連續(xù)控制(也稱為輪廓控制)。點(diǎn)位控制機(jī)床采用異步電動(dòng)機(jī),因此,主軸的定位只能通過(guò)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)或一個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種機(jī)床主要用于直線切削或鉆孔、鏜孔等場(chǎng)合。
數(shù)控系統(tǒng)由下列組件組成:數(shù)據(jù)輸入裝置,帶控制單元的磁帶閱讀機(jī),反饋裝置和切削機(jī)床或其他形式的數(shù)控設(shè)備。
數(shù)據(jù)輸人裝置,也稱“人機(jī)聯(lián)系裝置”,可用人工或全自動(dòng)方法向機(jī)床提供數(shù)據(jù)。人工方法作為輸人數(shù)據(jù)唯一方法時(shí),只限于少量輸入。人工輸入裝置有鍵盤(pán),撥號(hào)盤(pán),按鈕,開(kāi)關(guān)或撥輪選擇開(kāi)關(guān),這些都位于機(jī)床附近的一個(gè)控制臺(tái)上。撥號(hào)盤(pán)通常連到一個(gè)同步解析器或電位計(jì)的模擬裝置上。在大多數(shù)情況下,按鈕、開(kāi)關(guān)和其他類似的旋鈕是數(shù)據(jù)輸入元件。人工輸入需要操作者控制每個(gè)操作,這是一個(gè)既慢又單調(diào)的過(guò)程,除了簡(jiǎn)單加工場(chǎng)合或特殊情況,已很少使用。
幾乎所有情況下,信息都是通過(guò)卡片、穿孔紙帶或磁帶自動(dòng)提供給控制單元。在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)中,八信道穿孔紙帶是最常用的數(shù)據(jù)輸入形式,紙帶上的編碼指令由一系列稱為程序塊的穿孔組成。每一個(gè)程序塊代表一種加工功能、一種操作或兩者的組合。紙帶上的整個(gè)數(shù)控程序由這些連續(xù)數(shù)據(jù)單元連接而成。帶有程序的長(zhǎng)帶子像電影膠片一樣繞在盤(pán)子上,相對(duì)較短的帶子上的程序可通過(guò)將紙帶兩端連接形成一個(gè)循環(huán)而連續(xù)不斷地重復(fù)使用。帶子一旦安裝好,就可反復(fù)使用而無(wú)需進(jìn)一步處理。此時(shí),操作者只是簡(jiǎn)單地上、下工件。穿孔紙帶是在帶有特制穿孔附件的打字機(jī)或直接連到計(jì)算機(jī)上的紙帶穿孔裝置上做成的。紙帶制造很少不出錯(cuò),錯(cuò)誤可能由編程、卡片穿孔或編碼、紙帶穿孔時(shí)的物理?yè)p害等形成。通常,必須要試走幾次來(lái)排除錯(cuò)誤,才能得到一個(gè)可用的工作紙帶。
雖然紙帶上的數(shù)據(jù)是自動(dòng)進(jìn)給的,但實(shí)際編程卻是手工完成的,在編碼紙帶做好前,編程者經(jīng)常要和一個(gè)計(jì)劃人員或工藝工程師一起工作,選擇合適的數(shù)控機(jī)床,決定加工材料,計(jì)算切削速度和進(jìn)給速度,決定所需刀具類型,仔細(xì)閱讀零件圖上尺寸,定下合適的程序開(kāi)始的零參考點(diǎn),然后寫(xiě)出程序清單,其上記載有描述加工順序的編碼數(shù)控指令,機(jī)床按順序加工工件到圖樣要求。
控制單元接受和儲(chǔ)存編碼數(shù)據(jù),直至形成一個(gè)完整的信息程序塊,然后解釋數(shù)控指令,并引導(dǎo)機(jī)床得到所需運(yùn)動(dòng)。
為更好理解控制單元的作用,可將它與撥號(hào)電話進(jìn)行比較,即每撥一個(gè)數(shù)字,就儲(chǔ)存一個(gè),當(dāng)整個(gè)數(shù)字撥好后,電話就被激活,也就完成了呼叫。
裝在控制單元里的紙帶閱讀機(jī),通過(guò)其內(nèi)的硅光二極管,檢測(cè)到穿過(guò)移動(dòng)紙帶上的孔漏過(guò)的光線,將光束轉(zhuǎn)變成電能,并通過(guò)放大來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)信號(hào),然后將信號(hào)送到控制單元里的寄存器,由它將動(dòng)作信號(hào)傳到機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置。
有些光電裝置能以高達(dá)每秒1000個(gè)字節(jié)的速度閱讀,這對(duì)保持機(jī)床連續(xù)動(dòng)作是必須的,否則,在輪廓加工時(shí),刀具可能在工件上產(chǎn)生劃痕。閱讀裝置必須要能以比控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)更快的速度來(lái)閱讀數(shù)據(jù)程序塊。
反饋裝置是用在一些數(shù)控設(shè)備上的安全裝置,它可連續(xù)補(bǔ)償控制位置與機(jī)床運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)的實(shí)際位置之間的誤差。裝有這種直接反饋檢查裝置的數(shù)控機(jī)床有一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)裝置。位置控制通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn),在實(shí)際工作時(shí),記錄下滑臺(tái)的位置,并將這些信息送回控制單元。接受到的信號(hào)與紙帶輸入的信號(hào)相比較,它們之間的任何偏差都可得到糾正。
在另一個(gè)稱為開(kāi)環(huán)的系統(tǒng)中,機(jī)床僅由響應(yīng)控制器命令的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)定位,工件的精度幾乎完全取決于絲杠的精度和機(jī)床結(jié)構(gòu)的剛度。有幾個(gè)理由可以說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)自動(dòng)化申請(qǐng)的非常有用的驅(qū)動(dòng)裝置。對(duì)于一件事物,它被不連續(xù)直流電壓脈沖驅(qū)使,是來(lái)自數(shù)傳計(jì)算機(jī)和其他的自動(dòng)化的非常方便的輸出控制系統(tǒng)。當(dāng)多數(shù)是索引或其他的自動(dòng)化申請(qǐng)所必備者的時(shí)候,步進(jìn)電機(jī)對(duì)運(yùn)行一個(gè)精確的有角進(jìn)步也是理想的。因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)不需要監(jiān)聽(tīng)就提供特定的輸出指令而且期待系統(tǒng)適當(dāng)?shù)胤磻?yīng)的公開(kāi)- 環(huán)操作造成一個(gè)回應(yīng)環(huán),步進(jìn)電機(jī)是理想的。 一些工業(yè)的機(jī)械手使用高抬腿運(yùn)步的馬乘汽車駕駛員,而且步進(jìn)電機(jī)是有用的在數(shù)字受約束的工作母機(jī)中。 這些申請(qǐng)的大部分是公開(kāi)- 環(huán) ,但是雇用回應(yīng)環(huán)檢測(cè)受到驅(qū)策的成份位置是可能的。 環(huán)的一個(gè)分析者把真實(shí)的位置與需要的位置作比較,而且不同是考慮過(guò)的錯(cuò)誤。 那然后駕駛員能發(fā)行對(duì)步進(jìn)電機(jī)的電脈沖,直到錯(cuò)誤被減少對(duì)準(zhǔn)零位。在這個(gè)系統(tǒng)中,沒(méi)有信息反饋到控制單元的自矯正過(guò)程。出現(xiàn)誤動(dòng)作時(shí),控制單元繼續(xù)發(fā)出電脈沖。比如,一臺(tái)數(shù)控銑床的工作臺(tái)突然過(guò)載,阻力矩超過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí),將沒(méi)有響應(yīng)信號(hào)送回到控制器。因?yàn)?,步進(jìn)電機(jī)對(duì)載荷變化不敏感,所以許多數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)允許電機(jī)停轉(zhuǎn)。然而,盡管有可能損壞機(jī)床結(jié)構(gòu)或機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),也有使用帶有特高轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)的其他系統(tǒng),此時(shí),電動(dòng)機(jī)有足夠能力來(lái)應(yīng)付系統(tǒng)中任何偶然事故。
最初的數(shù)控系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。在開(kāi)、閉環(huán)兩種系統(tǒng)中,閉環(huán)更精確,一般說(shuō)來(lái)更昂貴。起初,因?yàn)樵葌鹘y(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率限制,開(kāi)環(huán)系統(tǒng)幾乎全部用于輕加工場(chǎng)合,最近出現(xiàn)的電液步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已越來(lái)越多地用于較重的加工領(lǐng)域。
2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
2.1 國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革,各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資,對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)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(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體,具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn),對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上,數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化;在智能化基礎(chǔ)上,綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù),數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制,加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理;在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上,CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體,機(jī)床聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)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(kuò)大,他對(duì)國(guó)計(jì)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(lái)越重要的作用,因?yàn)檫@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(shì)。
長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu),CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過(guò)程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定,加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過(guò)CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒(méi)有反饋控制環(huán)節(jié),整個(gè)制造過(guò)程中CNC只是一個(gè)封閉式的開(kāi)環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下,加工過(guò)程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù),無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整,更無(wú)法通過(guò)反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)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(jiàn),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(jié)構(gòu),限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展,已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程,因此,對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。
我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年,近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段:第一階段從1958年到1979年,即封閉式發(fā)展階段。在此階段,由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期,即引進(jìn)技術(shù),消化吸收,初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段,由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視,以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善,我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究,進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段,我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期,國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50%,配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10%。
縱觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程,特別是經(jīng)過(guò)4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān),總體來(lái)看取得了以下成績(jī)。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國(guó)現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù),其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ),部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上,建立了諸如華中數(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。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開(kāi)發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到,我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)發(fā),尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國(guó)的發(fā)展速度很快,但橫向比(與國(guó)外對(duì)比)不僅技術(shù)水平有差距,在某些方面發(fā)展速度也有差距,即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)。從國(guó)際上來(lái)看,對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下。
a.技術(shù)水平上,與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后10~15年,在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上,市場(chǎng)占有率低,品種覆蓋率小,還沒(méi)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(duì)差;可靠性不高,商品化程度不足;國(guó)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。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上,對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開(kāi)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(qiáng);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以下幾個(gè)方面。
a.認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足;對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國(guó)外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足;對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題的時(shí)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(wèn)題的時(shí)候少;沒(méi)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。
c.機(jī)制方面。不良機(jī)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(shí)施,往往規(guī)劃理想,實(shí)施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)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。
2.2戰(zhàn)略考慮以及發(fā)展策略
我國(guó)是制造大國(guó),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(jìn)制造核心技術(shù),否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中,我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià),交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)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(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題,首先從社會(huì)安全看,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)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(guó)就業(yè)的壓力,保障社會(huì)的穩(wěn)定;其次從國(guó)防安全看,西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì),對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。
從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā),以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)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(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)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(kāi)發(fā)的內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主,以整機(jī)(如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等)帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)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(jī)、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(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品;沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品;當(dāng)然,沒(méi)有規(guī)模中國(guó)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(qiáng)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(guó)家意志實(shí)施攻關(guān),以解決國(guó)家之急需。
在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新,強(qiáng)調(diào)研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品,為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
3.1 性能發(fā)展方向
效率、質(zhì)量是先進(jìn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一,國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(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(wàn)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(diǎn)問(wèn)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(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝,使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會(huì)情況來(lái)看,高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min,甚至更高,空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國(guó)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(jī)床。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min,快速為100m/min,加速度達(dá)2g,主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)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(guó)DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。
(1)高速高精高效化 速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。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(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng),同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施,機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。
(2)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(jì),功能覆蓋面大,可裁剪性強(qiáng),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(dòng)進(jìn)行動(dòng)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(fù)合性和多軸化 以減少工序、輔助時(shí)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(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后,通過(guò)自動(dòng)
換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施,完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸,西門(mén)子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。
(4)實(shí)時(shí)智能化 早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境,其作用是如何調(diào)度任務(wù),以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天,實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合,人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展,而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展,由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域,實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展:自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能,在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制,使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高,從而達(dá)到最佳控制的目的。
在加工精度方面,近10年來(lái),普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級(jí)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(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。
在可靠性方面,國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000h以上,伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上,表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實(shí)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(jī)得到了快速的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
3.2 功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同,因而開(kāi)發(fā)用戶界面的工作量極大,用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用,人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作,便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。
(2)科學(xué)計(jì)算可視化 科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù),使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá),而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息??梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合,進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域,如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等,這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域,可視化技術(shù)可用于CAD/CAM,如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示等。
(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化 多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?
(4)內(nèi)裝高性能PLC 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊,可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程,具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?,用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改,從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體,使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域,應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化,在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。
(6)5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展,采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為,1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí),5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因,其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)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(dòng)機(jī)床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn),使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,其制造難度和成本大幅度降低,數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含5面加工機(jī)床)的發(fā)展。
在EMO2001展會(huì)上,新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭,可實(shí)現(xiàn)4個(gè)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(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn),還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó)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(dòng)加工,可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。
3.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
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(gè)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(guò)程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化,如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)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(wèn)題。目前許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究,如美國(guó)的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController),中國(guó)的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。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),如在EMO2001展中,日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”(智能生產(chǎn)控制中心,簡(jiǎn)稱CPC);日本大隈(Okuma)機(jī)床公司展出“ITplaza”(信息技術(shù)廣場(chǎng),簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng));德國(guó)西門(mén)子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment(開(kāi)放制造環(huán)境,簡(jiǎn)稱OME)等,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)。
(1)集成化 采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)??删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片,可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù),可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示,成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù),是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù),將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格,改進(jìn)性能,減小組件尺寸,提高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化 硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求,將基本模塊,如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊,作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品,通過(guò)積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減,構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化 機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng),可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行,不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。
(4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式 采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu),便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí),可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程,包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素,因此,要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化,必須采用多變量的閉環(huán)控制,在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式,易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體,構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系,從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
4 智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
當(dāng)前開(kāi)發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過(guò)程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體,形成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系。
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上傳時(shí)間:2020-08-10
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電位器
接線
片多工位級(jí)進(jìn)模
自動(dòng)
裝置
設(shè)計(jì)
開(kāi)題
cad
- 資源描述:
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電位器接線片多工位級(jí)進(jìn)模及自動(dòng)送料裝置的設(shè)計(jì)含開(kāi)題及8張CAD圖,電位器,接線,片多工位級(jí)進(jìn)模,自動(dòng),裝置,設(shè)計(jì),開(kāi)題,cad
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