赵京海数控教学数控技术的发展MicrosoftOfficePowerPoint演示文稿

1、数控技术的发展趋势数控技术的发展趋势主要内容主要内容数控机床产业背景数控机床产业背景数控机床国内外发展趋势数控机床国内外发展趋势 对数控机床基础技术的需求对数控机床基础技术的需求机床是装备制造业的基本生产手段，机床机床是装备制造业的基本生产手段，机床工业是一个国家的基础性、战略性产业之工业是一个国家的基础性、战略性产业之一。一。作为机电一体化装备的数控机床，集作为机电一体化装备的数控机床，集高效、柔性、精密、复合、集成诸多优点高效、柔性、精密、复合、集成诸多优点于一身，已经成为装备制造业的主力加工于一身，已经成为装备制造业的主力加工设备和主流产品。设备和主流产品。高速高精度数控机床是实现制造技

2、术高速高精度数控机床是实现制造技术和装备现代化的基石，是保证国防工业和和装备现代化的基石，是保证国防工业和高技术产业发展的战略物资高技术产业发展的战略物资。 数控机床是国家工业自动化的标志是代表军事现代化的程度。国家战略 “十一五十一五”期间，国家已经确定振兴期间，国家已经确定振兴装备制造业，将重点支持大力发展装备制造业，将重点支持大力发展1616个重大技术装备项目，数控机床是最个重大技术装备项目，数控机床是最重要的重大技术装备之一。重要的重大技术装备之一。 “中国制造中国制造2025”战略布局提出强化战略布局提出强化工业自动化的建设和发展。工业自动化的建设和发展。数控机床国内外发展趋势数控机

3、床国内外发展趋势 1 1高速、高效、高精度、高可靠性高速、高效、高精度、高可靠性2 2模块化、复合化、多轴化模块化、复合化、多轴化3 3智能化、开放式、网络化智能化、开放式、网络化4 4新技术标准、规范的建立新技术标准、规范的建立1 1高速、高效、高精度、高可靠性高速、高效、高精度、高可靠性1) 1) 高速、高效高速、高效 切削速度已达到切削速度已达到500050008000m/min8000m/min以上；以上； 主轴转速在主轴转速在3000030000转转/ /分分( (有的高达有的高达1010万万r/min)r/min)以上；以上； 工作台的移动速度工作台的移动速度( (进给速度进给速度

4、) )： 在分辨率为在分辨率为1 1微米时，达到微米时，达到100m/min(100m/min(有的到有的到200m/min)200m/min)以上，以上，在分辨率为在分辨率为0.10.1微米时，达到微米时，达到24m/min24m/min以上；自动换刀速度在以上；自动换刀速度在1 1秒秒以内；小线段插补进给速度达到以内；小线段插补进给速度达到12m/min12m/min。 （2) 2) 高精度高精度 普通级数控机床的加工精度已由普通级数控机床的加工精度已由10m10m提高到提高到5m5m； 精密级加工中心的加工精度则从精密级加工中心的加工精度则从3 35m5m，提高，提高到到1 11.5m1

5、.5m，甚至更高；，甚至更高； 超精密加工精度进入纳米级超精密加工精度进入纳米级(0.001(0.001微米微米) )，主轴回，主轴回转精度要求达到转精度要求达到0.010.010.050.05微米。加工圆度为微米。加工圆度为0.10.1微微米，加工表面粗糙度米，加工表面粗糙度Ra=0.003Ra=0.003微米等。微米等。 （3) 3) 高可靠性高可靠性 当前国外数控装置的当前国外数控装置的MTBFMTBF值已达值已达60006000小时以上，驱动装置达小时以上，驱动装置达3000030000小时以上，小时以上，但是，可以看到距理想的目标还有差距。但是，可以看到距理想的目标还有差距。 2 2

6、模块化、复合化、多轴化模块化、复合化、多轴化1 1）模块化）模块化 机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。机床性能价格比显著提高并加快优化。 （2 2）复合化）复合化 一次装夹，整体加工。一次装夹，整体加工。（3 3）多轴化）多轴化 随着随着5 5轴联动数控系统和编程软件的普及，轴联动数控系统和编程软件的普及，5 5轴轴联动控制的

7、加工中心和数控铣床已经成为当前的一联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点，由于在加工自由曲面时，个开发热点，由于在加工自由曲面时，5 5轴联动控制轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削刀在铣削3 3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。因此，率。因此，5 5轴联动机床以其无可替代的性能优势已轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。经成为各大机床厂家积极开

8、发和竞争的焦点。 3 3智能化、开放式、网络化智能化、开放式、网络化 （1 1）智能化）智能化 为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应控为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界操作的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；智能诊断、智能监控，方便系

9、统的诊断及维修等。面等；智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修等。 （2 2）开放式）开放式 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究。产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究。 美国的美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)Control) 欧共体的欧共体的OSACA(Open System Architectu

10、re for Control OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)within Automation Systems) 日本的日本的OSEC(Open System Environment for Controller)OSEC(Open System Environment for Controller) 中国的中国的ONC(Open Numerical Control System)ONC(Open Numerical Control System)等。等。整个企业甚至管理部门都可以通过网

11、络实时监控机床工作内容（3 3）网络化）网络化 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。单元。 日本山崎马扎克（日本山崎马扎克（MazakMazak) )公司展出的公司展出的“CyberProductionCyberProduction Center Center”（智

12、能生产控制中心，简称（智能生产控制中心，简称CPC) CPC) 日本大隈（日本大隈（OkumaOkuma）机床公司展出）机床公司展出“IT plazaIT plaza”（信息技术广场，（信息技术广场，简称简称ITIT广场广场) ) 德国西门子德国西门子(Siemens)(Siemens)公司展出的公司展出的Open Manufacturing Open Manufacturing EnvironmentEnvironment（开放制造环境，简称（开放制造环境，简称OMEOME）等）等 4 4新技术标准、规范的建立新技术标准、规范的建立 （1 1）数控系统设计开发规范）数控系统设计开发规范 开放

13、式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC(OMAC、OSACAOSACA、OSEC)OSEC)的研究和制定，世界的研究和制定，世界3 3个最大的经济体在短期内进行了几个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在新的变革时期的来临。我国在20002000年也开始进行中

14、国的年也开始进行中国的ONCONC数控系统的规范框架的研究和制定。数控系统的规范框架的研究和制定。 （2 2）数控标准）数控标准 STEP-NCSTEP-NC的出现可能是数控技术领的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首至整个制造业，将产生深远的影响。首先，先，STEP-NCSTEP-NC提出一种崭新的制造理念，提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，传统的制造理念中，NCNC加工程序都集中加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，在单个计算机上。而在新标准下，NCNC程程序可以分散在互联网上，这正是数控技序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NCSTEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸数控系统还可大大减少加工图纸（约（约7575）、加工程序编制时间（约）、加工程序编制时间（约3535）和加工时间（约）和加工时间（约5050）。）。 STEP -NC是一个面向对象的新型NC编程数据接口国际标准（ISO 14649），它于1996开始制订，在2001年底成为国际标准草案（Draft International Standard