第一篇：現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)論文

機(jī)器人技術(shù)

前言

機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、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(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。從某種意義上說(shuō)，機(jī)器人也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)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(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。了解機(jī)器人的一些基本原理、用途、發(fā)展?fàn)顩r等，對(duì)我們現(xiàn)代研究生來(lái)說(shuō)，是十分迫切和必要的。

一、機(jī)器人的定義

（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸，能夠借助于可編程序操作來(lái)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(jī)器人協(xié)會(huì)(JIRA)的定義：工業(yè)機(jī)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(dòng)并通過(guò)自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器”。

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

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

參考各國(guó)的定義，對(duì)機(jī)器人給出以下定義：機(jī)器人是一種計(jì)算機(jī)控制的可以編程的多功能操作裝置，能感知環(huán)境，識(shí)別對(duì)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(jìn)化，能計(jì)劃其操作程序來(lái)完成任務(wù)。機(jī)器人學(xué)是一門不斷發(fā)展的科學(xué)，對(duì)機(jī)器人的定義也隨其發(fā)展而變化。因此，其實(shí)至今為止 ,各國(guó)也沒(méi)有一個(gè)真正完全統(tǒng)一的機(jī)器人的定義。

機(jī)器人的工作過(guò)程，就是通過(guò)規(guī)劃，將要求的任務(wù)變?yōu)槠谕倪\(yùn)動(dòng)和力，由控制環(huán)節(jié)根據(jù)期望的運(yùn)動(dòng)和力的信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，以使機(jī)器人輸出實(shí)際的運(yùn)動(dòng)和力，從而完成期望的任務(wù)。

二、機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，也同時(shí)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)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(guó)加強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)的投入，就加強(qiáng)了本國(guó)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(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹?lái)越不斷在探討自然過(guò)程中，在改造自然過(guò)程中，認(rèn)識(shí)自然過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)不可達(dá)世界的認(rèn)識(shí)和改造，這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過(guò)程中的一個(gè)客觀需要。

研制機(jī)器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動(dòng)或簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)，以及替代人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機(jī)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(kāi)發(fā)未知及不確定環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人的過(guò)程中，人們逐步認(rèn)識(shí)到機(jī)器人技術(shù)的本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合。隨著人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)認(rèn)識(shí)的加深，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)始源源不斷地向人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域滲透。工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配、鑄造等場(chǎng)合，己經(jīng)開(kāi)始大量使用機(jī)器人。另外在軍事、海洋探測(cè)、航天、醫(yī) 1

療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚到服務(wù)娛樂(lè)行業(yè)，也都開(kāi)始使用機(jī)器人。這些機(jī)器人從外觀上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了最初仿人型機(jī)器人和工業(yè)機(jī)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(qiáng)，從而為機(jī)器人技術(shù)開(kāi)辟出更加廣闊的發(fā)展空間。

三、機(jī)器人的特點(diǎn)

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(jiǎn)單任務(wù)的能力?；蛘哒f(shuō)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上允許機(jī)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(jī)器人的適應(yīng)性是指其對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)能力，即要求所設(shè)計(jì)的機(jī)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(guò)程中是否發(fā)生了所沒(méi)有預(yù)計(jì)到的環(huán)境變化。這一能力要求機(jī)器人具有人工知覺(jué)，即能感知周圍環(huán)境。

四、機(jī)器人系統(tǒng)的基本工作原理

機(jī)器人一般由程序控制，具有人或生物的某些功能。智能機(jī)器人可以通過(guò)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(jì)算機(jī)是機(jī)器人的大腦，傳感器是機(jī)器人的感覺(jué)器官，輸入/輸出設(shè)備是人與機(jī)器人的交互工具，常用的有顯示器、鍵盤、示教盒、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口等。

五、機(jī)器人的分類

1、按機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式：

根據(jù)手臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副不同形式的組合得到不同的機(jī)器人機(jī)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(jī)器人的智能程度：

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

2)交互型機(jī)器人 3)自主型機(jī)器人

3、按機(jī)器人控制方式 ：

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

(2)伺服控制機(jī)器人：通過(guò)反饋傳感器取得的反饋信號(hào)與來(lái)自給定裝置的給定信號(hào)，用比較器加以比較后，得到誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大后用以激發(fā)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置，并帶動(dòng)末端執(zhí)行裝置以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所要求的作業(yè)。

4．按機(jī)器人的信息輸入方式：

1)手動(dòng)操作手：由操作人員直接進(jìn)行操作的有幾個(gè)自由度的加工裝置；

2)定序機(jī)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(jī)器人：和第二類一樣，但預(yù)定信息易于修改；

4)示教式機(jī)器人：能夠按照記憶裝置存儲(chǔ)的信息復(fù)現(xiàn)事先由人示教的動(dòng)作，且這些示教的動(dòng)作能夠自動(dòng)重復(fù)地進(jìn)行；

5)程控機(jī)器人：能夠通過(guò)提供的運(yùn)動(dòng)程序，執(zhí)行給定的任務(wù)；

6)智能機(jī)器人：通過(guò)感知信息獨(dú)立檢測(cè)工作環(huán)境或工作條件的變化，借助機(jī)器人本身的自我決策能力，進(jìn)行相應(yīng)的工作。

5.按機(jī)器人的用途：

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

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

1)工業(yè)機(jī)器人：制造工業(yè)部門應(yīng)用機(jī)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(jī)器人無(wú)論是否與其它機(jī)器一起運(yùn)用，與傳統(tǒng)的機(jī)器相比，它具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

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

現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人主要用于汽車工業(yè)、機(jī)電工業(yè)（包括電訊工業(yè)）、通用機(jī)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(jī)器人的工業(yè)應(yīng)用分為四個(gè)方面，即材料加工、零件制造、產(chǎn)品檢驗(yàn)和裝配。其中，材料加工往往是最簡(jiǎn)單的。零件制造包括鍛造、點(diǎn)焊、搗碎和鑄造等。檢驗(yàn)包括顯式檢驗(yàn)（在加工過(guò)程中或加工后檢驗(yàn)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(yàn)(在加工中檢驗(yàn)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?yàn)樗赡馨牧霞庸?、在線檢驗(yàn)、零件供給、配套、擠壓和緊固等工序。在農(nóng)業(yè)方面，已把機(jī)器人用于水果和蔬菜嫁接、收獲、檢驗(yàn)與分類，剪羊毛和擠牛奶等。這是一個(gè)潛在的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。

2)服務(wù)機(jī)器人：根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）采用的初步定義，所謂服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)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(jī)器人看做一種可自由編程的移動(dòng)裝置，它至少有三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，可以部分地或全自動(dòng)地完成服務(wù)工作。這些服務(wù)工作為個(gè)人或單位完成的，不指工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

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

(2)護(hù)理機(jī)器人，是一些具有豐富護(hù)理經(jīng)驗(yàn)的機(jī)器人護(hù)士或護(hù)師。(3)傷殘癱瘓康復(fù)機(jī)器人，包括假肢、矯形以及遙控等技術(shù)。

(4)家用機(jī)器人，機(jī)器人已開(kāi)始進(jìn)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(jī)器人、炊事機(jī)器人和機(jī)器人保姆已不再是一種幻想。

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

6.按應(yīng)用環(huán)境：

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

六、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成

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

(1)機(jī)械手臂manipulator： 一般為由桿件機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的空間開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)常常進(jìn)一步細(xì)分為機(jī)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(jī)器人完成特定作業(yè)的關(guān)鍵裝置）。

2.驅(qū)動(dòng)單元 ： 包括驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)件

(1)驅(qū)動(dòng)器：電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、DD電機(jī)）、氣缸、液壓缸、新型驅(qū)動(dòng)器。(2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：諧波傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、繩傳動(dòng)、各種齒輪傳動(dòng)及液力傳動(dòng)。

(3)運(yùn)動(dòng)件：機(jī)器人本體上的各運(yùn)動(dòng)體。

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

4.智能系統(tǒng)(1)運(yùn)動(dòng)機(jī)能

(2)感知機(jī)能：獲取外部環(huán)境信息以便進(jìn)行自我行動(dòng)決策和監(jiān)視的機(jī)能，視覺(jué)傳感器是當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)。

(3)思維機(jī)能：求解問(wèn)題的認(rèn)識(shí)推理和判斷機(jī)能— —人工智能。

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

七、機(jī)器人控制系統(tǒng)的功能、組成

機(jī)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(jī)接口、與外圍設(shè)備聯(lián)系功能、故障診斷安全保護(hù)功能、位置伺服功能。

機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成：控制計(jì)算機(jī)、操作面板、硬盤和軟盤存儲(chǔ)、數(shù)字和模擬量輸入輸出、示教盒、打印機(jī)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(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人起步于70年代，大致分為三個(gè)階段：70年代的萌芽期，80年代的開(kāi)發(fā)期，90年代的實(shí)用化期。

我國(guó)于50年代開(kāi)始研究機(jī)械手。70年代是世界科技發(fā)展的一個(gè)新里程碑：人類登上了月球，實(shí)現(xiàn)了金星與火星的軟著陸。我國(guó)也發(fā)射了人造地球衛(wèi)星。70年代末，美國(guó)推出Puma系列高功能機(jī)器人，采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的16位多CPU二級(jí)微機(jī)控制系統(tǒng)，可進(jìn)行軌跡控制和相當(dāng)復(fù)雜的動(dòng)作。在第一臺(tái)機(jī)械手出現(xiàn)后20年，于1972年我國(guó)開(kāi)始研制工業(yè)機(jī)器人。由上海開(kāi)始，接著各大城市十幾個(gè)研究單位和院校開(kāi)發(fā)了固定程序、組合式、液壓伺服型通用機(jī)器人，并開(kāi)始了機(jī)構(gòu)學(xué)、計(jì)算機(jī)控制和應(yīng)用技術(shù)的研究，這些機(jī)器人大約有三分之一用于生產(chǎn)。

80年代是國(guó)際高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的年代。人類實(shí)現(xiàn)了太空行走、太空煉鋼，中國(guó)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(kāi)放方針的實(shí)施，我國(guó)機(jī)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(guó)家組織了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求的調(diào)查。在眾多專家的建議和規(guī)劃下，由機(jī)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(jìn)行了工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)元器件等的開(kāi)發(fā)研究。為了跟蹤國(guó)外高技術(shù)，80年代在國(guó)家高技術(shù)計(jì)劃中安排了智能機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)，包括水下無(wú)纜機(jī)器人、高功能裝配機(jī)器人(DD驅(qū)動(dòng)）和各類特種機(jī)器人，進(jìn)行了智能機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、控制、人工智能、機(jī)器視覺(jué)、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(shí)用化將加速我國(guó)第二、三代工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。經(jīng)過(guò)多年努力，形成了京津、東北、華北、華南等機(jī)器人技術(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)和十幾家優(yōu)勢(shì)單位，培養(yǎng)了一支2000多人的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)、研制、應(yīng)用隊(duì)伍，使我國(guó)的工業(yè)機(jī)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(jìn)各個(gè)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(shí)代。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，一些企業(yè)認(rèn)識(shí)到必須要用機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備來(lái)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品更新?lián)Q代，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。90年代初期，在國(guó)家?guī)谉o(wú)資金投入、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大潮裹脅下，從事機(jī)器人研制生產(chǎn)的單位既堅(jiān)持專業(yè)方向，又要養(yǎng)活自己，主要做了幾個(gè)方面的技術(shù)發(fā)展工作:1)噴涂機(jī)器人2）點(diǎn)、弧焊機(jī)器人3)搬運(yùn)機(jī)器人4）裝配機(jī)器人及視覺(jué)、力覺(jué)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(jī)器人。90年代后期，應(yīng)是實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的商品化，為產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)的時(shí)期。在掌握機(jī)器人開(kāi)發(fā)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)拓市場(chǎng)，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。從汽車制造業(yè)逐步擴(kuò)展其它制造業(yè)并滲透到非制造業(yè)領(lǐng)域；開(kāi)發(fā)第二代工業(yè)機(jī)器人及各類適合國(guó)情的經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人；開(kāi)展機(jī) 4

器人化柔性裝配系統(tǒng)的研究。并且，嫁接國(guó)外技術(shù)，促進(jìn)國(guó)際合作，以使我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展站在巨人的肩上，為以后的普及和騰飛奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

現(xiàn)今，我國(guó)越來(lái)越重視機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，與世界機(jī)器人高端技術(shù)國(guó)家共同合作，把我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)推向世界級(jí)水平。

九、我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)況

中國(guó)作為亞洲第三大的工業(yè)機(jī)器人需求國(guó)，市場(chǎng)發(fā)展穩(wěn)定，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)不斷深入和國(guó)際制造業(yè)中心向中國(guó)的轉(zhuǎn)移，我國(guó)的機(jī)器人市場(chǎng)會(huì)進(jìn)一步加大，市場(chǎng)擴(kuò)展的速度也會(huì)進(jìn)一步提高。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)將不斷擴(kuò)大，這一點(diǎn)無(wú)容置疑。這也從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)面了為什么世界各大機(jī)器人公司紛紛登陸中國(guó)市場(chǎng)。

但是，即使我國(guó)的市場(chǎng)有了，擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人還是很少。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還是要靠國(guó)家的大力扶持，并且我國(guó)的企業(yè)也要改變“外國(guó)的東西都比中國(guó)的好”這一錯(cuò)誤觀念，多給國(guó)產(chǎn)機(jī)器人一些機(jī)會(huì)。由于國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的功能已經(jīng)與國(guó)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(guó)品牌的工業(yè)機(jī)器人。

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)“七五”攻關(guān)計(jì)劃、“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。我國(guó)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(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國(guó)機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動(dòng)化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)?，F(xiàn)已開(kāi)發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗(yàn)、真空、自動(dòng)導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。

在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額大部分被國(guó)外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)占據(jù)著。如今我國(guó)正從一個(gè)“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)，中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn)，對(duì)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會(huì)加大對(duì)機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會(huì)給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動(dòng)力。

我國(guó)機(jī)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)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(lái)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有:第一,危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測(cè)、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動(dòng)機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。

十、機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

為什么要發(fā)展機(jī)器人?理由之一：提高生產(chǎn)效率降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度。比如焊接機(jī)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(dòng)強(qiáng)度。理由之二：機(jī)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(xiǎn)的環(huán)境，汽車生產(chǎn)線上的焊接工作。理由之三：機(jī)器人做人做不了的事情。比如人們對(duì)太空的認(rèn)識(shí)，對(duì)原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人。

現(xiàn)如今，機(jī)器人及其應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)：機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)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(wú)法從事的工作，以更大的靈活性給人類社會(huì)帶來(lái)更多的價(jià)值。

目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)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(jī)器人推出的產(chǎn)品來(lái)看，工業(yè)機(jī)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(shì)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(kāi)放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化；工作環(huán)境設(shè)計(jì)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(jī)器人結(jié)構(gòu)越來(lái)越靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，其智能也越來(lái)越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。機(jī)器人是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)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(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)主要有：

1.工業(yè)機(jī)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(jī)價(jià)格不斷下降。

2.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。

3.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)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(jī)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(jué)、力覺(jué)、聲覺(jué)、觸覺(jué)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(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。

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

參考文獻(xiàn)

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

【2】機(jī)器人概論 / 霍蘭(Holland,J.M.)著 新世界出版社 1985年。

【3】機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用——高等學(xué)校機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社出版。

【4】機(jī)器人技術(shù)導(dǎo)論 /(法)科依費(fèi)特, F.,奇羅茲,M.著 國(guó)防科技大學(xué)出版社 1991年。

【5】2.朱世強(qiáng)，王宣銀.機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用杭州：浙江大學(xué)出版社，2001。

【6】機(jī)器人探索——工程實(shí)踐指南（國(guó)外計(jì)算機(jī)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(jì)）

論文（設(shè)計(jì)）題目: “貴大校徽”CAD/CAM實(shí)踐 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 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(jì)）誠(chéng)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(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(diǎn)等，均已明確注明出處。

特此聲明。

論文（設(shè)計(jì)）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(shì) 3 1.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工中心機(jī)床基礎(chǔ)知識(shí) 5 1.2.1坐標(biāo)系/對(duì)刀點(diǎn)/換刀點(diǎn) 5 1.2.2常用基本指令 5 1.2.3編程方式 6 1.2.4對(duì)刀 7 1.2.5刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償設(shè)置 7 1.2.6刀具半徑補(bǔ)償設(shè)置 8 1.2.7機(jī)床操作面板的簡(jiǎn)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?；盏奶卣鹘?11 1.4 PRO/NC模塊簡(jiǎn)介 13

1.5 數(shù)控自動(dòng)加工的加工流程 14

1.6?；赵?Pro/NC中的編程實(shí)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(jì)和夾具的選擇 24 2.3.1加工方法的選擇以下是幾種常見(jiàn)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(jī)床的基本操作 28 3.1.1開(kāi)機(jī) 28 3.1.2回機(jī)床原點(diǎn) 28 3.1.3機(jī)床的調(diào)試 28 3.2 CIMCO EDIT V5簡(jiǎn)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(yùn)行 31 3.6工件試切 32 3.7測(cè)量 32 設(shè)計(jì)總結(jié) 33 參考文獻(xiàn) 34 致謝 35 “貴大校徽”CAD/CAM實(shí)踐

編輯本段摘 要

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，“中國(guó)制造”開(kāi)始行銷全球。2006年，中國(guó)制造業(yè)的GDP增加值達(dá)到10956億美元，首次在總量上超過(guò)日本，成為世界排名第二的制造大國(guó)；2007年，中國(guó)制造業(yè)的GDP增加值達(dá)到13000億美元。陜西渭河工模具總廠是機(jī)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(jì)和制造了許多典型的冷沖模具，在國(guó)內(nèi)贏得了良好的聲譽(yù)。近年來(lái)，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(jí)進(jìn)模和多工位傳遞模具，不論從設(shè)計(jì)上還是制造方面均可與進(jìn)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(jì)和加工上應(yīng)用了CAD技術(shù)，同時(shí)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(guó)家科技部授予“CAD示范企業(yè)“稱號(hào)。近10年來(lái)，在模具設(shè)計(jì)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(jì)應(yīng)用平臺(tái)硬件是美國(guó)SGI工作站，軟件是美國(guó)EDS公司的UG軟件，近年來(lái)又購(gòu)進(jìn)了”電子圖板“設(shè)計(jì)軟件。同時(shí)，針對(duì)本廠所設(shè)計(jì)的范圍我們做了許多標(biāo)準(zhǔn)件的圖庫(kù)，此項(xiàng)工作大大地提高了設(shè)計(jì)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(diǎn)：一是由于軟件引進(jìn)較早，且一直沒(méi)有升級(jí)，與現(xiàn)在的UG版本差11個(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、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(dòng)加工的實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)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(jī)對(duì)話圖形通信》，推出了二維SKETCHPAD系統(tǒng)，系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)者在圖形顯示器前操作光筆和鍵盤，同時(shí)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(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，三維幾何軟件也相應(yīng)發(fā)展起來(lái)。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(jìn)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(guó)CAD/CAM技術(shù)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和推廣使用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(guó)CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用大多以繪圖設(shè)計(jì)為突破口，在硬件和軟件升級(jí)方面不夠到位。在設(shè)計(jì)中，是基于Pro/Engineer這個(gè)軟件來(lái)寫的。機(jī)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(jì)、加工的一體化，最終達(dá)到機(jī)械理論知識(shí)和實(shí)際操作的有機(jī)結(jié)合。在Pro/Engineer這個(gè)軟件中，尤其是Pro/Engineer Wildfire的PRO/NC模塊的應(yīng)用，把自動(dòng)編程技術(shù)表現(xiàn)的淋漓盡致。在?；盏募庸ぶ?，對(duì)PRO/NC模塊進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在NC制造設(shè)置（包括NC機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能搞好加工的，先進(jìn)的硬件設(shè)備對(duì)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(jī)床等。為了減少人的體力勞動(dòng)和自動(dòng)化的生產(chǎn)，數(shù)控加工走向了我們，目前的數(shù)控機(jī)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(jī)的結(jié)合。在本設(shè)計(jì)中用的選用的是數(shù)控加工中心，它有許多的優(yōu)點(diǎn)：減少了裝夾的次數(shù)；減少了機(jī)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^(guò)程中，本書用了較大篇幅對(duì)加工過(guò)程做了詳細(xì)的描述。尤其在加工的工藝性設(shè)計(jì)方面做了大量的分析，使整個(gè)加工過(guò)程清晰可見(jiàn)，在自動(dòng)加工編程中實(shí)現(xiàn)了零件的最終形成。在本設(shè)計(jì)中，我們同時(shí)看到了自動(dòng)編程優(yōu)于手工編程，尤其是在現(xiàn)代加工技術(shù)中，對(duì)復(fù)雜零件的加工更體現(xiàn)出它的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)在第一章對(duì)數(shù)控技術(shù)和PRO/E軟件技術(shù)做了簡(jiǎn)單概述，對(duì)FANUC數(shù)控系統(tǒng)VMC1100B數(shù)控加工中心機(jī)床的編程知識(shí)做了詳細(xì)的介紹，PRO/ENC模塊中的加工操作過(guò)程也用了大量的圖來(lái)說(shuō)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(jì)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(shì)

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)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

（一）、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)

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)60 000r/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。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)6 000h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。

（二）、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。

（三）、智能化、開(kāi)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(shì)

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(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(guó)的onc(open numerical control system)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“cyberproduction center”（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“it plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱it廣場(chǎng))；德國(guó)西門子(siemens)公司展出的open manufacturing environment（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)。1.2 FANUC數(shù)控加工基礎(chǔ)知識(shí)

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(shí)。由于內(nèi)容的要求，我們只作簡(jiǎn)要的講解。

1.2.1坐標(biāo)系/對(duì)刀點(diǎn)/換刀點(diǎn)

坐標(biāo)系：主要坐標(biāo)系分為機(jī)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(lái)確定工件各要素的位置。

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

1.2.2常用基本指令

在校徽的加工過(guò)程中，我們要用到這些基本指令：進(jìn)給功能字F用于指定切削的進(jìn)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(shí)所用刀具的編號(hào)。輔助功能字M用于指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。準(zhǔn)備功能G指令，用于刀具的運(yùn)動(dòng)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(dòng)點(diǎn)定位 G70 粗加工循環(huán)

G01 直線插補(bǔ) G71 外圓粗切循環(huán)

G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ) G72 端面粗切循環(huán) G03 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ) 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(diǎn)鉆孔循環(huán) G40 刀具補(bǔ)償注銷 G90 絕對(duì)值編程

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

G43 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償—正 G94 每分鐘進(jìn)給量

G44 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償—負(fù) G95 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量

G49 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)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(guò)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(dòng)編程，自動(dòng)數(shù)控編程又分為：圖形數(shù)控自動(dòng)變成、語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程和語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程三種。手工編程的特點(diǎn)是耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無(wú)法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，手工編程時(shí)間與機(jī)床實(shí)際加工時(shí)間平均比是30/1。20%─30%機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因是由于手工編程的時(shí)間較長(zhǎng)引起的。在這節(jié)我們以FANUC系統(tǒng)的編程知識(shí)來(lái)講解，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們是以圖形數(shù)控自動(dòng)編程來(lái)展開(kāi)的。

手工編程過(guò)程總結(jié)：程序的輸入：打開(kāi)程序保護(hù)鎖，按下PROG鍵，方式開(kāi)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(bào)警的話，說(shuō)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(dú)占一行，每行的結(jié)束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果順序號(hào)沒(méi)有出來(lái)，我們可以把順序號(hào)的功能打開(kāi)（按OFFSET SETTING鍵，選擇SETTING，移動(dòng)光標(biāo)鍵，下面有個(gè)順序號(hào)，參數(shù)是“0”，說(shuō)明沒(méi)有順序號(hào)，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(bào)警），進(jìn)行程序的輸入。程序比較長(zhǎng)的時(shí)候，我們可以將程序號(hào)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(hào)，將“10”改為“5”，按INPUT鍵。程序輸入完后，我們可以進(jìn)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(gè)字符，光標(biāo)移動(dòng)到要?jiǎng)h除的字符按DELETE；刪除一段，將光標(biāo)移動(dòng)到要?jiǎng)h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(jìn)行操作方式在編輯狀態(tài)下—按PRGRM（進(jìn)入程序畫面）—輸入查找的程序號(hào)O313—按箭頭向下的光標(biāo)鍵找O313程序號(hào)。程序的刪除，例如刪除O313按下面步驟進(jìn)行：操作方式在編輯狀態(tài)下—打開(kāi)程序保護(hù)鎖—按PRGRM（進(jìn)入程序畫面）—輸入刪除的程序號(hào)O313—按箭頭向下的光標(biāo)鍵找O313程序號(hào)—鍵入刪除的程序號(hào)O313—按DELET—操作完畢、鎖上程序保護(hù)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(duì)刀

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

X和Y向?qū)Φ?，?duì)于圓柱孔（或圓柱面）零件時(shí)：

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

（2）采用尋邊器對(duì)刀，對(duì)于精度不太高，比較直觀。

X和Y向?qū)Φ?，?dāng)對(duì)刀點(diǎn)為互相垂直直線的交點(diǎn)時(shí)：

（1）采用刀具試切對(duì)刀。（2）采用尋邊器對(duì)刀，精度高。

在Z向?qū)Φ叮琙向?qū)Φ稊?shù)據(jù)與刀具在刀柄上的裝夾長(zhǎng)度及工件坐標(biāo)系的Z向零點(diǎn)位置有關(guān)，它確定工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。加工中心采用長(zhǎng)度補(bǔ)償來(lái)做。為了損傷工件表面，在本設(shè)計(jì)中我們采用采用對(duì)刀桿對(duì)刀。移動(dòng)機(jī)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(diǎn)X、Y的計(jì)算方法如下：

X=（X1－X2）/2 Y=（Y1－Y2）/2

Z軸偏值：將株洲移動(dòng)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(duì)應(yīng)的刀號(hào)的刀偏表長(zhǎng)度補(bǔ)償中。把計(jì)算的結(jié)果輸入工件偏置畫面中的G54中。

1.2.5刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償設(shè)置

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

1、機(jī)內(nèi)設(shè)置 這種方法不用事先測(cè)量每把刀具的長(zhǎng)度，而是將所有刀具放入刀庫(kù)中后，采用 Z 向設(shè)定器依次確定每把刀具在機(jī)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(zhǎng)度補(bǔ)償值。具體操作步驟如下： ①將所有刀具放入刀庫(kù)，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(diǎn)的距離，如圖 1.1所示的 A、B、C，并記錄下來(lái)； ②選擇其中一把最長(zhǎng)（或最短）、與工件距離最?。ɑ蜃畲螅┑牡毒咦鳛榛?/p>

準(zhǔn)刀，如圖 5-2 中的 T03（或 T01），將其對(duì)刀值 C（或 A）作為工件坐標(biāo)系的 Z 值，此時(shí) H03=0 ； ③確定其它刀具相對(duì)基準(zhǔn)刀的長(zhǎng)度補(bǔ)償值，即 H01= ±│ C-A │，H02= ±│ C-B │，正負(fù)號(hào)由程序中的 G43 或 G44 來(lái)確定。④將獲得的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值對(duì)應(yīng)刀具和刀具號(hào)輸入到機(jī)床中。

圖1.1

1.2.6刀具半徑補(bǔ)償設(shè)置

進(jìn)入刀具補(bǔ)償值的設(shè)定頁(yè)面，移動(dòng)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(bǔ)償值，按 INPUT 鍵完成刀具半徑補(bǔ)償值的設(shè)定。操作如下：按SYSTEM→SFF/SET→輸入刀具的半徑補(bǔ)償值。

1.2.7機(jī)床操作面板的簡(jiǎn)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(jī)床坐標(biāo)的位置（絕對(duì)坐標(biāo)、相對(duì)坐標(biāo)、相對(duì)坐標(biāo)）。

程序功能鍵，顯示編輯的程序或正在運(yùn)行的程序。

刀具補(bǔ)償表，設(shè)定工件坐標(biāo)系，參數(shù)等。

換檔鍵，在編輯中進(jìn)行字母和數(shù)字的切換。

取消鍵，用于刪除已輸入存儲(chǔ)器里的最后一個(gè)字符。

輸入?yún)?shù)和補(bǔ)償值。程序的刪除。

程序的插入，在程序的修改過(guò)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(guò)程中的圖形顯示。報(bào)警信息顯示按鈕。

頁(yè)面鍵有兩個(gè)，用來(lái)進(jìn)行頁(yè)面的前/后翻。機(jī)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(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)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(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決牲的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)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(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到

一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)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(duì)與以前的版本，在功能上更加的強(qiáng)大，更加適應(yīng)“人本”性。

Pro/E3.0安裝操作如下：

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

2.選擇國(guó)家:中國(guó)。

3.接受協(xié)議。

4.開(kāi)始安裝服務(wù)器。

5.填入你本機(jī)的ID（ID如上圖遮蓋處的PTC主機(jī)ID，區(qū)分大小寫）點(diǎn)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(diǎn)安裝按鈕。

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

8.再次運(yùn)行安裝程序，選擇安裝Pro/ENGINEER。

9.選擇安裝語(yǔ)種，但中文默認(rèn)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(wú)法運(yùn)行）。

10.填寫主機(jī)名，這一步與2.0是不同的。

11.點(diǎn)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中校徽的特征建模

貴大?；杖缦聢D1.4所示

圖1.4

（一）、在Pro/ENGINEER Widfire中單擊菜單欄中的新建按鈕，打開(kāi)“新建文件”對(duì)話框，文件類型選擇為“零件”，子類型選擇“實(shí)體”，取消使用默認(rèn)模板，單擊“確定”按鈕，在“名稱”對(duì)話框中選擇“mmns-part-solid”單擊確定按鈕后進(jìn)入零件設(shè)計(jì)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(kāi)“放置”上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對(duì)話框，選擇TOP,RIGHT分別作為“草繪”平面和參考平面。單擊“確定”進(jìn)入“草繪”界面。

（三）、繪制一個(gè)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(gè)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(zhǎng)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(lái)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(kāi)“放置”上滑板，單擊“定義”按鈕，選擇長(zhǎng)方體的TOP和RIGHT分別作為“草繪”平面和參考

平面。單擊“確定”進(jìn)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(jìn)行修改，達(dá)到滿意后，單擊完文字按鈕，選取行的第二點(diǎn)，確定文本高度和方向，同時(shí)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(jìn)行修改，達(dá)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(jìn)行修改，達(dá)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(jí)對(duì)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(jiǎn)介

PRO/E是由美國(guó)參數(shù)科技公司（PTC）開(kāi)發(fā)，是一個(gè)全方位的三維產(chǎn)品開(kāi)發(fā)綜合性軟件，集成了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、裝配、模具開(kāi)發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)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(jī)械、模具、工藝設(shè)計(jì)、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(dòng)數(shù)控機(jī)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(guò)成。PRO/E系統(tǒng)的全相關(guān)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)能將設(shè)計(jì)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(jì)模型處理成ASCII碼刀位數(shù)據(jù)文件，這些文件經(jīng)過(guò)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(bào)告、中間模型、機(jī)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(gè)轉(zhuǎn)塔車床及鉆孔加工

二個(gè)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(dòng)加工的加工流程

PRO/NC進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，先用PRO/E的造型模塊將零件的幾何圖形繪制在計(jì)算機(jī)上，形成零件的設(shè)計(jì)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(jìn)行刀具軌跡處理，并由計(jì)算機(jī)的自動(dòng)對(duì)零件加工軌跡的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算和處理。從而生成刀位數(shù)據(jù)文件；經(jīng)過(guò)相應(yīng)的后置處理，自動(dòng)生成數(shù)控加工程序，并在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)的顯示其刀具的加工軌跡如圖1.9流程：

設(shè)計(jì)模型 → 制造模型 ← 毛坯

夾具設(shè)置 → 制造設(shè)置數(shù)據(jù) ← 機(jī)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(dòng)態(tài)仿真 ↓

→ → → ↓ ↑ ↓ ↓ ↓

修改← N ← 正確→ Y → NC機(jī)床

圖1.9

1.6校徽在 Pro/NC中的編程實(shí)例

在建立好模型的基礎(chǔ)上，利用Pro/NC進(jìn)行數(shù)控加工的自動(dòng)編程。下面的實(shí)例將對(duì)加工的一般過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：

1．在Pro/ENGINEER Widfire中打單擊系統(tǒng)工具中新建按鈕，打開(kāi)“新建文件”對(duì)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(rèn)模板，單擊“確定”按鈕，在“文件選項(xiàng)”對(duì)話框中選擇“mmns-mfg-nc”單擊確定按鈕后進(jìn)入制造加工模式。

2．在【菜單管理器】中選擇 → →，選擇設(shè)計(jì)模XIAOHUI.prt。在系統(tǒng)彈出的【元件放置】對(duì)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(shí)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(duì)話框如圖1.10，選擇如圖1.11的平面來(lái)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(duì)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(shí)彈出操作設(shè)置對(duì)話框，如圖1.15。用來(lái)對(duì)機(jī)床、刀具、機(jī)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(duì)話框中的 圖標(biāo), 再單擊，選擇。出現(xiàn)刀具設(shè)置對(duì)話框，如圖1.16所示。在刀具設(shè)置對(duì)話框中輸入刀具的材料、長(zhǎng)度等參數(shù)。

圖1.15 圖1.16

設(shè)置好后單擊，單擊。加工零點(diǎn)設(shè)置：?jiǎn)螕艏庸ち泓c(diǎn)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(gè)圖形，圖形出現(xiàn)紅色線條，這時(shí)出來(lái)坐標(biāo)對(duì)話框，按住CTRL選擇如圖1.17的三個(gè)面創(chuàng)建坐標(biāo)，單擊，根據(jù)具體的機(jī)床進(jìn)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(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)，截面將相對(duì)于它們進(jìn)行尺寸標(biāo)注和約束，選擇要?jiǎng)?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(jì)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(jiàn)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(jī)床所識(shí)別。在特定的數(shù)控機(jī)床和刀位數(shù)據(jù)之間需要一個(gè)“翻譯”，將CL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為MCD文件。這個(gè)轉(zhuǎn)換的過(guò)程就是后置處理。由于數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)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(gè)機(jī)械零件，同樣的CL數(shù)據(jù)，在不同的機(jī)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(jī)床，就需要建立一個(gè)文件將目前所有廠商的數(shù)控系統(tǒng)保存起來(lái)，這種文件就是選配文件。當(dāng)用戶指定了機(jī)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(xiàng)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(duì)話框直接單擊完成。在后置處理列表中選擇第一個(gè)處理器。出現(xiàn)圖1.25，在其中輸入程序起始號(hào)，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(kāi)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(jī)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(hào)是PMA。密度是1.19－1.20g/cm3，硬度相當(dāng)于鋁，沒(méi)有固定熔點(diǎn)，在90攝氏度開(kāi)始軟化，在104攝氏度呈熔融狀態(tài)。透明度高為92％，透過(guò)的紫外線多達(dá)73％，與普通玻璃相比，機(jī)械強(qiáng)度、韌性是普通玻璃的10倍以上，重量?jī)H1/2，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(hào)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(jī)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(tái)面距離 mm 200-775 工作臺(tái)中心至立柱導(dǎo)軌面距離 mm 590 工作臺(tái)面積 mm 550×1200 工作臺(tái)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(jìn)給速度范圍 m/min 1—15 刀具數(shù) pcs 24 刀具最大外徑/相鄰無(wú)刀 mm 100/180 刀具最大長(zhǎng)度 mm 300 換刀時(shí)間(刀-刀)sec 1.8 主軸電機(jī) kw 11/15 X/Y/Z電機(jī) 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(jī)床總高 mm 3162 占地面積(長(zhǎng)×寬)mm 3340×3065

機(jī)床重量(毛重)kg 8200 2.3零件的工藝設(shè)計(jì)和夾具的選擇

2.3.1加工方法的選擇以下是幾種常見(jiàn)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(dá)到我們的要求了。加工工序的劃分：

（1）：按所用刀具進(jìn)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(jì)中我們采用的是粗、精加工來(lái)劃分，所以我們劃分為一個(gè)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(duì)于我們要加工的零件來(lái)說(shuō)，由于零件的特殊性，我們加工的只有內(nèi)外輪廓，所以我們?cè)谶x擇加工工藝順序是就簡(jiǎn)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(diǎn)定位原理進(jìn)行工件的定位，要使工件沿某個(gè)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(gè)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(lái)確定工件的位置，由夾具上的夾緊裝置進(jìn)行夾緊。夾具安裝在機(jī)床上，并用夾緊元件進(jìn)行夾緊。這樣易于保證加工精度要求，操作簡(jiǎn)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(duì)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(jì)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(tái)，所以只要把基準(zhǔn)安裝得與工

作臺(tái)平行和貼合，就能銑出準(zhǔn)確度較高的平面，尤其是垂直進(jìn)給時(shí)，由于工作臺(tái)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(shí)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(huì)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(huì)應(yīng)壓力不夠而使工件運(yùn)動(dòng)，以免損壞工件、機(jī)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(duì)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(qiáng)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(jī)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(jī)床允許的切削用量以及剛性和耐用度等。編程時(shí)，要規(guī)定刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸。對(duì)自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床，在刀具裝到機(jī)床上以前，要在機(jī)外預(yù)調(diào)裝置(如對(duì)刀儀對(duì)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(cè)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(jī)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(jī)床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達(dá)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(yàn)來(lái)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(shí)，選擇細(xì)齒銑，粗加工則選擇粗齒銑刀。由于銑削的是有機(jī)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(zhǎng)

(mm)切削部分長(zhǎng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)床的基本操作

3.1.1開(kāi)機(jī)

在開(kāi)機(jī)前應(yīng)該檢查輔助裝置的工作狀態(tài)是否滿足要求：潤(rùn)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(kāi)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(dòng)電源（急停開(kāi)關(guān)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使它復(fù)位，按下機(jī)床復(fù)位鍵）。

3.1.2回機(jī)床原點(diǎn)

方式選擇開(kāi)關(guān)選回零（手動(dòng)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(jī)床坐標(biāo)系是不是零。

3.13機(jī)床的調(diào)試

機(jī)床功能調(diào)試是指機(jī)床試車調(diào)整后，檢查和調(diào)試機(jī) 床各項(xiàng)功能的過(guò)程。調(diào)試前，首先應(yīng)檢查機(jī)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(jī)表中的數(shù) 據(jù)一致。然后試驗(yàn)各主要操作功能、安全措施、運(yùn)行 行程及常用指令執(zhí)行情況等，如手動(dòng)操作方式、點(diǎn)動(dòng) 方式、編輯方式（EDIT）、數(shù)據(jù)輸入方式（MDI）、自動(dòng)運(yùn)行方式（MEMOTY）、行程的極限保護(hù)（軟件 和硬件保護(hù)）以及主軸掛檔指令和各級(jí)轉(zhuǎn)速指令等是

否正確無(wú)誤。最后檢查機(jī)床輔助功能及附件的工作是 否正常，如機(jī)床照明燈、冷卻防護(hù)罩和各種護(hù)板是否 齊全；切削液箱加滿切削液后，試驗(yàn)噴管能否噴切削 液，在使用冷卻防護(hù)罩時(shí)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(cè)頭能否正常工作等。對(duì)于帶刀庫(kù)的數(shù)控加工中心，還應(yīng)調(diào)整機(jī)械手的位 置。調(diào)整時(shí)，讓機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行到刀具交換位置，以手 動(dòng)操作方式調(diào)整裝刀機(jī)械和卸刀機(jī)械手對(duì)主軸的相對(duì) 位置，調(diào)整后緊因故中調(diào)整螺釘和刀庫(kù)地腳螺釘，然 后裝上幾把接近允許質(zhì)量的刀柄，進(jìn)行多次從刀庫(kù)到 主軸位置的自動(dòng)交換，以動(dòng)作正確、不撞擊和不掉刀 為合格。3.2 CIMCO EDIT V5簡(jiǎn)體中文版介紹

我們用這CIMCO EDIT V5簡(jiǎn)體中文版這個(gè)軟件，下圖3.1是這個(gè)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(jī)床的程序輸入操作中，如果采用手動(dòng)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(shí)就無(wú)法輸入。為此，我們必須通過(guò)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(lái)完成。我們針對(duì)這種情況，選用這種方法。計(jì)算機(jī)→電纜→機(jī)床控制面板，具體的操作如下：

機(jī)床操作：

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

計(jì)算機(jī)操作：

選擇FILE →COMMUNIC →選擇要傳輸?shù)某绦颉鶨NTER

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床已經(jīng)配有軟盤驅(qū)動(dòng)器，這樣只需將加工程序存在軟盤中，然后用軟盤驅(qū)動(dòng)器把加工的程序讀入機(jī)床內(nèi)存即可，操作方便。本機(jī)床RS232通訊口與外設(shè)計(jì)算1.機(jī)連機(jī)進(jìn)行程序的傳輸或DNC操作時(shí)必須注意以下事項(xiàng)：

2.外設(shè)計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床要有同一接地點(diǎn)，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(hù)數(shù)控系統(tǒng)和外設(shè)計(jì)算機(jī)。

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(jī)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(jī)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(hào)見(jiàn)圖1；9孔串口與25針串口的焊接關(guān)系見(jiàn)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(kāi)→選擇我們保存的NC生成的程序→單擊打開(kāi)，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(jìn)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(duì)于執(zhí)行的加工程序大于機(jī)床內(nèi)存空間，則要采用DNC方式，即將機(jī)床與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存作為存儲(chǔ)緩沖區(qū)，加工程序由計(jì)算機(jī)一邊傳輸，機(jī)床一邊執(zhí)行。

機(jī)床操作：

打開(kāi)DNC→輸入加工參數(shù)→選擇AUTO→（自動(dòng)執(zhí)行模式）→按（START）啟動(dòng)鍵

計(jì)算機(jī)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(yùn)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(guò)程中，刀具軌跡、機(jī)床動(dòng)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(duì)號(hào)裝入刀庫(kù)。3.對(duì)刀、輸入工件坐標(biāo)系及刀具補(bǔ)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(jìn)給速度調(diào)至低檔。6.啟動(dòng)機(jī)床。

7.逐步提高切削進(jìn)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(dá)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(cè)量

我們用游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量，看看加工出來(lái)的零件是否滿足我們的加工要求，如果測(cè)量結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求目的，說(shuō)明加工成功。在測(cè)量零件是應(yīng)該注意：

1.機(jī)床遠(yuǎn)離工件，主軸停止運(yùn)動(dòng)。

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(hù)鎖鎖好，以免他人改動(dòng)，將機(jī)床調(diào)整平衡，以免機(jī)床自身的重量使機(jī)床變形，為下次回零做好準(zhǔn)備。清理干凈機(jī)床，最后關(guān)掉機(jī)床電源。編輯本段設(shè)計(jì)總結(jié)

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

給我最深的就是：一個(gè)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(jì)題目是“貴大?；铡盋AD/CAM實(shí)踐。我要求把貴大?；盏膱D案放到PRO/E的草繪中去，然后進(jìn)行描線。但是就不知道怎么做。在網(wǎng)上也找過(guò)了。后來(lái)在指導(dǎo)老師的提示下，我終于完成了這項(xiàng)工作。還有個(gè)就是，我對(duì)復(fù)雜零件的編程不是很害怕了。因?yàn)镻RO/E可以幫助我完成那些煩瑣的過(guò)程，只要求對(duì)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(jì)中，老師“放手”我們?nèi)プ?。在這過(guò)程中我學(xué)會(huì)了獨(dú)立的思考問(wèn)題和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。像NC程序的生成，開(kāi)始的時(shí)候我去了好幾次的計(jì)算機(jī)房，但是怎么也生不出程序來(lái)，后來(lái)我才發(fā)現(xiàn)我選擇的坐標(biāo)不對(duì)。經(jīng)過(guò)幾次的摸索，我終于找到了問(wèn)題的答案。

通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，對(duì)辦公自動(dòng)化、CAD2004、pro/e、HYPERSNAP6、CIMCO EDIT V5等軟件的基本運(yùn)用有了更深刻的了解。對(duì)我們所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)有了更清楚的認(rèn)識(shí)，是我不知不覺(jué)的喜歡上了我們的專業(yè)?，F(xiàn)在我可以說(shuō)，我完全可以單獨(dú)完成一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品的設(shè)計(jì)加工。在這里我也深刻的知道，我在實(shí)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(xiàn)

［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(jī)械工業(yè)出版社

［３］陳宏鈞主編 典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)例[M] 機(jī)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(jiǎn)明適用手冊(cè)零點(diǎn)工作室[M] 化學(xué)工業(yè)出版社

［６］劉新佳主編 切削加工簡(jiǎn)明適用手冊(cè)零點(diǎn)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(huì)主編 金屬切削手冊(cè)[M] 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社

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

致謝

畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成，是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，他到處給我們找資料，鼓氣。在設(shè)計(jì)中我遇到的一個(gè)大問(wèn)題就是沒(méi)有設(shè)計(jì)電腦，周老師就把學(xué)校的設(shè)備給我們拿出來(lái)搞設(shè)計(jì)。我羨慕周老師，為了帶我們畢業(yè)生搞設(shè)計(jì)，他天天都要學(xué)習(xí)。每個(gè)學(xué)生的課題不一樣，但是他對(duì)每一個(gè)課題都要有獨(dú)到的見(jiàn)解。他平易近人，鼓勵(lì)我們積極的投入到設(shè)計(jì)中。隨時(shí)監(jiān)導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)。在此，我向你表示我真誠(chéng)的謝意！工程實(shí)訓(xùn)中心的許多老師從設(shè)計(jì)的開(kāi)始到我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，教我們的機(jī)床操作。在設(shè)計(jì)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(duì)你們說(shuō)：“你們的付出是偉大的，你們的付出沒(méi)有白費(fèi)，因?yàn)槲液軤?zhēng)氣。”

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(shì)

（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(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)

一、數(shù)控技術(shù)的介紹

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)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(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等的柔性制造自動(dòng)化技術(shù)。數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(Computer Numerical Control)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)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(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。

二、我國(guó)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(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)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(jìn)步。自從1952年美國(guó)第1臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已經(jīng)歷了50多個(gè)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(jī)，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(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。目前，國(guó)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(wàn)套以上系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約40％左右，其次是德國(guó)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(guó)的NUM、日本的三菱、安川。國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽(yáng)藝天、廣州數(shù) 控、南京新方 達(dá)、成都廣泰等，國(guó)產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒(méi)有超過(guò)300～400套。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國(guó)家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國(guó)內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國(guó)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(duì)滯后，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，中國(guó)的數(shù)控機(jī)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(chǎng)營(yíng)銷能力和經(jīng)營(yíng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國(guó)外公司在中國(guó)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(guó)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，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(guó)的自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國(guó)產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國(guó)高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。

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：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；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；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：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；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；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；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。

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)。

三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)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(diǎn)有以下幾個(gè)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(jìn)給速度，同時(shí)，還要縮短加工時(shí)間;要確保加工質(zhì)量，必須提高機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。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。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、復(fù)合加工、多軸化

多軸聯(lián)動(dòng)加工，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，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，不僅表面光潔度高，而且效率也大幅度提高。機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展，隨著技術(shù)進(jìn)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。“一臺(tái)機(jī)床就是一個(gè)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(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。

3、智能化

隨著工業(yè)自動(dòng)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(guò)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(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。今后的數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)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，形成嚴(yán)密的制造過(guò)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(shí)的信息，以增強(qiáng)制造者取得最佳產(chǎn)品的能力。智能數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行檢測(cè)、建模、提取特征、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)的智能決策，對(duì)進(jìn)給速度、切削深度、坐標(biāo)移動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)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(guò)程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)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(jī)cnc router）適應(yīng)加工對(duì)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(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。柔性自動(dòng)化技術(shù)重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)。數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是:一方面從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)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(jì)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(yuǎn)距離操作和監(jiān)控，也便于遠(yuǎn)程診斷故障和進(jìn)行調(diào)整，不僅利于數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠對(duì)其產(chǎn)品的監(jiān)控和維修，也適于大規(guī)?，F(xiàn)代化生產(chǎn)的無(wú)人化車間實(shí)行網(wǎng)絡(luò)管

理，還適于在操作人員不宜到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境(如對(duì)環(huán)境要求很高的超精密加工和對(duì)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(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。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)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。

6、軟硬件開(kāi)放化

用戶可根據(jù)自己的需要，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行二次開(kāi)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(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。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。

當(dāng)今世界各國(guó)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(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)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(duì)我國(guó)實(shí)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(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]周德儉.使用PC的開(kāi)放式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)——CNC的發(fā)展方向.機(jī)電一體化，1997(7)

[2]黃金秋.基于開(kāi)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(jī)床，1998(8)

第四篇：數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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(shì) 院（部）： 機(jī)電工程學(xué)院 專

業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班

級(jí)： 機(jī)械121 姓

名： 趙建峰 學(xué)

號(hào)： 20120711030

淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

摘要

數(shù)控加工是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)。它的廣泛使用給機(jī)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(lái)了深刻的變化，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)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(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。

一、國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史

1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)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(jī)床的設(shè)想。

1949年，該公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)開(kāi)始共同研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時(shí)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(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為加工中心(MC Machining Center)，使數(shù)控裝置進(jìn)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(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。

60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)稱MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。

20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話式自動(dòng)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(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)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(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機(jī)上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。

二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動(dòng)技術(shù)、光機(jī)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(shì)從以下方面進(jìn)行介紹。1 開(kāi)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(shì)

1）開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)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，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)，形成具有個(gè)性鮮明的名牌產(chǎn)品。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。

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(cè)加工過(guò)程中一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。

3）網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來(lái)國(guó)際著名機(jī)床展覽會(huì)上的一個(gè)新亮點(diǎn)。

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(jìn)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

其他技術(shù)開(kāi)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(dòng)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(dòng)測(cè)量、自動(dòng)送料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換主軸頭（有時(shí)帶坐標(biāo)變換）、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷等功能，廣泛地應(yīng)用機(jī)器人、物流系統(tǒng)。

2）以計(jì)算機(jī)輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫(kù)、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(duì)機(jī)械加工中的大量信息進(jìn)行儲(chǔ)存和實(shí)時(shí)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(wú)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(jì)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(kù)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(kāi)發(fā)面向國(guó)際化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)總線工業(yè)數(shù)字通訊協(xié)議，進(jìn)行通訊模板設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)及防爆、可靠性一致性測(cè)試技術(shù)研究；進(jìn)行符合制造業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工具、系統(tǒng)軟硬件的開(kāi)發(fā)；產(chǎn)品互換性、互操作性技術(shù)及認(rèn)證技術(shù)和工具方法的研究。

6）進(jìn)行高精度、高可靠性自動(dòng)化儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表及控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)；總線式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件及基本模件開(kāi)發(fā)；自調(diào)零、自校正、自診斷的數(shù)字化科學(xué)儀器的開(kāi)發(fā)。

三、發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)高等職業(yè)教育的發(fā)展取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，但依然存在不少問(wèn)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(bào)道社會(huì)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(shí)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(huì)培養(yǎng)高技能型人才，具有明確的職業(yè)定向性。可是，恰恰這培養(yǎng)高技能人才的地方卻急需高技能、實(shí)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(duì)如何保障高質(zhì)量數(shù)控人才培養(yǎng)從根本上進(jìn)行分析。

四、通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐提高自己的實(shí)戰(zhàn)力

老師和學(xué)生一樣，只有參與生產(chǎn)實(shí)踐才能練出手，當(dāng)然要達(dá)到較高的水平需付出極大的艱辛和大量的勞動(dòng)。多數(shù)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)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(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生充分地信服，才能進(jìn)一步激發(fā)他們的求知欲，達(dá)到一個(gè)較好的教學(xué)效果。要成為讓學(xué)生信服的實(shí)戰(zhàn)老師，應(yīng)該在課余時(shí)間、寒暑假期間訓(xùn)練自己的實(shí)操能力，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)并加工各種各樣的工件。在訓(xùn)練中不斷提高自己，達(dá)到既能設(shè)計(jì)又能熟練操作機(jī)床進(jìn)行加工的水平。在這期間難免出現(xiàn)事故，自己要及時(shí)總結(jié)教訓(xùn)，堅(jiān)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(guó)信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空航天等國(guó)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(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。我國(guó)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(kāi)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(xiàn)

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第五篇：數(shù)控技術(shù)論文

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及新技術(shù)應(yīng)用

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)一班

鄭州

450000)

摘要：先進(jìn)的制造技術(shù)是制造業(yè)持久發(fā)展的保障,而數(shù)控機(jī)床使制造技術(shù)從一個(gè)新的起跑點(diǎn)得到發(fā)展。從20世紀(jì)中期數(shù)控技術(shù)面世以來(lái)，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了歷史性的變化。數(shù)控機(jī)床步入高速化、高精度化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開(kāi)放化、驅(qū)動(dòng)便利化、極端化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集機(jī)械制造技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與先進(jìn)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(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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。縱觀數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史，我們可以明顯的體會(huì)到數(shù)控技術(shù)的發(fā)展不僅引領(lǐng)整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)著整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步。在今后，隨著網(wǎng)絡(luò)化、光電化等新技術(shù)的進(jìn)一步成熟應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床的明天一定是前程似錦，充滿希望。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床

發(fā)展

歷史性變化

趨勢(shì)

新技術(shù)

中圖分類號(hào)：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(guó)空軍委托，美國(guó)帕森斯公司開(kāi)始研制飛機(jī)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(jì)算機(jī)控制機(jī)床。該公司1949年開(kāi)始研究數(shù)控機(jī)床，并于1952年成功試制第一臺(tái)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(wèn)世，它不僅體積小，消耗功率少，同時(shí)提高了可靠性，降低了價(jià)格，推進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量。60年代末，先后研發(fā)成功由一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以直接控制多臺(tái)機(jī)床的直控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱DNC)，也稱群控系統(tǒng)；通過(guò)小型計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CNC),使數(shù)控裝置步 入了小型計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)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(lái)的5%，價(jià)格下降了75%，可靠性也大大提高。80年代初，受益于計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的提高，產(chǎn)生了可通過(guò)人機(jī)對(duì)話來(lái)自動(dòng)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(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度不斷提高，能夠自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件。

1數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

高速化

數(shù)控機(jī)床使用用電主軸，最高轉(zhuǎn)速大概可以達(dá)到200000r/min。分，最大進(jìn)給率可達(dá)240m/min且可對(duì)復(fù)雜型面進(jìn)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(shí)運(yùn)算速度的快速提升，使得機(jī)床在高分辨率時(shí)仍然可最高達(dá)到240m/min的進(jìn)給速度； 當(dāng)前先進(jìn)加工中心的刀具切換時(shí)間大概在1s左右，甚至是0.5s。高精度化

借助高速插補(bǔ)的技術(shù)，通過(guò)微小的程序段來(lái)完成不間斷進(jìn)給，提高位置的測(cè)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(shí)施誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用螺距誤差補(bǔ)償、反向的間隙補(bǔ)償以及刀具誤差補(bǔ)償?shù)纫幌盗醒a(bǔ)償技術(shù)，以求實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的受熱變形誤差和空間位置誤差的綜合補(bǔ)償。采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運(yùn)動(dòng)軌跡精度，并通過(guò)仿真技術(shù)模擬機(jī)床的加工精度，以確保機(jī)床加工的定位精度或重復(fù)定位的精度，使其性能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，使機(jī)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(jī)床進(jìn)行加工，降低了工件裝夾、卸載、更換和調(diào)整刀具的輔助時(shí)間和中間過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，大大改善了零件加工精度，同時(shí)縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。加工過(guò)程的整合也促使了

機(jī)床向模塊化、多軸化發(fā)展。隨著機(jī)械加工過(guò)程要求的不斷精細(xì)，多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床越來(lái)越受到各大消費(fèi)廠商的歡迎，其擴(kuò)大化大生產(chǎn)也呼之欲出。

控制智能化

近年來(lái)，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(jī)械制造產(chǎn)業(yè)業(yè)生產(chǎn)柔性化和制造自動(dòng)化的需要，數(shù)控機(jī)床的智能化程度正在不斷提升。主要采用的方式有：對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行智能優(yōu)化與選擇、對(duì)加工過(guò)程實(shí)行自適應(yīng)控制技術(shù)、開(kāi)發(fā)智能故障診

斷和自修復(fù)技術(shù)。

體系開(kāi)放化

因?yàn)檐洝⒂布慕涌诎凑展J(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議制造，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用大大降低，但系統(tǒng)性能與可靠性反而得到改善并延長(zhǎng)了生命周期；通過(guò)更新產(chǎn)品、增加功能以及提供軟件產(chǎn)品的不同組合來(lái)滿足特殊用戶應(yīng)用要求； 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化

在機(jī)床主軸與機(jī)座之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，能夠進(jìn)行多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配以及測(cè)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(jī)器人的質(zhì)量小、模塊化程度高和速度快等優(yōu)點(diǎn)。極端化

國(guó)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(jī)床的支持。對(duì)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(jí)的新型制造工藝和裝備。信息交互網(wǎng)絡(luò)化

對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)日益激烈競(jìng)爭(zhēng)的生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，怎樣讓數(shù)控機(jī)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(gè)部門之間暢通無(wú)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(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、教學(xué)和管理，以及針對(duì)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)。

2新技術(shù)的應(yīng)用

因?yàn)閿?shù)控機(jī)床是機(jī)械、液壓、網(wǎng)絡(luò)傳輸、光學(xué)檢測(cè)等多項(xiàng)工程技術(shù)的結(jié)合，所以展望數(shù)控新技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用，必定離不開(kāi)上述技術(shù)的發(fā)展。機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)

傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)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(dòng)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(jī)的采用避免了機(jī)械傳動(dòng)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(jiǎn)便、高效、快捷、精確，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shì)，使變頻調(diào)速更加方便，同時(shí)簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了制造成本。傳統(tǒng)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)力與工件受力點(diǎn)會(huì)由于加工軌跡的變化而動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致工作臺(tái)總存在扭矩，而重心驅(qū)動(dòng)的采用解決了上述難題，大大減小了機(jī)床的振動(dòng)，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(bǔ)速度，利于插補(bǔ)運(yùn)算和接口控制，用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬件來(lái)實(shí)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(bǔ)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(fù)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(shí)方便在線診斷。E—維護(hù)

伴隨計(jì)算機(jī)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(lái)制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。在市場(chǎng)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(hù)油然而生。數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠家通過(guò)給所生產(chǎn)的產(chǎn)品中設(shè)置遠(yuǎn)程診斷模塊等方式，可實(shí)現(xiàn)借助網(wǎng)絡(luò)為用戶進(jìn)行故障診斷或提供維修技術(shù)指導(dǎo)。STEP-NC

STEP-NC（ISO14649）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）開(kāi)發(fā)。使用EXPRESS語(yǔ)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(jī)床的“程序”不再覆蓋機(jī)床信息，只有零件的特征信息, 消除了傳統(tǒng)數(shù)控加工時(shí)所需要的后置處理問(wèn)題，同時(shí)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(jī)床在結(jié)構(gòu)研究和控制方面進(jìn)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(lái)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的要求。為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)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(qiáng)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(jìn)機(jī)床性能，還能降低機(jī)床的負(fù)重、減小阻尼和提高精度。

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