论数控技术的发展与应用.docx

1、论数控技术的发展与应用论数控技术的发展与应用在以计算机技术为核心的现代科学技术飞速发展的当代,产品更新换代的速度和产品的多样化已让人们深深地领会到科技带来的魅力, 传统的机械制造业也面临着巨大的变革,人们对产品的质量和成本方面与日俱增的要求,使得提高现代制造技术的通用性、实效性成为迫切的任务,传统机械制造业对于外界的适应力或产品适应市场的变化力要增强,同时时间和空间的灵活性变强,其关键就在于数控技术.数控技术简称CNC,它是利用计算机及数字化技术控制机床, 实现自动加工过程的先进制造技术。随着计算机技术和现代设计技术的飞速发展以及装备制造业对数控机床的大量需求， 数控机床的应用范围在不断扩大并

2、不断发展以更适应生产加工的需要。数控机床可以加工复杂零件,而且精度高、生产率高、产品品质稳定、降低工人劳动强度。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业最基本的装备。 数控技术水平高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。从目前世界上数控技术发展的方向与趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：提高生产率一直是数控技术发展的一个基本目标。为满足高生产率的需要，高速化是现代机床技术发展的重要方向之一。机床高速化既表现在主轴转速上，也体现在工作台快速移动和进给速度的提高，以及刀具交换、托盘交换时间的缩短上。目前一些超高速数控立

3、式铣床，主轴最高转速达100000r/min，换刀时间可达0.9s， 这些数据的进步都大大的提高了加工效率，也显示出数控机床的发展方向。高精度加工实际上是高速加工技术和数控机床的广泛应用的必然结果。随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高0.0001mm，加工精度进入了亚微米的世界。提高数控设备的加工精度，除通过提高机械设备的制造精度和装配精度外， 还可通过减小数控系统的控制误差和采用补偿技术来达到。在采用补偿技术方面，除采用齿隙补偿、丝杠螺距补偿误差和刀具误差补偿等技术外，近年来设备的热变形误差和空间误差综合补偿技术的研究已成为设计范围的研究热点。研究结果表明，

4、 综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%80%。为了减少机床辅助时间，提高机床效率，除了在结构上采取一系列措施外，在数控技术上采用脱机编程、图形模拟等技术，然后后台输入修改编程程序，前台加工缩短新的加工程序在机调试时间， 使机床的高效能不断得到提高。自数控装置发展到以微处理器为主体组成 CNC系统后，系统的功能得到不断扩大，因此数控机床的自动化程度也不断提高。新型数控系统大量采用大规模和超大规模集成电路， 还采用专门片，提高集成度以及使用表面封装技术等方法，减少了元器件数量和它们之间的连线和焊点数目，从而大大降低系统的故障，使数控不断地向高可靠性方向发展。在国外数控装置的MTBF值已达6

5、000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性1个数量级以上,但也不是可靠性越高越好,仍然是适度可靠,因为是商品, 受性能价格比的约束。对于每天工作2班的无人工厂而言,如果要求在16h内连续正常工作, 无故障率P(t)99%的话,则数控机床的平均无故障运行时间 MTBF就必须大于3 000h。MTBF大于3000 h,对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别巨大,我们只对1台数控机床而言,如主机与数控系统的失效率之比为10：1(数控系统的可靠比主机高1个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于 33 333 . 3h,而

6、其中的数控装置, 主轴及驱动等的 MTBF就必须大于 10万h 。当前国外数控装置的 MTBF值已达6 000h以上,驱动装置达 30 000 h以上。严格意义上说，数控控制软件中包含着实时操作系统的思想，例如任务调度、存储器管理、中断处理等，但这种技术是隐 含的，是和数控应用程序比如插补，伺服、译码等混合的。每一个数控系统都是独特的，不透明的。这种情况对于最终用户和系统集成商而言带来诸多不便。在开放 式数控呼声日益高涨的今天，研究实时操作系统在CNC软件中的应用是顺理成章的事。特别是最近嵌入式实时操作系统的技术发展迅猛，这对于数控控制软件的开 发将产生革命性的影响。选择一个合适的商用嵌入式实

7、时操作系统，将插补、伺服、译码、数据处理等数控应用软件往上“挂”，最终移植到一个硬件环境中去，形 成最终使用户满意的数控系统，也就是个性化的CNC系统，这将是开放式数控的主要方向。 未来实时Linux(RT Linux)有望成为CNC实时操作系统的主流。“Linux除了具有功能强大、高性能、稳定性好以及原代码开放等优势以外，其最大的特点是Linux内 核具有非常良好的结构，即可由用户根据特殊的系统需求，对内核进行配置或裁剪，而这一特点恰恰满足了可开放式数控应用的差异性需求。5总结数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、 智能化、的基础。随着科学技术的发展，数控技术发展也会越来越快，它的发展应根据我国的实际情况，制定符合国情的总体发展战略，朝着高速高精度化、开放化、智能化、网络化的方向发展。参考文献1周德俭.使用PC的开放式计算机数控系统CNC的发展方向J.机电一体化化,1997(7).2黄金秋.基于开放式结构的高性能系统的研制J. 制造技术与机床,1998(8).3梁训瑄,周延佑.机床技术发展的新动向J.世界制造技术与装备市场,2001,(3)4杨学桐， 李冬茹，何文立， 等距世纪数控机床技术发展战略研究M.北京：国家机械工业局，20005王志平. 数控机床及应用M.北京:高等教育出版社,2002.