数控论文2 (2).doc
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1、毕 业 论 文题 目 数控技术 专 业 数控加工与维护工程 班 级 07大专数控(三)班 学 生 白 磊 指导教师 汪 化 娟 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状,在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业
2、、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高
3、综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。关键词:数控编程 故障分析,螺纹目 录 第一章 概述1.1数控机床的发展史31.2数控机床的介绍5第二章 数控机床的分类2.1按加工工艺方法分类52.1.1金属切削类数控机床52.1.2特种加工类数控机床52.1.3板材加工数控机床52.2按控制控制运动
4、轨迹分类62.2.1点位控制数控机床62.2.2直线控制数控机床62.2.3轮廓控制数控机床62.3按驱动装置的特点分类72.3.1开环控制数控机床72.3.2闭环控制数控机床72.3.3半闭环控制数控机床72.3.4混合控制数控机床7第三章 数控加工3.1 车削三角螺纹工件的参数和工艺要求83.2 车刀的选择、刃磨和安装93.3 编写程序的方法要103.4 检测螺纹参数113.5 综合检测12 第四章 典型轴类零件的加工4.1 FUNAC数控车编程12.4.2 华中数控车床编程13第五章 数控车削加工中妙用G00及保证尺寸精度的技巧5.1 程序首句妙用G00的技巧145.2 控制尺寸精度的技
5、巧15第六章 数控机床故障排除方法及其注意事项6.1 故障排除方法156.2 维修中应注意的事项16第七章 数控机床的改革7.1 改革的必要性177.2 改革的思路187.3 建设特色课程187.4 总结19结束语致谢词参考文献第一章 概述1.1 我国数控系统的发展史1.1.我国从1958年起,由一批科研院所,高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发。由于受到当时国产电子元器件水平低,部门经济等的制约,未能取得较大的发展。 2.在改革开放后,我国数控技术才逐步取得实质性的发展。经过“六五(81-85年)的引进国外技术,“七五”(86-90年)的消化吸收和“八五”(91一-95年)国家组
6、织的科技攻关,才使得我国的数控技术有了质的飞跃,当时通过国家攻关验收和鉴定的产品包括北京珠峰公司的中华I型,华中数控公司的华中I型和沈阳高档数控国家工程研究中心的蓝天I型,以及其他通过“国家机床质量监督测试中心”测试合格的国产数控系统如南京四开公司的产品。 3.我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说,技术水平不高,质量不佳,所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整,经历了几年最困难的萧条时期,那时生产能力降到50%,库存超过4个月。从1 9 9 5年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场,加强限制进口数控设备
7、的审批,投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关,对数控设备生产起到了很大的促进作用,尤其是在1 9 9 9年以后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。2003年开始,中国就成了全球最大的机床消费国,也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率,1999年,我们国家机械加工设备数控华率是58,目前预计是1520之间。控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国,数控技术与装备
8、的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务,首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此,本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。 总体战略
9、制定符合中国国情的总体发展战略,对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究,我们认为以科技创新为先导,以商品化为主干,以管理和营销为重点,以技术支持和服务为后盾,坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。1)以科技创新为先导。2)在商品化上狠下工夫3)将管理和营销作为产业发展重点4)大力加强技术支持和服务5)坚持可持续发展道路因此,我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场,我们的企业就必须“从我做起,从现在做起”。 技术途径1)发展具有中国特色的新一代PC数控系统2)推进数控功能部件的专业化生产解决数控
10、系统问题后,如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求,在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造,必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此,在今后的若干年内,我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下:(1)新型永磁电主轴单元 (2)廉价的高性能伺服系统(3)直线交流伺服系统 (4)零传动数控转台与摆头 (5)高速高精度检测装置 加速数控机床的全国产化,打好市场翻身仗数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下,采取抓两头(低价位数控机床和高速高
11、效数控机床)、带中间(普通数控机床)、促重型(重型关键装备)的方针,将是在国内市场上快速收复失地,在国际市场上稳步进军,最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述,因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。(1)大力发展低价位数控机床 (2)加速开发高速高效数控机床 (3)突破重型数控机床的设计制造技术 数控技术的发展数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术
12、及其产业。在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务,首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此,本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探
13、讨了新世纪的发展途径.1.2 数控车床的介绍1.2.1 什么是数控机床 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法,所谓机械加工,就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状,包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床,数控机床就是在普通机床上发展过来的,数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后,机床就成了数控机床。当然,普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单,例如:从铣床发展到加工中心,机床结构发生变化,最主要的是加了刀库,大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。 我们一般所说的数控设备,主要是指数控车床和加工中心。 我国
14、目前各种门类的数控机床都能生产,水平参差不齐,有的是世界水平,有的比国外落后1015年,但如果国家支持,追赶起来也不是什么问题,例如:去年,沈阳机床集团收购了德国西思机床公司,意义很大,如果大力消化技术,可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。 近几年随着中国制造的崛起,欧洲不少企业倒闭或者被兼并,如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气,有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭,例如:新泻铁工所。 数控技术的发展数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此
15、,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务,首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此,本文从总体战略和技术路
16、线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径.第二章 数控机床的分类2.1按加工工艺方法分类2.1.1金属切削类数控机床与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别,具体的控制方式也各不相同,但机床的动作和运动都是数字化控制的,具有较高的生产率和自动化程度。在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心,它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置
17、形成的,工件一次装夹后,可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工,特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差,减少了机床的台数和占地面积,缩短了辅助时间,大大提 高了生产效率和加工质量。2.2.2特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外,数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。2.2.3板材加工类数控机床常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来,其它机械设备中也大量采用了数控技术,如数控
18、多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。2.2、按控制运动轨迹分类2.2.1点位控制数控机床位置的精确定位,在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值,不控制点与点之间的运动轨迹,因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动,也可以各个坐标单独依次运动。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。2.2.2直线控制数控机床直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度,沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工,进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。直线控制的简易数控车床,只
19、有两个坐标轴,可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床,有三个坐标轴,可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统,驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工,它也可算是一种直线控制数控机床。数控镗铣床、加工中心等机床,它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整,兼有点位和直线控制加工的功能,这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。2.2.3轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制,使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标,而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移,将工件加工成要求的
20、轮廓形状。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂,在加工过程中需要不断进行插补运算,然后进行相应的速度与位移控制。现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现,增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此,除少数专用控制系统外,现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。2.3、按驱动装置的特点分类2.3.1开环控制数控机床混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令,经驱动电路功率放大后,驱动步进电机旋转一个角度,再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转,通过丝杠螺母机构转换
21、为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的,即进给脉冲发出去后,实际移动值不再反馈回来,所以称为开环控制数控机床。开环控制系统的数控机床结构简单,成本较低。但是,系统对移动部件的实际位移量不进行监测,也不能进行误差校正。因此,步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件,伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床,特别是简易经济型数控机床。2.3.2闭环控制数控机床接对工作台的实际位移进行检测,将测量
22、的实际位移值反馈到数控装置中,与输入的指令位移值进行比较,用差值对机床进行控制,使移动部件按照实际需要的位移量运动,最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲,闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度,也与传动链的误差无关,因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时,若工作台没有移动,则没有反馈量,指令值使得伺服电动机转动,通过A将速度反馈信号送到速度控制电路,通过C将工作台实际位移量反馈回去,在位置比较电路中与位移指令值相比较,用比较后得到的差值进行位置控制,直至差值为零时为止。这类控制的数控
23、机床,因把机床工作台纳入了控制环节,故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高,但调试和维修都较困难,系统复杂,成本高。2.3.3半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置(如光电编码器等),通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移,然后反馈到数控装置中去,并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速,从而推算出工作台的实际位移量,将此值与指令值进行比较,用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中,因而称为半闭环控制数控机床。半闭环控制数控系统的调试比较方便,并且具有很好的稳定性。目前大
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