对华中数控车床的分析caic.docx
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1、对华中数数控车床床的分析析摘要自从计算算机技术术应用到到了机床床上,近近半个世世纪以来来,数控控系统经经历了两两个阶段段和六代代的发展展。数控控技术的的应用不不但给传传统制造造业带来来了革命命性的变变化,使使制造业业成为工工业化的的象征,而而且随着着数控技技术的不不断发展展和应用用领域的的扩大,它它对关系系国计民民生的一一些重要要行业,如如IT、汽汽车、轻轻工、医医疗等的的发展也也起着越越来越重重要的作作用。数数控机床床是机电电一体化化在机械械加工领领域中的的典型产产品,具具有高精精度、高高效率和和高适应应性的特特点。数数控机床床已在我我国批量量生产、大大量引进进和推广广使用,它它们给机机械制
2、造造业的发发展创造造了条件件,并带带来了很很大的经经济效益益。关键词:数控机机床 发展加加工 数控加加工技术术 智智能目录摘要11.前言言41.1. 数控控技术的的发展简简史41.1.1 数数控(NNC)阶阶段(11952219770年)51.1.2 计计算机数数控(CCNC)阶段(19770现在)51.2 计算机机数控系系统概述述61.3 我国数数控系统统技术的的发展概概述与现现状分析析81.4 本课题题研究背背景及必必要性991.5 数控系系统选配配后机床床应具有有的功能能102. 数数控机床床的介绍绍112.1数数控机床床的概念念112.2华华中数控控系统特特点112.2.1电气气原理图
3、图简介132.2.2继电电器与输输入输出出开关量量142.3数数控机床床的工作作原理173. 华华中数控控系统的的产品系系列及各各自特点点183.1世世纪星HHNC-21/22MM铣床(加加工中心心)数控控系统183.1.1 HHNC-21/22MM铣削(加加工中心心)系统统优点193.1.2 世世纪星HHNC-21/22数数控系统统选件203.1.3 世世纪星HHNC-21/22数数控系统统简介213.2 世纪星星HNCC-211/222T车床床数控系系统263.2.1 HHNC-21/22TT车削系系统273.2.2 系系统选件件273.2.3 世世纪星HHNC-21/22数数控系统统简介
4、2283.3 世纪星星HNCC-188i/119i系系列数控控系统3.3.1 HHNC-18iiT/119iTT车削系系统3553.3.2 HHNC-18iiM/119iMM铣削系系统363.3.3 系系统选件件363.3.4 世纪星星HNCC-188i/119i数数控系统统功能描描述373.5 HSVV-188D全数数字交流流伺服驱驱动单元元简介443.5.1 HHSV-18DD全数字字交流伺伺服驱动动单元的的特点453.5.2 HHSV-18DD全数字字交流伺伺服驱动动单元的的五种控控制方式式453.5.3 HHSV-18DD全数字字交流伺伺服驱动动单元技技术规格格463.6 HSVV-1
5、88S全数数字交流流主轴驱驱动单元元简介473.6.1 HHSV-18SS全数字字交流主主轴驱动动单元特特点473.6.3 HHSV-18SS全数字字交流主主轴驱动动单元技技术规格格484. 对对华中数数控C661322车床的的分析494.1 C661322车床概概述494.2 选配总总体方案案514.3 数控系系统的选选取524.3.1数控控系统选选配524.3.2 驱驱动单元元的选配配564.3.3 功功能选择择574.4 选配方方案确定定60参考文献献621.前言言1.1. 数控技术术的发展展简史19466年诞生生了世界界上第一一台电子子计算机机,6年年后,即即在19952年年,计算算机
6、技术术应用到到了机床床上,在在美国诞诞生了第第一台数数控机床床。从此此,传统统机床产产生了质质的变化化。1.1.1 数数控(NNC)阶阶段(11952219770年)早期计算算机运算算速度低低,这对对当时的的科学计计算和数数据处理理影响还还不大,但但不能适适应机床床实时控控制的要要求。人人们不得得不采用用数字逻逻辑电路路“搭”成一台台机床专专用计算算机作为为数控系系统,被被称为硬硬件连接接数控,简简称为数数控(NNC)2。随随着元器器件的发发展,这这个阶段段历经了了三代,即即19552年第第一代电子子管;119599年第二二代晶体管管;19965年年第三代代 小小规模集集成电路路。1.1.2
7、计计算机数数控(CCNC)阶段(19770现在)到19770年,通通用小型型计算机机已出现现并成批批生产。其其运算速速度比五五六十年年代有了了大幅度度的提高高,比专专门“搭”成的专专用计算算机成本本低、可可靠性高高。于是是将它移移植过来来作为数数控系统统的核心心部件,从从此进入入了计算算机数控控(CNNC)阶阶段(把把计算机机前面应应有的“通用”两个字字省略了了)。119711年美国国Inttel公公司第一一次将计计算机的的两个最最核心的的部件运算算器和控控制器,采采用大规规模集成成电路技技术集成成在一块块芯片上上,称之之为微处处理器,又又可称中中央处理理单元(简称CCPU)。19974年年微
8、处理理器被应应用于数数控系统统。由于于微处理理器是通通用计算算机的核核心部件件,故仍仍称为仿仿计算机机数控。到到了19990年年,PCC机(个个人计算算机,国国内习惯惯称微机机)的性性能已发发展到很很高的阶阶段,可可满足作作为数控控系统核核心部件件的要求求,而且且PC机机生产批批量很大大,价格格便宜,可可靠性高高,数控控系统从从此进入入了基于于PC的的阶段。计计算机数数控阶段段也经历历了三代代,即119700年第四四代小型计计算机,119744年第五五代微处理理器和119900年第六六代基于PPC的阶阶段(国国外称为为PCBASSED)。数控系统统近500年来经经历了两两个阶段段六代的的发展,
9、只只是发展展到了第第五代以以后,才才从根本本上解决决了可靠靠性低、价价格昂贵贵、应用用不方便便等极为为关键的的问题。因因此,即即使在工工业发达达国家,数数控机床床大规模模得到应应用和普普及也是是七十年年代末八八十年代代初以后后的事情情,也即即数控技技术经过过近年的的发展才才走向普普及应用用。虽然然国外早早已改称称为计算算机数控控(即CCNC)了,而而我国仍仍习惯称称数控(NC)。所以以我们日日常讲的的“数控”实质上上已是指指“计算机机数控”了。1.2 计算机机数控系系统概述述计算机数数控(CCNC)系统主主要由图图1-11所示的的虚线框框中的几几个部分分组成,双双点画线线框中为为数控系系统的控
10、控制对象象,这里里以数控控机床为为例进行行说明。图111 数控控系统的的组成1.操作作面板是是操作人人员与数数控机床床(系统统)进行行交互的的工具。一一方面,操操作人员员可以通通过操作作面板对对数控机机床(系系统)进进行操作作、编程程、调试试或对机机床参数数进行设设定和修修改,另另一方面面,操作作人员也也可以通通过它了了解或查查询数控控机床(系统)的运行行状态。操操作面板板主要由由按钮站站、状态态灯、按按键阵列列(功能能与计算算机键盘盘一样)和显示示器等部部分组成成,如图图1-22所示。2.输人人输出设设备是CCNC系系统与外外部设备备进行交交互的装装置。交交互的信信息通常常是零件件加工程程序
11、。即即将记录录在控制制介质上上的零件件加工程程序输入入CNCC系统或或将调试试好了的的零件加加工程序序通过输输出设备备存放或或记录在在相应的的控制介介质上。数数控机床床常用的的控制介介质和输输入输出出设备见见表1-1状态灯按键阵列显示器按钮站图122 操作作面板表111 控制制介质与与输入输输出设备备控制介质质输入设备备输出设备备穿孔纸带带纸带阅读读机纸带穿孔孔机磁带磁盘磁带机磁盘驱动动器此外,现现代数控控系统一一般都可可采用通通信方式式实现CCNC系系统与外外部设备备问的信信息交换换,这种种信息交交换方式式是实现现DNCC、FMMS 和和CIMMS等的的基本技技术。目目前在数数控机床床上常采
12、采用的通通信方式式有:1)串行行通信(RS2232等等串口)。2)自动动控制专专用接口口和规范范(DNNC方式式,专用用接口卡卡等)。3)网络络技术(Intternnet,LLAN等等)。3计算算机数控控(CNNC)装装置(或或CNCC单元)是计算算机数控控系统的的核心。其其主要作作用是根根据输入入的零件件加工程程序进行行相应的的处理(如运动动轨迹插插补计算算、机床床输入输输出处理理等),然然后输出出控制命命令到相相应的执执行部件件(伺服服单元、驱驱动装置置和PLLC等),加工工出需要要的零件件。所有有这些工工作由CCNC装装置内硬硬件和软软件协调调配合,合合理组织织,使整整个系统统有条不不紊
13、地进进行工作作。CNNC装置置主要由由计算机机系统、位位置控制制板、PPLC接接口板、通通信接口口板、扩扩展功能能模块以以及相应应的控制制软件等等模块组组成。4伺服服单元、驱驱动装置置和测量量装置伺服单元元和驱动动装置包包括主轴轴伺服驱驱动装置置和主轴轴电动机机、进给给伺服驱驱动装置置和进给给电动机机。伺服服单元把把来自CCNC装装置的微微弱指令令信号放放大成控控制驱动动装置的的大功率率信号,驱驱动装置置把经放放大的指指令信号号变为机机械运动动。测量装置置包括位位置和速速度测量量装置,它它是实现现速度闭闭环控制制(主轴轴、进给给)和位位置闭环环控制(进给)的必要要装置。伺服单元元、驱动动装置和
14、和测量装装置合称称为伺服服驱动系系统,它它是机床床工作的的动力装装置。CCNC装装置的指指令要靠靠伺服驱驱动系统统付诸实实施,所所以,伺伺服驱动动系统是是数控机机床的重重要组成成部分。进进给伺服服系统的的主要作作用是实实现零件件加工的的成形运运动,其其控制量量为速度度和位置置。主轴轴伺服系系统的主主要作用用是实现现零件加加工的切切削运动动,其控控制量为为速度。它它们一个个共同的的特点是是能灵敏敏、准确确地跟踪踪CNCC装置的的位置和和速度指指令。从从某种意意义上可可以说,数数控机床床功能的的强弱主主要取决决于CNNC装置置,而数数控机床床性能的的好坏则则主要取取决于伺伺服驱动动系统。5PLLC
15、(PProggrammmabble Loggic Conntroolleer,可可编程控控制器)用于完完成与逻逻辑运算算有关的的顺序动动作的控控制,其其由硬件件和软件件组成。机机床I/O电路路和装置置是数控控机床实实现输入入/输出出控制的的执行部部件,是是由继电电器、电电磁阀、行行程开关关和接触触器等组组成的逻逻辑电路路。PLLC、机机床I/O电路路和装置置共同完完成以下下任务:1)接受受CNCC的指令令,对其其进行译译码并转转换成对对应的控控制信号号,控制制辅助装装置完成成机床相相应的开开关动作作。2)接受受操作面面板和机机床侧的的I/OO信号,送送给CNNC装置置,经其其处理后后,输出出指
16、令控控制CNNC 系系统的工工作状态态和机床床的动作作。6机床床是数控控机床的的主体,是是数控系系统的被被控对象象,是实实现制造造加工的的执行部部件。它它主要由由主运动动部件、进进给运动动部件(工作台台、拖板板以及相相应的传传动机构构)、支支承件(立柱、床床身等)以及特特殊装置置(刀具具自动交交换系统统、工件件自动交交换系统统)和辅辅助装置置(如冷冷却、润润滑、排排屑、转转位和夹夹紧装置置等)组组成。数数控机床床机械部部件的组组成与普普通机床床相似,但但传动结结构较为为简单,在在精度、刚刚度和抗抗震性等等方面要要求高,而而且其传传动和变变速系统统要便于于实现自自动化控控制。1.3 我国数数控系
17、统统技术的的发展概概述与现现状分析析我国从119588年起,由由一些科科研院所所、高等等学校和和少数机机床厂起起步进行行数控系系统的研研制和开开发。由由于受到到当时国国产电子子元器件件水平低低、部门门经济等等因素的的制约,未未能取得得较大的的进展。在在改革开开放以后后,我国国数控技技术才逐逐步取得得实质性性的进展展。经过过“六五”(1998119885年)的引进进国外技技术,“七五”(1998619990年)的消化化吸收和和“八五”(1999119995年)国家组组织的科科技攻关关和“九五”(1999620000年)国家组组织的产产业化攻攻关,才才使得我我国数控控系统技技术有了了质的飞飞跃。“
18、十五”期间,据据国家统统计局资资料,220055年我国国机床工工具行业业合计完完成工业业总产值值12660亿元元人民币币,是九九五末期期的233倍;产产品销售售收入112133亿元,是是九五末末期的2239倍倍。据中中国机床床工具工工业协会会提供的的数据,“十五”期间,我国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台,2002年24803台,2003年36813台,2004年51861台,是2001年的3.7倍,平均年增长39%;2005年国产数控机床产量59639万台,接近6万台大关,是九五末期的424倍。 与机床发展迅猛的现状相比,作为机床“心脏部件”的数控系统,2005年
19、销量超过3万台。中国机床工具工业协会公布的数据表明,自2002年起连续三年销售额已居日本、德国、意大利之后,排名第四位。 当前通过过国家攻攻关验收收和鉴定定的数控控系统有有北京珠珠峰公司司的中华华I型,航航天数控控集团的的航天ll型,华华中数控控公司的的华中ll型和沈沈阳高档档数控国国家工程程研究中中心的蓝蓝天l型型,以及及它们的的派生产产品,还还有其他他通过“国家机机床质量量监督测测试中心心”测试合合格的国国产系统统等。我我国现有有数控机机床生产产厂家1100多多家, 生产数数控产品品几千种种以上。产产品主要要分为33种类型型: 经经济型、普普及型、高高档型。在在第八届届中国国国际机床床展览
20、会会上, 展出大大陆国产产机床7700多多台, 在6000多台台金属切切削机床床和近1100台台金属成成形机床床展品中中,数控控机床分分别占775%和和54%。这既既体现了了中国数数控机床床市场的的需求趋趋势, 也反映映中国在在数控机机床产业业化方面面取得的的突破性性进展。尽管如此此, 国国产数控控机床在在机床中中的比重重还是很很低的(中国机机床数控控化率不不足5%、日本本已经达达到755%、欧欧美亦达达到655% )。我国国数控技技术的现现状是: 系统统的技术术含量低低, 产产生的附附加值少少,不具具备与进进口系统统进行全全面抗衡衡的能力力,只在在低端市市场占有有一席之之地, 还不能能为我国
21、国数控产产业起到到支撑。由由此可见见,中国国数控产产业还有有很大的的发展空空间、广广阔的市市场和无无限的发发展潜力力。数控技术术是实现现机械制制造自动动化的关关键, 直接影影响到一一个国家家的经济济发展和和综合国国力, 关系到到一个国国家的战战略地位位。作为为制造系系统最基基本的加加工单元元, 以以数控技技术为核核心的数数控机床床的生产产和应用用已成为为衡量一一个国家家工业化化程度和和技术水水平的重重要标志志。世界界各国制制造业广广泛采用用数控技技术, 以提高高制造能能力和水水平, 提高对对市场的的适应能能力和竞竞争力。我我国是制制造大国国, 无无论是从从战略的的角度还还是从发发展策略略上,
22、都需要要加强数数控产业业的发展展,尤其其是在数数控产业业中占核核心的国国产数控控系统的的研发。1.4 本课题题研究背背景及必必要性自从进入入21世世纪以来来,随着着高科技技的不断断提高,机机械制造造业已得得到日益益发展和和壮大。与与此同时时,它对对机加工工的要求求也不断断提高,尤尤其是对对机加工工的制造造母机机床床。原来来的一些些功能单单一、操操作复杂杂、应用用面窄的的老式旧旧机床已已逐渐被被淘汰,取取而代之之的是一一批功能能齐全、操操作简单单、应用用广泛的的新式数数控机床床。而数数控机床床凭借着着高精度度化、运运动高速速化、高高柔性化化、高自自动化、复复合化、高高可靠性性、宜人人性等特特点,
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