当代先进数控技术发展的特点与现状bnjn.docx

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1、机电一体体化毕业业论文摘要“机电一一体化”，顾名名思义，这这是一门门机械专专业知识识与微型型电子电电路相结结合的综综合性学学科。从从改革开开放之初初国内多多所专业业学府开开中国之之先河，设设立了“机械一一体化”专科，从从事专业业的研究究与教授授活动，取取得了不不菲的成成绩，为为我国的的工业现现代化、自自动化做做出了卓卓越的贡贡献。工工业领域域的数控控系统属属于机电电工业的的基础，也也是目前前所能够够达到的的比较先先进的前前沿科学学，通过过超大型型集成电电路与中中央处理理器的有有效工作作，控制制机械设设备精准准、高效效的工作作，有效效的解放放劳动力力、提高高工业产产品的质质量与品品质。关键词：机

2、电一一体化数数控系统统微电子子技术目录绪论-4第一章当当代先进进数控技技术发展展的特点-5一、广泛泛应用地微微机资源源-5二、小型型化以满满足机电电一体化化的要求求-5三、改善善的人机接接口，简简单方便便的用户使使用界面面-6四、提高高数控系系统产品品的成套套性-66五、研究究开发智智能型数数控系统统-7六、根据据市场需需要，开开发适销销对路的的数控产产品-88七、开发发新的数数控产品品-8第二章国国产机床床数控技技术的现现状-9一、高档档数控机机床的国国内供应应能力不不足-99二、自主主创新能能力不足足-9三、产品品质量、可可靠性及及服务等等能力不不强-110四、功能能部件发发展滞后后-10

3、结论-11致谢-12参考文献献-133绪论数控技术术是利用用数字化化的信息息对机床床运动及及加工过过程进行行控制的的一种方方法。用用数控技技术实施施加工控控制的机机床，或或者说装装备了数数控系统统的机床床称为数数控(NCC)机床。从19552年第一一台数控控机床在在美问世世，至今今已有40多年的的历史，计计算机数数控（CNC）从70年代中中期出现现，到现现在也已已有20多年了了，数控控技术日日趋成熟熟。特别别近几年年来微型型计算机机、微电电子工业业及电力力电子工工业的迅迅速发展展，微型型计算机机与CNC技术的的紧密结结合，使使得开发发和生产产CNC系统的的技术被被越来越越多的自自动化装装备生产

4、产厂所掌掌握。因因此，就就当今全全世界范范围来说说，CNC技术已已经不再再被少数数几个国国家的几几个CNC系统生生产厂所所垄断。到80年代末，几乎每个工业发达的国家都有了自己的数控设备生产厂，生产满足各自国家数控机床及其他机械装备所需要的数控系统。甚至很多大型的数控机床生产厂都有自己的产品，并部分出售数控系统。因此，CNC系统生产商之间的竞争最为激烈，数控技术的发展进入了新的阶段。本文通过过对当代代国际先先进数控控机床系系统在市市场上占占有的优优势，与与国内拥拥有自主主知识产产权的数数控机床床系统的的发展现现状的对对比，阐阐述和分分析两者者在市场场中各自自的不足足，并尝尝试从中中可以找找到切实

5、实可行的的解决之之道。第一章先先进机床床数控技技术的现现状一、广泛泛应用地地微机资资源近年来被被称为个个计算机机（PC）的微微型计算算机发展展很快，大大规模集集成电路路制造技技术的高高速发速速，使得得PC的硬件件结构做做得很小小。主CPU的运行行速度越越来越高高。IPCC3866的主频频是33MMHz，IPCC4866、586的主频频可达501200MHz，新近Inttel奔腾处处理器（Pentium），主频已经高达43.0GHz。存储器容量理论上已经达到无穷大，整机重量、外形体积相比上个世纪的同类产品更加轻巧。由于实现了大批量生产，制造成本直线下降，同时高精准的SMT制造技术大幅度提高设备稳

6、定性与可靠性。在软件方方面，操操作系统统的发展展，特别别是Winndowws的应用用，使得得PC的操作作更为简简便直观观。CADD/CAAM的软件件大量地地由小型型机、工工作站向向PC移植，三三维图形形显示技术术及工艺艺数据库库在PC上建立立。再加加上PC的开放放性，吸吸引大量量技术人人员投入入了软件件的开发发，使得得PC的软件件资源极极为丰富富。因此，更更好地利利用PC的软软、硬件件资源，就就成为各各国数控控设备生生产厂发发展CNC系统十十分重要要的一种种方法。1999219993年，首首先是在在美国及及欧洲的的一些小小型的数数控设备备厂推出出，例如如美国的的ANIILANN公司推推出的11

7、000、12000、14000系列，意意大利FIDDIA公司的10/20/30系列，都都采用了了PC作为基基板来开开发自己己的数控控系统。现现在连日日本FANNUC、三菱菱公司，德德国的SIEEMENNS公司些些以生产产专用CNC设备著著称的公公司，也也都把采采用PC资源，作作为其发发展的一一个重要要方向。他他们都强强调自己己系统的的“开放”。日本FANNUC公司把把采用PC的CNC系统称称之为开开放型CCNC系统，有有150、160、180及210等系列列，并正正发展一一种将FANNUC智能终终端（一一种与IBMM PCC兼容的的平板式式计算机机）通过过高速光光缆与CNC装置连连接的模模式。

8、二、小型型化以满满足机电电一体化化的要求求随着微电电子技术术的发展展，大规规模集成成电路的的集成度度越来越越高，体体积越来来越小。数数控设备备厂采用用超大规规模集成成电路并并采用表表面安装装工艺（SMT），实实现了三三维立体体装配，将将整个CNC装置做做得很小小，以适适应机械械制造业业机电一一体化的的要求。日本三菱菱电机株株式会社社，最近近推出的的普及型型CNCC MEELDAAS 550系列及及实用型型CNCC MEELDAAS 5520AA系列，这这两个系系列都采采用了32位RISC微处理理器，实实现超小小型化的的CNC装置，较较原来的的M3110及L3、L3A，体积积大为减减小（H166

9、8mmmW776mmmD1135mmm），安安装面积积减小了了一半，功功能还有有所提高高。采用用了超薄薄型显示示器（9.55in的EL及10.4inn的彩色LCD）。这这个系统统的微小小线段加加工能力力提升至至64mm/miin，最大大快速进进给速度度为2400m/mmin，其同同步攻螺螺纹精度度较M3110提高了3倍，主主轴定位位时间缩缩短了30%。德国SIEEMENNS公司最最新推出出的SINNUMEERIKK 8440D主控组组件选用3866DX或4866DX，具有14个通道道，可实实现直线线及圆弧弧插补、螺螺旋线插插补、5轴螺旋旋线插补补及样条条插补、圆圆柱插补补等，共共可控制制32个

10、轴，并并有多种种校正及及补偿功功能，体体积仅为为50mmm3316mmm2207mmm。三、改善善的人机接接口，简简单方便便的用户使使用界面面为了使操操作者能能很容易易地掌握握数控机机床的操操作，数数控设备备生产厂厂努力地地改善人人机接口口，简化化编程，尽尽量采用用对话方方式，使使用户使使用方便便，如西西班牙FAGGOR公司生生产的FAGGOR 80550系列，采采用交互互式编辑辑程序指指导系统统，简化化程序的的编辑，用用简要的的表格编编辑程序序，利用用蓝图建建立程序序。其80550TCC型数控控系统，被被称为高高档傻瓜瓜式数控控系统（FAGGOR8800系列CNC系统），其其操作面面板使用用

11、了符号号键，用用户可以以根据所所需加工工零件，选选择加工工程序，输输入图形形数据后后，即可可实现半半自动或或全自动动加工。如如果面板板上的各各种自动动操作都都没有被被选上，则则该CNC系统只只显示坐坐标轴的的位置值值和主轴轴转速，操操作者可可以用摇摇柄或电电子手轮轮对机床床的各个个轴进行行手动操操作，使使用极为为方便。四、提高高数控系系统产品品的成套套性数控系统统包括CNC装置、主主轴及进进给伺服服驱动装装置，以以及主轴轴电动机机、进给给电动机机和与其其相关的的检测反反馈元件件。一个个数控系系统性能能的好坏坏是与上上述各个个环节的的性能密密切相关关的。为为了满足足机床用用户厂的的需要，数数控设

12、备备生产厂厂都非常常重视数数控产品品的成套套性，使使系统的的各个环环节都能能很好地地匹配，使使用户获获得最好好的使用用效果。例如，日日本FANNUC公司开开发了经经济型的的O-TTD、O-MMD CCNC装置，与与之相适适应也开开发了经经济型的的C系列的的效流伺伺服电动动机及控控制系统统。日本本大隈（OKUUMA）公司司，是一一个传统统的机床床厂，现现在也开开发、生生产并销销售数控控系统，作作为一个个机床厂厂生产数数控系统统，所以以更重视视机电一一体化及及产品成成套性。该该公司生生产数控控系统在在软件上上更结合合机械加加工的工工艺要求求，硬件件上还自自行开发发了绝对对位置编编码器、无刷伺服电动

13、机、交流主轴电动机、光栅尺等元件，同时还提供机床控制面板及控制柜、自动编程装置，为用户提供交钥匙工程。五、研究究开发智智能型数数控系统统所谓智能能型的数数控系统统，早在在80年代初初期已经经开始研研究。当当时FANNUC公司推推出的FS115系列，就就称之为为AI（人工工智能）CNC系统，主主要是在在故障诊诊断方面面采用了了专家系系统。系系统利用用所谓的的推理软软件，根根据存储储在系统统中的知知识库的的经验，分分析及查查找故障障原因。最最近FANNUC公司又又在开展展被称为为面向21世纪的的课题IMS（Inttellligeent Mannufaactuurinng SSysttemss），将

14、无无缝地（Seaamleess）把世界界范围熟熟练工人人的技术术窍门（Knoow hhow）组组合进生生产系统统中去。随着工业业技术发发展，要要求制造造过程更更快、更更容易，以以适应生生产需要要，一种种被称为为智能闭闭环加工工（Inttellligeent Cloosedd-Looop Proocesssess ICCLP）技术术被采用用。这种种技术是是利用传传感器获获得适时时的信息息，以增增强制造造者取得得最佳产产品的能能力。下下图为智能闭闭环加工工模型。智能闭环环加工模模型（图片载载自：机床数控系统的发展趋势）六、根据据市场需需要，开开发用户户需要的的数控产产品高新技术术是数控控系统发发展

15、的一一个方向向，另一一方面开开发适销销对路的的数控产产品也是是适应市市场发展展的需要要。我国国是发展展中国家家，经济济型数控控系统在在我国有有着广阔阔的市场场。因此此，开发发性能优优良、价价钱便宜宜的数控控系统，满满足我国国市场需需要是很很有意义义的。目目前，我我国的经经济型数数控机床床每年需需要量约约为80000100000台。虽虽然有几几十个厂厂家在生生产，价价格也很很便宜，但但是多年年来技术术发展不不快，性性能及可可靠性方方面还存存在一些些问题，不不能满足足市场的的需求。德国SIIEMEENS公司在在我国建建立的合合资企业业西门子子数控（南南京）有有限公司司，在19997年推出出了SIN

16、UUMERRIK 8022S。这种种系统除除采用G代码编编程外，还还有图形形循环支支持功能能，通过过软件键键来进行行转换。采采用15.24ccm（6in）彩色色液晶显显示，并并采用两两台步进进电动机机作为驱驱动单元元，驱动动力矩为为3.512NN.m，价格格在3万元左左右。这这是西门门子公司司为占领领中国市市场所做做的努力力。七、开发发全新概念的数数控产品品随着机械械加工技技术的发发展，对对数控机机床的性性能要求求越来越越高，迫迫切地需需要开发发一些新新的机电电一体化化数控产产品来适适应及满满足这些些要求。例如，铝铝合金材材料的大大量采用用，要求求进行高高速切削削，以实实现高的的精度及及低的表

17、表面粗糙糙度的要要求，数数控车床床及加工工中心主主轴转速速要求提提高到100000200000rr/miin，这对对采用传传统的机机械传动动是很难难实现的的。因此此，将电电动机的的电枢直直接与机机床的主主轴做成成一体的的“电动主主轴”，就成成为生产产中急需需的产品品。目前前，日本本的FANNUC公司、NSK公司，瑞瑞士的IBAAG公司，意意大利的的GANNFIOOR公司都都在开发发生产这这种新产产品。同样，为为了实现现高速移移动，要要求开发发“直线电电动机”，用以以直接带带动工作作台直线线运动。日日本FANNUC公司生生产的直直线电动动机，移移动速度度可以达达到1000m/mmin。日本本的T

18、HK公司，德德国的INDDRAMMAT公司、SIEEMENNS公司都都在开发发及生产产这类产产品。第二章国国产机床床数控技术术的现状状长期期以来，国国产机床床数控技术术始终处处于低档档迅速膨膨胀，中中档进展展缓慢，高高档依靠靠进口的的局面，特特别是国国家重点点工程需需要的关关键设备备主要依依靠进口口，技术术受制于于人。究究其原因因，国内内本土机机床数控控系统开开发企业业大多处处于“粗放型”阶段，在在产品设设计水平平、质量量、精度度、性能能等方面面与国外外先进水水平相比比落后了了5-110年；在在高、精精、尖技技术方面面的差距距则达到到了10-15年。同同时中国国在应用用技术及及技术集集成方面面

19、的能力力也还比比较低，相相关的技技术规范范和标准准的研究究制定相相对滞后后，国产产的机床床数控系统统还没有有形成品品牌效应应。同时时，中国国的机床床数控产产业目前前还缺少少完善的的技术培培训、服服务网络络等支撑撑体系，市市场营销销能力和和经营管管理水平平也不高高。更重重要原因因是缺乏乏自主创创新能力力，完全全拥有自自主知识识产权的的数控系系统少之之又少，制制约了数数控机床床产业的的发展。国外外公司在在中国数数控系统统销量中中的80以上上是普及及型数控控系统。如如果我们们能在普普及型数数控系统统产品快快速产业业化上取取得突破破，中国国数控系系统产业业就有望望从根本本上实现现战略反反击。同同时，还

20、还要建立立起比较较完备的的高档数数控系统统的自主主创新体体系，提提高中国国的自主主设计、开开发和成成套生产产能力，创创建国产产自主品品牌产品品，提高高中国高高档数控控系统总总体技术术水平。一、 高档数控控机床的的国内供供应能力力不足尽管我国国数控行业业近年来来取得了了长足的的发展，机床数控化率稳步提高，但机床消费和生产的结构性矛盾仍然比较突出。目前，国内对数控中高档机床的需求量逐渐超过低档手工操作机床。但国产数控机床以低档为主，高档数控机床绝大部分依赖进口。二、自主主创新能能力不足足长期以来来，我国国机床制制造业的的基础、共共性技术术研究工工作主要要在行业业性的研研究院所所进行。能能力薄弱弱，

21、技术术创新投投入不足足，引进进消化吸吸收能力力差，低低水平生生产能力力过剩，自自主创新新能力不不高，缺缺乏优秀秀技术人人才。虽虽然国产产数控机机床制造造商通过过技术引引进、海海内外并并购重组组以及国国外采购购等获得得了一些些先进数数控技术术，但缺缺乏对基基础共性性技术的的研究，忽忽视了自自主开发发能力的的培育，企企业的市市场响应应速度慢慢。三、产品品质量、可可靠性及及服务等等能力不不强国产机床床数控系系统在稳定性性、通用用性、交交货期和和服务等等方面与与国外著著名品牌牌相比存存在较大大的差距距。在质质量方面面，国产产数控系系统的可可靠性指指标MTBBF与国际际先进数数控系统统相差较较大。国国产

22、数控控车床、加加工中心心的MTBBF与国际际上先进进水平也也有较大大差距。在在交货期期方面，绝绝大多数数企业由由于任务务重拖期期交货。服服务体系系不健全全，在市市场开拓拓、成套套技术服服务、快快速反应应能力等等方面不不能满足足市场快快节奏和和个性化化的要求求。四、 功能部件件发展滞滞后机床是由由各种功功能部件件（主轴轴单元及及主轴头头、滚珠珠丝杠副副、回转转工作台台和数控控伺服系系统等）在在床身、立立柱等基基础机架架上集装装而成的的，功能能部件是是数控机机床的重重要组成成部分。数数控机床床整体技技术与数数控机床床功能部部件的发发展是相相互依赖赖、共同同发展的的，所以以功能部部件的创创新也深深深

23、地影影响着数数控机床床的发展展。我国国数控机机床功能能部件已已有一定定规模，电电主轴、主主轴单元元、数控控系统等等也有专专门的制制造厂家家，其中中个别产产品的制制造水平平接近国国际先进进水平。但但整体上上，我国国机床功功能部件件发展缓缓慢、品品种少、产产业化程程度低，精精度指标标和性能能指标的的综合情情况还不不过硬。目目前，滚滚珠丝杠杠、数控控刀架、电电主轴等等功能部部件仅能能满足中中低档数数控机床床的配套套需要。衡衡量数控控机床水水平的高高档数控控系统、高高速精密密电主轴轴、高速速滚动功功能部件件等还依依赖进口口。结论综上所述述，数控控技术的的发展是是与现代代计算机机技术、电电子技术术发展同

24、同步的，同同时也是是根据生生产发展展的需要要而发展展的。现现在数控控技术已已经成熟熟，发展展将更深深、更广、更快。未未来的CNC系统将将会使机机械更好好用，更更便宜。面对国外外超前的的机床数数控系统统的设计计理念、及及时的交交货周期期、完善善的销售售体系、无无微不至至的人文文元素，国国内机床床数控系系统提供供商能做做的就只只有广泛泛的征求求用户的的需求，并并且根据据本土机机械加工工布局特特色、常常用原材材料加工工特性等等因素，在在尽可能能短的设设计周期期内开发发满足特特定客户户需求的的机床数数控系统统。而不不应该再再跟随国国外生产产商的步步伐，进进行简单单的拷贝贝、复制制、制造过过程，继继续生

25、产产被国外外生产商商摒弃的的低端落落后的产产品。盲盲目跟随随眼前的的脚窝赶赶路，换换来的只只能是别别人脚后后跟扬起起的一滩滩烂泥。历史的事事实告诉诉我们：落后就就应该挨挨打。技技术的落落后有多多方面的的原因造造成，传传统思维维方式的的束缚、中中西方价价值观的的差异、对对先进技技术概念念在理解解上的差差异、劳劳动分配配机制的的伯仲。只有有突破这这种种的的限制与与禁锢，以以开放与与自由的的姿态，苦苦练基础础知识、狠狠抓后背背人才的的培养，才才能够迎迎接先进进技术国国家一波波波的挑挑战与掠掠夺。唯唯有拥有有自主知知识产权权的CNNC系统统，能够够制造完完全属于于中国人人的一份份自信；唯有拥拥有国产产

26、CNCC系统，才才能够保保有在世世界工业业制造领领域无比比富强的的一份尊尊严；唯唯有掌握握国产CCNC系系统的核核心技术术，才能能够更好好的培养养拥有较较高劳动动技能的的技术工工人。让我们为为了这个个共同的的目标，一一齐奋斗斗吧！致谢三年的读读书生活活在这个个季节即即将划上上一个句句号，而而于我的的人生却却只是一一个逗号号，我将将面对又又一次征征程的开开始。三三年的求求学生涯涯在师长长、亲友友的大力力支持下下，走得得辛苦却却也收获获满囊，在在论文即即将付梓梓之际，思思绪万千千，心情情久久不不能平静静。伟人、名名人为我我所崇拜拜，可是是我更急急切地要要把我的的敬意和和赞美献献给一位位平凡的的人，

27、我我的指导老师。我我不是您您最出色色的学生生，而您您却是我我最尊敬敬的老师师。您治治学严谨谨，学识识渊博，思思想深邃邃，视野野雄阔，为为我营造造了一种种良好的的精神氛氛围。授授人以鱼鱼不如授授人以渔渔，置身身其间，耳耳濡目染染，潜移移默化，使使我不仅仅接受了了全新的的思想观观念，树树立了宏宏伟的学学术目标标，领会会了基本本的思考考方式，常常让让我有“山重水水复疑无无路,柳暗花花明又一一村”。感谢我的的爸爸妈妈妈，焉焉得谖草草，言树树之背，养养育之恩恩，无以以回报，你你们永远远健康快快乐是我我最大的的心愿。在在论文即即将完成成之际，我我的心情情无法平平静，从从开始进进入课题题到论文文的顺利利完成，有有多少可可敬的师师长、同同学、朋朋友给了了我无言言的帮助助，在这这里请接接受我诚诚挚谢意意！这三年中中还得到到众多老老师的关关心支持持和帮助助。在此此，谨向向老师们们致以衷衷心的感感谢和崇崇高的敬敬意同时也感感谢学院院为我提提供良好好的做毕毕业设计计的环境境。最后再一一次感谢谢所有在在毕业设设计中曾曾经帮助助过我的的良师益益友和同同学，以以及在设设计中被被我引用用或参考考的论著著的作者者。参考文献献1.机机床数控控系统的的发展趋趋势黄勇陈子辰浙江大大学2.数数控加工工技术王令其/张思弟弟著3.数数控机床床及应用用李佳佳著4.中中国机械械工程中国机机械工程程杂志出出版社