pc技术开发的数控系统研究

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1、1绪论随着PC技术的迅速发展，其在工业控制领域得到广泛应用。用PC技术开发的数控系统可以得到强有力的硬件和软件支持，避开专有技术的制约，在较短时间内达到较高水平。USB自问世以来，就以其速度快、成本低廉等诸多优点逐步占领了PC及其外围设备市场。随着大量支持USB的个人电脑的普及，USB逐步成为PC机的标准接口已经是大势所趋。1.1课题背景数控技术是先进制造技术（如柔性制造系统、计算机集成制造系统等）的基础。要发展先进制造技术，首先必须重视制造单元技术（数控技术、加工单元、柔性制造单元等）。数控机床在现代加工领域，特别是在发达的工业国家（如美国、日本、英国、德国等），已经作为主要加

2、工设备而取代传统加工机床。数控机床在整个现代制造系统中处于基础性的，核心的地位。因此，在现代制造系统朝着集成化、综合化和智能化发展的今天，特别是计算机技术发展与普及化，深入研究新一代数控技术具有重要的意义和实用价值。1952年，麻省理工学院研制成功出第一台三坐标连续控制的数控铣床，这标志着数控机床的诞生。数控机床一问世就显示了极大的优越性，由此逐步发展和完善起来。尤其是在70年代以后，伴随微电子技术、计算机技术、控制技术和伺服技术的发展而不断地发展演变。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民

3、生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装各的数字化己是现代发展的大趋势。1.2CAD/CAM概述CAD/CAM是计算机辅助设计/计算机辅助制造（ComputerAidedDesign/ComputerAidedManufacture）的简称，是当今世界发展最快的技术之一。它不仅促使了生产模式的转变，同时也促进了市场的发展。在计算机辅助下进行设计与传统的以人为核心的设计明显不同。根据产品开发计划和对产品功能的要求，不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去设计，而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识，在CAD系统和数据库的支持

4、下进行工作。这种工作方式设计出的产品大大优于单个设计师凭个人脑力和能力设计出的产品；另外，CAD输出的结果也不仅仅是装配图和零件图，还包括设计、制造过程中应用计算机所需的各种信息。CAM技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数控加工是CAD/CAM发挥效益最直接、最明显的环节之一。加工对象的形状越复杂，加工精度越高，设计更改越频繁，数控加工的优越性越容易得到发挥。因此数控编程技术受到高度重视。然而从制造的全过程看，应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控编程，还有许多技术和方法归类于CAM的范畴，如计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助生产管理（CAPM）、生产活动控制（PAC

5、）等。其中有些内容已经超出了制造过程和间接制造过程；狭义CAM则是指制造过程中某个环节上应用计算机。一般我们所讲的在制造全过程的数控编程环节上应用了计算机，其实是一种狭义CAM的概念。所以在实际应用中，CAD/CAM是以系统方式出现的，包括商品化CAD/CAM系统和企业根据应用目标构件的CAD/CAM系统。系统中包括设计与制造过程的三个主要环节，即CAD、CAPP和NCP。其中CAPP和NCP属于CAM范畴。完善的CAD/CAM系统一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控编程、工程数据库以及系统接口几个部分。这些部分以不同的形式组合集成就构成各种类型的系统。我国CAD/CA

6、M软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。由于国外CAD/CAM软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场。这些国外软件公司利用其技术和资金的优势，开始大力向我国市场进军，目前，国外一些优秀软件，如UG、SolidWorks、Pro/Engineer、CATIA等，已经占领了一部分国内市场。经过多年的推广，我国也出现了一些优秀CAD/CAM软件，例如：高华CAD、CAXA电子图板和CAXA-ME制造工程师、GS-CAD98、金银花系统、开目CAD等。另外，CAD/CAM技术可以应用在许多领域，机械制

7、造是最早也是最广泛应用CAD/CAM技术的领域。随着CAD/CAM技术的发展，建筑、电子、化工的领域也开始应用该技术，在这些新的应用领域中，国外软件的优势并不明显。所以，我国CAD/CAM软件在这些方面还是可以与发达国家竞争的，并且随着CAD/CAM技术应用的深入，越来越多的领域将会使用该技术，所以，如果能够紧跟时代潮流，不断应用于新的领域，那么国产CAD/CAM软件还是很有前途的。雕刻加工是一种很传统的手工工艺，在工艺品、标牌、首饰等行业具有悠久的历史[4]。但传统的雕刻加工一