哈工大数控大作业1数控系统的国内外发展及应用现状

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1、HarbinInstituteofTechnology机床数控铰求大侑业钒床数控抆求钒锪剌逭及其自助化课程名秫专业班级胜名学吾任课軟师：完成日期：2015.5.1哈尔滨工业大学数控系统的国内外发展及应用现状摘要数控系统是一种高度机电一体化的产品，适用于加工各种零件，比如多品种小批量零件，需要频繁改型的零件，结构较复杂、精度要求较高的零件等。本文将对数控系统的国内外发展、研究和应用现状进行概述，并对其发展趋势做简要的介绍，同吋对数控系统的主轴驱动装置做電点论述。关键词：数控系统；发展；应用；主轴驱动装置一、引言数控系统是数字控制系统简称

2、，是数控机床的关键技术所在。早期是由硬件电路构成的，称为硬件数控；1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替，称为计算机数控系统。CNC系统是根据计算机存储器屮存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和佝服驱动装覚的专用计算机系统。CNC系统由数控程序输入装置、输出装置、计算机数控装置、可编程逻辑控制器、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。CNC系统的核心是CNC装置。二、数控系统的发展过程2.1国外数控系统发展过程1946年第一台计算机在美国诞生，1952年第一台数控机床也在美国诞生，Q此，数控技术紧跟着电

3、子技术和计算机技术的发展而发展。近50多年来，数控技术经历了3个阶段6个时代的发展。数控技术发展的第一个阶段称为NC阶段，这个阶段的数控技术发展又经历了3个时代，即电子管时代、晶体管时代和中小规模集成电路时代。以上三代都属于硬件逻辑数控系统，称为NC系统。第二个发展阶段称为CNC阶段。1970年小型计算机开始用于数控系统，这是第4代数控系统。1974年微处理器开始用于数控系统，数控系统发展到第5代。第三个发展阶段称为ONC阶段。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，个人计算机的发展尤为突出，计算机采用的芯片集成

4、化程度越来越高，功能越來越强，而成木却越来越低，原來在大、中型机上才能实现的功能现在微型机上就可以实现。在美国首先出现了在PC机平台上开发的数控系统，就是所谓开放式数控系统，即第6代数控系统。2.2国内数控系统的发展过程我W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。改革开放后，我同数控技术逐步取得实质性的发展，通过引进国外技术，消化吸收和科技攻关，我国的数控技术有了质的飞跃，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。从上世纪80年代起，机床制造业的发展虽有起伏，但国家对数控技术和数控机床一直给

5、予较大的关注。经过“九五”数控车床和加工中心（包括数控铣床）的产业化生产基地的形成，所生产的中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具省较强的市场竞争力。但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品和比，仍存在较大差距。三、数控系统的应用现状3.1国外数控系统应用现状世界数控机床产量中，低、中、高档数控机床之比为30:60:10。高裆数控机床主耍被徳国、美国所垄断；H本占据了屮档数控机床的主要市场;韩W则是屮低档数控机床的主要供货商。目前国外的数控系统应用现状主要呈现以下儿个特点：3.1.1传统数控系统系统仍被广泛应用传统数控系统

6、目前仍在世界各网得到广泛应用。由于传统数控系统的封闭性,使企业难以实现网络化,各制造商的数控系统软硬件乂不兼容，用户基本上无法介入。目前传统数掠系统主要有FANUC0系列、MITSUBISHIM50系列和STNUMERIK810M/T/G系列等。3.1.2开放式数控系统得到发展随着工业计算机技术的不断发展和完善，数控系统句开放式发展是必然趋势。开放式数控系统的软硬件和总线规范都是对外开放的，奋充足的软硬件资源可被用户应用，因此具有性价比高、模块化结构、友好的人机界面和优良的幵放性等特点。为了加快数控机床的应用和开发速度，应用计算机仿真

7、技术,对数控加工过程进行编程，还可应用虚拟仿真技术对刀具的防碰撞、工件几何结构和运动性能等实现检验，以此取代实物加工,降低生产成木，缩短数控编程周期。在虚拟CNC系统屮，可对加工的工件在计算机上实现模拟加工，并修正加工的数控程序，以保证实际加工工件的精度和质量，如图1所示。(a)虚拟工件(b)真实工件阁1应用计算机仿真技术加丄虚拟工件3.1.3功能部件向高速、高精度方向发展力提高数控机床的高速度和高精度，各国制选商又开发广各种高速、高精度伺服驱动系统、直线电动机和主轴电机等。直线电机使机械不再需要机械传动元件，从而提高了数控机床的速度

8、和效率，如图2所示。带封阻令气的迷汽式密封SK40或HSK63带排气封闭式冷却外套钢或混合轴承钢或混合轴承空心轴传感器，用于转速和定位定子/转子同步或异步气动松开中元用于锥体淸洁的排装货I电源电缆用于刀具夹紧状态的传感器