基于开放式数控系统的综合实验平台的分析与开发

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1、第一章绪论1．1问题的提出第一章绪论1．1．1数控技术的发展概况数控技术是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。通常将数控技术简称为数控(numericalcontrol，简称NC)。由于现代数控技术都是采用计算机进行控制的，因此，数控技术又称做计算机数控(ComputerizedNumericalControl，CNC)L1j数控技术是现代制造技术的核心，数控技术的发展与应用、数控机床的制造能力、拥有量及装备水平，是衡量一个国家工业现代化和综合国力的重要标志，是国民经济发展和国防尖端建设

2、的实力标志和根基。随着我国经济的发展和科技的进步，国内各行各业对机床工具行业提出了更高的要求，数控化、智能化、自动化、集成化越来越成为机床工具产品发展的主流，特别是数控机床的市场需求呈逐年递增的趋势，迫切需要数控技术的使用型、应用型和研究型人才，这就对数控人才的培养提出了更高的要求【21。一、数控技术的产生、发展历程及我国的现状1946年在美国诞生了世界上第一台电子计算机。随着科学技术的发展，1952年美国帕森斯公司(Parsons)和麻省理工学院(MIT)合作，研制成功了世界上第一台以数字计算机为基础的

3、数字控制3坐标直线插补铣床，从而使机械制造业进入了一个新阶段。从第一台数控机床问世至今的40多年，随着微电子技术的不断发展，数控装置也在不断地更新换代，先后经历了电子管(1952年)、晶体管(1959年)、小规模集成电路(1965年)、大规模集成电路及小型计算机(1970年)和微机处理机或微型计算机(1974年)等五代数控系统。前三代数控装置属于采用专用控制计算机的硬接线(硬件)数控装置，第一章绪论一般称为NC数控装置。20世纪70年代初，随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降，出现了采用小型计算

4、机代替专用硬件控制计算机的第四代数控系统CMC数控系统。自1974年开始，以微处理机为核心的数控装置MNC得到迅速发展。我国从1958年开始研制数控机床，20世纪60年代中期进入实用阶段。自20世纪80年代开始，引进日本、美国、德国等国外著名数控系统和伺服系统制造商的技术，使我国数控系统在性能、可靠性等方面得到了迅速发展。经过“六五”、“七五"、“八五"及“九五一科技攻关，我国已掌握了现代数控技术的核心内容。数控机床己成为现代工业生产必不可少的设备，发达国家的数控化率己达到80％C31。我国机床市场容量已

5、经达400多亿元，成为世界最大的机床市场之一。销售额仅落后于美国，成为第二位。但我国大多数企业仍采用落后的工艺与装备进行生产，优质、高效、低耗工艺的普及率不足10％，数控机床，精密设备不足5％【41。二、数控技术的特点1971年微处理器芯片问世，1974年开始用于数控，因而数控在工业发达国家得到迅速发展。1980年与1970年相比，日本的数控机床增加了17．8倍，美国增加了5．9倍，苏联增加了5．6倍，西德增加了4倍。世界数控机床年均增长率为15％。各种机械产品迅速更新换代、日益多样化，而数控机床正好能适

6、应这种新的不断变化的需要，其经济效益显著：1．缩短新产品试制和生产周期，节约大量工装，易于组织多品种生产，使企业能对市场需要迅速做出响应。如制作协和号飞机时，由于采用数控加工，使工装的设计和制造周期减少了75％。2．生产效率比普通机床高3．5倍，多的可达8．10倍。3．减少人为误差，提高加工质量，零件互换性好。4．能加工那些用传统方法很难或不能加工的大型复杂零件。如飞机上的整体壁板，火箭上的复合叶轮、机头罩等。经过半个多世纪的发展．数控机床已经形成了高、中、低档俱全，涵盖各种功能的不同产品系列。在过去的几

7、十年中较好地促进了生产力的发第一章绪论展。近十年来，数控机床的发展很快。世界数控机床总产量增加了十倍。而且随着计算机技术的发展，运算速度的提高，硬件的集成化和软件的丰富，国际上数控装置的水平和功能不断提高、完善，现已进入成熟应用阶段。目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，如日本法纳克(FANUC)，德国西门子(Siemens)和美国AB公司的产品都向系列化、模块化、高性能方向发展pj。三、数控技术发展迫切需要数控技术人才科学技术的高速发展，加速了制造业的变革。随着数控技术的广泛应用，普通机床逐渐被高效率、

8、高精度的数控机床所代替，形成了推动国民经济发展的巨大生产力。先进工业国家已普遍使用数控机床，其数控化率已达25％。我国机床拥有量达400万台，而其数控化率不到20％。值得注意的是，在我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)中，还有很多未能充分利用16儿川。从数控产品的特征来看，在其开发、生产、销售到使用与维护的整个过程中，都与数控技术密切相关，在各个环节需要有不同业务规格的数控人才参与。1．数控产品的开发人才数控技术研