数控技术发展现

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1、第8章数控技术发展现状与趋势8.1数控技术的发展趋势8.2开放式数控系统的体系结构8.3STEP－NC8.4并联机构机床及其控制随着计算机技术的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展。运行高速化加工高精化控制智能化功能复合化交互网络化8.1数控技术的发展趋势进给、主轴、刀具交换、托盘交换等实现高速化，并具有高加（减）速度。进给率高速化：在分辨率为1m时，Fmax=240m/min，可获得复杂型面的精确加工；在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率；1、趋势

2、——运行高速化反馈信号：4MHzLinearMotor在高效加工中心上达到90m/min的快移速度和1g的加速度。直线电机作为高效驱动元件正被广为应用，尤其在激光切割和高速加工中。平面电机换刀速度0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）工作台（托盘）交换速度6.3秒。主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），主轴电机的转子轴就是主轴部件。主轴最高转速达200000r/min。主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。SpindleMotor高速加工：控制、伺服驱动、主轴、刀具、轴承、导轨、丝

3、杠、卡盘、夹具、冷却提高机械的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。IC制造装备、纳米控制。提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化；采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上106脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲）位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。2、趋势——加工高精化采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术;设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究表明，

4、综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为±0.1m。高精加工：控制、伺服驱动、主轴、刀具、传感器、轴承、导轨、丝杠、夹具、冷却随着人工智能技术的不断发展，为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，体现在：3、趋势——控制智能化加工过程自适应控制技术：通过监测主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提

5、高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。以色列的外置式力自适应速度控制器加工参数的智能优化:将零件加工的一般规律、特殊工艺经验，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，获得优化的加工参数，提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间。使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。目前已开发出自学习功能的神经网络电火花加工系统。日本大隈公司的7000系列数控系统具有人工智能自动编程功能。智能化交流伺服驱动装置：自动识别负载、自动调整控制参数，包括智能主轴和智能化进给伺服装置，使驱动系统获得最

6、佳运行。智能故障诊断与自修复技术智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法，实现故障快速准确定位。智能故障自修复技术：根据诊断故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。集故障自诊断、自排除、自恢复、自调节于一体，贯穿于全生命周期。智能故障诊断技术在有些数控系统中已有应用，智能化自修复技术还在研究之中。日本京都大学、大阪机工、三菱电机、MAZAK等研究机构具体目标实现安全、高效、高速加工的智能化数控机床系统特征数控系统各种控制参数自适应数控机床加工条件自适应加工过程䕰据采集及自律学习INC(IntelligentN

7、C)INC结构图INC(IntelligentNC)体系结构：以数据库为基础，以实时监控为核心，采用“分层”结构形式。复合化：在一台设备上实现多种工艺步骤的加工，缩短加工链车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）；镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）；铣镗钻车复合—复合加工中心；可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心；集车削和激光加工于一体的机床；测量/制造复合，在加工后对工件进行在线测量4、趋势——功能复合化多功能复合化机床消除了车床、铣床、磨床、激光设备等之间的传统差异。PC＋NC异型螺杆加工数控系统C

8、AD、CAM、CNC三者关系图CAD/CAM/CNC智能4M数控系统：将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者（即4M）融合