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什么是数控技术

发布时间:2019-06-12 01:19 来源:未知 编辑:admin

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  数控技术来源于军事扩张的需求,第一台数控铣床的出现即是为军用直升飞机加工复杂精密的零件。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅大力发展自己的数控技术及其产业,而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

  1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以适应,于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。

  1949年,该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究,并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床,当时的数控装置采用电子管元件。

  1959年,数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板,出现带自动换刀装置的数控机床,称为加工中心(MCMachiningCenter),使数控装置进入了第二代。

  1965年,出现了第三代的集成电路数控装置,不仅体积小,功率消耗少,且可靠性提高,价格进一步下降,促进了数控机床品种和产量的发展。

  60年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。

  1974年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC),这是第五代数控系统。

  20世纪80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置;数控装置愈趋小型化,可以直接安装在机床上;数控机床的自动化程度进一步提高,具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。

  20世纪90年代后期,出现了PC+CNC智能数控系统,即以PC机为控制系统的硬件部分,在PC机上安装NC软件系统,此种方式系统维护方便,易于实现网络化制造。

  数控技术也叫计算机数控技术(ComputerizedNumericalControl简称:CNC),它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可以通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。

  数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床,或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控系统包括:数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。要实现对机床的控制,需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如:进给速度、主轴转速、主轴正反转、换刀、冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件(即正常说的数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等),然后由机床上的数控系统读入(或直接通过数控系统的键盘输入,或通过通信方式输入),通过对其译码,从而使机床动作和加工零件.现代数控机床是机电一体化的典型产品,是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术基础。

  数控技术是机械加工自动化的基础,是数控机床的核心技术,其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平. 它随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展。

  数控(NC)是数字控制(Numerical Control)的英文简称。它是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。其技术涉及多个领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。

  2.计算机数控(CNC)是计算机数控(Compute Numerical Control )的英文简称。它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可通过计算机软件来完成,处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。

  3.直接数控(DNC)是直接数控(Direct Numerical Control)的英文简称。它是用电子计算机对具有数控装置的机床群直接进行联机控制和管理,英文缩写DNC。直接数控又称群控,控制的机床由几台至几十台。直接数控是在数控 (NC)和计算机数控(CNC)基础上发展起来的。

  4.微机数控(MNC)是微型计算机数控(Micro-computer Numerical Control)的英文简称。它是指用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置。

  5.数控机床(Numerical Controled Machine Tool),是用数字代码形式的信息(程序指令),控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床,简称数控机床。

  这是CNC系统的突出优点。对于传统的NC系统,一旦提供了某些控制功能,就不能被改变,除非改变相应的硬件。而对于CNC系统,只要改变相应的控制程序就可以补充和开发新的功能,并不必制造新的硬件。CNC系统能够随着工厂的发展而发展,也能适应将来改变工艺的要求。在CNC设备安装之后,新的技术还可以补充到系统中去,这就延长了系统的使用期限。因此,CNC系统具有很大的“柔性”——灵活性。

  在 CNC 系统中,硬件系统采用模块结构,依靠软件变化来满足被控设备的各种不同要求。采用标准化接口电路,给机床制造厂和数控用户带来了许多方便。于是,用一种 CNC 系统就可能满足大部分数控机床 (包括车床、铣床、加工中心、钻镗床等) 的要求,还能满足某些别的设备应用。当用户要求某些特殊功能时,仅仅是改变某些软件而已。由于在工厂中使用同一类型的控制系统,培训和学习也十分方便。

  在CNC系统中,加工程序常常是一次送入计算机存储器内,避免了在加工过程中由于纸带输入机的故障而产生的停机现象 (普通数控装置的故障有一半以上发生在逐段光电输入时) 。同时,由于许多功能都由软件实现,硬件系统所需元器件数目大为减少,整个系统的可靠性大大改善,特别是随着大规模集成电路和超大规模集成电路的采用,系统可靠性更为提高。据美国第13届NCS年会统计的世界上数控系统平均无故障时间是:硬线h ,小型计算机CNC系统为984h ,而微处理机 CNC 系统据日本发那科公司宣称已达23000h 。

  CNC 系统可以利用计算机的高度计算能力,实现一些高级的复杂的数控功能。刀具偏移、英公制转换、固定循环等都能用适当的软件程序予以实现;复杂的插补功能,例如抛物线插补、螺旋线插补等也能用软件方法来解决;刀具补偿也可在加工过程中进行计算;大量的辅助功能都可以被编程;子程序概念的引入,大大简化了程序编制。

  CNC 系统的一个吸引人的特点是有一套诊断程序,当数控系统出现故障时,能显示出故障信息,使操作和维修人员能了解故障部位,减少了维修的停机时间。另外,还可以备有数控软件检查程序,防止输入非法数控程序或语句,这将给编程带来许多方便。有的CNC系统还有对话编程、蓝图编程,使程序编制简便,不需很高水平的专业编程人员。零件程序编好后,可显示程序,甚至通过空运行,将刀具轨迹显示出来,检验程序是否正确。

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