第九章数控技术的发展方向

天津中德职业技术学院教师教案教案课程数控技术班级学期上课日期课时2累计课时2教师审签课程类型理论+实践课程名称（章、节）第九章数控技术的发展方向第一节数控技术总的发展趋势第二节新的数控标准STEP-NC第三节数控并联机床的应用教学目的要求了解数控机床技术的发展趋势、新的数控标准STEP-NC、数控并联机床的应用教学重点数控机床的发展趋势、新的数控标准STEP-NC教学难点新的数控标准STEP-NC主要教具设备材料黑板、粉笔、教材、教学课件、多媒体设备课后记TIANJIN中德培训中心第九章数控技术的发展第一节数控技术总的发展趋势当代数控技术的典型应用是FMC/FMS/CIMS，其发展方向是高速化、高精度化、高效加工、多功能化、小型化、复合化、开放化和智能化以及数控标准的发展。目前的动向是:开放式数控系统、高速加工系统。高速、高精、高效、智能化、复合化、开放化、网络化将是数控技术总的发展趋势，可归纳为：运行高速化加工高精化功能复合化控制智能化体系开放化驱动并联化交互网络化第二节新的数控标准STEP-NCSTEP-NC是一个新的NC编程数据接口国际标准（ISO14649），它于1996年制定的，在2001年成为国际标准草案（DraftInternationalStandard,DIS），目的是取代现在使用的NC编程接口标准。STEP-NC是欧美许多企业和研究机构共同开发的一套面向对象的NC编程接口，这套编程接口总称为“计算机数字控制数据模型（DataModelforComputerizedNumericalControllers），它包括十三个部分，分成三个阶段发布。目前发布出来的有：1）概述和基本原理2）总体加工数据3）切削加工数据4）铣削刀具。STEP-NC是一种在CAD/CAM系统和CNC机床之间进行数据转换的模型，它使用工步（WorkingSteps)这个面向对象的概念，通过详细描述加工过程而不是机床运动来弥补ISO6983的不足STEP-NC的基本原理是基于制造特征（manufacturingfeatures）进行编程，而不是直接对刀具运动进行编程。它包含了工件的所有加工任务，通过这一系列加工任务，对从零件毛坯到最终成品所有的操作加以描述，提供了更高层次的信息给加工车间。STEP-NC是STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData)标准的扩展，其几何信息描述文件格式与STEP标准完全一致。一个基于STEP-NC的NC程序由几何信息和工艺信息描述组成。几何信息采用STEP数据格式描述，CNC系统可以直接从CAD系统读取STEP数据文件，从而消除了由于数据格式转换可能导致的精度降低的问题。工艺信息描述部分包括所有工步的详细完整定义，如特征代码、刀具数据、机床功能、加工方法及其他数据。第三节数控并联机床的应用并联机床，又称虚拟轴机床，是并联机器人机构与机床结合的产物，是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。自其1994年在美国芝加哥机床展上首次面世即被誉为是“21世纪的机床”，成为数控机床家族中最有生命力新成员。6自由度并联机床由固定平台及通过球铰链连接两平台的6根变长杆组成，当分别改变变长杆的长度时，活动平台即可实现6个自由度的运动，从而使安装在活动平台上刀具，达到任意位置和姿态。☆6自由度并联机床具有如下特点和优点：1.结构简单、价格低。它由滚珠丝杠、虎克铰、球铰、伺服电机等通用元件组成，这些通用元件可由专门厂家生产，因而本机床的制造成本比相同功能的传统数控机床低得多。2.结构刚度高。由于采用了框架结构，其刚度重量比高于传统的数控机床。3.加工精度高。由于其为多轴并联机构组成，六要可伸缩杆杆长都单独对铣刀的位置和姿态起作用因而不存在传统机床（即串联机床）的误差累积问题，故其加工精度大大提高。4.多功能灵活性强。由于该机床简单控制方便，较容易根据加工对象而将其设计成专用机床，同时也可以将之开发成通用机床，用以实现铣削、镗削、磨削等加工工艺，还可以配备必要的测量工具把它组成测量机，以实现机床的多功能。这将会带来很大的应用和市场前景。比如可以利用它实现超大型复杂曲面的加工，如叶片、叶轮、螺旋桨、模具等复杂曲面的加工，也可设计成微型机床加工一些小型精密零件。在国防和民用方面都有着十分广阔的应用前景。5.使用寿命长。由于没有导轨，不存在铁屑或冷却液进入导轨内部而导致其划伤、磨损或锈蚀现象。6.变换座标系方便。由于没有实体座标系，机床座标系与工件座标系的转换全部靠软件完成，非常方便。