浅谈数控技术的发展现状及趋势

目录摘要...............................................................2引言...............................................................21、国内外数控系统的发展概况........................................22、数控技术的发展趋势...............................................32.1、高精度和高速度的发展趋势.....................................52.2、轴联动加工和复合加工机床快速发展.............................52.3、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势.........63、发展现状........................................................64、通过生产实践提高自己的实战力....................................55、多与企业和科研单位进行技术交流..................................56、立足高技能人才能向复合型人才转变.................................57、浅谈数控仿真在数控教学中的应用...................................68、应用数控仿真软件的优越性........................................69.如何把数控仿真软件应用于教学.....................................710、数控仿真软件在教学应用中常存在的问题及解决措施.................811、数控技术的发展趋势............................................1012、对我国数控技术及其产业发展的基本估计..........................1313、教学用数控机床的管理与维修....................................16结束语............................................................18参考文献....................................................................202浅谈数控技术的发展现状及趋势摘要随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。关键词：数控技术、高新技术、发展趋势引言数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。1、国内外数控系统的发展概况随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个3制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。2、数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：2.1、高精度和高速度的发展趋势尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料掏空的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。2.2、轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比43轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。2.3、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。3、发展现状目前，我国高等职业教育的发展取得了相当大的进步，但依然存在不少问题，毕业学生的能力依然不能满足企业的需要。在几年以前，各新闻媒体就纷纷报道社会急需数控高技能型人才，企业纷纷上数控设备,但结果却找不到实用人才，导致设备使用率和生产效率极低。高等职业院校的办学宗旨就是为社会培养高技能型人才，具有明确的职业定向性。可是，恰恰这培养高技能人才的地方却急需高技能、实战型教师，即使具备这种资格的教师，他的任教方法也不太完善。下面对如何保障高质量数控人才培养从根本上进行分析。54、通过生产实践提高自己的实战力老师和学生一样，只有参与生产实践才能练出手，当然要达到较高的水平需付出极大的艰辛和大量的劳动。多数学生对数控机床比较感兴趣，他们希望自己的老师具有很高的能力，如果老师在这方面不能让学生满足，将影响学生的学习兴趣。所以教师应有丰富的实战经验，让学生充分地信服，才能进一步激发他们的求知欲，达到一个较好的教学效果。要成为让学生信服的实战老师，应该在课余时间、寒暑假期间训练自己的实操能力，结合企业生产设计并加工各种各样的工件。在训练中不断提高自己，达到既能设计又能熟练操作机床进行加工的水平。在这期间难免出现事故，自己要及时总结教训，坚持持之以恒的精神。5、多与企业和科研单位进行技术交流要大胆走出学校，深入生产企业和科研单位进行技术交流，避免“埋头苦干”。最大限度的提高效率和拓宽知识面，外面数控高手云集，应积极向“高手”取经，尽快成为一名高技能教师。在技术交流中，取长补短、相互探讨、共同进步，无论对理论还是实践都有极大的帮助，这是提高业务水平的一条捷径。6、立足高技能人才能向复合型人才转变虽然说一招鲜吃遍天，但高职院校的高技能人才培养目标不仅仅如此。现在的企业还大量需要复合型人才，即具有加工、编程、调试、维修等多种能力的人才，而数控机床操作只是一种技能标志。随着企业的发展和就业人员的增多，只有一技之长的毕业生会慢慢被淘汰。因此我们要真正为企业培养出具有发展潜力的、能够向复合型转变的高技能人才。6.1、能够熟练掌握各种编程方法据统计，数控机床停机的原因有10%～20%是由于不能及时编出加工程序造成的，可见迅速编制出可行的加工程序是很重要的。手工编程和计算机自动编程都各有特点，例如手工编程时利用宏程序或子程序来进行处理使程序简单明了，对于形状复杂的零件利用计算机自动编程时，可以省去大量的计算时间，不易出错，还可以利用各种软件的独到功能联合编程，这些都是应该掌握的。6.2能熟练掌握数控加工工艺、机床特性等知识不管是手工编程还是自动编程都必须有扎实的工艺知识，工艺安排的是否合理直接影响生产效率和质量。在保证质量的前提下提高效率还需要对机床适时调整，这必须对数控加工工艺，刀具、机床特性等相当了解，不能舍本求末。实践证明一个批量产品几乎都是经过大6量实践，反复调试才进入正常加工的。例如在铣床上加工工件，除要考虑先粗后精，先面后孔，先近后远等原则外，还要尽量在工作台面上多夹工件，力争一次换刀能加工多个工件，另外还应考虑夹具的安装、工件的定位、找正等。6.3能掌握机床常见故障的维修知识数控机床在正常情况下具有生产效率高、加工精度高等特点。一旦出现故