数控机床的发展与趋势--毕业论文完整版

XXXXXXX大学2011届本科毕业论文（设计）论文题目：数控机床的发展与趋势学生姓名：XXXX所在院系：XXXXXX所学专业：XXXXXX导师姓名：XXXXX完成时间：2010年X月XX日摘要数控机床集计算机技术，电子技术，自动控制技术，传感测量，机械制造，是典型的机电一体化产品。它的发展和应用开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式，产业结构，管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大的变化。本文主要讲述了数控机床国内外的发展概况，现代数控技术的发展趋势。介绍了数控机床的特点，组成与分类，并介绍了可编程控制器（PLC）在数控机床中的应用。重点介绍了磨床的概况，以及现代数控磨床的特点，并用PLC进行了对自动磨床电气系统的改造。本文在编写过程中，参阅了同行的教材，资料和文献，得到了许多帮助，在此谨致谢意。关键词：发展趋势组成分类概述结构功能PLC改造AbstractThenumericalcontrolenginebedcollectioncomputertechnology,theelectronictechnology,theautomaticcontroltechnology,thesensingsurvey,themachinemanufacture,isthetypicalintegrationofmachineryproduct.It’sdevelopmentandtheapplicationfoundedthemanufacturingindustrynewtimes,changedthemanufacturingindustryproductionmethod,theindustrialstructure,managestheway,causedtheworldmanufacturingindustrythepatterntohavechanged.Thisarticlemainlynarratedthenumericalcontrolenginebeddomesticandforeigndevelopmentsurvey,themodernnumericalcontroltechnologytrendofdevelopment.Introducedthenumericalcontrolenginebedcharacteristic,thecompositionandtheclassification,andintroducedprogrammablecontroller(PLC)inthenumericalcontrolenginebedapplication.Introducedwithemphasisthegrindersurvey,aswellasthemodernnumericalcontrolgrindercharacteristic,andhascarriedonwithPLCtotheautomaticgrinderelectricalsystemtransformation.Thisarticleinthecompilationprocess,hasreferredcolleague'steachingmaterial,thematerialandtheliterature,obtainedmanyhelp,respectfullyoffersthanksinthis.Keyword:TrendofdevelopmentTexturalClassificationOutlineStructureFunctionPLCTransformation.目录1.前言12.数控机床概要22.1数控机床的产生22.2数控机床的发展32.3数控机床的组成及工作原理42.3数控技术的复合化52.4数控技术的开放性62.4数控技术的先进性73.国产数控机床的发展现状93.1国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小93.2国产数控机床存在的问题93.3核心技术严重缺乏103.4民族品牌与国际品牌差距明显103.5技术创新和成果转化与市场脱节113.6缺乏先进的管理机制114.国内数控机床的发展趋势114.1智能、高速、高精度化114.2设计、制造绿色化124.3复合化与系统化124.4数控系统发展趋势124.4.1数控系统向开放式体系结构发展124.4.2数控系统向软数控方向发展134.4.3数控系统控制性能向智能化方向发展134.4.4数控系统向网络化方向发展144.4.5数控系统向高可靠性方向发展144.4.6数控系统向复合化方向发展144.7.7数控系统向多轴联动化方向发展155.CNC装置的工作原理155.1输入155.2译码155.3插补155.4进给速度处理155.5刀具补偿165.6位置控制165.7显示165.8I\O处理165.9诊断166.CNC装置的硬件结构166.1单微处理器结构的CNC系统176.2位置控制部分包括位置控制单元和速度控制单元177.新型功能部件188.结束语18致谢19参考文献201前言从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。随着社会的进步和科技的发展,现代机械制造工程领域方面越来越多地采用智能化、自动化,新设备、新技术的应用越来越普遍。我们对市场进行了调研，发现现在机械工业大量采用数控机床甚至加工中心取代传统的普通机床的机械加工，采用计算机集成系统CIMS取代原有的生产制造管理过程，使企业生产智能化、集成化、网络化。这将对生产第一线的工作人员提出越来越高的职业技术要求。调查的结果表明：在数控技术专业方面人才缺口较大。市原来就属于重工业城市,有许多大中小型企业,而石油化工、机械、钢铁等企业都具备数控技术设备。为适应生产技术的迅猛发展.提高企业在市场经济中的竞争能力,不被淘汰,各企业正积极采取有效措施,添置现代新设备。在数控加工技术人才方面提出更高的要求，要求所需人员即要懂得较深的理论知识，以便使大量的新技术得到利用与开发，同时在实践技能上更能胜任，由此可见，企业对数控加工技术与应用专业高级技术型人才和技能型人才的需求日益迫切。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(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．数控机床概要2.1数控机床的产生制造业是生产物质财富的产业，机床是制造业的主要生产设备，制造业中的绝大多数零件都直接或间接地经过机床加工，固此机床(也称工作母机)是制造业的基础。在传统制造业中，对于大批量生产的产品，往往采用组合机床等专用机床组成的自动或半自动生产线；对于单件或小批量生产的产品，一般采用通用机床加工。随着科学技术的不断发展和社会生产力的不断提高，市场对机械产品的要求越来越高，不仅要求提高产品的质量水平，而且要求加快产品更撕换代的速度．这样就导致了现代制造业中多品种、中小批量生产的比重不断增加。在这样的情况下，再采用传统的加工机床就显得不合理了．这主要体现在两个方面：①应用专用机床生产线生产准备周期长、费用高、产品不易更新(有时甚至不可能实现产品更新)；②应用通用机床则无法大幅度地提高生产效率或精确地控制产品质量，同时通用机床也无法加工一些复杂度和精度要求很高的小批量生产的产品。相比之下，数控机床的出现恰恰满足了这些要求。1948年美国帕森斯(P—ns)公司在研制加工直升机叶片轮廓检验样板的机床时，首先提出利用电子计算机控制机床加工复杂曲线样板的新概念。1952年帕森斯公司和麻省理工学院(MIT)伺服机构研究所合作研制成功世界E第一台三坐标数控铣床，其数控系统采用脉冲乘法器原理，全部由电子管元件组成，虽然体积庞大，功能简单，但却意义重大，标志着机械制造业进入r一个新的发展阶段。1958年我国北京机床研究所和清华大学开始研制数控机床，1965年北京第一机床厂开始生产三坐标数控铣床。数控机床的出现极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。对于整个制造业来说．由于数控机床的大量使用，使得产品质量大幅度提高，新产品开发周期明显缩短。目前数控机床已经遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。2.2数控机床的发展(1)数控机床的发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类自g造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业，工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进^信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用于机床上，从而一种新型的用数字程序控制的机床应运而生。这种机床是一种综合运用了计算机技术、自动控制、精密测景和机械设计等新技术的机电体化典型产品。数控机床是一种装有程序控制系统(数控系统)的自动化机床。计算机数控阶段也经历了三个时代，即1970年的第四代——小型计算机，1974年的第五代微处理器和1990年的第六代——基于Pc(国外称为Pc_based)。从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了50多年的历程。数控系统由当初的电子管式起步．经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式汕规模集成电路式、大规模集成电路式、超大规模集成电路巾型计算机式、微机式的数控系统。前三代数控装置属于采用专用控制计算机的硬件数控装置，一般称为Nc数控系统。到20世纪80年代，总体发展趋势是：数控装置由Nc向cNc发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展；cNc装置向人T智能化方向发展；采用新型的自动编程系统；增强通信功能；数控系统的可靠性不断提高。总之，数控机床技术不断发展，功能越来越完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高，到1990年，全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台(套)。(2)我国敷控机床发展概况我国于1958年研制第一台数控机床．发展过程大致可分为三大阶段：1958～1979年为第一阶段，】979～