数字化控制核心技术.docx
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数字化控制核心技术.docx
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数字化控制核心技术
1.数字化控制技术
编辑本义项
数控技术
求助编辑百科名片
数控技术是运用数字化信息对机床运动及加工过程进行控制一种办法。
用数控技术实行加工控制机床,或者说装备了数控系统机床称为数控(NC)机床。
数控系统涉及:
数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等某些。
什么是数控技术?
数控技术发展趋势
数控机床程序编制
SAJ数控技术变频器重要特点:
国产数控机床技术局限性
培训目的
重要课程
引就业方向
编辑本段什么是数控技术?
数控技术,简称“数控”。
英文:
NumericalControl(NC)。
是指用数字、文字和符号构成数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制技术。
它所控制普通
数控技术
是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向关于开关量。
数控产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算浮现。
19,穿孔金属薄片互换式数据载体问世;19世纪末,以纸为数据载体并具备辅助功能控制系统被创造;1938年,香农在美国麻省理工学院进行了数据迅速运算和传播,奠定了当代计算机,涉及计算机数字控制系统基本。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来。
1952年,第一台数控机床问世,成为世界机械工业史上一件划时代事件,推动了自动化发展。
数控机床
当前,数控技术也叫计算机数控技术,当前它是采用计算机实现数字程序控制技术。
这种技术用计算机按事先存贮控制程序来执行对设备控制功能。
由于采用计算机代替原先用硬件逻辑电路构成数控装置,使输入数据存贮、解决、运算、逻辑判断等各种控制机能实现,均可以通过计算机软件来完毕。
编辑本段数控技术发展趋势
数控技术应用不但给老式制造业带来了革命性变化,使制造业成为工业化象征,并且随着数控技术不断发展和应用领域扩大,她对国计民生某些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)发展起着越来越重要作用,由于这些行业所需装备数字化已是当代发展大趋势。
从当前世界上数控技术及其装备发展趋势来看,其重要研究热点有如下几种方面。
1.高速、高精加工技术及装备新趋势
效率、质量是先进制造技术主体。
高速、高精加工技
数控机床工作流程
术可极大地提高效率,提高产品质量和档次,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大当代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其拟定为21世纪中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆生产节拍是40秒/辆,并且多品种加工是轿车装备必要解决重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工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状况下,才干对这些筋、壁进行加工。
近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”办法来制造机翼、机身等大型零件来代替各种零件通过众多铆钉、螺钉和其她联结方式拼装,使构件强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性规定。
从EMO展会状况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运营速度可达100m/min左右。
当前世界上许多汽车厂,涉及国内上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心构成生产线某些代替组合机床。
美国CINCINNATI公司HyperMach机床进给速度最大达60m/min,迅速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60000r/min。
加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样零件在普通高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司双主轴车床主轴速度及加速度分别达12*!
000r/mm和1g。
在加工精度方面,近来,普通级数控机床加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面,国外数控装置MTBF值已达6000h以上
数控机床构成
,伺服系统MTBF值达到30000h以上,体现出非常高可靠性。
为了实现高速、高精加工,与之配套功能部件如电主轴、直线电机得到了迅速发展,应用领域进一步扩大。
2.5轴联动加工和复合加工机床迅速发展
采用5轴联动对三维曲面零件加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不但光洁度高,并且效率也大幅度提高。
普通以为,1台5轴联动机床效率可以等于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效益。
但过去因5轴联动数控系统、主机构造复杂等因素,其价格要比3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轴联动机床发展。
当前由于电主轴浮现,使得实现5轴联动加工复合主轴头构造大为简化,其制造难度和成本大幅度减少,数控系统价格差距缩小。
因而增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)发展。
在EMO展会上,新日本工机5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面加工和任意角度加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔加工。
德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联
数控装置
动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。
3.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展重要趋势
21世纪数控装备将是具备一定智能化系统,智能化内容涉及在数控系统中各个方面:
为追求加工效率和加工质量方面智能化,如加工过程自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接以便智能化,如前馈控制、电机参数自适应运算、自动辨认负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面智能化,如智能化自动编程、智能化人机界面等;尚有智能诊断、智能监控方面内容、以便系统诊断及维修等。
为解决老式数控系统封闭性和数控应用软件产业化生产存在问题。
当前许多国家对开放式数控系统进行研究,如美国NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、欧共体OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本OSEC(OpenSystemEnvironmentforController),中华人民共和国ONC(OpenNumericalControlSystem)等。
数控系统开放化已经成为数控系统将来之路。
所谓开放式数控系统就是数控系统开发可以在统一运营平台上,面向机床厂家和最后顾客,通过变化、增长或剪裁构造对象(数控功能),形成系列化,并可以便地将顾客特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,迅速实现不同品种、不同档次开放式数控系统,形成具备鲜明个性名牌产品。
当前开放式数控系统体系构造规范、通信规范、配备规范、运营平台、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核心。
网络化数控装备是近两年国际知名机床博览会一种新亮点。
数控装备网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造公司对信息集成需求,也是实现新制造
数控车床
模式如敏捷制造、虚拟公司、全球制造基本单元。
国内外某些知名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了有关新概念和样机,如在EMO展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出“CyberProductionCenter”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“ITplaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出OpenManufacturingEnvironment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展趋势。
4.注重新技术原则、规范建立
(1)关于数控系统设计开发规范
如前所述,开放式数控系统有更好通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实行战略发展筹划,并进行开放式体系构造数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)研究和制定,世界3个最大经济体在短期内进行了几乎相似科学筹划和规范制定,预示了数控技术一种新变革时期来临。
国内在也开始进行中华人民共和国ONC数控系统规范框架研究和制定。
(2)关于数控原则
数控原则是制造业信息化发展一种趋势。
数控技术诞生后50年间信息互换都是基于ISO6983原则,即采用G,M代码描述如何(how)加工,其本质特性是面向加工过程,显然,她已越来越不能满足当代数控技术高速发展需要。
为此,国际上正在研究和制定一种新CNC系统原则ISO14649(STEP-NC),其目是提供一种不依赖于详细系统中性机制,可以描述产品整个
数控铣床
生命周期内统一数据模型,从而实现整个制造过程,乃至各个工业领域产品信息原则化。
STEP-NC浮现也许是数控技术领域一次革命,对于数控技术发展乃至整个制造业,将产生深远影响。
一方面,STEP-NC提出一种崭新制造理念,老式制造理念中,NC加工程序都集中在单个计算机上。
而在新原则下,NC程序可以分散在互联网上,这正是数控技术开放式、网络化发展方向。
另一方面,STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸(约75%)、加工程序编制时间(约35%)和加工时间(约50%)。
当前,欧美国家非常注重STEP-NC研究,欧洲发起了STEP-NCIMS筹划(1999.1.1~.12.31)。
参加这项筹划有来自欧洲和日本20个CAD/CAM/CAPP/CNC顾客、厂商和学术机构。
美国STEPTools公司是全球范畴内制造业数据互换软件开发者,她已经开发了用作数控机床加工信息互换超级模型(SuperModel),其目的是用统一规范描述所有加工过程。
当前这种新数据互换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统原型样机上进行了验证。
编辑本段数控机床程序编制
一.数控机床编程办法
数控机床程序编制办法有三种:
即手工编程、自动编程和
加工中心
CAD/CAM。
1.手工编程
由人工完毕零件图样分析、工艺解决、数值计算、书写程序清单直到程序输入和检查。
合用于点位加工或几何形状不太复杂零件,但是,非常费时,且编制复杂零件时,容易出错。
2.自动编程
使用计算机或程编机,完毕零件程序编制过程,对于复杂零件很以便。
3.CAD/CAM
运用CAD/CAM软件,实现造型及图象自动编程。
最为典型软件是MasterCAM,其可以完毕铣削二坐标、三坐标、四坐标和五坐标、车削、线切割编程,此类软件虽然功能单一,但简朴易学,价格较低,仍是当前中小公司选取。
二.数控机床程序编制内容和环节
1.数控机床编程重要内容
分析零件图样、拟定加工工艺过程、进行数学解决、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、输入程序以及工件试切。
2.数控机床环节
1)分析零件图样和工艺解决
依照图样对零件几何形状尺寸,技术规定进行分析,明确加工内容及规定,决定加工方案、拟定加工顺序、设计夹具、选取刀具、拟定合理走刀路线及选取合理切削用量等。
同步还应发挥数控系统功能和数控机床自身能力,对的选取对刀点,切入方式,尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。
2)数学解决
编程前,依照零件几何特性,先建立一种工件坐标系,
数控系统功能
依照零件图纸规定,制定加工路线,在建立工件坐标系上,一方面计算出刀具运动轨迹。
对于形状比较简朴零件(如直线和圆弧构成零件),只需计算出几何元素起点、终点、圆弧圆心、两几何元素交点或切点坐标值。
3)编写零件程序清单
加工路线和工艺参数拟定后来,依照数控系统规定指定代码及程序段格式,编写零件程序清单。
4)程序输入
5)程序校验与首件试切
三.数控加工程序构造
1.程序构成:
由各种程序段构成。
O0001;O(FANUC-O,AB8400-P,SINUMERIK8M-%)机能指定程序号,每个程序号相应一种加工零件。
N010G92X0Y0;分号表达程序段结束
N020G90G00X50Y60;
...;可以调用子程序。
N150M05;
N160M02;
2.程序段格式:
1)字地址格式:
如N020G90G00X50Y60;
最惯用格式,当代数控机床都采用它。
地址N为程序段号,地址G和数字90构成字地址为准备功能,...。
2)可变程序段格式:
如BB3000BB6000;
使用分割符B各开各个字,若没有数据,分割符不能省去。
常用于数控线切割机床,此外,尚有3B编程等格式。
3)固定顺序程序段格式:
如00701+0;
比较少见。
其中数据严格按照顺序和长度排列,不得有
西门子系统控制机器人
误,上面程序段意思是:
N007G01X+02500Y-13400F15S30M02;
零件图数学解决
零件图数学解决重要是计算零件加工轨迹尺寸,即计算零件加工轮廓基点和节点坐标,或刀具中心轮廓基点和节点坐标,以便编制加工程序。
一.基点坐标计算
普通数控机床只有直线和圆弧插补功能。
对于由直线和圆弧构成平面轮廓,编程时数值计算重要任务是求各基点坐标。
1.基点含义
构成零件轮廓不同几何素线交点或切点称为基点。
基点可以直接作为其运动轨迹起点或终点。
2.直接计算内容
依照填写加工程序单规定,基点直接计算内容有:
每条运动轨迹起点和终点在选定坐标系中坐标,圆弧运动轨迹圆心坐标值。
基点直接计算办法比较简朴,普通可依照零件图样所给已知条件用人工完毕。
即根据零件图样上给定尺寸运用代数、三角、几何或解析几何关于知识,直接计算出数值。
在计算时,要注意小数点后位数要留够,以保证足够精度。
二.节点坐标计算
对于某些平面轮廓是非圆方程曲线Y=F(X)构成,如渐开线、阿基米德螺线等,只能用可以加工直线和圆弧去逼近它们。
这时数值计算任务就是计算节点坐标。
1.节点定义
当采用不具备非圆曲线插补功能数控机床加工非圆曲线轮廓零件时,在加工程序编制工作中,惯用各种直线段或圆弧去近似代替非圆曲线,这称为拟合解决。
拟合线段交点或切点称为节点。
2.节点坐标计算
节点坐标计算难度和工作量都较大,故常通过计算机完毕,必要时也可由人工计算,惯用有直线逼近法(等间距法、等步长法、和等误差法)和圆弧逼近法。
有人用AutoCAD绘图,然后捕获坐标点,在精度容许范畴内,
发那科数控系统
也是一种简易而有效办法.
培养目的:
本专业培养学生从事数控加工、机械产品设计与制造、生产技术管理方面高等工程技术应用型人才。
规定学生能在生产现场从事产品制造、开发工作,或在技术部门从事工艺、管理工作。
重要培养学生数控编程、加工及数控车床、数控铣床、数控加工中心及其他数控设备操作维修、维护方面理论知识和专业知识。
并能获得国家劳动和社会保障部颁发数控工艺员技术级别证书,车钳工级别证书。
主干课程设立:
机械制图及计算机绘图,工程力学,机械设计,单片机原理及接口技术,机械制造技术基本,电工电子基本,电气控制技术,数控机床控制技术和系统,数控机床原理及应用,数控机床编程与操作,CAD/CAM技术,机床夹具,数控机床维修技术。
AUTOCAD平面绘图,MASTERCAM三维设计,PRO/E实体造型。
以及金工实训,车钳工实训,数控车实训。
就业状况:
本专业毕业生重要面向珠三角外资大中型企事业单位及国有企事业单位操作、销售、工艺、设备维护等部门,重要培养数控机床操作人员、数控编程工艺人员、NC数控编程、数控设备维修人员、数控设备营销人员。
此外还能从事CAD/CAM软件应用,数控系统或设备销售与技术服务工作,数控设备安装调试及维护,以及车间生产组织与管理等工作.NC数控编程,当前在沿海一带工资基本算数控方面非常高一种项目!
!
编辑本段SAJ数控技术变频器重要特点:
1、低频力矩大、输出平稳
数控技术变频器
2、高性能矢量控制
3、转矩动态响应快、稳速精度高
4、减速停车速度快
5、抗干扰能力强
编辑本段国产数控机床技术局限性
长期以来,国产数控机床始终处在低档迅速膨胀,中档进展缓慢,高档依托进口局面,特别是国家重点工程需要核心设备重要依托进口,技术受制于人。
究其因素,国内本土数控机床公司大多处在“粗放型”阶段,在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5-;在高、精、尖技术方面差距则达到了10-。
同步中华人民共和国在应用技术及技术集成方面能力也还比较低,有关技术规范和原则研究制定相对滞后,国产数控机床还没有形成品牌效应。
同步,中华人民共和国数控机床产业当前还缺少完善技术培训、服务网络等支撑体系,市场营销能力和经营管理水平也不高。
更重要因素是缺少自主创新能力,完全拥有自主知识产权数控系统少之又少,制约了数控机床产业发展。
国外公司在中华人民共和国数控系统销量中80%以上是普及型数控系统。
如果咱们能在普及型数控系统产品迅速产业化上获得突破,中华人民共和国数控系统产业就有望从主线上实现战略反击。
同步,还要建立起比较完备高档数控系统自主创新体系,提高中华人民共和国自主设计、开发和成套生产能力,创立国产自主品牌产品,提高中华人民共和国高档数控系统总体技术水平。
编辑本段培训目的
培养适应当代化经济建设需要,德、智、体全面发展,具备夯实数控机床加工专业知识,有较强动手能力,能在生产一线智能、技能型操作岗位上,从事数控加工和数控设备操作与管理人才。
[1]
编辑本段重要课程
机械制图、公差配合与技术测量基本、金属材料与热解决、机械设计基本、工程力学、液压与气动技术、机床夹具、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、电工电子基本及操作技能、钳工技能培训数控车床加工技术、数控铣床加工中心加工技术、电火花加工技术、AutoCAD、PRO/E三维造型与设计、UG三维设计与数控编程、MASTERCAM三维设计与数控编程、数控机床构造与维护。
模仿、数字及电力电子技术、机械工程控制基本、传感器与检测技术、微型计算机原理与接口技术、机床数控原理、CAM/CAD软件应用、模具与当代加工技术概论、数控系统维护及调试、数控系统课程设计
数控编程
求助编辑百科名片
数控编程
数控编程是数控加工准备阶段重要内容之一,普通涉及分析零件图样,拟定加工工艺过程;计算走刀轨迹,得出刀位数据;编写数控加工程序;制作控制介质;校对程序及首件试切。
有手工编程和自动编程两种办法。
总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序全过程。
基本概念
惯用办法
基本环节
功能代码
程序格式
1.程序段格式
2.程序格式
机床坐标系
1.机床坐标系拟定
2.坐标轴方向拟定
3.机床原点设立
数控车床编程
1.一、工件坐标系设定指令
2.二、主轴控制、进给控制及刀具选用
3.三、迅速定位、直线插补、圆弧插补
基本概念
惯用办法
基本环节
功能代码
程序格式
1.程序段格式
2.程序格式
机床坐标系
1.机床坐标系拟定
2.坐标轴方向拟定
3.机床原点设立
数控车床编程
1.一、工件坐标系设定指令
2.二、主轴控制、进给控制及刀具选用
3.三、迅速定位、直线插补、圆弧插补
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编辑本段基本概念
数控编程是数控加工准备阶段重要内容,普通涉及分析零件图样,拟定加工工艺过程;计算走刀轨迹,得出刀位数据;编写数控加工程序;制作控制介质;校对程序及首件试切。
。
总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序全过程。
编辑本段惯用办法
手工编程
1.定义
手工编程是指编程各个阶段均由人工完毕。
运用普通计算工具,通过各种数学办法,人工进行刀具轨迹运算,并进行指令编制。
这种方式比较简朴,很容易掌握,适应性较大。
合用于中档复杂限度程序、计算量不大零件编程,对机床操作人员来讲必要掌握。
2.编程环节
人工完毕零件加工数控工艺
分析零件图纸
制定工艺决策
拟定加工路线
选取工艺参数
计算刀位轨迹坐标数据
编写数控加工程序单
验证程序
手工编程
3.长处
重要用于点位加工(如钻、铰孔)或几何形状简朴(如平面、方形槽)零件加工,计算量小,程序段数有限,编程直观易于实现状况等。
4.缺陷
对于具备空间自由曲面、复杂型腔零件,刀具轨迹数据计算相称繁琐,工作量大,极易出错,且很难校对,有些甚至主线无法完毕。
自动编程(图形交互式)
1.定义
对于几何形状复杂零件需借助计算机使用规定数控语言编写零件源程序,通过解决后生成加工程序,称为自动编程。
随着数控技术发展,先进数控系统不但向顾客编程提供了普通准备功能和辅助功能,并且为编程提供了扩展数控功能手段。
FANUC6M数控系统参数编程,应用灵活,形式自由,具备计算机高档语言表达式、逻辑运算及类似程序流程,使加工程序简洁易懂,实现普通编程难以实现功能。
数控编程同计算机编程同样也有自己"语言",但有一点不同是,当前电脑发展到了以微软Windows为绝对优势占领全球市场.数控机床就不同了,它还没发展到那种互相通用限度,也就是说,它们在硬件上差距造就了它们数控系统一时还不能达到互相兼容.因此,当我要对一种毛坯进行加工时,一方面要以咱们已经拥有数控机床采用是什么型号系统.
2.惯用自动编程软件
(1)UG
Unigraphics是美国UnigraphicsSolution公司开发一套集CAD、CAM、CAE功能于一体三维参数化软件,是当今最先进计算机辅助设计、分析和制造高品位软件,用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。
UG软件在CAM领域处在领先地位,产生于美国麦道飞机公司,是飞机零件数控加工首选编程工具。
UG长处
提供可靠、精准刀具途径
能直接在曲面及实体上加工
良好使用者界面,客户也可自行化设计界面
多样加工方式,便于设计组合高效率刀具途径
完整刀具库
加工参数库管理功能
包括二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割
大型刀具库管理
实体模仿切削
泛用型后解决器等功能
高速铣功能
CAM客户化模板
(2)Catia
Catia是法国达索(Dassault)公司推出产品,法制幻影系列战斗机、波音737、777开发设计均采用Catia。
CATIA据有强大曲面造型功能,在所有CAD三维软件位居前列,广泛应用于国内航空航天公司、研究所,以逐渐取代UG成为复杂型面设计首选。
CATIA具备较强编程能力,可满足复杂零件数控加工规定。
当前某些领域采用CATIA设计建模,UG编程加工,两者结合,搭配使用。
(3)Pro/E是
美国PTC(参数技术有限公司)开发软件,是全世界最普及三维CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)系统。
广泛用于电子、机械、模具、工业设
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