數(shù)控改造技術(shù)大討論

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淺談機(jī)床數(shù)控改造

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一、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史及趨勢(shì)
　　1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具,。它與人類在農(nóng)業(yè),、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍,，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ),。
　　6年后，即在1952年,，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上,，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此,，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來,，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展,。
1.1、數(shù)控（NC）階段（1952～1970年）
　　早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低,，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大,，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng),，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC）,，簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展,，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代,，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管,；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路,。
1.2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年～現(xiàn)在）
　　到1970年,，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn),。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的"通用"兩個(gè)字省略了）,。到1971年,，美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件--運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上,，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR）,，又可稱為中央處理單元（簡(jiǎn)稱CPU）。
　　到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng),。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng),，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理,。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可*性也不理想,。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決,。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件,，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。
　　到了1990年,，PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī),，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求,。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段,。
總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代,。即1970年的第四代--小型計(jì)算機(jī),；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC（國外稱為PC-BASED）。
　　還要指出的是,，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了,，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的"數(shù)控",，實(shí)質(zhì)上已是指"計(jì)算機(jī)數(shù)控"了,。
1.3、數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)
1.3.1　繼續(xù)向開放式,、基于PC的第六代方向發(fā)展
　　基于PC所具有的開放性,、低成本、高可*性,、軟硬件資源豐富等特點(diǎn),，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī),，來處理人機(jī)界面,、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題,，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù),。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng),。遠(yuǎn)程通訊,，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。
1.3.2　向高速化和高精度化發(fā)展
　　這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要,。
1.3.3　向智能化方向發(fā)展
　　隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展,，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高,。
　　（1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)
　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測(cè)過程中一些重要信息,，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù),，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。
　�,。�2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工
　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn),，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐,，建立具有人工智能的專家系統(tǒng),。
（3）引入故障診斷專家系統(tǒng)
　　（4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置
　　可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載,，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù),，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行
二、機(jī)床數(shù)控化改造的必要性
2.1,、微觀看改造的必要性
　　從微觀上看,，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力,。
2.1.1 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件,。
　　由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力,，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面,。
2.1.2 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化,，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍,。
　　由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力,，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行,，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化,，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化,，故被稱為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動(dòng)化"。
2.1.3 加工零件的精度高,，尺寸分散度小,，使裝配容易，不再需要"修配",。
2.1.4 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中,，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
2.1.5 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控,、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能,，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人看管加工。
2.1.6 由以上五條派生的好處,。
　　如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,，節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少了工裝,，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期,，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。
　　以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的,，是一個(gè)極為重大的突破,。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）,、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ),。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
2.2,、宏觀看改造的必要性
　　從宏觀上看,，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè),，在70年代末,、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是,，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍,、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床,、FMC,、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD,、CAE,、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）,、CIMS等等,。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量,。由于采用信息技術(shù)對(duì)國外軍,、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng),。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年,。如我國機(jī)床擁有量中,，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％,，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口,。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
三,、機(jī)床與生產(chǎn)線數(shù)控化改造的市場(chǎng)
3.1,、機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)
　　我國目前機(jī)床總量380余萬臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬臺(tái),，即我國機(jī)床數(shù)控化率不到3％,。近10年來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺(tái),，年產(chǎn)值約為18億元,。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6％。我國機(jī)床役齡10年以上的占60％以上,；10年以下的機(jī)床中,，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20％，F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60％以上）,�,？梢娢覀兊拇蠖鄶�(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床,，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床,。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少,、檔次低、成本高,、供貨期長(zhǎng),，從而在國際、國內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品,、市場(chǎng)、效益,，影響企業(yè)的生存和發(fā)展,。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。
3.2,、進(jìn)口設(shè)備和生產(chǎn)線的數(shù)控化改造市場(chǎng)
　　我國自改革開放以來,，很多企業(yè)從國外引進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造,。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),，從1979～1988年10年間,，全國引進(jìn)技術(shù)改造項(xiàng)目就有18446項(xiàng)，大約165.8億美元,。

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現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成了機(jī)械加工主流,，但中國還有大量的普通機(jī)床。國產(chǎn)普通數(shù)控機(jī)床是個(gè)大弱項(xiàng),，雖然生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)過關(guān),，但價(jià)格和國外企業(yè)比沒有多大優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)能一直沒有上去,。高檔數(shù)控不必說了,，是技術(shù)不如人家。
4 s" W2 l* \' d, S4 {數(shù)控改造,，即給老設(shè)備加上大腦--控制機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,，應(yīng)該是有市場(chǎng)的。
請(qǐng)大家推薦一下,，哪些企業(yè)在數(shù)控改造方面做得比較出色,，市場(chǎng)份額比較大。

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本公司就是做數(shù)控改造的,有意者可以和我聯(lián)系 [email protected]