数控机床的产生与发展 毕业论文.doc

摘 要 世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。 未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程 一．数控机床的产生与发展 随着科学技术的发展，数控车床产品日趋复杂化和精密化．更新换代也越来越频繁．个性化的需求使得生产类型由大批、大量向多品种、小批里生产转换，这样相应地对数控车床产品加工的精度、效率、柔性及自动化等提出了越来越高的要求。数控车床等机械行业传统、典型的加工方式主要有三种：( 1 ）采用普通通用机床的单件、小批生产。由技术工人手工操作控制机床，工艺参数基本由操作工人确定，生产效率低，产品质不稳定．特别是一些复杂的零件加工，需依赖靠模或借助画线和样板等手工操作的方法进行加工，加上效率和精度受到很大限制。( 2 ）采用通用的机械自动化机床（如凸轮自动车床）的大批童生产．以专用凸轮、靠模等实体零件作为加工工艺、控制信息的载体来控制机床的自动运行。若产品更新，则需设计、更换或调整相应的信息载体零件，因此需要较长的准备周期，仅适用于大批量简单零件标准件类的加工。( 3 ）采用组合专用机床及其自动线的大批量生产一般以系列化的通用部件和专用化夹具、多轴箱体等组成主机本体．采用PLC实现自动或半自动控制．其加工工艺内容及参数在设备设计时就严格规定．使用中一般很难也很少更改．这种自动化高效设备需要较大的初期投资和较长的生产准备周期，只有在大批量生产条件下才会产生显著的经济效益。显然二L 述三种加工方式对于当前机械制造业中占机械加工总量70 %至80 ％的单件小批量生产的零件很难适应。为r 解决上述问题，满足多品种、小批量、复杂、高精度零件的自动化生产要求．迫切需要一种通用、灵活、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床．以计算机技术为依托，1952 年美国帕森斯（Parsons）公司和麻省理工学院（MIT ）合作，研制成功了世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制三坐标直线插补铣床，从而使得机械制造业进人了一个崭新时代。第一台数控机床问世以来，随着微电子技术、白动控制技术和精密测量技术的发展，数控技术也得到了迅速发展．先后经历了电子份（1952 年）、晶体管（1959年）、小规模集成电路( 1965 年）、大规模集成电路及小型计算机（1970 年）和微处理机[或微型计算机（l 974 年）］等五代数控系统。前只代数控系统属于专用控制计算机的硬接线（硬件）系统，一般称为NC ( numerical control ）20世纪70 年代初期．计算机技术的迅速发展使得小型计算机的价格急剧下降，从而出现了以小型计算机代替专用硬件控制计算机的第四代数控系统。这种系统不仅具有更好的经济性，而且许多功能可用编制的专用数控车床程序实现，并可将专用程序储铸在小垫计算机的存储器中．构成控制软件。这种数控系统称为CNC( computerized numerical control） 即计算机书毛制系统。20 世纪70 年代中期．以微处理机为核心的数控系统MNC 得到了迅速发展。CNC 与MNC 均称为软接线（软件）致控系统。NC 数控系统早已经淘汰，现代教控均采用MNC 数控系统．目前通常将现代数控系统称为CNC 。1958 年，北京机床研究所和清华大学等单位率先研制了电子管式开环伺胀驱动的数控机床。由于历史原因，迟迟未能在实用阶段上有所突破。70 年代初期，我国研制的数控装置主要采用晶体管分立元器件，性能不稳定，可靠性差，只有少甘的数控机床（如专用数控铁床及非圆齿轮插齿机等）用于生产。1972 年．采用集成数字电路的数控系统在清华大学研制成功，数控技术开始在车、钻、铣、健、磨及齿轮等加工领域得以推广。从1980 年开始，随着我国改革和开放政策的实施，国内一些单位从日本、美国、前西德等产家引进较先进的数控（制造）技术，并投入批量生产。与此同时，我国许多单位开始投人经济型数控系统的研制工作。最近，我国在引进、消化和吸收国外先进数控技术的基础上，开发和生产了拥有自主知识产权的数控软硬件。现在国内常用的数控