章数控机床与技术的发展趋势.ppt

数控技术 数控技术 新乡学院 机电工程学院 * 6章 数控技术发展趋势 6.1 数控机床的发展展望 6.2 柔性制造系统（FMS） 6.3 直接数字控制（DNC） 6.4 计算机集成制造系统（CIMS） * 第一节 数控机床的发展展望 自动控制理论和伺服驱动技术对数控机床的功能、动态特性和控制品质具有决定性的影响。 在对一个具体的控制装置或系统的设计、仿真和现场调试中，自动控制理论具有重要的理论指导作用。 在伺服速度环控制中采用前馈控制，使传统的位置环偏差控制的跟踪滞后现象得到了很大改善，而且增加了系统的稳定性和伺服精度。 第一节 数控机床的发展展望 * 一.自动控制理论和伺服驱动技术 二．计算机及信息处理技术 第一节 数控机床的发展展望 计算机技术在数控机床诞生半个世纪中发生了最具革命性的进步。 它包括计算机软件和计算机硬件技术、数据库技术，以及网络通信技术。 而信息处理技术包括信息的存取、运算、判断、决策和交换，计算机作为信息处理的工具，两者之间具有极为密切的关系。 目前的数控系统还引入人工智能、专家系统、模糊控制、人工神经网络和仿真等技术。 * 三．精密机械技术 第一节 数控机床的发展展望 精密机械技术是数控机床的基础，它包括精密机械设计和精密机械加工两大方面。 精密机械技术，当今正面临着重大的挑战。 机械系统自身在结构及传动的精度、刚度、体积、质量和寿命等方面对数控机床仍具有举足轻重的影响。 * 四．精密检测和智能化的传感技术 第一节 数控机床的发展展望 精密检测和传感技术一直是闭环和半闭环控制系统中的关键技术，检测和传感装置则是实现自动控制的关键环节之一。 精密检测和传感的精度与功能直接影响自动控制的品质，在精度补偿方面发挥重要作用。 精密检测的关键元件是传感器，数控系统要求传感器能快速、精确地获取信息，并在各种各样的工作环境下能够可靠地运行。 * 五．网络和通信技术 第一节 数控机床的发展展望 数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级式控制，需要网络进行通信； 网络的主要任务是进行通信，共享信息。 这种通信通常分三级： ??（1）工厂管理级。 ??（2）车间单元控制级。 ??（3）现场设备级。 * 在20世纪后期形成的以数控技术为中心的柔性制造技术，预期在未来仍将继续发展并成为加工技术发展的主流。 它的特征可以归结为3F、3I和3S，即： 3F表示柔性化（Flexibility）、联盟化（Federalization）和新颖化（Fashion）； 3I表示集成化（Integration）、信息化（Information）和智能化（Intelligence）； 3S表示系统化（System）、软件化（Software）和个性化（Specialty）。 第一节 数控机床的发展展望 * 第二节柔性制造系统（FMS） 第二节柔性制造系统（FMS） 一．柔性制造单元（FMC） 柔性制造系统(Flexible Manufacturing System，简称FMS)是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。 柔性制造单元FMC的结构形式根据不同的加工对象、CNC机床的类型与数量以及工件更换与存储方式的不同，可以多种多样，目前主要有托盘搬运式和机器人搬运式两大类型。 ⒈托盘搬运式 以北京精密机床厂生产的FMC—1型为例，如图所示。它由卧式加工中心、环形交换工作台、托盘以及托盘交换装置组成。 第二节柔性制造系统（FMS） * ⒉机器人搬运式 第二节柔性制造系统（FMS） * 如图所示为日本日立精机的一种FMC。 它由一台加工中心、一台车削中心、一个机器人以及两台回转工作台组成。机器人移动（如图中箭头所示）为两台机床服务。每台机床各用一台交换工作台作为输送与缓冲存储。 ⒈FMS的组成 ??FMS主要由加工子系统、物料储运子系统、运行控制子系统、刀具子系统和质量监测及监控子系统五个子系统组成。 ??⑴加工子系统又称加工单元或制造单元 ??⑵物料储运子系统又称物流系统或称材料仓库与搬运系统 ??⑶运行控制子系统 ??⑷刀具子系统 ??⑸质量检测及监控子系统 二．柔性制造系统（FMS） 第二节柔性制造系统（FMS） * 2. FMS的特点 ??⑴提高了中、小批量零件制造的生产率； ??⑵缩短了新产品试制的准备时间； ??⑶减少了工厂的库存零件； ??⑷节约了生产劳动成本； ??⑸提高了产品质量； ??⑹改善了制造厂的工作条件； ??⑺保证了操作人员的安全。 第二节柔性制造系统（FMS） * 第三节 直接数字控制（DNC） 第三节 直接数字控制（DNC） 直接数字控制（Direct Numerical Control/ Distributed Numerical Control ，简称DNC）