现代数控制造执行系统技术与应用读书报告——数控系统发展趋势讲解.doc

现代数控制造执行系统技术与应用读书报告 ——数控系统发展趋势 学号： 姓名： 专业： 数控系统发展趋势 概述 自1952年美国研制出第一台试验性数控系统以来，数控技术的发展十分迅速，数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控(CNC)，它是综合了计算机、通信、微电子、自动控制、传感、测试、机械制造等技术而形成的一门边缘学科。近几年来，机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制、电机与拖动、电子和电力、精密测量、气液压及现代机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品，是数控机床的心脏。具有高精度，高效率，柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路，是工厂自动化的基础。数控机床在各个机械制造企业已成为大、中型企业的主要技术装备。 机床数控系统，即计算机数字控制（CNC）系统是在传统的硬件数控(NC)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。 发展历程 数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统，经历了以下几个发展阶段: 分立式晶体管式→小规模集成电路式→大规模集成电路式→小型计算机式→超大规模集成电路→微机式的数控系统。 第一代数控系统，以MIT 研制的三坐标数控系统为标志，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。 第二代数控系统，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。 第三代数控系统，60 年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，数控系统的可靠性得以进一步提高，推动了数控系统的进一步发展。 上述三代，都属于硬逻辑数控系统，称为NC（Numberical Control）。1970 年在芝加哥展览会上，首次展出了采用小型计算机的计算机数控CNC（Computer Numberical Control）装置，标志着计算机数控技术的问世，数控系统发展到了第四代。 第五代数控系统，20 世纪70 年代后期，中、大规模集成电路技术所取得成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生，并逐步应用于数控系统。 进入90 年代，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机(PC)为基础，向着开放化、智能化、网络化等方面进一步发展。 数控系统的组成 是由系统程序、输入输出设备、通信设备、数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置和测量装置等组成。数控装置是数控系统的核心，数控装置有两种类型：一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置即NC 装置；二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即CNC装置。由于计算机技术的不断发展，尤其是微处理器和微型计算机应用于数控装置后，现在NC装置已逐步被CNC装置所取代。 数控系统的硬件除了一般计算机具有的CPU、EPROM、RAM接口外，还具有数控位置控制器、手动数据输入(MDA)接口、视频显示(CRT 或LCD)接口和PLC 接口等。所以CNC 装置是一种专用计算机。目前CNC系统大都采用体积小，成本低，功能强的微处理机。系统主要由微机及其相应的I/O 设备、外部设备、机床控制及其I/O 通道组成。 数控系统的软件分为管理软件和控制软件两种。管理软件用来管理零件程序的输入、输出、刀具位置、系统参数、零件程序显示、机床状态及报警，故障诊断等。控制软件由译码、插补运算、刀具补偿、速度控制、位置控制等软件组成。 系统程序存于计算机内存储器。所有的数控功能基本上都依靠该程序来实现。硬件是软件活动的物理基础。而软件则是整个系统的灵魂，整个CNC装置的活动均依靠系统软件来指挥。 2、国内外数控系统的发展现状 国外数控系统的发展现状 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、法兰克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。 纳米插补与控制技术已走向实用阶段。纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床