数控机床发展现状与人机界面设计原则初探.doc

数控机床发展现状与人机界面设计原则初探 摘要：数字控制机床，使作为配力机的控制装备出现了重大的创新。由此促使了机床的驱动传动系统、运动轨迹和速度与位置控制系统以及运动与支承结构的重大变革，研发出了多种多样结构紧凑，能实现不同功能且在逻辑结构或物理结构上能自成独立单元的部件，用以更好地满足制造业对机床向高速、高效、高精、柔性和复合加工发展的需求。数控技术是一门综合技术，它是将计算机、自动控制、电气传动、精密测量、机械制造和管理信息等技术溶为一体而形成的学科，是自动化机械系统、机器人柔性制造系统、计算机集成制造系统等高新技术的基础，充分体现该学科的前瞻性和拓展性。人机界面是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入与输出。应结合心理学、人机工程学、计算机语言学、艺术设计、智能人机界面、社会学与人类学等多学科知识对人机界面设计进行研究。其发展趋势也向着更加人性化、高科技化的方向发展。 关键字：数控机床、机电一体化、用数字化信号、人机界面 第一章 本课题的提出及意义 18世纪的工业革命推动了机床的发展，至19世纪初已相继出现各种基本类型的机床，此时它们是由蒸汽机作为动力源，并由塔形皮带轮与背轮机构及挂轮机构实现变速传动，再经由主轴、刀架、床身等组成的实施运动与切削的承载件来完成加工。因此机床的结构可以用三个基本功能组成部分来概括，即：作为工作能源的动力机，作为传递和变速调整控制的配力机以及作为实施切削运动的出力机。到了20世纪初叶，机床已广泛使用单独电动机驱动，使动力机大大简化并与机床集成为一体。20世纪中叶，随着电子技术的发展，美国于1952年研制成功第一台数字控制机床，使作为配力机的控制装备出现了重大的创新。由此促使了机床的驱动传动系统、运动轨迹和速度与位置控制系统以及运动与支承结构的重大变革，研发出了多种多样结构紧凑，能实现不同功能且在逻辑结构或物理结构上能自成独立单元的部件（以下简称功能部件），用以更好地满足制造业对机床向高速、高效、高精、柔性和复合加工发展的需求。 第二章 数控机床的特征 具有机电一体化的特征 数控机床的出现标志着划时代机电一体化产品的问世，而组成数控机床的功能部件将与传统机床的功能部件有很大的不同：首先各功能部件间的联系不再单纯地通过机构或机械来紧密地耦合，而是通过数控系统及程序指令来完成；其次它们都具有不同程度的反馈控制的能力以保证动作的精确性。这些特点充分反映出它的机电一体化的时代特征，成为具有高性能的新型功能部件。 第三章? 数控设备的发展方向?? 六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名 第四章 人机界面设计的概念及研究方向 众所周知，随着现代技术的迅猛发展，数控技术在机械制造行业中的广泛应用，已成为社会的生产支柱，企业使用数控设备的领域也越来越广，特别是高性能数控机床的需求将有较大幅度的增长。因此，21世纪机械制造行业的竟争主要就是体现数控技术能力的竟争。由于数控技术是一门综合技术，它是将计算机、自动控制、电气传动、精密测量、机械制造和管理信息等技术溶为一体而形成的学科，是自动化机械系统、机器人柔性制造系统、计算机集成制造系统等高新技术的基础，充分体现该学科的前瞻性和拓展性。 HYPERLINK /jchnew/jszx/48083.asp \t _blank 数控在GB中的定义是“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。现代数控机床是集高新技术于一体的典型机电一体化加工设备。数控加工设备主要分切削加工、压力加工和特种加工(如数控 HYPERLINK /jchnew/gcsyd/zylw/40412.asp \t _blank 电火花加工机床等)3类。切削加工类数控机床的加工过程能按预定的程序自动进行，消除了人为的操作误差和实现了手工操作难以达到的控制精度，加工精度还可以用软件来校正和补偿。因此，可以获得比机床精度还要高的加工精度及重复定位精度；工件在一次装夹后，能先后进行粗、精加工，配置自动换刀装置后，还能缩短辅助加工时间、提高生产率；由于机床的运动轨迹受可编程的数字信号控制，因而可以加工单件和小批量且形式复杂的零件，生产准备周期大为缩短。综上所述，数控机床具有精度高、效率高、自动化程度高和柔性好的特点。? 从数控机床的生产现状和发展趋势看，由于微电子技术、信息处理技术等新技术、新工艺在机床行业的渗透和应用，它与普通机床相比不仅在机械结构性能方面发生了“质”和“形”的变化，且其外观造型也形成了自身独特的风格和特点。 数控机床虽然也有普通机