数控技术的发展历史和特点.doc

1绪论 1.1数控技术的发展历史和特点 在二十世纪屮期，数控技术开始从发达国家发展起來。1948年，John T.Parson 开发了第一台数控机床，翻开了制造业的新篇章。五十年代，NC技术开始进入 快速发展阶段，迎来了被称为“第二次工业革命”的吋代。70年代计算机控制 技术(DNC, CNC)的出现加快了数控机床发展的步伐，具有代表性的是GE FANUC Automation公司推出第一?台CNC数控装置(1973年)。80年代是计算机 技术迅速发展时期，也促进了 CNC的性能提高。尤其是苹果公司推出人机图形 交互功能的PC机以后，不仅出现了相应的CNC系统，而且导致CAD/CAM技 术的出现，实现了计算机辅助设计与辅助制造的一体化。90年代技术上的最大 进展莫过于信息技术的长足进步，信息高速公路和互联网的出现，使世界在20 世纪的最后十年里发生了巨大的变化。计算机硬件、软件、通讯技术的进步把制 造业带进了新的发展阶段。数控机床的控制系统出现了 “以PC机为平台、开放 式结构、无产权”的发展趋势，1995年Manufacturing Data System公司推出的 CNC,可实时收集数据，可实现借助于互联网远程通讯。 1」」数控加工的特点 数控加工是采用数字信息对零件的加工过程进行定义，并控制机床进行动 加工的一种自动化加工方法，它具有以下儿个方面的特点： ⑴具有复杂形状加工能力 复杂形状零件的加工在飞机、汽车、船舶、模具、动力设备和国防军工等产 詁的制造过程屮占有重要地位，复杂形状零件的加工质量直接影响这些产品的整 体性能。数控加工过程屮刀具运动的任意可控性使得数控加工能完成普通加工难 以完成或者根本无法进行的复杂曲面加工。 高精度 数控加工使用数字程序來控制刀具的运动实现自动加工，排除了人为的误差 因素，而且加工误差还nJ以由数控系统通过软件技术进行补偿校正，因此采用数 控加工可以极大地提高零件的加工精度。 咼效率 数控加工的生产效率一般比普通加工高2?3倍,在加工复杂零件吋生产效率 可以提高十几倍甚至几十倍。采用五面体加工屮心、柔性制造单元等数控加工设 备进行加工时，零件一次装夹后可以完成几乎所有部分的加工，不仅可以消除多 次装夹引起的定位误矢量汉字数控切削加工的刀具路径规划原理与方法差，且可 大大减少加工辅助操作，使得加工效率进一步提高。 高柔性 只需改变加工程序即可适应不同零件的加工要求，而且几乎不需要制造专用 的工装夹具，因此加工柔性好，有利于缩短产品的研制与生产周期，适应多甜种、 屮小批量的现代生产需要。数控加工是一?种高效率、高精度、高柔性的H动化加 工，但数控设备的费用相对于普通机床要高，因此H前数控加工多应用于零件形 状比较复杂、精度要求较高，以及产品更换频繁，牛产周期要求短的加工场合。 数控加工是现代自动化、柔性化、数字化生产的基础与关键。数控加工可以提高 生产效率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性，实现对各种复杂精密 零件的自动化加工。应用数控加工易于在工厂或车间实现计算机管理，可以减少 车间设备的总数、节省人力资源、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新 换代，提高企业对市场的适应能力，增加企业的经济效益。 1.2 CAD技术的产生与发展 人们在生产和科技活动屮广泛使用工程图样作为产品信息的载体，是由于工 程图样能详尽而准确地反映工程对象的形状和人小，便于依图进行生产制造和科 学研究，其在表达信息上的形象性、直观性和完整性起到了文字和语言所难以取 代的作用，所以工程图样被誉为工程界的语言。 但是，工程图的发展却经历了漫长的发展历史，从远古时代人类祖先在地面 或岩石表面上的简单刻划，到十八世纪法国著名科学家加斯帕.蒙日(Gaspard Monge)创立的画法几何学，使得工程图的表达与绘制高度规范化、唯一化。随 着20世纪40年代屮期第一台计算机的问世及其发展，计算机的广泛应用大大促 进了图形学的发展，计算机图形学的兴起开创了图形学应用和发展的新纪兀。以 计算机图形学为基础的计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)技 术的出现标志着现代图形技术的产生。 CAD技术的研究、开发和推广应用使得设计人员能够使用计算机表达完整 的产品信息，传统的手工尺规仪器绘图己为计算机绘图所取代，产生了全新的图 形处理技术，使图样的生成、存储、复制都己能通过电子手段来完成，从根本上 改变了过去那种繁琐的工作方式，避免了描图的重复劳动和晒图的麻烦。 121 CAD建模技术的研究和发展 CAD技术开始于20世纪50年代，历经40余年的发展，现已在二维绘图、 三维儿何造型等方面取得了显著成就并得以普遍应用。回顾历史，CAD建模技 术具有以下几个技术特征： 1 ?二维CAD技术发展 进入2