数字化控制技术概况
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。
基本概念:
(1)数字控制。数字控制(Numerical Control,NC)是一种用数字化信号对控制对象(如机床的运动及其加工过程)进行自动控制的技术,简称为数控。
(2)数控技术。数控技术是指用数字、字母和符号对某一工作过程进行可编程的自动控制技术。
(3)数控系统。数控系统是指实现数控技术相关功能的软、硬件模块的有机集成系统,它是数控技术的载体。
(4)计算机数控系统。计算机数控系统(Computer Numerical Control,CNC)是指以计算机为核心的数控系统。
(5)数控机床。数控机床(NC Machine)是指应用数控技术对加工过程进行控制的机床,或者说装备了数控系统的机床
1、发达国家的数控技术概况
数控技术随着现代科技,特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。发达国家普遍重视机床工业,不断研究机床的发展方向和提出科研任务,并为此网罗世界性人才和提供充足的经费。美、德、日三国是当今世界上在数控机床科研、设计、制造、使用方面技术比较先进和经验比较丰富的国家。
美国由于其汽车等制造业发达,电子、计算机技术又处于世界领先地位,因此发展了大量大批量生产自动化所需的自动线。其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实,且一贯重视科研和创新,其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国既生产用于宇航产品加工的高性能数控机床,也为中小企业生产廉价实用的数控机床。
德国重视机床工业的重要战略地位。德国的数控机床,尤其是大型、重型、精密数控机床.由于质量及性能良好、先进实用,在世界上享有盛誉。德国特别重视数控机床主机及配套件的先进和优质,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统和各种功能部件在质量、性能上居世界前列。如西门子公司的数控系统和Heidenhain公司的精密光栅均世界闻名。
日本也和美、德两国相似,充分发展大批量生产自动线,继而全力发展中小批量柔性生产自动化的数控机床。在中档数控机床方面,日本的出口量居世界第一位。日本从20世纪80年代开始进一步加强科研,发展高性能数控机床。日本突出发展数控系统,日本FANUC公司生产的数控系统,在技术上领先,在产量上居世界第一。
2、我国数控技术概况
我国生产数控机床的厂约占机床厂总数的1/3.数控机床产量不断增长,但数控机床的需求量增长得更快,国产数控机床产量还满足不了社会发展的需求,大量的数控机床需要进口。
我国从1958年研制出第一台数控机床到如今数控机床的发展大致可分为两大阶段;
1958-1979年为第一阶段,从1979年至今为第二阶段。第一阶段由于数控系统的稳定性、可靠性尚未很好地解决,限制了国产数控机床的发展。而数控线切割机床由于结构简单,得到了较快的发展。在第二阶段,通过引进先进的数控技术和合作生产等方式,解决了数控机床的可靠性、稳定性等问题,数控机床开始批量生产和使用。经过第二阶段的发展,我国数控机床的设计和制造技术有了较大提高,开发了立式加工中心、卧式加工中心,以及数控车床、数控铣床等多种数控机床;培训了一些数控机床设计、制造、使用维护方面的人才;通过利用国外的先进元器件及数控系统配套,能自行设计系统配套,能自行设计及制造高速、高性能、多面、多轴联动的数控机床。在加工中心的基础上,研制了柔性制造单元,建造了柔性制造系统。到20世纪80年代末,我国在一定范围内探索实施了CIMS(计算机集成制造系统),取得了宝贵的经验,掌握了一定的技术。
虽然我国的数控技术有了一定的发展,但是和其他先进国家的相比,差距还很大。我国数控机床的数量和品种尚不能完全满足国内市场需求,出口量少;设计制造水平还处于学习、仿造走向自行开发阶段;严重缺乏各方面专家人才和熟练的技术工人;重要功能部件、自动化刀具、数控系统需要国外技术的支撑;还需要提高关键技术的试验、消化、掌握及创新能力。
随着世界科技进步和机床工业的发展,数控机床作为机床工业的主流产品,已成为实现装备制造业现代化的关键设备,是国防军工装备发展的战略物资。我国航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床;汽车、摩托车、家电制造业需要高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线;电站设备、冶金石化设备、轨道交通设备、造船业、制造业需要以高精度、重型为特征的数控机床;IT、生物工程等高技术产业需要纳米级和亚微米超级精密加工数控机床;产业升级的工程机械、农业机械等传统制造行业,特别是蓬勃发展的民营企业,需要大量数控机床进行装备。因此,加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。