数控技术与现代化建设

数控技术与现代化建设

姓名：王义

芜湖职业技术学院

班级：数控设备应用与维护 学号：1501050165

摘要：通过对本课程的努力学习，朱老师的正确引导，我本人对数控机床及其技术方面有了初步的认识，首先我了解到数控对社会发展的影响，并且知道了各国数控发展的历史，经过查阅有关资料基本掌握了数控机床的分类、特点、以及未来数控的发展趋势。目前在我国的现阶段，根据我国的基本国情和科技实力及综合国力，大致确定我国正在向着发达国家的行列迈进，同时我国由于是一个人口众多的国家，这样一来，对产品的需求量也就越大，尤其在工业发展上。而工业发展上的许多产品都是由机床来来加工的，这就使我国对机床的需求量还将不断增大。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位，不容置疑。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

关键词：CNC 技术 数控编程 现代化建设 数控维修

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。我国正在向着发达国家的行列迈进。我们的国家为何可以与日俱增、节节高升，因为那都是我们的前辈用尽一生年华和毕生所学才足以达到现在的科技水平。作为新一代接班人的我们为何不能像前辈那样为自己喜欢的事和关于国家建设强大的重要性而努力奋斗呢？作为学生的我们没有谁比谁强，只有谁比谁努力。我们都是普通人，一样的基础，一样的智商，同样都是两个肩膀扛着一个脑袋的人，你还有什么资格说你比别人差呢？现在的我们要懂得知足，因为我们都是站在巨人的肩膀上再次深造数控技术这门课程。话不多说，朋友们和我一起加油吧。首先我将要把我所学到的以及自身了解到的介绍给大家。

首先我将要向大家介绍一下中外数控发展状况。美国的数控发展史，美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务，并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS 、1987年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此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，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

德国数控的发展史。德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植，于1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

日本的数控发展史。日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等) 引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床

后，1978年产量(7,342台) 超过美国(5,688台) ，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代初开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC 公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。

中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。

一、CNC 火花机通过电脑实现自动化控制，完成复杂的，精密的放电加工. 在实际加工过程，电脑发出指令控 制火花机X,Y 轴左右震荡，能够实现加工模具侧边和底边 一样的效果. 通过编程设定，CNC 火花机也可以像加工中心 一样按照程序指令来工作传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。CNC 雕刻机：雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工, 雕刻机多种数据输入模式根据需要游刃有余。它可以兼容以色列的CASMATE ，美国的ARTCAM ，法国的TPYE3，北京文泰，等国内外选进的雕刻软件，还可以兼容精雕机ENG 格式的JD 软件。CNC 雕刻机可分为：木工雕刻机、石材雕刻机、广告雕刻机、工艺品雕刻机、泡沫雕刻机、保丽龙雕刻机、金属模具雕刻机、激光雕刻机、激光裁床机、激光切割机、激光打标机、等离子切割机等。适用于木工业、石材业、工艺品雕刻、五金模具、治具、厨卫打标、广告业等这就是我们说的“数控加工”。

数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段. 现阶段美国政府高度重视机床工业，注重基础科研，因而在机床技术上不断创新。如1952年研制出世界第一台数控机床，1958年创制出加工中心，1987年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在全球领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，同时，由于一贯重视科研创新，故其高性能数控技术也一直领先。当今美国不仅生产宇航等高端领域使用的高性能数控机床，也为中小企业生产廉价实用的数控产品。美国存在的教训是，偏重基础科研，忽视应用技术，且政府在上世纪80年代一度放松引导，致

使数控机床产量增长缓慢，于1982年被后进的日本超过。从上世纪90年代起，美国纠正了偏差，数控机床在技术上转向实用，产量又开始逐渐上升。

而中国的水平还待进一步发展与提高。近年来，我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。但是，我国数控机床行业总体的技术基础和技术开发能力薄弱。我国数控机床行业是以中、低档数控机床为主的产业体系。国产机床主要集中在普通机床和低档数控机床，低档数控机床约占70%，70%以上的中高档与大型数控机床和绝大多数的功能部件均依赖进口。行业现有的技术来源主要依靠引进国外技术，且外方在许多高新产品的核心技术上具有掌控地位，企业对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5-10年，较高技术水平的产品要依靠引进技术或合资生产；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年差距。沈阳机床集团总经理关锡友坦言：中国数控机床技术水平与世界发达国家相差起码15年。具有高精度、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能实用数控机床基本上还得依赖进口。同时我国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后。

二、数控编程系统，数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。机内编程的方式随机床的不同而异，可以以“手工”的形式分行输入控制代码（手工编程）、交互方式输入控制代码（会话编程）、图形方式输入控制代码（图形编程），甚至可以语音方式输入控制代码（语音编程）或通过高级语言方式输入控制代码（高级语言编程）。但机内编程一般来说只适用于简单形体，而且效率较低。机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助APT 编程和CAD/CAM编程等方式。机外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程，相对机内编程来说效率较高，是普遍采用的方式。随着编程技术的发展，机外编程处理能力不断增强，已可以进行十分复杂形体的灵敏控加工编程。随着微电子技术和CAD 技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD 集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。与以前的语言型自动编程系统相比，CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。虽然数控编程的方式多种多样，毋庸置疑，目前占主导地位的是采用CAD/CAM数控编程系统进行编程。

20世纪90年代以前，市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC 机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA 制造工程师数控编程系统。这套系统集CAD 、CAM 于一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA 制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。

三、数控维修的内在本性。数控箱元器件的可靠性, 是整个系统可靠性的基础。没有数控箱时, 厂商对元器件的处理有个系列的过程:过老化处理, 严格测试, 合理筛选。将会是使用的良好阶段。追逐利润是经济商必考虑的问题, 将高失效率的元气装配箱交给使用户。这样在生

产时就替换了。可灰尘和潮湿还会造成印刷线路之间的绝缘电阻变小或短路。针对数控机床的干扰问题, 厂家采取的措施使得电磁场干扰和地线和交流网络的波动引起干扰。故障信息是分析、评估和提高可靠性的关键因素。在当前, 企业中的故障信息记录一般都采用纸质记录, 这并没有按照故障记录要求做, 这样会造成信息的不流畅, 对故障信息的共享和查询很不方便, 甚至给故障信息的隐藏造成了隐患。操作者对机床的使用不恰当引起故障有操作的失误, 如编程、对刀、修改参数错误等都会引起故障。机床的保养维护, 如润滑、铁屑清理不够, 防护板、防护罩不时复位等会导致故障。故障信息是分析、评估和提高可靠性的关键因素。在当前, 企业中的故障信息记录一般都采用纸质记录, 这并没有按照故障记录要求做, 这样会造成信息的不流畅, 对故障信息的共享和查询很不方便, 甚至给故障信息的隐藏造成了隐患。操作者对机床的使用不恰当引起故障有操作的失误, 如编程、对刀、修改参数错误等都会引起故障。机床的保养维护, 如润滑、铁屑清理不够, 防护板、防护罩不时复位等会导致故障。 首先, 防护对于机械非常重要, 数控系统一般都装在加工区的外面。假如挡屑板有适当的加宽, 中拖板上的防护板加长, 这样刀架可以远离工件最大位置,X 轴电机就不会裸露在外; 伺服电机有两根电缆:分别是电源供电和信息反馈, 要是电缆进水, 系统就会反映, 说明机床出现了问题。假如挡屑板不能够加宽, 为了机床的可靠性, 它需要一种程序复杂的保护罩, 所以一开始就要考虑许多问题。这与以前电机轴线与丝轴线持平行及远离丝杠相比, 现在如果把丝杠、大拖板可稍加长、通过齿轮, 这样更容易挡住切削液。还可以把电机和开关安装到淋不到水的位置。其次, 机箱内的印刷电路板的布线已经很密, 如果环境条件太差, 油雾、粉尘严重, 条件成熟时, 会使得打火短路, 引发故障。在设计时注意把没用的位置堵严, 保证机床的清洁。最后, 数控系统属微电子装置, 抗干扰能力比较差, 在设计时, 应注意保护, 避免干扰源进入数控系统, 要把系统的地线与强电的地线隔离。灭弧器和汇流二级管, 滤波电容光隔在必要的地方是不能省略的。否则系统经不住冲击, 机床会不断出现故障。可靠性的基础。没有数控箱时, 厂商对元器件的处理有个系列的过程:过老化处理, 严格测试, 合理筛选。将会是使用的良好阶段。追逐利润是经济商必考虑的问题, 将高失效率的元气装配箱交给使用户。这样在生产时就替换了。可灰尘和潮湿还会造成印刷线路之间的绝缘电阻变小或短路。针对数控机床的干扰问题, 厂家采取的措施使得电磁场干扰和地线和交流网络的波动引起干扰。1.2故障信息

故障信息是分析、评估和提高可靠性的关键因素。在当前, 企业中的故障信息记录一般都采用纸质记录, 这并没有按照故障记录要求做, 这样会造成信息的不流畅, 对故障信息的共享和查询很不方便, 甚至给故障信息的隐藏造成了隐患。操作者对机床的使用不恰当引起故障有操作的失误, 如编程、对刀、修改参数错误等都会引起故障。机床的保养维护, 如润滑、铁屑清理不够, 防护板、防护罩不时复位等会导致故障。机器内零部件配置应多考虑进行诊断的程序:第一, 根据故障的情况以及维修人员工作情况介绍, 经过分析判断, 加以借鉴; 第二, 向操作人员了解故障发生的整个详细过程, 确定异常出现的地方; 第三, 数控系统有一套完整的自诊断报警系统, 可以帮助查询。因此, 买先进的监测装置, 加强设备的每个点巡查监测工作, 把设备故障消灭在开始。最基本的要求就是, 测试诊断应准确、迅速、简捷。生产加工有连续性, 备件需要储备。可储备的高造价备件定会造成企业的资金负担, 大型备件会增加仓储面积和管理费用; 低造价常用备件如果长期存放, 却容易锈蚀损坏; 随着科技进步而带动的生产设备的更新换代, 会使超储备件成为闲置和待报废件。设备在维修过程中所需备件种类和数量非常多, 而且不同企业、不同维修员的要求也有所不同, 在不同的场合通过采取不同的策略, 将备件按照指定的标准划分为ABC 三类,ABC 三类又叫分类管理法或重点管理法, 它是一种被公认并且被广泛使用的有效的备件库存管理控制方法。只有综合考虑多种因素, 才能合理地将备件区分为ABC 三类。一般ABC 分类法只是一种粗略的备件分类法。由于设备所需的备件种类繁多, 想一次性合理的划分到是不可能的。这需要有可以抓住的重点, 更细致、更有针地对性的划分方法。还有, 一般ABC 分类法并没有使备件的划分达到最优。数控机床维修本

身就是一项很复杂、技术含量很高的工作, 加上数控设备与普通设备有较大的差别, 因而对维修人员技术水平要求也非常高, 不但要在电气系统上下功夫, 还要具备机械、液压、计算机、光学等方面的知识。此外较强的逻辑分析能力, 操作、动手能力, 善于观察, 善于总结经验的能力也很重要, 这是快速发现问题的基本条件。惟此才能对数控机床千奇百怪的故障, 细心观察、认真分析, 找到问题的原因, 而且还要不断总结经验, 做好故障档案记录, 不断提高自己的技术水平。可见建立一支素质较高的设备管理和维修人员队伍是非常重要的。这一方面要加强对数控机床使用人员和维修人员进行培训。同时也要依靠维修人员自己的不断积累经验, 不断广泛学习, 从而不断提高自身素质。

机电一体化技术在不断发展, 机床的设计人员广泛用它对产品进行高效、高精度、降噪和舒适性设计。给机床引入了大量的电子元件, 却给机床的可靠性设计带来了新问题, 大量的电子元件又无法进行大量的可靠性测量分析和储备。人们在设计过程中, 对关键的机械零件进行适当的可靠性储备时, 更多地注重产品的可维修性, 使产品的故障诊断既方便又快捷。在对产品进行可靠性和维修性设计时, 首先要延长数控机床的无故障时间, 通过给关键原件一定的可靠性储备, 尽量减少产品的维修工作量, 这就要求数控机床的设计人员在数控机床研制阶段要通过大量的、严格的、全面而又深入地反复性试验和改进, 直到把暴露的缺陷问题和隐患彻底消除, 把一切可能发生的故障全部排除后才能生产。严格把握质量管理, 实现合理的质量考核目标。机电一体化技术在不断发展, 机床的设计人员广泛用它对产品进行高效、高精度、降噪和舒适性设计。给机床引入了大量的电子元件, 却给机床的可靠性设计带来了新问题, 大量的电子元件又无法进行大量的可靠性测量分析和储备。人们在设计过程中, 对关键的机械零件进行适当的可靠性储备时, 更多地注重产品的可维修性, 使产品的故障诊断既方便又快捷。在对产品进行可靠性和维修性设计时, 首先要延长数控机床的无故障时间, 通过给关键原件一定的可靠性储备, 尽量减少产品的维修工作量, 这就要求数控机床的设计人员在数控机床研制阶段要通过大量的、严格的、全面而又深入地反复性试验和改进, 直到把暴露的缺陷问题和隐患彻底消除, 把一切可能发生的故障全部排除后才能生产。严格把握质量管理, 实现合理的质量考核目标。机电一体化技术在不断发展, 机床的设计人员广泛用它对产品进行高效、高精度、降噪和舒适性设计。给机床引入了大量的电子元件, 却给机床的可靠性设计带来了新问题, 大量的电子元件又无法进行大量的可靠性测量分析和储备。人们在设计过程中, 对关键的机械零件进行适当的可靠性储备时, 更多地注重产品的可维修性, 使产品的故障诊断既方便又快捷。在对产品进行可靠性和维修性设计时, 首先要延长数控机床的无故障时间, 通过给关键原件一定的可靠性储备, 尽量减少产品的维修工作量, 这就要求数控机床的设计人员在数控机床研制阶段要通过大量的、严格的、全面而又深入地反复性试验和改进, 直到把暴露的缺陷问题和隐患彻底消除, 把一切可能发生的故障全部排除后才能生产。严格把握质量管理, 实现合理的质量考核目标。

参考文献

1. 王明红. 《数控技术》. 北京：清华大学出版社。

2.S.K.Sinha.FANUC 数控宏程序编程技术一本通. 。

3. 倪祥明. 《数控机床及数控加工技术》. 北京：人民邮电出版社。

4. 《数控机床编程与加工》. 北京：中国人事出版社。