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我國數控系統的發展史及現狀
目錄:行業新聞點擊率:發布時間:2017-09-12 15:55:38
一、我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展的階段,許多機床廠從傳統產品實現向數控化產品的轉型。但總的來說,技術水平不高,質量不佳,所以在90年代初期面臨國家經濟由計劃性經濟向市場經濟轉移調整,經歷了幾年最困難的蕭條時期,那時生產能力降到50%,庫存超過4個月。從1 9 9 5年“九五”以后國家從擴大內需啟動機床市場,加強限制進口數控設備的審批,投資重點支持關鍵數控系統、設備、技術攻關,對數控設備生產起到了很大的促進作用,尤其是在1 9 9 9年以后,國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金,使數控設備制造市場一派繁榮。
我國從1958年起,由一批科研院所,高等學校和少數機床廠起步進行數控系統的研制和開發。由于受到當時國產電子元器件水平低,部門經濟等的制約,未能取得較大的發展。
在改革開放后,我國數控技術才逐步取得實質性的發展。經過“六五"(81----85年)的引進國外技術,“七五”(86------90年)的消化吸收和“八五”(91~一-95年)國家組織的科技攻關,才使得我國的數控技術有了質的飛躍。
工業發達國家把提高制造業的水平作為其提高綜合實力和競爭力的重要手段,數控機床是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎。隨著科學技術的迅猛發展,制造業正在向自動化、柔性化、集成化、智能化方向發展,CAD/CAM、FMS、CIMS、IMS等先進制造技術正日益在制造業中得到廣泛而深入的應用。而這些技術和系統均是以數控技術和數控機床為基礎的。因此,數控機床是先進制造技術的重要載體,數控機床的技術水平,尤其是高精尖產品的技術水平,已成為衡量一個國家綜合國力的重要組成部分。從技術指標方面介紹了國內外數控機床技術的現狀和發展動向。數控機床技術在我國已進入高速發展時期,國產數控機床已占有較大市場份額,但在中高檔領域還主要靠進口,高精尖數控技術方面仍處于模仿階段。
二、我國數控技術的發展及現狀
我國數控技術起步于1958年,近50年的發展歷程大致可分為三個階段:第一階段從1958~1979年,即封閉式發展階段。由于國外的技術封鎖和我國基礎條件的限制,數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期,即引進技術,消化吸收,初步建立起國產化體系階段。第三階段是在國家“八五”的后期和“九五”期間,即實施產業化的研究,我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期,國產數控機床的國內市場占有率達50%,配國產數控系統(普及型)也達到了10%。我國數控機床行業所掌握的五軸聯動數控技術較成熟,并已有成熟產品走向市場。同時,我國也已進人世界高速數控機床生產國和高精度精密數控機床生產國的行列。在CIMT2003上,中國內地共展出機床700多臺,在600多臺金屬切削機床和近100臺金屬成形機床展品中,數控機床分別占75%和54%。這既體現了中國機床市場的需求趨勢,也反映了中國在數控機床產業化方面取得了突破性進展。目前我國占據市場的產品主要集中在經濟型產品上,而在中檔、高檔產品上市場比例仍然很小,與國外一先進產品相比,在可靠性、穩定性、速度和精度等方面均存在較大差距。
三、數控系統中的新技術
?。ㄒ唬┚W絡化數控系統平臺
1.網絡化數控系統平臺的基本結構。
(1)系統硬件。系統硬件包括組成的各種物理實體。系統硬件對外部的表象和接口可以是一致的,也可以通過設備驅動程序使之與操作系統分隔。系統硬件各部分通過信息管理網絡和開放設備及網絡互連,傳遞命令和數據信息,并行完成數控任務。對于數控系統硬件來講,開放性主要是指其計算機、網絡、伺服系統及I/O邏輯控制等單元應該具有統一的標準,以實現互換性。要使其硬件具有互換性,全球所有數控系統制造商都認為應該采取現場總線技術。
(2)系統軟件。機床網聯可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網,可以在任何一臺機床上對其他機床機進行編程、設定、操作、運行,不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。通過開放式的CNC同環球網的連接,車間能夠從跟蹤到收集機床生產情況等更多的信息。Pro/Engineer北航海爾CAXA等CAD/CAM軟件能夠依據零件CAD輪廓生成相應的加工軌跡,生成數控代碼程序。這些代碼通過網絡發給機床進行加工。網絡數控通過網絡將制造單元和控制部件相連,活將制造過程所需要資源(如加工程序、機床、工具、監測監控儀器等)共享。
2. 車間數字化是企業制造數字化和信息化的重要基礎環節,也是我們所面臨的一個難點。企業排除人的參與,完全依靠計算機和自動化技術實現制造業數字化和信息化是不現實的。只有通過把當前無線與移動通信技術引入到制造業中,實現隨時隨地的信息獲取和人機溝通,把人的智能和及其的智能無縫的結合起來,形成以一個人為中心的人機協同的制造模式,將為實現這種嶄新的制造模式打下堅實的基礎。
未來數控技術網絡化的發展趨勢。一種基于移動通信技術的人機協同的新型數字化制造模式,它把無線移動通信技術引進來,創建一種以人為中心的能充分發揮“人的智能”和“及其智能”的分布式人機系統工作模式。車間數字助理(Shop Floor PDA)和新型數控系統構成了這種新型制造模式的兩個核心環節。這種專業化的數控PDA可以通過無線局域網和上網,獲得車間或單元服務器乃至CAD/CAM技術中心的支持,因而極大地增強了數控系統的功能。
?。ǘ悼貦C床智能控制技術
1.數控機床模糊控制的實現。模糊控制是一種對系統宏觀控制的方法,它的基本思想是將操作著的經驗和專家的行為過程總結成一些規則,并根據這些規則設計出控制器。模糊控制 系統就是將人的經驗總結成預言控制規則,運用模糊理論模擬人的推理與決策,從而實現自動控制的控制系統。模糊控制器本質就是一個采用了模糊控制算法的計算機或芯片,由三個基本的部分構成:將輸入的確切值“模糊化”,成為可用模糊集合描述的變量;應用語言規則進行模糊推理;對推理結果進行決策并模糊化(也稱清晰化、解模糊),使之轉化為確切的控制量。
2.數控機床智能控制技術的必要性。長期以來,我國的數控系統為傳統的封閉式系統結構,CNC只能作為非智能的機床運動控制器。傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構,限制CNC向多變量智能控制發展,已不適應日益復雜的制造過程。因此,對數控技術實行變革勢在必行。數控機床的智能控制技術有:神經網絡,模糊控制,人工智能控制。
制造技術和裝備是人類生產活動的最基本的生產資料,而數控技術又是當今現金制造技術和裝備最核心的技術大力發展以數控技術為核心的先進制造技術是我國加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途經。數控技術是制造自動化的基礎,是現代制造裝備的靈魂核心,是國家工業和國防工業現代化的重要手段,關系到國家戰略地位,體現國家綜合國力水平,其水平的高低和數控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業現代化的重要標志。
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