1、 长春汽车工业高等专科学校 毕 业 实 践 报 告 题目 /实践名称：数控技术在生产中的应用 专业 / 班级： 112101 学 生 姓 名： 学 号： 企业指导教师： 校内指导教师： 起 止 时 间： 2013 年 4 月 2014 年 4 月 实 习 单 位：一汽大众 MQ200 传动器车间 目录 1.摘要 .2 2.数控技术在机械制造业中的应用与发展绪论 .3 3.数控技术的基本原理 .3 4.数控技术当前成就 .4 5.数控技术的应用 .5 6.数控技术的发展趋势 .7 7.结语 .10 8.参考文献资料 .11 内 容 摘 要 随着目前机械制造业的市场竞争日趋激烈，以往传统的机械制造
2、技术已经不能够满足机械制造市场的需求以及当代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。与此同时，一个国家的机械制造工艺的自动化水平的高低也是对该国家的工业水平和国力衡量的重要标准之一。于是，探索数控技术在机械制造业中的应用以及发展趋势就显得越来越重要。本文主要对现代的数控技术当前在机械制造业领域中的应用以及发展趋势进行论述，并对数控技术的相关原理和背景进行简单的阐述。 关键词： 数控 机械制造 数控应用 发展 趋势 数控技术在机械制造业中的应用与发展 绪论 随着 l952 年第一台数控机床的问世，机械制造业便开始进入了自动化发展的历史时期，运用传统的物理机械理论进行加工操作已经不能满足机械制造业的
3、蓬勃发展，经过不断的发展和改造过程，数控技术转变了传统的机械操作模式，它的运用是机械加工中的一项历史性改革 1。数字控制的机床采用数字编程精确工件的位置、角度以及速度，甚至是机械能量的流向，在二进制数字运算方式的计算下，以最小误差的形式进行机械加工。数控机床采用计算机运算代替原来的硬件组装控制，使得 数据存储和处理运算过程精细化，极大的减少了误差。 在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧，传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大，产品交货质量和成本要求的提高，要求现代的
4、制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力，就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造行业。将机械设备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的 水平，从而满足现代市场的竞争需求。 一、数控技术的基本原理 数字控制技术是通过对计算机技术、自动控制技术、电气传动技术以及精密测量技术和机械制造等多种技术的综合运用而形成的产物，同时，它是自动化机械系统、机器人系统以及计算机集成制造系统等一系列先进的高科技技术的根本所在。 数控技术主要依靠程序的储存功能来对各类机床实现不同的控制工作，整个数字控制系统的主要组成部分有：相应的控制程序
5、、输入设备、输出设备、计算机数字控制装置以及速度控制单元、可变控制单元和主轴控制单元等。该种系统人们一般习惯性 的称之为 CNC 系统，该系统同时能够对输入设备上实现给出的数字值进行自动阅读工作，并能够将其自动解码。从而确保机床正常运行，并能使其加工出合格的零件。 数控技术系统的主要核心是装置，其装置实际上就是一种计算机，不过该计算机是系统中专用的计算机，它在具备普通计算机的基本功能与结构的基础之上，还有和相关的数字控制机床功能相关联的一些功能，和专用的接口单元，该装置主要包括硬件与软件两大重要部分，其主要工作过程是通过硬件设备的支持下来进行软件执行操作的过程 2。该装置的工作原理主要是通过对
6、输入设各与输入机床在工作时 所需要的相关数据进行采集，并对其进行编码翻译，通过计算机的处理运算工作将所得到的数据命令合理地分配到相关的驱动电路装置当中，并通过相应的转换与放大工作，对伺服电机进行相应的驱动，同时带动相关的坐标轴运动，使每个坐标轴都能有效准确的移动到指定需要的位置 3。 二、数控技术的当前成就 数控技术是随着数字时代的来临广泛应用于机械加工和制造领域的一种新型技术手段，标志着新的生产力的发展方向，具有划时代的意义。目前我国的数控机床已经取得了相当大的成就。在产品种类、技术水平和质量上都较大的发展。据了解，目 前我国的数控机床在市场推广的就多达一千五百种以上，在整个金属切削和锻压机
7、械中都具有有举足轻重的地位。 我国数控机床制造业在 8O年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品向数控化产品转型，有许多厂家生产经济数控机床但总体上，技术水平不高，质量不高，所以 9O年代初国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口设备，对数控设备生产起到了很大的促进作用 4。特别是在 1999 年后，国家向工业部门提供大量的技改资金使数控设备制造市场一派繁荣由于中国的技术水平与发达国家相比相差还很大，因此加速进行中国数控系统的工程化、商 品化是中国数控机床产业的重要任务，技术的创新与技术的工程化是很大的一个问题，在技术创新项目上没有突出重点，并且市场定位不明确 5。在取得技术创新成果后不
8、能将创新成果转化成实际应用技术，缺乏商品化、工程化的全面安排。 虽然我国数控技术的发展与发达国家相比相差还是很大，也还有很多亟待解决的问题，但其蓬勃发展的势头和年轻的生命力是不可否认的，下面将从以下三个方面阐述数控技术在我国机械制造业中的发当前成就。 首先，数控机床的应用范围不断扩大。近年来，我国的机床行业在国家重点工程以及国防军工建设中得到了广泛的应用并 且在航天航空事业中也不断提高数字控制的精确度。 SSCKZ80 5型五轴车铣复合加工中心在对航空、船舶、铁路运输行业具有高技术、高精度的技术运用，对飞机发动机主轴和起落架的加工等关键性的机械加工都有较重要的作用。在其他生产工业方面，数控技术
9、同样具有较大的影响作用，通过超精密球面车床的基础设备提供，促进了照相机塑料镜片、激光加工光路系统以及条形码阅读设备等高科技的技术加工的精细化和科学化。 其次，数字技术不断提升。“国产 XNZD241 5 型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的 优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自 2 数控技术在机械制造业中的应用由度串联结构的 A、 C 轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。”同时，网络化和集成化的数控机床创新是数字技术提高的表现之一，提高数控机床的速度和精密程度，当前我国已经研制成功出一批速度在 8000
10、10000r min 以上的数控机床，并且推广了 CAD 技术的应用 6。 最后，企业的数控机械化程度大大提高。据了解，当前洛阳轴研科技股份有限公司经过不断的研发和创新，已经开发并生产了“ 8 大类、 13 个系 列、 160 多种电主轴及主轴单元”，高度的数字机械化大大减少了公司的产品生产成本，提高其市场竞争力；另外， 2004 年，陕西汉江机床有限公司“共生产滚珠丝杠副 5万套，滚动直线导轨副 2万套，其中为数控机床配套的高精度产品占产销量的 80以上。”结合数字资料来看，目前我国企业在数控技术的应用上达到了一个较大的高潮，是数字技术在机械加工领域应用的重要表现形式 7。 三、数控技术的应
11、用 3.1 工业生产 传统的数据控制系统主要是由控制单元、驱动单元以及执行组织构成的，其中工业机器人系统和传统的 数字控制系统也是由三部分构成，工业机器人的诞生给工业生产带来了很大的帮助，机器人主要被用于高温有毒等一系列较为恶劣的劳动环境内，在工业生产中代替了人的高危险度工作，在相当大的程度上使人员生命安全得到了保障 8。在对工业生产机器人的使用实际情况中，首先要向机器人编写相应的程序输送到计算机控制下的控制单元中，相应的控制单元按照有关的输入程序来对驱动单元下达命令，之后再由驱动单元组织来执行，在该过程当中，有多种不同的传感器所组成的检测体系来对工作过程进行同步的检测，发现问题能够做到及时向
12、工作人员报警，以电子束焊 接机焊接一个工件的完整过程为例，编程人员编程代码与其指定机床启动的某个功能或动作如下： 代码 指定动作或功能 R110=0.9 ;mA 视频电流（焊缝） IF (_HEFTEN=1) ; 焊接变量 R111=15 ;mA 预热电子束电流 ELSE R111=0 ENDIF ;结束 R112=50 ;mA 焊接电子束电流 R13=0 ;mA 补偿电流 R126=1818 ;mA 聚焦电流 R120=R126-10 ;mA 视频聚焦电流 R121=R126 ;mA 预热聚焦电流 R122=R126+40 ;mA 焊接聚焦电流 R123=0 ;mA 收尾聚焦电流 R140=
13、44/2 ;mm 焊接半径 R141=100 ;mm/s 预热时工件转速 R142=35 ;mm/s 焊接时工件转速 R150=0 R151=30 R152=65-2*R151 R153=10 R154=30 ;R150-R153 为工件预热旋转角度 R161=60 R162=361 R164=60 R165=5 ;R161-R165 为焊接时旋转角度 其中执行动作为： G01 G64 G90 C=0.0 ;工 件轴回零 G01 G91 C=R150 SL R121) Fms R141 ;c 轴转动 R150(0)所定义的角度，聚焦电流为 R121（ 1818mA）所定义的值，工件进给速度为
14、R141(100mm/s)所定义的值 C=R151 SQ R111) ;c轴转动至 R151（ 30），预热电子束电流值由 R111（ 15mA）所定义 C=(720-R151-R154-R161-R162-R164-R165) ;第一圈预热工件旋转角度 C=R154 SQ 0) ;预 热结束，收尾电子束电流为 0 C=R161 SQ R112) SL R122) Fms R142 ;第二圈焊接开始 c轴位置由 R161 定义，焊接电子束电流为 R112，聚焦电流为 R122 C=(R162-R161) ;C=R161 焊接时工件轴旋转角度 C=R164 SQ 0) SL (R122+R123
15、) ; 焊接结束时工件旋转角度 R164，电子束电流为 0，聚焦电流为 R122+R123 通过以上代码，指定数控系统执行电子束电流、工件旋转角度、偏压杯电压偏转电场电流、偏转线圈强度的相互协 调变化，达到电子束聚集成点于工件上，通过极其高的热量融化工件焊接部位，再通过工件右夹具夹具带动自转命令达到焊接完整，通过改变其中的某个功能的 R参数值可以达到工件焊接的不同要求，比如，查看了电子束焊接的工件的金相组织发现焊接深度不够深，可以通过增大R122=R126+40 中的数值变量 40来达到使用目的。 3.2 煤矿机械 在煤矿机械方面，由于采煤机的种类具有多样化的特点，同时还有更新速度较快、生产批
16、量小这一特征，还由于一些机械外壳基本都采取焊接的方式来完成的，所以传统的机械制造技术在进行下料工作的过程之中，所 造成的成本较高，然而随着当今数字化与信息化技术的快速发展，通过广泛运用数字控制技术来进行气割工作，可以既方便又灵活的使下料工作得到实现，并在此基础上还能够有效的降低投资成本，从而进一步完善了机械制造的生产体系，提高经济效益与生产效益，与此同时，数字控制系统中的气割机械还能够对切缝进行有效的补偿，大大加强了切缝补偿工作的准确性。同时发挥其高效率、低成本的绝对优势，同时在下料工作过程中，能够顺便的对某些零件的破口进行切割工作，数字控制气割机还能够对切缝进行自动补偿工作 9。 3.3 汽车生产工业 随着近年 来经济发展速度增快，汽车生产工业也随之得到良好的发展空间，并保持良好的发展势头，因而汽车零部件的制造技术也随之迅猛发展，数字控制技术的出现可以有效地使原本发展较快的汽车零部件生产技术得到更快速的发展快速数字控制机床与近几年来在汽车零部件制造工艺上得到了大力的推广，使其所生产出来的汽车零部件质量又在原本的基础上又提高了一个档次，同时还提高了汽车零部件的生产效率。并且以此为前提，满足当前竞争十分激烈的机械制造行业的市场要求，还能够有效地降低生产成本，从而实现了一次投资长期效益的良好生产目标 10-11。以往传 统的汽车生产工业主要讲究规模与效益，然而随着数字
