導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇數(shù)控技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。

長(zhǎng)期以來，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，己不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為我們國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。

2.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來看，主要有如下幾個(gè)方面：

2.1高精度、高速度的發(fā)展趨勢(shì)

盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢(shì)，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，高精度、高速度的內(nèi)涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。

2.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。

目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。

3.結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)數(shù)控技術(shù)重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡(jiǎn)要陳述當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，另外數(shù)控技術(shù)的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發(fā)展空間。

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篇2

目前，我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)建設(shè)發(fā)展速度挑戰(zhàn)了人們的想象力，其生產(chǎn)建設(shè)水平持續(xù)提升，發(fā)展規(guī)模呈現(xiàn)出逐步擴(kuò)大的勢(shì)頭。然而，我國(guó)機(jī)械行業(yè)之中應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)手段卻較為滯后，無法跟上發(fā)達(dá)國(guó)家的更新步伐，技術(shù)水平也不能與其相匹敵。因而，生產(chǎn)形成的機(jī)械制造產(chǎn)品更多的為低檔商品，擁有的自主知識(shí)產(chǎn)品其技術(shù)水平始終較低，同時(shí)研發(fā)的自主品牌種類有限。導(dǎo)致我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)手段更多的依賴同行業(yè)技術(shù)。發(fā)展過程中，雖然我國(guó)一些機(jī)械制造行業(yè)達(dá)到了國(guó)產(chǎn)化的建設(shè)階段，然而應(yīng)用核心技術(shù)以及采購(gòu)部件大部分還依靠向國(guó)外市場(chǎng)進(jìn)口。例如，引進(jìn)冰箱壓縮機(jī)設(shè)施或是購(gòu)買機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)施等。該狀況下為推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康、持續(xù)的全面發(fā)展，應(yīng)由應(yīng)用技術(shù)本身入手，全面提升應(yīng)用水平。

目前，我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域逐步實(shí)現(xiàn)了由以往機(jī)械制造向著現(xiàn)代化、自動(dòng)化以及智能化的機(jī)械制造加工不斷轉(zhuǎn)變。在實(shí)施機(jī)械制造精細(xì)化、復(fù)雜化處理加工以及高危險(xiǎn)性生產(chǎn)過程中，均能夠完成機(jī)械設(shè)施應(yīng)用控制的全面自動(dòng)化。由于機(jī)械自動(dòng)化手段技術(shù)可符合該類施工應(yīng)用設(shè)備儀器的精密性標(biāo)準(zhǔn)，因此可確保施工操作處理人員的人身安全，保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)完整性，實(shí)現(xiàn)國(guó)有資產(chǎn)的保值增值，使機(jī)械生產(chǎn)加工效率全面提升，并可令機(jī)械生產(chǎn)的大規(guī)?；约按笈啃宰兂煽赡堋Ｆ湓谝欢▽用嫔鲜挂酝鶄鹘y(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)加工模式的缺陷有效的得到彌補(bǔ)。

2、機(jī)械數(shù)控技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

2、1機(jī)械數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的實(shí)踐應(yīng)用

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛普及，進(jìn)一步為機(jī)械數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展以及廣泛應(yīng)用提供了深層次運(yùn)作的空間。機(jī)械制造領(lǐng)域之中的數(shù)控技術(shù)更是受到了大眾的全面重視。該環(huán)境下，機(jī)械數(shù)控銑床、鉆床技術(shù)、數(shù)控磨床與切割機(jī)床手段得到了快速發(fā)展。再者，機(jī)械數(shù)控沖床與彎管機(jī)在各領(lǐng)域中也實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。車削中心與數(shù)控板材加工處理中心則有了一定程度的提升。以上機(jī)械設(shè)施處理加工技術(shù)手段加快了CAD技術(shù)的更新發(fā)展步伐，令其向著工程化的方向不斷發(fā)展。加之微電子技術(shù)的有效滲透與合理應(yīng)用，使得機(jī)械數(shù)控綜合技術(shù)水平迅猛提升，漸漸完成了機(jī)械數(shù)控機(jī)床加工體系刀具的高效自動(dòng)化轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)了工件的全面更新。機(jī)械制造領(lǐng)域之中，較多數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)車間均引入了托盤站，令機(jī)械制造以及柔性化生產(chǎn)單元的應(yīng)用發(fā)展變成可能。在該基礎(chǔ)之上則完成了自動(dòng)化的操控?cái)?shù)控機(jī)床系統(tǒng)目標(biāo)，使得傳動(dòng)帶實(shí)現(xiàn)了高效的自動(dòng)化控制，并引入了工業(yè)機(jī)器人完成自動(dòng)化管理。上述單元共同組成了現(xiàn)代化機(jī)械制造管理系統(tǒng)，并創(chuàng)建形成了相應(yīng)的柔性數(shù)控系統(tǒng)制造生產(chǎn)線。伴隨自動(dòng)化手段以及現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，漸漸構(gòu)成了集成化的機(jī)械數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)，并令機(jī)械制造發(fā)展整體向著更優(yōu)質(zhì)、更健康的方向跨越式提升。

2、2機(jī)械數(shù)控技術(shù)在工業(yè)以及煤礦領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用

縱觀當(dāng)前形勢(shì)我們明確，在工業(yè)化生產(chǎn)建設(shè)的階段中，通常采用的機(jī)械數(shù)控手段會(huì)互相協(xié)作施工，而在食品加工較多生產(chǎn)線之中以及印刷造紙過程中，應(yīng)用機(jī)械數(shù)控手段更加豐富。在危險(xiǎn)性較高的生產(chǎn)環(huán)境之下以及施工條件相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，機(jī)械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用極為常見。通過機(jī)械數(shù)控手段可令基本的工業(yè)建設(shè)生產(chǎn)條件更加健全完善、快速更新。在該基礎(chǔ)之上，則可為具體生產(chǎn)部門工作人員創(chuàng)建安全有力的保障，令工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平、產(chǎn)業(yè)化程度全面提升。另外，機(jī)械數(shù)控技術(shù)的有效應(yīng)用在確保生產(chǎn)加工質(zhì)量上也頗有貢獻(xiàn)?？捎行У臏p少企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)綜合強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)適中任務(wù)量的人性化管理目標(biāo)。再者，應(yīng)用機(jī)械技術(shù)還可縮短生產(chǎn)時(shí)間，保質(zhì)保量的完成任務(wù)。針對(duì)實(shí)際加工生產(chǎn)來講，機(jī)械數(shù)控技術(shù)可借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)較多工業(yè)生產(chǎn)體系的自動(dòng)化管控，進(jìn)而令整體工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)均按照原本的流程開展。可應(yīng)用具體的傳感器裝置檢測(cè)體系做常規(guī)性的驗(yàn)證。在發(fā)掘系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤、運(yùn)行操作包含缺陷之時(shí)，則應(yīng)就不同狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的目標(biāo)。

2、3機(jī)械數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用

有效的引入機(jī)械數(shù)控手段可使汽車工業(yè)生產(chǎn)、加工零部件工序緊湊，提升工作效率。在一定層面可為汽車產(chǎn)業(yè)贏取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主動(dòng)發(fā)揮重要影響作用。特別是高效快速的機(jī)械數(shù)控機(jī)床的豐富應(yīng)用，令現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)線成功組建，體現(xiàn)了快速高效的生產(chǎn)加工特征。另外，機(jī)械數(shù)控技術(shù)手段的應(yīng)用還令汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)的擴(kuò)充生產(chǎn)規(guī)模，各類復(fù)雜汽車零件的加工生產(chǎn)更新了以往傳統(tǒng)單一的加工操作模式，令目前的機(jī)械數(shù)控技術(shù)手段向著更加規(guī)范高效的方向發(fā)展。

3、結(jié)語(yǔ)

篇3

1.1含義

數(shù)控技術(shù)作為一種高新技術(shù)，從實(shí)質(zhì)上而言，其是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的控制，以便保證機(jī)械制造過程的安全性，并提高機(jī)械制造的效率和質(zhì)量。在機(jī)械制造中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用主要是為了對(duì)機(jī)械設(shè)備的角度、速度等進(jìn)行合理的控制。與傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)相比，數(shù)控技術(shù)具備三個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即效率高、精度高、柔性自動(dòng)化。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用是以機(jī)械自動(dòng)化為基礎(chǔ)，其也是構(gòu)成機(jī)械制造集成系統(tǒng)的主要部分之一。

1.2原理

在機(jī)械制造中，數(shù)控技術(shù)屬于一種高新技術(shù)，而這種技術(shù)的應(yīng)用也是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)算、自動(dòng)控制等綜合使用的重要體現(xiàn)。從結(jié)構(gòu)方面而言，數(shù)控技術(shù)的主要構(gòu)成部分是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，而要想利用這種系統(tǒng)對(duì)不同的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制，論機(jī)械制造中數(shù)控技術(shù)應(yīng)用孫響英雙峰縣職業(yè)中專417700需要依靠存儲(chǔ)程序來實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)）作為構(gòu)成數(shù)控技術(shù)的主要部分，該系統(tǒng)主要包括CNC裝置、輸入和輸出裝置、速度控制單元及軟件等多個(gè)部分，而其中最為重要的部分是CNC裝置。CNC系統(tǒng)中的CNC裝置屬于一種特殊的電子計(jì)算機(jī)，這種裝置的使用是為了利用硬件對(duì)軟件的運(yùn)行進(jìn)行合理的控制，以便保證軟件的運(yùn)行效果。在機(jī)械制造中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用原理是將機(jī)床加工信息輸入到CNC系統(tǒng)中，再經(jīng)由電子計(jì)算機(jī)輸出到驅(qū)動(dòng)電路。另外，在數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用過程中，機(jī)械制造人員需要對(duì)該過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以便保證對(duì)機(jī)械制造過程的控制能夠更加精準(zhǔn)，機(jī)械制造的質(zhì)量和效率能夠得到有效的提升。

2數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，以及機(jī)械市場(chǎng)的激烈化發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在生活中各個(gè)行業(yè)也得到了更為廣泛的應(yīng)用，而這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用。

2.1機(jī)械設(shè)備

在機(jī)械制造中，機(jī)械設(shè)備是基礎(chǔ)條件，但其所起的作用卻極為重要。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用可以使機(jī)床加工得到更好地控制，而數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用是指利用數(shù)字化方式對(duì)機(jī)械零件加工工藝的各種信息進(jìn)行處理，并以代碼的方式對(duì)機(jī)械制造過程進(jìn)行管理，以便確保機(jī)械制造過程能夠真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化管理。在機(jī)械制造中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，以使機(jī)械制造的精度和效率能夠得到有效提升，并真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。利用數(shù)控技術(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制的優(yōu)勢(shì)在于零件加工過程比較簡(jiǎn)便，不像傳統(tǒng)操作方式那樣復(fù)雜，制造人員只要將零件加工信息輸入到存儲(chǔ)程序中，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。由此可以看出，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，不僅能夠提高機(jī)械制造的質(zhì)量及設(shè)備的運(yùn)行效率，也能夠?qū)C(jī)械制造過程進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，而這對(duì)增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的可控性有很大幫助。

2.2工業(yè)生產(chǎn)

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化發(fā)展也現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)增加了很大的難度，而對(duì)工業(yè)生產(chǎn)而言，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以使機(jī)械設(shè)備完成機(jī)械操作人員在惡劣工作環(huán)境下無法完成的任務(wù)。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅能夠提升機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，也能夠提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。比如汽車零件的生產(chǎn)由數(shù)控機(jī)械進(jìn)行控制，可以有效的提高汽車零件生產(chǎn)的質(zhì)量。汽車齒輪需要依據(jù)設(shè)計(jì)的圖紙及實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)，利用數(shù)控技術(shù)控制汽車齒輪的生產(chǎn)，可以提高汽車齒輪的契合度，也能夠提升數(shù)控機(jī)械生產(chǎn)汽車齒輪的精準(zhǔn)度。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)包含的控制單元是由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，而將工業(yè)生產(chǎn)程序輸入數(shù)控技術(shù)包含的現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，并利用計(jì)算機(jī)將指令輸送給驅(qū)動(dòng)單元，及時(shí)檢測(cè)指令輸出情況，以便保證工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。假如在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用中，操作人員存在錯(cuò)誤操作，傳感裝置會(huì)及時(shí)將信息反饋給控制單元，從而確保控制單元能夠及時(shí)的采取保護(hù)措施。一般情況下，執(zhí)行控制單元保護(hù)措施的結(jié)構(gòu)主要是由機(jī)械原件和伺服系統(tǒng)構(gòu)成。此外，在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)的使用不僅能夠減輕機(jī)械操作人員的工作壓力，也能夠提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，這對(duì)提升工業(yè)生產(chǎn)安全性有很大幫助。比如，在汽車零部件生產(chǎn)中，高速電主軸的HVM800型臥式加工中心的轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到24000r/min，而工作臺(tái)在不到1s行程就可以達(dá)到1m，這不僅提高了汽車零部件生產(chǎn)的效率，也在一定程度上增加了汽車制造企業(yè)所獲得的經(jīng)濟(jì)利益。

2.3煤礦機(jī)械

煤礦開采必須使用的設(shè)備是采煤機(jī)，而當(dāng)前煤礦開采所使用的采煤機(jī)的改良速度比較快，且具備品種多、批量小等特點(diǎn)，這也代表著采煤機(jī)生產(chǎn)技術(shù)比較簡(jiǎn)單，往往是采用焊件生產(chǎn)。在煤礦機(jī)械的焊件下料中，傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)很難得到煤礦機(jī)械制造要求，而如今所使用的數(shù)控氣割技術(shù)是利用龍骨板程序進(jìn)行采煤機(jī)焊件下料，這可以有效的提高采煤機(jī)焊件下料的安全性。

3結(jié)束語(yǔ)

篇4

1數(shù)控技術(shù)的便利性

（1）數(shù)控技術(shù)的便利性是多方面的展現(xiàn)與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用就很好地減少了機(jī)械制造中繁復(fù)的工藝流程，通過這種減少工藝流程的方法之后，那么數(shù)控技術(shù)的便利性就會(huì)完全展露無遺。

（2）數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展應(yīng)用還能夠改變機(jī)械制造中的加工工藝參數(shù)，改變了機(jī)械制造中的加工工藝參數(shù)之后，我們的機(jī)械制造將會(huì)更加的便利。

2數(shù)控技術(shù)的高效率

（1）數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾工件完成多道工序的加工，從而能確保加工的精度和減少輔助的時(shí)間；

（2）數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的發(fā)展應(yīng)用能夠高質(zhì)量的完成普通機(jī)床難以完成的復(fù)雜零件和零件曲面形狀的加工；

（3）在我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性存在一定的問題

再加上網(wǎng)絡(luò)化程度也不夠普及，只用于一些簡(jiǎn)單的程序數(shù)據(jù)傳輸，就串口通訊技術(shù)來說，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化水平不高，集成化和遠(yuǎn)程故障的排除能力較弱?？偠灾瑪?shù)控技術(shù)在我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用上還不是很成熟，需要投入更多的人力和財(cái)力，加強(qiáng)相關(guān)方面的技術(shù)人員的培訓(xùn)，不斷地吸收新技術(shù)的同時(shí)，真正做到將技術(shù)成果實(shí)踐于實(shí)際操作中。

二數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用探究

1數(shù)控技術(shù)在機(jī)床方面的實(shí)際應(yīng)用

在機(jī)床的數(shù)字化作用下對(duì)于刀具以及機(jī)械的部件以及主軸的變速等等都是由數(shù)字來進(jìn)行操作，只需要在對(duì)機(jī)械的一些零部件加工之前由編程人員把零部件的相關(guān)程序進(jìn)行編程，而后再通過程序的載體，在這一過程中如果是想改變對(duì)機(jī)械的零部件加工只要在電腦系統(tǒng)的程序中進(jìn)行修改，輸入新的程序即可，這對(duì)于傳統(tǒng)的人工調(diào)整有著很大的方便性，在效率上得到了提高。

2數(shù)控技術(shù)在汽車機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用

在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到穩(wěn)步上升過程中人們的生活水平也隨之得到了很大的提高，在對(duì)產(chǎn)品的消費(fèi)方面需求愈來愈大，在這一市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的背景下數(shù)控技術(shù)就有著其重要的作用，數(shù)控技術(shù)在汽車機(jī)械制造中得以應(yīng)用能夠在質(zhì)量上以及效率上都能夠得到有效的提高，對(duì)于汽車的零部件的加工以及新產(chǎn)品的研制都有著很好的效率提升，從而也把汽車機(jī)械的零部件加工向著集成化以及規(guī)模化的方向得到了發(fā)展。

3數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用

（1）當(dāng)前的煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中對(duì)于采煤機(jī)械的要求也已經(jīng)愈來愈高

在實(shí)際的采煤環(huán)境制約下采煤機(jī)的種類也比較的多，并且都不是大批的進(jìn)行生產(chǎn)，這就給采煤機(jī)械的制造有了很大的困難，對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械制造的技術(shù)在采煤機(jī)的單件下料問題上得不到很好的解決，而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以通過龍骨板程序進(jìn)行下料，對(duì)于在套料的選用方案上起到了很好的優(yōu)化作用，在效率提高的同時(shí)，在對(duì)機(jī)械的零部件生產(chǎn)過程中的精確度也有了很好的保障。

（2）在數(shù)控技術(shù)得到了一定程度的發(fā)展的同時(shí)

也應(yīng)當(dāng)清醒的看到一些不足之處，在長(zhǎng)期的發(fā)展過程中，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床還處在一個(gè)低檔膨脹和中檔發(fā)展遲緩以及高檔進(jìn)口的這樣一個(gè)局面，在我國(guó)的一些重要的工程方面的應(yīng)用上還是依靠于進(jìn)口的設(shè)備和技術(shù)來完成，從整體的發(fā)展上來看，我國(guó)在數(shù)控技術(shù)上的水平以及精確度和質(zhì)量、性能和其他國(guó)家相比還處于比較落后的階段，在自主創(chuàng)新能力方面還不夠，在自主產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)方面還比較的缺乏。

三結(jié)語(yǔ)

篇5

裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。

1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面［1～4］。

1．1高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。

在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

從EMO2001展會(huì)情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國(guó)的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國(guó)DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。

在加工精度方面，近10年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。

在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。

為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。

1.25軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。

當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。

在EMO2001展會(huì)上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國(guó)DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。

1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國(guó)家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國(guó)的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“ITplaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng))；德國(guó)西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。

1.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立

1.4.1關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范

如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國(guó)、歐共體和日本等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。我國(guó)在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。

1.4.2關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。

STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時(shí)間（約35％）和加工時(shí)間（約50％）。

目前，歐美國(guó)家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國(guó)的STEPTools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(SuperModel)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。

2對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)

我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國(guó)家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。

縱觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績(jī)。

a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國(guó)現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。

b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。

c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。

雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我國(guó)高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國(guó)的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國(guó)的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國(guó)外對(duì)比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)。從國(guó)際上來看，對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下。

a.技術(shù)水平上，與國(guó)外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。

b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對(duì)差；可靠性不高，商品化程度不足；國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。

c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。

分析存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面。

a.認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國(guó)外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足；對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。

b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。

c.機(jī)制方面。不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施，往往規(guī)劃理想，實(shí)施困難。

d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。

3對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考

3.1戰(zhàn)略考慮

我國(guó)是制造大國(guó)，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國(guó)制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國(guó)際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定；其次從國(guó)防安全看，西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。

3.2發(fā)展策略

從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā)，以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。

在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國(guó)家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國(guó)家之急需。

在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

對(duì)于教學(xué)安全主要是針對(duì)實(shí)踐操作部分，機(jī)床作為機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機(jī)器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓(xùn)。例如，某高校機(jī)械專業(yè)學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間由于操作失誤，直接導(dǎo)致手臂被機(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，最終不得不截肢。如何避免機(jī)械事故發(fā)生是學(xué)生在實(shí)踐操作部分最需要注意的問題，因此很多學(xué)校非常強(qiáng)調(diào)安全問題。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機(jī)床實(shí)際操作之前并沒有對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況有很清楚的了解，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此很多院校在進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)操作的時(shí)候，多是恐懼危險(xiǎn)的發(fā)生而走走形式，真正實(shí)際進(jìn)行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學(xué)校為了讓學(xué)生參加比賽而培訓(xùn)數(shù)量比較少的學(xué)生，難以達(dá)到教學(xué)計(jì)劃中關(guān)于實(shí)踐教學(xué)部分的實(shí)際要求。而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的數(shù)控教學(xué)，可以在實(shí)際操作之前充分了解數(shù)控機(jī)床面板的操作和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)運(yùn)行規(guī)律，某種意義上說就是真正的數(shù)控機(jī)床操作的演習(xí)，為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)部分做好充分的準(zhǔn)備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或者操作失誤，既不會(huì)導(dǎo)致機(jī)床的損壞，更不會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡。

二、教學(xué)效果和效率

數(shù)控程序編寫是數(shù)控類課程的主要教學(xué)內(nèi)容之一，如何正確地編寫數(shù)控程序也是數(shù)控類課程的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師主要利用PPT課間插入動(dòng)畫、圖片、文字等內(nèi)容進(jìn)行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒有充分發(fā)揮多媒體最大的功用。在講解過程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數(shù)控代碼控制刀具、機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)情況。特別是對(duì)于一些比較復(fù)雜的循環(huán)指令只是通過這樣的講解方式往往很難準(zhǔn)確地表達(dá)。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動(dòng)畫軟件制作一些比較詳細(xì)的動(dòng)畫，但是這種動(dòng)畫往往就是固定設(shè)置好的動(dòng)作，缺乏參數(shù)的變化，不能通過修改參數(shù)來觀察刀具運(yùn)動(dòng)的變化。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作，幾乎完全和實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作相同。教師在授課過程中可以編寫實(shí)際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證的過程中，可以隨時(shí)改變數(shù)控程序中的參數(shù)，來講解數(shù)控指令中參數(shù)控制刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也可以改變數(shù)控程序中的程序指令，來講解不同指令刀具的運(yùn)行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數(shù)控編程中的各種程序指令和指令中各個(gè)參數(shù)的含義。在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)模擬加工零件過程中，在操作界面的左側(cè)顯示編寫的數(shù)控程序，仿真操作過程中根據(jù)刀具的運(yùn)行軌跡，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序段，幫助學(xué)生理解程序中控制對(duì)象的運(yùn)行情況，并且利用不同的顏色來展示不同刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，在直觀地展示運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)也可以隨時(shí)更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來獲取不同的軌跡。

三、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)

篇7

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長(zhǎng)期以來，我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。

2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1性能發(fā)展方向

(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

(3)工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。

(4)實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。

2.2功能發(fā)展方向

(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。

(2)科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

(4)內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。

2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

(2)模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。

(3)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。

(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

篇8

論文摘要：本文針對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床，尤其是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床服務(wù)的現(xiàn)狀，提出了構(gòu)建數(shù)控機(jī)床綜合服務(wù)體系的意見，以期拋磚引玉。

我國(guó)數(shù)控機(jī)床在近十余年來已經(jīng)取得了較大的發(fā)展和普及，尤其是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床發(fā)展更快，在一些地區(qū)和行業(yè)初步形成了規(guī)模。然而，其服務(wù)與發(fā)展相比還不相稱，明顯滯后于發(fā)展。必須建立系統(tǒng)的綜合服務(wù)體系，數(shù)控機(jī)床才能健康持續(xù)地發(fā)展。

數(shù)控機(jī)床是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，不妨先看看普通機(jī)床的服務(wù)。由于普通機(jī)床的發(fā)展和使用歷史已經(jīng)悠久，很自然地形成了它的服務(wù)體系，而且已經(jīng)是一個(gè)成熟的、有效的體系。正因?yàn)槿绱耍藗兞?xí)以為常，反而不覺得它的存在。如果歸納一下，這個(gè)體系至少有3個(gè)要素：

培訓(xùn)上崗普通機(jī)床的操作者和調(diào)試維修人員通常都拜過師傅，由師傅帶教的。“師傅帶徒弟”就是培訓(xùn)；“滿師”就是考核合格，才有資格上崗。

人員專業(yè)化“機(jī)修工”是一個(gè)常見的職業(yè)工種，已經(jīng)普及和滲透到企業(yè)、社會(huì)。對(duì)于普通機(jī)床的調(diào)試、維修、保養(yǎng)等均有這些專職人員司職。用戶一般可以做到小修大修不出廠，有問題自我消化，很少再找生產(chǎn)廠的。

服務(wù)社會(huì)化其一是服務(wù)機(jī)構(gòu)社會(huì)化，“機(jī)修廠”是遍布各地的常見單位，它提供各類機(jī)床的專業(yè)維修服務(wù)，且不受機(jī)床的生產(chǎn)廠家、型號(hào)規(guī)格的限制；其二是技術(shù)教育社會(huì)化，各級(jí)各類工科技術(shù)學(xué)校都設(shè)置機(jī)修專業(yè)，輸送合格的通用人才。另外，“師傅帶徒弟”的方式依然存在。

數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，除普通機(jī)床作基礎(chǔ)外，一般配備有數(shù)控系統(tǒng)、自動(dòng)刀架、編碼器，有的還有變頻器、自動(dòng)送料裝置等，集中了機(jī)械、電子技術(shù)于一體。因而數(shù)控機(jī)床更加需要完善的、有效的、及時(shí)的服務(wù)。

然而，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床從機(jī)床廠剛出來就有先天不足。這是因?yàn)槲覈?guó)的機(jī)床廠自身機(jī)械技術(shù)力量雖然較強(qiáng)，但是電子技術(shù)方面較弱，電子類技術(shù)人員普遍匱乏，而配套部分又恰恰最需要運(yùn)用電子技術(shù)。機(jī)床廠對(duì)數(shù)控機(jī)床的服務(wù)從主觀上和客觀上都沒有做好準(zhǔn)備，更加談不上服務(wù)體系。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠無法獨(dú)立承擔(dān)全面的技術(shù)服務(wù)，因而配套部分的服務(wù)依賴于配套廠就不足為奇了。這樣，一方面把服務(wù)體系割裂開來，另一方面只要用戶方面反映一點(diǎn)問題，機(jī)床廠就要拉上配套廠一幫人去，結(jié)果往往又是一點(diǎn)小問題，勞民傷財(cái)，配套廠是“有苦難言”。

數(shù)控機(jī)床的用戶，絕大部分屬于機(jī)械加工業(yè)，客觀上也有電子技術(shù)力量薄弱的問題，往往只會(huì)簡(jiǎn)單操作而缺乏配套部分的維修知識(shí)，出現(xiàn)一些故障就束手無策，甚至停機(jī)待修，影響生產(chǎn)。中、高擋數(shù)控機(jī)床的人員配備相對(duì)還好一點(diǎn)，普及的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的人員配備則不夠理想，不少就是普通機(jī)床的操作人員，未經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)考核就上機(jī)操作。大家都知道沒有經(jīng)過培訓(xùn)取得“汽車駕駛證”的人是嚴(yán)禁開汽車的。對(duì)于技術(shù)含量很高的數(shù)控機(jī)床（即便是經(jīng)濟(jì)型）怎么能允許未經(jīng)培訓(xùn)考核就上崗操作呢？汽車有了故障，駕駛員大多能作前期診斷和處理，汽車修理廠也隨處可見，修理十分方便。而數(shù)控機(jī)床有了故障，自己不能處理，還只能找生產(chǎn)廠或配套廠。說到底，還是人們對(duì)數(shù)控機(jī)床服務(wù)的認(rèn)識(shí)沒有到位，觀念沒有更新，服務(wù)體系沒有構(gòu)建起來。

盡管隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，機(jī)床廠也在不斷提高和完善自己的服務(wù)，提高自身素質(zhì)，強(qiáng)調(diào)用戶培訓(xùn)，服務(wù)狀況有所改善。但是由于起點(diǎn)不高，認(rèn)識(shí)不深，自身?xiàng)l件不足，還不能從根本上解決服務(wù)問題。

因此必須盡快構(gòu)建與數(shù)控機(jī)床發(fā)展相適應(yīng)的綜合服務(wù)體系，才能加快數(shù)控機(jī)床的發(fā)展和普及。

根據(jù)我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的現(xiàn)狀，參考其他比較成熟的服務(wù)體系，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的綜合服務(wù)體系在下列要點(diǎn)上必須達(dá)成共識(shí)：

1必須由數(shù)控機(jī)床廠主動(dòng)承擔(dān)全面服務(wù)，即由機(jī)床廠承擔(dān)包括機(jī)床、配套部分在內(nèi)的全部服務(wù)，改變目前機(jī)床廠和各個(gè)配套廠分散服務(wù)的狀況。因?yàn)?/p>

機(jī)床廠是產(chǎn)品的最終完成者，直接面對(duì)用戶，承擔(dān)全面服務(wù)是理所當(dāng)然。

機(jī)床廠既然生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)是屬于必須掌握的核心技術(shù)，沒有這個(gè)基礎(chǔ)是很難參與競(jìng)爭(zhēng)的；而其他配套件如刀架、傳感器等技術(shù)對(duì)于熟悉數(shù)控技術(shù)的人來說是不難掌握的。機(jī)床廠不能長(zhǎng)期依賴配套廠服務(wù)，否則無從提高自身素質(zhì)和能力，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

控機(jī)床及其配套部分的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，質(zhì)量穩(wěn)定提高，用戶反映的問題集中在調(diào)試和維修上，由機(jī)床廠指導(dǎo)用戶使用和維修是最合適的。

數(shù)控機(jī)床使用中反映的問題是相互關(guān)聯(lián)和影響的，初期很難判斷問題在那個(gè)部分。如回轉(zhuǎn)刀架動(dòng)作失靈，就要檢查刀架、數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)床電器。如果分別由配套廠來檢查和證明自己配套部分沒有問題，或是發(fā)現(xiàn)問題解決了，各自的時(shí)間和費(fèi)用已經(jīng)浪費(fèi)了。這種看似滑稽的情況，其實(shí)是經(jīng)常發(fā)生的。

機(jī)床廠實(shí)行綜合的全面服務(wù)，提高服務(wù)人員技術(shù)素質(zhì)后，可以精簡(jiǎn)人員，提高效率。同時(shí)，減少配套單位的服務(wù)，也會(huì)得到相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，有利于降低成本。機(jī)床廠承擔(dān)全面服務(wù)后，同樣可以協(xié)調(diào)與配套單位的相互配合。轉(zhuǎn)2要強(qiáng)調(diào)培訓(xùn)考核后上崗，建立針對(duì)不同層面的培訓(xùn)體系

機(jī)床廠自身要培養(yǎng)出一支掌握機(jī)電一體化技術(shù)的隊(duì)伍，以適應(yīng)生產(chǎn)、檢驗(yàn)、服務(wù)工作。尤其要使服務(wù)人員能獨(dú)立承擔(dān)數(shù)控機(jī)床的調(diào)試及維修工作。

機(jī)床廠要強(qiáng)調(diào)對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)，要形成制度。培訓(xùn)考核合格后方可允許操作數(shù)控機(jī)床。培訓(xùn)要求是使用戶能正確使用、規(guī)范操作、能處理常見故障。擁有數(shù)控機(jī)床較多的用戶，應(yīng)盡量培訓(xùn)出專職維修人員，能獨(dú)立排除故障，做到修理基本不出廠門。

由機(jī)床行業(yè)與教育部門協(xié)調(diào)，繼續(xù)并加強(qiáng)在各類大、中專學(xué)校、技工職業(yè)學(xué)校辦好機(jī)電一體化專業(yè)，為社會(huì)輸送和儲(chǔ)備合格人才。不斷補(bǔ)充和完善針對(duì)數(shù)控機(jī)床服務(wù)的內(nèi)容。已經(jīng)從事此項(xiàng)工作的，要給以再學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和條件。

實(shí)踐已經(jīng)證明，誰(shuí)抓住了培訓(xùn)誰(shuí)就主動(dòng)，誰(shuí)就發(fā)展得快一點(diǎn)。數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家對(duì)培訓(xùn)的認(rèn)識(shí)和行動(dòng)要早些。而只有機(jī)床廠抓住了培訓(xùn)，才算是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵！

3逐步在數(shù)控機(jī)床的用戶集中地建立數(shù)控機(jī)床維修點(diǎn)

可以由機(jī)床廠自己建立，也可以發(fā)動(dòng)社會(huì)力量建立。把分散的數(shù)控機(jī)床維修力量集中組織起來，使數(shù)控機(jī)床的維修專業(yè)化、社會(huì)化，做到就地解決數(shù)控機(jī)床的維修和另配件供應(yīng)。

篇9

我國(guó)對(duì)先進(jìn)工業(yè)技術(shù)的開發(fā)有法律保障，在《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》、《高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》中明確規(guī)定：在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，大力支持節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)造、展示以及推廣，為了降低能源的耗損比率；大力推廣企業(yè)用高效率、高能源利用率的、鍋爐、電動(dòng)機(jī)、窯爐、泵類等工業(yè)設(shè)備，爭(zhēng)取開創(chuàng)更加先進(jìn)的工業(yè)檢測(cè)和工業(yè)控制技術(shù)。然而，在具體實(shí)施過程中我們需要了解面臨的挑戰(zhàn)：

1.1對(duì)機(jī)械設(shè)備的危害與干擾

從機(jī)器自身結(jié)構(gòu)來看，大部分空壓機(jī)生產(chǎn)簡(jiǎn)單有明顯的技術(shù)缺陷：輸入的壓力數(shù)大于一定值時(shí)，變頻空壓機(jī)會(huì)自動(dòng)打開導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)電力資源并且損害機(jī)器本身，繼而導(dǎo)致異步電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)和頻繁暫停，降低電動(dòng)機(jī)的使用壽命。變頻空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要很大的電流，對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，而且嚴(yán)重磨損了電器本身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承設(shè)備。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的噪音污染，電動(dòng)機(jī)周圍的工作環(huán)境比較惡劣，也對(duì)工作人員的健康產(chǎn)生不利影響，且以人為調(diào)節(jié)法來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出壓力，運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，嚴(yán)重浪費(fèi)人力資源。

1.2對(duì)機(jī)械設(shè)備相關(guān)電器的危害

對(duì)變壓器的危害表現(xiàn)在：加大銅損和鐵損，使得變壓器的溫度升高，影響絕緣；引起電動(dòng)機(jī)附加零件的發(fā)熱，引發(fā)機(jī)器本身溫度的額外升高；導(dǎo)致電容器組溫度過熱，增加中介電質(zhì)的感應(yīng)能力，嚴(yán)重的情況下可以損壞電力電容器組；對(duì)開關(guān)設(shè)備的危害，啟動(dòng)瞬間開關(guān)將會(huì)產(chǎn)生較大的電流變化，達(dá)到電壓保險(xiǎn)值直至絕緣體的破壞；在保護(hù)電氣的時(shí)候，改變電器固有屬性，引發(fā)電器動(dòng)作紊亂；引發(fā)測(cè)量?jī)x表的數(shù)據(jù)顯示誤差，降低數(shù)據(jù)精確度。

2變頻技術(shù)在機(jī)電控制方面的策略

2.1基本思路

在世紀(jì)工業(yè)過程中對(duì)變頻技術(shù)進(jìn)行較為尖端的的軟件和硬件設(shè)計(jì)，先根據(jù)傳統(tǒng)空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，全方位分析其耗能原因和工作特性，從而設(shè)計(jì)出變頻技術(shù)調(diào)速、空氣技術(shù)壓縮、壓力傳感技術(shù)提升等控制方式，根據(jù)控制電路進(jìn)行變頻器的確定以及電器初始化的設(shè)計(jì)，控制方式要用矢量控制，詳細(xì)分析矢量控制原理，對(duì)變頻矢量進(jìn)行仿真檢查，科學(xué)地改變變頻器的運(yùn)行參數(shù)。另一方面，變換變頻器的控斜參數(shù)。通過復(fù)合信號(hào)控制變頻器的輸入與輸出，可以在容器的進(jìn)口處增加電器使用流量信號(hào)記錄，容器上增加電器壓力信號(hào)，這樣可以減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的危害。

2.2具體策略

首先在系統(tǒng)線路中建立安裝濾波器，過濾掉高次諧波的干擾信號(hào)。其次是屏蔽干擾源，這是抵御干擾行之有效的方法之一，具體做法是用鋼管來屏蔽輸出線路。再次是將電機(jī)正確接地，接地時(shí)要與其他的動(dòng)力電器設(shè)備接地點(diǎn)分開。然后是對(duì)線路進(jìn)行合理布局，電動(dòng)機(jī)設(shè)備的信號(hào)線和電源線應(yīng)該盡量避開變頻器的輸入和輸出線，而其他設(shè)備的電源線和信號(hào)線也同樣要避開變頻器的輸入和輸出線，進(jìn)行平行鋪設(shè)。最后是合理使用電抗器，交流電抗器中的串聯(lián)電路減弱了輸入電路中電流對(duì)變頻器的打擊，而直流電抗器減弱了輸入電流中的高次諧波。在設(shè)置之前，電動(dòng)機(jī)電網(wǎng)中的高次諧波含量已達(dá)到40％，而安裝了濾波器之后，高次諧波的含量降到了20.6％，特別是三到八次過后，已經(jīng)低于標(biāo)準(zhǔn)含量值了。在變頻器選擇方面，需要學(xué)會(huì)優(yōu)先考慮諧波含量低且攜帶濾波器和電抗器的變頻工具。變壓機(jī)電動(dòng)機(jī)安裝時(shí)，控制信號(hào)電纜和本身的動(dòng)力電纜要有屬于各自的架構(gòu)線路的電纜結(jié)構(gòu)，做好及屏蔽措施，禁止線路交叉或者架構(gòu)紊亂，安裝時(shí)兩者要保持距離以及設(shè)立必要的防護(hù)措施，綜合達(dá)到既發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)又節(jié)能減耗的“雙贏”效果。值得我們借鑒的是，國(guó)際上針對(duì)變頻空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)重新設(shè)計(jì)了空壓機(jī)，將電機(jī)由傳統(tǒng)意義上的單相電改為三相交流電，并且具有良好的調(diào)速性能。我國(guó)目前大量生產(chǎn)和應(yīng)用的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)，如果要持續(xù)發(fā)展就必須要開發(fā)出單相電機(jī)的變頻器。最后對(duì)改造之后的空壓機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算，并進(jìn)行成本分析，驗(yàn)證是否能夠讓改造后的空壓機(jī)更加有效地節(jié)省能源。

3結(jié)束語(yǔ)

篇10

關(guān)鍵字處理器；動(dòng)態(tài)功耗；溫度監(jiān)控

1引言

隨著CPU集成度和運(yùn)行速度的不斷提高，其功耗也越來越大，導(dǎo)致CPU的運(yùn)行溫度越來越高，并成為CPU技術(shù)發(fā)展的瓶頸。CPU的溫升不僅影響CPU技術(shù)的進(jìn)一步快速發(fā)展，而且直接影響CPU的穩(wěn)定性和使用壽命。如何抑制CPU的溫升和迅速降低CPU的溫度成為CPU設(shè)計(jì)和使用的一個(gè)重點(diǎn)。

CPU設(shè)計(jì)者主要從體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、集成電路半導(dǎo)體材料選擇、CPU內(nèi)功能電路布局、CPU幾何尺寸等方面把握CPU的理論功耗和表面散熱途徑。CPU在完成設(shè)計(jì)并成為產(chǎn)品以后，在使用的過程中，它的實(shí)際功耗和散熱效率會(huì)因不同的使用環(huán)境而有所不同。CPU的使用環(huán)境包括周圍溫度、氣壓、通風(fēng)、供電電壓、時(shí)鐘頻率、散熱措施、負(fù)荷特點(diǎn)等。本文重點(diǎn)討論各種溫控技術(shù)，并且給出解決降溫的各種措施。

2影響CPU溫升的因素

CPU的溫升取決于兩大方面，一個(gè)方面是CPU工作不斷產(chǎn)生的熱量累積；另一個(gè)方面是對(duì)CPU產(chǎn)生的熱量的導(dǎo)散。熱量增加和散熱不暢都會(huì)導(dǎo)致CPU的溫度上升，并造成對(duì)CPU的損傷。

CPU的熱量來源于它的功耗，根據(jù)CPU功耗與供電電壓和工作頻率的關(guān)系可以看到供電電壓和工作頻率是影響CPU溫升的兩個(gè)重要因素。

CMOS電路CPU的動(dòng)態(tài)功耗為P=CV2f，其中C表示電路負(fù)載大小，V表示供電電壓，f為工作頻率。可見工作頻率f與芯片的動(dòng)態(tài)功耗成線性正比例關(guān)系，供電電壓V的平方與芯片的動(dòng)態(tài)功耗成線性正比例關(guān)系，對(duì)于一顆CPU來說，電壓越高，時(shí)鐘頻率越快，則功率消耗越大。因此，在能夠滿足功能正常的前提下，盡可能選擇低電壓工作的CPU能夠在總體功耗方面得到較好的效果。對(duì)于已經(jīng)選定的CPU來講，降低供電電壓和工作頻率，也是一條節(jié)省功率的可行之路。

3CPU的溫控技術(shù)[1][4][5]

3.1外部溫度監(jiān)控技術(shù)

對(duì)CPU溫度監(jiān)控通過“外部監(jiān)測(cè)”措施—即通過主板CPU插座下面的熱敏電阻來監(jiān)測(cè)CPU工作時(shí)的溫度。CPU插座內(nèi)采用立式或貼片式的熱敏電阻。整個(gè)監(jiān)測(cè)過程全部是由主板來負(fù)責(zé)，熱敏電阻直接將所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳給主板上的溫控電路，如果監(jiān)測(cè)到CPU的工作溫度超過在BIOS中的預(yù)設(shè)值時(shí)就會(huì)自動(dòng)斷電關(guān)機(jī)或報(bào)警。采用此種方式的優(yōu)點(diǎn)是體積小、價(jià)格低，使用方便，不過在監(jiān)控處理器溫度時(shí)明顯存在缺陷，比如用此類監(jiān)測(cè)方式得到的溫度往往是CPU底面的溫度，而不是內(nèi)核溫度，溫度讀數(shù)是由監(jiān)控芯片根據(jù)溫敏電阻的阻值變化計(jì)算得出，而且此類接觸式測(cè)試受外部環(huán)境影響較大。如果熱敏電阻與微處理器接觸不夠緊密，微處理器的熱量不能有效地傳送到，所測(cè)量溫度會(huì)有很大誤差。有些主板上采用SMD貼片熱敏電阻去測(cè)量微處理器溫度，其測(cè)量誤差比直立式熱敏電阻誤差更大，因?yàn)檫@種貼片元件很難緊密接觸到微處理器。故此類CPU溫控結(jié)果誤差性極大、反應(yīng)不靈敏，所得結(jié)果僅僅只供參考。這就帶來了一個(gè)十分嚴(yán)重的問題∶表面溫度不能及時(shí)反映微處理器核心溫度變化，從而形成一個(gè)時(shí)間滯后的問題。因?yàn)楹诵臏囟茸兓笠?jīng)過一段時(shí)間才能傳送到微處理器表面。相比之下，表面溫度反應(yīng)十分遲鈍，其升溫速度遠(yuǎn)不及核心溫度，當(dāng)核心溫度發(fā)生急劇變化時(shí)，表面溫度只有“小幅上揚(yáng)”。Pentium4和AthlonXP等最新的微處理器，其核心溫度變化速度達(dá)30～50℃/s，核心溫度的變化速度越快，測(cè)量溫度的延遲誤差也越大。在這種背景之下，如果再以表面溫度作為控制目標(biāo)，保護(hù)電路尚未做出反應(yīng)，微處理器可能早已燒壞。因此曾提出“TemperatureOffsetCorrection”(溫度偏差修正)的CPU內(nèi)核心溫度監(jiān)測(cè)溫度修正方案來糾正此種CPU溫控所帶來的偏差。所謂“溫度偏差修正”就是指當(dāng)系統(tǒng)采用外部測(cè)量法時(shí)，必須在測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上增加一個(gè)溫度偏差值：即BIOS中顯示的溫度值=實(shí)際測(cè)試值+溫度偏差值。這個(gè)偏差值由主板熱敏電阻、臨界溫度等因素來決定，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定以后它就是一個(gè)常量(通過刷新BIOS可以改變這個(gè)值)。這些措施在一定程度上可以減小誤差值。但是，問題仍不能得到根本性解決，比如對(duì)于突發(fā)事件(如風(fēng)扇脫落)所帶來的溫度急劇提升完全不能及時(shí)做出反應(yīng)。為此我們考慮采用內(nèi)部溫控技術(shù)。

3.2內(nèi)部溫控技術(shù)

針對(duì)外部溫度監(jiān)控技術(shù)的不足，CPU廠商在CPU內(nèi)核里面加入了一個(gè)專門用于監(jiān)測(cè)CPU溫度的熱敏二極管，將CPU溫度來引了“內(nèi)部溫控”時(shí)代。在這里整個(gè)處理器溫度監(jiān)控系統(tǒng)可分為外部控制型和內(nèi)部控制型兩種基本結(jié)構(gòu)。外部控制型監(jiān)控系統(tǒng)，其實(shí)就是主板的溫度監(jiān)控電路，它有三種基本存在形式∶一種是采用獨(dú)立的控制芯片，，這些芯片除了處理溫度信號(hào)，同時(shí)還能處理電壓和轉(zhuǎn)速信號(hào)；第二種形式是在BIOS芯片中集成了溫度控制功能；第三種形式是南橋芯片中集成溫度控制功能，目前新一代南橋芯片都有溫度監(jiān)控功能。而內(nèi)部控制型監(jiān)控系統(tǒng)則是指CPU內(nèi)核心中整合的熱敏二極管，這個(gè)熱敏二極管的正負(fù)兩極作為CPU兩個(gè)針腳直接來通過主板CPU插座和主板的溫度監(jiān)控電路相連。在整個(gè)監(jiān)控過程中，當(dāng)CPU工作時(shí)，熱敏二極管就將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)變化傳輸給主板的溫控電路，由主板的一個(gè)特定邏輯運(yùn)算電路通過所接收到的數(shù)據(jù)計(jì)算出CPU的內(nèi)核溫度，如果計(jì)算出來的溫度高于預(yù)設(shè)溫度警戒線時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)在瞬間切斷CPU核心電壓，使CPU停止工作并讓系統(tǒng)掛起來，從而可以很好地保護(hù)CPU不被燒毀。P2、P3及AthlonXP處理器都是采用了此種技術(shù)。這種方法反饋回來的溫度并不是很準(zhǔn)確，往往要比CPU核心溫度低5度左右。為防止它的處理器過熱燒毀推出了S2K總線斷開技術(shù)：即當(dāng)處理器內(nèi)核溫度過高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出一個(gè)HALT指令(HALT改指令的意思是在沒有要處理的指令和數(shù)據(jù)時(shí)將處理器掛起)，當(dāng)CPU接收到HALT指令時(shí)，處理器會(huì)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的等待模式，這種模式只需要消耗較小的功率。

通過在CPU內(nèi)核整合熱敏二極管來控溫已經(jīng)是一種能很準(zhǔn)確監(jiān)控CPU核心溫度的方法了，而且配合主板的溫控電路就能即時(shí)保護(hù)過熱的CPU，使其不至于在風(fēng)扇突然停轉(zhuǎn)或意外脫落時(shí)CPU被燒掉。但此類內(nèi)部溫控技術(shù)存在一個(gè)弊端，那就是在CPU溫度過高時(shí)通過直接關(guān)閉電腦來達(dá)到保護(hù)的目的，這樣會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)因?yàn)槲茨芗皶r(shí)保存而丟失，忽略了數(shù)據(jù)的價(jià)值往往要比一個(gè)CPU的價(jià)值要高的可能性。而且熱量不穩(wěn)定可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，如果電腦死機(jī)或程序進(jìn)入死循環(huán)，就會(huì)失去監(jiān)控作用，也就無法保護(hù)微處理器了。

3.3熱量控制電路

為彌補(bǔ)第一代內(nèi)部溫度監(jiān)控技術(shù)的不足，Intel在Northwood核心P4中引入了第2代內(nèi)部溫度監(jiān)控技術(shù)—熱量控制電路(ThermalControlCircuit，英特爾又將它命名為熱量監(jiān)視器(ThermalMonitoring))。P3、AthlonXP的溫控電路的特點(diǎn)是內(nèi)部?jī)H擁有一個(gè)熱敏二極管不同，而Northwood核心P4的熱量控制電路擁有兩套熱敏二極管。其中一套熱敏二極管偵測(cè)CPU的溫度值并傳輸給主板上的硬件監(jiān)控系統(tǒng)，這套裝置像傳統(tǒng)的內(nèi)部溫控技術(shù)一樣通過關(guān)閉系統(tǒng)來保護(hù)CPU，不過只是在緊急情況才會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。第二套熱敏二極管放置在CPU內(nèi)核溫度最高的部位，幾乎觸及ALU單元，并作為熱量控制電路的一個(gè)組成部分。在CPU工作中，這兩套熱敏二極管的電阻會(huì)因溫度而變化，因此通過它的電流也會(huì)隨著CPU的核心溫度而變化，通過與內(nèi)設(shè)參考電流的比較，系統(tǒng)能夠判斷當(dāng)前電流是否達(dá)到了臨界點(diǎn)。如果CPU最熱的地方超過一定值，第二套熱量溫控裝置會(huì)發(fā)送一個(gè)PROCHOT#信號(hào)使熱量控制電路系統(tǒng)開始工作，通過減小CPU的負(fù)載來降溫，其實(shí)這套熱敏二極管起到波動(dòng)調(diào)節(jié)作用。Pentium4的熱量控制機(jī)制并非是減少時(shí)鐘頻率，而是減少其輸出的有效工作頻率。當(dāng)溫度正常的時(shí)候，ALUs(算術(shù)邏輯運(yùn)算器)將會(huì)接受到一定的頻率。但當(dāng)主板檢測(cè)到CPU的核心溫度達(dá)到一個(gè)特定的臨界值時(shí)，熱量控制電路就開始發(fā)送PROCHOT#信號(hào)，將空置的時(shí)鐘周期插入到正常的時(shí)鐘周期內(nèi)，發(fā)送到CPU的調(diào)節(jié)信號(hào)如圖1所示。

圖1發(fā)送到CPU的調(diào)節(jié)信號(hào)

PROCHOT#激活的無效周期會(huì)將某些正常時(shí)鐘周期省略掉，使得最終發(fā)送給CPU邏輯運(yùn)算單元的信號(hào)頻率就會(huì)有所降低，從而通過降低CPU的工作效能來達(dá)到降溫的目的。隨著溫度的降低，熱量控制電路將會(huì)開始減少空時(shí)鐘周期的數(shù)量以使CPU返回它原來的工作模式。只要CPU核心溫度比臨界值低1度時(shí)，熱量監(jiān)視器就會(huì)停止發(fā)送過熱信號(hào)。熱量控制單元就會(huì)停止產(chǎn)生空的時(shí)鐘周期，CPU的性能也就恢復(fù)到正常值，過熱保護(hù)系統(tǒng)被激活只需十幾億分之一秒，我們還可以在Pentium4主板的BIOS中選擇超警戒溫度來進(jìn)行控制。當(dāng)處理器的任務(wù)周期(dutycycle)占全部周期的比例越大說明處理器的工作效率越高，其可以調(diào)節(jié)的比例在12.5%到87.5%之間，選擇的數(shù)值越小，則任務(wù)周期的比例越小，效率降幅反而越大，我們還可以利用PROCHOT#引腳功能保護(hù)主板的其它元件。當(dāng)供電模塊的溫度超出警戒溫度時(shí)，監(jiān)控電路輸出低電平到PROCHOT#，從而激活TCC，通過降低微處理器功耗來達(dá)到保護(hù)供電模塊及主板其它元件的目的。

4抑制CPU溫升的措施

4.1風(fēng)冷散熱系統(tǒng)

風(fēng)冷散熱系統(tǒng)由散熱片和風(fēng)扇構(gòu)成，判斷散熱片的好壞的重要依據(jù)是表面積的大小，采用眾多的鰭片來提高散熱效果。散熱片的內(nèi)部和邊緣需要設(shè)置合理的導(dǎo)風(fēng)通道，散熱片的切割面要磨光，以使其能與CPU表面完全結(jié)合。滾珠軸承的壽命、噪音、發(fā)熱量遠(yuǎn)較含油軸承好。工作電壓為12v，耗電量在十瓦之內(nèi)。不少人認(rèn)為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越高，那么在同一時(shí)間內(nèi)，從CPU上帶走的熱量就越多，這樣CPU就越容易冷卻，事實(shí)并不是如此。如果風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速超過其標(biāo)準(zhǔn)值，那么風(fēng)扇在長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷情況下運(yùn)行時(shí)，從CPU上帶走的熱量就比在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量小，這樣時(shí)間運(yùn)行得越長(zhǎng)，熱量差也就越大，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不但不能起到良好的冷卻效果，反而使CPU溫度大幅提升；況且，散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，可能在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪音就越大，嚴(yán)重的話可能讓風(fēng)扇或者CPU報(bào)廢；另外，要想讓風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須有較大的功率來提供動(dòng)力源，而高動(dòng)力源是從主板和電源中的高功率中獲得的，主板和電源在超負(fù)荷功率下就會(huì)經(jīng)常引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越高冷卻效果越好的說法是不成立的。從理論上分析，風(fēng)扇功率越大散熱效果應(yīng)該越好，但這樣的理論成立是在一定的前提之下的，也就是說在風(fēng)扇的運(yùn)行功率不超過額定運(yùn)行功率的條件下，功率越大的風(fēng)扇通常它的風(fēng)力也越強(qiáng)勁，散熱的效果也越好。而風(fēng)扇的功率與風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速又是直接聯(lián)系在一起的，也就是說風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)扇也就越強(qiáng)勁有力。不能片面地強(qiáng)調(diào)高功率，這需要同計(jì)算機(jī)本身的功率相匹配，如果功率過大，不但不能起到很好的冷卻效果，反而可能會(huì)加重計(jì)算機(jī)的工作負(fù)荷，從而會(huì)產(chǎn)生惡循環(huán)，最終縮短了CPU風(fēng)扇的壽命。因此，用戶在選擇CPU風(fēng)扇時(shí)，不能錯(cuò)誤認(rèn)為風(fēng)扇功率大其散熱效果肯定會(huì)好，而應(yīng)該根據(jù)夠用原則來選擇與自己電腦相匹配的風(fēng)扇。并且在選擇好風(fēng)扇之后能夠根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的機(jī)箱，從而更好地降低CPU的溫度。

4.2半導(dǎo)體散熱系統(tǒng)

半導(dǎo)體制冷器由許多N型和P型半導(dǎo)體材料排列組成，N、P之間是銅、鋁等金屬材料，外面是絕緣和導(dǎo)熱良好的陶瓷片。通電后，電子由負(fù)極出發(fā)，經(jīng)P型半導(dǎo)體吸收熱量，至N型半導(dǎo)體放出熱量。冷端接到CPU，熱端接到散熱片，由風(fēng)扇將熱量排出。這種散熱系統(tǒng)消耗功率為10w至50w，增加了微機(jī)電源負(fù)擔(dān)，本身產(chǎn)生大量熱，容易造成半導(dǎo)體散熱片的高溫?zé)龤?，低溫一面容易產(chǎn)生露。

4.3液氮散熱系統(tǒng)

液氮散熱系統(tǒng)的工作原理是將主板、CPU等部件密封于一個(gè)空間里并抽成真空，CPU被內(nèi)部充滿液態(tài)氮的玻璃容器密封。進(jìn)行類似水冷的循環(huán)散熱。，它的特點(diǎn)是冷卻能力強(qiáng)，但制造工藝復(fù)雜，容易結(jié)霜產(chǎn)生露水。

4.4軟件降溫

軟件降溫利用了CPU“空閑掛起”指令進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)了CPU的降溫及功耗的降低。“空閑掛起”就是指在一段時(shí)間內(nèi)沒有接收到指令，CPU自動(dòng)進(jìn)入低耗能的休眠狀態(tài)，降溫軟件縮短了CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)的等候時(shí)間，從而減少了熱量的產(chǎn)生。降溫軟件占用約1%至3%的系統(tǒng)資源，使CPU下降3至10℃。但是當(dāng)CPU進(jìn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)的工作時(shí)，CPU能夠得到“空閑掛起”的機(jī)會(huì)不大，這種情況下，軟件降溫的作用便失去了。

5結(jié)論

本文從CPU升溫的因素說起，接著詳細(xì)地介紹了當(dāng)前幾種主要的CPU溫控技術(shù)，并分析每種溫控技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，接著介紹了當(dāng)前的幾種主要的CPU降溫措施。

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