数控技术的发展及历史省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,无忧,PPT,整理发布,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,无忧,PPT,整理发布,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,数控机床发展及历史,第1页,数控机床产生及发展,数字控制机床是用数字代码形式信息,(,程序指令,),，控制刀具按给定工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工机床，简称,数控机床,。,优点,：数控机床含有广泛适应性，加工对象改变时只需要改变输入程序指令；加工性能比普通自动机床高，能够准确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂工件，并能取得良好经济效果。,伴随数控技术发展，采取数控系统机床,品种,日益增多，有,车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床,等。另外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工,加工中心、车削中心,等。,第2页,1946,年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了,可增强和部分代替脑力劳动工具,。它与人类在农业、工业社会中创造那些只是增强体力劳动工具相比，起了质飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。,6,年后，即在,1952,年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质改变。近半个世纪以来，数控系统经历了,两个阶段,和,六代发展,。,第3页,两个,阶段,第4页,第一个阶段,1,、,数控（,NC,）阶段（,1952,1970,年）,早期计算机运算速度低，对当初科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制要求。人们不得不采取数字逻辑电路,搭,成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（,HARD-WIRED NC,），简称为数控（,NC,）。,第5页,2.,计算机数控（,CNC,）阶段（,1970,年现在）,因为计算机技术发展，在,20,世纪,70,年代采取计算机控制计算机数控系统,(,简称,CNC),产生,使数控装置进入了以计算机化为特征第二阶段。,计算机数控阶段也经历了三代。即,1970,年第四代,-,小型计算机；,1974,年第五代,-,微处理器和,1990,年第六代,-,基于,PC,（国外称为,PC-BASED,）。,还要指出是，即使国外早已改称为计算机数控（即,CNC,）了，而我国仍习惯称数控（,NC,）。所以我们日常讲,数控,，实质上已是指,计算机数控,了。,第二个阶段,第6页,六代的发展,六代的发展,第7页,1.,第一代数控机床,采取数字技术进行机械加工,，最早是在,40,年代初，由美国北密支安一个小型飞机工业承包商派尔逊斯企业（,ParsonsCorporation,）实现。他们在制造飞机框架及直升飞机转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线影响，使得加工精度到达,0.0381mm,到达了当初最高水平。,1948,年，美国帕森斯企业接收美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板加工设备。因为样板形状复杂多样，精度要求高，普通加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床构想。,第8页,1949,年，该企业在美国麻省理工学院（,MIT,）伺服机构研究室帮助下，开始数控机床研究，并于,1952,年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成三坐标数控铣床，,很快即开始正式生产，于,1957,年正式投入使用。这是制造技术发展过程中一个重大突破，,标志着制造领域中数控加工时代开始。,数控加工是当代制造技术基础，这一创造对于制造行业而言，含有划时代意义和深远影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术研究和发展。当初数控装置采取是电子管，体积庞大，功耗高，所以除了在军事部门使用外，在其它行业没有得到推广使用。,第9页,2.,第二代数控机床,1959,年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代,，体积缩小，成本有所下降；到了,1960,年以后，,点位控制数控机床得到了快速发展。,因为点位控制数控系统比起轮廓控制数控系统要简单得多。所以，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到,1966,年实际使用约,6000,台数控机床中，,85%,是点位控制机床。,在此期间，,数控机床发展中产生了加工中心。,加工中心是一个含有自动换刀装置数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序加工。这种产品最初是在,1959,年,3,月，由美国卡耐,;,特雷克企业（,Keaney&TreckerCorp.,）开发出来。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，依据穿孔带指令自动选择刀具，并经过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件装卸时间和更换刀具时间。,加工中心,现在已经成为数控机床中一个非常主要品种，不但有立式、卧式等用于箱体零件加工镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工车削中心、磨削中心等。,第10页,3.,第三代数控机床,1965,年，,出现了第三代集成电路数控装置,，不但体积小，功率消耗少，且可靠性提升，价格深入下降，促进了数控机床品种和产量发展。,1967,年，英国首先把几台数控机床连接成含有柔性加工系统,，这就是所谓柔性制造系统（,FlexibleManufacturingSystemFMS,）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。柔性加工系统出现后使数控机床加工能力和利用范围愈加广泛。,第一代数控机床、第二代数控机床、第三代数控机床数控系统是硬件数控（,NC,），是数控机床发展第一阶段,。因为计算机技术发展，,在,20,世纪,70,年代采取计算机控制计算机数控系统,(,简称,CNC),产生,使数控装置进入了以计算机化为特征第二阶段,。计算机数控系统是用一台计算机代替先前硬件（逻辑电路）数控所完成功效，所以，他是一个以计算机运行控制程序，执行对机床运动数字控制功效。,第11页,4.,第四代数控机床,1970,年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统关键部件，从此进入了,计算机数控（,CNC,）阶段,。但此时数控装置内装是小型计算机，中规模集成电路，当初小型机可靠性不是很理想。,第12页,5,.,第五代数控机床,1971,年，美国,INTEL,企业在世界上第一次将计算机两个最关键部件,-,运算器和控制器，采取大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（,MICROPROCESSOR,），又可称为中央处理单元（简称,CPU,）。,到,1974,年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器微型计算机数控装置,(,简称,MNC),，这是第五代数控系统。,第五代与第三代相比，数控装置功效扩大了一倍，而体积则缩小为原来,1/20,，价格降低了,3/4,，可靠性也得到极大提升。到微处理器被应用于数控系统是因为小型计算机功效太强，控制一台机床能力有富裕（故当初曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采取微处理器经济合理。,不过早期微处理器速度和功效虽还不够高，但能够经过多处理器结构来处理,。,第13页,80,年代初，伴随计算机软、硬件技术发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序数控装置；数控装置愈趋小型化，能够直接安装在机床上；,数控机床自动化程度深入提升，含有自动监控刀具破损和自动检测工件等功效,。伴随数控机床发展，现在以出现五轴联动数控机床，能够加工愈加复杂工件，而且加工精度也越来越高。,而且在,80,年代，,国际上出现了,1,4,台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置柔性制造单元（,FlexibleManufacturingCellFMC,）。,这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到,FMS,或更高级集成制造系统中使用，使数控机床利用愈加广泛。,第14页,6.,第六代数控机床,到了,1990,年，,PC,机,(,个人计算机,国内习惯称微机,),性能已发展到很高阶段,能够满足作为数控系统关键部件要求，故,第,6,代数控系统组要是基于个人基于,PC,（国外称为,PC-BASED,机。,其优点主要有：（,1,）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可到达,5,万小时以上；（,2,）基于,PC,平台，技术进步快，升级换代轻易；（,3,）提供了开放式基础，可供利用软、硬件资源丰富，使数控功效扩展到很宽领域（如,CAD,、,CAM,、,CAPP,，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）；（,4,）对数控系统生产厂来说，提供了优良开发环境，简化了硬件。,第15页,数控机床的变化如下,第16页,从第四代数控系统到第六代数控系统，系统元件及电路组成主要改变有以下几方面：,1,.1970,年，内装小型计算机，中规模集成电路；,2,.1974,年，内装微处理器,NC,字符显示，故障自诊疗；,3,.1979,年，超大规模集成电路，大容量储存器，可编程接口，遥控接口；,4,.1981,年，人机对话，动态图形显示，实时软件精度赔偿，适 应机床无人化运转要求。,5,.1987,年，,32,位,CPU,，可控,15,轴，设定,0.0001mm,进给速度,24m/min,，带前馈控制交流数字伺服、自能化系统。,6,.,利用,RISC,技术,64,位系统,7,.,微机开放式,CNC,系统,第17页,我国现实状况,第18页,数控机床现实状况,当前，中国机床工业厂多人众。,年，金切机床制造厂约,358,家,(20.6,万人,),，成形机床制造厂,191,家,(,约,6.5,万人,),，共计,549,家,(27.1,万人,),。其中生产数控金切机床约,150,家，生产数控成形机床约,30,家，共计约,180,家，占厂家总数,1/3,。,年金切机床产量,19.2,万台，内数控金切机床,17,521,台，约占,9%,。,总来说：数控机床产量不停增加，,年为,1991,年,3.6,倍；进口量增加较快，达,29,倍，出口量有所增加，但数目较小，为,4.8,倍；数控机床消费量增加较快，达,7.9,倍。产量满足不了社会发展需求。,从金额上看，,年数控机床进口,17,679,台，计,14.1,亿美元，出口,2,509,台，计,0.44,亿美元，进口额为出口额之,32,倍。进口大、出口小。,第19页,中国发展数控机床存在主要问题,中国于,1958,年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为,两大阶段,。在,19581979,年间为第一阶段，从,1979,年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础微弱、配套件不过关情况下，一哄而上又一哄而下，曾,三起三落,、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在问题是盲目性大，缺乏实事求是科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共,11,国,(,地域,),引进数控机床先进技术和合作、合资生产，处理了,可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。,第20页,在,20,余年间，数控机床设计和制造技术有较大提升，主要,表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护人才；,经过,合作生产先进数控机床,，使设计、制造、使用水平大大提升，缩小了与世界先进技术差距；经过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工数控机床，供给国内市场需求，但,对关键技术试验、消化、掌握及创新却较差,。至今许多主要功效部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床水平差距很大。存在主要问题包含：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样指导；严重缺乏各方面教授人才和熟练技术工人；缺乏深入系统科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，即使厂多人众，但形成不了协力。,第21页,中国加速数控机床产业发展之路,中国今后要加速发展数控机床产业，,既要,深入总结过往经验教训，切实改进存在问题，,又要,认真学习国外先进经验，沿正确道路前进。提议切实做好以下几点：,中国厂多人众，极需正确方针、政策对数控机床发展进行有力指导。应学习美、德、日经验，政府高度重视、正确决议、大力扶植。,在方针政策上,，应考究科学精神、经济实效，以切实提升生产率、劳动生产率为标准。,在方法上,，深入用户，精通工艺，低中高档并举，学习日本，首先处理量大而广中等数控机床，批量生产，占领市场，降低进口，扩大出口。,在步骤办法上,，必须使国产数控系统先进、可靠，狠抓产品质量与配套件过关，打好技术基础。,近期,重在打基础，建立信誉，扩大国产数控机床国内市场份额，,远期,寻求赶超世界先进水平，大步走向世界市场；,第22页,必须狠抓根本，坚持“,以人为本,”，加速提升人员素质、培养各种教授人才，从根本上改变当前低效、落后状态。人是一切事业成败根本，层层都要重视“,培才、选才、用才,”，建立学习型企业，树立企业文化，加速培育新人，培训在职人员，建立师徒相传制度，举行各种技术讲座、训练班和专题讨论会，甚至聘请外国教授、顾问等，尽力提升数控。,第23页,今天主要数控机床,第24页,数控机床分类,按工业用途分类,（,1,）数控车床（,NC Lathe,）,（,2,）数控铣床,(NC Milling Machine),（,3,）数控钻床,(NC Drilling Machine),(4),数控镗床,(NC Boring Machine),（,5,）数控齿轮加工机床,(NC Gearing Holding Machine),（,6,）数控平面磨床,(NC Surface Grinding Machine),（,7,）数控外圆磨床,(NC External Cylindrical Grinding Machine),（,8,）数控轮廓磨床,(NC Contour Grinding Machine),第25页,数控机床分类,（,9,）数控工具磨床,(NC Tool Grinding Machine),（,10,）数控坐标磨床,(NC Jig Grinding Machine),（,11,）数控电火花加工机床,(NC Dieseling Electric,Discharge Machine),（,12,）数控线切割机床,(NC Wire Discharge Machine),（,13,）数控激光加工机床,(NC Laser Beam Machine),（,14,）数控冲床,(NC Punching Press),（,15,）加工中心,(Machine Center),（,16,）数控超声波加工机床,NC Ultrasonic Machine),（,17,）其它（如三坐标测量机等）,第26页,数控机床图片,Computer Numerical Control(CNC)Lathe,数控车床,Computer Numerical Control(CNC)Mill,数控铣床,第27页,XK714,数控铣床,法国,SMP,五轴数控刀具磨床,第28页,Computer Numerical Control(CNC),Machining Center,数控加工中心,Wire Electrical Discharge Machine,简称,Wire EDM,电火花线切割机床,CNC EDM Machine,数控电火花线切割机床,Flexible Manufacturing System,简称,FMS,柔性制造系统,第29页,高速高精度加工中心机,国产,2MKM95160,系列数控精密立式万能磨床,五轴联动加工中心 五轴联动数控铣床,小型精密直排刀式数控车床,第30页,AX3 TLF 5,轴数控深孔钻、铣复合机床,CNC,刀塔式电脑车床,gt-45,GD100,桥式,数控钻床,TK6111,数控卧式铣镗床,第31页,Thank,you,第32页,