目前来说数控机床的现状情况是什么样的

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-17
中国数控机床的发展现状怎样?

高端机床领域,比如五轴机床,发展起步较晚,还有许多问题有待突破。数控机床行业如今面临的一个严峻问题,就是高端数控机床进口占主导。从数控机床进口量的相关数据来看,2012年11月起,我国数控机床进口量整体呈现下行趋势,然而进口价却一直在上升,这可以表明高端数控机床进口量持续上升。不说机床本身,数控机床是机床实现自动化智能化的主要产品,其数控系统的水平是判定数控机床水平高低的一个重要指标。然而,中国90%的数控系统都需要从国外进口。国产数控系统,尤其是高档数控系统与国外技术相比,无论是加工精度、稳定性还是可靠性方面,差距依然十分明显。

  数控技术的现状与展望

  数控技术和数控机床是制造业现代化的基础,是一个国家综合国力的重要体现。近几年来,在引进消化国外数控技术的基础上,我国已生产出自主版权的数控系统和数控机床,但是中、高档以上的数控系统仍然是以进口产品为主。研究数控系统及技术的现状与未来发展方向,将对开发中高档的数控产品,扩大数控机床市场份额起到重要作用。

  1 数控系统的硬件技术发展迅速
  随着集成电路及计算机技术的迅猛发展,给数控硬件技术更新换代注入新的活力,现代数控系统普遍采用超大规模集成电路(VLSI)、专用芯片(ASIC)及数字信号处理(DSP)技术。在电气装联上广泛采用表面安装(SMT)、三维高密度(three dimensional high density)技术。极大的提高系统可靠性。高速高性能存储技术,比如闪烁存储(flash memory),移动存储(PCMCIA card)等极大的方便用户。TFT LCD技术使显示装置趋于平板化,更便于机电一体化安装并改善人机界面。作为数控系统核心的处理器广泛采用64位以上的高速RISC CPU,保证高速、高精度的数控加工。
  以日本FANUC 16i/18i和160i/180i为例,已形成超小、超薄型控制器,主控板仅名片一样大小,主处理采用Pentium芯片。CNC和伺服采用50M/S的高速串行总线。用光缆连结I/O模块,采用分散配置,便于机电一体化。在通讯方面采用PCMCIA存储卡和外部计算机,或采用调制解调器,用电话和个人机通讯。


  2 体系结构向开放式发展
  开放式数控的讨论已有好些年了,但是应该看到,对于“开放式结构”至今没有一致性的定义。某些用户认为开放式表示能够接受当地使用的通信协议;而另一些用户认为开放式意味着所有控制器操作界面完全一致;对机床应用工程师而言,开放式意味着对刀架移动,传感器和逻辑控制有标准的输入/输出接口;对大公司和大学的研究工程师来说,开放式意味着以上这些均来自随即拿来就用的积木块。由于来自最终用户和集成商(机床厂)的压力,开放式结构的开发工作正在向前发展并将持续下去。目前的一个积极成果即是基于PC的CAC,即PC—based。
  世界上一些著名的数控制造商纷纷推出PC—based CAC系统,例FANUC公司的FANUC160/180,西门子公司的Siemens 840Di,FAGOR公司的FAGOR8070。由于采用了工业级PC机及桌面操作系统Windows,DOS等,其丰富的软、硬件资源给用户带来诸多的方便。
  应看到,在数控加工这种强实时环境中,使用商用操作系统Win,DOS等,尚未得到业界的完全认可。在理论上没有证明比现有传统的CNC来得优越。


  3 实时操作系统进入CNC
  严格意义上说,数控控制软件中包含着实时操作系统的思想,例如任务调度、存储器管理、中断处理等。但这种技术是隐含的。是和数控应用程序比如插补,伺服、译码等混合的。每一个数控系统都是独特的,不透明的。这种情况对于最终用户和系统集成商而言带来诸多不便。在“开放式数控”呼声日益高涨的今天研究实时操作系统在CNC软件中的应用是顺理成章的事。特别是最近嵌入式实时操作系统的技术发展迅猛,这对于数控控制软件的开发将产生革命性的影响。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统,将插补、伺服、译码、数据处理等数控应用软件往上“挂”,最终移植到一个硬件环境中去,形成最终用户“中意”的数控系统,也就是“个性化的”CNC系统,这恐怕是“开放式”数控的主要方向。


  4 现场总线技术开始广泛使用
  现场总线(field bus)实质上是工控网络中的低档产品。因为底层设备通信有以下特点:

  1.通信环境恶劣,可能受到温度、湿度变化、尘埃、电压波动、机械振动、电磁场干扰等因素影响;

  2.信息传递主要是设备与设备之间,故对通信可靠性要求高;

  3.通信内容和时间一般可以预先设定,随机、自发产生的信息相对较少,这可使通信协议大大简化;

  4.由于有较多的监控信息,实时性要求高;

  5.要求有一定有故障诊断和容错能力,以防止不必要的系统故障;

  6.距离短,频度高。
  基于上述特点,底层设备互连网络通常采用协议简单、响应迅速、可靠性高的主一从通信方式,使用工控网络中的低档产品例如现场总线。
  西门子公司的profibus首先应用在802D中低档数控系统中。对802D而言,24V电源为心脏,PCU模块为大脑,profibus为神经。因为PCU和I/O以及伺服系统(I/O模块例PP1、PP2,伺服系统为611U)的连结构依靠profibus。PCU为主站,PP1、PP2,611U为从站,并均有节点地址。
  FAGOR公司的SERCOS主要用于CNC和伺服系统的通讯且采用光缆。最高传输速率为4M baud。SERCOS将CNC(8055,8070)和主轴、座标轴驱动连结起来,每个节点亦有相应地址。FAGOR8070开始,CNC和I/O的连结采用CAN总线。
  FANUC I/OLink是CNC连结扩展I/O的现场总线。


  5 PLC功能继续增强
  可编程控制器在数控机床上主要完成MST功能。即除了主运动以外的辅助功能,目前PLC在数控机床上的功能正在逐渐扩大:

  1)可通过报警文本编辑产生个性化的诊断页面;

  2)PLC直接控制坐标轴;

  3)在系统配置和初始化时发挥作用,这个作用对西门子系统的PLC最为明显。PLC的基本程序在机床调整时激活机床操作面板MCP并设置通道和主轴、坐标轴。通道相当FANUC中的Head。

  4)通过PLC提供的宏参数和CNC系统参数可在PLC和零件加工程序之间传递信息,???以完成某些特定功能。即PLC已经渗透到零件加工程序的编辑中去。
  单独的PLC已经可以完成全部的CNC功能,这已经成为现实。但就目前而言,PLC主要还是在数控系统配置机床上时起一个“接口”作用,包括MST功能,诊断功能等,这种功能正在不断扩大。


  6 CNC的通讯、网络功能不断扩大
  从早期的DNC,RS232、422、485一直到目前的MAP,Ethernet等,数控机床的网络通讯功能在不断增强。为解决大容量零件加工程序的传递和存储,一是可采用DNC中的前端机进行分配和传输,即形成DNC主机——前端机——CNC的三层模式。而一台前端机可控制多台CNC。另外一种,对于带PCMCIA卡的CNC系统,可利用该存储卡传递加工程序(一张卡为5M~8M)。第三种最简单的方法可利用CNC和后台编辑功能,在切削时同时传递零件加工程序。
  CNC的通讯功能还有一个目的是上传数控机床的状态及故障信息,以便上位机监控并进行故障诊断。西门子840D/810D可以通过电话线、ISDN、Internet、GSM或LAN、WAN、Intranet和上位机通讯,进行远程诊断。但需安装远程诊断软件、调制解调器,并有电话线。MAZAK公司的MAZATROL640等亦具有这种功能。


  7 数字式交流伺服成为主流
  数字式交流伺服系统体积小,性能好,调试方便,克服了过去模拟伺服系统用电位器调节的不便。通过数字设定可优化速度,电流环,可进行转矩限制,进行加减速控制,另外可以和外部计算机通讯,备份伺服参数,并在上位机显示电流,扭矩波形,便于观察。


  8 数控系统开发环境越来越好
  数控系统如何安装在机床上,这就是数控系统的开发环境。除硬件联结之外主要有二个方面的问题,一个是PLC梯形图的编写,另一个是机床参数的确定。前者主要解决辅助功能的匹配,比如机床冷却、润滑、主轴正、反转,机床操作面板的适配。而后者主要匹配机床的主运动,例如进给速率,加减速,行程限制等。这里谈一下PLC梯形图的开发问题。最早时候,数控机床的梯形图是由CNC工程师根据机床的功能编写的。编译完以后再插入到数控软件中去,随着数控技术的普及,原先由数控系统制造商垄断的接口软件开发已转移到机床厂或数控集成商。大家根据CNC制造商提供的集成方法和文件自行开发,大大促进了数控技术的发展和普及。现在为了减轻机床厂和系统集成商编写梯形图的负担,西门子公司在802D系统中提供了PLC应用程序实例和子程序库说明,最终用户在编写梯形图时,只要利用参数调用就可以完成梯形图的编写,方便了用户并节约了时间。
  CAPP内容渗入到CNC亦是目前的发展方向,这样有助于加工效率和产品质量的提高。PC—based CNC的出现为CAPP内容的渗透创造了有利条件。
  由于数控控制软件目前没有公开,因此最终用户在进行二次开发时始终处于一种被动状态。可以设想一下,未来的数控控制软件是机床厂或系统集成商可以自由装配的。就象目前的PLC梯形图开发一样自由自在。那么真正的个性化的数控机床将会被每个高水平的集成商或最终用户开发出来。这样的数控集成环境才是最美好的。嵌入式实时操作系统特别是源码公开的Linux嵌入式实时内核的出现为这种前景产生了希望。


  9 数控相关技术和社会服务体系正逐步完善
  数控相关技术,首推CAD/CAM,目前商用的CAD/CAM软件十分丰富,UG—11,pro—E,solidworks�mastercam等已十分普遍。将将工艺设计(CAPP)内容融合进去,给用户提供典型工艺方案以供选择。所生成的数控零件加工程序更符合实际需要。目前存在的一个普遍问题是CAD/CAM软件产生的二进制文件(刀位文件)均要经过后置处理转化为字符串文件,供给数控机床使用。而这些零件加工程序一进入数控系统后又还原成二进制文件以供插补等运算。这种信息传递的过程很难做到高效、优质、快捷。期待着一种CAD/CAM/CNC的高效信息传递方式,这里还有好长的路要走。
  数控技术的发展离不开整个社会服务体系的完善,包括人材培训,维修服务等方面的配合。2002年10月国家劳动和社会保障部启动机电类高层次技能型人材培训工程,包括数控加工和维修人员。2002年5月中国机电装备维修与改造技术协会授权开展数控维修改造企业资质认证工作,首批11家企业已通过认证。随着制造业在中国的地位日益提高,市场需求不断增长,数控行业将迅速的发展,为中华民族的复兴做出更大的贡献。

目前,欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程,而中国从20世纪80年代开始起步,仍处于发展阶段,中高端国产化还尚未实现。
受益于我国汽车、航空航天、船舶、电力设备、工程机械等行业快速发展,对机床市场尤其是数控机床产生了巨大需求,数控机床行业成长迅猛。据前瞻产业研究院发布的《数控机床行业战略规划和企业战略咨询报告》统计,2014—2016年,我国数控机床销售收入均超过2400亿元;2016年,我国数控机床销售额为2630.4亿元,同比增长7.69%。预计到2023年,我国数控机床行业的市场规模将超5000亿元。
就市场销售规模前景来看,2017-2022年,我国数控机床由于技术发展以及下游市场的逐渐复苏等原因,仍会保持10-12%之间的增长速度,到2022年,我国数控机床行业的市场规模将突破5000亿元。

  • 国内机床行业现状怎么样?
    答:一些基础元器件和零部件的可靠性差,基础机床的精度、效率较低。由于国产机床的质量不能满足用户的需求,导致近几年机床进口骤增,进出口逆差巨大,尽管国内机床市场需求旺盛,但将近一半的国内市场被外商占领了。目前高精尖产品市场被西方发达国家占领,大型、重型和普通机床市场被俄罗斯占领,普及型数控机床...
  • 数控机床未来的发展趋势是怎样的?
    答:未来,数控机床是什么样的?或者说产品发展趋势如何?可能会是这样的角度——1.要求高效率和精度;2.多功能更强、体积相对更小;3.集成被加工产品的所有加工工艺于一体,基本实现自动化;4.设计于制造一体,最大程度智能化;5.全面的数字化。制造业是工业的核心,数控机床的发展前景广阔。
  • 数控专业毕业论文4000字范文数控专业毕业论文
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  • 目前国内数控加工普遍用的机床型号是什么?用的是什么编程软件?
    答:目前,这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展,传统数控系统的市场正在受到挑战,已逐渐减小。“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统,如FANUC18i、16i系统、SINUMERIK 840D系统、Num1060系统、AB 9/360等数控系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件...
  • 为什么很多刚做数控机床1年,都不想干了,难道这行真的很累么
    答:数控机床这门技术是比较吃香的技术,而现在各个大学当中也有关于这样的一个专业,这个专业产生了源源不断的人才。在实习生毕业找工作的时候,可以明显的看到他们的工资也是比较高的,相对于其他的一些行业来说,数控机床这么也不仅仅是花费体力的一个行业,同样也是需要消耗人们脑力的一个行业。他需要年轻...
  • 数控专业的就业前景如何
    答:近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术(既数控技术)已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上,而我国的机械设备的数控化率不足20%,随着我国机制行业新技术的应用,我国世界制造...
  • 数控仿真技术论文
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  • 现在学数控技术好就业吗,就业前景怎么样(比如好找工作吗,待遇如何...
    答:数控技术应用专业的毕业生所从事的工作性质分布如下:操作占55.7%,编程占13.4%,维修占9.4%,工艺占8.0%,生产管理占7.1%,质量检测占4.5%,综合占1.2%,营销占1.7%,行政管理占1.4%,其他占5.5%。 市场需求情况:随着改革开放深入发展,全国及机电行业发展迅速,特别是国有大中型企业及三资...
  • 什么是数控技术?它对以后的社会发展多大
    答:本文介绍了数控技术的发展趋势,对我国数控技术及其产业发展进行了基本估计,并且在战略和发展两个方面对我国数控技术和产业化发展进行了展望。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术...
  • 瑞远数控怎么样
    答:对于维修人员来说,要胆大心细,要敢于动手,只会讲,不动手,修不好数控机床。但是要熟情况再动手,不要盲目,否则会扩大故障,造成事故,后果不堪设想。同时我们还要善于动手,首先要上机熟悉机床的操作面板和各菜单的内容,做好操作自如,因为各种型号及系统操作是一样的。同时也要充分利用数控机床的自诊断技术来迅速地处理...