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數控機床技術現狀與發展趨勢--數控機床設計CAD化

日期：2009年09月23　來源：本站原創　關鍵字：0
    隨著計算機應用的普及及軟件技術的發展，CAl)(ComputerAidedDesign，計算機輔助設計)技術得到了廣泛發展。CAD不僅可以替代人工完成浩繁的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選拔和大件整機的靜／動態特性的分析，計算、預測和優化設計，可以對整機各工作部件進行動態模擬仿真。在模塊化的基礎上其設計階段就可以看到產品的三維幾何模型嚴逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低成本，增加產品的市場競爭能力。
數控機床的設計足一項要求較高、綜合性強、工作量大的工作，故更有必要采用CAD技術。
(1)結構設計模塊化
任何一類機床都是由若干基礎件、標準件和功能部件組成的，盡管在同一類機床中有規大小和立式、臥式之分，但功能部件大體上都是相似的。為便于發展同系列和跨系列變形品種，滿足用戶市場的需要，現在許多機床生產廠家都在發展自己產品的模塊化結構設計。
(2)數控機床結構的創新
數控機床的結構技術重大突破的突出表現是近年來已出現的所謂6條，，腿”結構的加工中心。它采用可以伸縮的6條“腿”(伺服軸)支撐并連接上平臺(裝有主軸頭)與下平臺(裝
有工作臺的構架結構取代傳統的床身、立柱等支撐結構，這是一種沒有任何導軌與滑板的竺謂“虛軸機床”(VirtualAxisMachine)。它具有機械結構簡單和運動軌跡計算復雜化的特征，其最顯著的優點是機床基本性能高，精度相當于坐標測量機，比傳統的加工中心高2—10倍，剛度為傳統加工中心的5倍，在輪廓加工速度66m／min時，效率相當于傳統加工中心的5～10倍。6條“腿”結構的加工中心的實例有，英國G1DDINCS&LEWIS公司的VARIAX(變異型)加工中心，瑞士GEODETIES公司的HEXXAPOH(六足動物)加工中心，美國INGERSOLL的OCTAHEDRAL．HEXAPOD(八面體的六足動物)加工中心和俄羅斯LAPIK公司的TM系列加工中心。隨著這種結構技術的成熟和發展，預示著數控機床技術將進入一個重大變革和創新的時代。
(3)數控機床功能的多樣化
隨著計算機技術的飛速發展，數控機床的功能越來越多，具體表現如下。
①用戶界面圖形化。用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。當前，Internet、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對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用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮／放功能的實現。
②科學計算可視化。科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD／CAM，例如，自動編程設計、多數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
3.插補和補償方式多樣化。插補方式有直線插補、圓弧插補、圓柱插補，空間橢圓曲面插)L、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A，B，c樣條)、多項式插補等。補償功能有間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償功能等。
④內裝高性能數控系統。內裝高性能PLC控制模塊，可直接使用梯形囤或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床、銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。
⑤多媒體技術應用。多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控拄術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面具有重大的應用價值。

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