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数控机床技术现状与发展趋势--数控机床设计CAD化

日期：2009年09月23　来源：本站原创　关键字：0
    随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAl)(ComputerAidedDesign，计算机辅助设计)技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成浩繁的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选拔和大件整机的静／动态特性的分析，计算、预测和优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上其设计阶段就可以看到产品的三维几何模型严逼真的色彩。采用CAD，还可以大大提高工作效率，提高设计的一次成功率，从而缩短试制周期，降低成本，增加产品的市场竞争能力。
数控机床的设计足一项要求较高、综合性强、工作量大的工作，故更有必要采用CAD技术。
(1)结构设计模块化
任何一类机床都是由若干基础件、标准件和功能部件组成的，尽管在同一类机床中有规大小和立式、卧式之分，但功能部件大体上都是相似的。为便于发展同系列和跨系列变形品种，满足用户市场的需要，现在许多机床生产厂家都在发展自己产品的模块化结构设计。
(2)数控机床结构的创新
数控机床的结构技术重大突破的突出表现是近年来已出现的所谓6条，，腿”结构的加工中心。它采用可以伸缩的6条“腿”(伺服轴)支撑并连接上平台(装有主轴头)与下平台(装
有工作台的构架结构取代传统的床身、立柱等支撑结构，这是一种没有任何导轨与滑板的竺谓“虚轴机床”(VirtualAxisMachine)。它具有机械结构简单和运动轨迹计算复杂化的特征，其最显著的优点是机床基本性能高，精度相当于坐标测量机，比传统的加工中心高2—10倍，刚度为传统加工中心的5倍，在轮廓加工速度66m／min时，效率相当于传统加工中心的5～10倍。6条“腿”结构的加工中心的实例有，英国G1DDINCS&LEWIS公司的VARIAX(变异型)加工中心，瑞士GEODETIES公司的HEXXAPOH(六足动物)加工中心，美国INGERSOLL的OCTAHEDRAL．HEXAPOD(八面体的六足动物)加工中心和俄罗斯LAPIK公司的TM系列加工中心。随着这种结构技术的成熟和发展，预示着数控机床技术将进入一个重大变革和创新的时代。
(3)数控机床功能的多样化
随着计算机技术的飞速发展，数控机床的功能越来越多，具体表现如下。
①用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。当前，Internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩／放功能的实现。
②科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD／CAM，例如，自动编程设计、多数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。
3.插补和补偿方式多样化。插补方式有直线插补、圆弧插补、圆柱插补，空间椭圆曲面插)L、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A，B，c样条)、多项式插补等。补偿功能有间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿功能等。
④内装高性能数控系统。内装高性能PLC控制模块，可直接使用梯形囤或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床、铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。
⑤多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控拄术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面具有重大的应用价值。

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