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數(shù)控切割機在機械制造系統(tǒng)運用的分析研究論文
引言
改革開放以來我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，近幾年我國成為公認的“世界工廠”，這些得益于我國制造業(yè)的快速發(fā)展，我們的機械制造在國際市場已經(jīng)占據(jù)重要地位。數(shù)控切割機是機械制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，可以說數(shù)控技術(shù)的水平一定程度上決定著機械制造業(yè)的發(fā)達水平。這些年數(shù)控系統(tǒng)不斷更新完善，但不得不承認現(xiàn)在市場出現(xiàn)了工大需求的現(xiàn)象，買家對產(chǎn)品的質(zhì)量和價格也越來越苛刻，所以我們在購買時，技術(shù)人員必須了解數(shù)控機床的特點以及各組成部分，這對設(shè)備的維護有現(xiàn)實意義。
1 數(shù)控系統(tǒng)的簡介和組成
1.1數(shù)控技術(shù)的簡介
數(shù)控技術(shù)就是數(shù)字程序控制技術(shù)，利用現(xiàn)代化的數(shù)字計算技術(shù)實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的控制。數(shù)控機床就是數(shù)控技術(shù)的具體載體，它把對設(shè)備的控制信息用機器碼形式輸入微機控制中心，再由控制中心解讀機器碼，進而依靠傳輸機構(gòu)傳遞給設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備的動作。數(shù)控切割機也就是終端控制設(shè)備是切割機，利用切割機切割各種零件。數(shù)控技術(shù)解決了人工不能控制復(fù)雜的零件加工，提高了設(shè)備的精確度，尤其是精密儀器的制造。同時，數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)了成批量生產(chǎn)，改善工人的工作環(huán)境，提高了安全系數(shù)。
數(shù)控技術(shù)在機械制造業(yè)的應(yīng)用是人類二十世紀最重大的技術(shù)進步。數(shù)控技術(shù)也是人類進入現(xiàn)代化制造業(yè)的標志，這些最終得益于計算機以及控制技術(shù)的進步。不得不承認數(shù)控技術(shù)起源于美國等西方國家，大多數(shù)的技術(shù)也都源于西方，現(xiàn)在數(shù)控機床的生產(chǎn)廠家大多也是西方，國內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備雖有很大進步但產(chǎn)品還不是主流產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)在的發(fā)展主要分為兩個部分，一個是在控制技術(shù)上，也就是微控制器部分，從最早的單板機，現(xiàn)在更多使用PLC更適合工業(yè)生產(chǎn)，當(dāng)然DSP和ARM的使用使控制技術(shù)更加的先進，在實時性和精確度上都大有改進。另一方面就被控制設(shè)備，現(xiàn)在激光技術(shù)已經(jīng)可以使用，這使得切割技術(shù)和切割能力大為改進。
1.2 數(shù)控技術(shù)的組成
�。�1）硬件系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的硬件部分是工作的基礎(chǔ)部分，它首先基于工業(yè)PC機，在PC機的控制主板上留有許多擴展槽，可以插入選用的控制模塊，插入模塊即可組成控制中心。在這里我們以PMAC為例說明，工控機的主板上的CPU和PMAC組成雙微控 制器系統(tǒng)。這兩個CPU各有自己的工作，PMAC主要是完成對機床的控制，包括機械軸的運動、面板控制和信息的采集以及模數(shù)轉(zhuǎn)化。控制機部分則要完成對整個系統(tǒng)的管理，包括各個部分的協(xié)調(diào)以及控制部分的輸入。對于PMAC部分還必須有相應(yīng)的輸入輸出接口，以及伺服驅(qū)動單元，伺服電機、編碼器等，對于工控機還要有足夠的存儲空間，另外控制部分對電源的要求很高，電力部分以及備用電源也是必不可少的。
�。�2）軟件組成，現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)大多數(shù)都是前后臺的結(jié)構(gòu)，對于軟件部分也相應(yīng)的分為前臺和后臺程序。前臺部分多為PMAC的實時控制軟件程序，包括補模塊、伺服驅(qū)動模塊、PLC監(jiān)控模塊、加工程序解釋模塊、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字化加工模塊等，當(dāng)然這部分很靈活，根據(jù)實際的需要可以添加其他的部分。后臺程序主要是為了管理服務(wù)，主要實現(xiàn)控制程序的初始化，參數(shù)輸入以及系統(tǒng)管理、CPU間的通訊等等。
對于數(shù)控系統(tǒng)的組成這里只是大體的簡單介紹，主要是因為它的組成受實際情況的限制，有些系統(tǒng)實際上非常簡單，而一些大型的控制系統(tǒng)都有自己特殊部分。
2 數(shù)控切割機的特點
數(shù)控切割機之所以能夠取代普通的切割機床得益于它在軟硬件的優(yōu)勢，下面我們介紹一下數(shù)控切割機幾點優(yōu)勢。
2.1 可編程，軟操作
數(shù)控機床利用現(xiàn)在的微機控制技術(shù)，可意根據(jù)加工對象的改變實時的改變程序，或者加工目的的不同改變程序。硬件本身并不需要進行大的改動，普通的機床可能在改變對象時需要對硬件的某些部分進行改變，甚至進行大的改動。
2.2 高精確度，誤差小
普通的機床工作依靠人工的經(jīng)驗和目測，但是一些零件的誤差可能是0.01mm，人是很難目測的，即便是千分尺的話可能還有0.0001的誤差。另外普通機床本身的機械部件精確度也不高，加工的零部件就更難要求精確度。數(shù)控機床的精確地是由微控制器控制的，以及該靈敏度的傳感器檢測，極大地提高了精確度，減小了誤差。
2.3 高效率，成批量
數(shù)控機床的功率一般都比較大，剛性也好，傳動機構(gòu)都是無級變速，極大縮短的單個零件的加工時間。微控制器的工步都是毫秒級，指令的實現(xiàn)時間極短，現(xiàn)在的微控制器的頻率越來越高，速度也將更快。在程序和功率的支持下，數(shù)控機床更容易實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，這也是現(xiàn)代工業(yè)的要求。
3數(shù)控切割機在產(chǎn)品中的具體應(yīng)用
火焰等離子數(shù)控切割機是目前比較常用的一類切割機，由于他們本身具備手工和自動化工作兩種工作方式，在實際的生產(chǎn)中有極大的優(yōu)勢，既可用于小型的生產(chǎn)加工，也可以是大型設(shè)備的加工。下面我們給出一個具體的例子，首先是制圖，利用CAD對對象制圖，然后對CAD制圖進行技術(shù)處理，對制圖的處理一定仔細這是加工前的第一步，而且對數(shù)據(jù)的處理也要科學(xué)合理，對數(shù)據(jù)的精確度要有足夠的重視。把dwg的文件轉(zhuǎn)換成dxf的文件，為進一步的處理做好準備。其次，設(shè)計工步，進行編程，生成機器碼，對控制器進行燒寫程序，當(dāng)然通常這些都有機器完成。對數(shù)控系統(tǒng)初始化，試運行，以及對管理系統(tǒng)的輸入輸出檢查。最后，進行數(shù)值計算。由于是自動編程，即圖形交互式編程，大部分的節(jié)點、基點坐標數(shù)值都由計算機算出，只需在問答式的對話框中設(shè)好穿孔點位置、引入引出線（長度和角度）即可，根據(jù)圖形界面提示，在輸出代碼前進行相應(yīng)割嘴補償。最后，拷盤，復(fù)查，試制。在實際的產(chǎn)品中一些步驟也可以刪減，因為一些重復(fù)的工作可能降低效率，尤其是相似產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。
再簡單介紹一下實際控制方案，還是舉一個實際的例子，機床本體不更換，繼續(xù)使用；縱向驅(qū)動由單邊改為雙邊，加裝電機、減速箱、齒輪齒條；同時原單邊驅(qū)動的電機、減速箱也要更換；橫向傳動系統(tǒng)增加鋼帶箱和從動溜板；同時更換電機、減速箱；升降機構(gòu)拆掉原來的絲杠換為新的精密絲杠；對導(dǎo)軌面重新修刮去掉銹斑；大車架再進行焊接加固。
4結(jié)束語
數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用標志著新時代的機械加工技術(shù)的應(yīng)用，極大促進了工業(yè)的發(fā)展。在新時代下，繼續(xù)改革和創(chuàng)新數(shù)控技術(shù)對我國機械制造業(yè)由中國生產(chǎn)到中國創(chuàng)造有現(xiàn)實意義。數(shù)控切割機是我們最常用的數(shù)控機械，是機械制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備之一。本文做著簡單介紹了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展以及軟硬件的組成，簡單介紹了一些應(yīng)用，對數(shù)控技術(shù)的變成部分本文并沒有重點介紹，主要基于現(xiàn)在各種跨平臺的編程操作過于混亂。
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