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    [分享]數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展途徑探討 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2007-03-19
    — 本帖被 cyqdesign 從 機(jī)械加工與制造 移動(dòng)到本區(qū)(2010-12-09) —
    摘要: 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力,關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。因此,世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。 c'Z)uquvP  
    關(guān)鍵字:數(shù)控技術(shù) 數(shù)控裝備 )J+rt^4|  
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    在我國,數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視,近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域,以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),已經(jīng)走在了世界前列。但是,我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題,特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來時(shí),如何有效解決這些問題,使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路,從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列,使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位,將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。 ]VtP7 Y  
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    為完成此任務(wù),首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此,本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個(gè)層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機(jī)等幾個(gè)具體方面探討了新世紀(jì)的發(fā)展途徑。   uk,9N  
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    1總體戰(zhàn)略 xS+xUi  
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    制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略,對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究,我們認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo),以商品化為主干,以管理和營銷為重點(diǎn),以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾,堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。 MTgf.  
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    1.1以科技創(chuàng)新為先導(dǎo) \VW":+  
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    中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展,從無到有,從引進(jìn)消化到擁有自己獨(dú)立的自主版權(quán),取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。但回顧這幾十年的發(fā)展,可以看到我們在數(shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步主要還是按國外一些模式,按部就班地發(fā)展,真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段,是無可非議的。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識經(jīng)濟(jì)即將登上舞臺的新世紀(jì),這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如,在國外模擬伺服快過時(shí)時(shí),我們開始搞模擬伺服,還沒等我們占穩(wěn)市場,技術(shù)上就已經(jīng)落后了;在國外將脈沖驅(qū)動(dòng)的數(shù)字式伺服打入我國市場時(shí),我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服,但至今沒形成大的市場規(guī)模;近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡(luò)(通過光纜等)與數(shù)控裝置連接時(shí),我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng),前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走,按國外已有控制和驅(qū)動(dòng)模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),在技術(shù)上難免要滯后,再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠,實(shí)行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售,使我們的產(chǎn)品在性能價(jià)格比上已越來越無多大優(yōu)勢,因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場占有率,難度自然就很大了。 ?A r}QN  
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    為改變這種現(xiàn)狀,我們必須深刻理解和認(rèn)真落實(shí)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷,大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新,努力研究具有中國特色的實(shí)用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù),逐步建立自己獨(dú)立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品,從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣,才不會被國外牽著鼻子,永遠(yuǎn)受別人的制約,才有可能用先進(jìn)、實(shí)用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場,打開國際市場,使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列。 /7,@q?v  
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    1.2在商品化上狠下工夫 Nt?=0X|M  
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    近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快,但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言,國產(chǎn)貨仍未真正被廣大機(jī)床廠所接受,因此出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的例子較多,而裝備新機(jī)床的卻很少,機(jī)床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當(dāng)然不是說舊機(jī)床的數(shù)控化改造不重要,而是說明從商品的角度看,我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當(dāng)大的差距。 ]6|?H6'/`v  
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    影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床商品化的主要因素除技術(shù)性能和功能外,更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)用性。以往,一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門,所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標(biāo)(如多少通道、多少軸聯(lián)動(dòng)、每分鐘多少米的進(jìn)給速度等等),而對影響實(shí)用性的一些指標(biāo)和一些小問題卻不太重視,在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實(shí)用性方面花的精力相對較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時(shí)的水平都很高,甚至也獲各種大獎(jiǎng)。但這些高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意,最后喪失了信譽(yù),打不開市場。這說明,高指標(biāo)、高性能的樣機(jī)型的產(chǎn)品離用戶真正需要的實(shí)用、可靠的商品是有相當(dāng)大的距離的,將一個(gè)高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋(gè)有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。 %(POC=b#[  
    YZnFU( j  
    另一方面,數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn),應(yīng)用環(huán)境也不那么簡單。數(shù)控產(chǎn)品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用,面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發(fā)部門對這些問題掌握得不透,就難以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)得很完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問題在開發(fā)、試用,甚至鑒定時(shí)都難以發(fā)現(xiàn)。這就造成,同樣型號的數(shù)控機(jī)床在有的用戶那兒運(yùn)行得很好,而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳;蛘咄瑯有吞柕臄(shù)控機(jī)床用于加工某些零件工作得很好,但用于加工其他零件時(shí)卻不盡人意。出現(xiàn)這種情況,有時(shí)是用戶操作人員的水平問題,但有時(shí)就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題,國外一些公司設(shè)立了專門機(jī)構(gòu)來測試考驗(yàn)自己的產(chǎn)品,如為考驗(yàn)新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng),廠家自己設(shè)計(jì)和從生產(chǎn)實(shí)際中收集了大量零件程序,讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行各種各樣的程序,一旦發(fā)現(xiàn)問題,即立即反饋給開發(fā)部門予以解決。經(jīng)過這樣的測試考驗(yàn)過程后,數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。以往,我們的產(chǎn)品就很少進(jìn)行這樣嚴(yán)格的全面的自我測試考驗(yàn)。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣,即使一個(gè)小問題也將嚴(yán)重影響國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品的聲譽(yù)。 p?P.BU\CR  
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    因此,我們應(yīng)充分重視上述問題,在商品化上切實(shí)狠下工夫,將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓,貫穿于技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中,從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真正有市場的好商品。 AxTFV ot  
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    1.3將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn) }S13]Kk?=  
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    經(jīng)過20來年市場風(fēng)雨的沖擊,國人已越來越認(rèn)識到,技術(shù)固然重要,但在市場經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下,要在激烈的全球競爭中獲勝,管理和營銷就顯得更為重要。例如,我國臺灣生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床不但占領(lǐng)了大陸市場的相當(dāng)大的份額,而且還打進(jìn)了美國市場。是臺灣數(shù)控機(jī)床的技術(shù)和質(zhì)量超過美國了嗎?顯然不是。那他們靠的是什么?重要的一條就是在企業(yè)管理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發(fā)技術(shù)和提高水平上,忽視了經(jīng)營管理、市場開拓、產(chǎn)品營銷等方面的工作,結(jié)果在新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)出來以后,在產(chǎn)品質(zhì)量提高以后,企業(yè)仍然處于產(chǎn)品銷售不暢的困境[1]。國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)說明,數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù),更取決于經(jīng)營管理能力和營銷能力。 w Bm4~ ~_  
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    因此,從現(xiàn)在起我們應(yīng)將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn),真正擺脫計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代所遺留下來的思維方式和工作習(xí)慣的束縛,建立適應(yīng)市場的高效、靈敏的運(yùn)行機(jī)制和有效的激勵(lì)機(jī)制。通過這種機(jī)制,一方面切實(shí)加強(qiáng)企業(yè)管理,激發(fā)企業(yè)負(fù)責(zé)人和廣大職工的負(fù)責(zé)精神、創(chuàng)造精神和獻(xiàn)身精神,努力提高產(chǎn)品的競爭能力;另一方面充分調(diào)動(dòng)企業(yè)內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素,大力加強(qiáng)市場開拓力度,奮力打通營銷渠道?梢詧(jiān)信,有過硬競爭力的產(chǎn)品,再加上北京開關(guān)廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神,我們就一定能在市場競爭中取得勝利。 {CVZ7tU7]  
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    1.4大力加強(qiáng)技術(shù)支持和服務(wù) wGIRRM !b  
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    數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品,對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)是相當(dāng)重要的。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽(yù)的原因,除可靠性問題外,另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。用戶花了很多錢買的數(shù)控機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng),一旦出現(xiàn)問題卻叫天天不應(yīng),叫地地不靈,以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此,應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當(dāng)成重要的日常工作來抓,使我們在市場上向縱深挺進(jìn)時(shí),有一個(gè)強(qiáng)大后方。因此,為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利,必須建立以技術(shù)支持和服務(wù)為核心的強(qiáng)大后方。當(dāng)然,為贏得主動(dòng),后方也須主動(dòng)出擊。目前,利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段(如網(wǎng)絡(luò)和多媒體),將為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開辟新的途徑。 Ep')@7^n  
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    1.5堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路 h2:TbQ  
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    可持續(xù)發(fā)展是下一世紀(jì)企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略,我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的發(fā)展也必須堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的道路。綠色是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑,其主要思想是清潔和節(jié)約。為此應(yīng)大力加強(qiáng)綠色數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā),加速促進(jìn)數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個(gè)制造業(yè)的綠色化,主要戰(zhàn)略措施應(yīng)考慮以下幾方面:①有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。如減少數(shù)控機(jī)床的鑄件結(jié)構(gòu),消除鑄造對環(huán)境的污染;將數(shù)控機(jī)床主軸的潤滑以油氣潤滑、噴油潤滑等取代油霧潤滑,減少對生產(chǎn)環(huán)境的污染;在精密數(shù)控機(jī)床及其運(yùn)行環(huán)境的溫度控制中取消氟利昂制冷的恒溫技術(shù);以電傳動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng),減少噪聲污染。②大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件,從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染,并減少產(chǎn)品壽命結(jié)束后硬件裝置的拆卸回收問題;以永磁驅(qū)動(dòng)代替感應(yīng)驅(qū)動(dòng),提高效率和功率因數(shù),節(jié)約能源;以電傳動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng),提高效率,減少能源消耗。③加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床。這既符合運(yùn)用信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和裝備現(xiàn)代化這一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn),又可取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。我國擁有普通機(jī)床數(shù)百萬臺,加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床將成為下世紀(jì)我國數(shù)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。 ④大力發(fā)展綠色數(shù)控機(jī)床。綠色數(shù)控機(jī)床應(yīng)是材料消耗少、能耗低、無污染,壽命長且便于拆卸回收的新型機(jī)床。例如,以并聯(lián)結(jié)構(gòu)代替串聯(lián)結(jié)構(gòu)就是開發(fā)綠色數(shù)控機(jī)床的一條途徑,這是因?yàn)椴⒙?lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床消耗的金屬材料僅為常規(guī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床的幾分之一,其加工量也比常規(guī)機(jī)床大幅度減少,特別是消除了大型結(jié)構(gòu)件的鑄造,這將顯著降低機(jī)床制造過程中的能源消耗和對環(huán)境的污染。此外,并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有利于采用電傳動(dòng),效率高,可有效降低使用中的能源消耗。 ^r7KEeVD  
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    國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了ISO14000環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn),全球環(huán)境問題“法律化”的趨勢正在進(jìn)一步發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展將成為企業(yè)通向國際市場的通行證[2]。因此,我們的數(shù)控產(chǎn)品要在下一世紀(jì)走向國際市場,我們的企業(yè)就必須“從我做起,從現(xiàn)在做起”。 M;KeY[u  
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    2技術(shù)途徑 p#r qe<Ua  
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    2.1發(fā)展具有中國特色的新一代PC數(shù)控系統(tǒng) 9fM=5  
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    數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心,因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng),將是推動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的有效技術(shù)途徑。 B/3xV:Gy  
    #E<~WpP  
    實(shí)踐證明,10年來我們所走的PC數(shù)控道路是完全正確的。PC機(jī)(包括工業(yè)PC)產(chǎn)量大、價(jià)格便宜,技術(shù)進(jìn)步和性能提高很快,且可靠性高(工業(yè)PC主機(jī)的MTBF已達(dá)30年[3])。因此,以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比,而且還可充分利用通用微機(jī)已有軟硬件資源和分享計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新成果,如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。此外,以通用微機(jī)作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術(shù)進(jìn)步,當(dāng)PC機(jī)升級換代時(shí),數(shù)控系統(tǒng)也可相應(yīng)升級換代,從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢,在競爭中立于不敗之地。 o`'4EVw*  
    \lDh"  
    目前,PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有2種主要形式:(1)專用數(shù)控加PC前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu);(2)通用PC加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。另外還有一種正在發(fā)展的數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)。其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)控裝置連接起來,組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然性能很好,但由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高,近期難以被國內(nèi)廣大用戶所接受。我們認(rèn)為,上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案,適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)構(gòu),因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小,不但有利于降低系統(tǒng)成本,而且更重要的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。 ?A*<Z%}1?  
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    幾十年的經(jīng)驗(yàn)表明,可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否發(fā)展的關(guān)鍵。雖然影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多,但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)由于種種原因的限制,不得不選用技術(shù)指標(biāo)不太高的普通CPU,這樣,為完成數(shù)控的復(fù)雜功能往往需要由多個(gè)CPU來組成系統(tǒng),有時(shí)還需另加一些專用或通用硬件電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的一些高實(shí)時(shí)性功能(如細(xì)插補(bǔ)、位置伺服控制等),從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品,在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下,很難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性,因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳,對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響,使得不少用戶現(xiàn)在還心有余悸。 61HJ%  
    Cyg(~7]  
    因此,我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用新型高性能CPU(如高主頻的Pentium II、Pentium III等)作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心,并盡量用軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)控的所有功能。這樣,可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。此外,還應(yīng)在軟件設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)、接插件設(shè)計(jì)與選用、接地與屏蔽設(shè)計(jì)和施工等方面采用強(qiáng)抗擾高可靠性設(shè)計(jì)與制造技術(shù),從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。 3k8. 5W  
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    由于一個(gè)新型高性能CPU可以代替數(shù)十個(gè)普通CPU(如80286、80386等),因此,在基于高性能CPU的PC平臺上不僅可以完成數(shù)控系統(tǒng)的基本功能(如信息處理、刀補(bǔ)計(jì)算、插補(bǔ)計(jì)算、加減速控制等)和開關(guān)量控制功能(內(nèi)裝PLC),而且還可以完成伺服控制功能。這樣,以前由DSP完成的數(shù)字化伺服控制功能(如位置控制、速度控制、矢量變換控制等)均可由PC中的CPU完成,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)裝式伺服控制,這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模,而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模。 v6=X]Ji{YA  
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    這種具有內(nèi)裝PLC和內(nèi)裝伺服控制的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng),其硬件規(guī)模將達(dá)到最小化,整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)除一個(gè)PC平臺外,剩下的只有驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性,又消除了信息傳遞瓶頸,提高了系統(tǒng)性能,同時(shí)還可顯著降低系統(tǒng)成本,使系統(tǒng)(包括電機(jī))售價(jià)將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。顯然,這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強(qiáng)的競爭力,有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻(xiàn)。 )RWukr+  
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    此外,集成化PC數(shù)控系統(tǒng)還有一大優(yōu)點(diǎn),就是容易實(shí)現(xiàn)開放式結(jié)構(gòu)。這是因?yàn),這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的,構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上,只要制定好標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,從信息處理、軌跡插補(bǔ)、加減速控制、開關(guān)量控制到伺服控制都可以實(shí)現(xiàn)開放,從而可大大方便用戶的使用。 $h=v ;1"  
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    2.2推進(jìn)數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn) |^F$Ta  
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    解決數(shù)控系統(tǒng)問題后,如何實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)與制造便是我國機(jī)床制造企業(yè)快速響應(yīng)市場需求,在競爭中獲勝的另一關(guān)鍵。要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)制造,必須解決數(shù)控機(jī)床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實(shí)際需求還有相當(dāng)大的差距。因此,在今后的若干年內(nèi),我們必須大力促進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。其要點(diǎn)如下: kKC] n   
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    (1)新型永磁電主軸單元 電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機(jī)床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應(yīng)異步型,存在以下突出問題:①轉(zhuǎn)子上存在繞組,有大電流流過,因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重,直接影響主軸精度;②低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,難以滿足寬范圍切削要求;③效率和功率因素低,不僅電機(jī)體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多;④控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。 %)&Tr`   
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    因此,利用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢,開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速范圍永磁同步型交流電主軸單元,將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題,形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都較感應(yīng)異步型電主軸簡單,因此易于進(jìn)行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)然,這還要攻克主軸支承(陶瓷軸承、流體動(dòng)靜壓軸承、磁懸浮軸承)技術(shù)、高精度高速動(dòng)平衡技術(shù)、高速驅(qū)動(dòng)、檢測與控制技術(shù)、高可靠性安全保證技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。 ~Q]::  
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    (2)廉價(jià)的高性能伺服系統(tǒng)目前,一套進(jìn)給交流伺服系統(tǒng)(驅(qū)動(dòng)器+電機(jī))的價(jià)格一般都在萬元以上,主軸伺服系統(tǒng)的價(jià)格高達(dá)數(shù)萬元,已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床成本的一大障礙。因此,應(yīng)配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,大力開發(fā)廉價(jià)的高性能內(nèi)裝式伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機(jī)和功率接口,充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢,通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機(jī)的造價(jià)降下來,而采用智能化的IPM模塊作為功率接口也很便宜,因此將內(nèi)裝式進(jìn)給伺服的價(jià)格控制在數(shù)千元以內(nèi),將內(nèi)裝式主軸伺服的價(jià)格控制在2萬元以內(nèi),將是完全可能的。 uX1{K%^<TW  
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    (3)直線交流伺服系統(tǒng) 直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀(jì)數(shù)控機(jī)床不可缺少的功能部件,目前我國還沒有成熟產(chǎn)品,因此應(yīng)加強(qiáng)研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用?紤]到常規(guī)機(jī)床的防磁問題較難解決,而并聯(lián)機(jī)床的防磁相對容易,因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機(jī),為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)永磁同步型直線電機(jī),從而揚(yáng)長避短,構(gòu)成符合實(shí)際應(yīng)用要求的新型高速高精度進(jìn)給系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,可進(jìn)一步開發(fā)將驅(qū)動(dòng)與支承合二為一的磁懸浮工作臺。 [w+1<ou;j  
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    (4)零傳動(dòng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭 數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭是多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件,傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動(dòng)的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高,而且難以達(dá)到高速加工所需的速度和精度,因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動(dòng)(無機(jī)械傳動(dòng)鏈)數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭,以促進(jìn)我國高速高精度多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。 v`6vc)>8  
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    (5)高速高精度檢測裝置 高速高精度是下世紀(jì)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主題,這不但需要高性能的控制和驅(qū)動(dòng),同時(shí)還需要高品質(zhì)的檢測環(huán)節(jié),因此應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開發(fā)0.1 μm以上精度的高速(60 m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器,此類技術(shù)國外對我國是封鎖的。