机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术,但缺乏对机床结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术的研究,忽视了自主开发能力的培育,国产数控机床的技术水平、性能和质量与国外还有较大差距,同样难以得到大多数用户的认可。
1.2 制造水平与管理手段依然落后
一些国产数控机床制造商不够重视整体工艺与制造水平的提高,加工手段基本以普通机床与低效刀具为主,装配调试完全靠手工,加工质量在生产进度的紧逼下不能得到稳定与提高。另外很多国产数控机床制造商的生产管理依然沿用原始的手工台账管理方式,工艺水平和管理效率低下使得企业无法形成足够生产规模。如国外机床制造商能做到每周装调出产品,而国内的生产周期过长且很难控制。因此我们在引进技术的同时应注意加强自身工艺技术改造和管理水平的提升。
1.3 服务水平与能力欠缺也是影响国产数控机床占有率的一个重要因素
由于数控机床产业发展迅速,一部分企业不顾长远利益,对提高自身的综合服务水平不够重视,甚至对服务缺乏真正的理解,只注重推销而不注重售前与售后服务。有些企业派出的人员对生产的数控机床缺乏足够了解,不会使用或使用不好数控机床,更不能指导用户使用好机床;有的对先进高效刀具缺乏基本了解,不能提供较好的工艺解决方案,用户自然对制造商缺乏信心。制造商的服务应从研究用户的加工产品、工艺、生产类型、质量要求入手,帮助用户进行设备选型,推荐先进工艺与工辅具,配备专业的培训人员和良好的培训环境,帮助用户发挥机床的最大效益、加
工出高质量的最终产品,这样才能逐步得到用户的认同,提高国产数控机床的市场占有率。
1.4 加大数控专业人才的培养力度
从我国数控机床的发展形式来看需要三种层次的数控技术人才:第一种是熟悉数控机床的操作及加工工艺、懂得简单的机床维护、能够进行手工或自动编程的车间技术操作人员;第二种是熟悉数控机床机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才,要掌握复杂模具的设计和制造知识,能够熟练应用UG、PROE等CADCAM软件,同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验;第三种是精通数控机床结构设计以及数控系统电气设计、能够进行数控机床产品开发及技术创新的数控技术高级人才。我国应根据需要有目标的加大人才培养力度,为我国的数控机床产业提供强大的技术人才支撑。
2 计算机数控系统
2.1 计算机数控(CNC)系统的基本概念
计算机数控(computerized numerical contro,简称 CNC)系统是用计算机控制加工功能,实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能.由一台计算机完成以前机床数控装置所完成的硬件功能,对机床运动进行实时控制。 CNC系统由程序、输入装置、输出装置、CNC装置、PLC、主轴驱动装置和进给(伺眼)驱动装置组成。由于使用了CNC装置,使系统具有软件功能,又用 PLC取代了传统的机床电器逻辑控制装置,使系统更
小巧,灵活性、通用性、可靠性更好,易于实现复杂的数控功能,使用、维修也方便,并且具有与上位机连接及进行远程通信的功能。
2.2 微处理器数控(MNC)系统的组成
大多数CNC装置现在都采用微处理器构成的计算机装置,故也可称微处理器数控系统(MNC)。MNC一般由中央处理单元(CPU)和总线、存储器(ROM,RAM)、输入输出(IO)接口电路及相应的外部设备、PLC、主轴控制单元、速度进给控制单元等组成。图2.2.1为MNC 的组成原理图。
图2.2.1 MNC的组成原理图
2.2.1 中央处理单元(CPU)和总线(BUS)
CPU是微型计算机的核心,由运算器、控制器和内寄存器组组成。它对系统内的部件及操作进行统一的控制,按程序中指令的要求进行各种运算,使系统成为一个有机整体。
总线(BUS)是信息和电能公共通路的总称,由物理导线构成。CPU与存储器、IO 接口及外设间通过总线联系。总线按功能分为数据总线(DB)、地址总线(AB)和控制总线(CB)。 2.2.2 存储器(memory) (1)概述
存储器用于存储系统软件(管理软件和控制软件)和零件加工程序等,并将运算的中间结果和处理后的结果(数据)存储起来。数控系统所用的存储器为半导体存储器。 (2)半导体存储器的分类
①随机存取存储器(读写存储器)RAM(random access memory)用来存储零件加工程序,或作为工作单元存放各种输出数据、输入数据、中间计算结果,与外存交换信息以及堆栈用等。其存储单元的内容既可以读出又可写入或改写。
②只读存储器ROM(resd-only memory)专门存放系统软件(控制程序、管理程序、表格和常数)的存储器,使用时其存储单元的内容不可改变,即不可写入而只能读出,也不会因断电而丢失内容。 2.2.3 输入输出(IO)接口电路及相应的外部设备 (1)IO接口
指外设与CPU间的联接电路。微机与外设要有输入输出数据通道,以便交换信息。一般外设与存储器间不能直接通信,需靠CPU传递信息,通过CPU对IO接口的读或写操作,完成外设与CPU间输入或输出信息的操作。CPU向外设送出信息的接口称为输出接口,外设向CPU传递信息的接口称输入接口,此外还有双向接口。
微机中IO接口包括硬件电路和软件两部分。由于选用的IO设备或接口芯片不同,IO接口的操作方式也不同,因而应用程序也不同。IO接口