计算机数控技术

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什么是数控技术

什么是数控技术

什么是数控技术1. 引言数控技术是一种将计算机控制与机械加工相结合的技术。

它通过数控系统控制机床进行精确的加工和切削操作,能够实现高效、精确和自动化的加工过程。

在现代制造业中,数控技术已经成为一种重要的生产工具,被广泛应用于各种工业领域。

2. 数控技术的原理与发展数控技术的发展源于20世纪50年代计算机技术的出现,随着电子技术、自动控制技术和机械制造技术的进步,数控机床的产生和应用逐渐成熟。

数控技术的核心原理是利用数字数据控制机床运动,通过数控程序控制机床进行精确的加工操作。

数控技术的发展经历了几个阶段。

早期的数控技术主要采用绝对编程和固定循环控制方式,限制了数控系统的灵活性和应用范围。

随着计算机技术和软件技术的飞速发展,数控技术逐渐转向相对编程和自适应控制,使数控系统能够更好地适应不同的加工需求。

3. 数控技术的应用领域数控技术在制造业的应用非常广泛,涵盖了机械加工、汽车制造、航空航天、电子和医疗设备制造等多个领域。

在机械加工领域,数控机床可以替代传统的人工操作,提高加工精度和生产效率。

在汽车制造领域,数控技术可以实现汽车零部件的自动化生产,提高生产质量和降低成本。

航空航天领域对精密零部件的需求非常高,数控机床在这个领域发挥着重要作用。

电子和医疗设备制造领域对产品精度要求严格,数控技术可以保证产品质量的一致性和稳定性。

4. 数控技术的优势数控技术相比传统的机械加工方法具有多个优势:•高精度:数控机床可以实现微米级的加工精度,比传统的人工操作更加准确和精确。

•高效率:数控机床可以进行多轴联动控制,实现同时加工多个工序,提高生产效率。

•灵活性:数控机床可以通过调整数控程序来适应不同的加工需求,具有较强的灵活性和适应性。

•自动化:数控机床可以实现自动换刀、自动上下料、自动测量等操作,减轻操作人员的工作负担。

•节约成本:数控机床的使用可以减少人工操作和人工错误带来的损失,降低生产成本。

5. 数控技术的挑战与前景随着科技的不断进步,数控技术也在不断发展和完善。

数控技术是学什么 主要课程有哪些

数控技术是学什么 主要课程有哪些

数控技术是学什么主要课程有哪些数控技术是一门应用于工业生产中的先进技术,通过对计算机数值控制系统的设计、编程和运行来实现对加工设备的自动化控制。

随着现代制造业的发展,数控技术的应用越来越广泛,成为了现代工程技术领域不可或缺的重要技能。

一、数控技术的定义和发展背景数控技术(Numerical Control Technology)是一种利用数字计算机控制的自动化技术,它通过计算机控制加工设备进行加工操作,具有高效、精确、灵活等特点。

数控技术的发展可以追溯到20世纪50年代,最初是为了解决航空航天领域的特殊加工需求而研发的。

随着电子计算机的迅猛发展和应用,数控技术逐渐成为了制造业的重要组成部分。

二、数控技术的学习内容1. 机床操作与编程基础:学习数控机床的结构、工作原理、操作方法和编程语言等基础知识,掌握数控机床的基本操作和编程技能,了解数控机床的保养和维护方法。

2. 数控编程与加工工艺:学习数控编程的基本概念、编程语言和编程规范,熟悉数控编程的常用指令和编程方法,了解不同加工工艺对数控编程的要求。

3. 数控设备与系统维护:学习数控设备的维护保养方法,包括设备的调试、故障排除和维修等内容,熟悉数控系统的硬件和软件组成,了解数控设备的日常管理和维护要点。

4. 数控加工工艺与工装夹具:学习数控加工工艺流程的规划和设计,了解不同工件的加工要求和加工工艺选择的考虑因素,熟悉常用的工装夹具及其使用方法。

5. 数控机床的改进与创新:学习数控机床的改进技术和创新思路,了解数控机床的发展趋势和应用前景,探索数控技术在未来制造业中的应用和发展方向。

三、数控技术主要课程1. 数控基础理论:介绍数控技术的基本概念、发展历程和应用领域,讲解数控系统的组成和工作原理,培养学生对数控技术的整体认识。

2. 数控机床操作与编程:通过实践操作和编程练习,让学生掌握数控机床的操作方法和编程技能,提高学生对数控机床的控制能力。

3. 数控加工工艺与工装夹具:介绍常用的数控加工工艺流程和工装夹具的使用方法,培养学生对不同工件的加工要求和工装夹具选择的能力。

cnc的含义名词解释

cnc的含义名词解释

cnc的含义名词解释CNC,即Computer Numerical Control(计算机数控),是一种通过计算机控制的数控机床系统。

它以计算机技术与机械传动技术相结合,实现工件的自动化加工。

CNC技术在制造业中扮演着重要的角色,为生产过程带来了巨大的便利和效率提升。

第一部分:CNC技术的起源和发展CNC技术的发展可以追溯到20世纪50年代,当时美国的军事工业对高精度、高效率的零件加工需求日益增长。

为了解决传统机械加工方式无法满足需求的问题,CNC技术应运而生。

最初的CNC机床是用电子设备替代了传统机床的基本控制装置,使得机床能够按照预定程序自动控制工作过程。

随着计算机技术的飞速发展,CNC技术也逐渐成熟。

计算机的出现使得CNC机床的自动化程度大大提高,同时数据存储和运算能力的增强也为CNC技术的广泛应用打下了基础。

传统的机械加工方式逐渐被CNC技术所取代,使得工业生产进入了一个全新的时代。

第二部分:CNC技术的优势和应用领域CNC技术的优势主要体现在以下几个方面:1.高精度:CNC机床通过计算机的精确控制,能够实现高精度的加工,减少了人为因素对加工质量的影响。

2.高效率:CNC机床具备自动化加工的能力,通过预定的程序可以快速、连续地完成复杂的工件加工,提高了生产效率。

3.灵活性:CNC机床可以根据不同的加工需求进行编程,简单修改程序即可实现不同工件的加工,增强了机床的适应性。

4.生产成本降低:CNC机床的自动化程度高,减少了人力投入,降低了生产成本,提高了企业的竞争力。

CNC技术广泛应用于各个领域,如:1.航空航天:CNC技术在航空航天领域中的应用十分重要。

通过CNC机床进行精密零件的加工,可以保证零件的质量和精度,满足航空航天工业对零件质量的极高要求。

2.汽车制造:CNC技术在汽车制造业中的应用也非常广泛。

自动化的CNC机床可以加工各种复杂的汽车零件,提高生产效率和产品质量。

3.电子电器:CNC技术在电子电器制造业中也有重要的应用。

数控技术的原理及应用

数控技术的原理及应用

数控技术的原理及应用1. 数控技术简介数控技术(Numerical Control)是一种利用数学模型控制机床进行自动加工的技术。

它是机械制造业中的核心技术之一,广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等领域。

本文将介绍数控技术的原理以及在实际应用中的各种场景。

2. 数控技术的原理数控技术的原理基于电脑数学控制,将数学模型转换为机器可以理解的指令,实现机床的自动加工。

数控技术的核心是数控系统,包括硬件和软件两部分。

硬件包括数控机床、传感器、执行机构等设备,而软件包括CAD(计算机辅助设计)软件、CAM(计算机辅助制造)软件和数控系统控制软件。

数控技术通过将CAD 软件中设计好的图形转换为机床可执行的指令,从而实现高精度、高效率的加工过程。

3. 数控技术的应用数控技术在各个行业具有广泛应用,下面列举了数控技术在航空航天、汽车和机械制造等领域的典型应用。

3.1 航空航天•数控技术在航空航天中的应用非常重要,可以大幅提高航空发动机、航空零部件和航天器件等关键零部件的加工精度和质量。

•利用数控技术可以实现航空发动机叶片的精密加工,提高发动机的性能和可靠性。

•数控机床还可以用于制造航天器件的外形和内部结构等复杂部分,提高制造效率和质量。

3.2 汽车制造•在汽车制造过程中,数控技术被广泛应用于汽车零部件的精密加工,如发动机缸体、汽缸盖、汽车底盘等。

•数控机床具备高速、高精度和高稳定性的特点,可以大幅提高汽车零部件的加工质量和生产效率。

•利用数控技术还可以实现复杂曲面零件的加工,提高汽车外观设计的自由度,满足消费者的个性化需求。

3.3 机械制造•数控技术在机械制造中的应用非常广泛,可以加工各种形状和材料的零部件。

•利用数控技术可以实现金属切削加工、薄板零件加工、零件修复等工艺,提高加工精度和生产效率。

•数控机床还可以实现复杂曲线和曲面的加工,满足不同行业和领域对零部件的特殊加工需求。

4. 数控技术的未来发展趋势•随着智能制造和工业4.0的发展,数控技术将在未来得到进一步的应用和发展。

计算机数控技术复习题

计算机数控技术复习题

计算机数控技术复习题1.数字控制简称NC 计算机数控系统简称CNC2.数字机床的组成:①信息载体②计算机数控系统③伺服系统④机床本体分类方法机床类型按坐标轴数分一般数控机床数控加工中心机床多坐标数控机床按系统控制特点分点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床按有无测量装置分开环数控系统半闭环数控系统闭环数控系统按功能水平分经济型普及型全功能型(高级型) 5.半闭环控制系统与闭环控制系统的不同点?半闭环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于检测反馈信号不是来自工作台,而是来自于安装在电动机轴端或丝杠轴端的角位移测量元件。

/doc/7c9240815.html,C系统的组成:①程序输入与输出设备(和外界交换信息的通道)②通信设备③计算机数字控制装置(核心)④可编程控制器(是一种专用控制微机)⑤主轴驱动装置(控制主轴转速)和进给驱动装置(关系到数控系统的精度和速度)7.数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分为四种类型:①与驱动有关的连接电路,主要是指与坐标轴进给驱动和主轴驱动可连接电路②数控装置与测量系统和测量传感器之前的连接电路③电源及保护电路④开/关信号和代码信号连接电路8.接口电路的主要任务:①进行电平转换和功率放大②为防止噪声一起误动作③采用模拟量传送9插补的基本概念点的密集化10.插补方法:1.基准脉冲查补:又称行程标量插补或者脉冲增量插补2.数据采样插补:又称时间标量插补或者数字增量插补区别:1.发出的是指令脉冲序列 2产生的不是指令脉冲,即是指令脉冲。

1算法简单 2算法复杂,需要CPU1仅适用于精度和速度要求不太高的数据系统(开换系统)2适用于以交、直流伺服电动机为驱动装置的闭环、半闭环控制系统11.常用的数据采样插补法:直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分插补法、双数字积分插补法、角度逼近圆弧插补法12.并行处理分为“资源重复(硬件)并行处理方式”“时间重叠(软件)并行处理方式”和“资源共享(软件)并行处理方式”资源分时共享并行处理主要采用CPU分时共享的原则来解决过任务的同时运行13.根据位置检测装置安装形式和测量方式有直接测量的间接测量,增量式测量和绝对式测量14.一个脉冲所代表的基本长度单位是分辨率,分辨率=1/2n n指码盘的周数15.纹距(W)W=w/θ16.光栅:主光栅和指示光栅17.脉冲信号相位差为90o18.倍频可提高光栅的分辨精度,降低光栅尺的制作精度19.进给脉冲的频率决定了驱动速度,进给脉冲的数量决定了位移量20.数控机床对伺服电动机有那些要求:要求伺服电动机具有高位移精度、宽调速范围、足够的带负载能力及高稳定性和高响应速度22、常用的步进电动机性能指标有哪些:其含义是什么?(4-3)1)步距角:反映步进电动机定子绕组的通电状态每改变一次,转子转过的角度。

数控技术主要概念

数控技术主要概念

数控技术主要概念一、数控技术概述数控技术(Numerical Control, NC)是把数字控制系统应用于机床、仪器仪表等设备上的一种现代制造技术。

它是以数字信号形式控制机床等设备运动的一种自动化系统,利用计算机数控程序进行控制,实现自动化计算、运算和控制过程。

数控技术可以提高加工精度、降低零件自重和耗时、增强设备的灵活性和可靠性,从而提高生产效率和降低成本。

二、数控技术的基本要素1.数控机床数控机床是数控技术的核心。

它是将数控系统应用于机床制造中的一种特殊机床。

数控机床首先需具备常规机床的功能,如切削、钻孔、铣削、车削等,而且能够接受由计算机输出的数字控制指令,实现运动轨迹的精确控制。

数控机床的主要优点在于控制精度高、加工速度快、可编程性强、重复性好、操作简便等,广泛应用于各个生产领域。

2.数控系统数控系统是一套完整的自动化控制系统,由数控设备、计算机、输入设备、输出设备和控制器等组成。

数控系统可以通过计算机编程来实现机床的自动化控制,确保其运行精度和稳定性。

数控系统的常见类型有独立式数控系统、组合式数控系统、网络式数控系统等。

3.数控程序数控程序是指用程序语言对机床的加工流程、加工轨迹等进行编程的过程。

其目的是将产品的图形设计从计算机转化为数学模型,计算出机床的加工轨迹,使机床按照程序指令进行加工。

数控程序具有高度的可编程性,改变程序代码可以随时改变机床加工的形态。

4.数学模型数学模型是数控程序的基础,是将产品数字化后所得到的图形G代码进行转换所形成的三维模型。

数学模型中包含了产品的各种参数、材质和形态,是数控机床进行加工时所需的基础数据。

数学模型的建立可以通过CAD软件进行,也可以使用扫描仪将实物扫描为数字信号后进行建模。

三、数控技术的优点1.提高生产效率数控技术实现了机床的自动化、智能化,可以通过计算机编程精确控制工件的加工流程,提高加工效率和质量。

2.提高加工精度采用数控技术可以实现对机床各轴运动的精确控制,从而保证了加工精度、稳定性和一致性。

数控技术在自动化机械制造中的应用

数控技术在自动化机械制造中的应用1. 引言1.1 数控技术的简介数目、格式等。

感谢理解。

数控技术(Numerical Control,简称NC)是一种通过计算机控制机床和机器的加工运动,完全由数字化的指令来实现加工的自动化技术。

数控技术的出现,使得传统的手工操作机械加工转变为自动化、数字化的生产方式。

数控技术的应用范围涵盖了各个领域的机械加工,例如金属加工、木工加工、塑料加工等。

数控技术的基本原理是将人工操作中的加工参数转换为数字形式的指令,通过数控系统控制各个轴的运动,实现对工件的精确加工。

数控技术通过程序控制,可以实现复杂结构的零部件加工,提高加工精度和效率。

同时,数控技术还可以实现批量生产和定制化生产,满足不同需求的加工要求。

随着技术的不断发展,数控技术在自动化机械制造中的应用越来越广泛。

它不仅提高了生产效率,降低了生产成本,还提升了产品质量和加工精度。

数控技术的引入,使得自动化机械制造更加智能化、柔性化,为制造业的发展注入了新的动力。

1.2 自动化机械制造的概述自动化机械制造是指通过计算机控制和自动化设备实现生产过程中的加工、装配和检测等操作。

这一领域涉及到机械、电子、计算机等多学科知识,是现代制造业中的重要组成部分。

自动化机械制造的核心是提高生产效率和质量。

通过引入数控技术和自动化设备,可以实现生产过程的智能化和自动化,从而减少人为操作错误和提高产品的一致性和稳定性。

自动化机械制造的范围涵盖了多种行业和领域。

无论是汽车制造、航空航天还是电子设备制造,都可以通过自动化机械制造实现生产过程的智能化和高效化。

自动化机械制造的发展呈现出多样化和智能化的趋势。

随着人工智能、大数据和物联网等新技术的不断发展,自动化机械制造将进一步实现智能化和高效化,为制造业带来更多发展机遇。

自动化机械制造是现代制造业发展的重要方向,通过引入数控技术和自动化设备,可以提高生产效率、降低生产成本,促进制造业转型升级,提升国内制造业的竞争力。

数控技术第4章计算机数控系统(1)



位臵控制模块
6、可编程控制器(PLC) 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类: 一类是“内装型”PLC,为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC,它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合:相同的操作系统 松藕合:多重操作系统
控制各类轴运动的功能,用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。

准备功能:G指令功能,指定机床的运动方式。 插补功能:包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能:F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率




主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能,指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码,恒切削速度切削,主轴定向准停 辅助功能: M指令功能,指定主轴的起停转向(M03、M04)、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能:T指令,选择刀具。 字符和图形显示功能: 显示程序、参数、补偿量,坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能: 故障的诊断,查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度,进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外,还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理,以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程

基本过程: CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下,执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息,经过译码和运算处理(包括刀补、进给速 度处理、插补),将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路,经过转换、放大,驱动伺服 电动机,带动坐标轴运动,同时进行实时位臵反 馈控制,使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。

数控技术概述


图1-4 数控机床的组成
图1-5 数控机床的结构框图
• ⑴ 输入输出装置。现代数控机床,可以通过手动方式 (MDI方式)、DNC网络通讯、RS232串口通讯、优盘 等方式输入程序。输出装置包括打印机、存储器和显 示器等。
• ⑵数控装置。数控装置是数控机床的核心。其接受输 入装置输入的数控程序中的加工信息,经过译码、运 算和逻辑处理后,发出相应的指令给伺服系统,使伺 服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求 动作。数控装置是由中央处理单元(CPU)、存储器、 总线和相应的软件构成的专用计算机。整个数控机床 的功能强弱主要由这一部分决定。
后将加工程序输入数控装置,按照程序的要
求,经过数控系统信息处理、分配,使各坐
标移动若干个最小位移量,实现刀具与工件 的相对运动,完成零件的加工。
图1-7 数控加工过程
1.2 数控机床的特点及分类 1.2.1 数控机床的特点
•⑴数控机床有广泛的适应性和较大的灵活 性求变换加工程序,可解决单件、 小批量生产的自动化问题。数控机床能完 成很多普通机床难以胜任的零件加工工作, 如叶轮等复杂的曲面加工。
• ④军事装备:现代的许多军事装备,都大量采用 伺服运动控制技术,如火炮的自动瞄准控制、雷 达的跟踪控制和导弹的自动跟踪控制等。
• ⑤其他行业:在轻工行业,采用多轴伺服控制 (最多可达几十个运动轴)的印刷机械、纺织机 械、包装机械以及木工机械等;在建材行业,用 于石材加工的数控水刀切割机;用于玻璃加工的 数控玻璃雕花机;用于席梦思加工的数控行缝机 和用于服装加工的数控绣花机等。
•⑵数控机床的加工精度高,产品质量稳定。 数控机床按照预先编制的程序自动加工, 加工过程不需要人工干预,加工零件的重 复精度高,零件的一致性好。对于同一批 零件,由于使用同一机床和刀具及同一加 工程序,刀具的运动轨迹完全相同,并且 数控机床是根据数控程序实现计算机控制 自动进行加工,可以避免人为的误差,这 就保证了零件加工的一致性好,且质量稳 定可靠。

数控技术的概念

数控技术的概念及关键概念1. 概念定义数控技术(Numerical Control,简称NC)是一种基于数字化技术和计算机控制的自动化加工技术,通过预先编程的方式,将加工工艺参数转换为机床运动轨迹和操作指令,实现对工件进行精确、高效的加工。

2. 关键概念2.1 数控系统数控系统是数控技术的核心。

它由硬件和软件两部分组成。

硬件包括数控设备、伺服驱动系统、传感器等;软件包括编程系统、操作界面、运动控制算法等。

数控系统负责接收用户输入的加工要求和参数,并将其转化为机床运动轨迹和指令发送给执行部件。

2.2 数控编程数控编程是将加工要求和参数转化为机床能够识别和执行的指令序列的过程。

传统的数控编程使用G代码(国际通用标准)或M代码(机床厂商定义)进行描述。

随着计算机技术的发展,现代数控编程已经实现了CAD/CAM集成,可以通过图形界面进行可视化编程。

2.3 数控加工数控加工是指利用数控技术对工件进行切削、成形等加工操作的过程。

相比传统的手工操作或传统机械加工,数控加工具有高精度、高效率、重复性好等优点。

常见的数控加工包括铣削、钻孔、车削、镗削等。

2.4 数控机床数控机床是实现数控加工的关键设备。

它由运动系统和执行系统组成。

运动系统包括主轴、进给轴等,负责实现机床的运动;执行系统包括伺服驱动器、电机等,负责将指令转化为实际的运动。

2.5 自动化与智能化数控技术作为一种自动化加工技术,可以大大减少人力投入,提高生产效率和产品质量。

随着人工智能技术的发展,数控技术也逐渐向智能化方向发展,如自适应切削、自学习优化算法等。

3. 重要性及应用3.1 提高生产效率相比传统机械加工,数控技术具有高效率的优点。

数控机床可以实现多轴协同运动、高速切削等功能,大大提高了加工效率,缩短了加工周期。

3.2 提高产品质量数控技术能够实现高精度的加工,保证产品的尺寸精度和表面质量。

通过数控编程和仿真,可以在加工前模拟和优化加工过程,减少误差,并提前发现潜在问题。

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STEP-NC的概念
自1952年世界上第一台数控机床诞生以来,数控技术的发展非常迅速,数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控(CNC)。

但是,现代化的生产对CNC的要求也越来越高,系统之间不兼容、编程困难、智能化程度低等诸多问题大大限制了现代化生产以及数控技术本身的发展。

与此同时,人们逐渐意识到数控系统一直采用的G、M代码(ISO 6983)已不能适应现代化生产和技术发展的需要。

这种面向运动和开关控制的数控程序限制了CNC系统的开放性和智能化发展,同时也使得CNC与CAX技术之间形成了瓶颈,严重阻碍了机械制造业的发展。

1997年欧共体通过OPTIMAL计划开发了一种遵从STEP标准、面向对象的数据模型,重新定义了面向对象的数据模型,重新定义了面向铣削加工的编程界面,提出了STEP-NC的概念。

STEP-NC将产品数据转换标准STEP扩展至CNC领域,重新定义了CAD/CAM与CNC之间的接口。

它要求CNC系统直接使用符合STEP标准(ISO 10303)的CAD三维产品数据模型(包括几何数据、设计和制造特征),加上工艺的信息和刀具信息,直接产生加工程序来控制机床。

随后STEP-NC成了世界工业化国家研究的热点,其中较具代表性的研究项目有欧洲的STEP-NC项目、美国的Super Modal项目、日本的Digital Master项目等。

目前STEP-NC项目的研究已取得了实质性的进展。

据美国STEP Tools公司的预测
STEP-NC控制器将在本世纪的第一个十年内出现,届时人们将会看到自动化制造的全新景象。

STEP-NC数据模型STEP-NC是为CNC系统重新定义的数据标准,它在STEP的基础上面向对象的形式将产品的设计信息与制造信息联系起来。

STEP-NC定义了一个新的STEP应用协议(AP-238,尚在完善中)作为CAM与CNC之间的数据交换规范。

AP-238涵盖了产品从概念到成品(零件)全过程所需的全部信息,其中包括三维几何信息(AP-214)、工艺信息(如铣、车、放电加工等)、检测信息(AP-219)等。

目前STEP-NC标准草案(ISO-DIS-14694)已经形成。

有关基本规则与铣削加工的标准(草案)已完成,包括基本概念和规则(Part 1)、通用标准(Part 10)、数控铣削加工工艺(Part 11)、铣削刀具(Part 111)等。

正在制订的STEP-NC标准有:数控车削加工(Part 12)、放电加工(Part 13)、木材和玻璃加工(Part 14)、检测(Part 15)等。

如通用数据的一个简化模型,包括工件和工作计划两部分。

其中工件指最终的成品,工件上需要去除材料的区域由一系列加工特征定义。

工作计划包括若干工作步骤(如平面、复杂曲面、孔等)与具体操作联系起来。

这里操作本身也是ISO-14649中定义的概念,设计加工方法、刀具、导轨、工艺策略等。

基于STEP-NC的数控程序废弃了传统的数控程序中直接对坐标轴和刀具动作进行编程的做法,采用了ISO-10303数据格式和面向特征的编程原则。

它以工作步骤作为加工流程的基本单位,将特征与
技术信息联系到一起。

每个工作步骤只定义一种操作(“干什么”、“如何干”等,但只能用一种刀具和一种策略)。

程序本身也采用ISO-10303规定的文件格式,从结构上可分为两部分:文件头和数据段。

文件头以“HEADER”为标记,主要说明文件名、编程者、日期以及注释等。

数据段以“DATA”开始,包含了加工零件所需的所有信息和操作任务。

根据规定,它首先要一个PROJECT语句,其后的内容可分为三部分:工作计划与可执行语句(Executable,包括工作步骤、一般NC功能如信息显示等、以及流程的控制)、技术描述(刀具、机床功能、加工策论等)、几何描述(几何数据、加工特征等)。

STEP-NC为CNC提供的发展空间。

STEP-NC的发展设计使得STEP 标准延伸到了自动化加工的底层设备,建立了一条整制造网的高速公路。

可以预见,将来CNC系统将从结构、功能、在制造系统中的地位各方面发生了根本的变化,同时这种变化必然会影响到相关的CAX技术(如CAD、CAPP、CAM、CAE、PED、ERP等)、刀具、机床本体和夹具等的发展以及先进生产模式的事实等。

仅就目前的研究成果而言,可以预见的比较直接的影响主要由以下几个方面:
数控编程界面:以ISO-14649取代ISO-6983使得编程界面大为改观,现场编程方便而且取代易于再利用。

当被加工工件某些特征略有改变时,只需改变有关特征的几何描述,其他元素无须改变。

另外,统一程序可以直接在不同型号的机床上运行。

数控系统的开放性:目前,由于ISO-6983的覆盖面太窄,CNC厂家不得不开发自己的扩展指令。

所以CAM和CNC必须使用同一套代码,
否则必须选用特定的后置处理程序。

对于STEP-NC控制器而言,其数据格式(AP-238)完全一样,他告诉CNC“要加工什么”而不是具体动作,因而不需要后置处理程序,具体的动作由CNC确定,程序具有良好的互操作性和可移植性。

数控系统的智能化:作为目前CAM与CNC之间的接口,G、M代码的形成过程造成大量有用信息的流失,这也是目前的CNC智能程度低的一个主要原因。

与此相反,STEP-NC数控包含了加工产品所需的所有信息,为CNC系统在全面了解产品的基础上进行自主加工提供了基本条件。

CMA/CNC之间功能的重新划分:CNC比CAM或CAPP系统更了解机床的运行情况,在CNC内进行的具体的工艺处理(如刀具的选择、补偿、走带路线的确定等)更有可能得到最优的加工效果。

因此,将来的CNC将完成CAM系统的一部分功能,并在此基础上将可能安装由嵌入式CAM系统,直接根据CAD数据模型进行加工。

加工质量和效率:STEP-NC的提出改变了目前CNC系统作为加工任务的被动执行者的地位。

CNC功能的加强还能提高其上游环节的效率。

STEP Tools公司的研究表明,STEP与STEP-NC的应用可是CAD 阶段的生产数据准备减少75%,加工工艺规划(CAM)时间减少35%,加工时间(CNC五轴高速铣)减少50%。

数据共享与网络制造:STEP-NC的发展使得基于STEP-NC的CNC 系统与基于STEP的所有CAX系统之间实现了双向无缝连接(例如CAD 系统可以直接从CNC系统读取STEP-NC数据中的几何信息),为基于网络的制造模式和技术创造了条件。

结束语 STEP-NC既是正在完善
中的CNC接口标准,又是提升现代CNC的实施技术。

它为CNC开放性和智能化提供了广阔的发展空间,同时它也解决了CNC与CAX之间双向无缝连接的核心问题,对未来的自动化制造有着难以预料的深远影响。

相对于此前提提出的开放式数控而言,STEP-NC控制器(基于STEP 的CNC)的意义更大(它着眼于产品全生命周期的无缝链接),实施技术更实际有效(从数据模型入手)。

目前,STEP-NC控制器的研究虽然尚处于起步阶段,但发展非常迅速(西门子公司已成功开发了一个原型),前景非常光明。

这也是我国缩小差距、发展国产数控乃至全面提升我国自动化制造水平的一个决好的机会)。

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