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1、摘 要 随着科学技术的发展，自动喷水灭火系统的发展也是越来越快，而自动喷水灭火系统的发展究其实质而言就是喷头的发展。所以此次毕业设计我们主要研究旋转型消防喷头的制造工艺设计与数控加工。大空间旋转喷头是一种应用于大空间领域的新型喷水灭火产品。它是利用水流在喷头内产生的扭力，带动喷头自动旋转，从而把水流均匀分散在保护范围内。它可与大空间智能探测器配合使用，组成大空间智能喷水灭火系统，实现自动灭火功能；也可与其它大空间探测器配合使用，实现灭火功能。大空间旋转喷头各组成零件的加工质量对洒水的范围起着及其关键的作用，尤其是喷头上、下体中曲面的加工。-1-Abstract With the develop
2、ment of science and technology,automatic sprinkler system development is more and more quickly,and the development of the automatic sprinkler system of its essence are concerned,is the development of the shower nozzle.So the graduation design we mainly study)fire sprinkler head spin manufacturing pr
3、ocess design and numerical control processing.Large space rotating nozzle is a kind of applied to large space new sprinkler products.It is to use the water within the shower nozzle of torque,drive automatically rotating nozzle,and take the water equably dispersed in the protection range.It can and l
4、arge space probe used together with intelligent,large space of intelligent sprinkler system,realize the automatic fire extinguishing function;Also with other large space detector cooperates to use,realize the fire fighting function.Large space rotating nozzle each composition parts processing qualit
5、y to the scope of the water plays and key role,especially in the shower nozzle surface processing,nakedness.KEY WORDS:Fire extinguishing，sprayer，numerical control，machining -2-目 录 摘要（中文）.-0-摘要（英文).错误！未定义书签。第一章 前言.-4-第二章设计任务书概述.-10-2.1 毕业设计的主要内容.-10-2.2 毕业设计的目的.-11-2.3 毕业设计的要求.-12-第三章 喷头进水管的数控加工.-13-
6、3.1 喷头进水管的零件图.-13-3.2、零件工艺分析：.-13-3.3、零件毛坯选择：.-14-3.4、零件加工要求.-14-3.5、零件加工方案.-14-3.6、零件加工工艺卡.-21-3.7、数控加工程序.-22-第四章 设计心得.-26-参考文献.-28-附录 中英文翻译.-29-数控技术发展趋势.-29-NC technology development trends.-32-3-4-5-6-7-8-9-第一章 前言 毕业课题设计能够让我们对以前所学专业知识进行了一次全面的、系统的、规范的实践总结。通过将所学到的知识运用到实际零件的加工中去，以巩固我们已经学过的知识，加深对机械加工
7、的相关知识理解，培养自己在机械加工过程中独立分析、解决问题的能力。本次设计的内容为消防喷头的工艺分析与数控加工。通过对该零件的工艺分析，我认识到该零件必须具备怎样的结构要求和技术要求。要满足其结构和技术要求，我们在生产中又应该怎样生产和加工以保证该要求。通过制定工艺规程，我们认识到怎样才能生产出合格的零件产品。本设计说明书着重介绍了零件的生产工艺过程，工艺的分析，工艺路线的确定，加工设备的选择，定位基准和夹具的选择，加工方法选择，填写工艺文件等。整份说明书要求内容丰富，简明扼要，清晰易懂，并附有图纸说明。由于能力有限，经验不足，设计中还有许多问题和不足之处，请老师给予批评指正。-10-第二章
8、毕业设计任务书概述 2.1 毕业设计的主要内容 随着社会的进步和国民经济的不断增长，火灾发生的频率和对人类的生命财产造成的损失也就越来越大。为此，人类在防治火灾上进行了各种各样的研究，从最初的穿孔管布水方式到现在的自动喷水灭火系统，灭火的效果也越来越好，尤其是自动喷水灭火系统的使用，大大提高了灭火的效率，也就从一定意义上降低了人们的生命财产损失。而旋转喷头的出现，大大提高了灭火效率。因为火灾发生时，旋转喷头能够直接感应，并通过一系列电气自动控制，快速作出反应，喷水灭火。由于旋转喷头的水底直径大、流量大、响应快速的特点，其被人们广泛使用。它也在保护人们财产方面发挥着不可替代的作用。该旋转型消防喷
9、头主要由四部分组成：喷头上体、喷头下体、喷头上盖和喷头进水管，另外还有卡簧，M4、M5 内六角螺钉和直径 4mm的滚珠等一些标准件构成。其主要零件图和消防喷头的结构图如下所示。-11-加工部分主要是喷头上体、喷头下体、喷头进水管和喷头上盖的数控加工。以零件图为设计先导，综合应用机械设计相关专业课程知识，以及结合生产实践分析，解决工程实际问题，其中包括零件图样分析，材料的选择，热处理加工表面分析，加工精度、表面粗糙分析，结构工艺分析，加工工序过程卡片、刀具卡片的填写，毛坯图、零件图的绘制等，最终完成零件加工的所有需考虑及计算方面的内容。2.2 毕业设计的目的 通过本课题的设计对以前所学专业知识进
10、行一次全面的、系统的、规范的实践总结，同时培养和扩展学生独立分析、解决实际问题的能力，为进入社会打下一个良好的基础。-12-2.3 毕业设计的要求（1）以求实的科学态度对所学知识系统化、综合化运用。（2）设计中做到可行性、可靠性、经济性、先进性的统一。（3）独立思考，尽可能自己解决设计中出现的问题。（4）正确查阅手册、国家标准、教材等相关资料。（5）制图规范、图面整洁、文字工整。（6）说明书能够简明扼要地说明设计思想、约束条件、计算结果、经济效果、确定依据等。论证要有必要的简图、表格、计算公式，所引用公式、参数要注明来源，另外语句要求通顺。在设计过程中，若遇到自己难以解决的问题，要及时向他人请
11、教或大家共同讨论，以得出正确的设计方案，切不可得过且过，按照错误的思路设计下去。以认真务实的态度对待此次毕业设计。-13-第三章 喷头进水管的数控加工 3.1 喷头进水管的零件图 3.2、零件工艺分析：分析零件图可知，该零件是一个轴类零件，由外圆柱面、内孔、外部管螺纹、倒角、锥度、六方等组成。其加工主要在数控车床上完成，由于需要在外圆柱面上进行六方的加工，这需要在-14-四轴加工中心上完成。3.3、零件毛坯选择：1、材料制成零件必须满足使用性能的要求，才能保证在工作中的安全可靠、经久耐用，因此必须分析零件的工作条件、受力状况，分析零件失去工作效能的主要因素，确定零件的使用性能要求，进而确定材料
12、应具备的主要性能，再根据主要性能去选择材料。2、选择材料时，还应尽量降低零件的成本，选材的原则是在满足零件的使用性能要求的前提下，尽量使材料的加工工艺和经济性成本降低。3、由于该零件为消防喷头，要长期和水进行接触，因此要选择不易生锈的材料，且该零件在工作时要承受不小的压力，因此应具有较高的强度。因此，我们选择 304不锈钢。其毛坯为管料，毛坯尺寸为60mmx60mm，内孔尺寸为20mm。3.4、零件加工要求 零件主要加工要求为：-0.250.35-48的外圆柱面和 40-0.250.35-内孔的尺寸公差均为-0.250.35-，尺寸要求比较高，其它尺寸要求一般，表面粗糙度要求也不高。3.5、零
13、件加工方案(1)零件卡具选择：-15-数控车床上的常用夹具有：三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖类、心轴类以及卡环类装夹。各夹具的特点及应用：a、三爪卡盘定心好，但是夹紧力小，属于通用夹具，其优点是自动对中好。主要适宜装夹规则的回转类零件，如外圆、三角、六角等。b、四爪卡盘定心差，但是夹紧力大，需要多次调整找正。其缺点主要是自动对中性差。主要应用于非圆类零件 c、顶尖类径向定位好，主要用于细长轴类零件。其分为活顶尖和死顶尖。d、心轴装夹主要装夹薄壁套筒类零件。e、卡环类装夹，主要装夹精度高的轴类零件，如套类零件且薄壁。卡具使用目的：由于使用夹具工件能迅速而准确地安装于夹具中的确定位置，夹具定位安装于机床
14、的确定位置，因此，使用夹具加工时，能使工件迅速而准确地处于加工位置，这就是夹具在生产中得到广泛应用的主要原因。一般来说，使用夹具的目的可以归纳为如下四个方面：1)稳定地保证工件的加工质量，减少废品。据资料介绍，发动机缸体上曲轴轴颈的几个轴瓦孔的同轴度，若提高 0.01mm，降低发动机的耗油量就很可观。因此，近年来，各国都十分重视对夹具设计制造精度的研究。-16-2)使用夹具可以提高生产率，此外生产中大量专用夹具的采用还为生产过程的机械化和自动化创造了前提，为机械手和机器人的使用提供了条件。3)使用夹具可以扩大机床的工艺范围。4)使用夹具可以改善操作者的劳动条件。夹具的选择 由于此次产品加工属于
15、单件加工，并且零件是圆柱回转体零件所以选用三爪卡盘装夹。但考虑到加工中的一些工序的加工方便和满足零件的精度要求，还有为了便于在四轴加工中心上加工六方，因此我们自制了一个工装夹具-心轴。（2）机床选择：考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用 CK160数控机床。机床基本参数：零件加工的机床选择 CK160数控车床，30斜床身，适应中小零件及长轴加工，配自动排屑装置，系统采用FANUC 0i系统。机床型号：CK160加工范围最大旋转直径 350，最大加工直径 160mm，最大加工长度 400mm，转
16、速范围 200-5000r/min，主电机功率 5.5kw，刀具夹持方式为砖塔，刀架刀具数量 8；X 轴行程 160mm，快速移动 16m/min，伺服电机功率1.2kw；Z 轴行程 450mm，快速移动 20m/min，伺服电机功率1.2kw。选用的机床能够满足零件的加工。-17-（3）定位基准选择 定位基准分为粗基准和精基准。精基准选择：选择精基准应考虑如何保证加工精度和装卡可靠方便，一般遵循以下原则:基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则；准确可靠原则。粗基准选择 粗基准选择应遵循以下原则:为了保证重要加工表面加工余量均匀，应选择重要加工表面作为粗基准；为了保证非加工表面
17、与加工表面之间的相对位置精度要求，应选择非加工表面作为粗基准；如果零件上同时具有多个非加工表面时，应选择与加工面位置精度要求最高的非加工表面为粗基准；有多个表面需要一次加工时，应选择精度要求较高，或者加工余量最小的表面做为粗基准；粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次；选择粗基准的表面应平整光洁，有一定面积，无飞边、浇口、冒口，以保证定位稳定、夹紧可靠。根据工件的外形，采用工件的左端面和毛坯外圆作为定位基准。-18-（4）零件加工切削液选择 由于在切削过程中，被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦要产生大量的热-切削热。切削热被工件吸收 9%30%，切屑吸收 50%8
18、0%，刀具吸收4%10%，其余又周围介质传出。由于热胀冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量，工件和刀具产生变形最终影响加工精度。如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏-造成“烧刀”的现象。为了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的要求。在生产过程中我们常使用水溶液、乳化液、切削油来冷却、润滑、清洗。从毛坯材料考虑，硬质合金刀具一般采用乳化液作为冷却液，其冷却效果很好。并且乳化液还具有冷却、润滑、防锈的作用，价格便宜，应用广泛。所以，喷头进水管的加工时冷却液我选择乳化液。（5）零件加工刀具选择 不
19、同的刀片形状有不同的刀尖强度，一般刀尖角越大，刀尖强度越大，反之亦然。在机床刚性、功率允许的条件下，大余-19-量、粗加工应选用刀尖角较大的刀片。反之，在机床刚性和功率小、小余量、精加工应选用刀尖角较小的刀片。刀尖圆弧半径不仅影响切削效率，而且关系到被加工表面粗糙度和加工精度，最大进给量不应超过刀尖圆弧半径的 80。通常对于小余量、小进给量车削加工应选用小的刀尖圆弧半径，反之，应选用大的刀尖圆弧半径。产品名称或代号 零件名称 典型轴 零件图号 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 1 T01 硬质合金 93 度外圆车刀 1 粗、精车外圆 2 T02 硬质合金 95 度内孔车刀 1
20、粗、精车内孔 左偏刀 3 T03 硬质合金 45 度端面车刀 1 粗精车端面 4 T04 55 度硬质合金外螺纹车刀 1 车螺纹 5 T05 8 立铣刀 1 铣六方 （6）切削用量的选择 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。-20-切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，该零件的切削用量如下表：表
21、3-3 切削用量选择 (7)工步划分和加工余量选择 该零件在数控车床上分三次用三爪卡盘装卡加工。第一次装卡加工工序为：车端面 粗车 570.1外圆，留 0.2加工余量 粗车内锥孔留 0.2加工余量 精车内锥孔至尺寸 第二次装卡加工工序为：车端面，保证总长度 56 外圆 57 粗加工，留 0.2精加工余量 内锥孔粗加工，留 0.2毫米精加工余量 内锥孔精加工至尺寸 第三次装夹加工工序：(使用专用夹具)外轮廓粗加工，留 0.2余量 主轴转速 s/(r/min)进给量 f/(mm/r)背吃刀量 ap/mm 粗车外圆 1000 0.1 1.5 精车外圆 1000 0.05 0.2 车螺纹 1000 1
22、.5 0.2 -21-精加工外轮廓 加工管螺纹 在四轴加工中心上的加工工序：粗、精加工六方至尺寸要求 3.6、零件加工工艺卡 综上所述，进水管的加工工序卡拟定如下：工序号 工步内容 刀具号 刀具规格 主轴转速/(rmin-1)进给速度/(mmin-1)被吃刀量/1 车端面 T03 45外圆车刀 1000 100 1 2 粗车 570.1外圆 T01 93外圆车刀 1000 100 1 3 粗车内锥孔 T02 95内孔车刀 1000 100 1 4 精车内锥孔 T02 95内孔车刀 1000 60 0.2 5 调头，车端面 T03 45外圆车刀 1000 100 1 6 粗车 570.1外圆 T
23、01 93外圆车刀 1000 100 1 7 粗车内锥孔 T02 95内孔车刀 1000 100 1 8 精车内锥孔 T02 95内孔车刀 1000 60 0.2 9 使用专用夹具，粗车外轮廓 T01 93外圆车刀 1000 100 0.5 10 精车外轮廓 T01 93外圆车刀 1000 60 0.2 11 加工管螺纹 T04 55外螺纹刀 1000 80 2.309 12 在四轴加工中心上加工六方 T05 8 立铣刀 1000 200 0.5 -22-3.7、数控加工程序 数控编程方法有手工编程和自动编程两种。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生
24、成加工程序，称为自动编程。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。零件加工坐标原点设置如下图：第一次装夹加工程序单 O1 G21；程序号 -23-T0303；S1000M03；G0X100.Z150.；G0X65.Z3.；G94X18.Z0.F100.；G0X100.Z150.；T0101；G0X62.Z3.；G90X59.Z-20.F100.；X58;G0X100.Z150.；T0202；G0X20.Z3.；G71U1.R1.
25、P1Q2X-1.Z0F100S1000；N1G1X39.7F60.；X22.Z-35.；Z-40.；X20.；N2G40G1Z3.；G70P1Q2；G0X100.Z150.；T0200；M30;端面车刀 快速到换刀点 车端面 换 1 号刀外圆车刀 车外圆至 Z=-20点 换 2 号刀内孔车刀 粗精车深度为 35mm的22mm至40mm之间的锥孔和22mm的圆孔 返回换刀点 程序结束 第二次装夹加工程序单 O2 G21 T0303 S1000M03 G0X100.Z150.G0X72.Z10.G81X-4.Z2.F100 Z1.程序号 3 号刀端面刀 至换刀点 车端面，保证总长 -24-Z0 G
26、0X100.Z150.T0202 G0X20.Z3.G71U1.R1.P1Q3X-1.Z0.1F100 G41Z0.X22.Z-17.N2G40X20.G01Z3.G0X100.Z150.T0200 M30 换 2 号刀内孔车刀 粗精车22mm至51mm之间的锥孔 返回换刀点 程序结束 第三次装夹加工程序单 O3 G21 T0101 S1000M03 G0X100.Z150.G0X62.Z3.G71U1.R1.P1Q2X1.Z0.1F100S1000 N1G1X47.2F80;G42Z0.X47.7Z-20.Z-52.5 X57.Z-54.Z-58.G0X100.Z150.T0404 S400
27、 G0X50.Z5.G92X47.43Z-21.I-0.845F2.309 X47.X46.7 程序号 1 号外圆车刀 粗精车外圆至零件图纸尺寸要求 返回换刀点 换 4 号55的外螺纹刀 车螺纹 -25-X46.4 X46.1 X45.8 X45.5 X45.2 X45.X45.X45.G0X100.Z150.T0400 M30 返回换刀点 程序结束 四轴加工中心加工程序单 O4 G54G90G21G40G80G69G17 M3S1000 M06T05 G0Z50.#1=0 G0X24.Y30.0 WHILE#1LE360 G0A#1 G0Z-3.G91G1Y-60.F200 X4.Y60.X
28、3.Y-60.G90G0Z10.#1=#1+60.END1 G91G28Z0 M30 程序号 程序初始化 换 5 号刀8mm立铣刀 宏程序加工六方 程序结束 -26-第四章 毕业设计心得 伴随着毕业的日子临近，毕业课题设计亦近尾声。经过近两个月的努力，在老师和同学的帮助下，我完成了一份虽完整却并不完美的毕业设计。毕业设计，是对我们大学三年里所学的专业知识的一个总结和综合应用。通过此次毕业设计，我不仅巩固了自己所学过的专业知识，还认识了自身某些方面的不足，使自己在一定程度上得到了提高。由于此次的设计课题-大空间旋转喷头，是自己不曾了解过的，所以需要通过查阅一些书籍资料或者通过上网了解其相关的知识
29、，由此我也补充学习了一些新的知识。此次毕业设计对我来说，从课题的选择到设计的最终完成，每一步都是一个挑战，同时每完成一步，对自己来说，都是一次进步。在我这次的设计中，我主要完成的是对旋转型消防喷头加工设计。通过对零件图纸的分析，了解零件的结构及其应用，我选择了合适的毛坯、加工机床及其装卡方案和卡具进行了选择。对零件进行三维造型，通过分析其精度的要求，分析零件的结构尺寸，制定合理的加工工艺，选择合适的刀具、转速、背吃刀量、进给速度和切削液。由于零件有一定的精度要求，在设计过程中，需要考虑将加工分为粗精车加工，控制每次加工的余量，以便保证零件的尺寸精-27-度要求。同时，在设计过程中，要考虑，基准
30、的选择，遵循基准选择的基本要求，保证加工尺寸的准确性。在毕业设计过程，我也发现了一些不同数控操作系统在数控编程上的问题，举个简单的例子，如:就拿数控车床来说吧，华中系统的轴向粗车循环指令为G80，径向粗车循环指令为G81，车螺纹循环指令为G82，而Fanuc系统的粗车循环指令为G90，径向粗车循环指令为G94，车螺纹循环指令为G92。因此我们在使用自动编程，在正式加工过程中，应该注意自己使用的代码是否符合操作系统要求，以免出现加工错误。以上便是我的个人心得，我明白一个道理：知识必须通过应用才能实现其价值！在此，我非常感谢卢老师，是他在给我耐心、细致的指导，教给了我很多专业知识。在他的帮助下，我
31、才顺利完成了自己的毕业设计。-28-参考文献 1 陈洪涛.数控加工工艺与编程.北京高等教育出版社，2003.2 陈建军.数控铣床与加工中心操作与编程训练及实例机.械工业出版社,2008 3 张梦欣.数控机床编程与数控操作.中国劳动社会保降障出版社，2005 4 李 华.机械制造技术.北京高等教育出版社，2005 5 娄 锐.数控机床.大连理工大学出版社，2006 6 李华志.数控加工工艺与编程.清华大学出版社，2005 7 孙学强.机械加工技术.机械工业出版社，2003 8 王 维.数控加工工艺及编程.机械工业出版社，2001 9 陈日曜.金属切削原理（第二版）.机械工业出版社，2002 10
32、 陆剑中.金属切削原理与刀具.机械工业出版社，2001 -29-附录 中英文翻译 数控技术发展趋势 1、国内外数控系统发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超
33、小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC 只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过 CAD/CAM 及自动编程系统进行编制。CAD/CAM 和 CNC 之间没有反馈控制环节，整个制造过程中 CNC 只是一个封闭式的开环执行机构。在
34、复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正 CAD/CAM 中的设定量，因而影响 CNC 的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统 CNC 系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了 CNC 向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。2、数控技术发展趋势 2.1 性能发展方向(1)高速 高精 高效化 速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速 CPU 芯片、RISC
35、 芯片、多 CPU 控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化 包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不-30-同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化 以减少工序、辅助时间为目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成
36、多工序、表面的复合加工。数控技术轴，西门子 880 系统控制轴数可达 24 轴。(4)实时智能化 早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专
37、家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。2.2 功能发展方向(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。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。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
38、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，如自动编程设计、参数自动设定、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 多种插补方式如直线插补、圆弧
39、插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2 螺旋插补、NANO 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。多种补偿功能如间隙补偿、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等。-31-(4)内装高性能 PLC 数控系统内装高性能 PLC 控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，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
40、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。在数控技术领域，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有着重大的应用价值。2.3 体系结构的发展(1)集成化 采用高度集成化 CPU、RISC 芯片和大规模可编程集成电路 FPGA、EPLD、CPLD 以及专用集成电路 ASIC 芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用 FPD 平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显
41、示，成为和 CRT 抗衡的新兴显示技术，是 21 世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和 表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。(2)模块化 硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如 CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。(3)网络化 机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画
42、面可同时显示在每一台机床的屏幕上。(4)通用型开放式闭环控制模式 采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/
43、CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。3、智能化新一代 PCNC 数控系统 -32-当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC 数控系统已成为可能。智能化新一代 PCNC 数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。NC technology development trends 1、NC system developments a
44、t home and abroad With the rapid development of computer technology,the traditional beginning of a fundamental change manufacturing,the industrial developed countries spent huge sums of money on the modern manufacturing technology research and development,to create a new model.In modern manufacturin
45、g systems,CNC technology is the key to technology,which combines microelectronics,computers,information processing,automatic detection,automatic control,such as the integration of advanced,a high-precision,high-efficiency,flexible automation,and other characteristics,the manufacturing industry Flexi
46、ble automation,integrated,intelligent play the pivotal role.At present,NC technology is undergoing a fundamental change,from a special closed-loop control mode to general-purpose real-time dynamic open all closed-loop control mode.In the integrated on the basis of the CNC systems ultra-thin,ultra-li
47、ght;on the basis of the intelligent,integrated computers,multimedia,fuzzy control,neural network and other technical disciplines,NC system to achieve high-speed,high-precision,Efficient control,automatic processing can be amended to regulate compensation and the parameters for an online intelligent
48、fault diagnosis and treatment of the network based on the CAD/CAM and CNC systems integration as one machine network,makes the central government centralized control of the group control processing.For a long time,Chinas CNC system for traditional closed architecture,but only as a non-intelligent CN
49、C machine controller.Process variables based on experience in the form of pre-fixed parameters,processing procedures before the actual processing by hand or through CAD/CAM and automatic programming system prepared.CAD/CAM and CNC have no feedback control link,the entire manufacturing process CNC is
50、 a closed ring-opening implementing agencies.In a complex and changing environment under the conditions of processing tool in the process of composition,workpiece material,spindle speed,feed rate,tool path,cutting depth,step,allowance and other processing parameters,not at the scene circumstances un