制造装备数字化技术及发展趋势课件.ppt

1、国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 制造装备数字化技术 及发展趋势国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心、数字化制造当代制造业标志、装备数字化装备控制技术的趋势国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心机床是装备制造业工作母机，实现装备制造业现代化，取决于我国机床发展水平。振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，我们要大力发展国产数控机床。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦、数字化制造 当代制造业标志国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 1.现代制造：已成为包括社会、经济、人文等

2、多种综合因素共同作用 的制造行为，现代制造分为狭义与广义制造 狭义制造：产品的机械工艺过程或机械加工过程中国科学院院士：熊有伦 广义制造：（1）在领域方面：将可用资源（包括 物质，能源等）转化为 可使用的工业品和生 活消费品的产业；（2）在过程方面：从单纯的机械加工过程扩展到了 市场分析，产品设计，生产计划，物料采购，物料 加工，装配检验，质量保证，市场销售和服务等产品整 个生命周期过程。现代制造数字制造国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心机械制造领域食品化工家具军工服装产 品 销售市 场 营销制 造 过程采 购 供应电子生 产 计划轻工产 品 设计服 务 支持装 配 经验

3、加 工 处理（a a）制造领域 b)b)制造过程 图1 1 制造定义国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 2.2.数字制造定义：以制造为对象，以现代制造科学和技术为基础应用数字技术对制造所涉及的所有对象和活动进行表达，处理和控制，具有信息化网络化智能化集成化自动化和可视化等特征。数控机床的诞生和不断发展构成了制造业造数字化的一个十分重要的基础，数字制造的概念就是从数字控制机床衍生而来。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦数字设计管理与营销监控与维护数据库仿真元数据制造过程全球制造业制造行业制造企业数字产品实

4、现网络数字制造关键技术应用领域机 械其 他国 防轻 工化 工电 子基础理论与科学问题产品描述建模理论控制科学制造信息管理科学信息科学计算制造制造智能学图2 2 数字制造的体系结构3.3.数字制造体系结构国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 管理数字化：实现企业内外部管理数字化和最优化，提高企业管理水平。设计数字化：实现产品设计手段与设计过程的数字化和智能化，缩短产品开发周期，提高企业的产品创新能力。二、数字制造技术的五个主要方向国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 制造装备数字化：实现制造装备的数字化、自动化和精密化，提高产品的精度和加工装配效率。工业生

5、产过程数字化：实现生产过程控制的数字化、自动化和智能化，提高生产过程自动化水平。企业数字化：实现全球化环境下企业内外部资源的集成和最佳利用，促进业务过程、组织结构与产品结构的调整，提高企业、区域和行业的竞争力。中国科学院院士：熊有伦国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦、装备数字化 装备控制技术的趋势国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 一、制造装备的应用及需求 第一方面应用重点：航空、航天、发电、船舶、冶金、重型行业需要的高精尖、大型专用设备。这些设备往往单价较高，要求特殊，难度较大。但从全国需求总量来看，

6、具有很大的优势，占机床市场的三分之一以上。特别是数控龙门铣、数控落地镗、大型五面加工设备需求量较大。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心用于飞机制造数控飞机制造：n需要多坐标、高速、刚性好、功率大的数控龙门铣、床身式立铣、用来加工整体构件（如大型整体壁板、整体框等）、钛合金、复合材料结构件以及其它高强度合金钢的梁、肋。n 需要数控立式车床和立式车削中心、立式铣削加工中心、立卧转换加工中心、数控镗铣床、高效专用叶片加工中心、用于发动机整体机匣、整体叶轮和叶盘等结构件和各种复杂型面的叶片的加工。国家数控系统技术工程研究中心

7、国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心金银花金银花金银花金银花_ _ _ _PDMPDMPDMPDM北京航空航天大学制造系统研究所 720ims 邓家提720720i m si m sB U AB U AA A叶片设计与叶片设计与分析、优化分析、优化转子分析与优化转子分析与优化叶盘设计与分析叶盘设计与分析过程及产品数据过程及产品数据管理与支持管理与支持整体叶盘优化前整体叶盘优化前后几何模型对比后几何模型对比航空发动机转子航空发动机转子C AD/C AM/PD M C AD/C AM/PD M 系统集成应用系统集成应用本图片中三维设计使用金银花本图片

8、中三维设计使用金银花99 99 制作制作国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心龙门移动式数控动梁龙门镗铣床（桥式龙门铣）国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心数控动梁龙门镗铣床国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心制造大型水力发电机组需要数控立式车床 （含数控立式车铣床、柔性制造单元 和柔性制造系统。）n数控立式车床是加工业的重要加工工艺设备，使用范围非常广泛，是重型机械制造，航空、航天、能源、造船、冶金等行业不可缺少的加工工艺装备。尤其是大直径回转体，如水力发电机组转轮体和机座体的加工，立车具有独特功能，其他加工设备所不能替代。n数控双柱

9、立式车床系列：加工直径一般在3000 14000mm，其中多数在10000以下；n数控超重型单柱移动立式车床系列：加工直径一般在630020000mm之间，n 我国武重厂已经生产了五台数控16米立车，其中有3台已经实现车铣复合加工，其水平已达到当代世界技术水平。有的已经为我国三峡水电站、隔合岩水电站发电机组加工作出贡献。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心数控双柱立式车床系列国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 立车/车削镗铣中心(双工作台式)国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心加工螺旋浆叶面需要数控铣镗床 是当代重大型工件，特别是能

10、源、冶金、交通、工程机械、国防重大型工件加工非常重要的工艺装备，配备多座标铣头等功能部件，可完成加工空间曲面的5轴联动工序，如螺旋浆叶面加工。n数控卧式镗床:主轴直径在90-120mm之间。n数控刨台式铣镗床:主轴直径一般在130160mm之间，是中小型壳体工件加工的重要工艺装备n数控落地铣镗床:镗轴直径一般在130260mm之间，最大规格发展到320mm，但目前主要是在260mm以下，可根据不同的工艺要求，向市场提供各种柔性化成套装备。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 加工长轴类零件加工需要数控重型卧式车床 数控重型卧式车床：n基型产品主参数加工直径为1000mm42

11、00mm之间，n变型品种如加工带叶片的汽轮机转子围带，直径可达6000mm以上，n能源工业的火电、核电设备中汽轮机转子和发电机转子加工；冶金、化工以及军工行业的长轴类零件加工所必须工艺设备。n2000mm以上的数控重车，顶尖间负重可达160320t。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心DL系列重型数控卧车国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心4.2米 DL210型重型数控卧车国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心数控导轨磨床国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心重型立式滚齿机国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工

12、程研究中心 中国科学院院士：熊有伦第二方面应用：多坐标、高精度、复杂形面的加工设备。这些设备主要是四坐标联动以上的加工中心、车削中心、仿形铣等。这些设备的特点是软件功能特殊，配套技术复杂，往往影响整机的水平。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心卧式镗/铣加工中心 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心落地式卧式镗/铣床 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦第三方面应用：汽车行业：机床消费量50%份额为汽车工业占有、要求数控设备高效，可靠，配套完整，柔性，适应多品种加工和产品换型的要求。国家数控系统技术工程研究中心

13、国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦1，高效、精密、可靠、成套、实用、柔性、环保的加工中心，齿轮加工机床，2，数控机床组成的柔性生产线将成为重点。这些生产线的特点：高速，主轴转速为8000-12000r/min，进给速度为 40-60m/min，换刀为2-3秒可靠性高，MTBF为500-600小时成套性好，配备夹具、刀具，工艺软件和控制软件；要求精度高，产品加工的一致性好。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心汽车制造工业需要大量的数字化设备国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心东风小霸王1.5T轻型车驾驶室总成焊装自动线 全长58米，10个

14、工位，6台焊接机器人 汽车制造工业需要大量的数字化设备国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 缸盖柔性加工线国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心发动机缸盖精加工自动线国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 零件的精密、超精密加工需要精密数控机床。各种壳体、阀体、液压偶件、液压平板阀、光管 等小尺寸、结构复杂、精度要求高的零件的精密、超精密加工要求：精密数控镗铣床和加工中心、精密数控车床和车削中心、精密数控万能外圆磨床、数控电火花机床和线切割机床等。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控

15、系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 第四方面应用：迅猛发展的IT制造业，需要大量的制造设备，包括高速、高精的数控机床，用于：小型精密塑料、冲压模具制造 IT产品上的精密机械零件加工 据预测，未来几年IT加工设备的年增长率在50以上国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心笔记本电脑机壳国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心手机机壳国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心硬盘驱动器机壳国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系

16、统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心ITIT行业适用的机械加工数控机床的特点：精度高：微米、亚微米级，全闭环控制规格小型化:工作台小于400400800800毫米多坐标数字控制：3 35 5轴联动数控速度高：主轴速度3000030000转/分;进给速度6060米/分自动化程度高：换刀机械手、自动上料系统生产效率高：以秒为单位计算生产节拍国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心RokuRoku公司：立式铣床主轴转速3600036000rpmrpm精度1 1mm之内定位精度0.40.4mm。当进给速度8 8米/分、最小刀具半径0.20.2mmmm，加工手提电话的模具电极，

17、不需人工打磨，能直接达到高精度和高光洁度的模具要求。410 X 330 X 200 mm国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心日本大隈:MB-46VAMB-46VA高速加工中心，定位精度为1 1m,m,重复精度为0.20.2mm，其温度稳定系统能系统的热误差实时补偿。该机床用于加工大型液晶显示器部件，平直度达到6 6m/800mmm/800mm 。560X460X450国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 Fanuc:Fanuc:为信息产业开发FS16IFS16I纳米加工数控系统，最小增量1 1nmnm。D D系列钻铣加工中心，适合于ITIT行业的深孔零件

18、加工，深孔的长度与直径比可达3030以上。加工的硬盘框架和钢件 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦结论：制造装备作用显著、总的发展趋势是：高精化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺适用性和经济性。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 二、制造装备应有的功能1 1、高效、柔性、高精：速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。机床的高速主轴转速已达1010万转分，进给快速运动速度已达8080米分、精度0.50.5微米。数 控 机 床 机 械 加 工 精 度 将 从 现 在 的

19、 道 级（0.01mm0.01mm）提升到微米级（0.001mm0.001mm）。超精密数控机床的微细切削和磨削加工精度可稳定达0.05m0.05m左右，形状精度可达0.01m0.01m左右。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦2 2、复合化、多功能化：复合化包括工序复合（可实现回转体零件的车、钻、铰、攻螺纹、铣削等多种工序复合加工的车削中心，并可铣端面凸轮或端面曲线槽等）；不同工艺复合（集车、铣、滚齿、磨、淬火等不同工艺的复合加工机床可对大直径、短长度回转体类零件进行复合加工）；切削与非切削工序复合（如铣削与激光淬火装置的复合、冲压与激光切割的复合

20、、金属烧结与镜面切削的复合、加工与清洗融于一台机床上的复合等）；多功能化，如数控车床由单主轴、单刀架,功能扩展为双主轴、双刀架结构，形成卧式平行双主轴、对置双主轴或立式双主轴结构等。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦3 3、数字化和智能化：信息技术的发展及其与传统工作母机的相融合，使工作母机正朝着数字化和智能化的方向发展，现代数控加工要求机床能够根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策

21、、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，将大大提高成形和加工精度、提高制造效率国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦4 4、集成化：随着制造过程自动化程度的提高，要求数控机床不仅能完成通常的加工功能，而且还具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网等功能，形成包括工业机器人、物流系统组成的数字化、智能化制造系统。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦5 5、可靠性最大化：数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。6 6、控制系统小型化：数控系统小型化便于将机、

22、电装置结合为一体。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦开放式当代数控系统的体系结构 中国数控系统产业的出路 以PCPC为基础的计算机技术的发展为数控产业的发展提供机遇。从专用、自封闭的控制体系结构转向开放，使得数控系统实现集成化、柔性化、网络化、个性化。开放体系结构数控系统是世界数控技术的发展潮流。三、制造装备数字化若干关键技术国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心高速、高精、高效、复合化 新世纪制造装备主流n主轴:15000100000r/minn快移:60120m/minn进给:60m/minn换刀（刀刀）1.53.5s(0.8

23、0.9s)国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心n精度从微米到亚微米及至纳米n主轴回转精度达:0.010.05mn加工园度:0.1mn加工表面粗度(Ra):0.003m高精国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心智能化 当代数控系统的标志加工内容工件材料必要精度表面粗糙度孔径、深度 等操作者加工准备数据库刀位数据控制器伺服控制进给机构加工过程加工结果测量第3级（在线/离线第2级（切前阻力第1级（所需要的速度、位置）智能加工系统的构成举例国家数控系统技

24、术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心4)4)作业规划智能化技术2)2)加工过程的智能控制技术3)3)智能化误差补偿技术智能化关键技术1)1)加工过程的智能感知技术国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心9)9)智能4M4M数控系统8)8)智能数控系统的体系结构6)6)智能化操作、编程技术7)7)智能化自修复技术智能化关键技术5)5)机器学习技术国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 网络化 当代数字化制造基础制造装备的网络化(1)(1)开放式网络控制平台与协议技术：特别是支持网络环境下异构数字化制造设备和单元的远程交互平台。网络安全问题。(2)(2)网络

25、联接技术 内部：实时控制的现场总线技术 外部：非实时控制的网络，如企业内部局域网、国际互联网等(3)(3)基于网络的数字化制造装备远程控制、诊断、监控、自修复技术国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 网络化数字控制技术：网络资源共享远程控制远程故障诊断网络制造NT、Internet网络国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 网 络 数 控 就 是 通 过 网 络、Internet/IntranetInternet/Intranet将制造单元和控制部件相连，或将制造过程所需资源（如加工程序、机床、刀具、检测监控仪器等）共享。网络化包括两个方面：内部网络（现场

26、总线网络）和外部网络。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 CAD/CAPP/CAM终端订单计划、生产物料管理终端防火墙服务器Internet图形工作站MRP服务器Internet服务器检测终端CNC车床1CNC车床21CNC车床3CNC车床10CNC卧式加工中心CNC高速高精立式铣床一个开放式CNCCNC构筑网络制造系统国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 CAD/CAM 服务器5 5公里国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中

27、心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心极端制造的若干技术特征制造对象极端化：尺寸极大、极小 系统极为复杂 功能极端强大、精确、丰富 服役条件极端苛刻制造条件极端化：制造能量外场极强 制造功率密度极高 制造时空极小国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦制造过程成形成性：极强关联 材料成性与构/零件成形同步 材料制造与器件制造高精度协同 制造结构制造，性能制造 精度 装备在宏、微观尺度上同时保证 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦制造技

28、术与科学高密度渗透 制造技术与装备精确保证产品形成每一个物理、化学过程在宏、微观尺度上物质的精确演变。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦制造技术表征参数 国际 中国 竞争影响力 芯片存储密度 8GB 基本引进 已成为世界主导 产业，2010年我国微电子产业将达6万亿元，美国国情咨询：“美国在电子制造的垄断力来自于装备制造能力”特征线宽 0.1m 0.18m（试生产）光刻运动定位精度 10nm刻蚀深度 0.5m 50m 封装起停频率 20次/秒 5次/秒 封装加速度 10g 8g 计算机核心频率 4GHz 500MHz 磁盘表面粗糙度 2 3 磁盘表

29、面波纹度 1.21 1）牵引世界经济的信息产业表1 1 计算机制造参数的极端特征国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦挑战极端制造：制造尺寸向更小突破：特征线宽0.022-0.045m0.022-0.045m、飞行高度：5nm5nm、飞高精度：0.9nm0.9nm、表面膜厚度：2nm2nm、表面波纹度：11、表面粗糙度：0.50.5；装备运动参数向更高极限突破：运动加速度15g15g、定位精度10nm10nm。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦待突破的极端制造技术：量级粗糙度复杂表面的超精密研磨技术；微互连

30、、微去除等过程的特殊外场设计与工艺装备；实现化学键长、键角调控的微流变技术；大行程、纳米精度的运动装置与位置控制技术；近零摩擦的高加速运动生成与控制。突破极限：抢占2121世纪国家主导经济制高点国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 制造技术表征参数 国际 中国 竞争影响力 飞行速度 3-3.5马赫 2.5马赫 国防安全的巨大威胁 推重比 15接近20 8 发动机工作寿命 20000-30000小时 3000-5000小时 制导 命中精度1m 命中精度40m 航空模锻件投影面积：5.53m2重量：3000kg模锻压力:7.5万吨 投影面积：1.2m2重

31、量：845kg模锻压力:3万吨 涡轮盘最大直径:2400-3000mm重量:3910kg 最大直径:1200mm重量：170170万千瓦的超超临界发电机组;特大尺寸、特高性能复杂零件(700-850(700-850、400t400t、端面和径向跳动0.005mm0.005mm）国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦待突破的极端制造技术：大型流体机械的内流控制技术及结构设计高速大型超长轴系转子系统动力学设计与制造技术自动平衡与状态监控及评估技术高温材料及大型铸锻件制造技术复杂形状长叶片精密制造技术突破极限：抢占经济安全的制高点国家数控系统技术工程研究中心

32、国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦制造技术表征参数 美国 日本 法国 俄国 中国 竞争影响力 大型高速数控机床 6104r/m(12104r/m)2.5104r/m 6000r/m 基础制造装备能力差距巨大大型精密模锻水压机 4.5万吨6.5万吨7.5万吨3万吨大型厚铝板轧机（飞机、坦克用）2.8米宽轧机，板宽厚25008 0mm 4.15米宽轧机 2.8米宽轧机，板宽厚25008 0mm导轨平行度 80mm长0.044m（国际）1m长2m（中国）电主轴 功率：0.1-80KW，转矩：0.02-318Nm，转速：（小型：70000-120000转/分；中型：36000-620

33、00转/分；大型：12000-30000转/分）功率：6.7-22KW，转矩：9.5-129Nm，转速：8000-30000转/分 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦挑战极端制造：极强的制造外场环境和能量传递高速、重载、高精度、柔性化、数字化待突破的极端制造技术复杂曲面零件的数字反演精密检测与传感大功率超高速电主轴单元低摩擦、高精度的直线导轨单元高速、高温轴承技术突破极限：创造国力与安全的制造能力高平台国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 驱动控制是数控系统的重要组成部分.伺服技术的发展是建立在控制理论,电机驱动及电子等技术的基

34、础上.数控机床主要有两种驱动装置:进给驱动装置和主轴驱动装置.这两种驱动装置在很大程度上决定了数控机床的性能优劣 国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 （1 1）全数字交流伺服驱动关键技术 实现高集成度、高可靠性、低成本、低功耗、小体积技术：可对系统任意组态技术：组成位置控制，速度控制或转矩控制系统，可广泛适应现代制造业和机器人操作控制；全数字通用硬件平台的设计技术：采用DSP+FPGADSP+FPGA（现场可编程门阵列）+IPM+IPM的硬件方案，采用可靠性高的四层电路板，控制板采用SMTSMT设计，对硬件所要完成的功能进行了合理的划分,设计，提供

35、灵活的接口。使系统的二次开发和功能扩展更加便捷。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 灵活、易维护、模块化、实时控制软件体系结构及软件模块化设计技术：在实时控制核心的调度下，采用模块化编程技术将各个控制软件模块合理有序地组织起来，通过对各个控制模块的数据结构进行封装，实现了系统实时的控制。实现多功能操技术：可编程I/OI/O接口，利用有限的I/OI/O接口，实现多功能操作；与多种类型交流伺服电机的自动适配的功能.实现系统的网络化控制技术：基于CANCAN总线结构的DeviceNetDeviceNet网络协议接口电路和基于RS232/485RS232/

36、485接口的MODBUSMODBUS网络协议通讯软件.系统可靠性技术：电磁兼容性设计；编码器维护功能；智能故障诊断、参数管理、故障历史记忆.国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心（2 2）直线电机控制技术Anorad 公司系列产品国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心q典型的直线进给系统加工中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心Deckel Maho 公司的 DMC 85V立式加工中心国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 非机械接触传动，力产生于气隙 速度和加速度性能优越 行程不受限制 系统精度仅取决于反馈装置 机械

37、结构简单，维护方便q优点优缺点分析国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 存在严重的端部效应 推力波动大 控制难度大 安装困难，需要隔磁 成本髙q缺点优缺点分析国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心机械结构电气控制简单化复杂化q特点优缺点分析国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦四、制造装备控制技术的趋势 制造装备的主要目标是提高零部件的加工质量、缩短加工周期和降低成本。2121世纪的机械加工设备应该是高精度、高效，复合与柔性、清洁的装备，其功能、质量、可靠性应该提高到一个新的水平。因此面向2121世纪制造装备控制技

38、术的趋势：数字化和智能化、结构开放化、集成化、系统化。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 1 1.高速、高精度、高可靠性：控制系统必须满足制造装备高速、高精、高效的要求，而高可靠是制造装备运行的基本保证。因此控制系统必须解决高速运算技术、超高速通信技术、高速主轴技术、高分辨率位置检测技术、高响应数字伺服控制技术、高可靠性技术。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦.柔性化 二十一世纪装备控制系统将具有最大限度的柔性，实现多种用途，具体指具有开放性体系结构，通过重构、编辑，系统的组成视需要可大可小；功能可专用

39、也可通用，功能价格比可调；可以集成用户的技术诀窍，形成名牌产品 。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 中国科学院院士：熊有伦 .智能化 二十一世纪的装备控制系统将是一个高度智能化的系统，具体指系统应在局部或全部实现加工过程自适应、自诊断、自调整；多媒体人机接口、使用户操作简单；智能编程使编程更加直观，不仅可以使用多种高级语言编程，还可用类自然语言编程；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控等。国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心.一体化 控制系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声；测量、造型、加工一体化；加工、实时检测与修正一体化；主机设计与系统设计一体化。.网络化 实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备的要求，同时便于形成“全球制造”的基础单元。中国科学院院士：熊有伦国家数控系统技术工程研究中心国家数控系统技术工程研究中心 谢谢大家！