數(shù)控技術(shù)在紡織機械中的應(yīng)用

蔡璐 鄒清源 葉錦華

摘 要： 數(shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機械紡織機械自動化的關(guān)鍵，直接影響到國家工業(yè)的發(fā)展和綜合國力的提高。本文首先闡述了數(shù)控技術(shù)的特點，其次，分析了數(shù)控技術(shù)在先進紡織機械技術(shù)中的作用，同時，還對機械紡織機械中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢提出了自己的建議和看法，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞： 機械紡織機械；數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用

隨著計算機技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和以“時間驅(qū)動”為重要特征的市場競爭的加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快以及人們對商品需求的多樣化，傳統(tǒng)的機械紡織機械業(yè)正在發(fā)生極其深刻的改變，多品種小批量生產(chǎn)的比重越來越大，對產(chǎn)品的交貨質(zhì)量和成本要求越來越高，要求現(xiàn)代紡織機械技術(shù)具有較高的柔性，即要求機械紡織機械業(yè)對各種外界因素的適應(yīng)能力或者產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化能力越來越強，亦即要求空間和時間的靈活性越來越大，其關(guān)鍵的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。

1 技術(shù)特點

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術(shù)。它是集傳統(tǒng)的機械紡織機械技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光機電技術(shù)于一體的現(xiàn)代紡織機械業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。目前它是采用計算機控制，預(yù)先編程然后利用控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數(shù)控裝置，使得輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟件來完成，這樣極大的增強了機械紡織機械的靈活性，提高設(shè)備的工作效率。

2 數(shù)控技術(shù)在先進紡織機械技術(shù)中的作用

自從20 世紀中期，人們將計算機技術(shù)引用到控制機床加工飛機機翼樣板的復(fù)雜曲線中以來，數(shù)控技術(shù)在機床控制方面取得了廣泛、深入的發(fā)展，開始是數(shù)控銑床、接著是數(shù)控車床，數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控線切割機床，以后是加工中心、車削中心、數(shù)控沖床、數(shù)控彎管機、數(shù)控折彎機、板材加工中心、數(shù)控齒輪機床，數(shù)控激光加工機床，數(shù)控火焰切割機等等、等等。這些都成為現(xiàn)代紡織機械業(yè)的最關(guān)鍵設(shè)備，是它們保證了現(xiàn)代紡織機械業(yè)向高精度、高速度、高效率、高柔性化的方向發(fā)展。

由于數(shù)控機床的出現(xiàn)，帶動了CAD、CAM 技術(shù)向?qū)嵱没⒐こ袒l(fā)展，特別是計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，推動CAD、CAM 技術(shù)向更高層次和更高水平發(fā)展，而且進一步發(fā)展了計算機輔助工藝設(shè)計（CAPP）數(shù)據(jù)庫、集成紡織機械生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)信息的自動生成、自動處理、自動傳輸。可以說數(shù)控技術(shù)既是聯(lián)系CAD、CAM 的紐帶、也是進一步通向集成化CAD/CAM 的橋梁。

由于微電子技術(shù)的飛快發(fā)展，使數(shù)控系統(tǒng)的性能有了極大的提高、功能不斷豐富、滿足了數(shù)控機床自動交換刀具、自動交換工件（包括交換工作臺、工作臺立、臥式轉(zhuǎn)換等）的需要；而且還進一步滿足了在數(shù)控機床（1～2 臺）之間，增加自動輸送工件的托盤站（APC）或機器人傳輸工件，構(gòu)成柔性紡織機械單元的需要；以及實現(xiàn)了由多臺的數(shù)控機床（含加工中心、車削中心） 傳送帶、自動導(dǎo)行小車（AGV～Automated Guide Vehicle）、工業(yè)機器人（Robot）以及專用的起吊運送機等組成的柔性紡織機械系統(tǒng)FMS 的控制。此外，還有由加工中心，CNC 機床，專用機床或數(shù)控專用機床組成的柔性紡織機械線（FML）；或多條FMS 配備自動化立體倉庫連接起來的柔性造工廠（FMF）。

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展、在數(shù)控技術(shù)（機械紡織機械業(yè)中則體現(xiàn)在數(shù)控機床上）的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)紡織機械及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的、以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化、總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的計算機集成紡織機械系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。

3 機械紡織機械中數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

當代，數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用是FMC/FMS/CIM，其趨勢是向高速化、高精度化、高效加工、多功能化、復(fù)合化和智能化方向發(fā)展。其主要發(fā)展動向是研制開放式全功能通用數(shù)控系統(tǒng)。

3.1 數(shù)控裝置

（1）向高速度、高精度方向發(fā)展

隨著數(shù)控機床向高速度、高精度方向發(fā)展的需要，數(shù)控裝置要能高速處理輸入的指令數(shù)據(jù)并計算出伺服機構(gòu)的位移量，而且要求伺服電機能高速度地做出反應(yīng)。目前高速主軸單元（電主軸） 轉(zhuǎn)速已達5000～100000r/min 以上；進給運動部件不但要求高速度、且具有高的加、減速功能，其快速移動速度達60～120m/min 以上，工作進給速度已高達60m/min 以上。微處理器芯片的迅速發(fā)展，為數(shù)控系統(tǒng)采用高速處理技術(shù)提供了保障。CPU 已由80 年代的16 （如FANUC-6M 等） 位發(fā)展為現(xiàn)今的32 位（如FANUC-15 等） 以及64 位CPU 的數(shù)控系統(tǒng)，90 年代還出現(xiàn)了精簡指令集（RISC）芯片的數(shù)控系統(tǒng)（如FANUC-16等）。CPU 的頻率由原來的5MHz、10MHz，提高到幾百兆MHz、上千兆MHz，甚至更高，進一步提高了系統(tǒng)的運算速度。由于運算速度的極大提高， 當分辨率為0.1μm，0.01μm 狀況下仍能獲得很高的進給速度和快速進給速度（100m～240m/min）。

（2）向基于個人計算機（PC）的開放式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展

由于PC 機具有良好的人機界面，軟件資源特別豐富，近來CPU 主頻已高達1000 多MHz 以上，內(nèi)存128M以上，外存30GB 以上已是常見之事；相應(yīng)的Windows，windows NT，界面更加友好，功能更趨完善，其通訊功能，連網(wǎng)功能，遠程診斷和維修功能將更加普遍。更重要的是微機成本低廉，可靠性高。日本，美國，歐盟等國家正在開放式的PC（微機）平臺上進行“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的研究，包括標準、結(jié)構(gòu)、編程、通訊、操作系統(tǒng)以及樣機的研制等。

4 結(jié)束語

PC 機進入數(shù)控領(lǐng)域，極大的促進了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也為我國在數(shù)控生產(chǎn)領(lǐng)域趕超發(fā)達國家提供了機遇。機械紡織機械技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，紡織機械技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進數(shù)控紡織機械技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地?？傊瑪?shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機械紡織機械自動化的關(guān)鍵，直接影響到國家工業(yè)的發(fā)展和綜合國力的提高。以數(shù)控技術(shù)為核心的機械設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)成為衡量一個國家技術(shù)水平和戰(zhàn)略地位的重要標準。因此廣泛采用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于紡織機械業(yè)，無論從戰(zhàn)略角度還是發(fā)展策略，都是我國實現(xiàn)工業(yè)經(jīng)濟大國必須要大力提倡和廣泛發(fā)展的。

參考文獻

[1] 馬巖.中國紡織機械數(shù)控化的普及[J].紡織機械.2013（02）.

[2] 陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計原則及方法研究[J]. 紡織機械業(yè)自動化.2015（09）.

[3] 南生春，傅萬四.淺談數(shù)控技術(shù)在紡織機械上的應(yīng)用[J].紡織機械，2014（01）.

[4] 孫榮創(chuàng).數(shù)控技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢及策略[J]. 中國科技信息.2016（12）.