数控技术在纺织机械中的应用

蔡璐 邹清源 叶锦华

摘 要： 数控技术是实现机械纺织机械自动化的关键，直接影响到国家工业的发展和综合国力的提高。本文首先阐述了数控技术的特点，其次，分析了数控技术在先进纺织机械技术中的作用，同时，还对机械纺织机械中数控技术的发展趋势提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。

关键词： 机械纺织机械；数控技术；应用

随着计算机技术为主导的现代科学技术的发展和以“时间驱动”为重要特征的市场竞争的加剧，产品更新换代的速度加快以及人们对商品需求的多样化，传统的机械纺织机械业正在发生极其深刻的改变，多品种小批量生产的比重越来越大，对产品的交货质量和成本要求越来越高，要求现代纺织机械技术具有较高的柔性，即要求机械纺织机械业对各种外界因素的适应能力或者产品适应市场的变化能力越来越强，亦即要求空间和时间的灵活性越来越大，其关键的技术是数控技术。

1 技术特点

数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械纺织机械技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代纺织机械业基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。目前它是采用计算机控制，预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置，使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成，这样极大的增强了机械纺织机械的灵活性，提高设备的工作效率。

2 数控技术在先进纺织机械技术中的作用

自从20 世纪中期，人们将计算机技术引用到控制机床加工飞机机翼样板的复杂曲线中以来，数控技术在机床控制方面取得了广泛、深入的发展，开始是数控铣床、接着是数控车床，数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控线切割机床，以后是加工中心、车削中心、数控冲床、数控弯管机、数控折弯机、板材加工中心、数控齿轮机床，数控激光加工机床，数控火焰切割机等等、等等。这些都成为现代纺织机械业的最关键设备，是它们保证了现代纺织机械业向高精度、高速度、高效率、高柔性化的方向发展。

由于数控机床的出现，带动了CAD、CAM 技术向实用化、工程化发展，特别是计算机技术的迅速发展，推动CAD、CAM 技术向更高层次和更高水平发展，而且进一步发展了计算机辅助工艺设计（CAPP）数据库、集成纺织机械生产系统相关信息的自动生成、自动处理、自动传输。可以说数控技术既是联系CAD、CAM 的纽带、也是进一步通向集成化CAD/CAM 的桥梁。

由于微电子技术的飞快发展，使数控系统的性能有了极大的提高、功能不断丰富、满足了数控机床自动交换刀具、自动交换工件（包括交换工作台、工作台立、卧式转换等）的需要；而且还进一步满足了在数控机床（1～2 台）之间，增加自动输送工件的托盘站（APC）或机器人传输工件，构成柔性纺织机械单元的需要；以及实现了由多台的数控机床（含加工中心、车削中心） 传送带、自动导行小车（AGV～Automated Guide Vehicle）、工業机器人（Robot）以及专用的起吊运送机等组成的柔性纺织机械系统FMS 的控制。此外，还有由加工中心，CNC 机床，专用机床或数控专用机床组成的柔性纺织机械线（FML）；或多条FMS 配备自动化立体仓库连接起来的柔性造工厂（FMF）。

随着信息技术、网络技术、自动化技术的发展、在数控技术（机械纺织机械业中则体现在数控机床上）的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产纺织机械及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的、以实现全局动态最优化、总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的计算机集成纺织机械系统（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。

3 机械纺织机械中数控技术的发展趋势

当代，数控技术的典型应用是FMC/FMS/CIM，其趋势是向高速化、高精度化、高效加工、多功能化、复合化和智能化方向发展。其主要发展动向是研制开放式全功能通用数控系统。

3.1 数控装置

（1）向高速度、高精度方向发展

随着数控机床向高速度、高精度方向发展的需要，数控装置要能高速处理输入的指令数据并计算出伺服机构的位移量，而且要求伺服电机能高速度地做出反应。目前高速主轴单元（电主轴） 转速已达5000～100000r/min 以上；进给运动部件不但要求高速度、且具有高的加、减速功能，其快速移动速度达60～120m/min 以上，工作进给速度已高达60m/min 以上。微处理器芯片的迅速发展，为数控系统采用高速处理技术提供了保障。CPU 已由80 年代的16 （如FANUC-6M 等） 位发展为现今的32 位（如FANUC-15 等） 以及64 位CPU 的数控系统，90 年代还出现了精简指令集（RISC）芯片的数控系统（如FANUC-16等）。CPU 的频率由原来的5MHz、10MHz，提高到几百兆MHz、上千兆MHz，甚至更高，进一步提高了系统的运算速度。由于运算速度的极大提高， 当分辨率为0.1μm，0.01μm 状况下仍能获得很高的进给速度和快速进给速度（100m～240m/min）。

（2）向基于个人计算机（PC）的开放式数控系统发展

由于PC 机具有良好的人机界面，软件资源特别丰富，近来CPU 主频已高达1000 多MHz 以上，内存128M以上，外存30GB 以上已是常见之事；相应的Windows，windows NT，界面更加友好，功能更趋完善，其通讯功能，连网功能，远程诊断和维修功能将更加普遍。更重要的是微机成本低廉，可靠性高。日本，美国，欧盟等国家正在开放式的PC（微机）平台上进行“开放式数控系统”的研究，包括标准、结构、编程、通讯、操作系统以及样机的研制等。

4 结束语

PC 机进入数控领域，极大的促进了数控技术的发展，也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。机械纺织机械技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，纺织机械技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进数控纺织机械技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之，数控技术是实现机械纺织机械自动化的关键，直接影响到国家工业的发展和综合国力的提高。以数控技术为核心的机械设备的生产和应用已经成为衡量一个国家技术水平和战略地位的重要标准。因此广泛采用数控技术应用于纺织机械业，无论从战略角度还是发展策略，都是我国实现工业经济大国必须要大力提倡和广泛发展的。

参考文献

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