數控技術在紡織機械中的應用

蔡璐 鄒清源 葉錦華

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

關鍵詞： 機械紡織機械；數控技術；應用

隨著計算機技術為主導的現代科學技術的發展和以“時間驅動”為重要特征的市場競爭的加劇，產品更新換代的速度加快以及人們對商品需求的多樣化，傳統的機械紡織機械業正在發生極其深刻的改變，多品種小批量生產的比重越來越大，對產品的交貨質量和成本要求越來越高，要求現代紡織機械技術具有較高的柔性，即要求機械紡織機械業對各種外界因素的適應能力或者產品適應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，其關鍵的技術是數控技術。

1 技術特點

數控技術是用數字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術。它是集傳統的機械紡織機械技術、計算機技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術于一體的現代紡織機械業基礎技術，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，預先編程然后利用控制程序實現對設備的控制功能。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控裝置，使得輸入數據的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現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，提高設備的工作效率。

2 數控技術在先進紡織機械技術中的作用

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

由于數控機床的出現，帶動了CAD、CAM 技術向實用化、工程化發展，特別是計算機技術的迅速發展，推動CAD、CAM 技術向更高層次和更高水平發展，而且進一步發展了計算機輔助工藝設計（CAPP）數據庫、集成紡織機械生產系統相關信息的自動生成、自動處理、自動傳輸。可以說數控技術既是聯系CAD、CAM 的紐帶、也是進一步通向集成化CAD/CAM 的橋梁。

由于微電子技術的飛快發展，使數控系統的性能有了極大的提高、功能不斷豐富、滿足了數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、臥式轉換等）的需要；而且還進一步滿足了在數控機床（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，構成柔性紡織機械單元的需要；以及實現了由多臺的數控機床（含加工中心、車削中心） 傳送帶、自動導行小車（AGV～Automated Guide Vehicle）、工業機器人（Robot）以及專用的起吊運送機等組成的柔性紡織機械系統FMS 的控制。此外，還有由加工中心，CNC 機床，專用機床或數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、網絡技術、自動化技術的發展、在數控技術（機械紡織機械業中則體現在數控機床上）的基礎上，將以往企業中相互獨立的工程設計、生產紡織機械及經營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的、以實現全局動態最優化、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（Computer Integrated Manufacturing System—CIMS）。

3 機械紡織機械中數控技術的發展趨勢

當代，數控技術的典型應用是FMC/FMS/CIM，其趨勢是向高速化、高精度化、高效加工、多功能化、復合化和智能化方向發展。其主要發展動向是研制開放式全功能通用數控系統。

3.1 數控裝置

（1）向高速度、高精度方向發展

隨著數控機床向高速度、高精度方向發展的需要，數控裝置要能高速處理輸入的指令數據并計算出伺服機構的位移量，而且要求伺服電機能高速度地做出反應。目前高速主軸單元（電主軸） 轉速已達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展，為數控系統采用高速處理技術提供了保障。CPU 已由80 年代的16 （如FANUC-6M 等） 位發展為現今的32 位（如FANUC-15 等） 以及64 位CPU 的數控系統，90 年代還出現了精簡指令集（RISC）芯片的數控系統（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）的開放式數控系統發展

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，內存128M以上，外存30GB 以上已是常見之事；相應的Windows，windows NT，界面更加友好，功能更趨完善，其通訊功能，連網功能，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“開放式數控系統”的研究，包括標準、結構、編程、通訊、操作系統以及樣機的研制等。

4 結束語

PC 機進入數控領域，極大的促進了數控技術的發展，也為我國在數控生產領域趕超發達國家提供了機遇。機械紡織機械技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期，紡織機械技術是我們的薄弱環節。只有跟上發展先進數控紡織機械技術的世界潮流，將其放在戰略優先地位，并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發達國家的差距，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。總之，數控技術是實現機械紡織機械自動化的關鍵，直接影響到國家工業的發展和綜合國力的提高。以數控技術為核心的機械設備的生產和應用已經成為衡量一個國家技術水平和戰略地位的重要標準。因此廣泛采用數控技術應用于紡織機械業，無論從戰略角度還是發展策略，都是我國實現工業經濟大國必須要大力提倡和廣泛發展的。

參考文獻

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