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淺談數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展
來源:網(wǎng)站管理員 點擊數(shù):次 更新時間:2021-06-26

數(shù)控機床是在普通機床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,由于它具有良好的柔性、高的加工精度和穩(wěn)定性、能加工復(fù)雜零件、減輕了工人的勞動強度和易于實現(xiàn)現(xiàn)代化管理等一系列優(yōu)點,目前在機械制造行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

        1946年誕生了世界上第一臺計算機,讓人類進入了信息化社會,六年后,計算機技術(shù)用到機床上,從此,傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了本質(zhì)的變化,半個世紀(jì)過去了,數(shù)控機床歷經(jīng)了兩個階段和六代的發(fā)展。特別是到1970年,通用小型的計算機業(yè)開始發(fā)展,計算速度大幅提高,于是將它移植到數(shù)控系統(tǒng)的核心部件,從此進入了計算機數(shù)控(CNC)階段,一直到現(xiàn)在的第六代,基于PC機的數(shù)控機床。

        伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機床技術(shù)也相應(yīng)的得到發(fā)展,不斷的采用計算機、控制理論的最新技術(shù)成就,它的性能日臻完善,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣大,為了滿足新的市場需求、新的需求,當(dāng)前世界數(shù)控技術(shù)及其裝備正朝著如下特點發(fā)展:

  1)高速、高效、高精度和搞可靠性發(fā)展。其中高速體現(xiàn)在主軸高轉(zhuǎn)速,高進給速度、高運算速度和高換刀速度。

      2)模塊化、智能化、柔性化和集成化。

      3)開放性。

      4)新一代數(shù)控加工工藝與裝備。

        目前,美國、日本和德國是當(dāng)今世界上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制造和使用上技術(shù)最先進、經(jīng)驗最豐富的國家。因其社會條件不同,各有特點。美國政府重視機床工業(yè)的發(fā)展,美國國防部等部分因其軍事方面的需求而不斷的提出機床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并提供足夠的經(jīng)費,網(wǎng)絡(luò)世界的人才,注重效率和創(chuàng)新,再加上計算機技術(shù)先進,因此在機床制造業(yè)一路領(lǐng)先;德國政府一貫重視機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位,在多方面大力扶植,特別是理論和實際應(yīng)用的結(jié)合,基礎(chǔ)科研和應(yīng)用技術(shù)科研并重,企業(yè)和科研部門密切結(jié)合,在數(shù)控機床的共性和特性問題上深入研究,在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機床質(zhì)量及性能良好、先進適用、貨真價實,出口全世界,特別是世界聞名的西門子公司;日本在重視人才及機床元部件配套上學(xué)習(xí)德國,在質(zhì)量管理及數(shù)控技術(shù)上學(xué)習(xí)美國,結(jié)果在有些方面青出于藍(lán)而勝于藍(lán);我國在數(shù)控機床方面與西方發(fā)達(dá)國家有不小差距,2002以來我國連續(xù)三年成為世界機床消費和進口第一大國,我們需要看清形勢,充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機床的不,努力發(fā)展先進技術(shù)裝備,以縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。

        數(shù)控機床通常是有程序載體、CNC裝置、伺服系統(tǒng)、檢測與反饋裝置、輔助裝置,機床本體組成。程序載體是用于存取零件加工程序的裝置,可將裝置加工程序以一定的格式和代碼存儲在載體上,程序載體可以是磁盤、磁帶、硬盤和閃存卡等; 

        CNC裝置是機床實現(xiàn)自動加工的核心,是整個數(shù)控機床的靈魂所在。主控制系統(tǒng)主要由CPU、存儲器、控制器等組成。數(shù)控系統(tǒng)的主要控制對象是位置、角度、速度等機械量,以及溫度、壓力、流量等物理量.其控制方式又可分為數(shù)據(jù)運算處理控制和時序邏輯控制兩大類。其中主控制器內(nèi)的擂補模塊就是根據(jù)所讀入的零件程序,通過譯碼、編譯等處理后,進行相應(yīng)的刀具軌跡插補運算,并通過與各坐標(biāo)伺服系統(tǒng)的位置、速度反饋信號的比較,從而控制機床各坐標(biāo)軸的位移;

        伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié).主要由伺服電動機、驅(qū)動控制系統(tǒng)和位置檢測與反饋裝置等組成.伺服電動機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件,驅(qū)動控制系統(tǒng)則是伺服電動機的動力源.

   數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令,再經(jīng)過驅(qū)動系統(tǒng)的功率放大后,驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn),通過機械傳動裝置帶動工作臺或刀架運動。

   檢測與反饋裝置有利于提高數(shù)控機床的加工精度,將導(dǎo)軌和主軸的移動軌跡參數(shù)檢測出來,裝百年城數(shù)字信號反饋到數(shù)控裝置,根據(jù)反饋的信息進行校正?!?/p>

  輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號,經(jīng)過編譯、邏輯判別和運動,再經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的電器,帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令,刀具的選擇和交換指令,冷卻、潤滑裝置的啟動停止,工件和機床部件的松開、夾緊,分度工作臺轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動作?! ?/p>

  數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似,由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。種變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點?!?/p>

  數(shù)控機床工作原理,用數(shù)控機廠加工零件時,首先應(yīng)將加工零件的幾何信息和工藝信息編織成加工程序,有輸入裝置輸送到數(shù)控系統(tǒng)中,經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的處理、運算、按各個坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動電路中,經(jīng)過放大進行伺服電機驅(qū)動,帶動各軸運動,并進行反饋控制,使刀具與工件及其他裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)有條不紊的工作,從而加工出零件的全部輪廓。  

  數(shù)控機床已越來越多的應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè),并發(fā)揮出普通機床無法比擬的優(yōu)勢,數(shù)控機床主要有以下幾特點:1)傳動鏈短,與普通機床相比主軸驅(qū)動不再是電機變速,而是采用橫向和縱向進給分別由兩臺伺服電機驅(qū)動運動完成。2)剛性高,為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配,數(shù)控機床的剛性高,以便適應(yīng)高精度的加工要求。3)輕拖動,刀架移動采用滾珠絲杠副,摩擦小,移動輕便。絲杠兩端的支承式專用軸承,其壓力角比普通軸承大,在出廠時便選配好;數(shù)控機床的潤滑部分采用油霧自動潤滑,這些措施都使得數(shù)控機床移動輕便?!?/p>

  數(shù)控機床加工特點:1)自動化程度高,可以減輕操作者的體力勞動強度。數(shù)控加工過程是按輸入的程序自動完成的,操作者只需起始對刀、裝卸工件、更換刀具,在加工過程中,主要是觀察和監(jiān)督機床運行。但是,由于數(shù)控機床的技術(shù)含量高,操作者的腦力勞動相應(yīng)提高。2)加工零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機床的定位精度和重復(fù)定位精度都很高,較容易保證一批零件尺寸的一致性,只要工藝設(shè)計和程序正確合理,加之精心操作,就可以保證零件獲得較高的加工精度,也便于對加工過程實行質(zhì)量控制。3)生產(chǎn)效率高。數(shù)控機床加工是能再一次裝夾中加工多個加工表面,一般只檢測首件,所以可以省區(qū)普通機床加工時的不少中間工序,如劃線尺寸檢測等,減少了輔助時間,而且由于數(shù)控加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定,為后續(xù)工序帶來方便,其綜合效率明顯提高。4)便于新產(chǎn)品研制和改型。數(shù)控加工一般不需要很多復(fù)雜的工藝裝備,通過編制加工程序就可把形狀復(fù)雜和精度要求較高的零件加工出來,當(dāng)產(chǎn)品改型,更改設(shè)計時,只要改變程序,而不需要重新設(shè)計工裝。所以,數(shù)控加工能大大縮短產(chǎn)品研制周期,為新產(chǎn)品的研制開發(fā),產(chǎn)品的改進、改型提供了捷徑?!?/p>

  適合數(shù)控機床加工的零件:1)最適合多品種中小批量零件。隨著數(shù)控機床制造成本的逐步下降,現(xiàn)在不管是國內(nèi)還是國外,加工大批量零件的情況也已經(jīng)出現(xiàn)。加工很小批量和單件生產(chǎn)時,如能縮短程序的調(diào)試時間和工裝的準(zhǔn)備時間也是可以選用的。2)精度要求高的零件。有于數(shù)控機床的剛性好,制造精度高,對刀精確,能方便的進行尺寸補償,所以能加工尺寸精度要求高的零件。3)表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情況下,表面粗糙度取決于切削速度和進給速度普通機床是恒定轉(zhuǎn)速,直徑不同切削速度就不同,像數(shù)控車床具有恒線速切削功能,車端面、不同直徑外圓時可以用相同的線速度,保證表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面時,粗糙度小的表面選用小的進給速度,粗糙度大的表面選用大些的進給速度,可變性很好,這點在普通機床很難做到。4)輪廓形狀復(fù)雜的零件。任意平面曲線都可以用直線或圓弧來逼近,數(shù)控機床具有圓弧插補功能,可以加工各種復(fù)雜輪廓的零件?!?/p>

  總結(jié):對于我國的數(shù)控行業(yè),必須使國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)先進、可靠,狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過關(guān),打好技術(shù)基礎(chǔ)。近期重在打基礎(chǔ),建信譽,擴大國產(chǎn)數(shù)控機床的市場份額,遠(yuǎn)期謀求趕超世界先進水平,大步走向世界市場;必須狠抓根本,堅持“以人為本”,加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才,從根本上改變目前低效、落后的狀態(tài)。人是一切事業(yè)成敗的根本,層層都要重視“培才、選才、用才”,建立學(xué)習(xí)型企業(yè),樹立企業(yè)文化,加速培育新人,培訓(xùn)在職人員。


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