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中元機床制造有限公司

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淺談數控機床的產(chǎn)生與發(fā)展
來(lái)源:網(wǎng)站管理員 點(diǎn)擊數:次 更新時(shí)間:2021-06-26

數控機床是在普通機床的基礎上發(fā)展起來(lái)的,由于它具有良好的柔性、高的加工精度和穩定性、能加工復雜零件、減輕了工人的勞動(dòng)強度和易于實(shí)現現代化管理等一系列優(yōu)點(diǎn),目前在機械制造行業(yè)中得到了廣泛的應用。

        1946年誕生了世界上第一臺計算機,讓人類(lèi)進(jìn)入了信息化社會(huì ),六年后,計算機技術(shù)用到機床上,從此,傳統機床產(chǎn)生了本質(zhì)的變化,半個(gè)世紀過(guò)去了,數控機床歷經(jīng)了兩個(gè)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(kāi)始發(fā)展,計算速度大幅提高,于是將它移植到數控系統的核心部件,從此進(jìn)入了計算機數控(CNC)階段,一直到現在的第六代,基于PC機的數控機床。

        伴隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展,數控機床技術(shù)也相應的得到發(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,應用領(lǐng)域越來(lái)越廣大,為了滿(mǎn)足新的市場(chǎng)需求、新的需求,當前世界數控技術(shù)及其裝備正朝著(zhù)如下特點(diǎn)發(fā)展:

  1)高速、高效、高精度和搞可靠性發(fā)展。其中高速體現在主軸高轉速,高進(jìn)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(kāi)放性。

      4)新一代數控加工工藝與裝備。

        目前,美國、日本和德國是當今世界上在數控機床科研、設計、制造和使用上技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗最豐富的國家。因其社會(huì )條件不同,各有特點(diǎn)。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(jìn),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)的重要戰略地位,在多方面大力扶植,特別是理論和實(shí)際應用的結合,基礎科研和應用技術(shù)科研并重,企業(yè)和科研部門(mén)密切結合,在數控機床的共性和特性問(wèn)題上深入研究,在質(zhì)量上精益求精。德國的數控機床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)適用、貨真價(jià)實(shí),出口全世界,特別是世界聞名的西門(mén)子公司;日本在重視人才及機床元部件配套上學(xué)習德國,在質(zhì)量管理及數控技術(shù)上學(xué)習美國,結果在有些方面青出于藍而勝于藍;我國在數控機床方面與西方發(fā)達國家有不小差距,2002以來(lái)我國連續三年成為世界機床消費和進(jìn)口第一大國,我們需要看清形勢,充分認識國產(chǎn)數控機床的不,努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)裝備,以縮小與發(fā)達國家的差距。

        數控機床通常是有程序載體、CNC裝置、伺服系統、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(pán)、磁帶、硬盤(pán)和閃存卡等; 

        CNC裝置是機床實(shí)現自動(dòng)加工的核心,是整個(gè)數控機床的靈魂所在。主控制系統主要由CPU、存儲器、控制器等組成。數控系統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據運算處理控制和時(shí)序邏輯控制兩大類(lèi)。其中主控制器內的擂補模塊就是根據所讀入的零件程序,通過(guò)譯碼、編譯等處理后,進(jìn)行相應的刀具軌跡插補運算,并通過(guò)與各坐標伺服系統的位置、速度反饋信號的比較,從而控制機床各坐標軸的位移;

        伺服系統是數控系統和機床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節.主要由伺服電動(dòng)機、驅動(dòng)控制系統和位置檢測與反饋裝置等組成.伺服電動(dòng)機是系統的執行元件,驅動(dòng)控制系統則是伺服電動(dòng)機的動(dòng)力源.

   數控系統發(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(guò)驅動(dòng)系統的功率放大后,驅動(dòng)電動(dòng)機運轉,通過(guò)機械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)工作臺或刀架運動(dòng)。

   檢測與反饋裝置有利于提高數控機床的加工精度,將導軌和主軸的移動(dòng)軌跡參數檢測出來(lái),裝百年城數字信號反饋到數控裝置,根據反饋的信息進(jìn)行校正。 

  輔助控制裝置的主要作用是接收數控裝置輸出的開(kāi)關(guān)量指令信號,經(jīng)過(guò)編譯、邏輯判別和運動(dòng),再經(jīng)功率放大后驅動(dòng)相應的電器,帶動(dòng)機床的機械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規定的開(kāi)關(guān)量動(dòng)作。這些控制包括主軸運動(dòng)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(dòng)停止,工件和機床部件的松開(kāi)、夾緊,分度工作臺轉位分度等開(kāi)關(guān)輔助動(dòng)作。  

  數控機床的機床本體與傳統機床相似,由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺以及輔助運動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統、潤滑系統、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、外觀(guān)造型、傳動(dòng)系統、刀具系統的結構以及操作機構等方面都已發(fā)生了很大的變化。種變化的目的是為了滿(mǎn)足數控機床的要求和充分發(fā)揮數控機床的特點(diǎn)。 

  數控機床工作原理,用數控機廠(chǎng)加工零件時(shí),首先應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控系統中,經(jīng)過(guò)數控系統的處理、運算、按各個(gè)坐標軸的分量送到各軸的驅動(dòng)電路中,經(jīng)過(guò)放大進(jìn)行伺服電機驅動(dòng),帶動(dòng)各軸運動(dòng),并進(jìn)行反饋控制,使刀具與工件及其他裝置嚴格地按照加工程序規定的順序、軌跡和參數有條不紊的工作,從而加工出零件的全部輪廓。  

  數控機床已越來(lái)越多的應用于現代制造業(yè),并發(fā)揮出普通機床無(wú)法比擬的優(yōu)勢,數控機床主要有以下幾特點(diǎn):1)傳動(dòng)鏈短,與普通機床相比主軸驅動(dòng)不再是電機變速,而是采用橫向和縱向進(jìn)給分別由兩臺伺服電機驅動(dòng)運動(dòng)完成。2)剛性高,為了與數控系統的高精度相匹配,數控機床的剛性高,以便適應高精度的加工要求。3)輕拖動(dòng),刀架移動(dòng)采用滾珠絲杠副,摩擦小,移動(dòng)輕便。絲杠兩端的支承式專(zhuān)用軸承,其壓力角比普通軸承大,在出廠(chǎng)時(shí)便選配好;數控機床的潤滑部分采用油霧自動(dòng)潤滑,這些措施都使得數控機床移動(dòng)輕便。 

  數控機床加工特點(diǎn):1)自動(dòng)化程度高,可以減輕操作者的體力勞動(dòng)強度。數控加工過(guò)程是按輸入的程序自動(dòng)完成的,操作者只需起始對刀、裝卸工件、更換刀具,在加工過(guò)程中,主要是觀(guān)察和監督機床運行。但是,由于數控機床的技術(shù)含量高,操作者的腦力勞動(dòng)相應提高。2)加工零件精度高、質(zhì)量穩定。數控機床的定位精度和重復定位精度都很高,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(guò)程實(shí)行質(zhì)量控制。3)生產(chǎn)效率高。數控機床加工是能再一次裝夾中加工多個(gè)加工表面,一般只檢測首件,所以可以省區普通機床加工時(shí)的不少中間工序,如劃線(xiàn)尺寸檢測等,減少了輔助時(shí)間,而且由于數控加工出的零件質(zhì)量穩定,為后續工序帶來(lái)方便,其綜合效率明顯提高。4)便于新產(chǎn)品研制和改型。數控加工一般不需要很多復雜的工藝裝備,通過(guò)編制加工程序就可把形狀復雜和精度要求較高的零件加工出來(lái),當產(chǎn)品改型,更改設計時(shí),只要改變程序,而不需要重新設計工裝。所以,數控加工能大大縮短產(chǎn)品研制周期,為新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā),產(chǎn)品的改進(jìn)、改型提供了捷徑。 

  適合數控機床加工的零件:1)最適合多品種中小批量零件。隨著(zhù)數控機床制造成本的逐步下降,現在不管是國內還是國外,加工大批量零件的情況也已經(jīng)出現。加工很小批量和單件生產(chǎn)時(shí),如能縮短程序的調試時(shí)間和工裝的準備時(shí)間也是可以選用的。2)精度要求高的零件。有于數控機床的剛性好,制造精度高,對刀精確,能方便的進(jìn)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(jìn)給速度普通機床是恒定轉速,直徑不同切削速度就不同,像數控車(chē)床具有恒線(xiàn)速切削功能,車(chē)端面、不同直徑外圓時(shí)可以用相同的線(xiàn)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(shí),粗糙度小的表面選用小的進(jìn)給速度,粗糙度大的表面選用大些的進(jìn)給速度,可變性很好,這點(diǎn)在普通機床很難做到。4)輪廓形狀復雜的零件。任意平面曲線(xiàn)都可以用直線(xiàn)或圓弧來(lái)逼近,數控機床具有圓弧插補功能,可以加工各種復雜輪廓的零件。 

  總結:對于我國的數控行業(yè),必須使國產(chǎn)數控系統先進(jìn)、可靠,狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過(guò)關(guān),打好技術(shù)基礎。近期重在打基礎,建信譽(yù),擴大國產(chǎn)數控機床的市場(chǎng)份額,遠期謀求趕超世界先進(jìn)水平,大步走向世界市場(chǎng);必須狠抓根本,堅持“以人為本”,加速提高人員素質(zhì)、培養各種專(zhuān)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)習型企業(yè),樹(shù)立企業(yè)文化,加速培育新人,培訓在職人員。


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