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中元機床制造有限公司
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淺談數控機床的產生與發(fā)展
來源：網站管理員 點擊數：次 更新時間：2021-06-26
數控機床是在普通機床的基礎上發(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、能加工復雜零件、減輕了工人的勞動強度和易于實現現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，計算機技術用到機床上，從此，傳統機床產生了本質的變化，半個世紀過去了，數控機床歷經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，于是將它移植到數控系統的核心部件，從此進入了計算機數控（CNC）階段，一直到現在的第六代，基于PC機的數控機床。
伴隨著計算機技術的發(fā)展，數控機床技術也相應的得到發(fā)展，不斷的采用計算機、控制理論的最新技術成就，它的性能日臻完善，應用領域越來越廣大，為了滿足新的市場需求、新的需求，當前世界數控技術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。其中高速體現在主軸高轉速，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、制造和使用上技術最先進、經驗最豐富的國家。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，并提供足夠的經費，網絡世界的人才，注重效率和創(chuàng)新，再加上計算機技術先進，因此在機床制造業(yè)一路領先；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用的結合，基礎科研和應用技術科研并重，企業(yè)和科研部門密切結合，在數控機床的共性和特性問題上深入研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、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習德國，在質量管理及數控技術上學習美國，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，充分認識國產數控機床的不，努力發(fā)展先進技術裝備，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、磁帶、硬盤和閃存卡等；
CNC裝置是機床實現自動加工的核心，是整個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序邏輯控制兩大類。其中主控制器內的擂補模塊就是根據所讀入的零件程序，通過譯碼、編譯等處理后，進行相應的刀具軌跡插補運算，并通過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聯系環(huán)節(jié)．主要由伺服電動機、驅動控制系統和位置檢測與反饋裝置等組成．伺服電動機是系統的執(zhí)行元件，驅動控制系統則是伺服電動機的動力源．
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，再經過驅動系統的功率放大后，驅動電動機運轉，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控機床的加工精度，將導軌和主軸的移動軌跡參數檢測出來，裝百年城數字信號反饋到數控裝置，根據反饋的信息進行校正。
輔助控制裝置的主要作用是接收數控裝置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判別和運動，再經功率放大后驅動相應的電器，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，分度工作臺轉位分度等開關輔助動作?！ ?/p>
數控機床的機床本體與傳統機床相似，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、潤滑系統、冷卻裝置等組成。但數控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統、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足數控機床的要求和充分發(fā)揮數控機床的特點?！?/p>
數控機床工作原理，用數控機廠加工零件時，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，經過數控系統的處理、運算、按各個坐標軸的分量送到各軸的驅動電路中，經過放大進行伺服電機驅動，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格地按照加工程序規(guī)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?！ ?/p>
數控機床已越來越多的應用于現代制造業(yè)，并發(fā)揮出普通機床無法比擬的優(yōu)勢，數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動運動完成。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，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；數控機床的潤滑部分采用油霧自動潤滑，這些措施都使得數控機床移動輕便?！?/p>
數控機床加工特點：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，由于數控機床的技術含量高，操作者的腦力勞動相應提高。2）加工零件精度高、質量穩(wěn)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，也便于對加工過程實行質量控制。3）生產效率高。數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，而且由于數控加工出的零件質量穩(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，當產品改型，更改設計時，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品研制周期，為新產品的研制開發(fā)，產品的改進、改型提供了捷徑?！?/p>
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出現。加工很小批量和單件生產時，如能縮短程序的調試時間和工裝的準備時間也是可以選用的。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速，直徑不同切削速度就不同，像數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）輪廓形狀復雜的零件。任意平面曲線都可以用直線或圓弧來逼近，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)，必須使國產數控系統先進、可靠，狠抓產品質量與配套件過關，打好技術基礎。近期重在打基礎，建信譽，擴大國產數控機床的市場份額，遠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、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”，建立學習型企業(yè)，樹立企業(yè)文化，加速培育新人，培訓在職人員。
