數控機床
數控機床是機電一體化的典型產品,是集機床、計算機、電動機及拖動、動控制、檢測等技術為一體的自動化裝置。數控機床的基本組成包括控制介質、數控裝置、伺服系統、反饋裝置及機床本體。
控制介質
控制介質是儲存數控加工所需要的全部動作刀具相對於工件位置資訊的媒介物,它記載著零件的加工程式,因此,控制介質就是指將零件加工資訊傳送到數控裝置去的資訊載體。控制介質有多種形式,它隨著數控裝置型別的不同而不同,常用的有穿孔帶、穿孔卡、磁帶、磁碟等。隨著數控技術的發展,穿孔帶、穿孔卡趨於淘汰,而利用CAD/CAM軟體在計算機程式設計,然後透過計算機與數控系統通訊,將程式和資料直接傳送給數控裝置的方法應用越來越廣泛。
數控裝置
數控裝置是數控機床的核心,人們喻為“中樞系統”。現代數控機床都採用計算機數控裝置,即CNC(Computer Numerical Control)。數控裝置包括輸入裝置及中央處理器(CPU)和輸出裝置等構成數控裝置能完成資訊的輸入、儲存、變換、插補運算以及實現各種控制功能。
伺服系統
伺服系統是接收數控裝置的指令、驅動機床執行機構運動的驅動部件。包括主軸驅動單元、進給驅動單元、主軸電機和進給電機等。工作時,伺服系統接受數控系統的指令資訊,並按照指令資訊的要求與位置、速度反饋訊號相比較後,帶動機床的移動部件或執行部件動作,加工出符合圖紙要求的零件。
反饋裝置
反饋裝置是由測量元件和相應的電路組成,其作用是檢測速度和位移,並將資訊反饋回來,構成閉環控制。一些精度要求不高的數控機床,沒有反饋裝置,則稱為開環系統。
機床本體
機床本體是數控機床的實體,是完成實際切削加工的機械部分,它包括床身、底座、工作臺、床鞍、主軸等。
中國數控機床及技術起始於1958年,是由清華大學和北京第一機床廠共同研製成功的。中國數控機床產業的發展一直受到國家經濟狀況、數控技術發展水平與國家扶持政策的制定等三大因素的影響圈。總體來說,中國數控機床的發展大致可劃分為3個階段圖:
封閉式發展階段
在中國數控機床誕生的最初20年中,由於國外技術封鎖以及中國基礎條件薄弱,機床總體設計實力較差,數控機床發展十分緩慢,再加之受微電子技術發展的制約,各種配套基礎元部件、數控系統等的可靠性較差,工作不穩定,導致中國數控機床無法正式生產,難以形成相應產業。
引進國外先進技術,消化吸收,初步建立
起中國產化體系階段1980年以來,在改革開放政策的指導下,國家大力支援發展機床行業,先後從日本、美國、歐洲等工業發達國家引進數控系統、伺服系統、數控機床及一些基礎功能元部件等。透過引進相關技術並消化吸收,有效地促進了中國數控機床產業的發展,使中國在數控技術的研究、開發及數控機床的生產和應用水平等方面都取得了長足的發展與進步。
產業化研究,進入市場競爭階段
中國數控機床的發展在經歷了30年的跌宕起伏後,己經由成長期進入到成熟期。在此過程中,中國中國產數控裝備的產業化取得了實質性的發展與進步,在技術水平、品種、質量等方面都取得了較大成績。隨著中國國民經濟與高新技術產業的快速發展,採用數控系統的機床品種日益增多,有車床、銑床、鏜床、鑽床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。
1948年,美國帕森斯公司接受美國空軍委託,研製飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工裝置。由於樣板形狀複雜多樣,精度要求高,一般加工裝置難以適應,於是提出計算機控制機床的設想。
1949年,美國帕森斯公司在美國麻省理工學院伺服機構研究室的協助下,開始數控機床研究,並於1952年試製成功第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三座標數控銑床,不久即開始正式生產。當時的數控裝置採用電子管元件,體積龐大,價格昂貴,只在航空工業等少數有特殊需要的部門用來加工複雜型面零件。
1959年,製成了電晶體元件和印刷電路板,使數控裝置進入了第二代,體積縮小,成本有所下降。
1960年以後,較為簡單和經濟的點位控制數控鑽床,和直線控制數控銑床得到較快發展,使數控機床在機械製造業各部門逐步獲得推廣。
1965年,出現了第三代的積體電路數控裝置,不僅體積小,功率消耗少,且可靠性提高,價格進一步下降,促進了數控機床品種和產量的發展。
60年代末,先後出現了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數控系統(簡稱DNC),又稱群控系統;採用小型計算機控制的計算機數控系統(簡稱CNC),使數控裝置進入了以小型計算機化為特徵的第四代。
1974年,研製成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數控裝置(簡稱MNC),這是第五代數控系統。第五代與第三代相比,數控裝置的功能擴大了一倍,而體積則縮小為原來的1/20,價格降低了3/4,可靠性也得到極大的提高。
80年代初,隨著計算機軟、硬體技術的發展,出現了能進行人機對話式自動編制程式的數控裝置;數控裝置愈趨小型化,可以直接安裝在機床上;數控機床的自動化程度進一步提高,具有自動監控刀具破損和自動檢測工件等功能。
未來數控機床的型別將更加多樣化,多工序集中加工的數控機床品種越來越多;鐳射加工等技術將應用在切削加工機床上,從而擴大多工序集中的工藝範圍;數控機床的自動化程度更加提高,並具有多種監控功能,從而形成一個柔性製造單元,更加便於納入高度自動化的柔性製造系統中。
數控機床
數控機床是機電一體化的典型產品,是集機床、計算機、電動機及拖動、動控制、檢測等技術為一體的自動化裝置。數控機床的基本組成包括控制介質、數控裝置、伺服系統、反饋裝置及機床本體。
控制介質
控制介質是儲存數控加工所需要的全部動作刀具相對於工件位置資訊的媒介物,它記載著零件的加工程式,因此,控制介質就是指將零件加工資訊傳送到數控裝置去的資訊載體。控制介質有多種形式,它隨著數控裝置型別的不同而不同,常用的有穿孔帶、穿孔卡、磁帶、磁碟等。隨著數控技術的發展,穿孔帶、穿孔卡趨於淘汰,而利用CAD/CAM軟體在計算機程式設計,然後透過計算機與數控系統通訊,將程式和資料直接傳送給數控裝置的方法應用越來越廣泛。
數控裝置
數控裝置是數控機床的核心,人們喻為“中樞系統”。現代數控機床都採用計算機數控裝置,即CNC(Computer Numerical Control)。數控裝置包括輸入裝置及中央處理器(CPU)和輸出裝置等構成數控裝置能完成資訊的輸入、儲存、變換、插補運算以及實現各種控制功能。
伺服系統
伺服系統是接收數控裝置的指令、驅動機床執行機構運動的驅動部件。包括主軸驅動單元、進給驅動單元、主軸電機和進給電機等。工作時,伺服系統接受數控系統的指令資訊,並按照指令資訊的要求與位置、速度反饋訊號相比較後,帶動機床的移動部件或執行部件動作,加工出符合圖紙要求的零件。
反饋裝置
反饋裝置是由測量元件和相應的電路組成,其作用是檢測速度和位移,並將資訊反饋回來,構成閉環控制。一些精度要求不高的數控機床,沒有反饋裝置,則稱為開環系統。
機床本體
機床本體是數控機床的實體,是完成實際切削加工的機械部分,它包括床身、底座、工作臺、床鞍、主軸等。
中國數控機床的產生和發展中國數控機床及技術起始於1958年,是由清華大學和北京第一機床廠共同研製成功的。中國數控機床產業的發展一直受到國家經濟狀況、數控技術發展水平與國家扶持政策的制定等三大因素的影響圈。總體來說,中國數控機床的發展大致可劃分為3個階段圖:
封閉式發展階段
在中國數控機床誕生的最初20年中,由於國外技術封鎖以及中國基礎條件薄弱,機床總體設計實力較差,數控機床發展十分緩慢,再加之受微電子技術發展的制約,各種配套基礎元部件、數控系統等的可靠性較差,工作不穩定,導致中國數控機床無法正式生產,難以形成相應產業。
引進國外先進技術,消化吸收,初步建立
起中國產化體系階段1980年以來,在改革開放政策的指導下,國家大力支援發展機床行業,先後從日本、美國、歐洲等工業發達國家引進數控系統、伺服系統、數控機床及一些基礎功能元部件等。透過引進相關技術並消化吸收,有效地促進了中國數控機床產業的發展,使中國在數控技術的研究、開發及數控機床的生產和應用水平等方面都取得了長足的發展與進步。
產業化研究,進入市場競爭階段
中國數控機床的發展在經歷了30年的跌宕起伏後,己經由成長期進入到成熟期。在此過程中,中國中國產數控裝備的產業化取得了實質性的發展與進步,在技術水平、品種、質量等方面都取得了較大成績。隨著中國國民經濟與高新技術產業的快速發展,採用數控系統的機床品種日益增多,有車床、銑床、鏜床、鑽床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。
國外數控機床的產生和發展1948年,美國帕森斯公司接受美國空軍委託,研製飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工裝置。由於樣板形狀複雜多樣,精度要求高,一般加工裝置難以適應,於是提出計算機控制機床的設想。
1949年,美國帕森斯公司在美國麻省理工學院伺服機構研究室的協助下,開始數控機床研究,並於1952年試製成功第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三座標數控銑床,不久即開始正式生產。當時的數控裝置採用電子管元件,體積龐大,價格昂貴,只在航空工業等少數有特殊需要的部門用來加工複雜型面零件。
1959年,製成了電晶體元件和印刷電路板,使數控裝置進入了第二代,體積縮小,成本有所下降。
1960年以後,較為簡單和經濟的點位控制數控鑽床,和直線控制數控銑床得到較快發展,使數控機床在機械製造業各部門逐步獲得推廣。
1965年,出現了第三代的積體電路數控裝置,不僅體積小,功率消耗少,且可靠性提高,價格進一步下降,促進了數控機床品種和產量的發展。
60年代末,先後出現了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數控系統(簡稱DNC),又稱群控系統;採用小型計算機控制的計算機數控系統(簡稱CNC),使數控裝置進入了以小型計算機化為特徵的第四代。
1974年,研製成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數控裝置(簡稱MNC),這是第五代數控系統。第五代與第三代相比,數控裝置的功能擴大了一倍,而體積則縮小為原來的1/20,價格降低了3/4,可靠性也得到極大的提高。
80年代初,隨著計算機軟、硬體技術的發展,出現了能進行人機對話式自動編制程式的數控裝置;數控裝置愈趨小型化,可以直接安裝在機床上;數控機床的自動化程度進一步提高,具有自動監控刀具破損和自動檢測工件等功能。
未來數控機床的型別將更加多樣化,多工序集中加工的數控機床品種越來越多;鐳射加工等技術將應用在切削加工機床上,從而擴大多工序集中的工藝範圍;數控機床的自動化程度更加提高,並具有多種監控功能,從而形成一個柔性製造單元,更加便於納入高度自動化的柔性製造系統中。