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淺談數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展
閱讀：228 發(fā)布時間：2022-9-23數(shù)控機(jī)床是在普通機(jī)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(qiáng)度和易于實現(xiàn)現(xiàn)代化管理等一系列優(yōu)點，目前在機(jī)械制造行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
1946年誕生了一臺計算機(jī)，讓人類進(jìn)入了信息化社會，六年后，計算機(jī)技術(shù)用到機(jī)床上，從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了本質(zhì)的變化，半個世紀(jì)過去了，數(shù)控機(jī)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(jī)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(jìn)入了計算機(jī)數(shù)控（CNC）階段，一直到現(xiàn)在的第六代，基于PC機(jī)的數(shù)控機(jī)床。
伴隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)也相應(yīng)的得到發(fā)展，不斷的采用計算機(jī)、控制理論的成就，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(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(jī)床科研、設(shè)計、制造和使用上技術(shù)、經(jīng)驗的國家。因其社會條件不同，各有特點。美國政府重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，美國等部分因其軍事方面的需求而不斷的提出機(jī)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(jī)技術(shù)*，因此在機(jī)床制造業(yè)；德國政府一貫重視機(jī)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(jī)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(jī)床質(zhì)量及性能良好、*適用、貨真價實，出口，特別是世界聞名的西門子公司；日本在重視人才及機(jī)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(jī)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(jī)床消費和進(jìn)口大國，我們需要看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不，努力發(fā)展*技術(shù)裝備，以縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。
數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)床實現(xiàn)自動加工的核心，是整個數(shù)控機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)床各坐標(biāo)軸的位移；
伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)．主要由伺服電動機(jī)、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(jī)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(jī)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(jī)運轉(zhuǎn)，通過機(jī)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(jī)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(jìn)行校正。
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(jī)床的機(jī)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(jī)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。
數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動裝置、進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點。
數(shù)控機(jī)床工作原理，用數(shù)控機(jī)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(jìn)行伺服電機(jī)驅(qū)動，帶動各軸運動，并進(jìn)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(jī)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(jī)床的優(yōu)勢，數(shù)控機(jī)床主要有以下幾特點：1）傳動鏈短，與普通機(jī)床相比主軸驅(qū)動不再是電機(jī)變速，而是采用橫向和縱向進(jìn)給分別由兩臺伺服電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)床移動輕便。
數(shù)控機(jī)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(qiáng)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(jī)床運行。但是，由于數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)床加工是能再一次裝夾中加工多個加工表面，一般只檢測，所以可以省區(qū)普通機(jī)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(jìn)、改型提供了捷徑。
適合數(shù)控機(jī)床加工的零件：1）多品種中小批量零件。隨著數(shù)控機(jī)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(jī)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(jī)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(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，這點在普通機(jī)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(jī)床具有圓弧插補功能，可以加工各種復(fù)雜輪廓的零件。
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)*、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(kuò)大國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的，遠(yuǎn)期謀求趕超水平，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。