㈠ 數控車床的發展史
數控車床是目前使用較為廣泛的數控機床之一。它主要用於軸類零件或盤類零件的內外圓柱面、任意錐角的內外圓錐面、復雜回轉內外曲面和圓柱、圓錐螺紋等切削加工,並能進行切槽、鑽孔、擴孔、鉸孔及鏜孔等。 20世紀中期,隨著電子技術的發展,自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現,給自動化技術帶來了新的概念,用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制,推動了機床自動化的發展。
其採用數字技術進行機械加工,最早是在40年代初,由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司(ParsonsCorporation)實現的。他們在製造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時,利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理,並考慮到刀具直徑對加工路線的影響,使得加工精度達到±0.0381mm(±0.0015in),達到了當時的最高水平。
1952年,麻省理工學院在一台立式銑床上,裝上了一套試驗性的數控系統,成功地實現了同時控制三軸的運動。這台數控機床被大家稱為世界上第一台數控機床。
這台機床是一台試驗性機床,到了1954年11月,在派爾遜斯專利的基礎上,第一台工業用的數控機床由美國本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生產出來。
在此以後,從1960年開始,其他一些工業國家,如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現並獲得使用的是數控銑床,因為數控機床能夠解決普通機床難於勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而,由於當時的數控系統採用的是電子管,體積龐大,功耗高,因此除了在軍事部門使用外,在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以後,點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此,數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展,據統計資料表明,到1966年實際使用的約6000台數控機床中,85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中,值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床,它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月,由美國卡耐•;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鑽頭、鉸刀、銑刀等刀具,根據穿孔帶的指令自動選擇刀具,並通過機械手將刀具裝在主軸上,對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種,不僅有立式、卧式等用於箱體零件加工的鏜銑類加工中心,還有用於回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年,英國首先把幾台數控機床連接成具有柔性的加工系統,這就是所謂的柔性製造系統(FlexibleManufacturingSystem——FMS)之後,美、歐、日等也相繼進行開發及應用。 1974年以後,隨著微電子技術的迅速發展,微處理器直接用於數控機床,使數控的軟體功能加強,發展成計算機數字控制機床(簡稱為CNC機床),進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代,國際上出現了1~4台加工中心或車削中心為主體,再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性製造單元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。這種單元投資少,見效快,既可單獨長時間少人看管運行,也可集成到FMS或更高級的集成製造系統中使用。
目前,FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展,從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術,被認為是現代機械自動化的基礎技術。
那什麼是車床呢?據資料所載,所謂車床,是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鑽頭、擴孔鑽、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用於加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件,是機械製造和修配工廠中使用最廣的一類機床。
古代的車床是靠手拉或腳踏,通過繩索使工件旋轉,並手持刀具而進行切削的。1797年,英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床,並於1800年採用交換齒輪,可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年,另一位英國人羅伯茨採用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。
為了提高機械化自動化程度,1845年,美國的菲奇發明轉塔車床;1848年,美國又出現回輪車床;1873年,美國的斯潘塞製成一台單軸自動車床,不久他又製成三軸自動車床;20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰後,由於軍火、汽車和其他機械工業的需要,各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率,40年代末,帶液壓仿形裝置的車床得到推廣,與此同時,多刀車床也得到發展。50年代中,發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術於60年代開始用於車床,70年代後得到迅速發展。
車床依用途和功能區分為多種類型。
普通車床的加工對象廣,主軸轉速和進給量的調整范圍大,能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作,生產效率低,適用於單件、小批生產和修配車間。
轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架,能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序,適用於成批生產。
自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工,能自動上下料,重復加工一批同樣的工件,適用於大批、大量生產。
多刀半自動車床有單軸、多軸、卧式和立式之分。單軸卧式的布局形式與普通車床相似,但兩組刀架分別裝在主軸的前後或上下,用於加工盤、環和軸類工件,其生產率比普通車床提高3~5倍。
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸,自動完成工件的加工循環,適用於形狀較復雜的工件的小批和成批生產,生產率比普通車床高10~15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型
立式車床的主軸垂直於水平面,工件裝夾在水平的回轉工作台上,刀架在橫粱或立柱上移動。適用於加工較大、較重、難於在普通車床上安裝的工件,一般分為單柱和雙柱兩大類。
鏟齒車床在車削的同時,刀架周期地作徑嚮往復運動,用於鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件,由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。
專門車床是用於加工某類工件的特定表面的車床,如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用於車削加工,但附加一些特殊部件和附件後,還可進行鏜、銑、鑽、插、磨等加工,具有「一機多能」的特點,適用於工程車、船舶或移動修理站
看機床的水平主要看金屬切削機床,其他機床技術和復雜性不高,就是近幾年很流行的電加工機床,也只是方法的改變,沒什麼復雜性和科技含量。
我國的數控磨床水平不錯,每年都有大量出口,因為它簡單,基本屬於勞動密集型。
金屬加工主要是去除材料,得到想得到的金屬形狀。去除材料,主要靠車和銑,車床發展為數控車床,銑床發展為加工中心。高精度多軸機床,可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位,例如,飛機上的一個復雜零件,以前由很多種工人:車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干,其中還有報廢的,最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全乾好了,而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長,可靠性好。
由普通發展到數控,一個人頂原來的十個,在精度上,更是沒法說,適應性上,零件變了,換個程序就行。把人的因素也降為最低,以前在工廠,誰要時會車渦輪、蝸桿,沒個10年8年的不行,要是誰掌握了,那牛得很。現在用數控設備,只要你會編程,把參數輸進去就可以了,很簡單,剛畢業的技校學生都會,而且批量的產品質量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一台數控車床後,機床製造業就進入了數控時代,中國在六十年代也搞出了第一代數控機床,但後來中國進入了什麼年代,大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平,差距就是20年了,其實奮起直追還有希望,但國營工廠不思進取,到了90年代,我們再去看世界水平,已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子,什麼叫蘇聯的路子,舉個例子來講:比如,生產一根軸,蘇聯的方式是建一個專用生產線,用多台專用機床,好處是批量很容易上去,但一旦這根軸的參數發生了變化,這條線就報廢了,生產人員也就沒事做了。在1960-1980年代,國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代後,當時搞商品經濟,這些廠不能迅速適應市場,經營就困難了,到了90年代就大量破產,大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產,但主要是單件小批量,不管是那種,只要你的設備是數控的,適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了, ;西方走的路和前蘇聯不一樣,當年的「東芝」事件,就是日本東芝賣給蘇聯了幾台五軸聯動的數控銑床,讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的製造,上了一個檔次,讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了,所以美國要懲處東芝公司。由此也可見,前蘇聯的機床製造業也落後了,他們落後,我們就更不用說了。雖然,美國搞出了世界第一台數控機床,但數控機床的發展,還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一,數控機床無非就是搞機電一體化,機械方面德國已沒問題,剩下的就是電子系統方面,德國的電子系統工業本來就強大,所以在上世紀六、七十年代,德國就執機床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造,從上世紀70年代起,日本大量從德國引進技術,消化後大量仿造,經過努力,日本在90年代起,就超越了德國,成為世界第一大數控機床生產國,直到現在還是。他們在機床製造水平上,有一些也走在了世界前面,如在機床復合(一機多種功能)化方面,是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面,日本目前在系統方面也排世界第一,主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機,我們現在也能造,第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟體,交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能製造,這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟體就是控制機床的各軸運動,而這些軸是用伺服電機驅動的,一般的系統能同時控制3軸,高級系統能控制五軸,能控5軸的,五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統,但「做秀」的成份多,還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床,100%進口。
機床是一個國家製造業水平高低的象徵,其核心就是數控系統。我們目前不要說系統,就是國內造的質量稍微好一點的數控機床,所用的高精度滾珠絲杠,軸承都是進口的,主要是買日本的,我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠,數控系統100%外購,各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統,佔80%以上,也有德國西門子的系統,但比較少。德國西門子系統為什麼用的少呢?早期,德國系統不太能適合我們的電網,我們的電網穩定性不夠,西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了,他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少,價格方面還是略高。德國人很不重視中國,所以他們的系統漢語化最近才有,不像日本,老早就有漢語化版的。
就國產高級數控機床而言,其利潤的主體是被外國人拿走了,中國只是掙了一個辛苦錢。
美國為什麼沒有能成為數控機床製造大國呢?這個和他們當時制定產業政策的人有關,再加上當時美國的勞動力貴,買比製造劃算。機床屬於投資大,見效慢,回報率底的產業,而且需要技術積累。不太附和美國情況。但後來美國發現,機床屬於戰略物資,沒有它,飛機、大炮、坦克、軍艦的製造都有問題,所以他們重新制定政策,扶植了一些機床廠,規定了一些單位只能買國產設備,就是貴也得買,這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什麼競爭力。
歐洲的機床,除德國外,瑞士的也很好,要說超高精密機床,瑞士的相當好,但價格也是天價。一般用戶用不起。義大利、英國、法國屬於二流,中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床,不惜貸款給中國,但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、台灣的數控機床製造能力比大陸地區略強,不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點,它有自己製造的、已經商業化了的數控系統,但進口到中國的機床,應我們的要求,也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家:大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。台灣機床和我們大體一樣,自己造機械部分,系統采購日本的。但他們的機床質量差,壽命短,目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差,我們還能容忍,台灣的機床是用美金買來的,用的不好,那火就大了。台灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸,大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中,也打著「國產」的旗號。
近來隨著中國的經濟發展,也引起了世界一些主要機床廠商的注意,2000年,日本最大的機床製造商「馬扎克」在中國銀川設立了一家數控機床合資廠,據說製造水平相當高,號稱「智能化、網路化」工廠,和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000台數控機床的控股公司,德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。
目前,國家制定了一些政策,鼓勵國民使用國產數控機床,各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業,一個購買計劃里,80%是進口,國產機床滿足不了需要。今後五年內,這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講,我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、製造和使用上,技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同,各有特點。
1.美國的數控發展史
美國政府重視機床工業,美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,並且提供充足的經費,且網羅世界人才,特別講究「效率」和「創新」,注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新,如1952年研製出世界第一台數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研製成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求,充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線,而且電子、計算機技術在世界上領先,因此其數控機床的主機設計、製造及數控系統基礎扎實,且一貫重視科研和創新,故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床,其存在的教訓是,偏重於基礎科研,忽視應用技術,且在上世紀80代政府一度放鬆了引導,致使數控機床產量增加緩慢,於1982年被後進的日本超過,並大量進口。從90年代起,糾正過去偏向,數控機床技術上轉向實用,產量又逐漸上升。
2.德國的數控發展史
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位,在多方面大力扶植。,於1956年研製出第一台數控機床後,德國特別注重科學試驗,理論與實際相結合,基礎科研與應用技術科研並重。企業與大學科研部門緊密合作,對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究,在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用,其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件,在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統,均為世界聞名,競相採用。
3.日本的數控發展史
日本政府對機床工業之發展異常重視,通過規劃、法規(如「機振法」、「機電法」、「機信法」等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國,在質量管理及數控機床技術上學習美國,甚至青出於藍而勝於藍。自1958年研製出第一台數控機床後,1978年產量(7,342台)超過美國(5,688台),至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604台,出口27,409台,佔59%)。戰略上先仿後創,先生產量大而廣的中檔數控機床,大量出口,佔去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研,向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確,仿創結合,針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統,在技術上領先,在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人,科研人員超過600人,月產能力7,000套,銷售額在世界市場上佔50%,在國內約佔70%,對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用
㈡ 數控機床按其進刀與工件相對運動的方式可分為
數控車床:工件旋轉,刀具移動。刀具移動實現進刀。
數控銑床:刀具旋轉,工件移動。刀具向下移動實現進刀。
數控刨床:刀具移動,工件移動。工件向上移動實現進刀。
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㈢ 數控機床cnc是什麼
CNC」是英文Computerized Numerical Control(計算機數字化控制)的縮寫。CNC是 Computerized(電腦) Numerical(數值) Control(控制) 這三個單詞的縮寫,即CNC,電腦數值控制,簡稱:數控,可以用 電腦寫出機械語言(即編程)輸入CNC機器中,可以用機械語言來控制機器的工作,一般CNC用來對模具的銑(沉頭,避位等),鑽(線割穿線孔等)等工作的。可以大大的節省人力,擔高工作效率。
CNC計算機數字控制機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序,並將其解碼,從而使機床動作並加工零件。
是目前在製造業中廣泛使用的的種加工技術,也可以說是現在製造業的標志,用CNC能輕松的實現多軸聯動加工,比如說曲面的加工,如果離開CNC,用普通機床來加工,幾乎是不可能完成的,另外,CNC可以很容易的實現柔性製造系統,其實如果學習CNC也不是難事,可以說,只要你會玩手機,就會用CNC,只不過,在學習CNC之前,最好先學習一下普通機床的加工原理,還有制圖與公差什麼的基本的機械製造知識,然後再說效果才好,簡單的說,普通機床是人直接控制機床來加工,而CNC是人通過控制CNC系統,來控制機床加工,從而實現更復雜的更高速的加工而已.
數控技術,簡稱數控(Numerical Control),是利用數字化的信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。用數控技術實施加工控制的機床,或者說裝備了數控系統的機床稱為數控(NC)機床。數控系統包括:數控裝置、可編程式控制制器、主軸驅動器及進給裝置等部分.數控機床是機、電、液、氣、光高度一體化的產品。要實現對機床的控制,需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數。例如:進給速度、主軸轉速、主軸正反轉、換刀、冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工文件(即正常說的數控加工程序)存放在信息載體上(如磁碟、穿孔紙帶、磁帶等),然後由機床上的數控系統讀入(或直接通過數控系統的鍵盤輸入,或通過通信方式輸入),通過對其解碼,從而使機床動作和加工零件.現代數控機床是機電一體化的典型產品,是新一代生產技術、計算機集成製造系統等的技術基礎。
現代數控機床的發展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復合化、智能化和開放式結構。主要發展動向是研製開發軟、硬體都具有開放式結構的智能化全功能通用數控裝置。數控技術是機械加工自動化的基礎,是數控機床的核心技術,其水平高低關繫到國家戰略地位和體現國家綜合實力的水平. 它隨著信息技術、微電子技術、自動化技術和檢測技術的發展而發展。數控加工中心是一種帶有刀庫並能自動更換刀具,對工件能夠在一定的范圍內進行多種加工操作的數控機床。在加工中心上加工零件的特點是:被加工零件經過一次裝夾後,數控系統能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具;自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能,連續地對工件各加工面自動地進行鑽孔、鍃孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由於加工中心能集中地、自動地完成多種工序,避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機床的調整時間及工件周轉、搬運和存放時間,大大提高了加工效率和加工精度,所以具有良好的經濟效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與卧式加工中心。
CNC系統是一個專用的實時多任務計算機系統,在它的控制軟體中融合了當今計算機軟體技術中的許多先進技術,其中最突出的是多任務並行處理和多重實時中斷。下面分別加以介紹。
(1)CNC系統的多任務性。CNC系統通常作為一個獨立的過程式控制制單元用於工業自動化生產中,因此它的系統軟體必須完成管理和控制兩大任務。系統的管理部分包括輸入、I/O處理、顯示和診斷。系統的控制部分包括解碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制。在許多情況下,管理和控制的某些工作必須同時進行。例如,當CNC系統工作在加工控制狀態時,為了使操作人員能及時地了解CNC系統的工作狀態,管理軟體中的顯示模塊必須與控制軟體同時運行。當CNC系統工作在NC加工方式時,管理軟體中的零件程序輸入模塊必須與控制軟體同時運行。而當控制軟體運行時,其本身的一些處理模塊也必須同時運行。例如,為了保證加工過程的連續性,即刀具在各程序段之間不停刀,解碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行,而插補又必須與位置控制同時進行。
㈣ 數控是干什麼的
數控是數字控制的簡稱,一種藉助數字、字元或者其他符號對某一工作過程進行編程式控制制的自動化方法。
1、數控通常使用專門的計算機,操作指令以數字形式表示,機器設備按照預定的程序進行工作。NC(Numerical Control):代表舊版的、最初的數控技術。CNC(Computerized Numerical Control):計算機數控技術——新版,數控的首選縮寫形式。
2、數字控制是近代發展起來的一種自動控制技術,國家標准(GB8129—87)定義為「用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法」。
(4)是用什麼對機床的運動擴展閱讀:
1、在數控加工中,使數控機床動作的是數控裝置給數控機床傳遞運動命令的脈沖群,每一個脈沖對應於機床的單位位移量。
2、高檔數控系統大多可以通過會話自動編程系統來自動選擇刀具,生成工藝路線,計算切削深度和切削速度,實現切削模擬,大大提高了在線編程和對復雜型面編程的效率。
3、數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業的使能技術和最基本的裝備。世界各國信息產業、生物產業、航空、航天等國防工業廣泛採用數控技術,以提高製造能力和水平,提高對市場的適應能力和競爭能力。
4、數控車床、車削中心,是一種高精度、高效率的自動化機床。它具有廣泛的加工藝性能,可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。
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