CA6140普通车床数控化现状与发展.pdf

普通车床数控化现状与发展 引言：随着社会生产和科学技术的飞速发展，机械生产的日益复杂，需要越来越复杂的技术， 普通的机床已经不能满足这些要求，所以数控机床得到了发展。这种新型的机床具有适应性 强，加工精度高，加工质量稳定，生产效率高的优点而得到普遍的应用。它综合应用了电子 计算机，自动控制，伺服驱动，机密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是未来机床 发展的主流趋势。 一．数控机床的产生 数控机床起源于美国，1948 年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨 叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应， 于是提出计算机控制机床的设想。1949 年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的 协助下，开始数控机床的研究，并与 1952 年试制成功第一台有大型立式仿形铣床改装而成 的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产[1]。 当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊 需求的部门用来加工复杂型面零件：1959 年，制成了晶体管元件和印刷电路板，是数控装 置进入了第二代，体积小，成本有所下降：1960 年以后，较为简单和经济的点位控制数控 钻床，和直线控制数控铣床得到较快的发展，是数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。 1965 年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗小，而且可靠性 提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60 年代末，先后出现了有一 台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC ）有成群控系统：采用小型计算机 控制的计算机数控系统（简称CNC ），是数控装置进土了一小型计算机化为特征的第四代。 1974 年，研制成功使用微处理器和半导体存储器的微型计算机数控装置（简称MNC ）， 这是第五代数控系统。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为 原来的二十分之一，价格降低了四分之三，可靠性也得打了极大的提高。 80 年代初，随着计算机软硬件的技术发展，出现了能进行人机对话时自动编制程序的 数控装置：数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上：数控机床的自动化程度进一步提 高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能[2~3] 。 数控机床主要有数控装置，伺服机构和机床主题组成。输入数控装置的程序指令记录 在信息载体上，由程序读入装置接收，或有数控装置的键盘直接手动输入。 数控装置包括程序读入装置和有电子线路促成的输入部分，运算部分，控制分布和输 出部分等。数控装置按所能实现的控制功能分为点位控制，直线公职，连续轨迹控制三类。 私服机构分为开环，半闭环和闭环三种类型[4] 。 为了保证机床具有很大的工艺适应性能和连续稳定工作的能力，数控机床结构设计的 特点是具有足够的刚度，精度，抗震性，热稳定性和精度保持性。进给系统的机械传动链采 用滚珠丝杠，静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。机床采用塑料减摩导轨， 滚动导轨或静压导轨，以提高运动的平稳性病是低速运动是不出现爬行现象。 由于采用了宽调速的进给伺服电动机和宽调速的主轴电动机，可以不用或少用处轮传 动和齿轮变速，这就简化了机床的床动机构。机床布局便于排屑和工件装卸部分数控机床带 有自动排屑器和自动工件交换装置。大部分数控机床采用具有微处理器的可编程序控制器， 以代替强电柜中大量的继电器，提高了机床抢点控制的可靠性和灵活性[5] 。 随着微电子技术，计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向 于小型化和多功能，具备完善的自诊断功能：可靠性也大大提高：数控系统本身将普遍实现 自动编程。 未来的数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多：激 光加工等技术将应用在切削加工机床山，从而扩大多工序集中的工艺范围：数控机床的自动 化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自 动化的柔性制造系统中。 二．我国数控机床的发展现状 我国从 1058 年由北京机床研究所和清华大学等首先研制数控机床，并使之成功第一台 电子管数控机床。从1965 年开始，研制晶体管数控系统，知道60 年代末和70 年代初，研 制的劈锥数控铣床，非圆锥插齿机等获得成功。与此同时，还开展了数控加工平面零件自动 编程的研究。1972- 1979 年是数控机床的生产和试用阶段。从 80 年代初开始，随着我国开 放政策的实施，先后从日本，美国，德国等国家引进先进