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淺談有關(guān)數(shù)控機床的幾點思考

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摘要:文章首先介紹了數(shù)控機床的優(yōu)點與缺點,接著闡述了數(shù)控機床的種類,最后指出了數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展與數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞:數(shù)控機床 控制技術(shù)
  數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品,數(shù)控機床控制技術(shù)是集計算機及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,機電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展,數(shù)控機床在企業(yè)普遍應(yīng)用,對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。
  一、數(shù)控機床的優(yōu)點與缺點
  (一)數(shù)控機床的優(yōu)點
  對零件的適應(yīng)性強,可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機床上,只需更換加工程序,就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工,這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利,特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面),數(shù)控機床也能實現(xiàn)自動加工。
  加工精度高,加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前,數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm,而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差,使數(shù)控機床達到很高的加工精度。此外,數(shù)控機床的制造精度高,其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差,因此,同一批工件的尺寸一致性好,產(chǎn)品合格率高,加工質(zhì)量穩(wěn)定。
  生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)剛性好,允許進行大切削用量的強力切削,從主軸轉(zhuǎn)速和進給量的變化范圍比普通機床大,因此在加工時可選用最佳切削用量,提高了數(shù)控機床的切削效率,節(jié)省了機動時間。與普通機床相比,數(shù)控機床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。
  良好的經(jīng)濟效益。使用數(shù)控機床進行單件、小批量生產(chǎn)時,可節(jié)省劃線工時,減少調(diào)整、加工和檢驗時間,節(jié)省直接生產(chǎn)費用;同時還能節(jié)省工裝設(shè)計、制造費用;數(shù)控機床加工精度高,質(zhì)量穩(wěn)定,減少了廢品率,使生產(chǎn)成本進一步下降。此外,數(shù)控機床還可實現(xiàn)一機多用,所以數(shù)控機床雖然價格較高,仍可獲得良好的經(jīng)濟效益。
  自動化程度高。數(shù)控機床自動化程度高,可大大減輕工人的勞動強度,減少操作人員的人數(shù),同時有利于現(xiàn)代化管理,可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。
  (二)數(shù)控機床的缺點
  數(shù)控機床的主要缺點價格較高,設(shè)備首次投資大;對操作、維修人員的技術(shù)要求較高;加工復(fù)雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。
  二、數(shù)控機床的種類
  數(shù)控機床的種類很多,主要分類
  按工藝用途分類。按工藝用途,數(shù)控機床可分類如下。普通數(shù)控機床:這種分類方式與普通機床分類方法一樣,銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床等。加工中心機床:數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機床,它可在一次裝夾后進行多種工序加工。
  按運動方式分類。按運動方式,數(shù)控機床可分類點位控制數(shù)控機床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機床:數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準確位置以外,還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線,而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機床:數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關(guān)的控制,使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。
  按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式,數(shù)控機床可分類如下。開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。
  按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類,數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟性數(shù)控機床。經(jīng)濟性數(shù)控機床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床價格便宜,適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數(shù)控機床。這類數(shù)控機床功能較全,價格適中,應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機床。這類數(shù)控機床功能齊全,價格較貴。
 三、數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展
  機械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前,繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代,出現(xiàn)了交磁放大機—電動機控制,這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng),系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制,由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善,而且減少了機械設(shè)備和占地面積,耗電少,效率局,完全取代了交磁放大機—電動機控制系統(tǒng)。
  在20世紀的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序,結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,在20世紀70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境,由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點,故目前已作為一種標準化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。
  隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)控機床的應(yīng)用日益廣泛,井進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)、計算機群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機集成制造系統(tǒng)及計算機輔助設(shè)計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段,可實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化。
  綜上所述,機械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生,并不是孤立的,而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù),已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。
  四、數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
  生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對產(chǎn)品性能要求越來越高,產(chǎn)品改型頻繁,采用多品種小批量生產(chǎn)方式的企業(yè)越來越多,這就要求數(shù)控機床向高速化、高招度化、復(fù)合化、系統(tǒng)化、智能化發(fā)展。
  高速化和高精度化。數(shù)控系統(tǒng)智能化、信息化。數(shù)控系統(tǒng)開放化。
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