數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用(已修改)
2025-07-25 23:21 本頁(yè)面
【正文】 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用 數(shù)控機(jī)加工實(shí)例 前言： 第一節(jié)：數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 1949 年，美國(guó)帕森斯公司（Parsons）和麻省理工學(xué)院（MIT）開始合作， 并于 1952 年 3 月研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床， 它是一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床， 用于加工直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板。1955 年，該類機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段， 在復(fù)雜曲面的加工中發(fā)揮了重要作用。 1958 年，我國(guó)開始研制數(shù)控車床，并在研制與推廣使用數(shù)控機(jī)床方便取得 了一定成績(jī)。近年來，由于引進(jìn)了國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造技術(shù)，是我 國(guó)的數(shù)控機(jī)床在品種、數(shù)量和質(zhì)量方面得到了迅速發(fā)展。目前，我國(guó)已有幾十家 機(jī)床廠能過生產(chǎn)不同種類的數(shù)控機(jī)床和加工中心。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，我國(guó)和先 進(jìn)的工業(yè)國(guó)家之間還存在著不小差距，但這種差距正在縮小。 數(shù)字控制機(jī)床（Numerical Control Machine Tool,簡(jiǎn)稱 NC 機(jī)床）的產(chǎn)生較好 的解決了復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問題，滿足了科學(xué)技術(shù)與社會(huì)生產(chǎn)日 益發(fā)展的需要。 機(jī)床與普通機(jī)床、 NC 自動(dòng)與半自動(dòng)化機(jī)床相比具有突出的優(yōu)點(diǎn)。 它不僅提高了加工精度和生產(chǎn)效率，同時(shí)也減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件， 更重要的是有利于生產(chǎn)管理和產(chǎn)品的更新改型。 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（Computer Numerical Control Machine Tool,簡(jiǎn)稱 CNC 機(jī)床） ，也稱現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床，是 20 世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的一種新穎的數(shù)字控制 系統(tǒng)。它是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備和柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的基本單元?，F(xiàn)代數(shù)控 機(jī)床是綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、精密測(cè)量、精密機(jī)械制造等技術(shù) 的最新成果而發(fā)展起來的，它采用微處理器作為機(jī)床的數(shù)控裝置，通過編制各種 系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)不同的控制功能和加工功能。CNC 數(shù)控系統(tǒng)又稱軟線數(shù)控，與 早期使用專用計(jì)算機(jī)的硬線數(shù)控即 NC 數(shù)控相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： ⑴柔性好。NC 數(shù)控的控制功能是靠硬件電路來實(shí)現(xiàn)的。 ⑵功能強(qiáng)。CNC 數(shù)控利用了計(jì)算機(jī)的高度計(jì)算處理能力，實(shí)現(xiàn)許多復(fù)雜的 數(shù)控功能，如二次曲線插補(bǔ)運(yùn)算、多軸聯(lián)動(dòng)、固定循環(huán)加工、坐標(biāo)偏移、圖形顯 示、刀具補(bǔ)償?shù)龋沟毒咴谌S空間中能實(shí)現(xiàn)任意軌跡，完成復(fù)雜形面的加工過 程。 ⑶通用性好。CNC 數(shù)控可以編制不同的軟件來滿足各種機(jī)床的不同加工要 求，這樣可以用同一種 CNC 控制裝置滿足多種數(shù)控機(jī)床的要求，體現(xiàn)出了較強(qiáng) 的通用性。 ⑷可靠性搞。NC 數(shù)控的零件程序是在加工過程中分段讀入、分段加工的， 頻繁啟動(dòng)光電閱讀機(jī)回產(chǎn)生故障，引起零件程序錯(cuò)誤，這是 NC 裝置可靠性不高 的主要原因。 ⑸易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。CNC 數(shù)控采用大規(guī)模集成電路和先進(jìn)印刷排版技 術(shù)，采用數(shù)塊印制電路板即可構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)，使其硬件結(jié)構(gòu)尺寸大大縮小， 可以與機(jī)床結(jié)合在一起，減少占地面積，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 第二節(jié)：數(shù)控機(jī)床的分類： ⒈按運(yùn)動(dòng)軌跡分類 ⑴點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。 這類控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是只控制刀具相對(duì)于工件定位點(diǎn) 的位置精度，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，在移動(dòng)過程中刀具不進(jìn)行切削。 ⑵直線控制數(shù)控機(jī)床。一些數(shù)控機(jī)床不僅要求具有準(zhǔn)確的定位功能，而且要 求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線移動(dòng)，并能控制移動(dòng)的速度，因?yàn)榈毒咴谝苿?dòng)過程 中要進(jìn)行切削加工。 ⑶輪廓控制數(shù)控機(jī)床。輪廓控制數(shù)控機(jī)床（或稱連續(xù)控制機(jī)床） ，它的特點(diǎn) 是能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸方向同時(shí)進(jìn)行連續(xù)控制， 并能對(duì)位移和速度進(jìn) 行嚴(yán)格地不間斷的控制。 ⒉按伺服控制系統(tǒng)分類 ⑴開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床。 ⑵閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床。 ⑶半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床。 ⒊按功能水平分類 按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平，通常把數(shù)控系統(tǒng)分為低、中、高三類。這種分類方 式，在中國(guó)用的較多。 ⒋按工藝方法分類： 數(shù)控機(jī)床按不同工藝用途分類有數(shù)控的車床、 銑床、 磨床和齒輪加工機(jī)床等。 在數(shù)控金屬成型機(jī)床中，有數(shù)控的沖壓機(jī)、彎管機(jī)、裁剪機(jī)等。在特種加工機(jī)床 中有數(shù)控的電火花切割機(jī)，火焰切割機(jī)、電焊機(jī)，激光加工機(jī)等。 第三節(jié)：數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用及發(fā)展： ⒈高速度、高精度化 現(xiàn)代機(jī)床 CNC 系統(tǒng)多采用 32 位 CPU，并向 64 位 CPU 發(fā)展，并且采用多 微處理器并行技術(shù)，使運(yùn)算速度和數(shù)據(jù)處理能力得到很大提高。 由于新型 CNC 系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)的采用，使數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度和 分辨率得到很大提高。在 100~240m/min 的進(jìn)給速度下其位移分辨率可達(dá) 1btm, 在 24m/min 的進(jìn)給速度下其位移分辨率可達(dá) btm，在 。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床還充分利用 CNC 系統(tǒng)的補(bǔ)償功能 （如 反向間隙補(bǔ)償功能、螺距誤差補(bǔ)償功能及熱補(bǔ)償功能等）來提高其加工精度和動(dòng) 態(tài)性能。 ⒉高可靠性 由于現(xiàn)代機(jī)床 CNC 系統(tǒng)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，使其便于組 織批量生產(chǎn)，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)大量采用大規(guī)?；虺笠?guī)模 集成電路， 采用專用芯片及混合式集成電路， 提高了集成度， 減少了元器件數(shù)量， 降低了功耗，從而提高了可靠性。 ⒊更完善的自動(dòng)編程技術(shù) 由于多微處理器并行技術(shù)的采用，使數(shù)控編程從離線編程發(fā)展到在線編程， 即所謂的“前臺(tái)加工，后臺(tái)編程” 。通過會(huì)話自動(dòng)編程系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了在線零 件加工程序的編制，還可以根據(jù)機(jī)床性能、工件材料及零件加工要求自動(dòng)選擇刀 具及最佳切削用量，生成工藝路線，并實(shí)現(xiàn)切削仿真，大大提高了對(duì)復(fù)雜型面編 程的效率。 ⒋更高的通信功能 為了適應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，適應(yīng)工廠自動(dòng)化規(guī)模越來越大的要求，為
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