【正文】 用的高性能數(shù)控機床，其存在的教訓(xùn)是，偏重于基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在 20世紀(jì) 80年代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機床產(chǎn)量增加緩慢， 于 1982年被后進的日本超過，并大量進口。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機的產(chǎn)生與發(fā)展161。 德國政府 一貫重視 機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對數(shù)控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。 德國的數(shù)控機床質(zhì)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(shù)控機床。如西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，竟相采用。 (3)日本的數(shù)控發(fā)展史161。在重視人才及機床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機床技術(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)。 自 1958年研制出第一臺數(shù)控機床后， 1978年產(chǎn)量 ( 7342臺 )超過美國 (5688臺 )，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位 (2023年產(chǎn)量 46604臺，出口 27409臺，占 59%) 。在 20世紀(jì) 80年代開始進一步加強科研，向高性能數(shù)控機床發(fā)展。該公司現(xiàn)有職工 3 674人，科研人員超過 600人，月產(chǎn)能力 7 000套，銷售額在世界市場上占 50% ，在日本國內(nèi)約占 7000，對加速日本和世界數(shù)控機床的發(fā)展起了重大的促進作用。 (4)我國的現(xiàn)狀161。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速， 19982023年，國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為 39. 1% 和 。161。由此可見， 國產(chǎn)數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場竟?fàn)幜Γ?究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。上一頁 返回 機床中有關(guān)數(shù)控的基本概念161。161。即采用數(shù)字控制的系統(tǒng)。 (Computer Numerical Control system) 計算機數(shù)控系統(tǒng)是由裝有數(shù)控系統(tǒng)程序的專用計算機、輸入輸出設(shè)備、可編程控制器 (PLC)、存儲器、主軸驅(qū)動及進給驅(qū)動裝置等部分組成。下一頁 返回 機床中有關(guān)數(shù)控的基本概念161。伺服驅(qū)動的作用主要是按照數(shù)控裝置給定的速度運行和給定的位置定位。 (Vumcrical Control Machinc Tools) 數(shù)控機床是用數(shù)字指令進行控制的機床，機床的所有運動，包括主運動、進給運動與各種輔助運動都是用輸入數(shù)控裝置的數(shù)字信號來控制的，其加工過程可用如 圖 15所示的框圖來描述。 (Numerical Control technology) 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。上一頁 下一頁 返回 機床中有關(guān)數(shù)控的基本概念上一頁 返回 簡稱 CAD/CAM，是以計算機作為主要技術(shù)手段，處理各種數(shù)字信息與圖形信息，輔助完成從產(chǎn)品設(shè)計到加工制造整個過程的各項活動。 目前這類軟件較多，典型的 CAD/CAM軟件主要有 Master CAM,CAXADEAS, UG, CATIA等，其中我國應(yīng)用較多的有 Master CAM,CAXA、 Pro/E, UG等軟件。 數(shù)控機床的組成161。在現(xiàn)代機械制造中，特別是在航空、造船、國防、汽車模具及計算機工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。161。 程序載體是用于存取零件加工程序的裝置。下一頁 返回1. 3 數(shù)控機床的組成與工作原理161。 CNC裝置是 CNC系統(tǒng)的核心，它的組成包括：微處理器 CPU、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路及與數(shù)控系統(tǒng)其他組成部分聯(lián)系的接口及相應(yīng)控制軟件。161。在這些控制指令中，除了送給伺服系統(tǒng)的位置和速度指令外，還送給輔助控制裝置的機床輔助動作指令。上一頁 下一頁 返回1. 3 數(shù)控機床的組成與工作原理161。 伺服系統(tǒng)是 CNC裝置和機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，其作用：是把來自 CNC裝置的微弱指令信號調(diào)解、轉(zhuǎn)換、放大后驅(qū)動伺服電動機，通過執(zhí)行部件驅(qū)動機床移部件的運動，使工作臺精確定位或使刀具和工件及主軸按規(guī)定的軌跡運動，最后加工出符合圖樣要求的零件。161。 驅(qū)動裝置包括：主軸伺服單元 (轉(zhuǎn)速控制 )、進給驅(qū)動單元 (位置和速度控制 )、回轉(zhuǎn)工作臺和刀庫伺服控制裝置以及它們相應(yīng)的伺服電動機等。伺服電動機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動控制系統(tǒng)則是伺服電動機的動力源。161。 與反饋裝置有利于提高數(shù)控機床加工精度。常用的檢測裝置有編碼器、光柵、感應(yīng)同步器、磁柵、霍爾上一頁 下一頁 返回1. 3 數(shù)控機床的組成與工作原理檢測元件等。161。 輔助裝置是把計算機送來的輔助控制指令 (M,S,T等 )經(jīng)機床接口轉(zhuǎn)換成強電信號，用來控制主軸電動機啟停和變速、冷卻液的開關(guān)及分度工作臺的轉(zhuǎn)位和自動換刀等動作。161。 數(shù)控機床的本體是指其機械結(jié)構(gòu)實體。161。 用數(shù)控機床加工零件時，首先應(yīng)將加工零件的幾何信息和工藝信息編制成加工程序，由輸入裝置送入數(shù)控系統(tǒng)中，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的處理、運算，按各坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大進行伺服電動機的驅(qū)動，帶動各軸運動，并進行反饋控制，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴(yán)格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)有條不紊地工作，從而加工出零件的全部輪廓。上一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。161。 數(shù)控機床按工藝用途可分為以下 4類。 主要有數(shù)控車床 (NC Lathc)、數(shù)控銑床 (NC Milling Machine)、數(shù)控鉆床 (NC Drilling Machine)、數(shù)控撞床 (NC Boring Machine)、數(shù)控平面磨床 (NC Surface Grinding Machine)和加工中心 (Machine Center)等。161。 主要有數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控沖床、數(shù)控轉(zhuǎn)頭壓力機等。下一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。 主要有數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控激光切割機床、數(shù)控激光熱處理機床、數(shù)控激光板料成形機床、數(shù)控等離子切割機等。161。 主要有數(shù)控三坐標(biāo)測量機、數(shù)控裝配機、機器人等。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。 特點：只控制運動部件從一個位置到另一個位置的準(zhǔn)確定位，不管中間的移動軌跡如何，在移動的過程中不進行切削加工，對兩點之間的移動速度及運動軌跡沒有嚴(yán)格要求。如 圖 116所示為點位控制數(shù)控機床加工示意圖。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及價格的降低，單純用于點位控制的數(shù)控系統(tǒng)已不多見。 特點：除了具有控制點與點之間的準(zhǔn)確定位功能，還要保證兩點之間按直線運動進行切削加工，刀具相對于工件移動的軌跡是平行于機床各坐標(biāo)軸的直線或兩軸同時上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的分類 移動構(gòu)成 45186。如 圖 117所示為直線控制數(shù)控機床加工示意圖。這種機床的數(shù)控系統(tǒng)也稱為直線控制數(shù)控系統(tǒng)。161。如 圖 118所示為輪廓控制數(shù)控機床加工示意圖。 這類數(shù)控機床主要有：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控電火花線切割機床和加工中心等。 ① 二軸聯(lián)動 :主要用于數(shù)控車床加工回轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。161。從而實現(xiàn)三個坐標(biāo)軸 X,Y,Z內(nèi)的二維控制。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。另一類是除了同時控制 X,Y,Z中兩個直線坐標(biāo)外，還同時控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。161。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。這時刀具可以給定在空間的任意方向。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。 特點 ：是不帶 測量反饋裝置 ，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號單方向傳遞，故系統(tǒng)穩(wěn)定性好 。161。它是將控制機床工作臺或刀架運動的位移距離、位移速度、位移方向和位移軌跡等參量通過輸入裝置輸入CNC裝置 ， CVC裝置根據(jù)這些參量指令計算出進給脈沖序列 (脈沖個數(shù)對應(yīng)位移距離、脈沖頻率對應(yīng)位移速度、脈沖方向?qū)?yīng)位移方向、脈沖輸出的次序?qū)?yīng)位移軌跡 )，然后對脈沖單元進行功率放大，形成驅(qū)動裝置的控制信號。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的分類161。具有運行平穩(wěn)、調(diào)試方便、維修簡單、成本低廉等優(yōu)點。但由于步進電動機的低頻共振、失步等原因，使其應(yīng)用逐漸減少。161。 工作原理 ：如 圖 125所示，它是從伺服電動機或絲杠的端部引出，通過檢測電動機和絲杠旋轉(zhuǎn)角度來間接檢測工作臺的實際位置或位移。 在半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)，不包括或只包括 少量機械傳動環(huán)節(jié)，可得到較穩(wěn)定的控制性能。另外，滾珠絲杠的螺距誤差和 齒輪 輪或同步帶輪等引起的運動誤差難以消除。但大部分可用誤差補償?shù)姆椒ㄏ?，因而仍可獲得滿意的精度。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、精度較高，因此， 在現(xiàn)代CNC機床中得到了廣泛的應(yīng)用。 工作原理 ：如 圖 126，它是采樣點從機床的運動部件上直接引出，通過采樣工作臺運動部件的實際位置，即對實際位置進行檢測，可以消除整個傳動環(huán)節(jié)的誤差和間隙，因而 具有很高的位置控制精度。 但是，由于位置環(huán)內(nèi)的許多機械環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，造成調(diào)試?yán)щy。161。 數(shù)控機床按數(shù)控系統(tǒng)功能水平可分為低、中、高三檔。 如 表 11所示。161。161。161。161。161。下一頁 返回 數(shù)控機床的持點161。 、質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控機床是按數(shù)字形式給出的指令進行加工的，脈沖當(dāng)量普遍達到 ，且傳動鏈之間的間隙得到了有效補償。因此，數(shù)控機床不僅具有較高的加工精度，而且質(zhì)量穩(wěn)定。 、經(jīng)濟效益好 數(shù)控機床加工零件粗加工時，可以進行大切削用量的強力切削，移動部件的空行程時間短，工件裝夾時間短，更換零件時幾乎不需要調(diào)整機床，有效地縮短了加工時間。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的持點161。161。161。 數(shù)控機床通常具有 RS232接口，有的還備有 DNC接口，可與CAD/CAM軟件的設(shè)計與制造相結(jié)合。上一頁 下一頁 返回 數(shù)控機床的持點161。 為保證高精度、高效率的加工，數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點 :161。 例如： 床身 各部分合理分布加強筋，以承受重載與重切削力； 工作臺 與拖板應(yīng)具有足夠的剛性，以承受工件重量，并使工作平穩(wěn)；