自從1952年世界上第一臺采用電子管組成的數(shù)控系統(tǒng)裝備3坐標連續(xù)控制銑床(美國帕森公司和麻省理工學院合作研制)以來,微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)以及精密機械等技術(shù)都取得了突破性的進展,集這些于一體的數(shù)控機床的發(fā)展更是日新月異。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它也是一個典型的機電一體化產(chǎn)品。
隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的進步,人們生活水平的不斷提高,市場需要個性化產(chǎn)品日盞增多,因此中、小批量零件的生產(chǎn)越來越多,而且要求零件的精度更高,形狀也日趨復雜化。這樣,作為實現(xiàn)柔性化、自動化最重要的加工裝備,數(shù)控機床的高速發(fā)展及大量推廣應用就成為現(xiàn)實。
柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)都是以數(shù)控機床作為基礎(chǔ)裝備,為此,要求現(xiàn)代數(shù)控機床向以下十個方面發(fā)展。
1.高速化
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已由l6位CPU過渡到32位CPU,國外的一些新型數(shù)控系統(tǒng)已選用了64位CPU,并采用具有精簡指令集運算的蕃片RISC作為主CPU,以提高運算速度?,F(xiàn)代數(shù)控機束的設(shè)定單位和快速進給速度分別達了0.01~tm和10~24m/arin,甚至更高。
2.高精度化
伺服系統(tǒng)的作用是用指令按給定運動速度及運動軌跡進行準確跟蹤及定位。
伺服系統(tǒng)的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)控機床的加工精度?,F(xiàn)代數(shù)控機床采用了交流數(shù)字伺服系統(tǒng),并采用新型控制理論實現(xiàn)了高速響應伺服系統(tǒng)。一些新的數(shù)控系統(tǒng)具有熱補償和空間誤差補償功能的傳感器及軟件(如補償絲杠、齒輪等的間隙誤差)。這樣可以圓滿地解決高速度與高精度這一對矛盾。
3.高自動化
數(shù)控機床在零件加工過程中??梢酝耆凑疹A訂的程序自動進行,對于刀具的進給、工件的檢測。操作者無需干預,人們只需發(fā)山啟動指令.并進行監(jiān)視即可?,F(xiàn)代數(shù)控機床裝有先進的監(jiān)控、檢測裝置。一旦診斷發(fā)現(xiàn)工件超差、刀具磨損等故障,能及時報警,并給予補償或調(diào)換刀具,大大提高了數(shù)控機床的自動化程度,實現(xiàn)了連續(xù)地長期自動化加工,同時保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
4.高效率
現(xiàn)代數(shù)控機床一般都采用自動換刀、自動更換工件等裝置,實現(xiàn)一機多能,采取工序集中原則減少裝夾次數(shù)、減步周轉(zhuǎn)時間、減步夾具數(shù)量、減少操作者的人數(shù)、減步占地面積,從而縮短輔助時間。在同一臺數(shù)控機床上,既能進行粗加工,又能進行精加工,提高了數(shù)控機床的利用率?,F(xiàn)代數(shù)控機床還采用大功率電機,相應配備新型刀具,提高切削效率,縮短加工時間,經(jīng)濟效益顯著。
5.高柔性
實現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)是數(shù)控機床的零件程序編制?,F(xiàn)代數(shù)控機床利用CNC很高的存儲及運算能力,采用自動程序編制技術(shù)。使零件程序編制工作可以在數(shù)控系統(tǒng)上在線進行。具有人機對話功能,實現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改及刪除,具有前臺操作和后臺編輯的功能,還有宏程序的設(shè)計功能等。在裝有小型加工數(shù)據(jù)庫的新型致控系統(tǒng)中,根據(jù)加工要求,自動選擇最佳刀具及切削用量,具有自適應控制能力,甚至以三維彩色動態(tài)圖形顯示。這樣大大縮短產(chǎn)品研制周期,給新產(chǎn)品的研制開發(fā)、產(chǎn)品的改進及改型提供了捷徑。
6.高可靠性
新型數(shù)控機床采用大規(guī)?;虺笠?guī)模的集成電路。采用專用芯片及混合式集成電路,實現(xiàn)了三維高密度安裝技術(shù),提高了線路的集成度。減少了電子元器件的數(shù)量,簡化了數(shù)控機床的構(gòu)造,從而避免工件報廢,提高了數(shù)控機床的可靠性和安壘性,井具有很強的故障自診斷功能及保護功能。為了適應各類機床的不同要求。采用CNC系統(tǒng)的現(xiàn)代數(shù)控機床只需改變軟件或控制程序;在數(shù)控系統(tǒng)的硬件方面??梢赃x擇不同功能模塊,組成滿足用戶需求的數(shù)控系統(tǒng),保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
7.很好的操作功能
新型數(shù)控機床具有很友好的人機界面。采用彩色CRT屏幕或LCD液晶屏幕顯示或提示,與手動操作鍵盤配合,并利用菜單選擇操作方式,使操作者大為方便。減少了操作面板上的按鈕數(shù)和指示燈數(shù),提供了操作方法的提示,減少了操作錯誤。
8.很強的PLC功能
現(xiàn)代數(shù)控機床裝有可編程控制器(PLC),將CNC與PLC有機地結(jié)合起來,采用梯形圖(LAD)的監(jiān)控功能,為機床故障診斷及維修提供了方便。強功能PLC還具有多軸聯(lián)動(同時控制)的功髓。
9.良好的環(huán)境性
新型數(shù)控系統(tǒng)對資源的綜合利用和優(yōu)化利用柏力高,現(xiàn)代數(shù)控機床在運行過程中產(chǎn)生的噪聲、廢物等對生態(tài)環(huán)境的影響小,有利于勞動者的職業(yè)健康,并減輕了操作人員的勞動強度,提高了安全性,這樣人在其中的工作狀態(tài)良好,符合現(xiàn)代社會的發(fā)展需求。
10.較高的聯(lián)網(wǎng)及通信功能
為適應FMC、FMS及cIMs的要求,數(shù)控系統(tǒng)一般都帶有RS322和RS422標準串行通信接日,可以與上位計算機進行數(shù)據(jù)交換。在具有DNC接口的高檔數(shù)控系統(tǒng)中,可以實現(xiàn)數(shù)白數(shù)控機床的直接控制及數(shù)據(jù)通信,從而實現(xiàn)了從設(shè)計到制造的無圖樣自動化。
為適應多層次的加工自動化要求,滿足不同廠商對不同類型數(shù)控機床的聯(lián)網(wǎng)需要。開發(fā)了MAP通信接口模塊。近年采用了MAP3.0版本,可以允許不同廠商的設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)通信并使這些數(shù)據(jù)應用到整個工廠的各個環(huán)節(jié)中。MAP工業(yè)控制網(wǎng)的實現(xiàn)。增強了產(chǎn)品市場競爭力,也為現(xiàn)代數(shù)控機床進入FMS、CIMs創(chuàng)造了有利條件。
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