论文部分内容阅读
摘 要数控机床是数控技术的机械加工领域的代表性技术,对于机械加工效率、质量和效益具有重要意义和深远影响。介绍数控机床的发展历程,探讨数控机床的特点、管理及应用。
关键词数控机床;发展;特点;应用
中图分类号TG502文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0103-01
数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。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,或由数控装置的键盘直接手动输入。由于效率高、人工省、成本低、精度高,数控技术和数控机床的研究、应用和发展越来越广泛。随着电子技术和IT技术的迅猛发展,数控技术和数控机床的技术水平、加工能力和质量也不断提高。目前,采用数控系统的机床品种日益增多,有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
1数控机床的发展历程
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,开始数控机床研究,并于1952年试制成功第一台由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。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要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,使数控装置进入了第二代,体积缩小,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发展,使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,功率消耗少,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,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以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贮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1/20,价格降低了3/4,可靠性也得到极大的提高。
80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式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数控机床加工特点
1)自动化程度高,可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的,操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具,在加工过程中, 主要是观察和监督机床运行。但是,由于数控机床的技术含量高,操作者的脑力劳动相应提高。
2)加工零件精度高、质量稳定。数控机床的定位精度和重复定位精度都很高,较容易保证一批零件尺寸的一致性,只要工藝设计和程序正确合理,加之精心操作,就可以保证零件获得较高的加工精度,也便于对加工过程实行质量控制。
3)生产效率高。数控机床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面,一般只检测首件,所以可以省区普通机床加工时的不少中间工序,如划线、尺寸检测等,减少了辅助时间,而且由于数控加工出的零件质量稳定,为后续工序带来方便,其综合效率明显提高。
4)便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备,通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来,当产品改型,更改设计时,只要改变程序,而不需要重新设计工装。所以,数控加工能大大缩短产品研制周期,为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。
5)可向更高级的制造系统发展。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。
3适合数控机床加工的零件
1)最适合多品种中小批量零件。随着数控机床制造成本的逐步下降,现在不管是国内还是国外,加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时,如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。
2)精度要求高的零件。有于数控机床的刚性好,制造精度高,对刀精确,能方便的进行尺寸补偿,所以能加工尺寸精度要求高的零件。
3)表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下,表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通机床是恒定转速,直径不同切削速度就不同,像数控车床具有恒线速切削功能,车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度,保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时,粗糙度小的表面选用小的进给速度,粗糙度大的表面选用大些的进给速度,可变性很好,这点在普通机床很难做到。
4)轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近,数控机床具有圆弧插补功能,可以加工各种复杂轮廓的零件。
4数控机床的管理使用
1)建立健全完善的管理制度,有效控制、监督数控机床相关人员的工作,使机床的操作、运行全过程受控。
2)加强技术人员、技术工人管理人员的培训。数控加工的培训是一向长期的工作,是一个不断提高的过程。通过培训工艺人员可以编制更加简化的数控加工工艺、简化程序、缩短加工时间;技术工人可以提高操作技能;管理人员可以更加了解数控设备的特点、过程控制,以现代生产管理理念实施管理。
3)科学组织生产。改进停工待料,生产能力不平衡问题,提高数控机床的开工率,合理安排生产节拍,合理分配生产任务。利用零件加工的相似性,将待加工零件进行分类,从而在工艺编制、生产计划及调度中合理安排,提高设备生产能力的平衡度。科学的生产批次将极大限度的降低机床调整时间比例、工装准备时间比例,可提高批量效率。
4)为了发挥数控机床的价值,操作者必须正确的掌握数控机床操作原则。按机床操作规程正确操作机床;按工艺和程序要求加工零件;加工前协调零件、刀具、压板等尺寸避免干涉和碰撞;提高技术素质,减少装刀、找正等非加工时间;正确维护保养各种辅具确保精度可
靠。
5结束语
数控机床的应用不是简单的使用设备,而是一项技术性很强的应用工程。只有充分了解数控机床的特点,协调好各生产环节的平衡,才能真正发挥出它的技术优势和经济效益。
关键词数控机床;发展;特点;应用
中图分类号TG502文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)102-0103-01
数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。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,或由数控装置的键盘直接手动输入。由于效率高、人工省、成本低、精度高,数控技术和数控机床的研究、应用和发展越来越广泛。随着电子技术和IT技术的迅猛发展,数控技术和数控机床的技术水平、加工能力和质量也不断提高。目前,采用数控系统的机床品种日益增多,有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
1数控机床的发展历程
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,开始数控机床研究,并于1952年试制成功第一台由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。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要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,使数控装置进入了第二代,体积缩小,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发展,使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,功率消耗少,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,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以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贮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1/20,价格降低了3/4,可靠性也得到极大的提高。
80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式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数控机床加工特点
1)自动化程度高,可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的,操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具,在加工过程中, 主要是观察和监督机床运行。但是,由于数控机床的技术含量高,操作者的脑力劳动相应提高。
2)加工零件精度高、质量稳定。数控机床的定位精度和重复定位精度都很高,较容易保证一批零件尺寸的一致性,只要工藝设计和程序正确合理,加之精心操作,就可以保证零件获得较高的加工精度,也便于对加工过程实行质量控制。
3)生产效率高。数控机床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面,一般只检测首件,所以可以省区普通机床加工时的不少中间工序,如划线、尺寸检测等,减少了辅助时间,而且由于数控加工出的零件质量稳定,为后续工序带来方便,其综合效率明显提高。
4)便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备,通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来,当产品改型,更改设计时,只要改变程序,而不需要重新设计工装。所以,数控加工能大大缩短产品研制周期,为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。
5)可向更高级的制造系统发展。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。
3适合数控机床加工的零件
1)最适合多品种中小批量零件。随着数控机床制造成本的逐步下降,现在不管是国内还是国外,加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时,如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。
2)精度要求高的零件。有于数控机床的刚性好,制造精度高,对刀精确,能方便的进行尺寸补偿,所以能加工尺寸精度要求高的零件。
3)表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下,表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通机床是恒定转速,直径不同切削速度就不同,像数控车床具有恒线速切削功能,车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度,保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时,粗糙度小的表面选用小的进给速度,粗糙度大的表面选用大些的进给速度,可变性很好,这点在普通机床很难做到。
4)轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近,数控机床具有圆弧插补功能,可以加工各种复杂轮廓的零件。
4数控机床的管理使用
1)建立健全完善的管理制度,有效控制、监督数控机床相关人员的工作,使机床的操作、运行全过程受控。
2)加强技术人员、技术工人管理人员的培训。数控加工的培训是一向长期的工作,是一个不断提高的过程。通过培训工艺人员可以编制更加简化的数控加工工艺、简化程序、缩短加工时间;技术工人可以提高操作技能;管理人员可以更加了解数控设备的特点、过程控制,以现代生产管理理念实施管理。
3)科学组织生产。改进停工待料,生产能力不平衡问题,提高数控机床的开工率,合理安排生产节拍,合理分配生产任务。利用零件加工的相似性,将待加工零件进行分类,从而在工艺编制、生产计划及调度中合理安排,提高设备生产能力的平衡度。科学的生产批次将极大限度的降低机床调整时间比例、工装准备时间比例,可提高批量效率。
4)为了发挥数控机床的价值,操作者必须正确的掌握数控机床操作原则。按机床操作规程正确操作机床;按工艺和程序要求加工零件;加工前协调零件、刀具、压板等尺寸避免干涉和碰撞;提高技术素质,减少装刀、找正等非加工时间;正确维护保养各种辅具确保精度可
靠。
5结束语
数控机床的应用不是简单的使用设备,而是一项技术性很强的应用工程。只有充分了解数控机床的特点,协调好各生产环节的平衡,才能真正发挥出它的技术优势和经济效益。