数控刨床 数控机床发展史

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数字控制机床

数控机床是利用数字代码形式的信息，控制刀具按照给定的工作程序、运动速度和轨迹自动加工的机床。

特征

数控机床适应性广，加工对象变化时只需改变输入的程序指令；加工性能高于普通自动机床，能精确加工复杂型面，适用于加工修改频繁、精度要求高、形状复杂的中小型工件，可取得良好的经济效果。

随着数控技术的发展，使用数控系统的机床种类越来越多，包括车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机和电火花加工机等。

此外，还有加工中心、车削中心等。，可自动换刀、一次装卡、多工序加工。

发展简史

1948年，美国帕森斯公司接受美国空陆军的委托，研制飞机螺旋桨叶片型面模板加工设备。

由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难度大，提出了计算机控制机床的思想。

1949年，在麻省理工学院伺服研究室的协助下，公司开始研究数控机床，并于1952年成功试制出第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，很快开始正式生产，并于1957年正式投入使用。

这是制造技术发展的重大突破，标志着制造领域数控加工时代的开始。

数控加工是现代制造技术的基础，这项发明对制造业具有划时代的意义和深远的影响。

世界主要工业化国家都非常重视数控加工技术的研发。

当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，仅用于航空空行业等少数有特殊需求的部门加工复杂的型材零件。1959年，晶体管元件和印刷电路板被制造出来，使数控装置进入第二代，减小了尺寸和成本；1960年后，相对简单、经济的点控制数控钻床和直线控制数控铣床发展迅速，使得数控机床逐渐在机械制造业的各个部门普及。

1958年，我国开始研制数控机床，并成功制造出配备电子管数控系统的数控机床。1965年开始批量生产配备晶体管数控系统的三坐标数控铣床。

1965年，第三代集成电路数控器件出现，不仅体积小、功耗低，而且可靠性提高，价格进一步降低，促进了数控机床品种和产量的发展。

20世纪60年代末，直接数控系统，也叫群控系统，相继出现。由小型计算机控制的计算机数控系统使数控装置进入以小型计算机化为特征的第四代。

1974年，利用微处理器和半导体存储器的微机数控装置研制成功，这是第五代数控系统。

与第三代相比，第五代的功能增加了一倍，体积缩小了1/20，价格降低了3/4，可靠性大大提高。

20世纪80年代初，随着计算机软硬件技术的发展，出现了可以通过人机对话自动编程的数控装置；数控装置越来越小，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，具有自动监测刀具破损和自动检测工件的功能。

分类

经过几十年的发展，目前的数控机床已经实现了计算机控制，并在工业中得到了广泛的应用，尤其是在模具制造业中。

根据车、铣、磨、钻、刨等金属切削工艺和电加工、激光加工等特殊加工工艺的要求，开发了各种数控加工机床。

数控机床有很多种，而数控机床一般分为16类:

数控车床

数控铣床

数控坑床

基于铣削加工的加工中心。

数控磨床

数控钻床

数控拉床

数控刨床

数控切割机

数控齿轮加工机床

数控激光加工机床

数控WEDM机床

数控电火花加工机床

数控半村成型机床

数控管材成型机床

其他数控机床

作文

数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统等辅助系统组成。

控制系统用于数控机床的操作、管理和控制，通过输入介质获取数据，对这些数据进行解释和操作，对机床产生影响；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，将来自数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件的运动指令，使刀具和部件执行数控代码规定的运动；检测系统用于检测机床执行机构的位移和速度变化，并将检测结果反馈给输入端，与输入指令进行比较，根据差异调整机床运动；机床传动系统是从进给伺服驱动元件到机床执行机构的机械进给传动装置。辅助系统有很多种，如:固定循环、自动换刀、机械传动系统引起的间隙误差的传动间隙补偿等等。

数字控制

数控装置包括程序读取装置和由电子电路组成的输入部分、操作部分、控制部分、输出部分等。

根据可以实现的控制功能，数控装置分为三类:点控制、线性控制和连续轨迹控制。

点对点控制只控制刀具或工作台从一点移动到另一点的精确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需要控制。

这种控制被数控钻床、数控镗床和数控坐标镗床等使用。

直线控制不仅是控制直线轨迹起点和终点的精确定位，也是控制直线切削在这两点之间以规定的进给速度进行。

有平面铣削的数控铣床，车削和磨削阶梯轴的数控车床和数控磨床。

连续轨迹控制可以连续控制两个或多个坐标方向的关节运动。

为了使刀具按照规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，使切削过程中始终能保持规定的进给速度。

这种控制包括数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等。

自动控制装置

伺服机构分为三种类型:开环、半闭环和闭环。

开环伺服机构由步进电机驱动电路和步进电机组成。

每个脉冲信号使步进电机旋转一定角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定距离。

这种伺服机构简单、稳定、易于掌握，但精度和速度的提高有限。

半闭环伺服机构由比较电路、伺服放大电路、伺服电机、速度检测器和位置检测器组成。

位置检测器安装在丝杠或伺服电机的末端，利用丝杠的转角间接测量工作台的位置。

常用的伺服电机有宽速DC电机、宽速交流电机和电液伺服电机。

位置检测器包括旋转变压器、光电脉冲发生器和圆光栅。

该伺服机构的精度、速度和动态特性均优于大多数中小型数控机床采用的开环伺服机构。

闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭环伺服机构相同，只是位置检测器安装在工作台上，可以直接测量工作台的实际位置，所以反馈精度比半闭环控制高，但调试起来很难掌握，常用于高精度、大型数控机床。

闭环伺服机构使用的伺服电机与半闭环相同，位置检测器使用长光栅、长感应同步器或长磁光栅。

关键组件

为了保证机床具有很大的工艺适应性和连续稳定工作的能力，数控机床的结构设计具有足够的刚度、精度、抗振动性、热稳定性和精度保持性。

进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等。以最小化反向间隙。

机床采用塑料减摩导轨、滚动导轨或静压导轨，提高运动的稳定性，避免低速运动时的爬行现象。

由于采用了宽调速的进给伺服电机和宽调速的主轴电机，可以少用或少用齿轮传动和齿轮变速，简化了机床的传动机构。

机床布局便于排屑和工件装卸，部分数控机床有自动排屑装置和自动工件交换装置。

大多数数控机床采用带微处理器的可编程控制器来代替高压柜中的大量继电器，提高了机床高压控制的可靠性和灵活性。

随着微电子技术、计算机技术和软件技术的快速发展，数控机床的控制系统趋于小型化和多功能化，并具有完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身一般会实现自动编程。

发展方向

未来数控机床的种类将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种将越来越多；激光加工等技术将应用于切削机床，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床自动化程度提高，并具有多种监控功能，从而形成柔性制造单元，更便于并入高度自动化的柔性制造系统。