数控技术与数控机床在实际生产中的应用

数控技术和数控机床在实际生产中的应用数控机加工实例前言：第一节：数控机床的产生和发展1949年，美国帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院（MIT）开始合作，并于1952年3月研制成功了世界上第一台数控机床，它是一台三坐标数控铣床，用于加工直升飞机叶片轮廓检查用样板。1955年，该类机床进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。1958年，我国开始研制数控车床，并在研制与推广使用数控机床方便取得了一定成绩。近年来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，是我国的数控机床在品种、数量和质量方面得到了迅速发展。目前，我国已有几十家机床厂能过生产不同种类的数控机床和加工中心。在数控技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小差距，但这种差距正在缩小。数字控制机床（NumericalControlMachineTool,简称NC机床）的产生较好的解决了复杂、精密、小批多变零件的加工问题，满足了科学技术与社会生产日益发展的需要。机床与普通机床、NC自动与半自动化机床相比具有突出的优点。它不仅提高了加工精度和生产效率，同时也减轻了劳动强度，改善了劳动条件，更重要的是有利于生产管理和产品的更新改型。计算机数字控制机床（ComputerNumericalControlMachineTool,简称CNC机床），也称现代数控机床，是20世纪70年代发展起来的一种新颖的数字控制系统。它是实现柔性自动化的关键设备和柔性自动生产线的基本单元。现代数控机床是综合应用了计算机自动控制、电气传动、精密测量、精密机械制造等技术的最新成果而发展起来的，它采用微处理器作为机床的数控装置，通过编制各种系统软件来实现不同的控制功能和加工功能。CNC数控系统又称软线数控，与早期使用专用计算机的硬线数控即NC数控相比，具有以下优点：⑴柔性好。NC数控的控制功能是靠硬件电路来实现的。⑵功能强。CNC数控利用了计算机的高度计算处理能力，实现许多复杂的数控功能，如二次曲线插补运算、多轴联动、固定循环加工、坐标偏移、图形显示、刀具补偿等，使刀具在三维空间中能实现任意轨迹，完成复杂形面的加工过程。⑶通用性好。CNC数控可以编制不同的软件来满足各种机床的不同加工要求，这样可以用同一种CNC控制装置满足多种数控机床的要求，体现出了较强的通用性。⑷可靠性搞。NC数控的零件程序是在加工过程中分段读入、分段加工的，频繁启动光电阅读机回产生故障，引起零件程序错误，这是NC装置可靠性不高的主要原因。⑸易于实现机电一体化。CNC数控采用大规模集成电路和先进印刷排版技术，采用数块印制电路板即可构成整个控制系统，使其硬件结构尺寸大大缩小，可以与机床结合在一起，减少占地面积，实现机电一体化。第二节：数控机床的分类：⒈按运动轨迹分类⑴点位控制数控机床。这类控制系统的特点是只控制刀具相对于工件定位点的位置精度，不控制点与点之间的运动轨迹，在移动过程中刀具不进行切削。⑵直线控制数控机床。一些数控机床不仅要求具有准确的定位功能，而且要求从一点到另一点之间按直线移动，并能控制移动的速度，因为刀具在移动过程中要进行切削加工。⑶轮廓控制数控机床。轮廓控制数控机床（或称连续控制机床），它的特点是能够对两个或两个以上的坐标轴方向同时进行连续控制，并能对位移和速度进行严格地不间断的控制。⒉按伺服控制系统分类⑴开环伺服系统数控机床。⑵闭环伺服系统控制机床。⑶半闭环伺服系统数控机床。⒊按功能水平分类按数控系统的功能水平，通常把数控系统分为低、中、高三类。这种分类方式，在中国用的较多。⒋按工艺方法分类：数控机床按不同工艺用途分类有数控的车床、铣床、磨床和齿轮加工机床等。在数控金属成型机床中，有数控的冲压机、弯管机、裁剪机等。在特种加工机床中有数控的电火花切割机，火焰切割机、电焊机，激光加工机等。第三节：数控机床的应用及发展：⒈高速度、高精度化现代机床CNC系统多采用32位CPU，并向64位CPU发展，并且采用多微处理器并行技术，使运算速度和数据处理能力得到很大提高。由于新型CNC系统和伺服驱动系统系统的采用，使数控机床的进给速度和分辨率得到很大提高。在100~240m/min的进给速度下其位移分辨率可达1btm,在24m/min的进给速度下其位移分辨率可达0.1btm，在2.4m/min的进给速度下其位移分辨率可达0.01btm。现代数控机床还充分利用CNC系统的补偿功能（如反向间隙补偿功能、螺距误差补偿功能及热补偿功能等）来提高其加工精度和动态性能。⒉高可靠性由于现代机床CNC系统的模块化、标准化、通用化和系列化，使其便于组织批量生产，有利于保证产品质量。现代CNC系统大量采用大规模或超大规模集成电路，采用专用芯片及混合式集成电路，提高了集成度，减少了元器件数量，降低了功耗，从而提高了可靠性。⒊更完善的自动编程技术由于多微处理器并行技术的采用，使数控编程从离线编程发展到在线编程，即所谓的“前台加工，后台编程”。通过会话自动编程系统，不仅实现了在线零件加工程序的编制，还可以根据机床性能、工件材料及零件加工要求自动选择刀具及最佳切削用量，生成工艺路线，并实现切削仿真，大大提高了对复杂型面编程的效率。⒋更高的通信功能为了适应自动化技术的不断发展，适应工厂自动化规模越来越大的要求，为了使数控机床更易于进入柔性制造系统和计算机集成制造系统的控制网络中，机床数控系统的接口数据交换能力和通信能力在不断加强。⒌智能化计算机软、硬件技术的发展，人工智能技术的发展促进了机床数控系统智能化的进程。机床数控系统的智能化主要体现在：⑴将适应控制应用于数控系统中，构成适应数控系统（AC-NCSystem）。在适应数控系统中，把精细的程序控制和连续的适应调节结合起来，使系统的运行达到最优。其主要的追求目标是：保护刀具和工件，适应材料的变化；改善尺寸控制，提高加工精度，保持稳定的质量；寻求最高的生产率和最低的成本消耗；简化零件程序编制，降低对操作人员经验和熟练程度的要求等。⑵故障诊断的智能化，即数控系统内置实时诊断软件，在数控机床整个工作过程中进行故障诊断并指导故障的排除。一旦发生故障，除采用停机措施，利用CRT进行故障报警，提示故障发生的部位和原因外，还可以利用“冗余”技术，自动使故障模块脱机，接通备用模块，以满足无人化工作环境的要求。在故障诊断中，除了使用专家系统外，还将模糊数学、神经网络应用其中，取得了良好的效果。⑶刀具寿命自动监控检测的运用。即利用红外、声发射（AE）、激光等检测手段，对刀具和工件进行监控。发现工件超差，刀具损坏，及时报警、自动进行补偿或更换备用刀具，以确保产品质量。⒍数控系统的开放化随着技术、市场、生产组织结构诸方面的快速发展，对数控机床，特别是数控系统提出许多更新、更高的要求：⑴为了适应不断出现的新加工需求，数控系统应具有更强的软、硬件重构能力，而且重构成本要低，重构周期要短。⑵为了适应未来车间面向任务和订单的生产组织模式，使底层生产控制系统的集成更为简便、有效，必须改变数控系统封闭型的设计模式。⑶为了适应机床制造厂家的不同需要，数控系统应该具有高度的模块化，可重新配置、修改、扩充和改装，机床制造厂家和用户可以方便地将自己的成熟技术集成到数控系统中。⑷加强数控系统设计的规范化和标准化，大幅度降低数控系统开发、维护、培训的成本和周期。第四节：数控机床结构组成：法现代栋数控河机床退由普乎通机福床爹、结机床镰演变稳而来吸，炕N膛C挣它采留用计界算机植数字度控制举方式篇，骆用单善独的衰伺服颤电动啦机驱焦动实场现各遵个坐游标方械向的常运动伯。数撞控机烦床由砍信息贸输入们、数宵控灯装置侮、伺超服驱宁动及悟检测味装置条、机敬床本夺体、污机电丈接口中等五层大部取分组警成燃。茅⒈雹信息额输顺入扶⒉床数控炎装夜置诸⒊涛伺服辛驱动录及检闯测装市置狼⒋症机床狠本电体隙⒌洗机电骡接数口爽数控峰机床适工作榜原理匆：烂在数岭控机信床上奋加工戴零件掉时协，悼要事句先根回据零哭件加添工图切样的瓦要求铜确定干零件畅的加稻工搭工艺检过程村、工符艺参乖数和染刀具阅参数环，再难按规奶定编只写零摩件数寺控加饥工程醉序，纷然后玻通过必手扇动数千据输盯入忙（嗓MD茎I,轮Ma小nu乏al脚D份at运a认In辩pu扇t欲）方逐式或输与计油算机毅通信是等方行式将肾数控劫加工龄程勺序送只到数指控系乒统，递在数临控系那统控吴制软堤件的糕支持天下，培经过固分析素处理唐与计推算后富发出辆相嚷应的觉指令误，通托过伺会服系泼统使状机床惕按预居定的叙轨迹捧运动跟，从料而控车制机鼻床进误行零指件的嘴自互动加隔工惜。鸽数控雀加工弹特点刘：吃与普占通机才床加码工相穷比，摘数控益加工软具有等如下受特点先：衬⑴南自动丑化程界度高大。再放数控那机床塑上加三工零撞件时机，除鸟了手基工装堂卸工墓件外姥，全茂部字加饺工过金程都械可由艘机床热自动劫完成微。再弃柔性岁制造借系统单上，堵上下猾料、欺检测过、诊债断、听对刀陈、总传输罗、调午度、伴管理它等也底都可得以由谜机床侄自动熟完成灶，这秋样大璃大减现轻了坡操作名者的逗劳动怨强插度，祥改善隐了劳样动条富件仆。宰⑵尿具有良加工得复杂匙形状追零件打的能餐力孙。堤复杂雹形状悄零件败在飞汁机廉、耐汽车逢、柜造船筐、猪模具拥、筑动力榨设备检和国单防工炼业床等部尽门的唇产品挤制造石中具废有十井分重券要的制地位三，献其加具工质仪量直污接检影响钻整机忍产品就的性夕能猎。匙数控碰加工略的任咏意可召控制焰性使戴其能禁完善挺普通友加工尾方法竹难以北完最成或基者无骑法进晋行的盾复杂柴型面锡加工肥。扔⑶劈生产哭准备馋周期淘短。杀在数喇控机破床上搭加工裕新的扮零件瑞，大蚁部分拘准备糊工作踩是根朵据零盘件图灿样编穗制的婚数控燃程序悉，而梅不是嫁去准斑备靠锄模、仿专用障夹具冶等工努艺装杯备，庭而且兼变成咽工哲作可静以离落线进嫁行。劝这样遇大大糖缩短叹了生斧产的镜准备姓时间痒，因膛此应玻用数紫控机秆床十赛分有韵利姐于产补品的艳升级色换代窄和新购产品亩的开爬发言。毅⑷谋加工启精度栏高，潜质量涛稳定晴。目慧前，叔普通蛋数控朗加工衣的尺宗寸精斗度通祖常可溪达明±删0仇.0污05垮m暖m水，最晃高的最尺寸钞精度译可迎达疯±伸0.津0捎1呈μ找m冈。留⑸闲生产茎效率虚高欺。则数控跪机床袖的加法工效宫率一黄般比暮普通逐机床慨高梅2颗~3慎倍缎，倍尤其缸在加土工胀复杂壶零件赏时，谊生产降率可趣提高艇十几卫倍甚伙至几驰十倍输。苹⑹烤易于肤建立柴计算疗机通冰信网腹络。锅由于膜数控跪机床刷使用亦数字逗信息乓，易鸽与计抗算机事辅言助辆设计葬和制辽造冠(C掉AD刃/C置AM积)蜂系统被连接墨，形链成计突算机善辅助偷设计床和制厉造与拢数控以机床水紧阴密峰结合途的一毫体化止系统掠。誓第五咬节：恨数控榜机床童安全胜操作柔规定服：爹为保趁证嗓操作讽人酷员准狸确合萍理地瓶使用教数控姥机床咬，血保证赴数控昏机床示的正疤确运企转，职必蔑须督严格劈遵守我操作逼规程祝，数座控机乏床的姻操作城规程抽一般绳如下剂：堵⑴翼操作枕者必征须熟聪悉机键床的腾性能偷、结叹构、戚传动隆原刃理及艳控制配，严据禁超以性能掠使用码。柜⑵险操作秆机床末前必齐须紧状束服上装，符戴好绳工作央帽，病检查袋机床忽有无炎异常匙情况式，工厉作摄使侵严禁东戴手油套摇。得⑶丑工作辨台不勿得放男置工伯具或俊其他纯无关偏物件掏，注角意不焰要使斜刀具耍与工奖作台寄撞击谢。窝机故床通昌电启率动后秩，先葛进行扑机械梁回零小操作疗，低扔速运煌行泡3淘~5嘱mi色n办，查刃看各简部分堡运转天是式否栏正常石。信⑷票加工定工件棚前，划必须泳进行懒加工池模拟劈或试伶运行困，严中格检档查调模整加粗工原骡点、喊刀丙具钓参数售、加热工参毯数、诞运动立轨迹丑。并薯且而要将挪工件常清理船干净汉，特仗别注钩意工慢件浮是具否装得夹楼牢街靠，使调整三工具阅是否距已经阔移开絮。也⑸吊确认寻操作殃面板栗上进宣轴的芒速速戒及其增倍率亡开关迁状态六，轨切削烛加工镇要在森各轴懒与主焰轴验的扭代矩和乐功凤率范猛围内永使用麦。洞⑹杰装卸防及测逝量工谅件时翅，把膝刀具眨移到坚安全跃位置馒，主榨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