機(jī)床數(shù)控職稱論文(2)
機(jī)床數(shù)控職稱論文篇二
數(shù)控機(jī)床的發(fā)展
摘要：數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興尖端工業(yè)和新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。世界各國(guó)信息產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)及裝備 自動(dòng)控制技術(shù) 可編程控制器
1 數(shù)控機(jī)床的概要
1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生
隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各類工業(yè)新產(chǎn)品層出不窮，機(jī)械制造業(yè)作為國(guó)民工業(yè)的基礎(chǔ)，其產(chǎn)品更是日趨精密復(fù)雜，特別是在航天、航海、軍事等領(lǐng)域，所需的機(jī)械零件精度要求更高、形狀也更為復(fù)雜、多品種，并且往往批量較小，加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)I(yè)化精度高的自動(dòng)化機(jī)床顯然無法適應(yīng)這些要求。同時(shí)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，企業(yè)生產(chǎn)也迫切需要進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。一種新的生產(chǎn)設(shè)備――數(shù)控機(jī)床就誕生了。
1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展
1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院成功地研制出一套三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，利用脈沖乘法器原理的試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，并把它裝在一臺(tái)立式銑床上，當(dāng)時(shí)用的電子元件是電子管，這就是第一代世界上的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。
我國(guó)是從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時(shí)期，一些高等院校、科研院所研制出試驗(yàn)樣機(jī)，開發(fā)也是從電子管開始的，1965年國(guó)內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。從70年代開始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工等領(lǐng)域全面展開。數(shù)控加工中心在北京研制成功。在這一時(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，在模具加工中得到了推廣。
到20世紀(jì)80年代，總體發(fā)展趨勢(shì)是：
數(shù)控系統(tǒng)的可靠性不斷提高;增強(qiáng)通信功能;采用新型的自動(dòng)編程系統(tǒng);驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展;為便于裁剪、擴(kuò)展和功能升級(jí)，滿足不同類型數(shù)控機(jī)床的需求，提高系統(tǒng)的集成度、縮小體積，采用模塊化結(jié)構(gòu);廣泛采用32位CPU組成多微處理器系統(tǒng);數(shù)控裝置由NC向CNC發(fā)展?？傊?，數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展，性能價(jià)格比也越來越高，可靠性越來越高，功能越來越完善，使用越來越方便。
1.3 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理
數(shù)控機(jī)床一般由機(jī)床本體、輔助裝置、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、控制介質(zhì)等部分組成。
1.3.1 控制介質(zhì)
要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制，就必須在人與數(shù)控機(jī)床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物就是控制介質(zhì)，又稱為信息載體。在使用數(shù)控機(jī)床之前，先要根據(jù)零件圖上規(guī)定的尺寸、形狀和技術(shù)條件，編出工件的加工程序，將加工工件時(shí)刀具相對(duì)于工件的位置和機(jī)床的全部動(dòng)作順序，按照規(guī)定的格式和代碼記錄在信息載體上。需要在數(shù)控機(jī)床上加工該工件時(shí)，把信息即工件加工程序輸入計(jì)算機(jī)控制裝置。常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、穿孔卡、磁盤和磁帶等。
1.3.2 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
為使工作臺(tái)按規(guī)定軌跡移動(dòng)或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件，把來自數(shù)控裝置的運(yùn)動(dòng)指令轉(zhuǎn)變成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，需要進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)。
伺服系統(tǒng)由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電機(jī)組成，常用的伺服電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機(jī)床加工精度和生產(chǎn)效率的因素之一。
1.3.3 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞。其作用是：從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，輸出幾種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或軟件進(jìn)行編譯運(yùn)算處理后，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)。
1.3.4 輔助控制裝置
輔助控制裝置的作用是把計(jì)算機(jī)送來的輔助控制指令經(jīng)機(jī)床接口電路轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號(hào)，用來控制主軸電機(jī)的起動(dòng)、停止，主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整，冷卻及潤(rùn)滑泵起停，轉(zhuǎn)位換刀，工件和機(jī)床部件的松開和夾緊，分度工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動(dòng)作。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床已廣泛采用可編程控制器作為輔助控制裝置。
1.3.5 機(jī)床本體
數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動(dòng)化加工機(jī)床，它與傳統(tǒng)的普通機(jī)床似，但數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及操作機(jī)構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的變化。數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有更好的抗振性和剛度，要求相對(duì)運(yùn)動(dòng)面的摩擦系數(shù)要小，進(jìn)給傳動(dòng)部分之間的間隙要小。所以其設(shè)計(jì)要求比通用機(jī)床更嚴(yán)格，加工制造要求精密，并采用加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度的設(shè)計(jì)措施。
1.4 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床有以下的特點(diǎn)：
1.4.1 適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件或小批量復(fù)雜工件
在數(shù)控機(jī)床上改變加工工件時(shí)，只需要重新編制新工件的加工程序，就能實(shí)現(xiàn)新工件加工。數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，只需要簡(jiǎn)單的夾具，所以改變加工工件后，也不需要制作特別的工裝夾具，更不需要重新調(diào)整機(jī)床。因此數(shù)控機(jī)床特別適合單件、小批量及試制新產(chǎn)品的工件加工。
1.4.2 加工精度高
數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量普遍可達(dá)0.001mm/脈沖，傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度和熱穩(wěn)性，工件加工精度高，進(jìn)給系統(tǒng)采用消除間隙措施，并對(duì)反向間隙與絲杠螺距誤差等由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，所以加工精度高。由于數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)進(jìn)行加工的，所以同一批工件的尺寸一致性好，加工質(zhì)量十分穩(wěn)定。
1.4.3 生產(chǎn)率高
工件加工所需時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間。數(shù)控機(jī)床能有效地減少這兩部分時(shí)間。
數(shù)控機(jī)床剛性好，快速移動(dòng)和停止采用了加速、減速措施，因此既能提高空行程運(yùn)動(dòng)速度，又能保證定位精度，有效地降低了加工時(shí)間。
數(shù)控機(jī)床更換工件時(shí)，不需要調(diào)整機(jī)床，同一批工件加工質(zhì)量穩(wěn)定，無需停機(jī)檢驗(yàn)，故輔助時(shí)間大大縮短，生產(chǎn)效率有了更明顯的提高。 1.4.4 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件
數(shù)控機(jī)床加工是自動(dòng)進(jìn)行的，工件加工過程不需要人的干預(yù)，加工完畢后自動(dòng)停車，這就使工人的勞動(dòng)條件大為改善。
1.4.5 良好的經(jīng)濟(jì)效益
雖然數(shù)控機(jī)床很貴，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的設(shè)備費(fèi)用較大，但是使用數(shù)控機(jī)床可節(jié)省許多其它費(fèi)用。特別是不要設(shè)計(jì)專用工裝夾具，加工精度穩(wěn)定，減少了調(diào)度環(huán)節(jié)等，所以總體成本下降，可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
2.1 國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與國(guó)際先進(jìn)水平差距逐漸減小
數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流裝備，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展經(jīng)歷了由成長(zhǎng)期進(jìn)入了成熟期，可提供市場(chǎng)各種數(shù)控機(jī)床，覆蓋超重型機(jī)床、高精度機(jī)床、特種加工機(jī)床、鍛壓設(shè)備、前沿高技術(shù)機(jī)床等領(lǐng)域，產(chǎn)品可與日、美、德、意等國(guó)齊駕齊驅(qū)。
2.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
2.2.1 智能、高速、高精度化
新一代數(shù)控機(jī)床為提高生產(chǎn)率，向超高速方向發(fā)展，精密度已達(dá)微米級(jí)。
2.2.2 設(shè)計(jì)、制造綠色化
在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源利用率最高。
2.2.3 復(fù)合化與系統(tǒng)化
由于產(chǎn)品開發(fā)周期越來越短，對(duì)制造速度的要求也相應(yīng)提高，機(jī)床也朝高效能發(fā)展。
3 CNC裝置的工作原理
CNC裝置在其硬件環(huán)境支持下，按照系統(tǒng)監(jiān)控軟件的控制邏輯，對(duì)輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償、速度規(guī)劃、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制、I/O接口處理、顯示和診斷等方面進(jìn)行控制。
CNC裝置的主要工作包括以下內(nèi)容：
3.1 輸入
輸入CNC裝置的有零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)。
3.2 譯碼
在譯碼的過程中還完成對(duì)程序段的語法檢查。
3.3 插補(bǔ)
插補(bǔ)的任務(wù)是在一條給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。
3.4 進(jìn)給速度處理
編程所給的刀具移動(dòng)速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。
3.5 刀具補(bǔ)償
刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。
3.6 位置控制
位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上。
3.7 顯示
CNC裝置的顯示主要是為操作者提供方便。
3.8 I，O處理
主要處理CNC裝置面板開關(guān)信號(hào)、機(jī)床電氣信號(hào)的輸入、輸出和控制。
3.9 診斷
現(xiàn)代CNC裝置都具有聯(lián)機(jī)和脫機(jī)診斷的能力，對(duì)CNC裝置進(jìn)行診斷、故障定位和修復(fù)。
4 結(jié)束語
為提高在市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力，現(xiàn)在各國(guó)制造業(yè)大都采用數(shù)控技術(shù)來提高制造能力和水平。另外世界各發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)和裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，所以用盡措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)。目前，當(dāng)前研究的核心是數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)、開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)，為我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭而共同努力奮斗!
參考文獻(xiàn)：
[1]張振國(guó).數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，1990.
[2]鄧奕.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床與應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，2010.
[3]陳富安.數(shù)控技術(shù)原理與編程.西安電子科技大學(xué)出版社，2004.
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