机械5

1．1．1计算机促进了数控机床的发展 20世纪最伟大的发明之一计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。当科技人员首次把计算机作为一种控制装置移植到古老机床中时，一种新的产品数控机床诞生了。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的变化。 今天，数控机床综合应用了微电子技术、计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等技术的最新成果而迅速发展，这种发展不仅表现为数量的迅速增长，而且在质量上与性能上也有显著提高。 1．1．2数控机床的产生与发展过程 第一台数控机床是为了适应航空工业制造复杂工件的需要产生的。1952年美国麻省理工学院和帕森斯公司合作研制成功了世界上第一台具有信息存储和处理功能的新型机床，既数控机床。之后，随着电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床不断更新换代。 第一代数控机床：从1952年至1959年，采用电子管元件。 第二代数控机床：从1959年开始，采用晶体管元件。 第三代数控机床：从1965年开始，采用集成电路。 第四代数控机床：从1970年开始，采用大规模集成电路及小型通用计算机。 第五代数控机床：从1974年开始，采用微处理器或微型计算机。 我国从1958年开始研制数控机床，1975年又研制出第一台加工中心。改革开放以来，由于引进国外的数控系统与伺服系统，使我国的数控机床在品种，数量和质量方面都得到迅速发展。从1986年开始，我国数控机床开始进入国际市常目前我国有几十家机床厂能够生产数控机床和加工中心。我国经济型数控机床的研究、生产和推广工作取得了很大进展，对机床技术改造起到了积极推动作用。 1．2数控机床的工作原理 用数控机床加工工件时，首先应编制零件加工程序。这是数控机床的工作指令。将加工程序输入数控装置，在由数控装置控制机床主运动的变速、启动、停止、进给运动的方向、速度和位移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却润滑的开关动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、运行轨迹和运行参数进行工作，从而达到加工出符合要求的零件的目的。 图1.1数控机床的组成 1．3数控机床的组成 根据数控机床的工作原理，数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体和测量装置等无部分组成。其组成框图如图1.2所示。 图1.2数控机床的组成 （1）控制介质它是用于记载各种加工信息的载体，以控制机床的运动，实现零件的加工。 （2）数控装置数控装置是数控机床的核心。它由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经过数控装置的系统软件对代码进行处理后，输出相应的指令脉冲，驱动伺服系统，来控制机床的各个运动部件按规定的要求实现各个动作。 （3）伺服系统伺服系统由伺服驱动电机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。其作用是把来自数控装置的各种指令，转换成机床移动部件的运动速度、运动方向和位移量。机床中每个运动的执行部件，都有各自的伺服系统。数控机床的伺服系统中，常用的伺服驱动系统有开环系统、闭环系统和半闭环系统之分。其驱动元件主要有功率步进电动机，电液脉冲马达和大惯量直流电动机等。 （4）机床本体与普通机床相比，数控机床应具有更好的刚性和抗振性，尤其是相对运动表面的摩擦系数要孝传动件之间的间隙要小外，还要具有自动变速、自动换刀和自动诊断故障的功能，以便于实现自动加工的需要。 （5）测量装置测量装置的作用是将机床的实际位置、速度等参数，转换成电信号，反馈回数控装置，以校核执行部件实际运动的速度、方向和位移量，并使之与加工指令相一致。开环数控系统无测量装置。 1．4经济型数控机床的特点以及主要功能 经济型数控机床就是指价格低廉，操作使用方便，比较适合我国国情的，在普通机床上加装数控系统的高级自动化机床。 1．4．1经济型数控机床的特点 （1）价格便宜，仅数控系统与国外同类型系统相比，前者只需1-2万元，而国外系统则需十几至几十万元。应此，它特别适合对国内企业现有普通机床进行改造。 （2）解决复杂零件的加工精度控制，提高生产率。对经济型数控车床，一般可提高工效3~7倍。对复杂零件而言，难度越高，提高的工效则越多。 （3）适合于多品种、中小批量产品的自动化加工，对产品的适应性强。对于不同零件的加工，可以通过变换不同的加工程序和更换不同的刀具来实现。 （4）提高产品质量，降低废品率。尤其是加工的产品尺寸一致性好，合格率高。 （5）节约工装费用，降低成本。经济型数控机床可以不用工装或少用工装，尤其对于复杂零件、不用靠模或成型刀具。不仅节约了费用，而且还可缩短生产准备周期。 （6）减轻工人的劳动强度。 （7）提高工人素质，促进技术进步和科技成果的普及应用。为由“体力型”向“智能型”转变创造条件。 1．4．2经济型数控车床的主要功能 （1）能控制刀具的位移方向、位移长度及走刀速度。加工程序的位移长度以十进制数输入。 （2）可控制车削端面、内外圆柱面、任意锥面、球面及用圆弧逼近的任意曲面。 （3）可控制加工右旋或左旋的各种内、外圆柱、圆锥螺纹及多头螺纹。 （4）程序中可给出一定延时。在加工中执行到延时程序时，刀具在相应时间内停止运动。 （5）有程序暂停功能。当程序执行到暂停时，刀具停止运动，再按下启动键，可继续执行程序。 （6）接口可发出和接收多种信号，作为机械手动作，刀架转位、主轴变速等装置的控制信号，它与程序的自动循环功能相结合，可实现加工的全自动化。 （7）为方便调试和校对原点，设有点动功能。 （8）具有自诊断功能。当加工程序编制或操作有误时，程序停止运行，并显示相应的出错信息，以便修改。 （9）加工过程中，为应付特殊情况，设有开关暂停、键急停和键回零功能。 （10）具有自动循环加工功能，并可进行计数。 （11）为简化加工程序，设有局部循环功能。 （12）为提高加工精度，设有间隙补偿功能。