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第一部分数控机床概述知识讲解
第一台数控机床诞生至今五十年以来,数控机 床的核心—数控系统的发展经历了二个阶段和 六代的发展。
1.数控(NC)阶段 2. 计算机数控(CNC)阶段
数控(NC)阶段(1952—1970)
早期的计算机运算速度低,这对当时的科学计算和数 据处理影响不大,但它不能适应机床实时控制的要求。
人们不得不采用数字逻辑电路,搭成机床专用计算机 作为数控系统,被称为硬件连接数控(HARD—WIRED NC),简称为数控(NC)。
(7)机床本体 数控机床的机床本体与传统机床相似,由主轴传动装置、
进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系 统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外 观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已 发生了很大的变化,这种变化的目的是为了满足数控机床的要 求以及充分发挥数控机床的特点。
1.1.2 数控机床的组成和工作原理
数控机床是一种利用信息处理技术进行自动加工控制的 金属切削机床,一般由控制介质、计算机数控装置、伺服 驱动装置、机床本体、可编程控制器(PLC)、检测反馈装 置和辅助装置等部分组成,如图1-1所示。
数控机床各部分简介如下:
(1)控制介质 要对数控机床进行控制,就必须在人与数控机床
合资批量生产一些数控机床,数控装置的稳定性、可靠性有 了明显的改善,开始为用户所接受; 1985年后 我国已经能生产45种各类数控机床来满足工业发展的 需要,同时数控机床功能部件的专业厂也逐渐形成规模; 1990年中期 国产数控装置也开始崭露头角,进入21世纪,国产 的数控系统才开始形成生产规模,拥有自主版权的五轴联动 数控系统,打破了西方对高端数控系统的垄断。
(5)反馈系统
反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位 置、速度参数检测出来,转换成电信号,并反馈到CNC 装置中,使CNC能随时判断机床的实际位置,速度是否 与指令一致,并发出相应指令,纠正所产生的误差。
(6)辅助控制装置 辅助控制装置包括刀库的转位换刀,液压泵、冷却泵等控制
接口电路,电路含有换向阀电磁铁、接触器等强电电气元件。 现代数控机床采用可编程控制器进行控制,所以辅助装置的控 制电路变得十分简单。
随着电子元器件的发展,这个阶段又历经三代: 1952年的第一代—电子管计算机组成的数控系统; 1959年的第二代—晶体管计算机组成的数控系统; 1965年的第三代—小规模的集成电路计算机组成的数控 系统。
计算机数控(CNC)阶段
这一阶段从1970年开始至今。1970年研制成功大规模 集成电路,并将其用于通用小型计算机。此时的小型计算机 ,其运算速度比五、六十年代的计算机有了大幅度的提高。 比专门搭成的专用计算机成本低,可靠性高。于是,小型计 算机被用作数控系统的核心部件,从此进入了计算机数控( CNC)阶段。
(4)可编程控制器(PLC)
数控设备用可编程控制器主要完成数控设备的各种执 行机构的逻辑顺序控制,即用PLC程序代替用继电器控制 线路,实现数控设备的辅助功能、主轴转速功能、刀具功 能的译码和控制。
数控设备用PLC有内装型和独立型两种。内装型PLC从 属于CNC装置,PLC硬件电路可与CNC装置其它电路制 作在同一块印刷板上,也可以作成独立的电路板。独立型 PLC独立CNC装置,本身具有完备的硬、软件功能,可以 独立完成所规定的控制任务。
计算机数控阶段也经历了三代:
1970年第四代—小型计算机数控系统; 1974年第五代—微处理器组成的数控系统 1990年第六代—基于PC的数控系统。
国内数控技术பைடு நூலகம்发展情况
我国数控技术是从1958年开始研制的: 1958年-1965年 我国数控机床处于研制、开发时期,比国外相
比起步晚了十年; 1968年 清华大学研制成功我国第一台小型数控立铣; 1980年前 我国数控机床80%为线切割机床(低端数控机床); 1980年后 引进日、美等国的数控装置及伺服系统的技术,开始
(3)伺服驱动装置
伺服单元是CNC装置和机床本体的联系环节,由驱动器、 驱动电机组成,并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数 控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转 换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说,每一个脉冲信 号都使电机转过一个角度,进而带动机床移动部件移动一个微 小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统, 整个机床的性能主要取决于伺服系统。 驱动装置把经过放大的 指令信号变成机械运动,随过简单的机械连接部件驱动机床, 使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动,最后加 工出图纸所要求的零件。
一、数控技术的发展史
1、1946年世界上诞生了第一台电子计算机 。
2、第一台计算机诞生6年后,即在1952年,计 算机技术应用到了机床上。
1952年美国空军当局委托美国麻省理工大学与 帕森斯公司合作研制了第一台三坐标数控铣床。
此后,英国和日本在1958年、德国在1959年相 继制造出数控机床。
从此,传统的机床产生了质的变化。
之间建立某种联系,这种联系的中间媒介物就是控制 介质,又称为信息载体或程序。机床加工之前,先要 根据零件图上规定的尺寸、形状和技术条件,编出工 件的加工程序,将加工工件时刀具相对于工件的位置 和机床的全部动作顺序,按照规定的格式和代码记录 在信息载体上。
(2) CNC装置
CNC装置是数控机床信息的输人、处理和输出三个部分组 成。CNC装置接受数字化信息,经过装置的控制软件和逻辑电 路进行译码、插补、逻辑处理后,将各种指令信息输出给伺服 系统,伺服系统驱动执行部件作进给运动。
第一部分数控机床概述
1.1.1 数控机床的产生
1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研 制直升机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。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,于是提出了应用电子计算机控制机床加工样 板曲线的设想。1949年,美国帕森斯公司与美国麻省 理工学院(MIT)开始共同研究,并于1952年试制成功 世界上第一台三坐标立式数控铣床,数控装置采用的 是电子管元件。后来,又经过改进并开展自动编程技 术的研究,于1955年进人实用阶段,这对于加工复杂 曲面和促进美国飞机制造业的发展起到了重要作用。