數控機床基礎知識-資料下載頁

　　

【正文】 85年,我國數控機床的品種已有了新的發展,除了各類數控線切割機床以外,其他類型的各種金屬切削機床,也都有極大的發展。新品種總計45種,其中各種規格的立式、臥式加工中心16種,臥式、立式數控車床11種,數控銑床11種,此外還有數控鉆鏜床、磨床等。在重型機床、鍛壓設備上也開發了數控新品種。例如:4m數控立車,鏜桿直徑為160mm的數控落地鏜銑床,以及40t的數控沖模回轉頭壓力機,也都陸續地研制出來。為了跟蹤國外的技術發展,北京機床研究所,在立式加工中心和臥式加工中心的基礎上,加上有10個工件位置的自動交換工作臺(APC)。組成了柔性制造單元。這種具有多工位的托盤自動交換裝置的FMC,可以獲得夜間(二、三班)無人看管自動加工。可以安裝不同工件,實現混流加工,用軟件控制托盤的任選交換、識別工件,并按工件自動調出相應的加工程字。1985年以后,我國的數控機床,在引進、消化國外技術的基礎上,進行了大量的開發工作。到1989年底,我國數控機床的可供品種已超過300種,其中數控車床占40%,加工中心占27%,其他的品種為重型機床,鏜銑床,電加工機床,磨床,齒輪加工機床及拉床等。近10年來，隨著我國基礎工業、機床制造業、電子工業和軟件制造業的高速發展，我國已經成為數控機床消費和生產的大國，我國自行設計和生產的數控機床和數控系統在技術功能和可靠性上已經達到了大批量生產和使用的程度，數控機床已經滲透到國民經濟生產的各個領域，為我國經濟的高速增長發揮了巨大的推動作用。三、數控機床豹發展趨勢隨著科學技術的發展,制造技術的進步,以及社會對產品多樣化的需求愈加強烈,產品的更新換代加速,產品品種多樣,中小批量生產的比重明顯增加。要求現代數控批床成為一種新的高效率,高質量、高柔性和低成本的新一代制造設備，滿足市場需耍。同時,為滿足機械工業向更高層次發展,為柔性制造單元(FMC),柔性制造親統(FMS)以及計算機集成制造系統(CIMS)提供基礎裝備，現代數控機床正向更高的速度,更高精度,更高的可靠性及更完善的功能發展。(一) 實現長時間地、連續地自動加工普通機床在零件加工過程中,操作者總是根據圖樣的要求,不斷地測量工件的尺寸,并調節操作手柄,修正加工量的偏差。數控機床加工零件時,則可以完仝按照預定的程序自動進行。操作者只需發出起動命令,并進行加工過程的監視。刀具的進給,工件的檢測,全部由數控系統完成,操作者都不需干預。還可以實現兩班、三班的夜間無人管理下運行。因此,在現代數控機床上,裝有各種類型的監控、檢測裝置。對工件及刀具進行監測。發現工件超差、刀具磨損、破損,都能及時的報警,并給予補償,或對刀具進行調換。以機床的自動化程度。保證數控機床長期工作時的產品質量。(二) 向高速度、高精度發展現代機械制造業要求數控機床向高速化、高精度化、高機能化發展,以適應生產的需要。現代數控機床都裝備了新型的數控系統及伺服系統。有很高的分辨率和進給速度,(24m/min),1um(100～240m/ min),在一些特殊要求的數控系統中,(400～800mm/min)。要提高速度,首先要提高數控系統的運算速度。現代數控系統已經開發出基于64位CPU的系統,并采用了精簡指令集運算的芯片RISC作為主CPU,進一步提高了運算速度。與數控系統相配合,伺服系統的質量,直接關系到CNC機床的加工精度。現代的數控系統,采用了交流數字伺服系統。伺服電機的位置、速度及電流環都實現了數字化。并采用了新型控制理論,實現了不受機械負荷變動影響的高速響應伺服系統。l. 前饋控制技術過去的伺服系統,是把撿出伺服電機位置的檢測器信號與位置指令的誤差乘以位置環的增益G的值,作為速度指令。這種控制方式在以進給速度F加工時,伺服系統的追蹤滯后是F/G,這使得在拐角加工及圓弧切削時加工精度惡化。所謂前饋控制，就是在原來的控制系統上加上速度指令的控制方式。采用后能使伺服系統的追蹤滯后減少二分之一,拐角切削加工精度獲得改善。2. 機床靜止摩擦的非線性控制技術對于一些具有較大靜止摩擦的數控機床,其CNC系統如果沒有采取有效的控制技術,在圓弧切削時,圓度會較差。新型的數字伺服系統應具有補償機床驅動系統靜摩擦的非線性控制功能,以改善圓弧切削時的圓度。3. 伺服系統的位置環和速度環,均采用軟件控制。以適應高速工作時,根據不同類型的機床，不同精度及速度的要求,預先調整加速及減速。 ′4． 采用高分辨率的位置編碼器和高分辨率的位置檢測器件組成高精度全閉環系統。增量位置檢測為10,000P/rev，絕對位置檢測為1,000,000P/rev5. 現代數控機床還利用計算機數控系統的補償功能,提高數控枧床的加工精度及動態性能。在新一代的數控系統中,還開發了具有熱補償、空間誤差補償功能的傳感器件及軟件。以上這些技術的采用,保證了在現代數控機床上,比較圓滿地解決了高速度及高精度的控制要求。(三) 提高數控機床的利用率及生產效率 `數控機床的初期投資大,為了使采用數控機床的用戶能真正獲得效益,要求數控機床有更高的性能/價格比,更高利用率及生產效率。為了提高數控機床的利用率,實現一機多能。現代數控機床上一般都采用自動換刀,自動更換工件等機構,實現一次裝卡完成全部加工工序。減少裝卸刀具,裝卸工件及調整、維修機床的輔助時間。在同一臺機床上不僅能實現粗加工,也能進行精加工,提高了機床的開動率。為了提高數控機床的生產效率,現代數控機床一般采用更大的功率,并選用新型的刀具，以提高切削效率,縮短加工時間。（四）提高數控機床的可靠性提高數控機床可靠性的關鍵是提高數控系統的可靠性。現代數控機床采用CNC系統,只要改變軟件或控制程序，就可以適應各類機床的不同要求。數控系統的硬件,制成多種功能模塊,根據機床數控功能的需要,選擇不同的模塊。可自行擴展或裁剪,組成滿意的數控系統。由于數控系統的模塊化,通用化及標準化,便于組織批量生產,保證產品的質量。新型的數控系統,大量采用超大規模的集戍電路,采用專用芯片及混合式集成電路,提高了線路的集成度,減少了元器件的數量,降低了功耗,提高了可靠性。采用表面安裝工藝(SMT),實現了3維高密度安裝技術,元器件經過嚴格的篩選,建立由設計、試制到生產的一整套質量保證體系。使得現代數控系統的平均無故障時間MTBF=30000～72000h。(五) 具有很好的操作性能大多數數控機床,都有很“友好”的人機界面。使用戶在使用機床操作面板時,一目了然。采用彩色的LCD屏幕顯示,配合手動操作的硬件及軟件鍵。并大量采用萊單選擇操仵方式，使操作越來越方便。數控系統還應專門設置Help鍵,對不會使用該系統的操作者,提供在線操作方法的提示。并采用保護人眼的TFT彩色液晶顯示器。減少操作面板上的按鈕數目和指示燈數,改進操作方法,減少誤操作的可能性。(六) 采用自動程序編制技術,具有人機對話功能數控機床的零件程序編制是實現數控加工很重要的環節。傳統的數控機床,零件程序編制都是脫機進行的。用專用的程編機、或電子計算機來完成。編好的零件程序由其他數據載體(串口、存儲卡、U盤)輸人數控系統。現代的數控機床,可以利用CNC很強的存儲及運算能力,把很多自動程編機具有的功能,植入到數控系統內。使零件的程序編制工作可以在數控系統上在線進行,具有前臺操作、后臺編輯的前后臺功能。具有機械加工技術訣竅的程序編制功能,除了具有普通數控具備的功能外,還有宏程序的設計功能,會話式白動編程、藍圖編程等功能。新型的數控系統中,還裝入了小型的工藝數據庫,使得在程序編制過程中可以根據機床性能,工件的材料及零件加工要求,自動選擇最佳的刀具及切削用量。并具有自適應控制功能。還具備三維彩色動態圖形顯示，以實現加工過程的預儈檢測的顯示。(七) 具有強大功能的內裝式機床可編程控制器（PLC）機床數控系統中有內裝可編程控制器(PLC),可采用其指令來編制PLC程序,繪制梯形圖(Ludder)。利用PLC的高速處理功能,使CNC與PLC之間有機地結合起束。而且可以利用梯形圖的監控功能,使機床故障診斷和維修更為方便。(八) 具備更高的通信功能為了適應FMC,FMS以及進一步聯網組成CIMS的要求,一般的數控系統都具備有Rs232和Rs422高速遠距離串行接口。可以按照用戶級的格式要求,同一級計算機進行多種數據交換。高檔的數控系統應具有DNC接口,可以實現幾臺數控機床之間的數據通信,也可以直接對幾臺數控機床進行控制。具備以太網絡接口，以實現數控系統的遠程控制和診斷。37 / 37