數(shù)控機(jī)床(自動(dòng)化機(jī)床)
數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床(Computer numerical control machine tools)的簡(jiǎn)稱,是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序,并將其譯碼,用代碼化的數(shù)字表示,通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào),控制機(jī)床的動(dòng)作,按圖紙要求的形狀和尺寸,自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。
數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題,是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床,代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向,是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
主要特點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床(圖1)
數(shù)控機(jī)床的操作和******全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成,它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相比,數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn):
1、對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng),適應(yīng)模具等產(chǎn)品單件生產(chǎn)的特點(diǎn),為模具的制造提供了合適的加工方法;
2、加工精度高,具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量;
3、可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng),能加工形狀復(fù)雜的零件;
4、加工零件改變時(shí),一般只需要更改數(shù)控程序,可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間;
5、機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量,生產(chǎn)率高(一般為普通機(jī)床的3~5倍);
6、機(jī)床自動(dòng)化程度高,可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度;
7、有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息,使用了計(jì)算機(jī)控制方法,為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ);
8、對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高,對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高;
9、******性高。
數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比,具有以下一些特點(diǎn)。
1、具有高度柔性
數(shù)控機(jī)床(圖2)
在數(shù)控機(jī)床上加工零件,主要取決于加工程序,它與普通機(jī)床不同,不必制造,更換許多模具、夾具,不需要經(jīng)常重新調(diào)整機(jī)床。因此,數(shù)控機(jī)床適用于所加工的零件頻繁更換的場(chǎng)合,亦即適合單件,小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā),從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,節(jié)省了大量工藝裝備的費(fèi)用。
2、加工精度高
數(shù)控機(jī)床的加工精度一般可達(dá)0.05—0.1MM,數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的,數(shù)控裝置每輸出一脈沖信號(hào),則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一具脈沖當(dāng)量(一般為0.001MM),而且機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲桿螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行曲補(bǔ)償,因此,數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。
3、加工質(zhì)量穩(wěn)定、******
加工同一批零件,在同一機(jī)床,在相同加工條件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀軌跡******相同,零件的一致性好,質(zhì)量穩(wěn)定。
4、生產(chǎn)率高
五軸聯(lián)動(dòng)加工中心
數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間,數(shù)控機(jī)床的主軸聲速和進(jìn)給量的范圍大,允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削。數(shù)控機(jī)床正進(jìn)入高速加工時(shí)代,數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工,極大地提高了生產(chǎn)率。另外,與加工中心的刀庫(kù)配合使用,可實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行多道工序的連續(xù)加工,減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間,提高了生產(chǎn)率。
5、改善勞動(dòng)條件
數(shù)控機(jī)床加工前是經(jīng)調(diào)整好后,輸入程序并啟動(dòng),機(jī)床***能有自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行加工,直至加工結(jié)束。操作者要做的只是程序的輸入、編輯、零件裝卸、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測(cè)、零件的檢驗(yàn)等工作,勞動(dòng)強(qiáng)度大降低,機(jī)床操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作。另外,機(jī)床一般是結(jié)合起來(lái),既清潔,又安全。
6、利用生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控機(jī)床的加工,可預(yù)先******估計(jì)加工時(shí)間,對(duì)所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化,現(xiàn)代化管理,易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化,已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),是現(xiàn)代化集成制造技術(shù)的基礎(chǔ) [1] 。
基本組成
數(shù)控機(jī)床的基本組成包括加工程序載體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床主體和其他輔助裝置。下面分別對(duì)各組成部分的基本工作原理進(jìn)行概要說明。
加工程序載體
高速數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床工作時(shí),不需要工人直接去操作機(jī)床,要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制,必須編制加工程序。零件加工程序中,包括機(jī)床上刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、工藝參數(shù)(進(jìn)給量主軸轉(zhuǎn)速等)和輔助運(yùn)動(dòng)等。將零件加工程序用一定的格式和代碼,存儲(chǔ)在一種程序載體上,如穿孔紙帶、盒式磁帶、軟磁盤等,通過數(shù)控機(jī)床的輸入裝置,將程序信息輸入到CNC單元。
數(shù)控裝置
數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心。現(xiàn)代數(shù)控裝置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式,這種CNC裝置一般使用多個(gè)微處理器,以程序化的軟件形式實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能,因此又稱軟件數(shù)控(Software NC)。CNC系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng),它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補(bǔ)出理想的運(yùn)動(dòng)軌跡,然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。因此,數(shù)控裝置主要由輸入、處理和輸出三個(gè)基本部分構(gòu)成。而所有這些工作都由計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序進(jìn)行合理地組織,使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。
1)輸入裝置:將數(shù)控指令輸入給數(shù)控裝置,根據(jù)程序載體的不同,相應(yīng)有不同的輸入裝置。主要有鍵盤輸入、磁盤輸入、CAD/CAM系統(tǒng)直接通信方式輸入和連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC(直接數(shù)控)輸入,現(xiàn)仍有不少系統(tǒng)還保留有光電閱讀機(jī)的紙帶輸入形式。
(1)紙帶輸入方式。可用紙帶光電閱讀機(jī)讀入零件程序,直接控制機(jī)床運(yùn)動(dòng),也可以將紙帶內(nèi)容讀入存儲(chǔ)器,用存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的零件程序控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。
(2)MDI手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式。操作者可利用操作面板上的鍵盤輸入加工程序的指令,它適用于比較短的程序。
在控制裝置編輯狀態(tài)(EDIT)下,用軟件輸入加工程序,并存入控制裝置的存儲(chǔ)器中,這種輸入方法可重復(fù)使用程序。一般手工編程均采用這種方法。
在具有會(huì)話編程功能的數(shù)控裝置上,可按照顯示器上提示的問題,選擇不同的菜單,用人機(jī)對(duì)話的方法,輸入有關(guān)的尺寸數(shù)字,***可自動(dòng)生成加工程序。
(3)采用DNC直接數(shù)控輸入方式。把零件程序保存在上級(jí)計(jì)算機(jī)中,CNC系統(tǒng)一邊加工一邊接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的后續(xù)程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜工件并直接生成零件程序的情況。