隨著社會生產和科學技術的不斷進步,各類工業新產品層出不窮。機械製造產業是國民工業的基礎,產品也是日益精密複雜,特別是國家的軍事 航天等重要行業其對於產品的要求更高, 顯然,一些普通工具機或專業化程度高的自動化工具機無法滿足。
市場競爭加劇,企業要求提高生產效率和質量且降低成本, 因此數控工具機應運而生。 特別是像中國這樣的人口大國, 不得不用機械來滿足人們的需要, 它對於我國的發展意義巨大, 使得中國敢於面對國際挑戰。
更為重要的是有利於實現新時期的中國夢, 為中國的工業打下基礎, 贏得長久的動力。
數控發展史 :
世界 1948 年,美國帕森斯公司接受美國空軍委託,研製飛機螺旋槳葉片輪廓 樣板的加工設備。 由於樣板形狀複雜多樣, 精度要求高, 一般加工設備難以適應, 於是提出計算機控制工具機的設想。
1949 年,該公司在美國麻省理工學院( MIT )伺服機構研究室的協助下,開始數控工具機研究,
1952 年試製成功第一台由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標數控銑床,不久即開始正
式生產,
1957 年正式投入使用。這是製造技術發展過程中的一個重大突破,標誌著製造領域中數控加工時代的開始。 數控加工是現代製造技術的基礎, 這一發明對於製造行業而言, 具有劃時代的意義和深遠的影響
1952 年美國麻省理工學院和吉丁斯·路易斯公司首先聯合研製出世界上第一台數控升降台銑床,隨後德國、日本、蘇聯等國 1956 年分別研製出本國的第一台數控工具機。
60 年代初,美國、日本、德國、英國相繼進入商品化試生產,由於當時數控系統處於電子管、電晶體、和集成電路初期,設備體積大、線路複雜、價格昂貴、可靠性差,數控工具機大多是控制簡單的數控鑽床,數控技術沒有普及推廣,數控工具機技術發展整體進展緩慢。
70 年代,出現了大規模集成電路和小型計算機,特別是微處理器的研製成功,實現了數控系統體積小、運算速度快、可靠性提高、價格下降,使數控系統總體性能、質量有了很大提高, 同時,數控工具機的基礎理論和關鍵技術有了新的突破, 從而給數控工具機發展注入了新的活力,世界已開發國家的數控工具機產業開始進入了發展階段。
80 年代以來,數控系統微處理器運算速度快速提高,功能不斷完善、可靠性進一步提高,監控、檢測、換刀、外圍設備得到了應用,使數控工具機得到了全面發展,數控工具機品種迅速擴展,已開發國家數控工具機產業進入了發展應用階段。
90 年代,數控工具機得到了普遍應用,數控工具機技術有了進一步發展,柔性單元、柔性系統、自動化工廠開始應用,標誌著數控工具機產業化進入成熟階段。
中國 中國於 1958 年研製出第一台數控工具機,發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979 年間為第一階段, 從 1979 年至今為第二階段。 第一階段中對數控工具機特點、 發展條件缺乏認識, 在人員素質差、 基礎薄弱、 配套件不過關的情況下, 一哄而上又一哄而下,曾三起三落、終因表現欠佳,無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大, 缺乏實事求是的科學精神。 在第二階段從日、 德、美、西班牙先後引進數控系統技術, 從日、 美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、台灣省共 11 國( 地區 )引進數控工具機先進技術和合作、合資生產,解決了可靠性、穩定性問題,數控工具機開始正式生產和使用,並逐步向前發展。
在 20 餘年間,數控工具機的設計和製造技術有較大提高,主要表現在三大方面:培訓一批設計、製造、使用和維護的人才;通過合作生產先進數控工具機,使設計、製造、使用水平大大提高,縮小了與世界先進技術的差距;
通過利用國外先進元部件、數控系統配套,開始能自行設計及製造高速、高性能、 五面或五軸聯動加工的數控工具機, 供應國內市場的需求,但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐, 不能獨立發展, 基本上處於從仿製走向自行開發階段, 與日本數控工具機的水平差距很大。
數控工具機的高潮 進入 21 世紀,軍事技術和民用工業的發展對數控工具機的要求越來越高,應用現代設計技術、 測量技術、 工序集約化、 新一代功能部件以及軟體技術, 使數控工具機的加工範圍、 動態性能、加工精度和可靠性有了極大地提高。科學技術特別是信息技術的發展迅速, 高速高精控制技術、 多通道開放式體系結構、 多軸控制技術、智能控制技術、網絡化技術、 CAD/CAM 與 CNC 的綜合集成,使數控工具機技術進入了智能化、網絡化、敏捷製造、虛擬製造的更高階段。
三 數控工具機的特點
1.加工精度高。 數控工具機是按數字形式給出的指令進行加工的。 目前數控工具機的脈衝當量普遍達到了。 .001 ,而且進給傳動鏈的反向間隙與絲槓螺距誤差等均可由數控裝置進行補償,因此,數控工具機能達到很高的加工精度。 對於中、 小型數控工具機, 其定位精度普遍可達 0.03,重複定位精度為 0.01.
2.對加工對象的適應性強。數控工具機上改變加工零件時,只須重新編製程序,輸人新的程序郭能實現對新的零件的加工, 這就為複雜結構的單件、 小批量生產以及試製新產品提供了極大的便利。 對那些普通手工操作的普通工具機很難加工或無法加工的精密複雜零件, 數控工具機也能實現自動加工。
3 .自動化程度高,勞動強度低。數控工具機對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的,操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、 裝卸工件、 對關鍵工序的中間檢測以及觀察工具機運行之外,不需要進行複雜的重複性手工操作, 勞動強度與緊張程度均可大為減輕, 加上數控工具機一般有較好的安全防護、 自動排屑、 自動冷卻和自動潤滑裝置, 操作者的勞動條件也大為改善。
4. 生產效率高。 零件加工所需的時間主要包括機動時間和輔助時間兩部分。 數控工具機主軸的轉速和進給量的變化範圍比普通工具機大, 因此數控工具機的每一道工序都可選用最有利的切削用量。由於數控工具機的結構剛性好,因此, 允許進行大切削量的強力切削,這就提高了切削效率, 節省了機動時間。 因為數控工具機的移動部件的空行程運動速度快, 所以工件的裝夾時間、輔助時間比一般工具機少。
數拉工具機更換被加工零件時幾乎不需要重新調整工具機 .故節省了零件安裝調整時間。數控工具機加工質量穩定, 一般只做首件檢驗和工序間關鍵尺寸的抽樣檢驗, 因此節省了停機檢驗時間。 當在加工中心上進行加工時一台工具機實現了多道工序的連續加工, 生產效率的提高更為明顯。
5.經濟效益良好。 數控工具機雖然價值昂貴, 加工時分到每個零件上的設備折舊費高, 但是在單件、小批量生產的情況下 :
使用數控工具機加工,可節省劃線工時,減少調整、加工和檢驗時間,節省了直接生產費用 ; 使用數控工具機加工零件一般不需要製作專用夾具,節省了工藝裝備費用。
數控加工精度穩定,減少了廢品率,使生產成本進一步下降 .數控工具機可實現一機多用, 節省廠房面積, 節省建廠投資。因此,使用數控工具機仍叮獲得良好的經濟效益。
數拉工具機的應用
數控工具機有普通工具機所不具備的許多優點。 其應用範圍正在不斷擴大, 但它並不能完全代替普通工具機,也還不能以最經濟的方式解決機械加工中的所有問題 .數控工具機最適合加工具有以下特點的零件 :
(1) 多品種、小批量生產的零件。
(2) 形狀結構比較複雜的零件。
(3) 需要頻繁改型的零件。
(4) 價值昂貴、不允許報廢的關鍵零件。
(5) 設計製造周期短的急需零件。
(6) 批量較大、精度要求較高的零件。