我国数控技术概况
我国生产数控机床的厂约占机床厂总数的1/3。数控机床产量不断增长,但数控机床的需求量增长得更快,国产数控机床产量还满足不了社会发展的需求,大量的数控机床需要进口。
我国从1958年研制出第一台数控机床到如今数控机床的发展大致可分为两大阶段:
1958-1979年为第一阶段,从1979年至今为第二阶段。第一阶段由于数控系统的稳定性、可靠性尚未很好地解决,限制了国产数控机床的发展。而数控线切割机床由于结构简单,得到了较快的发展。在第二阶段,通过引进先进的数控技术和合作生产等方式,解决了数控机床的可靠性、稳定性等问题,数控机床开始批量生产和使用。经过第二阶段的发展,我国数控机床的设计和制造技术有了较大提高,开发了立式加工中心、卧式加工中心,以及数控车床、数控铣床等多种数控机床;培训了一些数控机床设计、制造、使用维护方面的人才;通过利用国外的先进元器件及数控系统配套,能自行设计系统配套,能自行设计及制造高速、高性能、多面、多轴联动的数控机床。在加工中心的基础上,研制了柔性制造单元,建造了柔性制造系统。到20世纪80年代末,我国在一定范围内探索实施了CIMS(计算机集成制造系统),取得了宝贵的经验,掌握了一定的技术。
虽然我国的数控技术有了一定的发展,但是和其他先进国家的相比,差距还很大。我国数控机床的数量和品种尚不能完全满足国内市场需求,出口量少;设计制造水平还处于学习、仿造走向自行开发阶段;严重缺乏各方面专家人才和熟练的技术工人;重要功能部件、自动化刀具、数控系统需要国外技术的支撑;还需要提高关键技术的试验、消化、掌握及创新能力。
随着世界科技进步和机床工业的发展,数控机床作为机床工业的主流产品,已成为实现装备制造业现代化的关键设备,是国防军工装备发展的战略物资。我国航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床;汽车、摩托车、家电制造业需要高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线;电站设备、冶金石化设备、轨道交通设备、造船业、制造业需要以高精度、重型为特征的数控机床;IT、生物工程等高技术产业需要纳米级和亚微米超级精密加工数控机床;产业升级的工程机械、农业机械等传统制造行业,特别是蓬勃发展的民营企业,需要大量数控机床进行装备。因此,加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展
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数控技术由机床本体、数控系统及外围技术三部分组成。
机床本体主要由床身、立柱、导轨、工作台等基础件和刀架、刀库等配套件组成。
数控系统由输入/输出设备、计算机数控(Computer
Numerical Control,CNC)装置、可编程控制器(Programmable
Logic Control,PLC)及主轴伺服驱动装置、进给伺服驱动装置以及测量装置等组成。其中,计算机数控装置是数控系统的核心。
外围技术主要包括工具技术(主要指刀具系统)、编程技术和管理技术 [4] 。
特点
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1.提高加工精度
数控机床是高度综合的机电一体化产品,是由精密机械和自动控制系统组成的,其本身具有很高的定位精度和重复定位精度,机床的传动系统与机床的结构具有很高的刚度及热稳定性;在设计传动结构时采取了减少误差的措施,并由数控系统自动进行补偿,所以,数控机床有较高的加工精度,尤其提高了同批零件加工的一致性,使产品质量稳定,合格率高,这一点是普通机床无法与之相比的。
2.提高生产效率
数控机床可以采用较大的切削用量,有效地节省了加工时间。数控机床或加工中心还有自动换速、自动换刀和其他自动化操作功能,使辅助时间大大缩短,且一旦形成稳定加工过程,无须进行工序间的检验与测量。所以,采用数控加工比普通机床的生产率高3-4倍,甚至更多。
3.提高适应性
数控机床按照被加工零件的数控程序来进行自动化加工,当加工对象改变时,只要改变数控程序,不必用靠模、样板等专用工艺装备,这有利于缩短生产准备周期,促进产品的更新换代。
4.提高零件的可加工性
一些由复杂曲线、曲面形成的机械零件,用常规工艺方法和手工操作难以加工,甚至无法完成,而由数控机床采用多坐标轴联动即可轻松实现。
5.提高经济效益
数控机床(特别是加工中心)大多采用工序集中,一机多用,在一次装夹的情况下,可以完成零件的大部分工序的加工,一台数控机床或加工中心可以代替数台普通机床。这样既可以减少装夹误差,节约工序间的运输、测量、装夹等辅助时间,又可以减少机床种类,节省机床占地面积,带来较高的经济效益 [5] 。
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