隨著數控技術的發展,數控機床不僅在宇航、造船、軍工等領域廣泛使用,而且也進入了汽車、家電等民用製造行業。目前在機械製造中,單件、小批量的生產模式所占的比例越來越大,機械產品的精度和質量也在不斷地提高。所以,普通機床越來越難以滿足加工精密零件的需要。同時,由於生產水平的提高,數控機床的價格在不斷下降,因此,數控機床在機械行業中的使用已很普遍。
(一)數控技術
數控(Numerical Control)技術是指用數字化的信息實現加工自動化的控製技術。控製對象不僅可以是位移、角度、速度等機械量,也可以是溫度、壓力、流量、顏色等物理量,這些量的大小不僅是可以測量的,而且可以經A/D或D/A轉換,用數字信號來表示。數控技術是近代發展起來的一種自動控製技術,是機械加工現代化的重要基礎與關鍵技術。
(二)數控加工
1.數控加工定義
數控加工是指采用數字信息對零件加工過程進行定義,並控製機床進行自動運行的一種自動化加工方法。數控加工技術是20世紀40年代後期為適應加工複雜外形零件而發展起來的一種自動化技術。 1947年,美國帕森斯(Parsons)公司為了精確地製作直升機機翼、槳葉和飛機框架,提出了用數字信息來控製機床自動加工外形複雜零件的設想,他們利用電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理,並考慮到刀具直徑對加工路徑的影響,使得加工精度達到±0.0015in(0.0381mm),這在當時的水平來看是相當高的。1949年美國空軍為了能在短時間內製造出經常變更設計的火箭零件,與帕森斯公司和麻省理工學院(MIT)伺服機構研究所合作,於1952年研製成功世界上第一台數控機床——三坐標立式銑床,可控製銑刀進行連續空間曲麵的加工,揭開了數控加工技術的序幕。
2.數控加工特點
(1)具有複雜形狀加工能力複雜形狀零件在飛機、汽車、造船、模具、動力設備和國防軍工等製造部門具有重要地位,其加工質量直接影響整機產品的性能。數控加工運動的任意可控性使其能完成普通加工方法難以完成或者無法進行的複雜型麵加工。
(2)高質量數控加工是用數字程序控製實現自動加工,排除了人為誤差因素,且加工誤差還可以由數控係統通過軟件技術進行補償校正。因此,采用數控加工可以提高零件加工精度和產品質量。
(3)高效率與采用普通機床加工相比,采用數控加工一般可提高生產率2~3倍,在加工複雜零件時生產率可提高十幾倍甚至幾十倍。特別是五麵體加工中心和柔性製造單元等設備,零件一次裝夾後能完成幾乎所有表麵的加工,不僅可消除多次裝夾引起的定位誤差,還可大大減少加工輔助操作,使加工效率進一步提高。
(4)高柔性隻需改變零件程序即可適應不同品種的零件加工,且幾乎不需要製造專用工裝夾具,因而加工柔性好,有利於縮短產品的研製與生產周期,適應多品種、中小批量的現代生產需要。
(5)減輕勞動強度,改善勞動條件數控加工是按事先編好的程序自動完成的,操作者不需要進行繁重的重複手工操作,勞動強度和緊張程度大為改善,勞動條件也相應得到改善。
(6)有利於生產管理數控加工可大大提高生產率,穩定加工質量,縮短加工周期,易於在工廠或車間實行計算機管理。數控加工技術的應用,使機械加工的大量前期準備工作與機械加工過程聯為一體,使零件的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝規劃(CAPP)和計算機輔助製造(CAM)的一體化成為現實,便於實現現代化的生產管理。
(7)數控機床價格高,維修較難數控機床是一種高度自動化機床,必須配有數控裝置或電子計算機,機床加工精度因受切削用量大、連續加工發熱多等影響,使其設計要求比通用機床更嚴格,製造要求更精密,因此數控機床的製造成本較高。此外,由於數控機床的控製係統比較複雜,一些元件、部件精密度較高以及一些進口機床的技術開發受到條件的限製,所以對數控機床的調試和維修都比較困難。