淺談有關(guān)數(shù)控機(jī)床的幾點(diǎn)思考
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摘要：文章首先介紹了數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，接著闡述了數(shù)控機(jī)床的種類，最后指出了數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展與數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 控制技術(shù)
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用，對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。
一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
(一)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)
對零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動加工。
加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補(bǔ)償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動時間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。
良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用；同時還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
自動化程度高。數(shù)控機(jī)床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，減少操作人員的人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。
(二)數(shù)控機(jī)床的缺點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床的主要缺點(diǎn)價格較高，設(shè)備首次投資大；對操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。
二、數(shù)控機(jī)床的種類
數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類
按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床：這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。
按運(yùn)動方式分類。按運(yùn)動方式，數(shù)控機(jī)床可分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運(yùn)動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運(yùn)動軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。
按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下。開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全，價格適中，應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全，價格較貴。
三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展
機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運(yùn)性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制系統(tǒng)。
在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計(jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動化。
綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強(qiáng)大的威力。
四、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對產(chǎn)品性能要求越來越高，產(chǎn)品改型頻繁，采用多品種小批量生產(chǎn)方式的企業(yè)越來越多，這就要求數(shù)控機(jī)床向高速化、高招度化、復(fù)合化、系統(tǒng)化、智能化發(fā)展。
高速化和高精度化。數(shù)控系統(tǒng)智能化、信息化。數(shù)控系統(tǒng)開放化。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 控制技術(shù)
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用，對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。
一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
(一)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)
對零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實(shí)現(xiàn)自動加工。
加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補(bǔ)償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動時間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。
良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用；同時還能節(jié)省工裝設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
自動化程度高。數(shù)控機(jī)床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，減少操作人員的人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。
(二)數(shù)控機(jī)床的缺點(diǎn)
數(shù)控機(jī)床的主要缺點(diǎn)價格較高，設(shè)備首次投資大；對操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。
二、數(shù)控機(jī)床的種類
數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類
按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床：這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。
按運(yùn)動方式分類。按運(yùn)動方式，數(shù)控機(jī)床可分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點(diǎn)之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運(yùn)動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運(yùn)動軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。
按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下。開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。
按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全，價格適中，應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全，價格較貴。
三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展
機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運(yùn)性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制系統(tǒng)。
在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計(jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動化。
綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強(qiáng)大的威力。
四、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢
生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對產(chǎn)品性能要求越來越高，產(chǎn)品改型頻繁，采用多品種小批量生產(chǎn)方式的企業(yè)越來越多，這就要求數(shù)控機(jī)床向高速化、高招度化、復(fù)合化、系統(tǒng)化、智能化發(fā)展。
高速化和高精度化。數(shù)控系統(tǒng)智能化、信息化。數(shù)控系統(tǒng)開放化。