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数控机床和数控技术的发展

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摘要:数控机床和数控技术的发展

数控机床和数控技术的发展
制造技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术等相关技术的发展和普及,促进了数控设备的发展。数控机床和数控设备在功能和品种上都有很广阔的前景。 (1)可靠性高。数控机床能够充分发挥其高性能、高精度和高效率的特点,获得良好的效益,这取决于其可靠性。衡量可靠性的一个重要定量指标是平均无故障工作时间(MTBF)。数控系统的MTBF值从20世纪70年代的3000h和80年代的10000h增加到90年代早期的30,000-36000h。 整机的可靠性水平也得到了显著提高。整机的MTBF值从20世纪80年代初的100~200h增加到现在的500~800h。 (2)灵活性高。数控机床对加工对象的变化具有较强的适应性。目前,它正朝着进一步提高单机柔性的方向发展。FMC和FMS反映了系统的灵活性,发展迅速。美国FMC的平均安装率为72.85%,日本FMS的平均安装率为24.26%。 近年来,不仅中小批量生产方法也在努力提高灵活性。在大规模生产模式下,也积极转向灵活性。如PLC控制可调组合机床、数控多轴加工中心、换刀换盒加工中心、数控三坐标电源等柔性高效加工设备、传统自动生产线与FMS (FTL)之间的柔性自动生产线 (3)先进的数控系统。具有高精度、高速度成本、数控机床分辨率高、进给速度快等特点。例如,当分辨率为0.1 m时,进料速度为24m/min,当分辨率为1时,进料速度为100~240m/min。32位机广泛应用于数控系统的主控计算机中,64位机已得到广泛应用。频率已从5MHz和10HMz增加到16HNz和20HMz。先进的数控系统采用精简指令集操作的RISC芯片作为主CPU,进一步提高操作速度。伺服系统采用交流数字伺服系统,位置环、速度环、电流环均实现数字控制,高速响应的伺服性能不受机械负载变化的影响。此外,采用前馈控制,减少了伺服系统的跟踪滞后误差。高分辨率的位置编码器,以及位置环和速度环的软件控制,具有学习控制功能,以及各种补偿功能等技术,保证了数控机床高速、高精度的兼容性。 (4)化合物。数控机床的发展模糊了粗加工和精加工的概念。它打破了传统的工艺边界和分工的工艺规则,使机床能够完成多工序复合加工,并具有自动刀具交换位置(ATC)、自动工件交换位置(APC)等配套技术。近年来出现了多台跨度较大、功能集中的复合数控机床。如美国欣欣纳斯公司的汽车、铣削、镗孔多用途制造中心;汽车、铣床、镗床、磨床复合机床;瑞士拉斯金冲孔、成形和激光切割复合机床;惠特尼等离子加工和冲压复合机床。 (5)自动化制造系统。自80年代中期以来,以数控机床为主体的过程自动化开发了从一个数控机床柔性制造系统和柔性制造单元,结合信息管理系统的自动化,逐渐形成整个工厂自动化,在国外已被自动计算机辅助制造工厂实体的工厂和原型。虽然这种高自动化技术还不完善,投资规模大,回收期长,但是数控机床的高自动化程度以及FMC和FMS系统集成的总体趋势仍然是机械制造业发展的主流。除了进一步完善其自动编程、自动换刀、自动进给、自动加工等自动化、自动测量、自动监控、自动诊断、自动配刀、自动变速箱、自动调度、自动管理等方面也得到了进一步的发展。

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