從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來,數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點:加工柔性好,加工,,減輕操作者勞動強度、勞動條件,有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品,適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和建設(shè)發(fā)展的重要裝備。
進(jìn)入21世紀(jì),我國經(jīng)濟與接軌,進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機,也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的市場競爭的壓力,加速推進(jìn)數(shù)控機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)控機床的應(yīng)用范圍還在不斷擴大,并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機床高速化、化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢,并提出了我國數(shù)控機床發(fā)展中存在的一些問題。
數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
1高速化
隨著汽車、、航空航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用,對數(shù)控機床加工的高速化要求越來越高。
(1)主軸轉(zhuǎn)速:機床采用電主軸(內(nèi)裝式主軸電機),主軸較高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min;
(2)進(jìn)給率:在分辨率為0.0lμm時,較大進(jìn)給率達(dá)到240m/min且可獲得復(fù)雜型面的加工;
(3)運算速度:微處理器的發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、方向發(fā)展提供了,出CPU已發(fā)展到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng),頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由于運算速度的提高,使得當(dāng)分辨率為0.1μm,0.01μm時仍能獲得高達(dá)24~240m/min的進(jìn)給速度;
(4)換刀速度:目前加工中心的刀具交換時間普遍已在is左右,高的已達(dá)0.5s。德國Chiron公司將刀庫設(shè)計成籃子樣式,以主軸為軸心,刀具在圓周布置,其刀到刀的換刀時間僅0.9s。
2化
數(shù)控機床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度,機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。
(1)提高CNC系統(tǒng)控制精度:采用高速插補技術(shù),以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給,使CNC控制單位化并采用高分辨率位置檢測裝置,提高位置檢測精度(日本已裝有106脈腳轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器的交流伺服電機,其位置檢測精度可達(dá)到0.01μm/脈沖),位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法;
(2)采用誤差補償技術(shù):采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g(shù),對設(shè)各的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補償。研究結(jié)果表明,綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60%一80%;
(3)采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度,并通過仿真預(yù)測機床的加工精度,以
機床的定位精度和重復(fù)定位精度,使其性能長期穩(wěn)定,能夠在不同運行條件下完成多種加工任務(wù),并零件的加工質(zhì)量。
數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)主要由下列部分組成:
(1)機床的基礎(chǔ)件,又稱為機床大件,通常是指床身、底座、立柱、橫梁、滑座和工作臺等。
(2)主傳動系統(tǒng)。
(3)進(jìn)給運動傳動系統(tǒng)。
(4)實現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)、定位的裝置。
(5)實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置,如液壓、氣動、潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)等。
(6)刀架或自動換刀裝置(ATC)。
(7)工作臺交換裝置(APC)。
(8)功能裝置,如刀具破損監(jiān)控、精度檢查和監(jiān)控裝置。
(9)各種反饋裝置和元件。
數(shù)控機床故障維修一般分機械故障維修和數(shù)控系統(tǒng)故障維修兩部分。
1. 機械故障維修的特點
機械故障維修的顯著特點是先簡后精,即先簡易維修后維修。
簡易維修是由現(xiàn)場維修人員使用一般的檢查工具或通過感覺器官的問、看、聽、摸、嗅等對機床進(jìn)行故障診斷。例如,可以使用較常用的萬用表瞼測電路的通斷。簡易診斷能測定放障部位,監(jiān)測劣化趨勢,選擇有疑難問題的故障進(jìn)行診斷。
是維修根據(jù)簡易診斷中提出的疑難故障,由專職維修人員利用測試乎段進(jìn)行的定量檢測與分析,找出故障位置、原因和數(shù)據(jù),以確定較合理的修理方法。
2 數(shù)控系統(tǒng)故障維修的特點
先機械后電氣。即首先檢查機械部分是否正常,行程開關(guān)是否靈活,氣動、液壓部分是否存在阻塞現(xiàn)象等等。然后再檢查電氣部分。
先外部后內(nèi)部。即當(dāng)數(shù)控機床發(fā)生故障后,維修人員應(yīng)先采用問、看、聽、摸等方法,由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。
先簡單后復(fù)雜。先簡單后復(fù)雜,當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋、一時無從下手時,應(yīng)先解決容易的問題,后解決難度較大的問題。常常在解決簡單故障的過程中,難度大的問題也可能變得容易,或者在排除簡單故障時受到啟發(fā),從而有了解決復(fù)雜故障的辦法。
先一般后。在排除某一故障時,要先考慮較常見的可能原因,然后再分析很少發(fā)生的原因。