1948 年,美國帕森斯公司受美國空托,開展飛機螺旋槳葉片輪廓樣板加工設備的研制工作。鑒于樣板形狀復雜多樣且精度要求極高,常規加工設備難以滿足需求,遂提出計算機控制機床的構想。1949 年,該公司在麻省理工學院伺服機構研究室的協助下,正式開啟數控機床的研究征程,并于 1952 年成功試制出世界上臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標數控銑床,這一成果標志著機床數控時代的正式來臨。早期的數控裝置采用電子管元件,不僅體積龐大,而且價格高昂,在航空工業等少數對加工精度有特殊需求的領域用于加工復雜型面零件。1959 年,晶體管元件和印刷電路板的出現,推動數控裝置進入第二代,體積得以縮小,成本有所降低。1...
數控機床在航空航天領域的應用:航空航天領域對零部件的精度、強度和復雜程度要求極高,數控機床成為該領域不可或缺的加工設備。在飛機發動機葉片加工中,五軸聯動數控機床能夠實現復雜曲面的高精度加工。通過五軸聯動控制,刀具可以在多個方向上進行姿態調整,避免刀具與工件之間的干涉,精確加工出葉片的扭曲曲面,加工精度可達 0.01mm 以內,表面粗糙度 Ra 值達到 0.8μm 以下,滿足航空發動機對葉片氣動性能的嚴格要求。在飛機結構件加工方面,大型龍門式數控機床用于加工飛機大梁、壁板等零件,這些機床工作臺尺寸可達數米甚至數十米,具備強大的切削能力和高精度定位性能,能夠高效去除大量材料,同時保證零件的尺寸精度...
數控機床的伺服驅動系統解析:伺服驅動系統是數控機床實現高精度運動控制的關鍵組件,主要由伺服電機、驅動器和反饋裝置構成。伺服電機作為執行元件,具有響應速度快、定位精度高的特點,常見的有交流伺服電機和直線伺服電機。交流伺服電機通過矢量控制技術,將輸入的交流電轉化為精確的轉矩和轉速輸出;直線伺服電機則直接將電能轉換為直線運動,避免了中間傳動環節的誤差,適用于對速度和精度要求極高的加工場景。驅動器接收數控系統的指令信號,對伺服電機進行驅動和控制,調節電機的轉速、轉矩和方向。反饋裝置如光柵尺、編碼器實時檢測電機或工作臺的實際位置和速度,并將信息反饋給數控系統,形成閉環控制回路,實現位置誤差的實時補償,確...
數控機床的數控系統分類與特點:數控系統是數控機床的 “大腦”,根據功能和應用場景可分為經濟型、普及型和型。經濟型數控系統結構簡單、成本較低,主要應用于對精度和功能要求不高的小型加工設備,如簡易數控車床,其控制軸數一般為 2 - 3 軸,具備基本的直線插補和圓弧插補功能。普及型數控系統功能較為完善,廣泛應用于各類中小型加工企業,支持多軸聯動控制(通常為 3 - 5 軸),具備刀具補償、自動換刀等功能,可滿足復雜零件的加工需求。型數控系統則面向制造業,如航空航天、精密模具制造等領域,具有高速、高精度、多軸聯動(可達 5 軸以上)和智能化控制等特點,支持五軸聯動加工、納米級插補精度以及高級的自適應控...
數控機床主要由數控裝置、伺服系統、測量反饋裝置、驅動裝置和機床本體等部分構成。數控裝置是數控機床的,它如同機床的 “大腦”,負責接收并處理加工程序中的信息,將其轉化為控制指令。伺服系統則相當于機床的 “肌肉”,根據數控裝置發出的指令,精確控制機床各坐標軸的運動,包括運動的速度、方向和位移量等。測量反饋裝置用于實時檢測機床坐標軸的實際位置和運動狀態,并將這些信息反饋給數控裝置,以便數控裝置對機床的運動進行精確調整,保證加工精度。驅動裝置在數控裝置的控制下,通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給的驅動。機床本體是機床的機械結構部分,包括床身、立柱、工作臺、主軸部件等,為加工過程提供機械支撐和運動基礎...
主軸部件是數控機床實現切削加工的部件,主要由主軸、主軸電機、主軸軸承、傳動裝置等組成。主軸的作用是帶動刀具或工件旋轉,實現切削運動。主軸電機為 spindle 提供動力,現代數控機床多采用交流伺服電機,具有調速范圍廣、輸出功率大、響應速度快等優點。主軸軸承的性能直接影響主軸的旋轉精度和剛度,常用的軸承類型有滾動軸承和靜壓軸承。滾動軸承具有摩擦系數小、安裝方便的特點,廣泛應用于各種數控機床;靜壓軸承則通過壓力油膜支撐主軸,具有極高的旋轉精度和剛度,適用于高精度加工機床。主軸傳動裝置用于將主軸電機的動力傳遞給主軸,常見的傳動方式有齒輪傳動、帶傳動和直接傳動。齒輪傳動可實現較大的傳動比和扭矩傳遞,適...
數控機床數控系統故障診斷與維修:數控系統故障影響機床整體運行,診斷維修需專業知識和技能。系統死機可能是硬件故障、軟件或病毒。檢查計算機硬件,如內存、硬盤等是否存在故障,更換故障硬件;清理系統垃圾文件,卸載軟件,查殺病毒。系統報警顯示故障代碼時,根據代碼含義查閱手冊,確定故障原因,如伺服報警可能是伺服驅動器故障或電機過載,需檢查驅動器和電機工作狀態,排除過載因素。系統程序丟失多因電池電量不足或存儲芯片故障,更換系統電池,重新輸入備份程序。數控系統通信故障可能是通信電纜損壞、接口松動或參數設置錯誤,檢查電纜和接口連接,重新設置通信參數,確保數控系統正常運行。激光加工機床的功率調節功能,適應不同材料...
五軸聯動數控機床是一種具有五個坐標軸同時聯動功能的數控機床,其機械結構具有以下優勢:可實現復雜曲面的加工,如航空發動機葉片、葉輪等,這些零件的形狀復雜,需要五個坐標軸的協同運動才能完成加工;加工精度高,五軸聯動加工可減少工件的裝夾次數,避免因多次裝夾帶來的定位誤差,提高加工精度;加工效率高,五軸聯動加工可一次裝夾完成多個面的加工,減少了輔助時間,提高了加工效率;可提高刀具的使用壽命,五軸聯動加工可使刀具以比較好角度和方向進行切削,減少刀具的磨損,提高刀具的使用壽命。五軸聯動數控機床的機械結構通常包括三個直線坐標軸(X、Y、Z)和兩個旋轉坐標軸(A、B 或 A、C),旋轉坐標軸的結構設計較為復雜...
隨著制造業對加工效率和加工質量的要求不斷提高,高速加工數控機床得到了廣泛的應用。高速加工數控機床的機械結構具有以下特點:主軸轉速高,一般可達 10000r/min 以上,甚至更高,因此主軸部件需要具備良好的動態特性和散熱性能;進給速度快,直線進給速度可達 30m/min 以上,因此進給機構需要具備高剛度、低摩擦和快速響應的特點;結構輕量化,采用度鋁合金、碳纖維等輕質材料制造,以減少運動部件的慣性,提高機床的動態性能;采用直線電機驅動,直線電機具有響應速度快、傳動效率高、精度高的優點,可實現高速進給運動;具有良好的抗振性,通過優化結構設計和采用減振措施,減少高速加工過程中的振動,保證加工精度。激...
為保證數控機床的加工精度,機械結構需要具備良好的精度保持性。這主要通過合理的結構設計、選用質量的材料和先進的制造工藝來實現。例如,床身和立柱采用高剛度的鑄鐵或焊接鋼結構,并在內部設置加強筋,以提高結構的剛度和抗振性;導軌和絲杠螺母副采用耐磨材料制造,并進行精密加工和熱處理,以提高其耐磨性和精度保持性;主軸軸承采用高精度的滾動軸承或靜壓軸承,并定期進行潤滑和維護,以保證主軸的旋轉精度。此外,數控機床還采用了溫度補償技術,通過在機床關鍵部位安裝溫度傳感器,實時監測機床的溫度變化,并根據溫度變化對加工精度進行補償,以減少溫度變化對加工精度的影響。激光切割機的吹氣系統,吹除熔渣保證切割面光滑。廣州車銑...
為保證數控機床的加工精度,機械結構需要具備良好的精度保持性。這主要通過合理的結構設計、選用質量的材料和先進的制造工藝來實現。例如,床身和立柱采用高剛度的鑄鐵或焊接鋼結構,并在內部設置加強筋,以提高結構的剛度和抗振性;導軌和絲杠螺母副采用耐磨材料制造,并進行精密加工和熱處理,以提高其耐磨性和精度保持性;主軸軸承采用高精度的滾動軸承或靜壓軸承,并定期進行潤滑和維護,以保證主軸的旋轉精度。此外,數控機床還采用了溫度補償技術,通過在機床關鍵部位安裝溫度傳感器,實時監測機床的溫度變化,并根據溫度變化對加工精度進行補償,以減少溫度變化對加工精度的影響。數控電火花線切割機床利用電極絲切割,適合模具精密加工。...
數控機床主軸故障診斷與維修:主軸是數控機床關鍵部件,常見故障影響加工精度和效率。主軸異響可能是軸承磨損、潤滑不良或齒輪嚙合問題導致。若軸承磨損,需拆卸主軸更換軸承,同時檢查軸承座精度,必要時進行修復或更換。潤滑不良時,應清理潤滑管路,更換合適潤滑脂,并檢查潤滑泵工作狀態。齒輪嚙合異常則需調整齒輪間隙,修復或更換磨損齒輪。主軸溫升過高多因軸承預緊力過大、潤滑不足或冷卻系統故障引起,可通過調整軸承預緊力、改善潤滑條件和檢修冷卻系統解決。主軸定位不準確可能是編碼器故障、傳動部件松動或系統參數設置不當,需檢查編碼器連接和工作狀態,緊固傳動部件,重新設置系統參數,確保主軸定位精度。立式數控機床占地面積小...
數控機床故障診斷的常用方法:數控機床故障診斷需綜合運用多種方法快速定位問題。直觀檢查法通過觀察機床運行狀態、聽異常聲音、聞異味等方式初步判斷故障點,如發現主軸異響,可初步判斷軸承可能存在問題。儀器檢測法利用萬用表、示波器等工具檢測電氣元件和電路參數,判斷是否存在短路、斷路、電壓異常等問題。自診斷功能法借助數控系統內置診斷程序,實時監測機床運行數據,當出現故障時系統自動報警并顯示故障代碼,通過查閱故障代碼手冊可快速確定故障原因。備件替換法在懷疑某一零部件故障時,用同型號備件進行替換,若故障消失則可確定故障部件。邏輯分析法根據機床工作原理和控制邏輯,分析故障現象與各部件之間的關系,逐步縮小故障范圍...
數控機床的工作過程起始于根據零件圖紙編寫加工程序。加工程序以數字和字符編碼的形式記錄加工所需的各項信息,如刀具的運動軌跡、切削速度、進給量等。這些信息通過輸入裝置傳輸至數控裝置內的計算機。計算機對輸入的信息進行一系列復雜的處理,包括譯碼、運算等操作。處理完成后,計算機通過伺服系統及可編程序控制器向機床主軸及進給等執行機構發出精確指令。。機床主體在檢測反饋裝置的協同配合下,嚴格按照這些指令,對工件加工所需的各種動作,如刀具相對于工件的運動軌跡、位移量和進給速度等實現精細自動控制,終完成工件的加工。以加工一個具有復雜輪廓的零件為例,編程人員依據零件圖紙設計刀具路徑,并編寫相應的數控程序。程序輸入數...
數控機床在汽車制造行業的應用:汽車制造對零部件生產效率和一致性要求嚴苛,數控機床廣泛應用于各關鍵環節。在發動機缸體、缸蓋加工中,數控加工中心通過高速切削和多軸聯動技術,實現復雜孔系和平面高精度加工。例如,采用高速銑削工藝加工缸蓋頂面,表面粗糙度 Ra 值控制在 1.6μm 以內,平面度誤差小于 0.05mm,保障發動機密封性和性能。在變速箱殼體加工時,數控機床自動換刀和多工位加工功能,可一次裝夾完成多面多孔加工,減少裝夾誤差,提升加工精度與效率。同時,在汽車模具制造領域,五軸聯動數控機床能夠精確加工汽車覆蓋件模具復雜型面,縮短模具制造周期,提高模具質量,加快汽車新產品研發與生產速度。數控雕刻機...
數控機床的數控系統分類與特點:數控系統是數控機床的 “大腦”,根據功能和應用場景可分為經濟型、普及型和型。經濟型數控系統結構簡單、成本較低,主要應用于對精度和功能要求不高的小型加工設備,如簡易數控車床,其控制軸數一般為 2 - 3 軸,具備基本的直線插補和圓弧插補功能。普及型數控系統功能較為完善,廣泛應用于各類中小型加工企業,支持多軸聯動控制(通常為 3 - 5 軸),具備刀具補償、自動換刀等功能,可滿足復雜零件的加工需求。型數控系統則面向制造業,如航空航天、精密模具制造等領域,具有高速、高精度、多軸聯動(可達 5 軸以上)和智能化控制等特點,支持五軸聯動加工、納米級插補精度以及高級的自適應控...
為提高數控編程的效率和減少代碼重復,在編程中常使用循環指令和子程序。循環指令可使數控系統按照預定的條件重復執行某一段程序,從而簡化編程。常見的循環指令有鉆孔循環、鏜孔循環、銑削循環等。以鉆孔循環為例,只需在程序中設定好鉆孔的起始位置、深度、進給速度等參數,使用相應的鉆孔循環指令,數控系統就會自動控制刀具完成鉆孔動作,無需重復編寫每一次鉆孔的刀具運動軌跡代碼。子程序是一段具有功能的程序,可被主程序多次調用。當在多個不同的加工部位需要進行相同的加工操作時,可將這些操作編寫成一個子程序,在主程序中通過調用子程序的方式來執行,這樣不僅減少了代碼量,還便于程序的修改和維護。例如,在加工一個零件上多個相同...
數控機床故障診斷的常用方法:數控機床故障診斷需綜合運用多種方法快速定位問題。直觀檢查法通過觀察機床運行狀態、聽異常聲音、聞異味等方式初步判斷故障點,如發現主軸異響,可初步判斷軸承可能存在問題。儀器檢測法利用萬用表、示波器等工具檢測電氣元件和電路參數,判斷是否存在短路、斷路、電壓異常等問題。自診斷功能法借助數控系統內置診斷程序,實時監測機床運行數據,當出現故障時系統自動報警并顯示故障代碼,通過查閱故障代碼手冊可快速確定故障原因。備件替換法在懷疑某一零部件故障時,用同型號備件進行替換,若故障消失則可確定故障部件。邏輯分析法根據機床工作原理和控制邏輯,分析故障現象與各部件之間的關系,逐步縮小故障范圍...
數控機床的定義與基本概念:數控機床,即數字控制機床(Computer Numerical Control Machine Tools),是一種裝備了程序控制系統的自動化機床。其控制系統能夠邏輯地處理由控制編碼或其他符號指令規定的程序,并將其譯碼,以代碼化的數字形式呈現。通過信息載體將這些數字信息輸入數控裝置,經運算處理后,數控裝置發出各類控制信號,從而精細控制機床的動作,按照圖紙要求的形狀和尺寸,自動完成零件的加工。與傳統機床相比,數控機床極大地提升了加工的精度和效率,能出色地完成復雜、精密、小批量、多品種的零件加工任務,是一種極具柔性和高效能的自動化機床,充分體現了現代機床控制技術的發展走向...
數控機床的精度是衡量其性能的關鍵指標之一,主要包括定位精度、重復定位精度和輪廓加工精度。定位精度指機床移動部件實際移動距離與指令位置的符合程度,反映了機床坐標軸在全行程內定位的準確性,通常以誤差值來表示,如 ±0.01mm。定位精度對加工零件的尺寸精度有直接影響,例如在加工一個高精度的軸類零件時,如果機床定位精度不足,加工出的軸的直徑尺寸可能會出現偏差。重復定位精度是指在同一條件下,用相同程序重復執行多次定位,機床坐標軸定位位置的一致性程度,同樣以誤差值衡量。它反映了機床運動的穩定性,對于批量加工零件的一致性至關重要。若重復定位精度差,在批量加工時,每個零件的尺寸和形狀會出現較大差異。輪廓加工...
進給機構用于實現工作臺和主軸的進給運動,主要由伺服電機、傳動裝置、絲杠螺母副等組成。伺服電機作為進給運動的動力源,通過傳動裝置將動力傳遞給絲杠螺母副,進而帶動工作臺或主軸運動。常見的傳動裝置有同步帶傳動和齒輪傳動。同步帶傳動具有傳動比準確、噪聲低的優點,適用于高速進給系統;齒輪傳動則可實現較大的傳動比和扭矩傳遞,適用于重載進給系統。絲杠螺母副是進給機構的關鍵部件,常用的有滾珠絲杠副和靜壓絲杠副。滾珠絲杠副通過滾珠在絲杠和螺母之間的滾動實現傳動,具有摩擦系數小、傳動效率高、運動平穩的優點,廣泛應用于各種數控機床;靜壓絲杠副則通過壓力油膜實現絲杠和螺母的無間隙傳動,具有極高的傳動精度和剛度,適用于...
數控機床在模具制造行業的應用:模具制造對零部件精度和表面質量要求極高,數控機床是加工設備。在注塑模具加工中,數控電火花成型機床利用電極與工件間脈沖放電實現材料去除,加工精度達 0.005mm,表面粗糙度 Ra 值小于 0.8μm,可加工出模具復雜型腔。數控銑削加工中心則用于模具平面、曲面加工,借助五軸聯動技術,能精細加工模具分型面、滑塊等結構,保證模具裝配精度。在壓鑄模具加工中,數控機床高速切削技術提高加工效率,減少加工時間,同時保證模具表面光潔度和精度,滿足壓鑄生產要求。此外,數控機床還可用于模具電極加工、刻字等工藝,實現模具一體化加工,提升模具制造整體水平。數控系統的參數化編程,通過變量設...
按照伺服系統控制方式,數控機床可分為開環控制數控機床、半閉環控制數控機床和閉環控制數控機床。開環控制數控機床的控制系統中不配備位置檢測裝置,無位移實際值反饋與指令值進行比較修正,控制信號單向流動。其結構簡單、成本較低,但由于無法實時監測和調整機床的運動誤差,加工精度相對較低,適用于對加工精度要求不高、負載較小的場合,如一些簡易的數控雕刻機。半閉環控制數控機床是在開環控制系統的基礎上,在伺服機構中安裝角位移檢測裝置,可間接檢測移動部件的位移,然后將檢測信息反饋到數控裝置中。該方式能補償部分傳動環節的誤差,加工精度較開環控制有所提高,應用較為,許多常見的數控車床、銑床多采用半閉環控制。閉環控制數控...
數控機床的基本工作原理:數控機床是一種通過計算機控制系統實現自動化加工的精密設備,其關鍵原理基于數字代碼指令驅動。首先,編程人員根據零件的設計圖紙,使用的 CAM(計算機輔助制造)軟件編制加工程序,將加工路徑、刀具運動軌跡、切削參數等信息轉化為數控系統能夠識別的 G 代碼和 M 代碼。這些代碼通過 USB、網絡等方式傳輸至數控機床的數控系統,系統解析代碼后,控制伺服電機驅動滾珠絲杠副,帶動工作臺或主軸沿 X、Y、Z 等坐標軸進行精確運動。同時,數控系統實時監測反饋裝置(如光柵尺、編碼器)傳回的位置和速度信息,形成閉環控制,確保刀具按照預定軌跡進行切削,從而實現高精度、高效率的自動化加工,相比傳...
數控機床的開放式數控系統:開放式數控系統是一種具有模塊化、可重構、可擴展特點的數控系統架構,與傳統封閉式數控系統相比,具有更強的靈活性和開放性。開放式數控系統采用標準化的硬件和軟件接口,允許用戶根據自身需求進行功能擴展和定制。例如,用戶可以添加特殊的控制模塊,實現對激光加工、水射流加工等特種加工工藝的控制;也可以集成第三方的 CAD/CAM 軟件,實現編程與加工的無縫銜接。在軟件層面,開放式數控系統支持多種編程語言和開發工具,用戶可以開發個性化的人機界面和控制算法。這種開放性使得數控機床能夠更好地適應不同行業的加工需求,促進了數控技術與其他先進技術的融合發展,提高了機床的智能化和自動化水平 。...
1965 年,第三代集成電路數控裝置問世,其體積更小、功率消耗更低,可靠性顯著提高,價格進一步下降,有力地促進了數控機床品種和產量的增長。60 年代末,出現了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數控系統(DNC,又稱群控系統),以及采用小型計算機控制的計算機數控系統(CNC),使數控裝置邁入以小型計算機化為特征的第四代。1974 年,使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數控裝置(MNC,即第五代數控系統)研制成功。與第三代相比,第五代數控裝置的功能提升了一倍,而體積縮小至原來的 1/20,價格降低了 3/4,可靠性也大幅提高。80 年代初,隨著計算機軟、硬件技術的進步,出現了具備人機對話式自動...
數控機床主要由數控裝置、伺服系統、測量反饋裝置、驅動裝置和機床本體等部分構成。數控裝置是數控機床的,它如同機床的 “大腦”,負責接收并處理加工程序中的信息,將其轉化為控制指令。伺服系統則相當于機床的 “肌肉”,根據數控裝置發出的指令,精確控制機床各坐標軸的運動,包括運動的速度、方向和位移量等。測量反饋裝置用于實時檢測機床坐標軸的實際位置和運動狀態,并將這些信息反饋給數控裝置,以便數控裝置對機床的運動進行精確調整,保證加工精度。驅動裝置在數控裝置的控制下,通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給的驅動。機床本體是機床的機械結構部分,包括床身、立柱、工作臺、主軸部件等,為加工過程提供機械支撐和運動基礎...
數控機床故障診斷的常用方法:數控機床故障診斷需綜合運用多種方法快速定位問題。直觀檢查法通過觀察機床運行狀態、聽異常聲音、聞異味等方式初步判斷故障點,如發現主軸異響,可初步判斷軸承可能存在問題。儀器檢測法利用萬用表、示波器等工具檢測電氣元件和電路參數,判斷是否存在短路、斷路、電壓異常等問題。自診斷功能法借助數控系統內置診斷程序,實時監測機床運行數據,當出現故障時系統自動報警并顯示故障代碼,通過查閱故障代碼手冊可快速確定故障原因。備件替換法在懷疑某一零部件故障時,用同型號備件進行替換,若故障消失則可確定故障部件。邏輯分析法根據機床工作原理和控制邏輯,分析故障現象與各部件之間的關系,逐步縮小故障范圍...
工作臺是承載工件的關鍵部件,其結構形式根據機床類型和加工需求不同而有所差異。數控車床的工作臺通常為旋轉式,稱為卡盤,用于夾持回轉體工件;數控銑床和加工中心的工作臺多為固定式或移動式,可實現 X、Y、Z 軸方向的直線運動。導軌系統是工作臺運動的導向裝置,常用的導軌類型有滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。滑動導軌結構簡單、成本低,但摩擦阻力大,磨損較快;滾動導軌具有摩擦阻力小、運動平穩、精度高的優點,廣泛應用于中數控機床;靜壓導軌則通過壓力油膜實現導軌面的完全分離,摩擦系數極小,適用于高精度、重載數控機床。數控電火花線切割機床利用電極絲切割,適合模具精密加工。小型數控機床廠家隨著制造業對加工效率和加工...
數控機床的加工仿真技術應用:加工仿真技術是利用計算機軟件對數控機床的加工過程進行模擬和驗證的重要手段。通過建立機床、刀具、工件的三維模型,結合數控加工程序,在虛擬環境中模擬刀具的切削運動、材料去除過程以及可能出現的干涉、碰撞等情況。常用的加工仿真軟件如 VERICUT、DEFORM 等,能夠直觀地顯示加工過程中的切削力變化、溫度分布、刀具磨損等信息。在實際加工前進行仿真,可以提前發現程序中的錯誤和不合理之處,優化加工參數和刀具路徑,避免因編程錯誤導致的機床損壞和工件報廢,縮短新產品的研發周期。同時,加工仿真技術還可用于操作人員的培訓,使操作人員在虛擬環境中熟悉機床操作和加工流程,提高操作技能和...