数控机床的发展史.doc
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数控机床的发展史.doc
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敏学修身乐业创新
河北科技师范学院欧美学院
论文题目:
数控机床发展史
系别:
机电科学与工程系
专业:
机械制造与自动化
姓名:
陈许超
学号:
9322080117
2010年10月6日
数控机床发展史
论文摘要摘要:
作为机械系的一名学生,将来工作学习都会以机械为主,所以必须把握好各种机械的专业知识,从这学期开端,开端接触机械专业基础课。
我会本着认真的态度看待专业课的学习,进步自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对数控机床发展史的熟悉。
20世纪中期,随着电子技巧的发展,主动信息处理、数据处理以及电子盘算机的涌现,给主动化技巧带来了新的概念,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行把持,推动了机床主动化的发展。
采用数字技巧进行机械加工,最早是在40年代初,由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公(ParsonsCorporation)实现的。
他们在制作飞机的框架及直升飞机的转动机翼时,利用全数字电子盘算机对机翼加工路径进行数据处理,并考虑到刀具直径对加工路线的影响,使得加工精度达到±0.0381mm(±0.0015in),达到了当时的最高程度。
1952年,麻省理工学院在一台立式铣床上,装上了一套实验性的数控系统,成功地实现了同时把持三轴的运动。
这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。
这台机床是一台实验性机床,到了1954年11月,在派尔逊斯专利的基础上,第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生产出来。
在此以后,从1960年开端,其他一些工业国家,如德国、日本都陆续开发、生产及应用了数控机床。
数控机床中最初涌现并获得应用的是数控铣床,因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。
然而,由于当时的数控系统采用的是电子管,体积宏大,功耗高,因此除了在军事部门应用外,在其他行业没有得到推广应用。
到了1960年以后,点位把持的数控机床得到了迅速的发展。
因为点位把持的数控系统比起轮廓把持的数控系统要简略得多。
因此,数控铣床、冲床、坐标镗床大批发展,据统计材料表明,到1966年实际应用的约6000台数控机床中,85%是点位把持的机床。
数控机床的发展中,值得一提的是加工中心。
这是一种具有主动换刀装置的数控机床,它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。
这种产品最初是在1959年3月,由美国卡耐·;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)开发出来的。
这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具,根据穿孔带的指令主动选择刀具,并通过机械手将刀具装在主轴上,对工件进行加工。
它可缩短机床上零件的装卸时间和调换刀具的时间。
加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种,不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心,还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。
1967年,英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统,这就是所谓的柔性制作系统。
美、欧、日等也相继进行开发及利用。
1974年以后,随着微电子技巧的迅速发展,微处理器直接用于数控机床,使数控的软件功效加强,发展成盘算机数字把持机床(简称为CNC机床),进一步推动了数控机床的普及利用和大力发展。
80年代,国际上涌现了1~4台加工中心或车削中心为主体,再配上工件主动装卸和监控检验装置的柔性制作单元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。
这种单元投资少,见效快,既可单独长时间少人看管运行,也可集成到FMS或更高级的集成制作系统中应用。
目前,FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩大,从中小批量加工向大批量加工发展。
所以机床数控技巧,被认为是现代机械主动化的基础技巧。
那什么是车床呢?
据材料所载,所谓车床,是重要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。
车床重要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制作和修配工厂中应用最广的一类机床。
古代的车床是靠手拉或脚踏,通过绳索使工件旋转,并手持刀具而进行切削的。
1797年,英国机械创造家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床,并于1800年采用交换齿轮,可转变进给速度和被加工螺纹的螺距。
1817年,另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来转变主轴转速。
为了进步机械化主动化程度,1845年,美国的菲奇创造转塔车床;1848年,美国又涌现回轮车床;1873年,美国的斯潘塞制成一台单轴主动车床,不久他又制成三轴主动车床;20世纪初涌现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。
第一次世界大战后,由于军火、汽车和其他机械工业的需要,各种高效主动车床和专门化车床迅速发展。
为了进步小批量工件的生产率,40年代末,带液压仿形装置的车床得到推广,和此同时,多刀车床也得到发展。
50年代中,发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序把持车床。
数控技巧于60年代开端用于车床,70年代后得到迅速发展。
车床依用处和功效区分为多种类型。
普通车床的加工对象广,主轴转速和进给量的调剂领域大,能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。
这种车床重要由工人手工操作,生产效率低,实用于单件、小批生产和修配车间。
转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架,能在工件的一次装夹中由工人依次应用不同刀具完成多种工序,实用于成批生产。
主动车床能按必定程序主动完成中小型工件的多工序加工,能主动高低料,重复加工一批同样的工件,实用于大批、大批生产。
多刀半主动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。
单轴卧式的布局情势和普通车床类似,但两组刀架分辨装在主轴的前后或高低,用于加工盘、环和轴类工件,其生产率比普通车床进步3~5倍。
仿形车床能仿照样板或样件的外形尺寸,主动完成工件的加工循环,实用于外形较复杂的工件的小批和成批生产,生产率比普通车床高10~15倍。
有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型
立式车床的主轴垂直于程度面,工件装夹在程度的回转工作台上,刀架在横粱或立柱上移动。
实用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件,一般分为单柱和双柱两大类。
铲齿车床在车削的同时,刀架周期地作径憧憬复运动,用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。
通常带有铲磨附件,由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。
专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床,如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。
联合车床重要用于车削加工,但附加一些非凡部件和附件后,还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工,具有“一机多能”的特点,实用于工程车、船舶或移动修理站
看机床的程度重要看金属切削机床,其他机床技巧和复杂性不高,就是近几年很风行的电加工机床,也只是方法的转变,没什么复杂性和科技含量。
我国的数控磨床程度不错,每年都有大批出口,因为它简略,基础属于劳动密集型。
金属加工重要是去除材料,得到想得到的金属外形。
去除材料,重要靠车和铣,车床发展为数控车床,铣床发展为加工中心。
高精度多轴机床,可以让复杂零件在精度和外形上一次到位,例如,飞机上的一个复杂零件,以前由很多种工人摘要:
车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干,其中还有报废的,最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了,而且精度比你设计的还高。
零件精度高就意味着寿命长,可靠性好。
由普通发展到数控,一个人顶本来的十个,在精度上,更是没法说,适应性上,零件变了,换个程序就行。
把人的因素也降为最低,以前在工厂,谁要时会车涡轮、蜗杆,没个10年8年的不行,要是谁把握了,那牛得很。
现在用数控设备,只要你会编程,把参数输进去就可以了,很简略,刚毕业的技校学生都会,而且批量的产品德量也有保证。
自美国在50年代末搞降生界一台数控车床后,机床制作业就进入了数控时代,中国在六十年代也搞出了第一代数控机床,但后来中国进入了什么年代,大家都知道。
等80年代我们再去看世界的数控机床程度,差距就是20年了,其实奋起直追还有盼望,但国营工厂不思进取,到了90年代,我们再去看世界程度,已有30年的差距了。
中国改革开放前走的是苏联的门路,什么叫苏联的门路,举个例子来讲摘要:
比如,生产一根轴,苏联的方法是建一个专用生产线,用多台专用机床,利益是批量很轻易上去,但一旦这根轴的参数产生了变更,这条线就报废了,生产人员也就没事做了。
在1960-1980年代,国营工厂一个产品生产几十年不变样。
到了1980年代后,当时搞商品经济,这些厂不能迅速适应市场,经营就艰苦了,到了90年代就大批破产,大批职工下岗。
现代的生产也有大批量生产,但重要是单件小批量,不管是那种,只要你的设备是数控的,适应起来就快。
专业机床的门路已经到头了,;西方走的路和前苏联不一样,当年的“东芝”事件,就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床,让苏联在潜艇的推动螺旋桨上的制作,上了一个档次,让美国的声纳听不到潜艇声音了,所以美国要惩处东芝公司。
由此也可见,前苏联的机床制作业也落后了,他们落后,我们就更不用说了。
虽然,美国搞出了世界第一台数控机床,但数控机床的发展,还是要数德国。
德国本来在机械方面就是世界第一,数控机床无非就是搞机电一体化,机械方面德国已没新问题,剩下的就是电子系统方面,德国的电子系统工业本来就壮大,所以在上世纪六、七十年代,德国就执机床界的牛耳了。
但日本人的强项就是仿造,从上世纪70年代起,日本大批从德国引进技巧,消化后大批仿造,经过努力,日本在90年代起,就超出了德国,成为世界第一大数控机床生产国,直到现在还是。
他们在机床制作程度上,有一些也走在了世界前面,如在机床复合(一机多种功效)化方面,是世界第一。
数控机床的核心就在数控系统方面,日本目前在系统方面也排世界第一,重要是它的发拿科公司。
第一代的系统用步进电机,我们现在也能造,第二代用交换伺服电机。
现在的数控系统的核心就是交换伺服电机和系统内的逻辑把持软件,交换伺服电机我们国家目前还没有谁能制作,这是一个光学、机械、电子的综合体。
逻辑把持软件就是把持机床的各轴运动,而这些轴是用伺服电机驱动的,一般的系统能同时把持3轴,高级系统能把持五轴,能控5轴的,五轴以上也没新问题。
我们国家也由有5轴系统,但“做秀”的成份多,还没实用化。
我们的工厂用的五轴和五轴以上机床,100%进口。
机床是一个国家制作业程度高低的象征,其核心就是数控系统。
我们目前不要说系统,就是国内造的质量稍微好一点的数控机床,所用的高精度滚珠丝杠,轴承都是进口的,重要是买日本的,我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有新问题。
目前国内的各大机床厂,数控系统100%外购,各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统,占80%以上,也有德国西门子的系统,但比较少。
德国西门子系统为什么用的少呢?
早期,德国系统不太能合适我们的电网,我们的电网稳固性不够,西门子系统的电子伺服模块轻易烧坏。
日本就不同了,他们的系统就烧不坏。
近来西门子系统改良了不少,价格方面还是略高。
德国人很不器重中国,所以他们的系统汉语化最近才有,不像日本,老早就有汉语化版的。
就国产高级数控机床而言,其利润的主体是被外国人拿走了,中国只是挣了一个辛苦钱。
美国为什么没有能成为数控机床制作大国呢?
这个和他们当时制定产业政策的人有关,再加上当时美国的劳动力贵,买比制作划算。
机床属于投资大,见效慢,回报率底的产业,而且需要技巧积累。
不太附和美国情况。
但后来美国创造,机床属于战略物质,没有它,飞机、大炮、坦克、军舰的制作都有新问题,所以他们重新制定政策,扶植了一些机床厂,规定了一些单位只能买国产设备,就是贵也得买,这就为美国保存了一些数控机床行业。
美国机床在世界上没有什么竞争力。
欧洲的机床,除德国外,瑞士的也很好,要说超高精密机
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