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數控加工
2018-07-07

數控加工的發展歷史背景

 

數控技術起源于航空工業的需要,20世紀40年代后期,美國一家直升機公司提出了。


加工過程數控機床的初始設想,1952年美國麻省理工學院研制出三坐標數控銑床。50年代中期這種數控銑床已用于加工飛機零件。60年代,數控系統和程序編制工作日益成熟和完善,數控機床已被用于各個工業部門,但航空航天工業始終是數控機床的最大用戶。一些大的航空工廠配有數百臺數控機床,其中以切削機床為主。數控加工的零件有飛機和火箭的整體壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋槳以及航空發動機的機匣、軸、盤、葉片的模具型腔和液體火箭發動機燃燒室的特型腔面等。數控機床發展的初期是以連續軌跡的數控機床為主,連續軌跡控制。
連續軌跡控制又稱輪廓控制,要求刀具相對于零件按規定軌跡運動。以后又大力發展點位控制數控機床。點位控制是指刀具從某一點向另一點移動,只要最后能準確地到達目標而不管移動路線如何。 



數控加工的主要特點

 

數控機床一開始就選定具有復雜型面的飛機零件作為加工對象,解決普通的加工方法難以解決的關鍵。數控加工的最大特點是用穿孔帶(或磁帶)控制機床進行自動加工。由于飛機、火箭和發動機零件各有不同的特點:飛機和火箭的零、構件尺寸大、型面復雜;發動機零、構件尺寸小、精度高。因此飛機、火箭制造部門和發動機制造部門所選用的數控機床有所不同。在飛機和火箭制造中以采用連續控制的大型數控銑床為主,而在發動機制造中既采用連續控制的數控機床,也采用點位控制的數控機床(如數控鉆床、數控鏜床、加工中心等)。


工序集中 

數控機床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫,換刀過程由程序控制自動進行,因此,工序比較集中。工序集中帶來巨大的經濟效益:

⑴減少機床占地面積,節約廠房。

⑵減少或沒有中間環節(如半成品的中間檢測、暫存搬運等),既省時間又省人力。


自動化

數控機床加工時,不需人工控制刀具,自動化程度高。帶來的好處很明顯。

⑴對操作工人的要求降低:

一個普通機床的高級工,不是短時間內可以培養的,而一個不需編程的數控工培養時間極短(如數控車工需要一周即可,還會編寫簡單的加工程序)。并且,數控工在數控機床上加工出的零件比普通工在傳統機床上加工的零件精度要高,時間要省。⑵降低了工人的勞動強度:數控工人在加工過程中,大部分時間被排斥在加工過程之外,非常省力。

⑶產品質量穩定:數控機床的加工自動化,免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差,提高了產品的一致性。

⑷加工效率高:數控機床的自動換刀等使加工過程緊湊,提高了勞動生產率。


柔性化高

傳統的通用機床,雖然柔性好,但效率低下;而傳統的專機,雖然效率很高,但對零件的適應性很差,剛性大,柔性差,很難適應市場經濟下的激烈競爭帶來的產品頻繁改型。只要改變程序,就可以在數控機床上加工新的零件,且又能自動化操作,柔性好,效率高,因此數控機床能很好適應市場競爭。


能力強

機床能精確加工各種輪廓,而有些輪廓在普通機床上無法加工。數控機床特別適合以下場合:

1、不許報廢的零件。

2、新產品研制。

3、急需件的加工。



數控加工的操作過程

 

數控加工程序編制方法有手工(人工)編程和自動編程之分。手工編程,程序的全部內容是由人工按數控系統所規定的指令格式編寫的。自動編程即計算機編程,可分為以語言和繪畫為基礎的自動編程方法。但是,無論是采用何種自動編程方法,都需要有相應配套的硬件和軟件。

可見,實現數控加工編程是關鍵。但光有編程是不行的,數控加工還包括編程前必須要做的一系列準備工作及編程后的善后處理工作。一般來說數控加工工藝主要包括的內容如下:

⑴ 選擇并確定進行數控加工的零件及內容;

⑵ 對零件圖紙進行數控加工的工藝分析;

⑶數控加工的工藝設計;

⑷ 對零件圖紙的數學處理;

⑸ 編寫加工程序單;

⑹ 按程序單制作控制介質;

⑺程序的校驗與修改;

⑻ 首件試加工與現場問題處理;

⑼數控加工工藝文件的定型與歸檔。

為了提高生產自動化程度,縮短編程時間和降低數控加工成本,在航空航天工業中還發展和使用了一系列先進的數控加工技術。如計算機數控,即用小型或微型計算機代替數控系統中的控制器,并用存貯在計算機中的軟件執行計算和控制功能,這種軟連接的計算機數控系統正在逐步取代初始態的數控系統。直接數控是用一臺計算機直接控制多臺數控機床,很適合于飛行器的小批量短周期生產。理想的控制系統是可連續改變加工參數的自適應控制系統,雖然系統本身很復雜,造價昂貴,但可以提高加工效率和質量。數控的發展除在硬件方面對數控系統和機床的改善外,還有另一個重要方面就是軟件的發展。計算機輔助編程(也叫自動編程)就是由程序員用數控語言寫出程序后,將它輸入到計算機中進行翻譯,最后由計算機自動輸出穿孔帶或磁帶。用得比較廣泛的數控語言是 APT語言。它大體上分為主處理程序和后置處理程序。前者對程序員書寫的程序加以翻譯,算出刀具軌跡;后者把刀具軌跡編成數控機床的零件加工程序。數控加工,是在對工件進行加工前事先在計算機上編寫好程序,再將這些程序輸入到使用計算機程序控制的機床進行指令性加工,或者直接在這種計算機程序控制的機床控制面板上編寫指令進行加工。加工的過程包括:走刀,換刀,變速,變向,停車等,都是自動完成的。數控加工是現代模具制造加工的一種先進手段。當然,數控加工手段也一定不只用于模具零件加工,用途十分廣泛。

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