數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及歷史ppt課件.ppt

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及歷史 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息 程序指令 控制刀具按給定的工作程序 運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床 簡稱數(shù)控機(jī)床 優(yōu)點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性 加工對象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令 加工性能比一般自動(dòng)機(jī)床高 可以精確加工復(fù)雜型面 因而適合于加工中小批量 改型頻繁 精度要求高 形狀又較復(fù)雜的工件 并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多 有車床 銑床 鏜床 鉆床 磨床 齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等 此外還有能自動(dòng)換刀 一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心 車削中心等 1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) 這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具 它與人類在農(nóng)業(yè) 工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比 起了質(zhì)的飛躍 為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ) 6年后 即在1952年 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上 在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床 從此 傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化 近半個(gè)世紀(jì)以來 數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展 兩個(gè) 階段 第一個(gè)階段 1 數(shù)控 NC 階段 1952 1970年 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低 對當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大 但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求 人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 搭 成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng) 被稱為硬件連接數(shù)控 HARD WIREDNC 簡稱為數(shù)控 NC 2 計(jì)算機(jī)數(shù)控 CNC 階段 1970年 現(xiàn)在 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 在20世紀(jì)70年代采用計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 簡稱CNC 產(chǎn)生 使數(shù)控裝置進(jìn)入了以計(jì)算機(jī)化為特征的第二階段 計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代 即1970年的第四代 小型計(jì)算機(jī) 1974年的第五代 微處理器和1990年的第六代 基于PC 國外稱為PC BASED 還要指出的是 雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控 即CNC 了 而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控 NC 所以我們?nèi)粘Ｖv的 數(shù)控 實(shí)質(zhì)上已是指 計(jì)算機(jī)數(shù)控 了 第二個(gè)階段 六代的發(fā)展 六代的發(fā)展 1 第一代數(shù)控機(jī)床 采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工 最早是在40年代初 由美國北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司 ParsonsCorporation 實(shí)現(xiàn)的 他們在制造飛機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼時(shí) 利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 并考慮到刀具直徑對加工路線的影響 使得加工精度達(dá)到 0 0381mm達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平 1948年 美國帕森斯公司接受美國空軍委托 研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備 由于樣板形狀復(fù)雜多樣 精度要求高 一般加工設(shè)備難以適應(yīng) 于是提出計(jì)算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想 1949年 該公司在美國麻省理工學(xué)院 MIT 伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下 開始數(shù)控機(jī)床研究 并于1952年試制成功第一臺(tái)由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控銑床 不久即開始正式生產(chǎn) 于1957年正式投入使用 這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個(gè)重大突破 標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代的開始 數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ) 這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言 具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響 世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展 當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用的是電子管 體積龐大 功耗高 因此除了在軍事部門使用外 在其他行業(yè)沒有得到推廣使用 2 第二代數(shù)控機(jī)床 1959年 制成了晶體管元件和印刷電路板 使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代 體積縮小 成本有所下降 到了1960年以后 點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展 因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多 因此 數(shù)控銑床 沖床 坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展 據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明 到1966年實(shí)際使用的約6000臺(tái)數(shù)控機(jī)床中 85 是點(diǎn)位控制的機(jī)床 在此期間 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中產(chǎn)生了加工中心 加工中心是一種具有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床 它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工 這種產(chǎn)品最初是在1959年3月 由美國卡耐 特雷克公司 Keaney TreckerCorp 開發(fā)出來的 這種機(jī)床在刀庫中裝有絲錐 鉆頭 鉸刀 銑刀等刀具 根據(jù)穿孔帶的指令自動(dòng)選擇刀具 并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上 對工件進(jìn)行加工 它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時(shí)間和更換刀具的時(shí)間 加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種 不僅有立式 臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心 還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心 磨削中心等 3 第三代數(shù)控機(jī)床 1965年 出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置 不僅體積小 功率消耗少 且可靠性提高 價(jià)格進(jìn)一步下降 促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展 1967年 英國首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng) 這就是所謂的柔性制造系統(tǒng) FlexibleManufacturingSystem FMS 之后 美 歐 日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用 柔性的加工系統(tǒng)出現(xiàn)后使數(shù)控機(jī)床的加工能力和運(yùn)用范圍更加廣泛 第一代數(shù)控機(jī)床 第二代數(shù)控機(jī)床 第三代數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是硬件數(shù)控 NC 是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的第一階段 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 在20世紀(jì)70年代采用計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 簡稱CNC 產(chǎn)生 使數(shù)控裝置進(jìn)入了以計(jì)算機(jī)化為特征的第二階段 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)代替先前硬件 邏輯電路 數(shù)控所完成的功能 所以 他是一種以計(jì)算機(jī)運(yùn)行控制程序 執(zhí)行對機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制功能 4 第四代數(shù)控機(jī)床 1970年 通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn) 于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件 從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控 CNC 階段 但此時(shí)的數(shù)控裝置內(nèi)裝的是小型計(jì)算機(jī) 中規(guī)模集成電路 當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性不是很理想 5 第五代數(shù)控機(jī)床 1971年 美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件 運(yùn)算器和控制器 采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上 稱之為微處理器 MICROPROCESSOR 又可稱為中央處理單元 簡稱CPU 到1974年 研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 簡稱MNC 這是第五代數(shù)控系統(tǒng) 第五代與第三代相比 數(shù)控裝置的功能擴(kuò)大了一倍 而體積則縮小為原來的1 20 價(jià)格降低了3 4 可靠性也得到極大的提高 到微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng) 控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕 故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床 稱之為群控 不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理 不過早期的微處理器速度和功能雖還不夠高 但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決 80年代初 隨著計(jì)算機(jī)軟 硬件技術(shù)的發(fā)展 出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對話式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置 數(shù)控裝置愈趨小型化 可以直接安裝在機(jī)床上 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高 具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測工件等功能 隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 現(xiàn)在以出現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 可以加工更加復(fù)雜的工件 并且加工精度也越來越高 并且在80年代 國際上出現(xiàn)了1 4臺(tái)加工中心或車削中心為主體 再配上工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元 FlexibleManufacturingCell FMC 這種單元投資少 見效快 既可單獨(dú)長時(shí)間少人看管運(yùn)行 也可集成到FMS或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用 使數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用更加廣泛 6 第六代數(shù)控機(jī)床 到了1990年 PC機(jī) 個(gè)人計(jì)算機(jī) 國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī) 的性能已發(fā)展到很高的階段 可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求 故第6代數(shù)控系統(tǒng)組要是基于個(gè)人基于PC 國外稱為PC BASED機(jī) 其優(yōu)點(diǎn)主要有 1 元器件集成度高 可靠性好 性能高 可靠性已可達(dá)到5萬小時(shí)以上 2 基于PC平臺(tái) 技術(shù)進(jìn)步快 升級換代容易 3 提供了開放式基礎(chǔ) 可供利用的軟 硬件資源豐富 使數(shù)控功能擴(kuò)展到很寬的領(lǐng)域 如CAD CAM CAPP 連接網(wǎng)卡 聲卡 打印機(jī) 攝影機(jī)等 4 對數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來說 提供了優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境 簡化了硬件 數(shù)控機(jī)床的變化如下 從第四代數(shù)控系統(tǒng)到第六代數(shù)控系統(tǒng) 系統(tǒng)元件及電路構(gòu)成的主要變化有以下幾方面 1 1970年 內(nèi)裝小型計(jì)算機(jī) 中規(guī)模集成電路 2 1974年 內(nèi)裝微處理器的NC字符顯示 故障自診斷 3 1979年 超大規(guī)模集成電路 大容量儲(chǔ)存器 可編程接口 遙控接口 4 1981年 人機(jī)對話 動(dòng)態(tài)圖形顯示 實(shí)時(shí)軟件精度補(bǔ)償 適應(yīng)機(jī)床無人化運(yùn)轉(zhuǎn)要求 5 1987年 32位CPU 可控15軸 設(shè)定0 0001mm進(jìn)給速度24m min 帶前饋控制的交流數(shù)字伺服 自能化系統(tǒng) 6 利用RISC技術(shù)64位系統(tǒng)7 微機(jī)開放式CNC系統(tǒng) 我國的現(xiàn)狀 數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀 目前 中國機(jī)床工業(yè)廠多人眾 2000年 金切機(jī)床制造廠約358家 20 6萬人 成形機(jī)床制造廠191家 約6 5萬人 共計(jì)549家 27 1萬人 其中生產(chǎn)數(shù)控金切機(jī)床的約150家 生產(chǎn)數(shù)控成形機(jī)床的約30家 共計(jì)約180家 占廠家總數(shù)的1 3 2001年金切機(jī)床產(chǎn)量19 2萬臺(tái) 內(nèi)數(shù)控金切機(jī)床17 521臺(tái) 約占9 總的來說 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量不斷增長 2001年為1991年的3 6倍 進(jìn)口量增長較快 達(dá)29倍 出口量有所增加 但數(shù)目較小 為4 8倍 數(shù)控機(jī)床消費(fèi)量增加較快 達(dá)7 9倍 產(chǎn)量滿足不了社會(huì)發(fā)展的需求 從金額上看 2001年數(shù)控機(jī)床進(jìn)口17 679臺(tái) 計(jì)14 1億美元 出口2 509臺(tái) 計(jì)0 44億美元 進(jìn)口額為出口額之32倍 進(jìn)口大 出口小 中國發(fā)展數(shù)控機(jī)床存在的主要問題 中國于1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床 發(fā)展過程大致可分為兩大階段 在1958 1979年間為第一階段 從1979年至今為第二階段 第一階段中對數(shù)控機(jī)床特點(diǎn) 發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí) 在人員素質(zhì)差 基礎(chǔ)薄弱 配套件不過關(guān)的情況下 一哄而上又一哄而下 曾三起三落 終因表現(xiàn)欠佳 無法用于生產(chǎn)而停頓 主要存在的問題是盲目性大 缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神 在第二階段從日 德 美 西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù) 從日 美 德 意 英 法 瑞士 匈 奧 韓國 臺(tái)灣省共11國 地區(qū) 引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作 合資生產(chǎn) 解決了可靠性 穩(wěn)定性問題 數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用 并逐步向前發(fā)展 在20余年間 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高 主要表現(xiàn)在三大方面 培訓(xùn)一批設(shè)計(jì) 制造 使用和維護(hù)的人才 通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床 使設(shè)計(jì) 制造 使用水平大大提高 縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距 通過利用國外先進(jìn)元部件 數(shù)控系統(tǒng)配套 開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速 高性能 五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床 供應(yīng)國內(nèi)市場的需求 但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn) 消化 掌握及創(chuàng)新卻較差 至今許多重要功能部件 自動(dòng)化刀具 數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐 不能獨(dú)立發(fā)展 基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段 與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大 存在的主要問題包括 缺乏象日本 機(jī)電法 機(jī)信法 那樣的指引 嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人 缺少深入系統(tǒng)的科研工作 元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套 企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作 基本上孤軍作戰(zhàn) 雖然廠多人眾 但形成不了合力 中國加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路 中國今后要加速發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè) 既要深入總結(jié)過往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 切實(shí)改善存在的問題 又要認(rèn)真學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn) 沿正確的道路前進(jìn) 建議切實(shí)做好以下幾點(diǎn) 中國廠多人眾 極需正確的方針 政策對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展進(jìn)行有力的指引 應(yīng)學(xué)習(xí)美 德 日經(jīng)驗(yàn) 政府高度重視 正確決策 大力扶植 在方針政策上 應(yīng)講究科學(xué)精神 經(jīng)濟(jì)實(shí)效 以切實(shí)提高生產(chǎn)率 勞動(dòng)生產(chǎn)率為原則 在方法上 深入用戶 精通工藝 低中高檔并舉 學(xué)習(xí)日本 首先解決量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床 批量生產(chǎn) 占領(lǐng)市場 減少進(jìn)口 擴(kuò)大出口 在步驟措施上 必須使國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn) 可靠 狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過關(guān) 打好技術(shù)基礎(chǔ) 近期重在打基礎(chǔ) 建立信譽(yù) 擴(kuò)大國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場份額 遠(yuǎn)期謀求趕超世界先進(jìn)水平 大步走向世界市場 必須狠抓根本 堅(jiān)持 以人為本 加速提高人員素質(zhì) 培養(yǎng)各種專家人才 從根本上改變目前低效 落后的狀態(tài) 人是一切事業(yè)成敗的根本 層層都要重視 培才 選才 用才 建立學(xué)習(xí)型企業(yè) 樹立企業(yè)文化 加速培育新人 培訓(xùn)在職人員 建立師徒相傳制度 舉辦各種技術(shù)講座 訓(xùn)練班和專題討論會(huì) 甚至聘請外國專家 顧問等 盡力提高數(shù)控 今天主要數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的分類 按工業(yè)用途分類 1 數(shù)控車床 NCLathe 2 數(shù)控銑床 NCMillingMachine 3 數(shù)控鉆床 NCDrillingMachine 4 數(shù)控鏜床 NCBoringMachine 5 數(shù)控齒輪加工機(jī)床 NCGearingHoldingMachine 6 數(shù)控平面磨床 NCSurfaceGrindingMachine 7 數(shù)控外圓磨床 NCExternalCylindricalGrindingMachine 8 數(shù)控輪廓磨床 NCContourGrindingMachine 數(shù)控機(jī)床的分類 9 數(shù)控工具磨床 NCToolGrindingMachine 10 數(shù)控坐標(biāo)磨床 NCJigGrindingMachine 11 數(shù)控電火花加工機(jī)床 NCDieselingElectricDischargeMachine 12 數(shù)控線切割機(jī)床 NCWireDischargeMachine 13 數(shù)控激光加工機(jī)床 NCLaserBeamMachine 14 數(shù)控沖床 NCPunchingPress 15 加工中心 MachineCenter 16 數(shù)控超聲波加工機(jī)床NCUltrasonicMachine 17 其他 如三坐標(biāo)測量機(jī)等 數(shù)控機(jī)床圖片 ComputerNumericalControl CNC Lathe數(shù)控車床 ComputerNumericalControl CNC Mill數(shù)控銑床 XK714數(shù)控銑床 法國SMP五軸數(shù)控刀具磨床 ComputerNumericalControl CNC Machini