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数控加工
2018-07-07

数控加工的发展历史背景

 

数控技术起源于航空工业的需要,20世纪40年代后期,美国一家直升机公司提出了。


加工过程数控机床的初始设想,1952年美国麻省理工学院研制出三坐标数控铣床。50年代中期这种数控铣床已用于加工飞机零件。60年代,数控系统和程序编制工作日益成熟和完善,数控机床已被用于各个工业部门,但航空航天工业始终是数控机床的最大用户。一些大的航空工厂配有数百台数控机床,其中以切削机床为主。数控加工的零件有飞机和火箭的整体壁板、大梁、蒙皮、隔框、螺旋桨以及航空发动机的机匣、轴、盘、叶片的模具型腔和液体火箭发动机燃烧室的特型腔面等。数控机床发展的初期是以连续轨迹的数控机床为主,连续轨迹控制。
连续轨迹控制又称轮廓控制,要求刀具相对于零件按规定轨迹运动。以后又大力发展点位控制数控机床。点位控制是指刀具从某一点向另一点移动,只要最后能准确地到达目标而不管移动路线如何。 



数控加工的主要特点

 

数控机床一开始就选定具有复杂型面的飞机零件作为加工对象,解决普通的加工方法难以解决的关键。数控加工的最大特点是用穿孔带(或磁带)控制机床进行自动加工。由于飞机、火箭和发动机零件各有不同的特点:飞机和火箭的零、构件尺寸大、型面复杂;发动机零、构件尺寸小、精度高。因此飞机、火箭制造部门和发动机制造部门所选用的数控机床有所不同。在飞机和火箭制造中以采用连续控制的大型数控铣床为主,而在发动机制造中既采用连续控制的数控机床,也采用点位控制的数控机床(如数控钻床、数控镗床、加工中心等)。


工序集中 

数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库,换刀过程由程序控制自动进行,因此,工序比较集中。工序集中带来巨大的经济效益:

⑴减少机床占地面积,节约厂房。

⑵减少或没有中间环节(如半成品的中间检测、暂存搬运等),既省时间又省人力。


自动化

数控机床加工时,不需人工控制刀具,自动化程度高。带来的好处很明显。

⑴对操作工人的要求降低:

一个普通机床的高级工,不是短时间内可以培养的,而一个不需编程的数控工培养时间极短(如数控车工需要一周即可,还会编写简单的加工程序)。并且,数控工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统机床上加工的零件精度要高,时间要省。⑵降低了工人的劳动强度:数控工人在加工过程中,大部分时间被排斥在加工过程之外,非常省力。

⑶产品质量稳定:数控机床的加工自动化,免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差,提高了产品的一致性。

⑷加工效率高:数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑,提高了劳动生产率。


柔性化高

传统的通用机床,虽然柔性好,但效率低下;而传统的专机,虽然效率很高,但对零件的适应性很差,刚性大,柔性差,很难适应市场经济下的激烈竞争带来的产品频繁改型。只要改变程序,就可以在数控机床上加工新的零件,且又能自动化操作,柔性好,效率高,因此数控机床能很好适应市场竞争。


能力强

机床能精确加工各种轮廓,而有些轮廓在普通机床上无法加工。数控机床特别适合以下场合:

1、不许报废的零件。

2、新产品研制。

3、急需件的加工。



数控加工的操作过程

 

数控加工程序编制方法有手工(人工)编程和自动编程之分。手工编程,程序的全部内容是由人工按数控系统所规定的指令格式编写的。自动编程即计算机编程,可分为以语言和绘画为基础的自动编程方法。但是,无论是采用何种自动编程方法,都需要有相应配套的硬件和软件。

可见,实现数控加工编程是关键。但光有编程是不行的,数控加工还包括编程前必须要做的一系列准备工作及编程后的善后处理工作。一般来说数控加工工艺主要包括的内容如下:

⑴ 选择并确定进行数控加工的零件及内容;

⑵ 对零件图纸进行数控加工的工艺分析;

⑶数控加工的工艺设计;

⑷ 对零件图纸的数学处理;

⑸ 编写加工程序单;

⑹ 按程序单制作控制介质;

⑺程序的校验与修改;

⑻ 首件试加工与现场问题处理;

⑼数控加工工艺文件的定型与归档。

为了提高生产自动化程度,缩短编程时间和降低数控加工成本,在航空航天工业中还发展和使用了一系列先进的数控加工技术。如计算机数控,即用小型或微型计算机代替数控系统中的控制器,并用存贮在计算机中的软件执行计算和控制功能,这种软连接的计算机数控系统正在逐步取代初始态的数控系统。直接数控是用一台计算机直接控制多台数控机床,很适合于飞行器的小批量短周期生产。理想的控制系统是可连续改变加工参数的自适应控制系统,虽然系统本身很复杂,造价昂贵,但可以提高加工效率和质量。数控的发展除在硬件方面对数控系统和机床的改善外,还有另一个重要方面就是软件的发展。计算机辅助编程(也叫自动编程)就是由程序员用数控语言写出程序后,将它输入到计算机中进行翻译,最后由计算机自动输出穿孔带或磁带。用得比较广泛的数控语言是 APT语言。它大体上分为主处理程序和后置处理程序。前者对程序员书写的程序加以翻译,算出刀具轨迹;后者把刀具轨迹编成数控机床的零件加工程序。数控加工,是在对工件进行加工前事先在计算机上编写好程序,再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床进行指令性加工,或者直接在这种计算机程序控制的机床控制面板上编写指令进行加工。加工的过程包括:走刀,换刀,变速,变向,停车等,都是自动完成的。数控加工是现代模具制造加工的一种先进手段。当然,数控加工手段也一定不只用于模具零件加工,用途十分广泛。

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