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机械制造技术的发展,机床自动化时期的崛起,数控机床的发展历史

2020/4/20 16:08:05

大家好,今天小编给大家介绍的是关于机床自动化的知识。下面就跟着小编一起来看看吧!第二次世界大战以后,由于数控和群控机床和自动线的出现,机床的发展开始进入自动化时期。数控机床是在电子计算机发明后,运用数字控制原理,将加工程序、婴求和更换刀具的操作以数码及文字码作为信息进行存贮,并按其发出的指令控制机床,按既定的爱求进行加工的新式机床。它几乎和按模拟量程控的机床同时出现,但由于更换零件和调整机床比较简单,以及可方便地加工复杂零件,因而比程控机床得到更迅速而普遍的发展。第二次世界大战结束不久,美国的帕森斯研制检查飞机螺旋桨叶剖面轮廓的样板加工机床,向空军提出该机床的方案。

在麻省理工学院的参加和协助下,于1949年取得成果。1951年在该校伺服机构研究所正式制或第一合电子管数控机床样机"Hydrotel"铣床,成功地解决了多品种小批量的复杂零件加工的自动化问题,引起了普遍重视。数控机床与普通机床相比,具有以下的优点,可一次装卡定位,消除多次定位引起的积累误差,并缩短了辅助时间,大大减少人为造成的差误,减轻了体力劳动,特别适用于中小批量多工序的零件加工。加工复杂的曲面零件时,其生产率比普通机床高几十倍。因此,发展很快。

1952-1958年间,麻省理工学院伺服机构研究所继续研究数控装置和程序编制。他们接受空军的资助3500万元,制造上百台机床。还将数控原理从铣床扩展到铣链床、钻床和车床,在点焊、弯管、气割和线切割等设备上都显示了优越性。这期间的数控机床用的是电子管。1959-1964年间,开始向晶体管数控机床过渡。1958年英国的库尼和利格伍德发表“数控点位系统”,介绍他们的点位控制座标锁床,使过去的轮廓控制大为逊色,1959年8月美国制成可按穿孔带指令更换刀具和多种工序自动加工的综合性数控机床"Milwaukee Matic",后称为第一台"加工中心”。

这种机床利用率达80%,加工费用比普通机床低一半以上,精度小于20微米,消除人为差误因素,占地面积比普通机床小70%以上,需工装很少,生产准备和加工周期大大缩短。1966年在芝加哥展览会上展出,引起各国极大注意,并迅速发展起来。它的发展取决于步进马达、电液步进马达、滚珠丝杠和伺服机构的出现及发展状况,前二者于1959年分别在美国和日本发明,传动效率达90%以上的滚珠丝杠是1955年引自飞机操纵系统。伺服机构是帕森斯在1952年提出在1962年取得专利的,按位移控t是否反馈分为开环和闭环两种系统。

1959年起日本重点发展简单的开环系统,西方则重点发展闭环系统,并用在精度高的数控机床和“加工中心”上,可以把工作台或溜板箱的运动情况和位置的检测结果同既定值比较,然后反馈到电子计算机或控制器,进行自动校正。日本只是在1976年7月引进大惯量电机后,才完全转向制造闭环系统的数控机床。1965-1970年间,小型电子计算机价格较高,数控机床和“加工中心”采用集成电路插补器数控装置。同时加工轴线数增至四个,具有多种辅助机构,有多至几十把刀的刀库,用机械手自动换刀,按复合角度切削,多工序同时工作等,并出现仿形加工的“加工中心”。

1970-1974年间小型电子计算机价格降低,可用于机床控制,使这种机床先后出现三次技术突破。第一次是直接数字控制器,使一台小型电子计算机同时控制多台机床,因而出现“群控”。第二次是计算机辅助设计,用阴极射线光笔进行设计和修改设计及计算程序。第三次是按加工的实现情况及意外变化反馈并自动改变加工用量和切削速度,出现自适控制系统的机床。这种机床可保持最佳加工状态,避免偶然事故,提高生产率60%,刀具寿命增加25-35%,加工费用降低20-30%。自动线是群控的必然发展,也是电子计算机存贮信息量远大于一台数控机床信息量引起的结果。1968年英国毛林斯机械公司研制成第一条数控机床组成的自动线。

不久,美国通用电气公司提出“工厂自动化的先决条件是零件加工过程的数控和生产过程的程控”。于是,生产过程自动化和车间与工厂的自动化提到日程上来,七十年代中期,多群控和多自动线控制的电子计算机网络形成,出现自动化车间,如日本富士通法纳克公司于1978年实现全车间机床夜班无人运转,后来在政府支援下完成自动化工厂模型设计,现已开始建造。七十年代后期,出现把“加工中心”的快速自动换刀与自动线的多加工头快速循环相结合的换头数控机床,可把这种加工头装在六角转塔上,快速更换加工头,多种零件同时加工。“加工中心”适用于小批量加工,自动线适用于大批量加工。

关于中批量加工问题的空白则于1977年由换头数控机床填五十年代以来,传统机床向大、精、尖方向发展,并出现很多种特种加工机味。车床最大加工直径达6米,立车达26米,镗床的镗杆直径至0.36米,龙门刨床加工宽度至8米,滚齿机加工直径达15米。特种加工技术如电火花加工是四十年代苏联发明的,利用电极与工件间火花放电加工任何导电的高硬材料,如淬火钢、硬质合金


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