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20世纪50年代末60年代初,机械技术与电子技术结合,现代机电设备是在传统的机电设备基础上,融合了电子技术、检测技术、控制技术、软件工程技术等现代技术的产物→
第一代:1948年,美国帕森斯公司受美国空军委托,研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备,1949年该公司在美国麻省理工学院伺服机构内研究室的协助下,开始数控机床研究,并于1952年试制成功第一台由大型立式铣床改装成的三坐标数控铣床。
第二代:1958年,开始采用晶体管元件和印刷线路板。美国出现带自动换刀装置的数控机床,称为加工中心(MC Machining Center)。
第三代:1965年,数控装置开始采用小规模集成电路,使数控装置的体积减小、功耗降低及可靠性提高。但仍然是硬件逻辑数控系统。
:1970年,美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机控制的数控机床界上第一台汁算机数字控制(CNC Computer Numerical control)的数控机床。
第五代:1974年微处理器和半导体存储器用于数控装置(MMC),促进了数控机床的普及应用和数控技术的发展。
特点:与第三代相比,数控装置的功能扩大了一倍,体积缩小为1/20,价格降了3/4,可靠性极高
从20世纪中叶数控技术创立以来,它给机械制造业带来了性的变化。现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术,现代的CAD/CAM,FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等,都是建立在数控技术之上;数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段;数控技术是国家的战略技术;基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业;专家们预言:二十一世纪机械制造业的竞争,其实质是数控技术的竞争。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
2)主轴高速化:采用电主轴(内装式主轴电机),即主轴电机的转子轴就是主轴部件。当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
从EMO(国际机床博览会)2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达 60m/min,快速为 100m/min,加速度达 2g,主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12000r/mm和1g。
通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,利用传统的或现代的算法进行识别,以辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态,机床加工的稳定性状态;并根据这些状态实时修调加工参数(主轴转速,进给速度)和加工指令,使设备处于最佳运行状态,以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。
将工艺专家或技工的经验、零件加工的一般与特殊规律,用现代智能方法,构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”,利用它获得优化的加工参数,从而达到提高编程效率和加工工艺水平,缩短生产准备时间的目的。目前已开发出带自学习功能的神经网络电火花加工专家系统。
智能故障诊断技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法(AI、ES、AN等),实现故障快速准确定位的技术。
目前已开始研究能自动识别负载,并自动调整参数的智能化伺服系统,包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量,并自动对控制系统参数进行优化和调整,使驱动系统获得最佳运行。
在制造过程中,加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径,将测量(Measurement)、 建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中,实现信息共享,促进测量、建模、加工、装夹、操作一体化的 4M 智能系统。
交互网络化支持网络通讯协议,既满足单机需要,又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统,该系统是形成“全球制造”的基础单元。其主要表现有以下几个方面:
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“Cyber Productio Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
连杆机构:由铰链、滑道等构件连接而成,实现动力传递和运动的变换。杆:连杆机构中的构件(PDF)
带传动:通过环状挠性件,在两个或多个传动轮间依靠摩擦力传递动力和运动的机械传动装置,又称挠性件传动分类:(根据带的横截面形状)
(1) 适合于主, 从动轴间中心距较大的传动. (2) 传动带具有弹性和挠性, 可吸收振动并缓和冲击, 从而使传动平稳,噪声小. (3) 当过载时,传动带与带轮间可发生相对滑动而不损伤其他零件,起过载保护作用.(4) 结构简单,成本低、安装维护方便。
:1) 效率高 在常用的机械传动中,以齿轮传动效率为最高,闭式传动效率为96%~99%,这对大功率传动有很大的经济意义。
螺旋传动:螺旋传动是利用螺旋副(组成运动副的两构件只能沿轴线作相对螺旋运动的运动副称为螺旋副)来传递运动和 (或)动力的一种机械传动,可以方便地把主动件的回转运动转变为从动件的直线往复运动。分类:普通螺旋传动
差动螺旋传动和滚珠螺旋传动等。◆普通螺旋传动:由构件螺杆和螺母组成的简单螺旋副实现的传动是普通螺旋传动。
差动螺旋传动机构常用于测微器、计算机、分度机及诸多精密切削机床、仪器和工具 。应用于微调镗刀上的差动螺旋传动实例,图2-22
滚珠循环装置组成。滚珠螺旋传动具有滚动摩擦阻力很小、摩擦损失小、传动效率高、传动时运动稳定、动作灵敏等优点。但其结构复杂,外形尺寸较大,制造技术要求高,因此成本也较高。目前主要应用于精密传动的数控机床(滚珠丝杠传动),以及自动控制装置、升降机构和精密测量仪器等。(高专电子08)
2.传动平稳,无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿,它与蜗轮齿啮合时是连续不断的,蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程,因此工作平。