發(fā)表日期：2021-01-16
上世紀(jì)中期中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。
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(guó)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?cè)谥圃祜w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(duì)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(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。
1952年，麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱(chēng)為世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。http://www.bjozo.cn
這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在派爾遜斯專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國(guó)本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產(chǎn)出來(lái)。
在此以后，從1960年開(kāi)始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。
數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門(mén)使用外，在其他行業(yè)沒(méi)有得到推廣使用。http://www.bjozo.cn
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(jiǎn)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。
數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動(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(guó)卡耐•;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開(kāi)發(fā)出來(lái)的。這種機(jī)床在刀庫(kù)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(guò)機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對(duì)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(lèi)加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車(chē)削中心、磨削中心等。
1967年，英國(guó)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(kāi)發(fā)及應(yīng)用。 1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡(jiǎn)稱(chēng)為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。http://www.bjozo.cn
80年代，國(guó)際上出現(xiàn)了1～4臺(tái)加工中心或車(chē)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(jiàn)效快，既可單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成到FMS或更高級(jí)的集成制造系統(tǒng)中使用。
目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。
所以機(jī)床數(shù)控技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)。
那什么是車(chē)床呢？據(jù)資料所載，所謂車(chē)床，是主要用車(chē)刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車(chē)削加工的機(jī)床。在車(chē)床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車(chē)床主要用于加工軸、盤(pán)、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類(lèi)機(jī)床。http://www.bjozo.cn
古代的車(chē)床是靠手拉或腳踏，通過(guò)繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進(jìn)行切削的。1797年，英國(guó)機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動(dòng)刀架的現(xiàn)代車(chē)床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國(guó)人羅伯茨采用了四級(jí)帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來(lái)改變主軸轉(zhuǎn)速。
為了提高機(jī)械化自動(dòng)化程度，1845年，美國(guó)的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車(chē)床；1848年，美國(guó)又出現(xiàn)回輪車(chē)床；1873年，美國(guó)的斯潘塞制成一臺(tái)單軸自動(dòng)車(chē)床，不久他又制成三軸自動(dòng)車(chē)床；20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有齒輪變速箱的車(chē)床。
第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車(chē)和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動(dòng)車(chē)床和專(zhuān)門(mén)化車(chē)床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車(chē)床得到推廣，與此同時(shí)，多刀車(chē)床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷(xiāo)板和撥碼盤(pán)等的程序控制車(chē)床。數(shù)控技術(shù)于60年代開(kāi)始用于車(chē)床，70年代后得到迅速發(fā)展。
車(chē)床依用途和功能區(qū)分為多種類(lèi)型。http://www.bjozo.cn
普通車(chē)床的加工對(duì)象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車(chē)床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車(chē)間。
轉(zhuǎn)塔車(chē)床和回轉(zhuǎn)車(chē)床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。
自動(dòng)車(chē)床能按一定程序自動(dòng)完成中小型工件的多工序加工，能自動(dòng)上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。
多刀半自動(dòng)車(chē)床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車(chē)床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤(pán)、環(huán)和軸類(lèi)工件，其生產(chǎn)率比普通車(chē)床提高3～5倍。
仿形車(chē)床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動(dòng)完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車(chē)床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤(pán)式、立式等類(lèi)型
立式車(chē)床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，刀架在橫粱或立柱上移動(dòng)。適用于加工較大、較重、難于在普通車(chē)床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類(lèi)。
鏟齒車(chē)床在車(chē)削的同時(shí)，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用于鏟車(chē)銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小砂輪鏟磨齒面。http://www.bjozo.cn
專(zhuān)門(mén)車(chē)床是用于加工某類(lèi)工件的特定表面的車(chē)床，如曲軸車(chē)床、凸輪軸車(chē)床、車(chē)輪車(chē)床、車(chē)軸車(chē)床、軋輥車(chē)床和鋼錠車(chē)床等。聯(lián)合車(chē)床主要用于車(chē)削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車(chē)、船舶或移動(dòng)修理站
看機(jī)床的水平主要看金屬切削機(jī)床，其他機(jī)床技術(shù)和復(fù)雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機(jī)床，也只是方法的改變，沒(méi)什么復(fù)雜性和科技含量。
我國(guó)的數(shù)控磨床水平不錯(cuò)，每年都有大量出口，因?yàn)樗?jiǎn)單，基本屬于勞動(dòng)密集型。
金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車(chē)和銑，車(chē)床發(fā)展為數(shù)控車(chē)床，銑床發(fā)展為加工中心。高精度多軸機(jī)床，可以讓復(fù)雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機(jī)上的一個(gè)復(fù)雜零件，以前由很多種工人：車(chē)工、銑工、磨床工、畫(huà)線工、熱處理工用好幾個(gè)月干，其中還有報(bào)廢的，最新的復(fù)合數(shù)控機(jī)床幾天甚至幾個(gè)小時(shí)就全干好了，而且精度比你設(shè)計(jì)的還高。零件精度高就意味著壽命長(zhǎng)，可靠性好。http://www.bjozo.cn
由普通發(fā)展到數(shù)控，一個(gè)人頂原來(lái)的十個(gè)，在精度上，更是沒(méi)法說(shuō)，適應(yīng)性上，零件變了，換個(gè)程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰(shuí)要時(shí)會(huì)車(chē)渦輪、蝸桿，沒(méi)個(gè)10年8年的不行，要是誰(shuí)掌握了，那牛得很。現(xiàn)在用數(shù)控設(shè)備，只要你會(huì)編程，把參數(shù)輸進(jìn)去就可以了，很簡(jiǎn)單，剛畢業(yè)的技校學(xué)生都會(huì)，而且批量的產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。
自美國(guó)在50年代末搞出世界一臺(tái)數(shù)控車(chē)床后，機(jī)床制造業(yè)就進(jìn)入了數(shù)控時(shí)代，中國(guó)在六十年代也搞出了第一代數(shù)控機(jī)床，但后來(lái)中國(guó)進(jìn)入了什么年代，大家都知道。等80年代我們?cè)偃タ词澜绲臄?shù)控機(jī)床水平，差距就是20年了，其實(shí)奮起直追還有希望，但國(guó)營(yíng)工廠不思進(jìn)取，到了90年代，我們?cè)偃タ词澜缢剑延?0年的差距了。中國(guó)改革開(kāi)放前走的是蘇聯(lián)的路子，什么叫蘇聯(lián)的路子，舉個(gè)例子來(lái)講：比如，生產(chǎn)一根軸，蘇聯(lián)的方式是建一個(gè)專(zhuān)用生產(chǎn)線，用多臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數(shù)發(fā)生了變化，這條線就報(bào)廢了，生產(chǎn)人員也就沒(méi)事做了。在1960－1980年代，國(guó)營(yíng)工廠一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)幾十年不變樣。到了1980年代后，當(dāng)時(shí)搞商品經(jīng)濟(jì)，這些廠不能迅速適應(yīng)市場(chǎng)，經(jīng)營(yíng)就困難了，到了90年代就大量破產(chǎn)，大量職工下崗?，F(xiàn)代的生產(chǎn)也有大批量生產(chǎn)，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設(shè)備是數(shù)控的，適應(yīng)起來(lái)就快。專(zhuān)業(yè)機(jī)床的路子已經(jīng)到頭了， ;西方走的路和前蘇聯(lián)不一樣，當(dāng)年的“東芝”事件，就是日本東芝賣(mài)給蘇聯(lián)了幾臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，讓蘇聯(lián)在潛艇的推進(jìn)螺旋槳上的制造，上了一個(gè)檔次，讓美國(guó)的聲納聽(tīng)不到潛艇聲音了，所以美國(guó)要懲處東芝公司。由此也可見(jiàn)，前蘇聯(lián)的機(jī)床制造業(yè)也落后了，他們落后，我們就更不用說(shuō)了。雖然，美國(guó)搞出了世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，但數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，還是要數(shù)德國(guó)。德國(guó)本來(lái)在機(jī)械方面就是世界第一，數(shù)控機(jī)床無(wú)非就是搞機(jī)電一體化，機(jī)械方面德國(guó)已沒(méi)問(wèn)題，剩下的就是電子系統(tǒng)方面，德國(guó)的電子系統(tǒng)工業(yè)本來(lái)就強(qiáng)大，所以在上世紀(jì)六、七十年代，德國(guó)就執(zhí)機(jī)床界的牛耳了。http://www.bjozo.cn
但日本人的強(qiáng)項(xiàng)就是仿造，從上世紀(jì)70年代起，日本大量從德國(guó)引進(jìn)技術(shù)，消化后大量仿造，經(jīng)過(guò)努力，日本在90年代起，就超越了德國(guó)，成為世界第一大數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)，直到現(xiàn)在還是。他們?cè)跈C(jī)床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機(jī)床復(fù)合（一機(jī)多種功能）化方面，是世界第一。數(shù)控機(jī)床的核心就在數(shù)控系統(tǒng)方面，日本目前在系統(tǒng)方面也排世界第一，主要是它的發(fā)拿科公司。第一代的系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī)，我們現(xiàn)在也能造，第二代用交流伺服電機(jī)?，F(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)的核心就是交流伺服電機(jī)和系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制軟件，交流伺服電機(jī)我們國(guó)家目前還沒(méi)有誰(shuí)能制造，這是一個(gè)光學(xué)、機(jī)械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機(jī)床的各軸運(yùn)動(dòng)，而這些軸是用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，一般的系統(tǒng)能同時(shí)控制3軸，高級(jí)系統(tǒng)能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒(méi)問(wèn)題。我們國(guó)家也由有5軸系統(tǒng)，但“做秀”的成份多，還沒(méi)實(shí)用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機(jī)床，100％進(jìn)口。
機(jī)床是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的象征，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。我們目前不要說(shuō)系統(tǒng)，就是國(guó)內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進(jìn)口的，主要是買(mǎi)日本的，我們自產(chǎn)的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)的各大機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)100％外購(gòu)，各廠家一般都買(mǎi)日本發(fā)那科、三菱的系統(tǒng)，占80％以上，也有德國(guó)西門(mén)子的系統(tǒng)，但比較少。http://www.bjozo.cn
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