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⑶ 轮廓控制数控机床
轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床,其控制特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行控制。
为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求,必须将各坐标运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。
因此在这类控制方式中,就要求数控装置具有插补运算功能.所谓插补就是根据程序输入的基本数据(如直线的终点坐标、圆弧的终点坐标和圆心坐标或半径),通过数控系统内插补运算器的数学处理,把直线或圆弧的形状描述出来,也就是一边计算,一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲,从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合在运动过程中刀具对工件表面进行连续切削,可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工.轮廓控制的加工轨迹。
而在基础材料科学、工艺、设计上的差距,则使国产机床的丝杠、导轨、伺服电机、力矩电机、电主轴、编码器,这些主要功能部件大部分还主要依赖于国外产品。以丝杠为例,虽然我国是世界上大的钢产国,但是在基础材料科学上的差距,国内根本生产不出制作优秀丝杠的钢材。“高端机床制造技术,我们与德国、日本的差距有15到20年。”一位国产机床企业的负责人曾说道,“和国外设备比,国产机床在稳定性、性、效率等方面差距明显。国外机床可以24小时不停机,国产设备不行;国外机床1秒可以加工1个零件,国产设备可能要1.5秒。虽然近几年国内企业也开始做高端机床的集成,但核心技术如数控系统主要还掌握在德国、日本等少数企业手里。”
18世纪的工业推动了机床的发展。1774年,英国人J.威尔金森发明较精密的炮筒镗床,为了镗制更大的汽缸,又于1776年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床,促进了蒸汽机的发展。从此,机床开始用蒸汽机通过天轴驱动。1797年英国人H.莫兹利创制成的车床由丝杠传动刀架,能实现机动进给和车削螺纹,这是机床结构的一大变革。19世纪,由于纺织、动力、交通运输机械和生产的推动,各种基本类型的机床相继出现。1817年,英国人R.罗伯茨创制龙门刨床。1818年美国人E.惠特尼制成卧式铣床。1876年,美国制成万能外圆磨床。1835和1897年先后发明滚齿机和插齿机。随着电动机的发明,机床开始先采用电动机集中驱动,后又广泛使用单独电动机驱动。20世纪初,为了加工精度更高的工件、夹具和螺纹加工工具,相继创制出坐标镗床和螺纹磨床。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。随着电子技术的发展,液压传动和电—液联合控制技术的深入广泛应用,根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产化的要求,以及产品更新加速的特点,上世纪70年代以来发展了新型组合机床——柔性组合机床。近些年来,随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域,使机床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的`方向。