引言
0tB0@Wj M_w<m 數(shù)控系統(tǒng)及相關的自動化產品主要是為
數(shù)控機床配套。數(shù)控機床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術對傳統(tǒng)機械制造產業(yè)的滲透而形成的機電一體化產品:數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床大大提高了零件加工的精度、速度和效率。這種數(shù)控的工作母機是國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要物質基礎之一。
VEw" ^4Ah_U 數(shù)值控制(簡稱“數(shù)控”或“NC”)的概念是把被加工的機械零件的要求,如形狀、尺寸等信息轉換成數(shù)值數(shù)據(jù)指令信號傳送到電子控制裝置,由該裝置控制驅動機床刀具的運動而加工出零件。而在傳統(tǒng)的手動
機械加工中,這些過程都需要經(jīng)過人工操縱機械而實現(xiàn),很難滿足復雜零件對加工的要求,特別對于多品種、小批量的零件,加工效率低、精度差。
k/gZ, Bv%GJ*>> 1952年,美國麻省理工學院與帕森斯公司進行合作,發(fā)明了世界上第一臺三坐標數(shù)控銑床?刂蒲b置由2000多個電子管組成,約一個普通實驗室大小。伺服機構采用一臺小伺服馬達改變液壓馬達斜盤角度以控制液動機速度。其插補裝置采用脈沖乘法器。這臺NC機床的研制成功標志著NC技術的開創(chuàng)和機械制造的一個新的、數(shù)值控制時代的開始。
Z@@K[$ x*&|0n.D 現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的功能、性能大大提高,故障率已降至0.01次/(月·臺)。以FANUC公司為例,1991年開發(fā)成功的FS15系統(tǒng)與1971年開發(fā)的FS220系統(tǒng)相比,體積只有后者的十分之一,而加工精度提高了10倍,加工速度提高了20倍,可靠性提高了30倍以上,F(xiàn)在,NC技術已成為先進制造技術的基礎和關鍵技術。
A^EE32kbm 2Jmz(cH% NC技術的發(fā)展已有50多年歷史,它是在多種技術交叉的基礎上發(fā)展起來的。這里主要介紹十種關鍵技術。
FzXJ]H A4<Uu~ 1 電子元件技術的發(fā)展
f_Av3 n`&U~s8w 微電子技術的發(fā)展,對數(shù)控技術起著極大的推動作用。日本FANUC公司在1956年開始采用電子管研究NC,1959年就采用鍺晶體管組成NC,1963年采用硅晶體管研制出FS220、FS240等系統(tǒng),1969年又采用中小規(guī)模IC更新了FS220、FS240等系統(tǒng)。20世紀70年代,開始采用3SI推出了FS5、FS7、FS3、FS6、FS0、FS18、FS16、FS20、FS21、FS15等一系列CNC系統(tǒng),從4位的位片機(FS7)到16位的8086(FS6)和32位的80486(FS0)。1996年,F(xiàn)ANUC采用最新專用芯片352Pin的微電子工藝BGA封裝及采用MCM工藝生產的微處理器,推出了小型化高性能的i系列數(shù)控系統(tǒng),大小只有原有系統(tǒng)的1/4,大大減小了占用的空間,提高了系統(tǒng)的性能及可靠性。
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|#u': GU8sO@S5# 2 軟件的應用
WYYa/,{9. "djw>|,N< 在1970年的芝加哥展覽會上,首次展出了由小型機組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)。大約在同時,英特爾公司發(fā)明了微處理器。1974年,美、日等國相繼研制出以微處理器為核心的CNC,有時也稱為MNC。它運用計算機存貯器里的程序完成數(shù)控要求的功能。其全部或部分控制功能由軟件實現(xiàn),包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補、位置控制等。采用
半導體存貯器存貯零件加工程序,可以代替打孔的零件紙帶程序進行加工,這種程序便于顯示、檢查、修改和編輯,因而可以減少系統(tǒng)的硬件配置,提高系統(tǒng)的可靠性。采用軟件控制大大增加了系統(tǒng)的柔性,降低了系統(tǒng)的制造成本。