① 誰有關於數控機床方面的論文啊
數控機床發展史
摘要:機械繫以機械為主,所以必須掌握好各種機械的專業知識,從這學期開始,開始接觸機械專業基礎課。我會本著認真的態度對待專業課的學習,提高自己的專業素養.接下來我將介紹一下我對數控機床發展史的認識。
20世紀中期,隨著電子技術的發展,自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現,給自動化技術帶來了新的概念,用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制,推動了機床自動化的發展。
採用數字技術進行機械加工,最早是在40年代初,由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司(ParsonsCorporation)實現的。他們在製造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時,利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理,並考慮到刀具直徑對加工路線的影響,使得加工精度達到±0.0381mm(±0.0015in),達到了當時的最高水平。
1952年,麻省理工學院在一台立式銑床上,裝上了一套試驗性的數控系統,成功地實現了同時控制三軸的運動。這台數控機床被大家稱為世界上第一台數控機床。
這台機床是一台試驗性機床,到了1954年11月,在派爾遜斯專利的基礎上,第一台工業用的數控機床由美國本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生產出來。
在此以後,從1960年開始,其他一些工業國家,如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現並獲得使用的是數控銑床,因為數控機床能夠解決普通機床難於勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而,由於當時的數控系統採用的是電子管,體積龐大,功耗高,因此除了在軍事部門使用外,在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以後,點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此,數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展,據統計資料表明,到1966年實際使用的約6000台數控機床中,85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中,值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床,它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月,由美國卡耐·;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鑽頭、鉸刀、銑刀等刀具,根據穿孔帶的指令自動選擇刀具,並通過機械手將刀具裝在主軸上,對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種,不僅有立式、卧式等用於箱體零件加工的鏜銑類加工中心,還有用於回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年,英國首先把幾台數控機床連接成具有柔性的加工系統,這就是所謂的柔性製造系統(FlexibleManufacturingSystem——FMS)之後,美、歐、日等也相繼進行開發及應用。 1974年以後,隨著微電子技術的迅速發展,微處理器直接用於數控機床,使數控的軟體功能加強,發展成計算機數字控制機床(簡稱為CNC機床),進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代,國際上出現了1~4台加工中心或車削中心為主體,再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性製造單元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。這種單元投資少,見效快,既可單獨長時間少人看管運行,也可集成到FMS或更高級的集成製造系統中使用。
目前,FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展,從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術,被認為是現代機械自動化的基礎技術。
那什麼是車床呢?據資料所載,所謂車床,是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鑽頭、擴孔鑽、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用於加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件,是機械製造和修配工廠中使用最廣的一類機床。
古代的車床是靠手拉或腳踏,通過繩索使工件旋轉,並手持刀具而進行切削的。1797年,英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床,並於1800年採用交換齒輪,可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年,另一位英國人羅伯茨採用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。
為了提高機械化自動化程度,1845年,美國的菲奇發明轉塔車床;1848年,美國又出現回輪車床;1873年,美國的斯潘塞製成一台單軸自動車床,不久他又製成三軸自動車床;20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰後,由於軍火、汽車和其他機械工業的需要,各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率,40年代末,帶液壓仿形裝置的車床得到推廣,與此同時,多刀車床也得到發展。50年代中,發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術於60年代開始用於車床,70年代後得到迅速發展。
車床依用途和功能區分為多種類型。
普通車床的加工對象廣,主軸轉速和進給量的調整范圍大,能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作,生產效率低,適用於單件、小批生產和修配車間。
轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架,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,適用於成批生產。
自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工,能自動上下料,重復加工一批同樣的工件,適用於大批、大量生產。
多刀半自動車床有單軸、多軸、卧式和立式之分。單軸卧式的布局形式與普通車床相似,但兩組刀架分別裝在主軸的前後或上下,用於加工盤、環和軸類工件,其生產率比普通車床提高3~5倍。
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸,自動完成工件的加工循環,適用於形狀較復雜的工件的小批和成批生產,生產率比普通車床高10~15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型
立式車床的主軸垂直於水平面,工件裝夾在水平的回轉工作台上,刀架在橫粱或立柱上移動。適用於加工較大、較重、難於在普通車床上安裝的工件,一般分為單柱和雙柱兩大類。
鏟齒車床在車削的同時,刀架周期地作徑嚮往復運動,用於鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件,由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。
專門車床是用於加工某類工件的特定表面的車床,如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用於車削加工,但附加一些特殊部件和附件後,還可進行鏜、銑、鑽、插、磨等加工,具有「一機多能」的特點,適用於工程車、船舶或移動修理站
看機床的水平主要看金屬切削機床,其他機床技術和復雜性不高,就是近幾年很流行的電加工機床,也只是方法的改變,沒什麼復雜性和科技含量。
我國的數控磨床水平不錯,每年都有大量出口,因為它簡單,基本屬於勞動密集型。
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,主要靠車和銑,車床發展為數控車床,銑床發展為加工中心。高精度多軸機床,可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位,例如,飛機上的一個復雜零件,以前由很多種工人:車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干,其中還有報廢的,最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全乾好了,而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長,可靠性好。
由普通發展到數控,一個人頂原來的十個,在精度上,更是沒法說,適應性上,零件變了,換個程序就行。把人的因素也降為最低,以前在工廠,誰要時會車渦輪、蝸桿,沒個10年8年的不行,要是誰掌握了,那牛得很。現在用數控設備,只要你會編程,把參數輸進去就可以了,很簡單,剛畢業的技校學生都會,而且批量的產品質量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一台數控車床後,機床製造業就進入了數控時代,中國在六十年代也搞出了第一代數控機床,但後來中國進入了什麼年代,大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平,差距就是20年了,其實奮起直追還有希望,但國營工廠不思進取,到了90年代,我們再去看世界水平,已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子,什麼叫蘇聯的路子,舉個例子來講:比如,生產一根軸,蘇聯的方式是建一個專用生產線,用多台專用機床,好處是批量很容易上去,但一旦這根軸的參數發生了變化,這條線就報廢了,生產人員也就沒事做了。在1960-1980年代,國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代後,當時搞商品經濟,這些廠不能迅速適應市場,經營就困難了,到了90年代就大量破產,大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產,但主要是單件小批量,不管是那種,只要你的設備是數控的,適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了, ;西方走的路和前蘇聯不一樣,當年的「東芝」事件,就是日本東芝賣給蘇聯了幾台五軸聯動的數控銑床,讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的製造,上了一個檔次,讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了,所以美國要懲處東芝公司。由此也可見,前蘇聯的機床製造業也落後了,他們落後,我們就更不用說了。雖然,美國搞出了世界第一台數控機床,但數控機床的發展,還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一,數控機床無非就是搞機電一體化,機械方面德國已沒問題,剩下的就是電子系統方面,德國的電子系統工業本來就強大,所以在上世紀六、七十年代,德國就執機床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造,從上世紀70年代起,日本大量從德國引進技術,消化後大量仿造,經過努力,日本在90年代起,就超越了德國,成為世界第一大數控機床生產國,直到現在還是。他們在機床製造水平上,有一些也走在了世界前面,如在機床復合(一機多種功能)化方面,是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面,日本目前在系統方面也排世界第一,主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機,我們現在也能造,第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟體,交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能製造,這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟體就是控制機床的各軸運動,而這些軸是用伺服電機驅動的,一般的系統能同時控制3軸,高級系統能控制五軸,能控5軸的,五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統,但「做秀」的成份多,還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床,100%進口。
機床是一個國家製造業水平高低的象徵,其核心就是數控系統。我們目前不要說系統,就是國內造的質量稍微好一點的數控機床,所用的高精度滾珠絲杠,軸承都是進口的,主要是買日本的,我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠,數控系統100%外購,各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統,佔80%以上,也有德國西門子的系統,但比較少。德國西門子系統為什麼用的少呢?早期,德國系統不太能適合我們的電網,我們的電網穩定性不夠,西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了,他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少,價格方面還是略高。德國人很不重視中國,所以他們的系統漢語化最近才有,不像日本,老早就有漢語化版的。
就國產高級數控機床而言,其利潤的主體是被外國人拿走了,中國只是掙了一個辛苦錢。
美國為什麼沒有能成為數控機床製造大國呢?這個和他們當時制定產業政策的人有關,再加上當時美國的勞動力貴,買比製造劃算。機床屬於投資大,見效慢,回報率底的產業,而且需要技術積累。不太附和美國情況。但後來美國發現,機床屬於戰略物資,沒有它,飛機、大炮、坦克、軍艦的製造都有問題,所以他們重新制定政策,扶植了一些機床廠,規定了一些單位只能買國產設備,就是貴也得買,這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什麼競爭力。
歐洲的機床,除德國外,瑞士的也很好,要說超高精密機床,瑞士的相當好,但價格也是天價。一般用戶用不起。義大利、英國、法國屬於二流,中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床,不惜貸款給中國,但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、台灣的數控機床製造能力比大陸地區略強,不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點,它有自己製造的、已經商業化了的數控系統,但進口到中國的機床,應我們的要求,也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家:大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。台灣機床和我們大體一樣,自己造機械部分,系統采購日本的。但他們的機床質量差,壽命短,目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差,我們還能容忍,台灣的機床是用美金買來的,用的不好,那火就大了。台灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸,大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中,也打著“國產」的旗號。
近來隨著中國的經濟發展,也引起了世界一些主要機床廠商的注意,2000年,日本最大的機床製造商「馬扎克」在中國銀川設立了一家數控機床合資廠,據說製造水平相當高,號稱「智能化、網路化」工廠,和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000台數控機床的控股公司,德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。
目前,國家制定了一些政策,鼓勵國民使用國產數控機床,各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業,一個購買計劃里,80%是進口,國產機床滿足不了需要。今後五年內,這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講,我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、製造和使用上,技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同,各有特點。
1.美國的數控發展史
美國政府重視機床工業,美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,並且提供充足的經費,且網羅世界人才,特別講究「效率」和「創新」,注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新,如1952年研製出世界第一台數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研製成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求,充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線,而且電子、計算機技術在世界上領先,因此其數控機床的主機設計、製造及數控系統基礎扎實,且一貫重視科研和創新,故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床,其存在的教訓是,偏重於基礎科研,忽視應用技術,且在上世紀80代政府一度放鬆了引導,致使數控機床產量增加緩慢,於1982年被後進的日本超過,並大量進口。從90年代起,糾正過去偏向,數控機床技術上轉向實用,產量又逐漸上升。
2.德國的數控發展史
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位,在多方面大力扶植。,於1956年研製出第一台數控機床後,德國特別注重科學試驗,理論與實際相結合,基礎科研與應用技術科研並重。企業與大學科研部門緊密合作,對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究,在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用,其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件,在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統,均為世界聞名,競相採用。
3.日本的數控發展史
日本政府對機床工業之發展異常重視,通過規劃、法規(如「機振法」、「機電法」、「機信法」等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國,在質量管理及數控機床技術上學習美國,甚至青出於藍而勝於藍。自1958年研製出第一台數控機床後,1978年產量(7,342台)超過美國(5,688台),至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604台,出口27,409台,佔59%)。戰略上先仿後創,先生產量大而廣的中檔數控機床,大量出口,佔去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研,向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確,仿創結合,針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統,在技術上領先,在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人,科研人員超過600人,月產能力7,000套,銷售額在世界市場上佔50%,在國內約佔70%,對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。
4.我國的現狀
我國數控技術的發展起步於二十世紀五十年代, 中國於1958年研製出第一台數控機床,發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段,從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識,在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、終因表現欠佳,無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大,缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數控系統技術,從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、台灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產,解決了可靠性、穩定性問題,數控機床開始正式生產和使用,並逐步向前發展。通過“六五」期間引進數控技術,「七五”期間組織消化吸收「科技攻關」,我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年,我國數控產業發展迅速,1998~2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此,進口機床的發展勢頭依然強勁,從2002年開始,中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國,2004年中國機床主機消費高達94.6億美元,國內數控機床製造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯,70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力,究其原因主要在於國產數控機床的研究開發深度不夠、製造水平依然落後、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢,充分認識國產數控機床的不足,努力發展先進技術,加大技術創新與培訓服務力度,以縮短與發達國家之問的差距。
在20餘年間,數控機床的設計和製造技術有較大提高,主要表現在三大方面:培訓一批設計、製造、使用和維護的人才;通過合作生產先進數控機床,使設計、製造、使用水平大大提高,縮小了與世界先進技術的差距;通過利用國外先進元部件、數控系統配套,開始能自行設計及製造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床,供應國內市場的需求,但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐,不能獨立發展,基本上處於從仿製走向自行開發階段,與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括:缺乏象日本「機電法」、「機信法”那樣的指引;嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人;缺少深入系統的科研工作;元部件和數控系統不配套;企業和專業間缺乏合作,基本上孤軍作戰,雖然廠多人眾,但形成不了合力。 我國數控技術的發展起步於二十世紀五十年代,通過「六五」期間引進數控技術,「七五」期間組織消化吸收“科技攻關」,我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年,我國數控產業發展迅速,1998~2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此,進口機床的發展勢頭依然強勁,從2002年開始,中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國,2004年中國機床主機消費高達94.6億美元,國內數控機床製造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯,70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力,究其原因主要在於國產數控機床的研究開發深度不夠、製造水平依然落後、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢,充分認識國產數控機床的不足,努力發展先進技術,加大技術創新與培訓服務力度,以縮短與發達國家之問的差距。
2003年開始,中國就成了全球最大的機床消費國,也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率,1999年,我們國家機械加工設備數控華率是5-8%,目前預計是15-20%之間。 一、 什麼是數控機床 車、銑、刨、磨、鏜、鑽、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法,所謂機械加工,就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀,包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床,數控機床就是在普通機床上發展過來的,數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統後,機床就成了數控機床。當然,普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單,例如:從銑床發展到加工中心,機床結構發生變化,最主要的是加了刀庫,大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鑽的功能。 我們一般所說的數控設備,主要是指數控車床和加工中心。 我國目前各種門類的數控機床都能生產,水平參差不齊,有的是世界水平,有的比國外落後10-15年,但如果國家支持,追趕起來也不是什麼問題,例如:去年,沈陽機床集團收購了德國西思機床公司,意義很大,如果大力消化技術,可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床製造商池貝。, 近幾年隨著中國製造的崛起,歐洲不少企業倒閉或者被兼並,如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣,有不少在80年代很出名的機床製造商倒閉,例如:新瀉鐵工所。 二、 數控設備的發展方向 六個方面:智能化、網路化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高,綜合起來,德國的水平最高,日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。台灣屬於同一水平。但就門類、種類多少而言,我們應該能進世界前4名。 三、 數控系統由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、感測器構成。目前世界最大的三家廠商是:日本發那客、德國西門子、日本三菱;其餘還有法國扭姆、西班牙梵谷等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。 華中數控這幾年發展迅速,軟體水平相當不錯,但差就差在電器硬體上,故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍,但機床的硬體方面不行,質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有採用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。 我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。
參考文獻:
1.《機床與液壓》20041No17 1995-2005 Tsinghua TongfangOptical Disc Co¸, Ltd¸ All rights reserved
4.《機床數控系統的發展趨勢 》 黃勇 陳子辰 浙江大學
② 數控機床發展史
20世紀中期,隨著電子技術的發展,自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現,給自動化技術帶來了新的概念,用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制,推動了機床自動化的發展。
採用數字技術進行機械加工,最早是在40年代初,由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司(ParsonsCorporation)實現的。他們在製造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時,利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理,並考慮到刀具直徑對加工路線的影響,使得加工精度達到±0.0381mm(±0.0015in),達到了當時的最高水平。
1952年,麻省理工學院在一台立式銑床上,裝上了一套試驗性的數控系統,成功地實現了同時控制三軸的運動。這台數控機床被大家稱為世界上第一台數控機床。
這台機床是一台試驗性機床,到了1954年11月,在派爾遜斯專利的基礎上,第一台工業用的數控機床由美國本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生產出來。
在此以後,從1960年開始,其他一些工業國家,如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現並獲得使用的是數控銑床,因為數控機床能夠解決普通機床難於勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而,由於當時的數控系統採用的是電子管,體積龐大,功耗高,因此除了在軍事部門使用外,在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以後,點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此,數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展,據統計資料表明,到1966年實際使用的約6000台數控機床中,85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中,值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床,它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月,由美國卡耐•;特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鑽頭、鉸刀、銑刀等刀具,根據穿孔帶的指令自動選擇刀具,並通過機械手將刀具裝在主軸上,對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種,不僅有立式、卧式等用於箱體零件加工的鏜銑類加工中心,還有用於回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年,英國首先把幾台數控機床連接成具有柔性的加工系統,這就是所謂的柔性製造系統(FlexibleManufacturingSystem——FMS)之後,美、歐、日等也相繼進行開發及應用。 1974年以後,隨著微電子技術的迅速發展,微處理器直接用於數控機床,使數控的軟體功能加強,發展成計算機數字控制機床(簡稱為CNC機床),進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代,國際上出現了1~4台加工中心或車削中心為主體,再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性製造單元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。這種單元投資少,見效快,既可單獨長時間少人看管運行,也可集成到FMS或更高級的集成製造系統中使用。
目前,FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展,從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術,被認為是現代機械自動化的基礎技術。
那什麼是車床呢?據資料所載,所謂車床,是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鑽頭、擴孔鑽、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用於加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件,是機械製造和修配工廠中使用最廣的一類機床。
古代的車床是靠手拉或腳踏,通過繩索使工件旋轉,並手持刀具而進行切削的。1797年,英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床,並於1800年採用交換齒輪,可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年,另一位英國人羅伯茨採用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。
為了提高機械化自動化程度,1845年,美國的菲奇發明轉塔車床;1848年,美國又出現回輪車床;1873年,美國的斯潘塞製成一台單軸自動車床,不久他又製成三軸自動車床;20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。
第一次世界大戰後,由於軍火、汽車和其他機械工業的需要,各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率,40年代末,帶液壓仿形裝置的車床得到推廣,與此同時,多刀車床也得到發展。50年代中,發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術於60年代開始用於車床,70年代後得到迅速發展。
車床依用途和功能區分為多種類型。
普通車床的加工對象廣,主軸轉速和進給量的調整范圍大,能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作,生產效率低,適用於單件、小批生產和修配車間。
轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架,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,適用於成批生產。
自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工,能自動上下料,重復加工一批同樣的工件,適用於大批、大量生產。
多刀半自動車床有單軸、多軸、卧式和立式之分。單軸卧式的布局形式與普通車床相似,但兩組刀架分別裝在主軸的前後或上下,用於加工盤、環和軸類工件,其生產率比普通車床提高3~5倍。
仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸,自動完成工件的加工循環,適用於形狀較復雜的工件的小批和成批生產,生產率比普通車床高10~15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型
立式車床的主軸垂直於水平面,工件裝夾在水平的回轉工作台上,刀架在橫粱或立柱上移動。適用於加工較大、較重、難於在普通車床上安裝的工件,一般分為單柱和雙柱兩大類。
鏟齒車床在車削的同時,刀架周期地作徑嚮往復運動,用於鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件,由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。
專門車床是用於加工某類工件的特定表面的車床,如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用於車削加工,但附加一些特殊部件和附件後,還可進行鏜、銑、鑽、插、磨等加工,具有「一機多能」的特點,適用於工程車、船舶或移動修理站
看機床的水平主要看金屬切削機床,其他機床技術和復雜性不高,就是近幾年很流行的電加工機床,也只是方法的改變,沒什麼復雜性和科技含量。
我國的數控磨床水平不錯,每年都有大量出口,因為它簡單,基本屬於勞動密集型。
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,主要靠車和銑,車床發展為數控車床,銑床發展為加工中心。高精度多軸機床,可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位,例如,飛機上的一個復雜零件,以前由很多種工人:車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干,其中還有報廢的,最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全乾好了,而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長,可靠性好。
由普通發展到數控,一個人頂原來的十個,在精度上,更是沒法說,適應性上,零件變了,換個程序就行。把人的因素也降為最低,以前在工廠,誰要時會車渦輪、蝸桿,沒個10年8年的不行,要是誰掌握了,那牛得很。現在用數控設備,只要你會編程,把參數輸進去就可以了,很簡單,剛畢業的技校學生都會,而且批量的產品質量也有保證。
自美國在50年代末搞出世界一台數控車床後,機床製造業就進入了數控時代,中國在六十年代也搞出了第一代數控機床,但後來中國進入了什麼年代,大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平,差距就是20年了,其實奮起直追還有希望,但國營工廠不思進取,到了90年代,我們再去看世界水平,已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子,什麼叫蘇聯的路子,舉個例子來講:比如,生產一根軸,蘇聯的方式是建一個專用生產線,用多台專用機床,好處是批量很容易上去,但一旦這根軸的參數發生了變化,這條線就報廢了,生產人員也就沒事做了。在1960-1980年代,國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代後,當時搞商品經濟,這些廠不能迅速適應市場,經營就困難了,到了90年代就大量破產,大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產,但主要是單件小批量,不管是那種,只要你的設備是數控的,適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了, ;西方走的路和前蘇聯不一樣,當年的「東芝」事件,就是日本東芝賣給蘇聯了幾台五軸聯動的數控銑床,讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的製造,上了一個檔次,讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了,所以美國要懲處東芝公司。由此也可見,前蘇聯的機床製造業也落後了,他們落後,我們就更不用說了。雖然,美國搞出了世界第一台數控機床,但數控機床的發展,還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一,數控機床無非就是搞機電一體化,機械方面德國已沒問題,剩下的就是電子系統方面,德國的電子系統工業本來就強大,所以在上世紀六、七十年代,德國就執機床界的牛耳了。
但日本人的強項就是仿造,從上世紀70年代起,日本大量從德國引進技術,消化後大量仿造,經過努力,日本在90年代起,就超越了德國,成為世界第一大數控機床生產國,直到現在還是。他們在機床製造水平上,有一些也走在了世界前面,如在機床復合(一機多種功能)化方面,是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面,日本目前在系統方面也排世界第一,主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機,我們現在也能造,第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟體,交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能製造,這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟體就是控制機床的各軸運動,而這些軸是用伺服電機驅動的,一般的系統能同時控制3軸,高級系統能控制五軸,能控5軸的,五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統,但「做秀」的成份多,還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床,100%進口。
機床是一個國家製造業水平高低的象徵,其核心就是數控系統。我們目前不要說系統,就是國內造的質量稍微好一點的數控機床,所用的高精度滾珠絲杠,軸承都是進口的,主要是買日本的,我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠,數控系統100%外購,各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統,佔80%以上,也有德國西門子的系統,但比較少。德國西門子系統為什麼用的少呢?早期,德國系統不太能適合我們的電網,我們的電網穩定性不夠,西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了,他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少,價格方面還是略高。德國人很不重視中國,所以他們的系統漢語化最近才有,不像日本,老早就有漢語化版的。
就國產高級數控機床而言,其利潤的主體是被外國人拿走了,中國只是掙了一個辛苦錢。
美國為什麼沒有能成為數控機床製造大國呢?這個和他們當時制定產業政策的人有關,再加上當時美國的勞動力貴,買比製造劃算。機床屬於投資大,見效慢,回報率底的產業,而且需要技術積累。不太附和美國情況。但後來美國發現,機床屬於戰略物資,沒有它,飛機、大炮、坦克、軍艦的製造都有問題,所以他們重新制定政策,扶植了一些機床廠,規定了一些單位只能買國產設備,就是貴也得買,這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什麼競爭力。
歐洲的機床,除德國外,瑞士的也很好,要說超高精密機床,瑞士的相當好,但價格也是天價。一般用戶用不起。義大利、英國、法國屬於二流,中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床,不惜貸款給中國,但買的人也很少??借錢總是要還的。
韓國、台灣的數控機床製造能力比大陸地區略強,不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點,它有自己製造的、已經商業化了的數控系統,但進口到中國的機床,應我們的要求,也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家:大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。台灣機床和我們大體一樣,自己造機械部分,系統采購日本的。但他們的機床質量差,壽命短,目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差,我們還能容忍,台灣的機床是用美金買來的,用的不好,那火就大了。台灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸,大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中,也打著“國產」的旗號。
近來隨著中國的經濟發展,也引起了世界一些主要機床廠商的注意,2000年,日本最大的機床製造商「馬扎克」在中國銀川設立了一家數控機床合資廠,據說製造水平相當高,號稱「智能化、網路化」工廠,和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000台數控機床的控股公司,德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。
目前,國家制定了一些政策,鼓勵國民使用國產數控機床,各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業,一個購買計劃里,80%是進口,國產機床滿足不了需要。今後五年內,這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講,我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、製造和使用上,技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同,各有特點。
1.美國的數控發展史
美國政府重視機床工業,美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,並且提供充足的經費,且網羅世界人才,特別講究「效率」和「創新」,注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新,如1952年研製出世界第一台數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研製成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求,充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線,而且電子、計算機技術在世界上領先,因此其數控機床的主機設計、製造及數控系統基礎扎實,且一貫重視科研和創新,故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床,其存在的教訓是,偏重於基礎科研,忽視應用技術,且在上世紀80代政府一度放鬆了引導,致使數控機床產量增加緩慢,於1982年被後進的日本超過,並大量進口。從90年代起,糾正過去偏向,數控機床技術上轉向實用,產量又逐漸上升。
2.德國的數控發展史
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位,在多方面大力扶植。,於1956年研製出第一台數控機床後,德國特別注重科學試驗,理論與實際相結合,基礎科研與應用技術科研並重。企業與大學科研部門緊密合作,對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究,在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用,其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件,在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統,均為世界聞名,競相採用。
3.日本的數控發展史
日本政府對機床工業之發展異常重視,通過規劃、法規(如「機振法」、「機電法」、「機信法」等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國,在質量管理及數控機床技術上學習美國,甚至青出於藍而勝於藍。自1958年研製出第一台數控機床後,1978年產量(7,342台)超過美國(5,688台),至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604台,出口27,409台,佔59%)。戰略上先仿後創,先生產量大而廣的中檔數控機床,大量出口,佔去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研,向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確,仿創結合,針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統,在技術上領先,在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人,科研人員超過600人,月產能力7,000套,銷售額在世界市場上佔50%,在國內約佔70%,對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。
③ 誰知道哪裡有機械行業發明專利,或者提供技術資料的網站,我以前學過數控技術,我知道機械的一些基本知識
1、查詢「國家知識產權局網站」,或搜索「專利」。會得到很多信息。
2、使用專利要付費的,且價格不菲,實際價格請看搜索到的信息。
3、一個產品能夠成功,有兩條因素構成,缺一不可:做得出來和賣得出去,這其中涉及到製作成本、銷售網路、售後服務---等一系列的企業管理經驗。
4、如果是做著玩兒,就好辦了。因為不用擔心是否盈利問題。
④ 重慶三峽職業學院的辦學條件
截至2016年2月學校官網顯示,重慶三峽職業學院有教職工450餘人,其中教授24人、副教授等副高級職稱77人,擁有碩士、博士研究生學歷129人,享受國務院特殊津貼專家1名,全國農業職業教育教學名師2名,重慶市有突出貢獻的中青年專家1名,外聘兼職教師100餘人。另從工廠、企業聘請了大量高級技師,高級工程師擔任實習指導教師。有國家職業技能鑒定高級考評員87人,專業帶頭人及骨幹教師65人。
教學團隊
園林技術教學團隊(省級) ,植物保護專業教學團隊(院級) 截至2015年5月學校官網顯示,重慶三峽職業學院有市級精品課程4門、院級精品課程16門、重慶市市級示範專業1個、重慶市市級示範重點專業2個。學院建有實驗室92個,校外實習基地135個。學院擁有先進的數控機床實驗室、基因工程實驗室、組織培養實驗室、計算機網路實驗室,食品生物技術和汽車維修技術,計算機應用技術國家示範性實訓基地3個,現代物流技術和電工電子及自動化技術重慶市級示範性實訓基地2個,建有實習工廠,駕校。
重慶市市級示範專業
園林技術
重慶市市級示範重點專業
畜牧獸醫 、汽車技術服務與營銷
中央財政重點支持專業
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院級重點建設專業
機械設計與製造、數控技術、計算機控制技術、經濟管理
重慶市級教學改革專業
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市級精品課程
園林樹木學、園林規劃設計、獸醫臨床診療技術、管理能力訓練
院級精品課程
園林植物栽培養護、園林工程、園林工程預決算、植物化學保護、農作物有害生物防治技術、植物組織培養 、果樹生產技術、花卉生產技術、森林調查技術、豬生產技術、畜禽疫病防控技術、畜禽普通病防治技術、牛羊生產技術、市場調查與分析、農產品營銷策劃、農村統計、基礎會計、汽車銷售實務、舊機動車鑒定與評估、汽車售後服務實務、PLC控制系統運行與維護、單片機應用技術、資料庫技術、職業生涯規劃與就業指導、自動化生產線安裝與調試 截至2014年,重慶三峽職業學院建有重慶市優秀高教研究機構1個。
重慶市優秀高教研究機構
高職教育研究所 館藏資源 根據2014年10月學校官網顯示,重慶三峽職業學院圖書館面積4876.96平米(其中圖書館面積3446.96平米,閱覽室面積1250平米,電子閱覽室面積180 平米),生均1.46平米。館藏圖書39.3692萬冊(其中紙質圖書22.2987萬冊,電子圖書170703冊),年流通圖書11萬冊,流通率50%。圖書館已於2007年12月全面實行計算機管理(金盤自動化集成軟體)。2011年正式啟動數字圖書館建設。數字資源總容量:16.2T(16488.8GB)。
2011年11月已鏡像安裝完成方資料庫(學術期刊資料庫、學位論文資料庫、會議論文資料庫、專利科技資料庫、科技成果資料庫、政策法規資料庫、企業資料庫、視頻資料庫),試用資料庫有:CNKI、超星讀秀。 學術期刊 《重慶三峽職業學院學報》是由重慶市教委主管,重慶三峽職業學院主辦的綜合性學術刊物,系全國高職高專優秀學報。主要刊登高等職業教育理論與實踐、專業建設、教學改革、教育管理、三峽庫區社會經濟、新農村建設科學技術、人文科學研究方面的等學術論文。2011年,學報編輯部獲得全國高職高專學報「優秀編輯部」稱號。
⑤ 數控機床是什麼 圖解
數控(英文名字:Numerical Control 簡稱:NC)技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一台或多台機械設備動作控制的技術。數控一般是採用通用或專用計算機實現數字程序控制,因此數控也稱為計算機數控(Computerized Numerical Control ),簡稱CNC,國外一般都稱為CNC,很少再用NC這個概念了。 數控機床它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數控的產生依賴於數據載體和二進制形式數據運算的出現。1908年,穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世;19世紀末,以紙為數據載體並具有輔助功能的控制系統被發明;1938年,香農在美國麻省理工學院進行了數據快速運算和傳輸,奠定了現代計算機,包括計算機數字控制系統的基礎。數控技術是與機床控制密切結合發展起來的。1952年,第一台數控機床問世,成為世界機械工業史上一件劃時代的事件,推動了自動化的發展。 現在,數控技術也叫計算機數控技術(CNC,Computerized Numerical Control),目前它是採用計算機實現數字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控製程序來執行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由於採用計算機替代原先用硬體邏輯電路組成的數控裝置,使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現,均可通過計算機軟體來完成,處理生成的微觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執行元件帶動設備運行。 傳統的機械加工都是用手工操作普通機床作業的,加工時用手搖動機械刀具切削金屬,靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的。現代工業早已使用電腦數字化控制的機床進行作業了,數控機床可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的「數控加工」。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域,更是模具加工的發展趨勢和重要和必要的技術手段。 「CNC」是英文Computerized Numerical Control(計算機數字化控制)的縮寫。 數控機床數控機床是按照事先編制好的加工程序,自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(主軸轉數、進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉、反轉、切削液開、關等),按照數控機床規定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單,再把這程序單中的內容記錄在控制介質上(如穿孔紙帶、磁帶、磁碟、磁泡存儲器),然後輸入到數控機床的數控裝置中,從而指揮機床加工零件。 這種從零件圖的分析到製成控制介質的全部過程叫數控程序的編制。數控機床與普通機床加工零件的區別在於控機床是按照程序自動加工零件,而普通機床要由人來操作,我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不同零件的目的。因此,數控機床特別適用於加工小批量且形狀復雜要求精度高的零件 由於數控機床要按照程序來加工零件,編程人員編制好程序以後,輸入到數控裝置中來指揮機床工作。程序的輸入是通過控制介質來的。 數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業的使能技術和最基本的裝備。世界各國信息產業、生物產業、航空、航天等國防工業廣泛採用數控技術,以提高製造能力和水平,提高對市場的適應能力和競爭能力。工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資,不僅大力發展自己的數控技術及其產業,而且在"高精尖"數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。因此大力發展以數控技術為核心的先進製造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
⑥ 數控機床的歷史
數控機床發展史
【摘要】
「科學技術是第一生產力」已成為當今社會發展中至高無上的真理,誰能夠掌握最前沿、最先進的科學技術,誰就能夠在發展中取得主動權,取得巨大的突破與成就。而以數控技術為核心的先進製造技術更是反映一個國家綜合國力的重要標志之一。本文主要介紹了數控機床的定義、發展階段及歷史、世界機床強國及我國的機床發展情況,並對數控機床的未來發展方向作了簡要描述,說明數控機床在當今社會發展中的重要性。通過搜查相關資料,加深了我對機械專業尤其是數控機床的了解,同時明確了當今社會機電一體化的發展潮流和未來的深造方向。
【關鍵字】 發展史 機床強國 發展趨勢
一、 名詞說明
數控,即數字控制(Numerial Control,簡寫為NC)。數控技術,即NC技術,是指用數字化信息(數字量及字元)發出指令並實現自動控制的技術。是近代發展起來的一種自動控制技術。目前,數控技術已經成為現代製造技術的基礎支撐,數控技術和數控裝備是製造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力,關繫到一個國家的戰略地位。因此,世界上個工業發達國家均採取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。
數控機床(Numerial Control Machine Tools)是指採用數字控制技術對機床加工過程進行自動控制的一類機床。國際信息處理聯盟第五次技術委員會對數控機床作的定義是:「數控機床是一個裝有程序控制系統的機床,該系統能夠邏輯地處理具有使用代碼或其他編碼指令規定的程序。」它是集現代機械製造技術、自動控制技術及計算機信息技術於一體,採用數控裝置或計算機來部分或全部地取代一般通用機床在加工零件時的各種動作(如啟動、加工順序、改變切削量、主軸變速、選擇刀具、冷卻液開停以及停車等)的人工控制,是高效率、高精度、高柔性和高自動化的光、機、電一體化的數控設備。
二、 數控系統發展階段
1946年誕生了世界上第一台電子計算機,這表明人類創造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業、工業社會中創造的那些只是增強體力勞動的工具相比,起了質的飛躍,為人類進入信息社會奠定了基礎。
6年後,即在1952年,計算機技術應用到了機床上,在美國誕生了第一台數控機床。從此,傳統機床產生了質的變化。近半個世紀以來,數控系統經歷了兩個階段和六代的發展。
1、數控(NC)階段(1952~1970年)
早期計算機的運算速度低,對當時的科學計算和數據處理影響還不大,但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不採用數字邏輯電路「搭」成一台機床專用計算機作為數控系統,被稱為硬體連接數控(HARD-WIRED NC),簡稱為數控(NC)。隨著元器件的發展,這個階段歷經了三代,即1952年的第一代--電子管;1959年的第二代--晶體管;1965年的第三代--小規模集成電路。
2、計算機數控(CNC)階段(1970年~現在)
到1970年,通用小型計算機業已出現並成批生產。於是將它移植過來作為數控系統的核心部件,從此進入了計算機數控(CNC)階段(把計算機前面應有的「通用」兩個字省略了)。到1971年,美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件--運算器和控制器,採用大規模集成電路技術集成在一塊晶元上,稱之為微處理器(MICROPROCESSOR),又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。
到1974年微處理器被應用於數控系統。這是因為小型計算機功能太強,控制一台機床能力有富裕(故當時曾用於控制多台機床,稱之為群控),不如採用微處理器經濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高,但可以通過多處理器結構來解決。由於微處理器是通用計算機的核心部件,故仍稱為計算機數控。
到了1990年,PC機(個人計算機,國內習慣稱微機)的性能已發展到很高的階段,可以滿足作為數控系統核心部件的要求。數控系統從此進入了基於PC的階段。
總之,計算機數控階段也經歷了三代。即1970年的第四代--小型計算機;1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基於PC(國外稱為PC-BASED)。
還要指出的是,雖然國外早已改稱為計算機數控(即CNC)了,而我國仍習慣稱數控(NC)。所以我們日常講的"數控",實質上已是指「計算機數控」了。
三、數控機床發展史
20世紀中期,隨著電子技術的發展,自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現,給自動化技術帶來了新的概念,用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制,推動了機床自動化的發展。
採用數字技術進行機械加工,最早是在40年代初,由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司(ParsonsCorporation)實現的。他們在製造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時,利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理,並考慮到刀具直徑對加工路線的影響,使得加工精度達到±0.0381mm(±0.0015in),達到了當時的最高水平。
1952年,麻省理工學院在一台立式銑床上,裝上了一套試驗性的數控系統,成功地實現了同時控制三軸的運動。這台數控機床被大家稱為世界上第一台數控機床。
這台機床是一台試驗性機床,到了1954年11月,在派爾遜斯專利的基礎上,第一台工業用的數控機床由美國本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生產出來。
在此以後,從1960年開始,其他一些工業國家,如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現並獲得使用的是數控銑床,因為數控機床能夠解決普通機床難於勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而,由於當時的數控系統採用的是電子管,體積龐大,功耗高,因此除了在軍事部門使用外,在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以後,點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此,數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展,據統計資料表明,到1966年實際使用的約6000台數控機床中,85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中,值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床,它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月,由美國卡耐&特雷克公司(Keaney&TreckerCorp.)開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鑽頭、鉸刀、銑刀等刀具,根據穿孔帶的指令自動選擇刀具,並通過機械手將刀具裝在主軸上,對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種,不僅有立式、卧式等用於箱體零件加工的鏜銑類加工中心,還有用於回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年,英國首先把幾台數控機床連接成具有柔性的加工系統,這就是所謂的柔性製造系統(Flexible Manufacturing System&mdash——FMS)之後,美、歐、日等也相繼進行開發及應用。 1974年以後,隨著微電子技術的迅速發展,微處理器直接用於數控機床,使數控的軟體功能加強,發展成計算機數字控制機床(簡稱為CNC機床),進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代,國際上出現了1~4台加工中心或車削中心為主體,再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性製造單元(FlexibleManufacturingCell——FMC)。這種單元投資少,見效快,既可單獨長時間少人看管運行,也可集成到FMS或更高級的集成製造系統中使用。
目前,FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展,從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術,被認為是現代機械自動化的基礎技術。
四、世界強國及我國的數控機床發展狀況
美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、製造和使用上,技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同,各有特點。
美國:機床開發以基礎科研為主
美國的特點是,政府重視機床工業,美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,並且提供充足的經費,且網羅世界人才,特別講究效率和創新,注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新,如1952年研製出世界第一台數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研製成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求,充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線,而且電子、計算機技術在世界上領先,因此其數控機床的主機設計、製造及數控系統基礎扎實,且一貫重視科研和創新,故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國不僅生產宇航等使用的高性能數控機床,也為中小企業生產廉價實用的數控機床。如Haas、Fadal公司等。
美國在發展數控機床上存在的教訓是,偏重於基礎科研,忽視應用技術,且在上世紀80代政府一度放鬆了引導,致使數控機床產量增加緩慢,於1982年被後進的日本超過,並大量進口。從90年代起,糾正過去偏向,數控機床技術上轉向實用,產量又逐漸上升。
德國:機床開發注重實用
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位,特別講究實際與實效,堅持以人為本,師徒相傳,不斷提高人員素質。在發展大量大批生產自動化的基礎上,於1956年研製出第一台數控機床後一直堅持實事求是的精神,不斷穩步前進。德國特別注重科學試驗,理論與實際相結合,基礎科研與應用技術科研並重。企業與大學科研部門緊密合作,對用戶產品、加工工藝、機床布局結構、數控機床的共性與特性問題進行深入的研究,在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實,出口遍及世界,尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用,其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件,在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統和Heidenhain公司之精密光柵均為世界聞名,競相採用。
日本:機床開發先仿後創
日本政府對機床工業之發展異常重視,通過規劃、法規(如機振法、機電法、機信法等)提出日本數控機床行業的發展方向,並提供充足的研發經費,鼓勵科研機構和企業大力發展數控機床。日本在重視人才及機床元部件配套上學習德國,在質量管理及數控機床技術上學習美國,並改進和發展了兩國的成果,並取得了很好的效果,甚至青出於藍而勝於藍。日本也和美、德兩國相似,充分發展大量大批生產自動化,繼而全力發展中小批柔性生產自動化的數控機床。自1958年研製出第一台數控機床後,1978年產量(7342台)超過美國(5688台),至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46604台,出口27409台,佔59%)。戰略上先仿後創,先生產量大而廣的中檔數控機床,大量出口,佔去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研,向高性能數控機床發展。在策略上,首先通過學習美國全面質量管理變為職工自覺全體活動,保產品質量,進而加速發展電子、計算機技術進入世界前列,為發展機電一體化的數控機床開道。日本在發展數控機床的過程中,狠抓關鍵,突出發展數控系統。日本FANUC公司戰略正確,仿創結合,針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統,在技術上領先,在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人,科研人員超過600人,月產能力7,000套,銷售額在世界市場上佔50%,在國內約佔70%,對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。
我國的發展現狀
我國數控技術的發展起步於二十世紀五十年代, 中國於1958年研製出第一台數控機床,發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段,從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識,在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、終因表現欠佳,無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大,缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數控系統技術,從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、台灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產,解決了可靠性、穩定性問題,數控機床開始正式生產和使用,並逐步向前發展。通過「六五」期間引進數控技術,「七五」期間組織消化吸收「科技攻關」,我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年,我國數控產業發展迅速,1998~2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此,進口機床的發展勢頭依然強勁,從2002年開始,中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國,2004年中國機床主機消費高達94.6億美元,國內數控機床製造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯,70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力,究其原因主要在於國產數控機床的研究開發深度不夠、製造水平依然落後、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢,充分認識國產數控機床的不足,努力發展先進技術,加大技術創新與培訓服務力度,以縮短與發達國家之問的差距。
在20餘年間,數控機床的設計和製造技術有較大提高,主要表現在三大方面:培訓一批設計、製造、使用和維護的人才;通過合作生產先進數控機床,使設計、製造、使用水平大大提高,縮小了與世界先進技術的差距;通過利用國外先進元部件、數控系統配套,開始能自行設計及製造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床,供應國內市場的需求,但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐,不能獨立發展,基本上處於從仿製走向自行開發階段,與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括:缺乏象日本機電法、機信法那樣的指引;嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人;缺少深入系統的科研工作;元部件和數控系統不配套;企業和專業間缺乏合作,基本上孤軍作戰,雖然廠多人眾,但形成不了合力。
2003年開始,中國就成了全球最大的機床消費國,也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率,1999年,我們國家機械加工設備數控化率是5-8%,目前預計是15-20%之間。
目前,國家制定了一些政策,鼓勵國民使用國產數控機床,各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業,一個購買計劃里,80%是進口,國產機床滿足不了需要。今後五年內,這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講,我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。
五、數控未來發展的趨勢
數控技術的應用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化,使製造業成為工業化的象徵,而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大,他對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用,因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看,其主要研究熱點有以下幾個方面。
1、 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進製造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率,提高產品的質量和檔次,縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代製造技術之一,國際生產工程學會(CIRP)將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域,年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛,而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一;在航空和宇航工業領域,其加工的零部件多為薄壁和薄筋,剛度很差,材料為鋁或鋁合金,只有在高切削速度和切削力很小的情況下,才能對這些筋、壁進行加工。近來採用大型整體鋁合金坯料「掏空」的方法來製造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝,使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看,高速加工中心進給速度可達80m/min,甚至更高,空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國的上海通用汽車公司,已經採用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min,快速為100m/min,加速度達2g,主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件,只用30min,而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h,在普通銑床加工需8h;德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面,近10年來,普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3~5μm,提高到1~1.5μm,並且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面,國外數控裝置的MTBF值已達6 000h以上,伺服系統的MTBF值達到30000h以上,表現出非常高的可靠性。
2、軸聯動加工和復合加工機床快速發展
採用5軸聯動對三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。一般認為,1台5軸聯動機床的效率可以等於2台3軸聯動機床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時,5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因,其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍,加之編程技術難度較大,制約了5軸聯動機床的發展。
當前由於電主軸的出現,使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化,其製造難度和成本大幅度降低,數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發展。
在EMO2001展會上,新日本工機的5面加工機床採用復合主軸頭,可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5軸加工可在同一台機床上實現,還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工,可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。
3、 智能化、開放式、網路化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統,智能化的內容包括在數控系統中的各個方面:為追求加工效率和加工質量方面的智能化,如加工過程的自適應控制,工藝參數自動生成;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化,如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等;簡化編程、簡化操作方面的智能化,如智能化的自動編程、智能化的人機界面等;還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟體的產業化生產存在的問題。目前許多國家
對開放式系統進行研究。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平台上,面向機床廠家和最終用戶,通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能),形成系列化,並可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中,快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統,形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平台、數控系統功能庫以及數控系統功能軟體開發工具等是當前研究的核心。
網路化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網路化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求,也是實現新的製造模式如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統製造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機,如在EMO2001展中,日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的「CyberProction Center」(智能生產控制中心,簡稱CPC);日本大隈(Okuma)機床公司展出「IT plaza」(信息技術廣場,簡稱IT廣場);德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(開放製造環境,簡稱OME)等,反映了數控機床加工向網路化方向發展的趨勢。
4、 重視新技術標准、規范的建立
(1) 關於數控系統設計開發規范
如前所述,開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性,美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃,並進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定,預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。
(2) 關於數控標准
數控標準是製造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生後的50年間的信息交換都是基於ISO6983標准,即採用G,M代碼描述如何(how)加工,其本質特徵是面向加工過程,顯然,他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此,國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標准ISO14649(STEP-NC),其目的是提供一種不依賴於具體系統的中性機制,能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型,從而實現整個製造過程,乃至各個工業領域產品信息的標准化。
STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命,對於數控技術的發展乃至整個製造業,將產生深遠的影響。首先,STEP-NC提出一種嶄新的製造理念,傳統的製造理念中,NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標准下,NC程序可以分散在互聯網上,這正是數控技術開放式、網路化發展的方向。其次,STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙(約75%)、加工程序編制時間(約35%)和加工時間(約50%)。
目前,歐美國家非常重視STEP-NC的研究,歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1~2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內製造業數據交換軟體的開發者,他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model),其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。
⑦ 數控機床 加工過程中哪些數據可以採集
世界頂尖的製造車間信息數據採集和設備監控系統
蓋勒普MDC (Manufacturing Data Collection & Status Management)是一套用來實時採集、並報表化和圖表化車間的詳細製造數據和過程的軟硬體解決方案。
蓋勒普MDC通過多種靈活的方法獲取生產現場的實時數據(包括設備、人員和生產任務等),將其存儲在Access , SQL 和 Oracle 等資料庫,並以國內外先進的精益製造(Lean Manufacturing)管理理念為基礎,結合系統自帶的近100種專用計算、分析和統計方法,以25,000多種報告和圖表直觀反映當前或過去某段時間的生產狀況,幫助企業生產部門通過反饋信息做出科學和有效的決策。
蓋勒普企業在打造製造信息化車間管理方案設計中,SFC底層數據管理支撐平台軟硬體系統是必不可少的。對於已經具備ERP,MRPⅡ,MES等上層管理系統,且需要實時了解車間詳細製造生產數據的企業,MDC是絕佳的選擇。
為何需要使用 MDC系統
蓋勒普MDC 可以幫助公司負責生產和設備管理部門的決策者回答很多現時製造方面的疑難問題,從而幫助改善和優化生產工藝過程。這些問題諸如:
◆ 現時生產中正在進行的是哪些工作或生產哪些部件?
◆ 有多少零部件在生產過程中已經報廢?
◆ 誰在進行零部件的生產?哪一班?
◆ 零部件的生產時間如何?
◆ 零部件當前正在哪一台機器上製造?設備是在加工中、故障還是空閑著?
◆ 生產停止的原因是什麼?
◆ 產量是由於哪些原因下降?
◆ 停工時間的成本怎樣?
◆ 生產績效分析。
◆ 等等
所有這些問題的答案都可以從任何一台計算機上顯示出來,並且可以衍生到企業任何一個管理層的細節。例如,一個位於上海總公司的生產主管,可以第一時間看到蘇州分廠每台設備的生產狀況,包括處於何種狀態,在加工和組裝哪個零部件,哪個人員在操作,正在完成哪個工單以及客戶信息等。這些數據或近期結果都可以和原來的工作運行情況作對比。生產的實時信息反饋是企業走向全球化的標志之一;實時生產細節的信息,有助於企業的管理,快速決策和提高生產效率。
主要功能
1.生產數據採集
蓋勒普 MDC (Manufacturing Data Collection)可以根據您的工作、人員及機器設備這三大主要資源的數據進行收集和生成相應的報表。當有關數據被採集後的幾秒鍾內,所有 Predator MDC™ 產生的報表或圖表都能精確地反映生產車間當前的運作狀態 , 並同時向整個企業提供相關的信息資料。例如, 企業MDC聯網的機器 (CNC等) 運行狀態報告可以顯示出當前每台機器的工作狀態:包括可知道是否空閑、狀態設置如何、正在運行中或是出了故障了等等。除此以外,它還可以顯示當前執行任務的信息和機器的操作者。每一台計算機上安裝的 MDC 最多能夠同時監測 4096 台數控機床設備。
2.強大的數據採集和設備監控
蓋勒普將 MDC與您的DNC結合起來,可以使您現存的 DNC 網路對機器設備實現自動的監測。您現有的條形碼讀碼器、 DNC 交換機、 Flex 系列交換機和 Grizzly 專用網路電纜會支持 Predator MDC™ 的運行。 MDC分別支持基於軟體和硬體的機器設備監測或支持同時基於軟體和硬體的混合監測方法。基於軟體的 MDC機器監測方法可以解決很多基於硬體的機器監測方法(如 PLC 裝置)所遇到的問題。 蓋勒普MDC 的解決方案是開放式的,它很容易安裝,消除你對過度修改 CNC 控制器、失去保修和對未來維護方面的擔心。自動數據採集不但提高了數據的精確度,還極大地將生產人員所需輸入的數據量降到最低。
MDC採集手段:
◆ 紙質表格
◆ 專用工業自動化數據採集儀
◆ 數控設備控制器
◆ 網路上的終端PC(觸摸式和非觸摸式)
◆ 條碼輸入終端
◆ 設備端的工控機界面
◆ PLCs
◆ NC宏指令
◆ 無線PDA/PPC終端
◆ SPC實時數據輸入
◆ 在線檢測終端
……
通過上述MDC採集手段單獨使用或結合多種方式,以滿足用戶所制定的MDC採集分析需求。
3.PLC數據採集和設備監控
蓋勒普MDC 系統提供了與數控設備PLC對話進行數據採集的介面,通過該介面MDC系統能夠讀取設備運行狀況性能參數數據,並將採集的數據實時存儲到 資料庫中,用於分析管理設備運行性能,並提供報告圖表供查詢瀏覽。
蓋勒普 MDCPLC數據採集支持多種數控設備控制系統,例如Siemens、Fanuc、Heidenhain等多種型號控制系統。
用戶可以通過MDC B/S架構的客戶端,查詢和瀏覽設備的運行參數,例如主軸轉速,主軸負載,進給倍率,實際進給等;當前和歷史的設備報警信息;設備當前的狀態信息,例如加工,空閑,還是急停;設備刀具信息;設備當前的模式,例如JOG,MDA,Auto等;坐標軸信息,例如坐標軸的位移量,運動方向,主軸信息等。
蓋勒普MDC提供了客戶化的歷史數據查詢功能,提供了豐富的可查詢數據,例如主軸負載曲線分析,進給倍率曲線分析,歷史報警信息記錄等,且查詢信息的篩選條件是自定義的,您可以選擇查看某一時間段內的數據,瀏覽視圖可以根據用戶自己的喜好選擇合適的視角,圖表的格式也可以進行客戶化的選擇。
蓋勒普MDC 不僅能夠支持數控設備的PLC數據採集,對於非數控設備也提供了多種採集方案,針對焊機,熱處理爐,溫控設備等都可以實現組態聯網,所採集的數據也都記錄到資料庫中,方便用戶進行查詢,並通過報表幫助企業管理人員有效的管理設備。
蓋勒普MDCPLC採集到的設備運行數據可以給企業各部門管理者提供有效的管理依據,幫助企業做好設備的維護管理,包括設備事後維護,預防維護,改善維修,維修預防,還有生產維護,即全面服務於TPM全員生產維修和TPEM全員生產設備管理。
4.PVM可視化車間
蓋勒普PVM(Visual Manufacturing & Shop Floor Management)是 MDC系統可視化並生動形象化體現車間生產狀態的系統解決方案。PVM被稱為企業車間現場的「神經系統」,它通過更直觀的三維場景模式向企業用戶決策者提供真實的車間任務、人員和設備狀態信息,是有效改善企業製造過程的管理方法。PVM運用快速強大的核心數據分析瀏覽技術,三維實景的車間模擬,友好互動的人機對話界面,支持多種瀏覽界面和瀏覽方式,多任務的電子看板和報告圖表顯示,支持iPhone、iPad及其他手持式終端運用等二十多種強大的可視化運用功能技術。
5.生產信息報告和圖表
蓋勒普 MDC系統擁有 25,000多種標准報告和圖表。每一種報告和圖表都有篩選功能來獲取所需要的詳細信息。例如,製造狀態報告就能夠通過篩選提供詳細而精確的生產部門、位置、工作組和機器的數據。除此以外,所有的圖表都有很多客戶化的選擇,從而對圖表顯示進行修改。所有的報告都能導入到 Microsoft Excel 或者是 HTML 文件中,進行進一步的分析和處理。
管理人員不用離開辦公桌,就能查看到車間設備生產狀態,系統可以分析整個部門設備,或指定設備的狀態,顯示當前哪些設備是在空閑中、調試中、加工中或是在停機中。另外,還能顯示每台設備的當前加工任務和操作人員信息。
6.數據採集集成(DNC/MES Integration)
蓋勒普MDC 系統經由 DNC系統獨有的軟體數據採集介面通道,將獲得的數據直接存儲至Access,SQL Server和Oracle三大開放式關系型資料庫。同時提供功能齊全的通用性資料庫應用開發介面,實現和第三方信息化系統簡捷快速地集成,幫助企業早日擺脫信息化孤島的管理模式。目前在國內是唯一能與MRPⅡ/ERP/MES有真正集成應用案例的生產數據採集及分析管理系統。
7.對加工任務的跟蹤和管理
蓋勒普 MDC系統通過加工過程中生產數據和信息的收集和反饋,可對加工任務進行創建、派發、跟蹤和報完工管理。對於任務的計劃與實際工期、計劃與實際生產量、合格與報廢、客戶等基本信息進行統一維護和管理,在系統中能實時反饋任務進度。
8.OEE — 精益製造實際設備生產能力的績效指標
蓋勒普 MDC系統為企業提供了目前國際上通用的標准OEE數據分析功能。它以精益製造理念為指導,通過分析准確清楚地告訴你設備效率如何,在生產的哪個環節有多少損失,以及你可以進行哪些改善工作。由此企業可以輕松的找到影響生產效率的瓶頸,並進行改進和跟蹤。達到提高生產效率的目的,同時避免不必要的耗費。
蓋勒普 MDC系統可以分析設備用時及成本情況,它記錄跟蹤了每台設備每個操作者的用時,例如開機、加工、調試、停機或空閑時間,這樣可以幫助車間管理人員真正弄清資源是怎樣被利用的,更重要的是從中能看出哪個生產環節可以被改進,從而減少不必要的調試時間、停機時間和空閑時間。
9.Integrated MDC-OVM — 精益製造過程質量數據聯網採集和實時分析
作為一項業內獨一無二的領先集成化功能,MDC系統為企業提供了目前國際上通用的零部件生產質量數據採集分析功能,包括MDC系統所關聯的各工作中心的生產質檢數據實時反饋和與全球通用的第三方CNC在線測量(OVM)系統產生測量數據進行實時聯網採集,並在MDC系統界面內的實時過程質量SPC分析報告圖表展示。它以精益製造理念為指導,通過實時質量分析准確清楚地告訴生產管理人員如何把控過程的質量變化狀況, 由此讓企業可以及時控制的廢品率,提高生產效率和解決質量瓶頸。 MDC系統的這一全球領先和實用的集成化的技術,將幫助CNC在線測量應用的網路化實時化在達到一個新的應用高度。
10.綜合性的解決方案
蓋勒普MDC是被設計用來共享數據和資源的 蓋勒普 應用軟體系列產品的成員之一。每個應用都具有一個基本的設計理念,來自於 蓋勒普對製造過程獨特的理解。其他 蓋勒普應用還有 MES 、 DNC 、 PDM 等。
11.開放的API和客戶化數據採集
蓋勒普MDC提供可選的組件或開發軟體工具包及APIs應用程序編程介面(Application Programming Interface)。對於熟悉C#、Java、VB、C++ 的人,可以用它們創建客戶化的 MDC 對象,或是開發特殊的生產車間解決方案。有了這個專業和獨特的功能,您可以利用所有 MDC現有的功能根據您的客戶化需求進行必要的開發。
12.客戶化報告和圖表
客戶化定製報告和圖表,從而與來自會計部門估測的數據、 ERP 或是 MRP 系統相應的實時數據進行比較,滿足客戶化生產管理需求。
13.在線幫助
蓋勒普 MDC包含簡明且最新的在線幫助文件。
14.服務和支持
蓋勒普 MDC 通過全球 100 多家優秀經銷 / 技術集成服務供應商來提供軟體產品和服務。作為 蓋勒普SFC-MES 家族的一部分,經銷 / 技術集成服務供應商能夠提供專家級的幫助、建議和解決方案,通過運用 MDC來最大限度地提高企業的生產力。
15.報告和圖表顯示及分類
所有的報告和圖表都可以通過系統的對話式過濾選項表(如下)進行客戶化地分析和顯示零件、人員、設備、部門或班次的日、周度、月度、季度、年度的詳細數據報告。
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⑧ 數控機床的維護檢修
延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,預防各種故障,提高數控機床的平均無故障工作時間和使用壽命。 1、數控機床的使用環境:對於數控機床最好使其置於有恆溫的環境和遠離震動較大的設備(如沖床)和有電磁干擾的設備;
2、電源要求;
3、數控機床應有操作規程:進行定期的維護、保養,出現故障注意記錄保護現場等;
4、數控機床不宜長期封存,長期會導致儲存系統故障,數據的丟失;
5、注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員 數控系統的維護
1、嚴格遵守操作規程和日常維護制度
2、防止灰塵進入數控裝置內:漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降,從而出現故障甚至損壞元器件。
3、定時清掃數控櫃的散熱通風系統
4、經常監視數控系統的電網電壓:電網電壓范圍在額定值的85%~110%。
5、定期更換存儲器用電池
6、數控系統長期不用時的維護:經常給數控系統通電或使數控機床運行溫機程序。
7、備用電路板的維護機械部件的維護
機械部件的維護
1、刀庫及換刀機械手的維護
1)用手動方式往刀庫上裝刀時,要保證裝到位,檢查刀座上的鎖緊是否可靠;
2)嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫,防止機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發生碰撞;
3)採用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號是否與所需刀具一致,防止換錯刀具導致事故發生;
4)注意保持刀具刀柄和刀套的清潔;
5)經常檢查刀庫的回零位置是否正確,檢查機床主軸回換刀點位置是否到位,並及時調整,否則不能完成換刀動作;
6)開機時,應先使刀庫和機械手空運行,檢查各部分工作是否正常,特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作。
2、滾珠絲杠副的維護
1)定期檢查、調整絲杠螺母副的軸向間隙,保證反向傳動精度和軸向剛度;
2)定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動以及支撐軸承是否損壞。如有以上問題要及時緊固松動部位,更換支撐軸承;
3)採用潤滑脂的滾珠絲杠,每半年清洗一次絲杠上的舊油脂,更換新油脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠,每天機床工作前加油一次;
4)注意避免硬質灰塵或切屑進入絲杠防護罩和工作過程中碰擊防護罩,防護裝置一有損壞要及時更換。
3、主傳動鏈的維護
1)定期調整主軸驅動帶的松緊程度;
2)防止各種雜質進入油箱。每年更換一次潤滑油;
3)保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時調整液壓缸和活塞的位移量;
4)要及時調整配重。
4、液壓系統維護
1)定期過濾或更換油液;
2)控制液壓系統中油液的溫度;
3)防止液壓系統泄漏;
4)定期檢查清洗油箱和管路;
5)執行日常點檢查制度。
5、氣動系統維護
1)清除壓縮空氣的雜質和水分;
2)檢查系統中油霧器的供油量;
3)保持系統的密封性;
4)注意調節工作壓力;
5)清洗或更換氣動元件、濾芯; 在數控機床中,大部分的故障都有資料可查,但也有一些故障,提供的報警信息較含糊甚至根本無報警,或者出現的周期較長,無規律,不定期,給查找分析帶來了很多困難。對這類機床故障,需要對具體情況分析,進行耐心的查找,而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面的綜合知識,不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。
加工精度異常故障:系統參數發生變化或改動、機械故障、機床電氣參數未優化電機運行異常、機床位置環異常或控制邏輯不妥,是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因,找出相關故障點並進行處理,機床均可恢復正常。生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。
導致此類故障的原因主要有5個方面:
1、機床進給單位被改動或變化;
2、機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常;
3、軸向的反向間隙(BACKLASH)異常;
4、電機運行狀態異常,即電氣及控制部分故障;
5、機械故障,如絲桿、軸承、軸聯器等部件。
此外,加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素,也可能導致加工精度異常。
機械故障導致的加工精度異常,主要應對以下幾方面逐一進行檢查。
1、檢查機床精度異常時正運行的加工程序段,特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54~G59)的校對及計算。
2、在點動方式下,反復運動Z軸,經過視、觸、聽對其運動狀態診斷,發現Z向運動聲音異常,特別是快速點動,雜訊更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。 1、初始化復位法:一般情況下,由於瞬時故障引起的系統報警,可用硬體復位或開關系統電源依次來清除故障,若系統工作存貯區由於掉電,拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統進行初始化清除,清除前應注意作好數據拷貝記錄,若初始化後故障仍無法排除,則進行硬體診斷。
2、參數更改,程序更正法:系統參數是確定系統功能的依據,參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無效。有時由於用戶程序錯誤亦可造成故障停機,對此可以採用系統的塊搜索功能進行檢查,改正所有錯誤,以確保其正常運行。
3、調節,最佳化調整法:調節是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調節,修正系統故障。如某廠維修中,其系統顯示器畫面混亂,經調節後正常。如在某廠,其主軸在啟動和制動時發生皮帶打滑,原因是其主軸負載轉矩大,而驅動裝置的斜升時間設定過小,經調節後正常。
最佳化調整是系統地對伺服驅動系統與被拖動的機械繫統實現最佳匹配的綜合調節方法,其辦法很簡單,用一台多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器,分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應關系。通過調節速度調節器的比例系數和積分時間,來使伺服系統達到即有較高的動態響應特性,而又不振盪的最佳工作狀態。在現場沒有示波器或記錄儀的情況下,根據經驗,即調節使電機起振,然後向反向慢慢調節,直到消除震盪即可。
4、備件替換法:用好的備件替換診斷出壞的線路板,並做相應的初始化啟動,使機床迅速投入正常運轉,然後將壞板修理或返修,這是最常用的排故辦法。
5、改善電源質量法:一般採用穩壓電源,來改善電源波動。對於高頻干擾可以採用電容濾波法,通過這些預防性措施來減少電源板的故障。
6、維修信息跟蹤法:一些大的製造公司根據實際工作中由於設計缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善系統軟體或硬體。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據,可正確徹底地排除故障。 數控機床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。第一階段的故障檢測就是對數控機床進行測試,判斷是否存在故障;第二階段是判定故障性質,並分離出故障的部件或模塊;第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印製線路板,以縮短修理時間。為了及時發現系統出現的故障,快速確定故障所在部位並能及時排除,要求故障診斷應盡可能少且簡便,故障診斷所需的時間應盡可能短。為此,可以採用以下的診斷方法:
1、直觀法
利用感覺器官,注意發生故障時的各種現象,如故障時有無火花、亮光產生,有無異常響聲、何處異常發熱及有無焦煳味等。仔細觀察可能發生故障的每塊印製線路板的表面狀況,有無燒毀和損傷痕跡,以進一步縮小檢查范圍,這是一種最基本、最常用的方法。
2、CNC 系統的自診斷功能
依靠CNC系統快速處理數據的能力,對出錯部位進行多路、快速的信號採集和處理,然後由診斷程序進行邏輯分析判斷,以確定系統是否存在故障,及時對故障進行定位。現代CNC系統自診斷功能可以分為以下兩類:
1)開機自診斷開機自診斷是指從每次通電開始至進入正常的運行准備狀態為止,系統內部的診斷程序自動執行對CPU、存儲器、匯流排、I/O單元等模塊、印製線路板、CRT 單元、光電閱讀機及軟盤驅動器等設備運行前的功能測試,確認系統的主要硬體是否可以正常工作。
2)故障信息提示當機床運行中發生故障時,在CRT 顯示器上會顯示編號和內容。根據提示,查閱有關維修手冊,確認引起故障的原因及排除方法。一般來說,數控機床診斷功能提示的故障信息越豐富,越能給故障診斷帶來方便。但要注意的是,有些故障根據故障內容提示和查閱手冊可直接確認故障原因;而有些故障的真正原因與故障內容提示不相符,或一個故障顯示有多個故障原因,這就要求維修人員必須找出它們之間的內在聯系,間接地確認故障原因。
3、數據和狀態檢查
CNC系統的自診斷不但能在CRT 顯示器上顯示故障報警信息,而且能以多頁的「診斷地址」和「診斷數據」的形式提供機床參數和狀態信息,常見的數據和狀態檢查有參數檢查和介面檢查兩種。
1)參數檢查數控機床的機床數據是經過一系列試驗和調整而獲得的重要參數,是機床正常運行的保證。這些數據包括增益、加速度、輪廓監控允差、反向間隙補償值和絲杠螺距補償值等。當受到外部干擾時,會使數據丟失或發生混亂,機床不能正常工作。
2)介面檢查CNC系統與機床之間的輸入/輸出介面信號包括CNC 系統與PLC、PLC 與機床之間介面輸入/輸出信號。數控系統的輸入/輸出介面診斷能將所有開關量信號的狀態顯示在CRT 顯示器上,用「1」或「0」表示信號的有無,利用狀態顯示可以檢查CNC系統是否已將信號輸出到機床側,機床側的開關量等信號是否已輸入到CNC 系統,從而可將故障定位在機床側或是在CNC 系統。
4、報警指示燈顯示故障
現代數控機床的CNC 系統內部,除了上述的自診斷功能和狀態顯示等「軟體」報警外,還有許多「硬體」報警指示燈,它們分布在電源、伺服驅動和輸入/輸出等裝置上,根據這些報警燈的指示可判斷故障的原因。
5、備板置換法
利用備用的電路板來替換有故障疑點的模板,是一種快速而簡便的判斷故障原因的方法,常用於CNC 系統的功能模塊,如CRT 模塊、存儲器模塊等。需要注意的是,備板置換前,應檢查有關電路,以免由於短路而造成好板損壞,同時,還應檢查試驗板上的選擇開關和跨接線是否與原模板一致,有些模板還要注意模板上電位器的調整。置換存儲器板後,應根據系統的要求,對存儲器進行初始化操作,否則系統仍不能正常工作。
6、交換法
在數控機床中,常有功能相同的模塊或單元,將相同模塊或單元互相交換,觀察故障轉移的情況,就能快速確定故障的部位。這種方法常用於伺服進給驅動裝置的故障檢查,也可用於CNC 系統內相同模塊的互換。
7、敲擊法
CNC 系統由各種電路板組成,每塊電路板上會有很多焊點,任何虛焊或接觸不良都可能出現故障。用絕緣物輕輕敲打有故障疑點的電路板、接插件或電器元件時,若故障出現,則故障很可能就在敲擊的部位。
8、測量比較法
為檢測方便,模塊或單元上設有檢測端子,利用萬用表、示波器等儀器儀表,通過這些端子檢測到的電平或波形,將正常值與故障時的值相比較,可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由於數控機床具有綜合性和復雜性的特點,引起故障的因素是多方面的。上述故障診斷方法有時要幾種同時應用,對故障進行綜合分析,快速診斷出故障的部位,從而排除故障。同時,有些故障現象是電氣方面的,但引起的原因是機械方面的;反之,也可能故障現象是機械方面的,但引起的原因是電氣方面的;或者二者兼而有之。因此,對它的故障診斷往往不能單純地歸因於電氣方面或機械方面,而必須加以綜合,全方位地進行考慮。 作為現代工業基石的機床產業,是工業經濟發展過程中無論如何都不能繞過一個關鍵性問題,中國機床產業由於先天不足,一直在中高端機床項目發展上落於國外主流水準,正處於一個追趕的過程當中。
中國數控機床仍然較為落後。中國數控機床市場巨大,與國外產品相比,中國的差距主要是機床的高速高效化和精密化上,中國正處於工業化中期,即從解決短缺為主的開放逐步向建設經濟強國轉變,從脫貧向致富轉變,煤炭、汽車、鋼鐵、房地產、建材、機械、電子、化工等一批以重工業為基礎的高增長行業發展勢頭強勁,構成了對機床市場尤其是數控機床的巨大需求。
中國機床行業加速轉型面臨四大制約因素。中國的數控機床技術現在目前最多隻能做到五軸聯動,並且據有關人士說這個五軸還是作秀成份居多,五軸以上幾乎就是全部進口,並且在多點聯動的技術上也和國外技術水準存在非常大的差距。
國內市場國際化競爭加劇:由於中低檔數控機床市場萎縮和生產能力過剩,加之國外產品低價湧入,市場競爭將進一步加劇。而高檔產品由於長期以來一直依賴進口,國內產品更加面臨著國際化競爭的嚴峻挑戰。
以技術領先的策略正在向以客戶為中心的策略轉變:經濟危機往往會催生大規模的產業升級和企業轉型,機床工具行業實現製造業服務化,核心在於要以客戶為中心,積極提供客戶需要的個性化服務。因此,從簡單的賣產品轉向提供整體解決方案、從以技術為中心向以客戶為中心轉變成為當今的趨勢。
中國的產品與中國市場需求反差較大,產品結構亟待快速調整:中國機床行業雖然保持多年持續快速發展,但是產業和產品結構不合理的現象依然存在,整個行業大而不強,高檔產品還大量依賴進口。國產機床的國內市場佔有率雖然已經有一定的提高,但是高檔數控機床、核心功能部件在國內市場佔有率還很低,全行業替代進口的潛力非常巨大。
企業技術創新模式有待完善:由於中國機床企業的地位、工業化水平和品牌影響力在逐步提升,要成為工業強國,其技術的獲得再也不能依賴別人。過去,中國走了一條從模仿到引進的道路,從現在開始必須走自主創新的道路。企業技術遇到新的封鎖,建立自主、新型、戰略性的產學研創新模式是支撐產品結構調整技術來源的惟一途徑。
中國數控機床行業將延續結構調整的勢頭,不斷以新產品、新亮點佔領更大市場。數控切割機床按切割方式可分為火焰切割和等離子切割兩大類。隨著下遊行業需求的不斷提高,對數控機床配件提出了更大的需求和更高的要求。
東北地區發展不快,其他地方的發展也比較緩慢。三是調結構促轉型取得成效。專家認為面對金融危機,廣大企業應不斷調整結構、提高質量、增加品種及推動產業升級,再加上企業加強管理,降低費用,所以企業效益明顯好轉。數控切割機床裝飾性發展趨勢可見一斑,數控切割機床更多的是強調在機械性能、操作簡便、價格經濟、加工精度穩定等方面。在金屬材料加工日益要求普及和批量化的今天,數控切割機床除了要滿足上述功能性外,還要具有多切割方式的適用性。
國內數控機床企業為了提高自身實力,更快地拓展國際市場,將採取多種手段加快和國外企業的融合以提高產品質量、提高競爭力。在繼續開拓美國、日本等國家市場的同時,在東南亞、中東、俄羅斯、歐洲、非洲等也全面開花。據了解,當前金屬切割數控機床行業運行具有以下幾個特點:一是外銷企業困難較大。從規模以上企業來看,以內銷為主的品牌企業發展勢頭較好。沒有品牌的中小企業發展比較困難。二是各地區發展不夠均衡,浙江、山東、河北、北京以及四川發展比較快,廣東的民營企業發展也較快。
數控切割機床行業多數企業都是依靠降低產品售價來獲得市場,造成的後果是產品價格低、附加值低、利潤低,企業沒有足夠的資金持續發展。隨著產業的發展和競爭的升級,提高產品技術含量,擁有自主的專利、設計,注重品牌的打造和營銷才是企業長期發展的最佳選擇。
中國機床行業在過去幾年實現了持續超高速的發展,一直到2011年上半年,需求仍很旺盛,但是從下半年開始,需求增勢明顯趨緩,新增訂單劇烈下滑,經濟效益狀況逐漸趨於嚴峻,利潤率持續下降。
在「十二五」期間,國家實施積極的財政政策和穩健的貨幣政策,隨著科技進步、產品升級以及國家重點工程、地方投資項目的不斷推進,國民經濟各行業對機床工具產品的需求水平將進一步提高,國防現代化對高水平機床的需求將更為迫切,市場需求將向更高層次發展,新一輪的市場競爭也將更加激烈。
由於行業景氣度低迷,下游製造型企業對機床需求下降,所以我國機床行業一直處於低迷狀態,升級轉型成為行業近幾年的關鍵詞,經濟型數控機床則成為振興裝備製造業的重點之一。
我國的鑄造機床產業取得了一定的成績,但是其發展仍然面臨著許多制約性問題,技術創新一直是國內鑄造機床行業的硬傷。與國外的鑄造機床產業相比,我國的鑄造機床產業在製造工藝水平上明顯落後,這使得其在核心運行部件的技術水平和運行速度、產品精度保持性以及機床的可靠性上有著明顯的不足。
我國鑄造機床企業缺乏自主創新和基礎理論研究的意識與能力,這就制約了我國鑄造機床技術的發展,要改變這種現狀,就要深入研究用戶行業產品工藝的特點和要求,結合工藝特點開發出高水平加工設備,同時,還要注重基礎理論工作的研究,這樣才能讓我國鑄造機床產業在不久的將來有更好的發展。國家出台的一系列政策,大力建設新興企業,高新技術企業,抓住了這一時機,企業內部出台了「調整與振興」、「自主創新」等一系列政策,升級企業機床技術,嚴格保證產品質量,為加快鑄造機床行業的發展提供了良好的環境跟市場。
機床工具行業作為國家基礎性和戰略性產業,在「十二五」規劃中,已明確將自主創新戰略作為最主要的一個組成部分,著重強調了要以技術創新工程來支撐和引領行業發展。我國機床工具行業的發展必須立足於自主創新,通過自主研發原始創新、引進技術消化吸收再創新、集成現有技術創新等方式,實現關鍵技術突破和產業升級。構建和完善以企業為主體、以市場為導向、產學研用相結合的技術創新體系;堅持加大研發費用投入;加強關鍵技術、共性技術的研究,力爭在基礎和共性技術攻關上有所突破,提高產品開發技術水平。
技術發展
高速、精密、復合、智能和綠色是數控機床技術發展的總趨勢,近幾年來,在實用化和產業化等方面取得可喜成績。主要表現在:
1、機床復合技術進一步擴展隨著數控機床技術進步,復合加工技術日趨成熟,包括銑-車復合、車銑復合、車-鏜-鑽-齒輪加工等復合,車磨復合,成形復合加工、特種復合加工等,復合加工的精度和效率大大提高。「一台機床就是一個加工廠」、「一次裝卡,完全加工」等理念正在被更多人接受,復合加工機床發展正呈現多樣化的態勢。
2、數控機床的智能化技術有新的突破,在數控系統的性能上得到了較多體現。如:自動調整干涉防碰撞功能、斷電後工件自動退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段,智能化提升了機床的功能和品質。
3、機器人使柔性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應用,使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。機器人與加工中心、車銑復合機床、磨床、齒輪加工機床、工具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床、水切割機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產線已經開始應用。
4、精密加工技術有了新進展數控金切機床的加工精度已從原來的絲級(0.01mm)提升到微米級(0.001mm),有些品種已達到0.05μm左右。超精密數控機床的微細切削和磨削加工,精度可穩定達到0.05μm左右,形狀精度可達0.01μm左右。採用光、電、化學等能源的特種加工精度可達到納米級(0.001μm)。通過機床結構設計優化、機床零部件的超精加工和精密裝配、採用高精度的全閉環控制及溫度、振動等動態誤差補償技術,提高機床加工的幾何精度,降低形位誤差、表面粗糙度等,從而進入亞微米、納米級超精加工時代。
5、功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發展,並取得成熟的應用。全數字交流伺服電機和驅動裝置,高技術含量的電主軸、力矩電機、直線電機,高性能的直線滾動組件,高精度主軸單元等功能部件推廣應用,極大的提高數控機床的技術水平。
發展問題
國內數控機床的需求日益增長,數控機床的發展推動了數控機床功能部件的創新升級。目前我國高檔數控機床關鍵功能部件工業還不能滿足國內需要,國內數控功能部件產業主要存在以下問題。
1、適應性和滿足度遠達不到市場需求
從當前我國數控機床的發展趨勢來看,國產功能部件的適應性和滿足度遠遠達不到市場的需求。主要表現在:
1)我國功能部件的產品水平和國外有一定差距。我國生產的功能部件多數以勞動密集型為主,技術含量低,難以適應國產數控機床的發展速度和技術要求,特別是高檔數控機床。
2)我國功能部件開發能力較弱,新產品開發速度慢,多數功能部件需要與國外合作開發、合作生產、合資經營,甚至只能組裝。雖然這兩年形勢有顯著變化,但高技術、最新型的功能部件,我國尚在研製過程中,市場佔有率前景依然不容樂觀。
2、我國數控功能部件生產企業的規模小
據統計我國固定資產達到1000萬元以上的功能部件生產企業有70多家,佔全部生產企業的10%以下。我國的功能部件生產企業的「出身」有4種:一是從研究院所、大專院校以技術支撐發展而來的企業,可稱為「院所型」。這些企業的特點是:有一定技術基礎和人才基礎,有多項技術的發展潛力,但生產手段較弱,難以在短時間內形成產業規模,在成本、營銷、服務等方面也存在一些差距;二是從主機廠逐步「獨立」、「分離」出來的以生產某種功能部件為主發展起來的企業,可稱之為「主廠型」。這些企業在生產能力、工藝水平和使用經驗上都可以適應市場需求,在一定程度上可以形成規模,但由於其與原主機廠有著千絲萬縷的聯系,在競爭中往往讓用戶產生疑慮,影響其市場開拓,同時,其開發能力也有一定的局限性,所以難以形成著名品牌;三是在江浙一帶大量涌現出的民營企業,可稱之為「民企型」。這些企業主要以勞動密集型、單一品種為主,如護鏈罩、拖板、噴油管、排屑器、照明設備等。由於競爭激烈,其質量和價格都能滿足中低檔數控機床的市場需要。雖然這些品種的高檔產品尚不能製造,還需依賴進口,但在很大程度上,適應了我國數控機床發展的總體需求;還有一部分外商合資企業或獨資企業生產部分較高水平的功能部件,但批量較小,且沒有獨立的技術開發能力,難以成為功能部件的主體和主流。
3、核心零部件大量依靠進口
中國數控機床行業的發展令人矚目,2008年中國數控機床工具工業完成工業總產值34723億元,產品銷售產值3348.3億元,同比分別增長27.5%和26.0%。2002~2008年中國是世界機床第一消費國和第一進口國。但行業迅速發展的背後,一個不能忽視的事實是,我國關鍵零部件生產依然受制於人,出現了利潤不高、產品缺乏核心競爭力的局面。
4、缺乏高技術含量威脅產業安全
我國機床出口連年保持增長的喜人態勢,不過「量增價減」的尷尬直接反映出我們的技術水平。大量核心技術的缺乏和關鍵零部件的依賴直接影響到我國的機床產業安全。因此,我們需要強化預警工作意識,凝聚行業智慧和力量,維護產業安全。
⑨ 世界著名數控機床系統有哪些
世界著名數控機床系統如下:
1、日本FANUC數控系統
發那科(FANUC)在數控系統科研、設計、製造、銷售等方面實力強大。
高可靠性的PowerMate0系列用於控制2軸的小型車床,取代步進電動機的伺服系統;可配畫面清晰、操作方便、中文顯示的CRT/MDI,也可配性能/價格比高的DPL/MDI。
普及型CNC0-D系列0-TD用於車床,0-MD用於銑床及小型加工中心,0-GCD用於圓柱磨床,0-GSD用於平面磨床,0-PD用於沖床。
全功能型的0-C系列0-TC用於通用車床、自動車床,0-MC用於銑床、鑽床、加工中心,0-GCC用於內、外圓磨床,0-GSC用於平面磨床,0-TTC用於雙刀架4軸車床。
高性能/價格比的0i系列整體軟體功能包,高速、高精度加工,並具有網路功能。0i-MB/MA用於加工中心和銑床,4軸4聯動;0i-TB/TA用於車床,4軸2聯動;0i-mateMA用於銑床,3軸3聯動;0i-mateTA用於車床,2軸2聯動。
具有網路功能的超小型、超薄型CNC16i/18i/21i系列控制單元與LCD集成於一體,具有網路功能,超高速串列數據通訊。其中FSl6i-MB的插補、位置檢測和伺服控制以納米為單位。16i最大可控8軸,6軸聯動;18i最大可控6軸,4軸聯動;21i最大可控4軸,4軸聯動。
2、德國西門子數控系統
SIEMENS公司的數控裝置採用模塊化結構設計,經濟性好,在一種標准硬體上,配置多種軟體,使它具有多種工藝類型,滿足各種機床的需要,並成為系列產品。
採用SIMATICS系列可編程式控制制器或集成式可編程式控制制器,用SYEP編程語言,具有豐富的人機對話功能,具有多種語言的顯示。
SIEMENS公司CNC裝置主要有SINUMERIK3/8/810/820/850/880/805/802/840系列。
3、日本三菱數控系統
三菱數控系統由數控硬體和數控軟體兩大部分來工作的。數控系統的硬體由數控裝置、輸入/輸出裝置、驅動裝置和機床電器邏輯控制裝置等組成。
工作原理:控制系統按加工工件程序進行插補運算,發出控制指令到伺服驅動系統;伺服驅動系統將控制指令放大,由伺服電機驅動機械按要求運動;測量系統檢測機械的運動位置或速度,並反饋到控制系統,來修正控制指令。這三部分有機結合起來,組成完整的閉環控制的數控系統。
工業中常用的三菱數控系統有:M700V系列、M70V系列、M70系列、M60S系列、E68系列、E60系列、C6系列、C64系列、C70系列。
4、德國海德漢數控系統
海德漢研製生產光柵尺、角度編碼器、旋轉編碼器、數顯裝置和數控系統。海德漢公司的產品被廣泛應用於機床、自動化機器,尤其是半導體和電子製造業等領域。
Heidenhain的iTNC 530控制系統是適合銑床、加工中心或需要優化刀具軌跡控制之加工過程的通用性控制系統,屬於高端數控系統。
該系統的數據處理時間比以前的TNC系列產品快8倍,所配備的「快速乙太網」通訊介面能以100Mbit/s的速率傳輸程序數據,比以前快了10倍,新型程序編輯器具有大型程序編輯能力,可以快速插入和編輯信息程序段。
5、德國力士樂數控系統
力士樂(Bosch Rexroth)是原博世自動化技術部與原力士樂公司於2001年合並組成,屬博世集團全資擁有。博世力士樂是世界知名的傳動與制控公司,在工業液壓、電子動與控制、線性傳動與組裝技術、氣動、液壓傳動服務以至行走機械液壓方面居世界領先地位。公司注冊總部位於德國斯圖加特,而營運總部及董事局總辦事處則設於德國洛爾。2003年公司銷售額40億歐元,員工人數2.5萬人。
6、法國NUM數控系統
世界領先的自動化系統生產商---施耐德自動化是當今世界上最大的自動化設備供應商之一,專門從事 CNC 數控系統的開發和研究,NUM 公司是法國著名的一家國際性公司,專門從事CNC 數控系統的開發和研究,是施耐德電氣的子公司,歐洲第二大數控系統供貨商。
主要產品有:NUM1020/1040、NUM1020M、 NUM1020T、NUM1040M、 NUM1040T、NUM1060、NUM1050、NUM驅動及電機。
7、西班牙FAGOR數控系統
發格自動化(FAGOR AUTOMATION)是世界著名的數控系統(CNC)、數顯表(DRO)和光柵測量系統的專業製造商。發格隸屬於西班牙蒙德拉貢集團公司,成立於1972年,發格側重於在機床自動化領域的發展,其產品涵蓋了數控系統、伺服驅動/電機/主軸系統、光柵尺、旋轉編碼器及高解析度高精度角度編碼器、數顯表等產品。
8、日本MAZAK數控系統
山崎馬扎克公司成立於1919年,主要生產CNC車床、復合車銑加工中心、立式加工中心、卧式加工中心、CNC激光系統、FMS柔性生產系統、CAD/CAM系統、CNC裝置和生產支持軟體等。
Mazatrol Fusion 640數控系統在世界上首次使用了CNC和PC融合技術,實現了數控系統的網路化、智能化功能。數控系統直接接入網際網路,即可接受到小巨人機床有限公司提供的24小時網上在線維修服務。
9、華中數控系統
華中數控具有自主知識產權的數控裝置形成了高、中、低三個檔次的系列產品,研製了華中8型系列高檔數控系統新產品,已有數十台套與列入國家重大專項的高檔數控機床配套應用;具有自主知識產權的伺服驅動和主軸驅動裝置性能指標達到國際先進水平。
HNC-848數控裝置品是全數字匯流排式高檔數控裝置,瞄準國外高檔數控系統,採用雙CPU模塊的上下位機結構,模塊化、開放式體系結構,基於具有自主知識產權的NCUC工業現場匯流排技術。
具有多通道控制技術、五軸加工、高速高精度、車銑復合、同步控制等高檔數控系統的功能,採用15」液晶顯示屏。
主要應用於高速、高精、多軸、多通道的立式、卧式加工中心,車銑復合,5軸龍門機床等。
10、廣州數控系統
廣東省20家重點裝備製造企業之一,國家863重點項目《中檔數控系統產業化支撐技術》承擔企業。主營業務有:數控系統、伺服驅動、伺服電機研發生產,數控機床連鎖營銷、機床數控化工程,工業機器人、精密數控注塑機研製等。
廣州數控擁有車床數控系統、鑽、銑床數控系統、加工中心數控系統、磨床數控系統等多領域的數控系統。
其中,GSK27系統採用多處理器實現nm級控制;人性化人機交互界面,菜單可配置,根據人體工程學設計,更符合操作人員的加工習慣;採用開放式軟體平台,可以輕松與第三方軟體連接;高性能硬體支持最大8通道,64軸控制。
參考資料來源:網路-FANUC系統
參考資料來源:網路-西門子數控系統