信息來源于:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2021-04-27
精密零件加工的先進(jìn)制造技術(shù)中的一個(gè)基本的概念是數(shù)字控制(NC)。在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前,所有的機(jī)床都是由人工操縱和控制的。在與人工控制的機(jī)床有關(guān)的很多局限性中,操作者的技能大概是最突出的問題。采用人工控制是,產(chǎn)品的質(zhì)量直接與操作者的技能有關(guān)。數(shù)字控制代表了從人工控制機(jī)床走出來的第一步。數(shù)字控制意味著采用預(yù)先錄制的、存儲(chǔ)的符號(hào)指令來控制機(jī)床和其他制造系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)控技師的工作不是去操縱機(jī)床,而是編寫能夠發(fā)出機(jī)床操縱指令的程序。對(duì)于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,其上必須安有一個(gè)被稱為閱讀機(jī)的界面裝置,用來接受和解譯出編程指令。發(fā)展數(shù)控技術(shù)是為了克服人類操作者的局限性,而且它確實(shí)完成了這項(xiàng)工作。數(shù)字控制的機(jī)器比人工操縱的機(jī)器精度更高、生產(chǎn)出零件的一致性更好、生產(chǎn)速度更快、而且長(zhǎng)期的工藝裝備成本更低。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了制造工藝中其他幾項(xiàng)新發(fā)明的產(chǎn)生:
電火花加工技術(shù)、激光切割、電子束焊接數(shù)字控制還使得機(jī)床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。
一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以自動(dòng)生產(chǎn)很多類的零件,每一個(gè)零件都可以有不同的和復(fù)雜的加工過程。數(shù)控可以使生產(chǎn)廠家承擔(dān)那些對(duì)于采用人工控制的機(jī)床和工藝來說,在經(jīng)濟(jì)上是不劃算的產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)。同許多先進(jìn)技術(shù)一樣,數(shù)控誕生于麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中。數(shù)控這個(gè)概念是50年代初在美國(guó)空軍的資助下提出來的。在其最初的價(jià)段,數(shù)控機(jī)床可以經(jīng)濟(jì)和有效地進(jìn)行直線切割。然而,曲線軌跡成為機(jī)床加工的一個(gè)問題,在編程時(shí)應(yīng)該采用一系列的水平與豎直的臺(tái)階來生成曲線。構(gòu)成臺(tái)階的每一個(gè)線段越短,曲線就越光滑。臺(tái)階中的每一個(gè)線段都必須經(jīng)過計(jì)算。在這個(gè)問題促使下,于1959年誕生了自動(dòng)編程工具(APT)語(yǔ)言。這是一個(gè)專門適用于數(shù)控的編程語(yǔ)言,使用類似于英語(yǔ)的語(yǔ)句來定義零件的幾何形狀,描述切削刀具的形狀和規(guī)定必要的運(yùn)動(dòng)。APT語(yǔ)言的研究和發(fā)展是在數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。最初的數(shù)控系統(tǒng)下今天應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)是有很大差別的。在那時(shí)的機(jī)床中,只有硬線邏輯電路。指令程序?qū)懺诖┛准垘希ㄋ髞肀凰芰蠋〈?,采用帶閱讀機(jī)將寫在紙帶或磁帶上的指令給機(jī)器翻譯出來。所有這些共同構(gòu)成了機(jī)床數(shù)字控制方面的巨大進(jìn)步。然而,在數(shù)控發(fā)展的這個(gè)階段中還存在著許多問題。
一個(gè)主要問題是穿孔紙帶的易損壞性。在機(jī)械加工過程中,載有編程指令信息的紙帶斷裂和被撕壞是常見的事情。在機(jī)床上每加工一個(gè)零件,都需要將載有編程指令的紙帶放入閱讀機(jī)中重新運(yùn)行一次。因此,這個(gè)問題變得很嚴(yán)重。如果需要制造100個(gè)某種零件,則應(yīng)該將紙帶分別通過閱讀機(jī)100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴(yán)配的車間環(huán)境和這種重復(fù)使用。
這就導(dǎo)致了一種專門的塑料磁帶的研制。在紙帶上通過采用一系列的小孔來載有編程指令,而在塑料帶上通過采用一系列的磁點(diǎn)瞇載有編程指令。塑料帶的強(qiáng)度比紙帶的強(qiáng)度要高很多,這就可以解決常見的撕壞和斷裂問題。然而,它仍然存在著兩個(gè)問題。其中最重要的一個(gè)問題是,對(duì)輸入到帶中指令進(jìn)行修改是非常困難的,或者是根本不可能的。即使對(duì)指令程序進(jìn)行最微小的調(diào)整,也必須中斷加工,制作一條新帶。而且?guī)ㄟ^閱讀機(jī)的次數(shù)還必須與需要加工的零件的個(gè)數(shù)相同。幸運(yùn)的是,計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用很快解決了數(shù)控技術(shù)中與穿孔紙帶和塑料帶有關(guān)的問題。
在形成了直接數(shù)字控制(DNC)這個(gè)概念之后,可以不再采用紙帶或塑料帶作為編程指令的載體,這樣就解決了與之有關(guān)的問題。在直接數(shù)字控制中,幾臺(tái)機(jī)床通過數(shù)據(jù)傳輸線路聯(lián)接到一臺(tái)主計(jì)算機(jī)上。操縱這些機(jī)床所需要的程序都存儲(chǔ)在這臺(tái)主計(jì)算機(jī)中。當(dāng)需要時(shí),通過數(shù)據(jù)傳輸線路提供給每臺(tái)機(jī)床。直接數(shù)字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎(chǔ)上的一大進(jìn)步。然而,它敢有著同其他信賴于主計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣的局限性。當(dāng)主計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),由其控制的所有機(jī)床都將停止工作。這個(gè)問題促使了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的產(chǎn)生。
微處理器的發(fā)展為可編程邏輯控制器和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這兩種技術(shù)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)的發(fā)打下了基礎(chǔ)。采用CNC技術(shù)后,每臺(tái)機(jī)床上都有一個(gè)可編程邏輯控制器或者微機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字控制。這可以使得程序被輸入和存儲(chǔ)在每臺(tái)機(jī)床內(nèi)部。它還可以在機(jī)床以外編制程序,并將其下載到每臺(tái)機(jī)床中。計(jì)算機(jī)數(shù)控解決了主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障所帶來的問題,但是它產(chǎn)生了另一個(gè)被稱為數(shù)據(jù)管理的問題。同一個(gè)程序可能要分別裝入十個(gè)相互之間沒有通訊聯(lián)系的微機(jī)中。這個(gè)問題目前正在解決之中,它是通過采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)微機(jī)聯(lián)接起來,以得于更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。