1948 年,美国帕森斯公司受美国空托,开展飞机螺旋桨叶片轮廓样板加工设备的研制工作。鉴于样板形状复杂多样且精度要求极高,常规加工设备难以满足需求,遂提出计算机控制机床的构想。1949 年,该公司在麻省理工学院伺服机构研究室的协助下,正式开启数控机床的研究征程,并于 1952 年成功试制出世界上台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床,这一成果标志着机床数控时代的正式来临。早期的数控装置采用电子管元件,不仅体积庞大,而且价格高昂,在航空工业等少数对加工精度有特殊需求的领域用于加工复杂型面零件。1959 年,晶体管元件和印刷电路板的出现,推动数控装置进入第二代,体积得以缩小,成本有所降低。1960 年后,较为简易且经济的点位控制数控钻床以及直线控制数控铣床发展迅速,促使数控机床在机械制造业各部门逐步得到推广。五轴数控机床可同时控制五个坐标轴,实现曲面零件的高效加工。佛山动力刀塔机数控机床生产厂家
数控机床的精密加工技术:精密加工技术是数控机床实现高精度零件加工的关键,涉及多个领域的技术创新。在超精密加工方面,数控机床采用气浮导轨、液体静压轴承等高精度运动部件,导轨的直线度误差可控制在 0.5μm/m 以内,主轴的回转精度达到 0.05μm。同时,采用激光干涉仪、光栅尺等高精度测量装置进行位置反馈,实现纳米级的定位精度。在微纳加工领域,数控机床通过微小刀具加工、电火花加工等技术,能够制造出微米级甚至纳米级的零件结构,如微机电系统(MEMS)器件、生物芯片等。此外,精密加工还需要严格控制加工环境,如温度、湿度、振动等因素,通过恒温车间、隔振地基等措施,确保加工过程的稳定性,实现高精度、高质量的零件加工 。五轴数控机床定制数控车床的自动送料装置实现无人化生产,降低人工成本。
数控机床在航空航天领域的应用:航空航天领域对零部件的精度、强度和复杂程度要求极高,数控机床成为该领域不可或缺的加工设备。在飞机发动机叶片加工中,五轴联动数控机床能够实现复杂曲面的高精度加工。通过五轴联动控制,刀具可以在多个方向上进行姿态调整,避免刀具与工件之间的干涉,精确加工出叶片的扭曲曲面,加工精度可达 0.01mm 以内,表面粗糙度 Ra 值达到 0.8μm 以下,满足航空发动机对叶片气动性能的严格要求。在飞机结构件加工方面,大型龙门式数控机床用于加工飞机大梁、壁板等零件,这些机床工作台尺寸可达数米甚至数十米,具备强大的切削能力和高精度定位性能,能够高效去除大量材料,同时保证零件的尺寸精度和形位公差,为航空航天产品的质量和性能提供可靠保障 。
按照伺服系统控制方式,数控机床可分为开环控制数控机床、半闭环控制数控机床和闭环控制数控机床。开环控制数控机床的控制系统中不配备位置检测装置,无位移实际值反馈与指令值进行比较修正,控制信号单向流动。其结构简单、成本较低,但由于无法实时监测和调整机床的运动误差,加工精度相对较低,适用于对加工精度要求不高、负载较小的场合,如一些简易的数控雕刻机。半闭环控制数控机床是在开环控制系统的基础上,在伺服机构中安装角位移检测装置,可间接检测移动部件的位移,然后将检测信息反馈到数控装置中。该方式能补偿部分传动环节的误差,加工精度较开环控制有所提高,应用较为,许多常见的数控车床、铣床多采用半闭环控制。闭环控制数控机床在机床移动部件位置上直接安装直线位置检测装置,能够对机床工作台位移进行直接测量并通过反馈控制,将数控机床本身包含在位置控制环之内,机械系统引起的误差可由反馈控制得以消除,加工精度高,但系统复杂、成本高,调试和维护难度大,常用于对加工精度要求极高的精密加工领域,如航空航天零件的加工 。数控冲床的自动送料平台,支持大幅面板材的连续冲压。
数控机床的工作过程起始于根据零件图纸编写加工程序。加工程序以数字和字符编码的形式记录加工所需的各项信息,如刀具的运动轨迹、切削速度、进给量等。这些信息通过输入装置传输至数控装置内的计算机。计算机对输入的信息进行一系列复杂的处理,包括译码、运算等操作。处理完成后,计算机通过伺服系统及可编程序控制器向机床主轴及进给等执行机构发出精确指令。。机床主体在检测反馈装置的协同配合下,严格按照这些指令,对工件加工所需的各种动作,如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和进给速度等实现精细自动控制,终完成工件的加工。以加工一个具有复杂轮廓的零件为例,编程人员依据零件图纸设计刀具路径,并编写相应的数控程序。程序输入数控装置后,数控装置计算出每个时刻刀具应处的位置和运动方向等信息,伺服系统驱动电机带动刀具和工件按照预定轨迹运动,同时检测反馈装置实时监测刀具的实际位置,并将信息反馈给数控装置,数控装置根据反馈信息对刀具位置进行微调,确保加工精度 。五轴联动加工的刀具轨迹优化,减少空行程提高加工效率。五轴数控机床定制
数控雕刻机的高速主轴配合精密导轨,保证雕刻表面光洁度。佛山动力刀塔机数控机床生产厂家
可靠性是数控机床的重要性能指标,它关系到机床能否稳定、持续地运行,直接影响企业的生产效率和产品质量。数控机床的可靠性通常用平均无故障时间(MTBF)来衡量,即相邻两次故障之间的平均工作时间。MTBF 越长,表明机床的可靠性越高。影响数控机床可靠性的因素众多,包括数控系统的稳定性、电气元件的质量、机械部件的精度保持性以及机床的设计合理性等。为提高数控机床的可靠性,制造商在设计和生产过程中会采用高可靠性的零部件,优化机床的结构设计,进行严格的质量检测和老化测试等。例如,一些数控机床生产厂家选用国际品牌的数控系统和电气元件,对关键机械部件进行特殊处理,以提高其耐磨性和精度保持性,通过这些措施,使机床的平均无故障时间达到数千小时甚至更高,降低了用户的使用成本和维修风险 。佛山动力刀塔机数控机床生产厂家