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。激光切割机的自动排版软件,提高板材利用率降低成本。佛山大型数控机床检修
数控机床的可控轴数是指机床数控装置能够控制的坐标轴数量,常见的有三轴(X、Y、Z)、四轴(在三轴基础上增加一个旋转轴,如 A 轴)、五轴(除 X、Y、Z 轴外,同时控制两个旋转轴,如 A、B 轴或 A、C 轴等)等。可控轴数越多,机床能够加工的零件形状越复杂。联动轴数则是指能够同时协调运动,以完成特定加工任务的坐标轴数量。例如,三轴联动的数控机床可以加工平面曲线轮廓,通过 X、Y、Z 轴的协同运动,实现刀具在平面内的任意轨迹运动。四轴联动能在三轴联动的基础上,增加一个旋转轴的运动,适合加工箱体类零件,可在零件的侧面或者圆柱体的曲面钻孔等。五轴联动的数控机床应用更为,刀具可以被定在空间的任意方向,能够加工出各种复杂的曲面,如航空发动机叶片、叶轮等具有复杂空间曲面的零件,只有通过五轴联动加工中心才能实现高精度加工 。东莞四轴数控机床厂家车铣复合机床通过 C 轴旋转,实现圆柱面侧面的铣削加工。
数控机床在航空航天领域的应用:航空航天行业对零部件精度和复杂程度要求极高,数控机床是关键加工设备。在飞机发动机叶片制造中,五轴联动数控机床通过五个自由度协同运动,刀具可灵活调整姿态,避免干涉,精细加工出扭曲复杂的叶片曲面,精度达 0.005mm,表面粗糙度 Ra 值小于 0.4μm,确保叶片气动性能。大型龙门式数控机床则用于加工飞机大梁、壁板等结构件,其工作台尺寸可达数十米,具备强大切削力和高精度定位能力,能高效去除大量材料,同时保证零件形位公差,为航空航天产品质量提供保障。此外,在航空发动机机匣、起落架等零部件加工中,数控机床凭借其高精度和自动化优势,大幅提升生产效率与产品可靠性,推动航空航天制造业向化发展。
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 。数控冲床通过程序控制冲压模具,实现金属板材的自动化加工。
数控机床的柔性制造系统(FMS)集成:柔性制造系统(FMS)是将多台数控机床与自动化物料输送系统、仓储系统、计算机控制系统集成的先进制造模式。在 FMS 中,数控机床通过托盘交换系统与自动化物流系统相连,工件可以在不同的机床之间自动流转,实现多品种、小批量零件的高效生产。计算机控制系统负责管理整个系统的生产计划、调度和监控,根据订单需求自动安排加工任务,优化机床的使用和物料的流动。例如,在汽车零部件生产企业中,FMS 可以同时加工发动机缸体、变速箱壳体等多种零件,通过快速更换刀具和调整加工程序,实现不同零件的柔性化生产。FMS 的集成不仅提高了生产效率和设备利用率,还降低了生产成本,增强了企业对市场需求变化的响应能力 。卧式加工中心的分度工作台,实现工件多方位加工。中山多轴数控机床检修
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。佛山大型数控机床检修
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 。佛山大型数控机床检修