数控机床的发展

随着数控技术的迅速发展，数控机床已从过去自动的单能机向自动的多能机（加工中心）发展，从刚性连接的自动生产线向柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）发展。

目前，数控机床正在向高速度、高精度、高度自动化的方向发展，即：

（1）机床本身：主轴转速及工作台进给高速化； 自动换刀快速化；工件装卸自动化及快速化；加工表面高精度化；控制系统功能多样化；切削刀具强硬化。 目前，加工中心的主轴转速可达5000～6000 r/min，有的已达40000 r/min；切削进给速度为1～2 m/min，快速移动速度可达33 m/min，并逐步靠近50 m/min；换刀时间为1～2 s，有的已达0.5 s；加工精度可达IT7，有的可达IT6。

（2）控制技术：程序设计简易化；提高系统可靠性；增大记忆容量，加快数据处理能力；交互对话式，加工资料库式，图形资料库式；经济型数控系统的开发。

近年来，在数控机床的基础上配备自动上下料装置或工业机器人及其他一些外围设备（如监控装置、检测装置、单元控制器等）就构成了柔性制造单元（FMC）。如图10-25所示是由数控机床、工业机器人和其他外围设备构成的柔性制造单元。它以数控机床为主体，对零件进行加工，工业机器人负责从机床和工作台架上装卸工件。工作台架用于存放待加工的或已加工的工件，并具有自动循环功能，将堆放的工件自动移至所需的位置。监控装置则对数控机床的工作状态进行监视和控制，发现故障（如过载、刀具损坏等）立即停机。检测装置根据传感器对工件检测的数据与系统的检测信息进行比较，判断是否合格，若不合格，便将数据反馈给机床，以修正加工信息。单元控制器将柔性制造单元中的数控机床、工业机器人和其他有关设备有机地联系在一起，实现对整个制造单元的控制。

图10-25　柔性制造单元

柔性制造单元具有相对的独立性，它既可以作为大型制造系统中的基本模块，能完整地完成大系统中的一个规定功能；也可以作为独立运行的生产设备单独承担任务，进行自动加工。在现代科学技术的推动下，根据需要可将柔性制造单元（FMC）进一步发展为柔性制造系统（FMS）。随着柔性加工技术、计算机辅助技术及信息技术的发展，现代机械制造业进入了全面自动化阶段，机械制造的柔性自动化也进一步发展到更高的阶段—计算机集成制造系统（CIMS）。它是FMC和FMS的高度发展，可使企业实现整体优化和生产的自动化。

总之，从单能机和刚性自动线开始，发达国家的生产自动化已走过了数控机床（CNC）、加工中心（MC）、柔性制造单元（（FMC）和柔性制造系统（FMS）， 目前正向计算机集成制造系统（CIMS）发展，并已取得了初步成功。而我国就总体来讲，仍处于数控机床和加工中心的发展阶段。随着数控技术向着采用32位芯片、多CPU、模块化结构、通用程序语言、标准化通信协议、多功能和智能化等高档系统的发展，数控机床将有更为广阔的应用前景，柔性制造系统和计算机集成制造系统也将会有更快的发展。

复习思考题

1.叙述用数控机床加工零件的过程。

2.数控机床由哪几部分组成？各有什么作用？

3.什么是开环、 闭环和半闭环控制系统？其优缺点有哪些？各适用于什么场合？

4.什么是插补运算？试述插补运算的必要性。

5.数控编程的分类及其过程是什么？

6.数控编程的程序结构与格式是什么？

7.数控加工中心与数控机床的区别是什么？数控加工中心有何特点？

8.简述生产自动化发展的过程及数控机床的发展方向。