机床产品创新及其历史回顾
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1、1948年美国空军部门为制造飞机杂零件,研究四年,於1952年试制出世界第一台数控铣床,立即生产100台交付军工使用。
在成果上显示了它是社会需求、科技水平、人员素质三者的结晶;在技术上则显示出机电一体化机床在控制方面的巨大创新。
数控机床种类繁多,一般将数控机床分为16大类:数控车床(含有铣削功能的车削中心)数控铣床(含铣削中心)数控铿床以铣程削为主的加工中心.数控磨床(含磨削中心)数控钻床(含钻削中心)数控拉床数控刨床数控切断机床数控齿轮加工机床数控激光加工机床数控电火花线切割机床数控电火花成型机床(含电加工中心) 数控板村成型加工机床数控管料成型加工机床其他数控机床2.数控机床的发展趋势2.1 高速化随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。
(1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转速达200000r/min;(2)进给率:在分辨率为0.01μm时,最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工;(3)运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障,开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统,频率提高到几百兆赫、上千兆赫。
由于运算速度的极大提高,使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24~240m/min的进给速度;(4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右,高的已达0.5s。
德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式,以主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅0.9s。
2.2 高精度化数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。
(1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使CNC控制单位精细化,并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲),位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;(2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。
关于各个国家的数控机床的发展历史Newly compiled on November 23, 2020关于各个国家的数控机床的发展历史数控机床是由美国发明家约翰·帕森斯上个世纪发明的。
随着电子信息技术的发展,世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代,其中数控机床就是代表产品之一。
数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。
它为国民经济各个部门提供装备和手段,具有无限放大的经济与社会效应。
欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程,而中国从20世纪80年代开始起步,仍处于发展阶段。
美国发展美国政府重视机床工业,美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费,且网罗世界人才,特别讲究"效率"和"创新",注重基础科研。
因而在机床技术上不断创新,如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。
由于美国首先结合汽车、轴承生产需求,充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线,而且电子、计算机技术在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实,且一贯重视科研和创新,故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。
当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床,其存在的教训是,偏重于基础科研,忽视应用技术,且在上世纪80代政府一度放松了引导,致使数控机床产量增加缓慢,于1982年被后进的日本超过,并大量进口。
从90年代起,纠正过去偏向,数控机床技术上转向实用,产量又逐渐上升。
德国发展德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。
于1956年研制出第一台数控机床后,德国特别注重科学试验,理论与实际相结合,基础科研与应用技术科研并重。
企业与大学科研部门紧密合作,对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。
稳中求进谋发展创新求变促转型——“机床产品创新与设计高峰论坛”助力创新制造余捷【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】4页(P20-23)【作者】余捷【作者单位】【正文语种】中文创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程,这个词汇起源于拉丁语,它原意有三层含义,一是更新,二是创造新的东西,三是改变。
一个民族想要走在时代的前列,创新是其发展的不竭动力;同样一个行业想要不断进步、不断超越,创新也是必不可少的催化剂。
2012年6月13 日,机床杂志社《制造技术与机床》月刊借CIMES2012之东风,在北京新国际展览中心W-202会议室举办“机床产品创新与设计高峰论坛”。
中国机床总公司副总经理董刚、同济大学张曙教授的到场为论坛增色不少;威腾斯坦、湖南海捷、Delcam等多家客户的演讲精彩纷呈,吸引了众多参展人员以及参观者前来听会,在当天下午的会场上空掀起了一股以机床产品创新设计为主基调的旋风。
致辞——中国机床总公司副总经理董刚中国机床总公司副总经理董刚代表展会的主办方致辞,他首先总体介绍了一下本届展会的情况:CIMES2012规模空前,无论是展商数量、观众数量还是展出面积上,都超过上届,展品范围囊括金属切削与成形机床、金属板材与管材加工技术及设备、特种加工机械设备、专用与特种机床、切削工具、机床附件与配件、功能部件及组件、磨料磨具、精密测量技术及设备、热加工与热处理技术与设备、铸造与锻造技术及设备、焊接与切割技术及设备等众多领域。
CIMES2012必将成为本年度继德国及美国机械展览之后,2012年度您不容错过的世界第三大机床工具类展览会。
提及了此次展会最大的亮点,无疑就是首次开设专家门诊,每天安排2位专家现场答疑,有北京机床研究所副总工程师、研究员级高工盛伯浩,全国金属切削机床标准化技术委员会副主任、国家机床质量监督检测中心主任赵钦志,南京理工大学教授、重大专项办公室总体专家组专家冯虎田博士,成都工具研究所原副所长、研究员级高工赵炳桢。
一周解一惑系列:全球数控系统演进简史与中国国产化之路2023年03月26日➢本周关注:宏华数科、铁建重工、中铁工业、科德数控、华中数控。
➢ 数控机床集电子/计算机/控制/信息技术为一体。
数控机床采用数字编程、程序执行、伺服控制等技术,实现按照零件图样编制的数字化加工程序自动控制机床的轨迹运动和运行,从此NC 技术就使得机床与电子、计算机、控制、信息等技术的发展密不可分。
随后,为了解决NC 程序编制的自动化问题,采用计算机代替手工的自动编程工具(APT )和方法成为关键技术,计算机辅助设计/制造(CAD /CAM )技术也随之得到快速发展和普及应用。
可以说,制造数字化肇始于数控机床及其核心数字控制技术的诞生。
数控系统(CNC 系统)是数控机床的重要部分,有数控程序、输入输出设备、CNC 装备(核心)、可编程控制器(plc )、主轴驱动单元和给进驱动单元(包括检测装备)等组成。
数控系统随着计算机技术的发展而进步。
➢ 数控系统在AI 赋能下有望加快插补技术进步。
数控系统完成诸多信息的存储和处理的工作,并将信息的处理结果以控制信号的形式传给后续的伺服电机,这些控制信号的工作效果依赖于两大核心技术:①曲线曲面的插补运算,②机床多轴的运动控制。
高性能的坐标轴进给伺服装置构成了实现多轴联动控制的物理基础。
现代数控机床普遍采用数字计算机通过软件实现轨迹插补。
当前5轴联动插补可高效方便地实现各种复杂曲线和曲面插补的功能,并进一步发展样条插补和先进的速度、加速度、加速度变化率(Jerk )等控制功能,是高速度、高精度、高动态响应加工的核心技术。
未来,数控系统还将发展自由曲面直接插补功能(SDI )并可望与基于人工智能和数字孪生的走刀轨迹规划相结合,在考虑多轴联动动力学模型以及轨迹误差和速度约束条件下,实现由3D 模型驱动的刀轨生成和最优控制的多轴联动直接插补。
➢ 当下我国高端数控系统处在创新链链产业链加快融合阶段。
机械加工机床发展史根据国家制定的机床型号编制方法,机床分为11大类:车床,钻床,镗床,磨床,齿轮加工机床,螺纹加工机床,铣床,刨插床,拉床,锯床和其他机床。
在每一类机床中,又按工艺范围,布局型式和结构性能分为若干组,每一组又分为若干个系列。
但是金粉们对这些机床的发展史都了解吗?今天聊一下车床、镗床、铣床、刨床、磨床、钻床的历史故事。
一、车床车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。
车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
1、古代滑轮、弓形杆的“弓车床”。
早在古埃及时代,人们已经发明了将木材绕着它的中心轴旋转时用刀具进行车削的技术。
起初,人们是用两根立木作为支架,架起要车削的木材,利用树枝的弹力把绳索卷到木材上,靠手拉或脚踏拉动绳子转动木材,并手持刀具而进行切削。
这种古老的方法逐渐演化,发展成了在滑轮上绕二三圈绳子,绳子架在弯成弓形的弹性杆上,来回推拉弓使加工物体旋转从而进行车削,这便是“弓车床”。
2、中世纪曲轴、飞轮传动的“脚踏车床”。
到了中世纪,有人设计出了用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮,再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”。
16世纪中叶,法国有一个叫贝松的设计师设计了一种用螺丝杠使刀具滑动的车螺丝用的车床,可惜的是,这种车床并没有推广使用。
3、十八世纪诞生了床头箱、卡盘。
到了18世纪,又有人设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴,可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上,并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱,床头箱是一个用于夹持工件的卡盘。
4、1797年英国人莫兹利发明了划时代的刀架车床,这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮。
莫兹利生于1771年,18岁的时候,他是发明家布拉默的得力助手。
据说,布拉默原先一直是干农活的,16岁那年因一次事故致使右踝伤残,才不得不改行从事机动性不强的木工活。
机床发展史世界上最早出现的机床是在公元二千多年时的树木车床。
在工作时用脚踏绳索下端的套圈,利用树枝的弹性通过绳索带动工件旋转,用石片或其他东西作为刀具,对工件进行切削。
这便是机床最早的雏形。
到了十五世纪,由于制造钟表和武器的需要,出现了加工螺纹的齿轮的机床。
还有用于加工炮筒的镗床,十七世纪,由于军事上的需要,大炮制造业迅速发展,镗床得到了进一步的发展。
中世纪时期,有人设计出了利用脚踏板通过曲轴带动飞轮旋转,再由飞轮带动主轴旋转的“脚踏车床”,到十六世纪中叶,法国一个叫贝松的设计师设计出了一种用使用螺丝杠使刀具移动来车螺纹的车床,不过这种车床在当时并没有得到推广。
十八世纪的工业革命进一步推动了机床技术的发展。
1775年,威尔金森发明了世界上第一台能够进行精密加工的镗床。
这种镗床用的是空心圆筒形镗杆,两端都安装在轴承上[1]。
镗床为蒸汽机的发展做出了重要的贡献,从此,机床逐渐用蒸汽机作为动力。
而在机床上,人们已经开始设计出床头箱、卡盘,从原来的旋转工件发展到旋转床头箱[2]。
1797年,英国的莫利兹设计出了一种用丝杠传动刀架的车床,这种车床能够实现自动进给和加工螺纹,被视为划时代的机床结构。
莫利兹也因此被称为“英国机床工业之父”。
十九世纪,由于纺织业,交通运输机械和武器制造业的大力发展,各种各样的机床开始广泛出现。
1800年,莫利兹改进了原来的刀架车床,采用更换齿轮的方法使得进给速度的加工螺纹的螺距可以改变。
1817年,一位英国人罗伯茨设计出了可以通过四级带轮的背轮机构来改变主轴转速的车床。
此后,更大型的车床出现了。
同时,工业的发展对于机械化自动化的要求越来越高,在这种需求下,美国的菲奇在1845年设计出了转塔车床,三年后,美国又出现了回轮车床[5]。
到了1873年,美国的斯潘塞相继研制出了单轴自动车床和三轴自动车床。
到了二十世纪初出现了有单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。
十九世纪人们对于镗床的改进也在不断进行。
数控机床的发展史论文摘要:机床是一个国家制造业水平高低的象征,但是目前我国的数控机床的技术还远落后于世界的先进技术水平,作为学生的我们应该本着认真学习的态度学好机械设计这门课程,提高自己的科学素养,接下来我将介绍一下我对数控机床发展史的认识。
关键词:数控机床发展组成分类特点功能20世纪中期,随着电子技术的发展,自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现,给自动化技术带来了新的概念,用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制,推动了机床自动化的发展。
数控机床的发展史第一代: 1952年 ,电子管控制第二代:1959年,出现了晶体管控制的“加工中心”;第三代:1965年,出现了小规模集成电路。
使数控系统的可靠性得到了进一步的提高;第四代:1967年以计算机作为控制单元的数控制系统。
FMS (Flexible Manufacturing System) ,柔性制造系统。
第五代:1970年,美国英特尔开发使用了微处理器。
CNC。
采用数字技术进行机械加工,最早是在40年代初,由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司(ParsonsCorporation)实现的。
他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时,利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理,并考虑到刀具直径对加工路线的影响,使得加工精度达到±0.0381mm(±0.0015in),达到了当时的最高水平。
1952年,麻省理工学院在一台立式铣床上,装上了一套试验性的数控系统,成功地实现了同时控制三轴的运动。
这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。
这台机床是一台试验性机床,到了1954年11月,在派尔逊斯专利的基础上,第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司(Bendix-Cooperation)正式生产出来。
在此以后,从1960年开始,其他一些工业国家,如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。
数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床,因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。
关于各个国家的数控机床的发展历史文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]关于各个国家的数控机床的发展历史数控机床是由美国发明家约翰·帕森斯上个世纪发明的。
随着电子信息技术的发展,世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代,其中数控机床就是代表产品之一。
数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。
它为国民经济各个部门提供装备和手段,具有无限放大的经济与社会效应。
欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程,而中国从20世纪80年代开始起步,仍处于发展阶段。
美国发展美国政府重视机床工业,美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费,且网罗世界人才,特别讲究"效率"和"创新",注重基础科研。
因而在机床技术上不断创新,如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。
由于美国首先结合汽车、轴承生产需求,充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线,而且电子、计算机技术在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实,且一贯重视科研和创新,故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。
当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床,其存在的教训是,偏重于基础科研,忽视应用技术,且在上世纪80代政府一度放松了引导,致使数控机床产量增加缓慢,于1982年被后进的日本超过,并大量进口。
从90年代起,纠正过去偏向,数控机床技术上转向实用,产量又逐渐上升。
德国发展德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。
于1956年研制出第一台数控机床后,德国特别注重科学试验,理论与实际相结合,基础科研与应用技术科研并重。
企业与大学科研部门紧密合作,对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究,在质量上精益求精。