数控机床的发展历程以及数控机床优缺点介绍
数控机床的发展历程以及数控机床优缺点介绍
数控机床是现代制造业中不可或缺的设备，它通过数字指令控制机床的运行，实现了加工过程的自动化和智能化。本文将为您详细介绍数控机床的发展历程、常见问题以及其独特优势。
数控机床，通常被称为NC（Numerical Control），是一种非常常用的机床。数控定义是可编程自动化的形式，由数字、字母和符号控制。该可编程自动化程序主要作用于机床的运行。
换句话说，数控机床是在程序的指令集下控制的机床。在数控方法中，数字构成用于不同类型作业的基本程序指令；因此，将数字控制称为这种编程类型。当作业类型更改时，作业的程序指令也会更改。为每个作业编写新的指令相对比较容易，因此NC在使用中增加了更多的灵活性。
NC技术可以应用于各种操作，例如绘图、装配、检查、钣金加工等。但是，它在金属加工过程（例如车削、钻孔、铣削、成型等）中的应用更加突出。可以加快机械加工操作速度，从而大幅度降低批量制造的成本。
机床的发展历史
1940年，数控技术的发明源于约翰·T·帕森斯（John T. Parsons）的开创性工作，当时他试图通过铣刀提供的坐标运动来自动生成曲线时，开创性的发现了这一方法。在1940年代后期，帕森斯（Parsons）构思了一种使用带有坐标位置系统的打孔卡控制机床的方法。机器定向小幅度移动并产生所需的光洁度。1948年，帕隆斯（Parons）向美国空军展示了这一概念，美国空军赞助了麻省理工学院（MIT）实验室的这一系列项目。经过大量的研究，麻省理工学院在1952年第一个NC原型正式推出，并在第二年证明了NC的潜在的巨大应用前景。
不久，大批机床制造商开始相关研发，并将商用数控单元推向市场。同时，随着麻省理工学院的研究继续进行，他们发现了自动编程工具，即称为APT语言的语言，可用于对NC机器进行编程。APT语言的主要目的是为程序员提供一种手段，使他们可以使用英语之类的语句以更轻松的方式将加工指令传达给机床。APT语言仍在制造业中广泛使用，许多现代编程语言都是基于APT最初的理论延伸过来的。
数控机床的问世
在NC的最初几年中，穿孔带用于将指令通过控制单元馈送到机床。APT语言也标志着计算机数控机床（俗称CNC机床）的到来。另一种语言是PRONTO，是Parick Hanratty发现的，他在GE进行了各种实验，并于1958年发布了该语言。
在CNC机器中，程序被馈送到计算机中，以控制机器的运行。因此，用于读取NC机器中打孔卡的控制单元被CNC机器中的微型计算机所取代。CNC带来了制造业的重大革命。下一步的发展是将计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助设计（CAD）相结合，称为CAD / CAM。
常规数控机床常见的问题
与零件编程有关的错误（要制造零件的编程）：当与要制造的特定零件有关的指令程序写在打孔带上时，语法或数字出现错误的情况非常普遍。机床磁带不能单次独立完成，而是至少需要三遍才能执行正确的程序。零件编程的另一个主要问题是如何实现加工零件所需的最佳步骤顺序。
非最佳速度和进给：对于大多数经济的原材料制造材料来说，应在制造过程中为其提供最佳速度和进给。传统的数控系统无法提供在切割操作过程中更改速度和进给的机会，因此程序员不得不为最坏的情况设置速度和进给，这可能会由于浪费和低质量而导致增加制造成本。这也导致整体过程是在低于最佳生产率的速度进行作业。
穿孔纸带：穿孔纸带本身就是问题，它由纸制成，并在上面写有程序。该胶带易碎并且容易磨损，因此寿命短并且不能足够可靠地重复使用。可以使用其他介质（如Mylar）代替纸张来编写指令程序，但是这些材料非常昂贵。
磁带阅读器不可靠：磁带阅读器从打孔的磁带中读取指令程序，但它被认为是与机床机器的高度不相匹配的硬件组件。当数控机床发生故障时，维护人员首先应该检查的是磁带读取器。
僵化的控制器：传统的数控机床具有固定的不可改变的控制器单元，改变机床的控制是一项艰巨的任务。数控机床中使用的控制器是计算机，它具有高度的灵活性。
重要信息：传统的数控机床无法向操作员和管理者提供重要信息，例如制造的零件数量，工具更换等。
随着数控技术的进步和时间的推移，与数控机床相关的问题已经得到解决，这主要是由于电子技术的进步。当在数控系统中引入微型计算机时，这一变化就变得很明显。计算机对数控系统产生了重大影响，随着计算机的引入，整个技术被称为CNC（计算机数控）技术。对于普通人和工程师来说，自动机床现在被称为CNC机床而不是NC机床。
数控机床的优势
数控机床比机床受欢迎的原因有很多，下面让我们来看一些。
零件程序磁带和磁带读取器：在较旧的CNC机器中，仍然需要零件程序磁带和磁带读取器，但它们仅用于将程序馈入计算机的内存中。一旦程序保存到内存中，就不再需要磁带，并且可以重复使用存储在内存中的程序。这样就消除了构成主要维护问题的磁带和磁带读取器。实际上，最新的CNC机器甚至不需要磁带和磁带读取器，因为指令程序通过计算机的控制面板直接输入到微型计算机或微型计算机中。
编辑程序：由于指令程序保存在计算机内存中，因此可以根据需要进行编辑和更改。因此，CNC系统具有高度的灵活性。还可以在程序中进行必要的更改，以提供可变的速度和进给来制造作业，从而实现经济的制造。甚至可以校正和优化用于CNC机床编程的NC磁带，因为它可以改变刀具路径，速度，进给等。
公制转换： CNC机器允许将在公制中准备的磁带转换为SI度量系统。因此，程序员不必仅由于程序中使用的测量单位不同而重新输入整个指令程序。
高度灵活： CNC机床高度灵活。可以轻松地在程序中进行更改并将其存储为新程序。也可以很容易地引入新的控制选项，例如新的插值方案。在CNC机床上进行更新更容易，而且成本更低。因此，减少了CNC机器过时的风险。
更容易编程：数控机床中的编程程序使用的是具有类似于普通英语语句的语言。程序员可以轻松掌握数控编程语言，并将其用于各种加工作业。程序员可以设置作业的各种尺寸，要执行的加工操作及其顺序，每次切割操作中要去除的金属量，切割速度等。指令程序按照原材料的可用尺寸，以及最终完成工作所需的表面光洁度来设定。一些程序被存储在数控机床中，程序员可以在需要时随时调取并使用它们。