國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的五大方向
國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床走過(guò)了50年發(fā)展的漫長(zhǎng)歷程，在近10年來(lái)得到了較快發(fā)展，特別是得到了政府的重視，設(shè)立了重大技術(shù)攻關(guān)專(zhuān)項(xiàng)，有效地促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。下面小編為大家整理了關(guān)于國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的五大方向的相關(guān)介紹，大家可以參考一下。
目前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可供品種達(dá)1500多種，2010年數(shù)控金屬切削機(jī)床保有量約為150萬(wàn)臺(tái)(其中進(jìn)口超過(guò)40萬(wàn)臺(tái))，僅金屬切削機(jī)床的年產(chǎn)量就超過(guò)了16萬(wàn)臺(tái)、2011年1~10月份累計(jì)達(dá)到21.8萬(wàn)臺(tái)、全年可達(dá)到25萬(wàn)臺(tái)左右。國(guó)產(chǎn)品牌數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和價(jià)值占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)50%以上。在代表先進(jìn)技術(shù)水平的五軸聯(lián)動(dòng)和復(fù)合加工中心、數(shù)控系統(tǒng)和其他配套技術(shù)產(chǎn)品方面也都取得了新進(jìn)展。本文主要圍繞數(shù)控技術(shù)發(fā)展與差距展開(kāi)討論。
追求高生產(chǎn)率
為了追求機(jī)械制造的高生產(chǎn)率，促進(jìn)數(shù)控設(shè)備向加工復(fù)合化(工序復(fù)合和工藝復(fù)合)、高速化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、工藝參數(shù)優(yōu)化方向發(fā)展。
1復(fù)合化
數(shù)控機(jī)床復(fù)合加工，主要指工序集中化、復(fù)合化和工藝復(fù)合化。
1.1工序集中化、復(fù)合化
自從20世紀(jì)70年代末，隨著三聯(lián)動(dòng)加工中心開(kāi)始用于機(jī)械制造，開(kāi)始進(jìn)入機(jī)械加工工序集中化時(shí)代。20世紀(jì)80年代，我國(guó)自制的三聯(lián)動(dòng)加工中心也開(kāi)始在機(jī)械制造中得到應(yīng)用，主要是用于箱體件和模具加工。在一次裝卡中就可以實(shí)現(xiàn)鏜、銑、鉆、攻絲等多道工序，提高了加工效率和精度。
1.2工藝復(fù)合
工藝復(fù)合加工在國(guó)內(nèi)還不多見(jiàn)。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)SCHIESS公司開(kāi)發(fā)的VTM3501立式車(chē)銑磨及激光淬火復(fù)合加工中心。可實(shí)現(xiàn)車(chē)、鏜、鉆、攻絲、銑、磨及激光淬火等加工。該機(jī)床把冷加工工藝和熱加工工藝復(fù)合在一起，大幅提高了生產(chǎn)效率。
2高速化
為實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工高速化，傳動(dòng)系統(tǒng)采用直驅(qū)技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)采用高速運(yùn)算處理技術(shù)。
2.1直驅(qū)技術(shù)
為了提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)部件逐步采用直驅(qū)技術(shù)。主軸采用電主軸直驅(qū)，進(jìn)給采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用力矩電機(jī)直驅(qū)，五軸聯(lián)動(dòng)的擺角萬(wàn)能頭采用力矩電機(jī)直驅(qū)等。
2.2數(shù)控系統(tǒng)高速運(yùn)算處理技術(shù)
高速直驅(qū)進(jìn)給要求數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算速度快，采樣周期短，具有足夠的超前路徑加(減)速優(yōu)化程序段預(yù)處理能力。較先進(jìn)的.數(shù)控系統(tǒng)可預(yù)處理幾千和幾萬(wàn)個(gè)程序段。在多軸聯(lián)動(dòng)控制時(shí)可根據(jù)預(yù)處理緩沖區(qū)的G代碼進(jìn)行加減速優(yōu)化處理。為保證加工速度，第六代數(shù)控系統(tǒng)每秒可進(jìn)行2000~10000次進(jìn)給速度改變。
3智能化
為追求數(shù)控機(jī)床加工效率和加工質(zhì)量，數(shù)控系統(tǒng)不但有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、自學(xué)習(xí)控制、工藝參數(shù)自動(dòng)生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)戎悄芑δ�，并有故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨于完善。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)智能化，能自動(dòng)感知負(fù)載變化，自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。
國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)正在努力朝智能化方向發(fā)展，引入了一些智能化技術(shù)。比如華中的“中華8型”和凱恩帝K1000TIV型等，數(shù)控系統(tǒng)都具有自診斷功能、狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示和故障實(shí)時(shí)報(bào)警等智能化功能，并都在進(jìn)一步豐富和完善智能化技術(shù)。
4開(kāi)放化和網(wǎng)絡(luò)化
數(shù)控裝置的開(kāi)放化可以更容易地實(shí)現(xiàn)智能化網(wǎng)絡(luò)化制造，有效地促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。
4.1開(kāi)放化
開(kāi)放式數(shù)控裝置是指硬件、軟件和總線對(duì)用戶(hù)是開(kāi)放的。開(kāi)放式數(shù)控裝置最主要的優(yōu)點(diǎn)是具有更好的通用性、靈活性、適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，可以滿(mǎn)足用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)的要求。
4.2網(wǎng)絡(luò)化
網(wǎng)絡(luò)化有利于信息共享和提高生產(chǎn)效率。有資料介紹在多品種小批量生產(chǎn)中，1臺(tái)數(shù)控機(jī)床用于切削的時(shí)間只占機(jī)動(dòng)時(shí)間的25%~35%，聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)后，可以提高到60%~65%。
5優(yōu)化工藝參數(shù)提高效率
數(shù)控加工采用的工藝參數(shù)是否合理，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和保證加工質(zhì)量非常重要，必須逐步進(jìn)行優(yōu)化并建立工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。
我國(guó)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)該提供這方面的技術(shù)和服務(wù)。采用工藝優(yōu)化參數(shù)不但可以提高生產(chǎn)效率和提高加工質(zhì)量，而且對(duì)節(jié)省材料、節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色制造有著重要意義。
追求高精度高質(zhì)量
追求數(shù)控機(jī)床加工工件的高精度和高質(zhì)量。首先數(shù)控機(jī)床本身必須具有這樣的性能。為此，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)和布局上，在材料選用上必須考慮到提高剛性和承載能力，以保證實(shí)現(xiàn)高精度;同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)量傳感器等也必須具有高分辨率、高精度的性能，才能滿(mǎn)足加工工件高精度、高質(zhì)量的要求。
1結(jié)構(gòu)布局
為了實(shí)現(xiàn)功能和提高剛性，數(shù)控車(chē)床、車(chē)削中心、立式加工中心、臥式加工中心、龍門(mén)加工中心、車(chē)銑復(fù)合加工中心等在結(jié)構(gòu)布局方面發(fā)生了深刻變化。
2采用新材料提高剛性
用于數(shù)控機(jī)床的優(yōu)質(zhì)新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，有利于提高數(shù)控機(jī)床整體剛性和精度，非常重要。
此外，還有資料顯示，蜂窩狀材料、水泥材料、天然花崗巖石材等也有用于數(shù)控設(shè)備的情況。重視新型材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，必然使機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能發(fā)生變革。
3高精度插補(bǔ)數(shù)控系統(tǒng)
高位數(shù)CPU(64位)在數(shù)控裝置上的應(yīng)用，高速納米級(jí)插補(bǔ)運(yùn)算、高分辨率伺服等功能為提高數(shù)控機(jī)床精度做出重要貢獻(xiàn)。
在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的CPU，從20世紀(jì)80年代的16位發(fā)展到現(xiàn)在的64位，其頻率也從原來(lái)的5MHZ、10MHZ提高到上千MHZ。CPU的發(fā)展進(jìn)一步提高了運(yùn)算速度和分辨率(0.1μm、0.01μm)。國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)始采用64位CPU，可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精度插補(bǔ)，但與國(guó)外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相比還有距離。
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