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數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用價(jià)值

發(fā)布時(shí)間:2019-12-28  發(fā)布者:禹創(chuàng)重工機(jī)械
  進(jìn)人21世紀(jì),我國(guó)經(jīng)濟(jì)與接軌,進(jìn)人了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。閥門機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī),也遭遇到加人世界貿(mào)易組織后激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力,加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大,并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。數(shù)控機(jī)床正向高速化、化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等方面發(fā)展高速化。新一代數(shù)控機(jī)床為提高生產(chǎn)效率,向速方向發(fā)展,采用新型功能部件(如電主軸、直線電機(jī)、LM直線滾動(dòng)系統(tǒng)等)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15,000r/min以上。計(jì)算機(jī)技術(shù)及其軟件控制技術(shù)在機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)中占的比重越來越大,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件的復(fù)雜化,帶來了機(jī)床系統(tǒng)及其硬件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化,數(shù)控機(jī)床的智能化程度日趨提高化。一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)法),就是一臺(tái)機(jī)床,在0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)法)以下,就是精度機(jī)床。的機(jī)床,要有的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造(CAM)系統(tǒng)的發(fā)展,度已達(dá)到微米級(jí)功能復(fù)合化。工件一次裝夾,能進(jìn)行多種工序復(fù)合加工,可地提高生產(chǎn)效率和加工精度,是機(jī)床一貫追求的。由于產(chǎn)品周期愈來愈短,對(duì)制造速度的要求也相應(yīng)提高,機(jī)床也朝能發(fā)展。機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品,用一臺(tái)電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)。產(chǎn)品對(duì)外觀曲線要求的提高,機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及,機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢(shì)控制智能化。
   隨著人工智能在計(jì)算機(jī)的滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)引人了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)理,不但具有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)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)裙δ?,而且人機(jī)界面極為友好,并具有故障診斷專家系統(tǒng),使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。為日本Muzak公司推出的E-zizith型臥式加工中心,將信息技術(shù)與制造技術(shù)融為一體。在制造過程中,加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)制造、檢測(cè)和響應(yīng)的途徑,已形成將測(cè)量、建模、加工、機(jī)器操作四者融合在一個(gè)系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)信息共享,測(cè)量、建模、加工、操作一體化的4M智能系統(tǒng)體系開放化。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)數(shù)控技術(shù)地更新?lián)Q代。許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用Pc機(jī)豐富的軟硬件資源開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性,并可以較容易地實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
  開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)技術(shù),使編程、操作以及技術(shù)升級(jí)和更新變得簡(jiǎn)單。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng),其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對(duì)外開放的,數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這此開放的資源進(jìn)行系統(tǒng)集成,同時(shí)它也為用戶根據(jù)實(shí)際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來方便,了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的和廣泛應(yīng)用,生產(chǎn)周期縮短。同時(shí),這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級(jí)而升級(jí),而結(jié)構(gòu)可以保持不變驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)移動(dòng)部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷,在機(jī)床主軸(一般為動(dòng)平臺(tái))與機(jī)座(一般為靜平臺(tái))之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),通過控制桿系中桿的長(zhǎng)度使桿系支撐的平臺(tái)獲得相應(yīng)自由度的運(yùn)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量多種功能,滿足復(fù)雜特種零件的加工,具有現(xiàn)代機(jī)器人的模塊化程度高、重量輕和等優(yōu)點(diǎn)并聯(lián)三面數(shù)控鏜孔機(jī)床作為一種新型的加工設(shè)備,已成為當(dāng)前機(jī)床技術(shù)的一個(gè)重要研究方向,受到了機(jī)床行業(yè)的高度重視,被認(rèn)為是“自發(fā)明數(shù)控技術(shù)以來在機(jī)床行業(yè)中最有意義的進(jìn)步”和“21世紀(jì)新一代數(shù)控加工設(shè)備”。
  極端化(大型化和微型化)。、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機(jī)床的支撐。而超加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù),需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備,所以微型機(jī)床包括微切削加工(車、銑、磨)機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需求量正在逐漸增大信息交互網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)來說,使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能,以信息流在車間各個(gè)部門間無阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,又能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理,還可實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)(數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等)。例如,日本Muzak公司推出新一代的加工中心配備了一個(gè)稱為信息塔的外部設(shè)備,包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等,能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障警報(bào)展現(xiàn)、在線幫助排除故障等功能,是的、自主管理的制造單元新型功能部件。為了提高數(shù)控機(jī)床各方面的性能,具有和性的新型功能部件的應(yīng)用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括:高頻電主軸:高頻電主軸是高頻電動(dòng)機(jī)與主軸部件的集成,具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級(jí)調(diào)速等一系列優(yōu)點(diǎn),在各種新型數(shù)控機(jī)床中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用;直線電動(dòng)機(jī):近年來,直線電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛,雖然其價(jià)格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng),但由于負(fù)載變化擾動(dòng)、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用,機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有了提高。公司的臥式加工中心三向驅(qū)動(dòng)均采用兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī);電滾珠絲桿:電滾珠絲桿是伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿的集成,可以簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu),具有傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)性。數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比,增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等,應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置,易于導(dǎo)致出現(xiàn)失效的概率增大;工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和干擾對(duì)數(shù)控機(jī)床的性極為不利,而數(shù)控機(jī)床加工的零件型面較為復(fù)雜,加工周期長(zhǎng),要求平均無故障時(shí)間在2萬小時(shí)以上為了數(shù)控機(jī)床有高的性,就要設(shè)計(jì)系統(tǒng)、嚴(yán)格制造和明確性目標(biāo)以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間在7一10萬小時(shí)以上,國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間僅為10000小時(shí)左右,整機(jī)平均無故障工作時(shí)間達(dá)500小時(shí)以上,而國(guó)內(nèi)只有300小時(shí)。
  極端化(大型化和微型化)。、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機(jī)床的支撐。而超加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù),需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備,所以微型機(jī)床包括微切削加工(車、銑、磨)機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需求量正在逐漸增大信息交互網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)來說,使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能,以信息流在車間各個(gè)部門間無阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,又能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理,還可實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)(數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等)。例如,日本Muzak公司推出新一代的加工中心配備了一個(gè)稱為信息塔的外部設(shè)備,包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等,能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障警報(bào)展現(xiàn)、在線幫助排除故障等功能,是的、自主管理的制造單元新型功能部件。為了提高數(shù)控機(jī)床各方面的性能,具有和性的新型功能部件的應(yīng)用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括:高頻電主軸:高頻電主軸是高頻電動(dòng)機(jī)與主軸部件的集成,具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級(jí)調(diào)速等一系列優(yōu)點(diǎn),在各種新型數(shù)控機(jī)床中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用;直線電動(dòng)機(jī):近年來,直線電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛,雖然其價(jià)格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng),但由于負(fù)載變化擾動(dòng)、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用,機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有了提高。公司的臥式加工中心三向驅(qū)動(dòng)均采用兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī);電滾珠絲桿:電滾珠絲桿是伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿的集成,可以簡(jiǎn)化數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu),具有傳動(dòng)環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)性。數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比,增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等,應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置,易于導(dǎo)致出現(xiàn)失效的概率增大;工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和干擾對(duì)數(shù)控機(jī)床的性極為不利,而數(shù)控機(jī)床加工的零件型面較為復(fù)雜,加工周期長(zhǎng),要求平均無故障時(shí)間在2萬小時(shí)以上為了數(shù)控機(jī)床有高的性,就要設(shè)計(jì)系統(tǒng)、嚴(yán)格制造和明確性目標(biāo)以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間在7一10萬小時(shí)以上,國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間僅為10000小時(shí)左右,整機(jī)平均無故障工作時(shí)間達(dá)500小時(shí)以上,而國(guó)內(nèi)只有300小時(shí)。
  加工過程綠色化。隨著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源約束,制造加工的綠色化越來越重要,而我國(guó)的資源、環(huán)境問題尤為突出。因此,近年來不用或少用冷卻液、實(shí)現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機(jī)床不斷出現(xiàn),并在不斷發(fā)展當(dāng)中在21世紀(jì),綠色制造的大趨勢(shì)將使各種節(jié)能環(huán)保機(jī)床加速發(fā)展,的世界市場(chǎng)。
  多媒體技術(shù)的應(yīng)用。多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體,使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力,因此也對(duì)用戶界面提出了圖形化的要求。合理的人性化的用戶界面地方便了非用戶的使用,人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作,便于藍(lán)咚!編程和編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟 蹤和仿真、不同方向的視圖和局部展現(xiàn)比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。除此以外,在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化,應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測(cè)等,因此有著重大的應(yīng)用價(jià)值。
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