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我国数控机床未来开展的十二种大趋势
发布时间:2017-12-19 点击: 次   编辑:admin

  

现在,数控机床的开展一日千里,高速化、高精度化、复合化、智能化、敞开化、并联驱动化、网络化、极点化、绿色化已成为数控机床开展的趋势和方向。我国作为一个制作大国,首要仍是依托劳作力、价格、资源等方面的比较优势,而在产品的技能创新与自主开发方面与国外同行的距离还很大。我国的数控工业不能安于现状,应该抓住机会不断开展,尽力开展自己的先进技能,加大技能创新与人才训练力度,前进企业归纳效劳才干,尽力缩短与发达国家之间的距离。力求提前完结数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制作的改变,完结从我国制作到我国创造、从制作大国到制作强国的改变。

1、高速化

跟着轿车、国防、航空、航天等工业的高速开展以及铝合金等新材料的运用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。

(1)主轴转速:机床选用电主轴(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,最大进给率到达240m/min且可取得杂乱型面的精确加工;

(3)运算速度:微处理器的敏捷开展为数控体系向高速、高精度方向开展供给了确保,开宣布CPU已开展到32位以及64位的数控体系,频率前进到几百兆赫、上千兆赫。因为运算速度的极大前进,使妥当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能取得高达24~240m/min的进给速度;

(4)换刀速度:现在国外先进加工中心刀具沟通时刻遍及已在1s左右,高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库规划成篮子款式,以主轴为轴心,刀具在圆周安置,其刀到刀的换刀时刻仅0.9s。

2、高精度化

数控机床精度的要求现在现已不局限于静态的几许精度,机床的运动精度、热变形以及对振荡的监测和补偿越来越取得重视。

(1)前进CNC体系操控精度:选用高速插补技能,以细小程序段完结接连进给,使CNC操控单位精细化,并选用高分辨率方位检测设备,前进方位检测精度(日本已开发装有106脉冲/转的内藏方位检测器的沟通伺服电机,其方位检测精度可到达0.01μm/脉冲),方位伺服体系选用前馈操控与非线性操控等方法;

(2)选用差错补偿技能:选用反向空隙补偿、丝杆螺距差错补偿和刀具差错补偿等技能,对设备的热变形差错和空间差错进行归纳补偿。研讨结果表明,归纳差错补偿技能的运用可将加工差错削减60%~80%;

(3)选用网格查看和前进加工中心的运动轨道精度,并经过仿真猜测机床的加工精度,以确保机床的定位精度和重复定位精度,使其功用长时刻安稳,能够在不同运转条件下完结多种加工使命,并确保零件的加工质量。

3、功用复合化

复合机床的意义是指在一台机床上完结或尽可能完结从毛坯至制品的多种要素加工。依据其结构特色可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等;工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。选用复合机床进行加工,削减了工件装卸、替换和调整刀具的辅佐时刻以及中心进程中发作的差错,前进了零件加工精度,缩短了产品制作周期,前进了出产功率和制作商的市场反应才干,相关于传统的工序涣散的出产方法具有显着的优势。

加工进程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化开展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构,该加工中心能够完结车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序,可完结杂乱零件的悉数加工。跟着现代机械加工要求的不断前进,许多的多轴联动数控机床越来越遭到各大企业的欢迎。在2005年我国世界机床展览会(CIMT2005)上,国内外制作商展出了方式各异的多轴加工机床(包含双主轴、双刀架、9轴操控等)以及可完结4~5轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。

4、操控智能化

跟着人工智能技能的开展,为了满意制作业出产柔性化、制作主动化的开展需求,数控机床的智能化程度在不断前进。详细体现在以下几个方面:

(1)加工进程自习惯操控技能:经过监测加工进程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,运用传统的或现代的算法进行辨认,以辩识出刀具的受力、磨损、破损状况及机床加工的安稳性状况,并依据这些状况实时调整加工参数(主轴转速、进给速度)和加工指令,使设备处于最佳运转状况,以前进加工精度、下降加工外表粗糙度并前进设备运转的安全性;

(2)加工参数的智能优化与挑选:将工艺专家或技师的经历、零件加工的一般与特别规则,用现代智能方法,结构依据专家体系或依据模型的“加工参数的智能优化与挑选器”,运用它取得优化的加工参数,然后到达前进编程功率和加工工艺水平、缩短出产准备时刻的意图;

(3)智能毛病自确诊与自修正技能:依据已有的毛病信息,运用现代智能方法完结毛病的快速精断定位;

(4)智能毛病回放和毛病仿真技能:能够完好记载体系的各种信息,对数控机床发作的各种过错和事端进行回放和仿真,用以断定过错引起的原因,找出解决问题的方法,堆集出产经历;

(5)智能化沟通伺服驱动设备:能主动辨认负载,并主动调整参数的智能化伺服体系,包含智能主轴沟通驱动设备和智能化进给伺服设备。这种驱动设备能主动辨认电机及负载的转动惯量,并主动对操控体系参数进行优化和调整,使驱动体系取得最佳运转;

(6)智能4M数控体系:在制作进程中,加工、检测一体化是完结快速制作、快速检测和快速呼应的有效途径,将丈量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个体系中,完结信息同享,促进丈量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

5、德体系敞开化

(1)向未来技能敞开:因为软硬件接口都遵从公认的规范协议,只需少数的从头规划和调整,新一代的通用软硬件资源就可能被现有体系所选用、吸收和兼容,这就意味着体系的开发费用将大大下降而体系功用与可靠性将不断改进并处于长生命周期;

(2)向用户特别要求敞开:更新产品、扩大功用、供给硬软件产品的各种组合以满意特别运用要求;

(3)数控规范的树立:世界上正在研讨和拟定一种新的CNC体系规范ISO14649(STEP-NC),以供给一种不依靠于详细体系的中性机制,能够描绘产品整个生命周期内的一致数据模型,然后完结整个制作进程乃至各个工业范畴产品信息的规范化。规范化的编程言语,国际巨子的“我国梦”与本乡企业的,既便利用户运用,又下降了和操作功率直接有关的劳作耗费。

6、驱动并联化

并联运动机床克服了传统机床串联组织移动部件质量大、体系刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不行等固有缺点,在机床主轴(一般为动渠道)与机座(一般为静渠道)之间选用多杆并联联接组织驱动,经过操控杆系中杆的长度使杆系支撑的渠道取得相应自由度的运动,可完结多坐标联动数控加工、安装和丈量多种功用,更能满意杂乱特种零件的加工,具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等长处。并联机床作为一种新式的加工设备,已成为当时机床技能的一个重要研讨方向,遭到了世界机床职业的高度重视,被认为是“自创造数控技能以来在机床职业中最有意义的前进”和“21世纪新一代数控加工设备”。

7、极点化(大型化和微型化)

国防、航空、航天事业的开展和动力等基础工业装备的大型化需求大型且功用杰出的数控机床的支撑。而超精细加工技能和微纳米技能是21世纪的战略技能,需开展能习惯细小型尺度和微纳米加工精度的新式制作工艺和装备,所以微型机床包含微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。

8、信息交互网络化

关于面对剧烈竞赛的企业来说,使数控机床具有双向、高速的联网通讯功用,我国数控机床未来以确保信息流在车间各个部门间四通八达是非常重要的。既能够完结网络资源同享,又能完结数控机床的长途监督、操控、训练、教育、办理,还可完结数控装备的数字化效劳(数控机床毛病的长途确诊、保护等)。例如,日本Mazak公司推出新一代的加工中心装备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备,包含计算机、手机、机外和机内摄像头号,能够完结语音、图形、视像和文本的通讯毛病报警显现、在线协助排除毛病等功用,是独立的、自主办理的制作单元。

9、新式功用部件

为了前进数控机床各方面的功用,具有高精度和高可靠性的新式功用部件的运用成为必定。具有代表性的新式功用部件包含:

(1)高频电主轴:高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成,具有体积小、转速高、可无级调速等一系列长处,在各种新式数控机床中现已取得广泛的运用;

(2)直线电动机:近年来,直线电动机的运用日益广泛,尽管其价格高于传统的伺服体系,但因为负载改变扰动、热变形补偿、开展的十二种大趋势隔磁和防护等要害技能的运用,机械传动结构得到简化,机床的动态功用有了前进。如:西门子公司出产的1FN1系列三相沟通永磁式同步直线电动机已开端广泛运用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态功用和运动精度要求高的机床等;德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均选用两个直线电动机;

(3)电滚珠丝杆:电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成,能够大大简化数控机床的结构,具有传动环节少、结构紧凑等一系列长处。

10、高可靠性

数控机床与传统机床比较,增加了数控体系和相应的监控设备等,运用了许多的电气、液压和机电设备,易于导致呈现失效的概率增大;工业电网电压的动摇和搅扰对数控机床的可靠性极为晦气,而数控机床加工的零件型面较为杂乱,加工周期长,要求均匀无毛病时刻在2万小时以上。为了确保数控机床有高的可靠性,就要精心规划体系、严厉制作和清晰可靠性方针以及经过修理剖析毛病形式并找出薄弱环节。国外数控体系均匀无毛病时刻在7~10万小时以上,国产数控体系均匀无毛病时刻仅为10000小时左右,国外整机均匀无毛病工作时刻达800小时以上,而国内最高只要300小时。

11、加工进程绿色化

跟着日趋严厉的环境与资源束缚,制作加工的绿色化越来越重要,而我国的资源、环境问题尤为杰出。因而,近年来不必或少用冷却液、完结干切削、半干切削节能环保的机床不断呈现,并在不断开展傍边。在21世纪,绿色制作的大趋势将使各种节能环保机床加快开展,占据更多的世界市场。

12、多媒体技能的运用

多媒体技能集计算机、声像和通讯技能于一体,使计算机具有归纳处理声响、文字、图画和视频信息的才干,因而也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地便利了非专业用户的运用,人们能够经过窗口和菜单进行操作,便于蓝图编程和快速编程、三维五颜六色立体动态图形显现、图形模仿、图形动态盯梢和仿真、不同方向的视图和部分显现份额缩放功用的完结。除此以外,在数控技能范畴运用多媒体技能能够做到信息处理归纳化、智能化,运用于实时监控体系和出产现场设备的毛病确诊、出产进程参数监测等,因而有着严重的运用价值。

国产数控机床缺少核心技能,从高功用数控体系到要害功用部件根本都依靠进口,即便近几年有些国内制作商艰难地创出了自己的品牌,但其产品的功用、功用的可靠性仍然与国外产品有必定距离。近几年国产数控机床制作商经过技能引进、海内外并购重组以及国外收购等取得了一些先进数控技能,但缺少对机床结构与精度、可靠性、人性化规划等基础性技能的研讨,忽视了自主开发才干的培养,国产数控机床的技能水平、功用和质量与国外还有较大距离,相同难以得到大多数用户的认可。

一些国产数控机床制作商不行重视全体工艺与制作水平的前进,加工手法根本以一般机床与低效刀具为主,安装调试彻底靠手艺,加工质量在出产进展的紧逼下不能得到安稳与前进。别的许多国产数控机床制作商的出产办理仍然沿袭原始的手艺台账办理方式,工艺水平和办理功率低下使得企业无法构成满足出产规模。如国外机床制作商能做到每周装调出产品,而国内的出产周期过长且很难操控。因而我们在引进技能的一起应留意加强本身工艺技能改造和办理水平的进步。

因为数控机床工业开展敏捷,一部分企业不管长远利益,对前进本身的归纳效劳水平不行重视,乃至对效劳缺少真实的了解,只重视推销而不重视售前与售后效劳。有些企业派出的人员对出产的数控机床缺少满足了解,不会运用或运用欠好数控机床,更不能辅导用户运用好机床;有的对先进高效刀具缺少根本了解,不能供给较好的工艺解决方案,用户天然对制作商缺少决心。制作商的效劳应从研讨用户的加工产品、工艺、出产类型、质量要求下手,协助用户进行设备选型,引荐先进工艺与工辅具,装备专业的训练人员和杰出的训练环境,协助用户发挥机床的最大效益、加工出高质量的终究产品,这样才干逐渐得到用户的认同,前进国产数控机床的市场占有率。
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