數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策(編輯修改稿)
2025-02-02 07:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 都對(duì)加工裝備提 出了高速、高精和高柔性的要求。 從 EMO2022 展會(huì)情況來看， 高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min， 甚至更高， 空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用 汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min， 加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min， 而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h；德國 DMG 公司 的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá) 12*!000r/mm 和 1g。 在加工精度方面，近 10 年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μm 提高 到 5μm ，精密級(jí)加工中心則從 3～ 5μm ，提高到 1～ ，并且超精密加工精 度已開始進(jìn)入納米級(jí) () 。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6 000h 以上，伺服系統(tǒng)的 MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠 性。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了 快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大 ： 5 軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不 僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為， 1 臺(tái) 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以 等于 2 臺(tái) 3 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床， 特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬 硬鋼零件時(shí)， 5 軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3 軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因 5 軸聯(lián) 動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格 要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加 之編程技術(shù)難度較大，制約了 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn) 化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合 主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5 面加工機(jī)床）的發(fā)展。 在 EMO2022 展會(huì)上，新日本工機(jī)的 5 面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工， 使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床 上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德 國 DMG 公司展出 DMUVoution 系列 加工中心，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工，可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。 ： 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控 系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自 適應(yīng)控制，工藝參 數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前 饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化 編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還 有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。 目 前許多國家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的 NGC(The Next Generation WorkStation/Machine Control)、歐共體的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems) 、 日 本 的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的 ONC(Open Numerical Control System) 等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù) 控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、 增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能） ，形成系列化，并可方便地將用戶的 特殊應(yīng)用 和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中， 快速實(shí)現(xiàn)不同品種、 不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)， 形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。 目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、 通信規(guī)范、 配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前 研究的核心。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。 數(shù)控裝備的網(wǎng) 絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控 機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新 概念和樣機(jī)，如在 EMO2022 展中，日本山崎馬扎克（ Mazak)公司展出的 “CyberProduction Center” （智能 生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱 CPC)；日本大隈（ Okuma）機(jī)床公司
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