【文章內(nèi)容簡介】 小的情 況下才能對這些筋壁進(jìn)行加工近來采用大型整體鋁合金坯料掏空的方法來制造機(jī)翼機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝使構(gòu)件的強(qiáng)度剛度和可靠性得到提高這些都對加工裝備提出了高速高精和高柔性的要求 從 EMO2021 展會情況來看高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80mmin 甚至更高空運(yùn)行速度可達(dá) 100mmin 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) 60mmin快速為 100mmin加速度達(dá) 2g主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000rmin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) 12021rmm 和 1g 在加工精度方面近 10 年來普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μ m 提高到 5μ m 精密級加工中心則從 3～ 5μ m 提高到 1～ 15μ m 并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級 001μ m 在可靠性方面國外數(shù)控裝置的 MTBF值已達(dá) 6000h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 23 軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動對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 5 軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于 2臺 3 軸聯(lián)動機(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)動加工可比 3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益但過去因 5軸聯(lián)動數(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)動加工 的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡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 EMO2021展會上新日本工機(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)動加工可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CADCAM 直接或間接控制 3 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 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)自動生成為提高驅(qū)動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)算自動識別負(fù)載自動選定模型自整定等簡化編程簡化操作方面的智能化如智能化的自動編程智能化的人機(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開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究如美國的 NGC The Next Generation WorkStationMachine 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 EMO2021 展中日本山崎馬扎克 Mazak 公司展出的 CyberProductionCenter 智能生產(chǎn)控制中心簡稱CPC 日本大隈 Okuma機(jī)床公司展出 ITplaza信息技術(shù)廣場簡稱 IT廣場 德國西門子 Siemens 公司展出的 OpenManufacturingEnvironment開放制造環(huán)境簡稱 OME等反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢 4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立 a 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范 如前所述開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性柔性適應(yīng)性擴(kuò)展性美國歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃并進(jìn)行開放 式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 OMACOSACAOSEC 的研究和制定世界 3 個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨我國在2021 年也開始進(jìn)行中國的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定 b 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢數(shù)控技術(shù)誕生后的 50 年間的信息交換都是基于 ISO6983 標(biāo)準(zhǔn)即采用 GM 代碼描述如何 how 加工其本質(zhì)特征是面向加工過程顯然他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要為此國際上正在研究和制定一種新的 CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649STEP－ NC 其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化 STEPNC 的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響首先 STEPNC 提出一種嶄新的制造理念傳統(tǒng)的制造理念中 NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上而在新標(biāo)準(zhǔn)下 NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上這正是數(shù)控技術(shù)開放式網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向其次 STEPNC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙約 75％加工程序編制時(shí)間約 35％和加工時(shí)間約 50％ 目 前歐美國家非常重視 STEPNC 的研究歐洲發(fā)起了 STEPNC 的 IMS 計(jì)劃 ～ 參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的 20個(gè) CADCAMCAPPCNC用戶廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)美國的 STEPTools 公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型 SuperModel 其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENSFIDIA 以及歐洲 OSACANC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證 我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展 1 我國在數(shù)控技術(shù)方面的成 績 我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為 3 個(gè)階段第一階段從 1958年到 1979年即封閉式發(fā)展階段在此階段由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢第二階段是在國家的六五七五期間以及八五的前期即引進(jìn)技術(shù)消化吸收初步建立起國產(chǎn)化體系階段在此階段由于改革開放和國家的重視以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善我國數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步第三階段是在國家的八五的后期和九五期間即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究進(jìn)入市場競爭階段在此階段我國國 產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了 實(shí)質(zhì)性進(jìn)步在九五末期國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá) 50 配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng) 普及型 也達(dá)到了 10 縱觀我國數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程特別是經(jīng)過 4 個(gè) 5 年計(jì)劃的攻關(guān)總體來看取得了以下成績 1 奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)我國現(xiàn)在己基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動數(shù)控主機(jī)專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)其中大部分技術(shù)己具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)部分技術(shù)己商品化產(chǎn)業(yè)化 2 初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上建立了諸如華中數(shù)控航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠蘭州電機(jī)廠華中數(shù)控等一批伺 服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地 3 建立了一支數(shù)控研究開發(fā)管理人才的基本隊(duì)伍雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步但我們也要清醒地認(rèn)識到我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快但橫向比 與國外對比 不僅技術(shù)水平有差距在某些方面發(fā)展速度也有差距即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢 2 從國際上來看對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平 估計(jì) 1 技術(shù)水平上與國外先進(jìn)水平大約落后 10 至 15 年在高精尖技術(shù)方面則更大 2 產(chǎn)業(yè)化水平上市場占有率低品種覆蓋率小還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)功能部件業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低外觀質(zhì)量相對差可靠性不高商品化程度不足國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)用戶信心不足 3 可持續(xù)發(fā)展的能力上對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)工程化能力較弱數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究制定滯后 3 存在差距的主要原因 1 認(rèn)識方面對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性復(fù)雜性和長期性的特點(diǎn)認(rèn)識不足對