【文章內容簡介】 小的情 況下才能對這些筋壁進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翼機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘螺釘和其他聯結方式拼裝使構件的強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給速度可達 80mmin 甚至更高空運行速度可達 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采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach機床進給速度最大達 60mmin快速為 100mmin加速度達 2g主軸轉速已達 60000rmin加工一薄壁飛機零件只用 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 12021rmm 和 1g 在加工精度方面近 10 年來普通級數控機床的加工精度已由 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入納米級 001μ m 在可靠性方面國外數控裝置的 MTBF值已達 6000h以上伺服系統(tǒng)的 MTBF值達到 30000h 以上表現出非常高的可靠性 為了實現高速高精加工與之 配套的功能部件如電主軸直線電機得到了快速的發(fā)展應用領域進一步擴大 23 軸聯動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用 5 軸聯動對三維曲面零件的加工可用刀具最佳幾何形狀進行切削不僅光潔度高而且效率也大幅度提高一般認為 1 臺 5 軸聯動機床的效率可以等于 2臺 3 軸聯動機床特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時 5軸聯動加工可比 3軸聯動加工發(fā)揮更高的效益但過去因 5軸聯動數控系統(tǒng)主機結構復雜等原因其價格要比 3 軸聯動數控機床高出數倍加之編程技術難度較大制約了 5 軸聯動機床的發(fā)展 當前由于電主軸的出現使得實現 5 軸聯動加工 的復合主軸頭結構大為簡化其制造難度和成本大幅度降低數控系統(tǒng)的價格差距縮小因此促進了復合主軸頭類型 5 軸聯動機床和復合加工機床含 5 面加工機床的發(fā)展 在 EMO2021展會上新日本工機的 5面加工機床采用復合主軸頭可實現 4個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床上實現還可實現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 智能化開放式網絡化成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀的數 控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)智能化的內容包括在數控系統(tǒng)中的各個方面為追求加工效率和加工質量方面的智能化如加工過程的自適應控制工藝參數自動生成為提高驅動性能及使用連接方便的智能化如前饋控制電機參數的自適應運算自動識別負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界面等還有智能診斷智能監(jiān)控方面的內容方便系統(tǒng)的診斷及維修等 為解決傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題目前許多國家對開放式數控系統(tǒng)進行研究如美國的 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 等數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)的未來之路所謂開放式數控系統(tǒng)就是數控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上面向機床廠家和最終用戶通過改變增加或剪裁結 構對象數控功能形成系列化并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中快速實現不同品種不同檔次的開放式數控系統(tǒng)形成具有鮮明個性的名牌產品目前開放式數控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范通信規(guī)范配置規(guī)范運行平臺數控系統(tǒng)功能庫以及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心 網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線制造系統(tǒng)制造企業(yè)對信息集成的需求也是實現新的制造模式如敏捷制造虛擬企業(yè)全球制造的基礎單元國內外一些著名數控機床和數控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機如在 EMO2021 展中日本山崎馬扎克 Mazak 公司展出的 CyberProductionCenter 智能生產控制中心簡稱CPC 日本大隈 Okuma機床公司展出 ITplaza信息技術廣場簡稱 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等反映了數控機床加工向網絡化方向發(fā)展的趨勢 4 重視新技術標準規(guī)范的建立 a 關于數控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范 如前所述開放式數控系統(tǒng)有更好的通用性柔性適應性擴展性美國歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃并進行開放 式體系結構數控系統(tǒng)規(guī)范 OMACOSACAOSEC 的研究和制定世界 3 個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨我國在2021 年也開始進行中國的 ONC 數控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定 b 關于數控標準 數控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢數控技術誕生后的 50 年間的信息交換都是基于 ISO6983 標準即采用 GM 代碼描述如何 how 加工其本質特征是面向加工過程顯然他已越來越不能滿足現代數控技術高速發(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)標準 ISO14649STEP－ NC 其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數據模型從而實現整個制造過程乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化 STEPNC 的出現可能是數控技術領域的一次革命對于數控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)將產生深遠的影響首先 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計算機上而在新標準下 NC程序可以分散在互聯網上這正是數控技術開放式網絡化發(fā)展的方向其次 STEPNC 數控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙約 75％加工程序編制時間約 35％和加工時間約 50％ 目 前歐美國家非常重視 STEPNC 的研究歐洲發(fā)起了 STEPNC 的 IMS 計劃 ～ 參加這項計劃的有來自歐洲和日本的 20個 CADCAMCAPPCNC用戶廠商和學術機構美國的 STEPTools 公司是全球范圍內制造業(yè)數據交換軟件的開發(fā)者他已經開發(fā)了用作數控機床加工信息交換的超級模型 SuperModel 其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENSFIDIA 以及歐洲 OSACANC 數控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證 我國數控技術及其產業(yè)發(fā)展 1 我國在數控技術方面的成 績 我國數控技術起步于 1958 年近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為 3 個階段第一階段從 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封鎖和我國的基礎條件的限制數控技術的發(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技術消化吸收初步建立起國產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)境的改善我國數控技術的研究開發(fā)以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步第三階段是在國家的八五的后期和九五期間即實施產業(yè)化的研究進入市場競爭階段在此階段我國國 產數控裝備的產業(yè)化取得了 實質性進步在九五末期國產數控機床的國內市場占有率達 50 配國產數控系統(tǒng) 普及型 也達到了 10 縱觀我國數控技術近 50 年的發(fā)展歷程特別是經過 4 個 5 年計劃的攻關總體來看取得了以下成績 1 奠定了數控技術發(fā)展的基礎基本掌握了現代數控技術我國現在己基本掌握了從數控系統(tǒng)伺服驅動數控主機專機及其配套件的基礎技術其中大部分技術己具備進行商品化開發(fā)的基礎部分技術己商品化產業(yè)化 2 初步形成了數控產業(yè)基地在攻關成果和部分技術商品化的基礎上建立了諸如華中數控航天數控等具有批量生產能力的數控系統(tǒng)生產廠蘭州電機廠華中數控等一批伺 服系統(tǒng)和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠這些生產廠基本形成了我國的數控產業(yè)基地 3 建立了一支數控研究開發(fā)管理人才的基本隊伍雖然在數控技術的研究開發(fā)以及產業(yè)化方面取得了長足的進步但我們也要清醒地認識到我國高端數控技術的研究開發(fā)尤其是在產業(yè)化方面的技術水平現狀與我國的現實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控裝備的技術水平差距有擴大趨勢 2 從國際上來看對我國數控技術水平和產業(yè)化水平 估計 1 技術水平上與國外先進水平大約落后 10 至 15 年在高精尖技術方面則更大 2 產業(yè)化水平上市場占有率低品種覆蓋率小還沒有形成規(guī)模生產功能部件業(yè)化生產水平及成套能力較低外觀質量相對差可靠性不高商品化程度不足國產數控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應用戶信心不足 3 可持續(xù)發(fā)展的能力上對競爭前數控技術的研究開發(fā)工程化能力較弱數控技術應用領域拓展力度不強相關標準規(guī)范的研究制定滯后 3 存在差距的主要原因 1 認識方面對國產數控產業(yè)進程艱巨性復雜性和長期性的特點認識不足對