機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2(參考版)
2025-06-20 05:03本頁(yè)面
【正文】 目前，國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化速度已經(jīng)嚴(yán)重制約了自主高端數(shù)字化裝備的研制，在航空航天、船舶、發(fā)電設(shè)備、軌道交通等所需的大型專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床及工藝裝備基本依賴(lài)進(jìn)口，已嚴(yán)重威脅到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防安全，加快高檔數(shù)控系統(tǒng)的研究與產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。SIEMENS的Shop Turn、Shop Mill車(chē)間級(jí)集成式編程系統(tǒng)，F(xiàn)ANUC公司的集成式編程系統(tǒng)，HEIDENHAIN公司的對(duì)話框式集成編程系統(tǒng)等，都已成為各公司歷次展會(huì)宣傳的重點(diǎn)。據(jù)介紹北美幾大飛機(jī)制造企業(yè)和汽車(chē)企業(yè)應(yīng)用了他的智能切削系統(tǒng)后，平均切削效率提高了8倍，平均刀具壽命提高了20倍。 圖10 不同分辨率下的脈動(dòng)扭矩四、智能化控制是提高數(shù)控加工效率的有效手段 由于數(shù)控加工過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，為實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，數(shù)控機(jī)床應(yīng)能根據(jù)切削條件的變化，基于多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化、智能決策，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過(guò)程能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。如FANUC采用HRV4，反向間隙加速等方式減少因響應(yīng)滯后帶來(lái)的誤差。如HEIDENHAIN采用高分辨率的反饋器件減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，F(xiàn)ANUC 利用MPC技術(shù)減少機(jī)床振顫。 綜上所述，各數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精度控制的理解基本上是相同的，而且對(duì)動(dòng)態(tài)精度的提高非常重視，所采取的主要措施體現(xiàn)在以下方面。HEIDENHAIN公司研究了不同分辨率的碼盤(pán)對(duì)扭矩脈動(dòng)的影響，并提出了使用高分辨率的編碼器有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。 圖9 MPC功能2) SIEMENS公司 西門(mén)子公司對(duì)高速高精度位置控制的本質(zhì)有著精辟的理解：通過(guò)避免機(jī)床振顫來(lái)優(yōu)化工件表面的加工質(zhì)量；通過(guò)增加對(duì)加加速度控制能力，提高機(jī)床動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；通過(guò)增加加速度提高加工速度等。 圖8 反向間隙加速功能反向間隙加速功能 由于存在反向間隙，在高速加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)滯后，引起象限尖峰，并影響加工精度。采用MTC后可明顯減小機(jī)床振顫。 圖6 HRV4可獲取更高的轉(zhuǎn)速和更小的電流HRV(高響應(yīng)矢量)4控制技術(shù) HRV4繼承并發(fā)展了HRV3的優(yōu)點(diǎn)，是納米數(shù)控系統(tǒng)高速高精伺服控制，并可減少電機(jī)發(fā)熱。 2 數(shù)控系統(tǒng)高速、高精度控制的主要措施 各著名數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精性能的追求始終是堅(jiān)持不懈的，根據(jù)自身特點(diǎn)，各自采取了提高高速高精性能的各種措施。 在精度方面，精密數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工精度已從道級(jí)()提升到微米級(jí)()。目前生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，不單在于刀具的切削速度低，也不單在于刀具的進(jìn)給速度低，而在于針對(duì)給定的材料和其它條件，如何將刀具切削速度和進(jìn)給速度有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)高性能切削(HPC)。為了能夠優(yōu)化金屬切削的加工過(guò)程，現(xiàn)代化的加工將越來(lái)越多地采用高性能切削(High Performance Cutting)。 在速度方面，目前數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的加速度已提高到2～3g，快速移動(dòng)速度提高到150～200m/min。高速、高精度數(shù)控機(jī)床是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。FANUC通過(guò)運(yùn)行于PC上CIMPLICITY i CELL軟件包，可實(shí)現(xiàn)多
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