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我国数控机床将来开展的十二种大趋向
公布工夫:2016-11-02

  现在,数控机床的开展一日千里[yī rì qiān lǐ],高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极度化、绿色化已成为数控机床开展的趋向和偏向。中国作为一个制造大国,次要照旧依托休息力、代价、资源等方面的比力上风,而在产品的技能创新与自主开辟方面与外洋偕行的差距还很大。中国的数控财产不克不及自暴自弃[zì bào zì qì],应该捉住时机不停开展,高兴开展本人的先辈技能,加大技能创新与人才培训力度,进步企业综合办事才能,高兴延长与兴旺国度之间的差距。力图早日完成数控机床产品从低端到高端、从低级产品加工到高精尖产品制造的变化,完成从中国制造到中国发明、从制造大国到制造强国的变化

  1、高速化

  随着汽车、国防、航空、航天等产业的高速开展以及铝合金等新质料的使用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。

  (1)主轴转速:机床接纳电主轴(内装式主轴电机),主轴抱负转速达200000r/min;

  (2)进给率:在辨别率为0.01μm时,抱负进给率到达240m/min且可取得庞大型面的精加工;

  (3)运算速率:微处置器的敏捷开展为数控体系向高速、高精度偏向开展提供了保证,开辟出CPU已开展到32位以及64位的数控体系,频率进步到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速率的大幅度进步,使妥当辨别率为0.1μm、0.01μm时仍能取得高达24~240m/min的进给速率;

  (4)换刀速率:现在外洋先辈加工中心的刀具互换工夫广泛已在1s左右,高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子款式,以主轴为轴心,刀具在圆周部署,其刀到刀的换刀工夫仅0.9s。

  2、高精度化

  数控机床精度的要求如今曾经不范围于静态的多少精度,机床的活动精度、热变形以及对振动的监测和赔偿越来越取得器重。

  (1)进步CNC体系控制精度:接纳高速插补技能,以巨大步伐段完成一连进给,使CNC控制单元精密化,并接纳高辨别率地位检测安装,进步地位检测精度(日本已开辟装有106脉冲/转的内藏地位检测器的交换伺服电机,其地位检测精度可到达0.01μm/脉冲),地位伺服体系接纳前馈控制与非线性控制等办法;

  (2)接纳偏差赔偿技能:接纳反向间隙赔偿、丝杆螺距偏差赔偿和刀具偏差赔偿等技能,对设置装备摆设的热变形偏差和空间偏差举行综合赔偿。研讨后果标明,综合偏差赔偿技能的使用可将加工偏差增加60%~80%;

  (3)接纳网格反省和进步加工中心的活动轨迹精度,并经过仿真展望机床的加工精度,以包管机床的定位精度和反复定位精度,使其功能临时波动,可以在差别运转条件下完成多种加工义务,并包管零件的加工质量。

  3、功效复合化

  复合机床的寄义是指在一台机床上完成或尽大概完成从毛坯至制品的多种要素加工。依据其布局特点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。接纳复合机床举行加工,增加了工件装卸、改换和调解刀具的帮助工夫以及两头历程中发生的偏差,进步了零件加工精度,延长了产品制造周期,进步了消费服从和制造商的市场反响才能,绝对于传统的工序疏散的消费办法具有分明的上风。

  加工历程的复合化也招致了机床向模块化、多轴化开展。德国Index公司新推出的车削加工中心是模块化布局,该加工中心可以完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处置等多种工序,可完成庞大零件的所有加工。随着古代机器加工要求的不停进步,少量的多轴联动数控机床越来越遭到各大企业的接待。在2005年中国国际机床展览会(CIMT2005)上,国际外制造商展出了情势各别的多轴加工机床(包罗双主轴、双刀架、9轴控制等)以及可完成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、控制智能化

  随着人工智能技能的开展,为了满意制造业消费柔性化、制造主动化的开展需求,数控机床的智能化水平在不停进步。详细表现在以下几个方面:

  (1)加工历程自顺应控制技能:经过监测加工历程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,使用传统的或古代的算法举行辨认,以辩识出刀具的受力、磨损、破坏形态及机床加工的波动性形态,并依据这些形态及时调解加工参数(主轴转速、进给速率)和加工指令,使设置装备摆设处于宁静运转形态,以进步加工精度、低落加工外表粗度并进步设置装备摆设运转的宁静性;

  (2)加工参数的智能优化与选择:将工艺专家或技师的履历、零件加工的一样平常与特别纪律,用古代智能办法,结构基于专家体系或基于模子的“加工参数的智能优化与选择器”,使用它取得优化的加工参数,从而到达进步编程服从和加工工艺程度、延长消费预备工夫的目标;

  (3)智能妨碍自诊断与自修复技能:依据已有的妨碍信息,使用古代智能办法完成妨碍的疾速正确定位;

  (4)智能妨碍回放和妨碍仿真技能:可以完备记载体系的种种信息,对数控机床产生的种种错误和变乱举行回放和仿真,用以确定错误惹起的缘故原由,找出办理题目的措施,积聚消费履历;

  (5)智能化交换伺服驱动安装:能主动辨认负载,并主动调解参数的智能化伺服体系,包罗智能主轴交换驱动安装和智能化进给伺打扮置。这种驱动安装能主动辨认电机及负载的转动惯量,并主动对控制体系参数举行优化和调解,使驱动体系取得充实运转;

  (6)智能4M数控体系:在制造历程中,加工、检测一体化是完成疾速制造、疾速检测和疾速呼应的无效途径,将丈量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、呆板操纵(Manipulator)四者(即4M)交融在一个体系中,完成信息共享,促进丈量、建模、加工、装夹、操纵的一体化。

  5、德系统开放化

  (1)向将来技能开放:由于软硬件接口都遵照公认的尺度协议,只需大批的重新设计和调解,新一代的通用软硬件资源就大概被现有体系所采取、吸取和兼容,这就意味着体系的开辟用度将大大低落而体系功能与牢靠性将不停改进并处于永生命周期;

  (2)向用户特别要求开放:更新产品、扩大功效、提供硬软件产品的种种组合以满意特别使用要求;

  (3)数控尺度的创建:国际上正在研讨和订定一种新的CNC体系尺度ISO14649(STEP-NC),以提供一种不依赖于详细体系的中性机制,可以形貌产品整个生命周期内的一致数据模子,从而完成整个制造历程以致各个产业范畴产品信息的尺度化。尺度化的编程言语,既利便用户利用,又低落了和操纵服从间接有关的休息斲丧。

  6、驱动并联化

  并联活动机床克制了传统机床串联机构挪动部件质量大、体系刚度低、刀具只能沿牢固导轨进给、作业自在度偏低、设置装备摆设加工机动性和演习性不敷等固有缺陷,在机床主轴(一样平常为动平台)与机座(一样平常为静平台)之间接纳多杆并联联接机构驱动,经过控制杆系中杆的长度使杆系支持的平台取得响应自在度的活动,可完成多坐标联动数控加工、拆卸和丈量多种功效,更能满意庞大特种零件的加工,具有古代呆板人的模块化水平高、分量轻和速率快等好处。并联机床作为一种新型的加工设置装备摆设,已成为以后机床技能的一个紧张研讨偏向,遭到了国际机床行业的高度器重,被以为是“自觉明数控技能以来在机床行业中故意义的前进”和“21世纪新一代数控加工设置装备摆设”。

  7、极度化(大型化和微型化)

  国防、航空、航天奇迹的开展和动力等底子财产配备的大型化必要大型且功能精良的数控机床的支持。而超精细加工技能和微纳米技能是21世纪的战略技能,需开展能顺应巨大型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和配备,以是微型机床包罗微切削加工(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渐渐增大。

  8、信息交互网络化

  关于面对剧烈竞争的企业来说,使数控机床具有双向、高速的联网通讯功效,以包管信息流在车间各个部分间无阻畅通[wú zǔ chàng tōng]黑白常紧张的。既可以完成网络资源共享,又能完成数控机床的近程监督、控制、培训、讲授、办理,还可完成数控配备的数字化办事(数控机床妨碍的近程诊断、维护等)。比方,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)的内部设置装备摆设,包罗盘算机、手机、机外和机内摄像头号,可以完成语音、图形、视像和文本的通讯妨碍报警表现、在线协助扫除妨碍等功效,是独立的、自主办理的制造单位。

  9、新型功效部件

  为了进步数控机床各方面的功能,具有高精度和高牢靠性的新型功效部件的使用成为一定。具有代表性的新型功效部件包罗:

  (1)高频电主轴:高频电主轴是高频电念头与主轴部件的集成,具有体积小、转速高、可无级调速等一系列好处,在种种新型数控机床中曾经取得普遍的使用;

  (2)直线电念头:比年来,直线电念头的使用日益普遍,固然其代价高于传统的伺服体系,但由于负载变革扰动、热变形赔偿、隔磁和防护等要害技能的使用,机器传动布局失掉简化,机床的静态功能有了进步。如:西门子公司消费的1FN1系列三相交换永磁式同步直线电念头已开端普遍使用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及静态功能和活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接纳两个直线电念头;

  (3)电滚珠丝杆:电滚珠丝杆是伺服电念头与滚珠丝杆的集成,可以大大简化数控机床的布局,具有传动关键少、布局紧凑等一系列好处。

  10、高牢靠性

  数控机床与传统机床相比,增长了数控体系和响应的监控安装等,使用了少量的电气、液压和机电安装,易于招致呈现生效的概率增大;产业电网电压的动摇和搅扰对数控机床的牢靠性倒霉,而数控机床加工的零件型面较为庞大,加工周期长,要求均匀无端障工夫在2万小时以上。为了包管数控机床有高的牢靠性,就要经心设计体系、严厉制造和明白牢靠性目的以及经过维修剖析妨碍形式并找出单薄关键。外洋数控体系均匀无端障工夫在7~10万小时以上,国产数控体系均匀无端障工夫仅为10000小时左右,外洋零件均匀无端障事情工夫达800小时以上,而国际只要300小时。

  11、加工历程绿色化

  随着日趋严厉的情况与资源束缚,制造加工的绿色化越来越紧张,而中国的资源、情况题目尤为突出。因而,比年来不必或罕用冷却液、完成干切削、半干切削节能环保的机床不停呈现,并在不停开展当中。在21世纪,绿色制造的大趋向将使种种节能环保机床减速开展,霸占更多的******市场。

  12、多媒体技能的使用

  多媒体技能集盘算机、声像和通讯技能于一体,使盘算机具有综合处置声响、笔墨、图像和视频信息的才能,因而也对用户界面提出了图形化的要求。公道的兽性化的用户界面利便了非专业用户的利用,人们可以经过窗口和菜单举行操纵,便于蓝图编程和疾速编程、三维黑色平面静态图形表现、图形模仿、图形静态跟踪和仿真、差别偏向的视图和部分表现比例缩放功效的完成。除此以外,在数控技能范畴使用多媒体技能可以做到信息处置综合化、智能化,使用于及时监控体系和消费现场设置装备摆设的妨碍诊断、消费历程参数监测等,因而有偏重大的使用代价。

  国产数控机床缺乏中心技能,从高功能数控体系到要害功效部件根本都依赖入口,即便近几年有些国际制造商困难地创出了本人的品牌,但其产品的功效、功能的牢靠性仍旧与外洋产品有肯定差距。近几年国产数控机床制造商经过技能引进、海外外并购重组以及外洋推销等取得了一些先辈数控技能,但缺乏对机床布局与精度、牢靠性、兽性化设计等底子性技能的研讨,无视了自主开辟才能的培养,国产数控机床的技能程度、功能和质量与外洋另有较大差距,异样难以失掉大少数用户的承认。

  一些国产数控机床制造商不敷器重全体工艺与制造程度的进步,加工手腕根本以平凡机床与低效刀具为主,拆卸调试完端赖手工,加工质量在消费进度的紧逼下不克不及失掉波动与进步。别的许多国产数控机床制造商的消费办理仍然相沿原始的手工台账办理方法,工艺程度和办理服从低下使得企业无法构成充足消费范围。如外洋机床制造商能做到每周装调生产品,而国际的消费周期过长且很难控制。因而九游会在引进技能的同时应留意增强本身工艺技能改革和办理程度的提拔。

  由于数控机床财产开展敏捷,一局部企业掉臂久远长处,对进步本身的综合办事程度不敷器重,乃至对办事缺乏真正的了解,只注意倾销而不注意售前与售后办事。有些企业派出的职员对消费的数控机床缺乏充足理解,不会利用或利用欠好数控机床,更不克不及引导用户利用好机床;有的对先辈刀具缺乏根本理解,不克不及提供较好的工艺办理方案,用户天然对制造商缺乏决心。制造商的办事应从研讨用户的加工产品、工艺、消费范例、质量要求动手,协助用户举行设置装备摆设选型,保举先辈工艺与工辅具,装备专业的培训职员和精良的培训情况,协助用户发扬机床的效益、加工出高质量的产品,如许才干渐渐失掉用户的认同,进步国产数控机床的市场占据率。

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