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數控機床制造业将朝着6個方向發展

數控機床制造业将朝着6個方向發展

數控機床制造业将朝着6個方向發展

 數控機床是機床制造业重要基礎裝備,因此它的發展一直備受人們關注。近年来我国機床制造业既面臨着制造裝備發展的良機,也遭遇到市場競争的壓力。從技術層面上来講,加速推進數控技術将是解決機床制造业持續發展的一個關鍵。目前,世界先進制造技術不斷興起,超高速切削、超精密加工等技術的應用,柔性制造系統的迅速發展和計算機集成系統的不斷成熟,對數控加工技術提出了更高的要求。當今數控機床正在朝着以下幾個方向發展。

1.可靠性最大化

數控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指标。數控系統将采用更高集成度的電路芯片,利用大規模或超大規模的专用及混合式集成電路,以減少元器件的數量,来提高可靠性。通過硬件功能軟件化,以适應各種控制功能的要求,同時采用硬件結構機床本體的模塊化、标準化和通用化及系列化,使得既提高硬件生産批量,又便于組織生産和質量把關。還通過自动運行啟动診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序,實現對系統内硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示,及時排除故障;利用容錯技術,對重要部件采用“冗餘”設計,以實現故障自恢複;利用各種測試、監控技術,當生産超程、刀損、幹擾、斷電等各種意外時,自动進行相應的保護。

2.控制系統小型化

數控系統小型化便于将機、電裝置結合为一體。目前主要采用超大規模集成元件、多層印刷電路闆,采用三維安裝方法,使電子元器件得以高密度安裝,較大規模縮小系統的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統的陰極射線管,将使數控操作系統進一步小型化。这樣可以方便地将它安裝在機床設備上,更便于對數控機床的操作使用。

3.智能化

現代數控機床将引進自适應控制技術,根據切削條件的變化,自动調節工作參數,使加工過程中能保持好的工作狀态,從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度,同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生産效率。具有自診斷、自修複功能,在整個工作狀态中,系統随時對CNC系統本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現故障時,立即采用停機等措施,并進行故障報警,提示發生故障的部位、原因等。還可以自动使故障模塊脫機,而接通備用模塊,以确保無人化工作環境的要求。为實現更高的故障診斷要求,其發展趨勢是采用人工智能专家診斷系統。

4.數控編程自动化

目前CAD/CAM圖形交互式自动編程已得到較多的應用,是數控技術發展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣,再经計算機内的刀具軌迹數據進行計算和後置處理,從而自动生成NC零件加工程序,以實現CAD與CAM的集成。随着CIMS技術的發展,當前又出現了CAD/CAPP/CAM集成的全自动編程方式,它與CAD/CAM系統編程的最大區别是其編程所需的加工工藝參數不必由人工參與,直接從系統内的CAPP數據庫獲得。

5.高速度、高精度化

速度和精度是數控機床的兩個重要指标,它直接關系到加工效率和産品質量。目前,數控系統采用位數、頻率更高的處理器,以提高系統的基本運算速度。同時,采用超大規模的集成電路和多微處理器結構,以提高系統的數據處理能力,即提高插補運算的速度和精度。并采用直線電动機直接驅动機床工作台的直線伺服進給方式,其高速度和动态響應特性相當優越。采用前饋控制技術,使追蹤滞後誤差大大減小,從而改善拐角切削的加工精度。

6.多功能化

配有自动換刀機構(刀庫容量可达100把以上)的各類加工中心,能在同一台機床上同時實現銑削、镗削、鑽削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工,現代數控機床還采用了多主軸、多面體切削,即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由于采用了多CPU結構和分級中斷控制方式,即可在一台機床上同時進行零件加工和程序編制,實現所謂的“前台加工,後台編輯”。为了适應柔性制造系統和計算機集成系統的要求,數控系統具有遠距離串行接口,甚至可以聯网,實現數控機床之間的數據通信,也可以直接對多台數控機床進行控制。

为适應超高速加工的要求,數控機床采用主軸電动機與機床主軸合二为一的結構形式,實現了變頻電动機與機床主軸一體化,主軸電機的軸承采用磁浮軸承、液體动靜壓軸承或陶瓷滾动軸承等形式。

數控機床以其卓越的柔性自动化的性能、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目,它開創了機械産品向機電一體化發展的先河,因此數控技術成为先進制造技術中的一項核心技術。另一方面,通過持續的研究,信息技術的深化應用促進了數控機床的進一步提升。