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數控技術(shù)的發(fā)展趨勢
從目前世界上數控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來(lái)看,數控系統正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:
1、高速、高效、高精度、高可靠性
要提高加工效率,首先必須提高切削和進(jìn)給速度,同時(shí),還要縮短加工時(shí)間;要確保加工質(zhì)量,必須提高機床部件運動(dòng)軌跡的精度,而可靠性則是上述目標的基本保證。效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次,
縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競爭能力。為了實(shí)現高速、高精加工,與之配套的功能部件如電主軸、直線(xiàn)電機得到了快速的發(fā)展,應用領(lǐng)域進(jìn)一步擴大。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統,同時(shí)采取了改善機床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施,機床的高速高精高效化已大大提高
2、復合加工、多軸化
多軸聯(lián)動(dòng)加工,以減少工序輔助時(shí)間為主要目的的復合加工,正朝著(zhù)多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后,通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施,完成多工序、多表面的復合加工,采用5軸聯(lián)動(dòng)對三維曲面零件的加工,可用刀具*佳幾何形狀進(jìn)行切削,不僅表面光潔度高,而且效率也大幅度提高。機床復合技術(shù)進(jìn)一步擴展,隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步,復合加工技術(shù)日趨成熟,包括銑-車(chē)復合、車(chē)銑復合、車(chē)-鏜-鉆-齒輪加工等復合,車(chē)磨復合,成形復合加工、特種復合加工等,復合加工的精度和效率大大提高。“一臺機床就是一個(gè)加工廠(chǎng)”、“一次裝卡,完全加工”等理念正在被更多人接受,復合加工的多軸機床發(fā)展正呈現多樣化的態(tài)勢。
3、智能化
隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化的需求,數控系統的智能化程度在不斷的得到提高。智能化不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過(guò)程,還要貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。其內容包括以下幾個(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(guò)程的自適應控制,工藝參數自動(dòng)生成;為提高驅動(dòng)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(dòng)識別負載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化,如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機界面等;還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。今后的數控系統將計算機智能技術(shù),網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動(dòng)態(tài)數據管理及動(dòng)態(tài)刀具補償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體,形成嚴密的制造過(guò)程,即稱(chēng)為智能閉環(huán)控制體系,這種技術(shù)是利用傳感器獲得適時(shí)的信息,以增強制造者取得*佳產(chǎn)品的能力。智能數控系統通過(guò)對影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行檢測、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統的內部狀態(tài)及外部環(huán)境,快速做出實(shí)現*佳目標的智能決策,對進(jìn)給速度、切削深度、坐標移動(dòng)、主軸轉速等工藝參數進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,使機床的加工過(guò)程處于*佳狀態(tài)。自動(dòng)調整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動(dòng)補償學(xué)習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過(guò)程自動(dòng)消除機床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段,智能化提升了機床的功能和品質(zhì)。
4、柔性化
柔性是指數控設備(如雕刻機cnc router)適應加工對象變化的能力。柔性化包含兩方面:數控系統本身的柔性,數控系統采用模塊化設計,功能覆蓋面大,可裁剪性強,便于滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求;群控系統的柔性,同一群控系統能依據不同生產(chǎn)流程的要求,使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整,從而*大限度地發(fā)揮群控系統的效能。柔性自動(dòng)化技術(shù)重點(diǎn)是以提高系統的可靠性、實(shí)用化為前提,以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標。數控機床向柔性自動(dòng)化系統發(fā)展的趨勢是:一方面從點(diǎn)(數控單機等)、線(xiàn)(柔性制造系統等)向面(工段車(chē)間制造島等)、體(分布式網(wǎng)絡(luò )集成制造系統等)的方向發(fā)展,另一方面向注重應用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。
5、網(wǎng)絡(luò )化
數控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化便于遠距離操作和監控,也便于遠程診斷故障和進(jìn)行調整,不僅利于數控系統生產(chǎn)廠(chǎng)對其產(chǎn)品的監控和維修,也適于大規?,F代化生產(chǎn)的無(wú)人化車(chē)間實(shí)行網(wǎng)絡(luò )管理,還適于在操作人員不宜到現場(chǎng)的環(huán)境(如對環(huán)境要求很高的超精密加工和對人體有害的環(huán)境)中工作。數控裝備的網(wǎng)絡(luò )化將極大地滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)、制造系統、制造企業(yè)對信息集成的需求,也是實(shí)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。通過(guò)機床聯(lián)網(wǎng),可在任何一臺機床上對其它機床進(jìn)行編程、設定、操作、運行,不同機床的畫(huà)面可同時(shí)顯示在每一臺機床的屏幕上。
6、軟硬件開(kāi)放化
用戶(hù)可根據自己的需要,對數控系統軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),用戶(hù)的使用范圍不再受生產(chǎn)商的制約。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題,目前許多國家對開(kāi)放式數控系統進(jìn)行研究。數控系統開(kāi)放化已經(jīng)成為數控系統的未來(lái)之路。所謂開(kāi)放式數控系統就是數控系統的開(kāi)發(fā)可以在統一的運行平臺上,面向機床廠(chǎng)家和*終用戶(hù),通過(guò)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(hù)的特殊應用和技術(shù)訣竅集成到控制系統中,快速實(shí)現不同品種、不同檔次的開(kāi)放式數控系統,形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開(kāi)放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當前研究的核心。
當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術(shù),以提高制造能力和水平,提高對動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術(shù)及數控裝備列為國家的戰略物資,不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè),而且在“高精尖”數控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策??傊?,大力發(fā)展以數控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。