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數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨向“六化”

(發(fā)布時間:2014-05-17  點擊:4184)

 目前,世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起,超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用,柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟,對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在朝著以下幾個方向發(fā)展。

  1.高速度、高精度化速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo),它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前,數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器,以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。同時,采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu),以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力,即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。并采用直線電動機(jī)直接驅(qū)動機(jī)床工作臺的直線伺服進(jìn)給方式,其高速度和動態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù),使追蹤滯后誤差大大減小,從而改善拐角切削的加工精度。
  為適應(yīng)超高速加工的要求,數(shù)控機(jī)床采用主軸電動機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式,實現(xiàn)了變頻電動機(jī)與機(jī)床主軸一體化,主軸電機(jī)的軸承采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前,陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應(yīng)用。
  2.多功能化配有自動換刀機(jī)構(gòu)(刀庫容量可達(dá)100把以上)的各類加工中心,能在同一臺機(jī)床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工,現(xiàn)代數(shù)控機(jī)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(jìn)行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級中斷控制方式,即可在一臺機(jī)床上同時進(jìn)行零件加工和程序編制,實現(xiàn)所謂的“前臺加工,后臺編輯”。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成系統(tǒng)的要求,數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離串行接口,甚至可以聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信,也可以直接對多臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。
  3.智能化現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù),根據(jù)切削條件的變化,自動調(diào)節(jié)工作參數(shù),使加工過程中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,同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自修復(fù)功能,在整個工作狀態(tài)中,系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時,立即采用停機(jī)等措施,并進(jìn)行故障報警,提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機(jī),而接通備用模塊,以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求,其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。
  4.數(shù)控編程自動化隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,目前CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應(yīng)用,是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣,再經(jīng)計算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和后置處理,從而自動生成NC零件加工程序,以實現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式,它與CAD/CAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與,直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫獲得。
  5.可靠性最大化數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片,利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路,以減少元器件的數(shù)量,來提高可靠性。通過硬件功能軟件化,以適應(yīng)各種控制功能的要求,同時采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化,使得既提高硬件生產(chǎn)批量,又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過自動運(yùn)行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序,實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)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(shù),對重要部件采用“冗余”設(shè)計,以實現(xiàn)故障自恢復(fù);利用各種測試、監(jiān)控技術(shù),當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時,自動進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。
  6.控制系統(tǒng)小型化數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板,采用三維安裝方法,使電子元器件得以高密度安裝,較大規(guī)??s小系統(tǒng)的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統(tǒng)的陰極射線管,將使數(shù)控操作系統(tǒng)進(jìn)一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在機(jī)床設(shè)備上,更便于對數(shù)控機(jī)床的操作使用。
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