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國內數控機床技術(shù)的五大方向
國產(chǎn)數控機床走過(guò)了50年發(fā)展的漫長(cháng)歷程，在近10年來(lái)得到了較快發(fā)展，特別是得到了政府的重視，設立了重大技術(shù)攻關(guān)專(zhuān)項，有效地促進(jìn)了數控機床的發(fā)展。下面小編為大家整理了關(guān)于國內數控機床技術(shù)的五大方向的相關(guān)介紹，大家可以參考一下。
目前，國產(chǎn)數控機床可供品種達1500多種，2010年數控金屬切削機床保有量約為150萬(wàn)臺(其中進(jìn)口超過(guò)40萬(wàn)臺)，僅金屬切削機床的年產(chǎn)量就超過(guò)了16萬(wàn)臺、2011年1~10月份累計達到21.8萬(wàn)臺、全年可達到25萬(wàn)臺左右。國產(chǎn)品牌數控機床的數量和價(jià)值占國內市場(chǎng)50%以上。在代表先進(jìn)技術(shù)水平的五軸聯(lián)動(dòng)和復合加工中心、數控系統和其他配套技術(shù)產(chǎn)品方面也都取得了新進(jìn)展。本文主要圍繞數控技術(shù)發(fā)展與差距展開(kāi)討論。
追求高生產(chǎn)率
為了追求機械制造的高生產(chǎn)率，促進(jìn)數控設備向加工復合化(工序復合和工藝復合)、高速化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、工藝參數優(yōu)化方向發(fā)展。
1復合化
數控機床復合加工，主要指工序集中化、復合化和工藝復合化。
1.1工序集中化、復合化
自從20世紀70年代末，隨著(zhù)三聯(lián)動(dòng)加工中心開(kāi)始用于機械制造，開(kāi)始進(jìn)入機械加工工序集中化時(shí)代。20世紀80年代，我國自制的三聯(lián)動(dòng)加工中心也開(kāi)始在機械制造中得到應用，主要是用于箱體件和模具加工。在一次裝卡中就可以實(shí)現鏜、銑、鉆、攻絲等多道工序，提高了加工效率和精度。
1.2工藝復合
工藝復合加工在國內還不多見(jiàn)。沈陽(yáng)機床集團SCHIESS公司開(kāi)發(fā)的VTM3501立式車(chē)銑磨及激光淬火復合加工中心�？蓪�(shí)現車(chē)、鏜、鉆、攻絲、銑、磨及激光淬火等加工。該機床把冷加工工藝和熱加工工藝復合在一起，大幅提高了生產(chǎn)效率。
2高速化
為實(shí)現數控加工高速化，傳動(dòng)系統采用直驅技術(shù)，數控系統采用高速運算處理技術(shù)。
2.1直驅技術(shù)
為了提高生產(chǎn)效率，數控機床傳動(dòng)部件逐步采用直驅技術(shù)。主軸采用電主軸直驅?zhuān)M(jìn)給采用直線(xiàn)電機驅動(dòng)，回轉工作臺采用力矩電機直驅?zhuān)遢S聯(lián)動(dòng)的擺角萬(wàn)能頭采用力矩電機直驅等。
2.2數控系統高速運算處理技術(shù)
高速直驅進(jìn)給要求數控系統運算速度快，采樣周期短，具有足夠的超前路徑加(減)速優(yōu)化程序段預處理能力。較先進(jìn)的數控系統可預處理幾千和幾萬(wàn)個(gè)程序段。在多軸聯(lián)動(dòng)控制時(shí)可根據預處理緩沖區的G代碼進(jìn)行加減速優(yōu)化處理。為保證加工速度，第六代數控系統每秒可進(jìn)行2000~10000次進(jìn)給速度改變。
3智能化
為追求數控機床加工效率和加工質(zhì)量，數控系統不但有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、自學(xué)習控制、工藝參數自動(dòng)生成、三維刀具補償、運動(dòng)參數動(dòng)態(tài)補償等智能化功能，并有故障診斷專(zhuān)家系統，使自診斷和故障監控功能更趨于完善。伺服驅動(dòng)系統智能化，能自動(dòng)感知負載變化，自動(dòng)優(yōu)化調整參數。
國產(chǎn)數控系統正在努力朝智能化方向發(fā)展，引入了一些智能化技術(shù)。比如華中的“中華8型”和凱恩帝K1000TIV型等，數控系統都具有自診斷功能、狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示和故障實(shí)時(shí)報警等智能化功能，并都在進(jìn)一步豐富和完善智能化技術(shù)。
4開(kāi)放化和網(wǎng)絡(luò )化
數控裝置的開(kāi)放化可以更容易地實(shí)現智能化網(wǎng)絡(luò )化制造，有效地促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。
4.1開(kāi)放化
開(kāi)放式數控裝置是指硬件、軟件和總線(xiàn)對用戶(hù)是開(kāi)放的。開(kāi)放式數控裝置最主要的優(yōu)點(diǎn)是具有更好的通用性、靈活性、適應性和可擴展性，可以滿(mǎn)足用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)的要求。
4.2網(wǎng)絡(luò )化
網(wǎng)絡(luò )化有利于信息共享和提高生產(chǎn)效率。有資料介紹在多品種小批量生產(chǎn)中，1臺數控機床用于切削的時(shí)間只占機動(dòng)時(shí)間的25%~35%，聯(lián)成網(wǎng)絡(luò )后，可以提高到60%~65%。
5優(yōu)化工藝參數提高效率
數控加工采用的工藝參數是否合理，對于提高生產(chǎn)效率和保證加工質(zhì)量非常重要，必須逐步進(jìn)行優(yōu)化并建立工藝數據庫。
我國數控設備生產(chǎn)企業(yè)也應該提供這方面的技術(shù)和服務(wù)。采用工藝優(yōu)化參數不但可以提高生產(chǎn)效率和提高加工質(zhì)量，而且對節省材料、節能減排，實(shí)現綠色制造有著(zhù)重要意義。
追求高精度高質(zhì)量
追求數控機床加工工件的高精度和高質(zhì)量。首先數控機床本身必須具有這樣的性能。為此，數控機床在結構和布局上，在材料選用上必須考慮到提高剛性和承載能力，以保證實(shí)現高精度;同時(shí)數控系統、伺服驅動(dòng)系統、傳動(dòng)系統和測量傳感器等也必須具有高分辨率、高精度的性能，才能滿(mǎn)足加工工件高精度、高質(zhì)量的要求。
1結構布局
為了實(shí)現功能和提高剛性，數控車(chē)床、車(chē)削中心、立式加工中心、臥式加工中心、龍門(mén)加工中心、車(chē)銑復合加工中心等在結構布局方面發(fā)生了深刻變化。
2采用新材料提高剛性
用于數控機床的優(yōu)質(zhì)新材料的開(kāi)發(fā)與應用，有利于提高數控機床整體剛性和精度，非常重要。
此外，還有資料顯示，蜂窩狀材料、水泥材料、天然花崗巖石材等也有用于數控設備的情況。重視新型材料的開(kāi)發(fā)與應用，必然使機床結構設計和性能發(fā)生變革。
3高精度插補數控系統
高位數CPU(64位)在數控裝置上的應用，高速納米級插補運算、高分辨率伺服等功能為提高數控機床精度做出重要貢獻。
在數控機床上應用的CPU，從20世紀80年代的16位發(fā)展到現在的64位，其頻率也從原來(lái)的5MHZ、10MHZ提高到上千MHZ。CPU的發(fā)展進(jìn)一步提高了運算速度和分辨率(0.1μm、0.01μm)。國產(chǎn)數控系統開(kāi)始采用64位CPU，可實(shí)現微米級精度插補，但與國外先進(jìn)數控系統相比還有距離。
擴展資料：
數控機床機構簡(jiǎn)介
數控（英文名字：Numerical Control 簡(jiǎn)稱(chēng)：NC）技術(shù)是指用數字、文字和符號組成的數字指令來(lái)實(shí)現一臺或多臺機械設備動(dòng)作控制的技術(shù)。數控一般是采用通用或專(zhuān)用計算機實(shí)現數字程序控制，因此數控也稱(chēng)為計算機數控(Computerized Numerical Control )，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC，國外一般都稱(chēng)為CNC，很少再用NC這個(gè)概念了。 它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。數控的產(chǎn)生依賴(lài)于數據載體和二進(jìn)制形式數據運算的出現。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問(wèn)世；19世紀末，以紙為數據載體并具有輔助功能的控制系統被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數據快速運算和傳輸，奠定了現代計算機，包括計算機數字控制系統的基礎。數控技術(shù)是與機床控制密切結合發(fā)展起來(lái)的。1952年，第一臺數控機床問(wèn)世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。
數控技術(shù)也叫計算機數控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計算機實(shí)現數字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來(lái)執行對設備的運動(dòng)軌跡和外設的操作時(shí)序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實(shí)現，均可通過(guò)計算機軟件來(lái)完成，處理生成的微觀(guān)指令傳送給伺服驅動(dòng)裝置驅動(dòng)電機或液壓執行元件帶動(dòng)設備運行。
傳統的機械加工都是用手工操作普通機床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的�，F代工業(yè)早已使用電腦數字化控制的機床進(jìn)行作業(yè)了，數控機床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說(shuō)的數控加工。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。
數控車(chē)床又稱(chēng)為CNC車(chē)床，即計算機數字控制車(chē)床，是國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床，約占數控機床總數的25%。數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品。是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機。數控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。數控車(chē)床是數控機床的主要品種之一，它在數控機床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。
數控車(chē)床自五十年代問(wèn)世以來(lái)，由于在單件生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)中，使用數控車(chē)床加工復雜形狀的零件，不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，而且縮短了生產(chǎn)準備周期和降低了對工人技術(shù)熟練程度的要求。因此它成了單件、小批量生產(chǎn)中實(shí)現技術(shù)革新和技術(shù)革命的一個(gè)重要的發(fā)展方向。世界各國也都在大力發(fā)展這種新技術(shù)。
我們知道，對于大批量生產(chǎn)的零件，使用自動(dòng)化和半自動(dòng)化的車(chē)床已能實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。但是，對于單件、小批量生產(chǎn)的零件，實(shí)現自動(dòng)化一直是個(gè)難題。在過(guò)去相當長(cháng)的一段時(shí)間內，總是無(wú)法圓滿(mǎn)解決。尤其是在加工形狀復雜的、加工精度要求高的零件，一直在自動(dòng)化的道路上處于停頓狀態(tài)。雖然有些應用仿形裝置解決了一部分，但是實(shí)踐證明，仿形車(chē)床還是不能徹底地解決這一問(wèn)題。
數控車(chē)床（機床）的出現，為從根本上解決這一問(wèn)題開(kāi)辟了廣闊的道路，所以成為機械加工中的一個(gè)重要發(fā)展方向。
數控機床特點(diǎn)
數控機床是數字控制機床的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統的自動(dòng)化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動(dòng)作并加工零件。
數控機床與普通機床相比，數控機床有如下特點(diǎn)：
●加工精度高，具有穩定的加工質(zhì)量；
●可進(jìn)行多坐標的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復雜的零件；
●加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數控程序，可節省生產(chǎn)準備時(shí)間；
●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）；
●機床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強度；
●對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。
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