數控技術(shù)的發(fā)展趨勢
數控技術(shù)的發(fā)展趨勢
摘要】數控技術(shù)是用數字信息對機械運動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù),數控技術(shù)的應用不但給傳統制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著(zhù)數控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領(lǐng)域的擴大,他對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車(chē)、輕工、醫療等)的發(fā)展起著(zhù)越來(lái)越重要的作用,因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。
本文試分析世界數控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢。
【關(guān)鍵詞】數控技術(shù) 發(fā)展趨勢
1.高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢。
效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。
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。
為此日本先端技術(shù)研究會(huì )將其列為5大現代制造技術(shù)之一,國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì )(CIRP)將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車(chē)工業(yè)領(lǐng)域,年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節拍是40秒/輛,而且多品種加工是轎車(chē)裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一;在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域,其加工的零部件多為薄壁和薄筋,剛度很差,材料為鋁或鋁合金,只有在高切削速度和切削力很小的情況下,才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。
近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機翼、機身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝,使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。
這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會(huì )情況來(lái)看,高速加工中心進(jìn)給速度可達80m/min,甚至更高,空運行速度可達100m/min左右。
目前世界上許多汽車(chē)廠(chǎng),包括我國的上海通用汽車(chē)公司,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線(xiàn)部分替代組合機床。
美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進(jìn)給速度最大達60m/min,快速為100m/min,加速度達2g,主軸轉速已達60000r/min。
加工一薄壁飛機零件,只用30min,而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h,在普通銑床加工需8h;德國DMG公司的雙主軸車(chē)床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面,近10年來(lái),普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3～5μm,提高到1～1.5μm,并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面,國外數控裝置的MTBF值已達6000h以上,伺服系統的MTBF值達到30000h以上,表現出非常高的可靠性。
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。
2.5軸聯(lián)動(dòng)加工和復合加工機床快速發(fā)展。
采用5軸聯(lián)動(dòng)對三維曲面零件的加工,可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削,不僅光潔度高,而且效率也大幅度提高。
一般認為,1臺5軸聯(lián)動(dòng)機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動(dòng)機床,特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí),5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。
但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數控系統、主機結構復雜等原因,其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數控機床高出數倍,加之編程技術(shù)難度較大,制約了5軸聯(lián)動(dòng)機床的發(fā)展。
當前由于電主軸的出現,使得實(shí)現5軸聯(lián)動(dòng)加工的復合主軸頭結構大為簡(jiǎn)化,其制造難度和成本大幅度降低,數控系統的價(jià)格差距縮小。
因此促進(jìn)了復合主軸頭類(lèi)型5軸聯(lián)動(dòng)機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發(fā)展。
在EMO2001展會(huì )上,新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭,可實(shí)現4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實(shí)現,還可實(shí)現傾斜面和倒錐孔的加工。
德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工,可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。
3.智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化成為當代數控系統發(fā)展的主要趨勢。
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統,智能化的內容包括在數控系統中的各個(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。
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,如美國的NGC、日本的OSEC,中國的ONC等。
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)家和最終用戶(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。
網(wǎng)絡(luò )化數控裝備是近兩年國際著(zhù)名機床博覽會(huì )的一個(gè)新亮點(diǎn)。
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。
國內外一些著(zhù)名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機,如在EMO2001展中,日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的CPC;日本大隈機床公司展出IT廣場(chǎng);德國西門(mén)子OME等,反映了數控機床加工向網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展的趨勢。
4.重視新技術(shù)標準、規范的建立。
4.1 關(guān)于數控系統設計開(kāi)發(fā)規范。
如前所述,開(kāi)放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性,美國、歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰略發(fā)展計劃,并進(jìn)行開(kāi)放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3個(gè)最大的經(jīng)濟體在短期內進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規范的制定,預示了數控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨。
我國在2000年也開(kāi)始進(jìn)行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。
4.2 關(guān)于數控標準。
數控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。
數控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準,即采用G,M代碼描述如何(how)加工,其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程,顯然,他已越來(lái)越不能滿(mǎn)足現代數控技術(shù)高速發(fā)展的需要。
為此,國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649(STEP-NC),其目的是提供一種不依賴(lài)于具體系統的中性機制,能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內的統一數據模型,從而實(shí)現整個(gè)制造過(guò)程,乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標準化。
目前,歐美國家非常重視STEP-NC的研究,歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。
參加這項計劃的有來(lái)自歐洲和日本的20個(gè)CAD/ CAM/ CAPP/ CNC用戶(hù)、廠(chǎng)商和學(xué)術(shù)機構。
美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業(yè)數據交換軟件的開(kāi)發(fā)者,他已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model),其目標是用統一的規范描述所有加工過(guò)程。
目前這種新的數據交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進(jìn)行了驗證。
【數控技術(shù)的發(fā)展趨勢】相關(guān)文章：
數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)簡(jiǎn)歷11-23
數控技術(shù)的求職自薦11-02
數控技術(shù)實(shí)習報告09-03
數控技術(shù)生產(chǎn)實(shí)習報告09-28
數控技術(shù)頂崗實(shí)習報告12-26
數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)簡(jiǎn)歷模板12-04
數控技術(shù)實(shí)習自我鑒定12-22
數控技術(shù)專(zhuān)業(yè)簡(jiǎn)歷5篇11-29
數控技術(shù)求職信范文11-19