國內(nèi)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的五大方向

時(shí)間：2024-08-31 01:19:34 數(shù)控機(jī)床我要投稿

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　　國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床走過了50年發(fā)展的漫長歷程，在近10年來得到了較快發(fā)展，特別是得到了政府的重視，設(shè)立了重大技術(shù)攻關(guān)專項(xiàng)，有效地促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。下面小編為大家整理了關(guān)于國內(nèi)數(shù)控機(jī)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(shù)控機(jī)床可供品種達(dá)1500多種，2010年數(shù)控金屬切削機(jī)床保有量約為150萬臺(其中進(jìn)口超過40萬臺)，僅金屬切削機(jī)床的年產(chǎn)量就超過了16萬臺、2011年1~10月份累計(jì)達(dá)到21.8萬臺、全年可達(dá)到25萬臺左右。國產(chǎn)品牌數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和價(jià)值占國內(nèi)市場50%以上。在代表先進(jìn)技術(shù)水平的五軸聯(lián)動和復(fù)合加工中心、數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控技術(shù)發(fā)展與差距展開討論。

　　追求高生產(chǎn)率

　　為了追求機(jī)械制造的高生產(chǎn)率，促進(jìn)數(shù)控設(shè)備向加工復(fù)合化(工序復(fù)合和工藝復(fù)合)、高速化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、工藝參數(shù)優(yōu)化方向發(fā)展。

　　1復(fù)合化

　　數(shù)控機(jī)床復(fù)合加工，主要指工序集中化、復(fù)合化和工藝復(fù)合化。

　　1.1工序集中化、復(fù)合化

　　自從20世紀(jì)70年代末，隨著三聯(lián)動加工中心開始用于機(jī)械制造，開始進(jìn)入機(jī)械加工工序集中化時(shí)代。20世紀(jì)80年代，我國自制的三聯(lián)動加工中心也開始在機(jī)械制造中得到應(yīng)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(xiàn)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(fù)合

　　工藝復(fù)合加工在國內(nèi)還不多見。沈陽機(jī)床集團(tuán)SCHIESS公司開發(fā)的VTM3501立式車銑磨及激光淬火復(fù)合加工中心。可實(shí)現(xiàn)車、鏜、鉆、攻絲、銑、磨及激光淬火等加工。該機(jī)床把冷加工工藝和熱加工工藝復(fù)合在一起，大幅提高了生產(chǎn)效率。

　　2高速化

　　為實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工高速化，傳動系統(tǒng)采用直驅(qū)技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)采用高速運(yùn)算處理技術(shù)。

　　2.1直驅(qū)技術(shù)

　　為了提高生產(chǎn)效率，數(shù)控機(jī)床傳動部件逐步采用直驅(qū)技術(shù)。主軸采用電主軸直驅(qū)，進(jìn)給采用直線電機(jī)驅(qū)動，回轉(zhuǎn)工作臺采用力矩電機(jī)直驅(qū)，五軸聯(lián)動的擺角萬能頭采用力矩電機(jī)直驅(qū)等。

　　2.2數(shù)控系統(tǒng)高速運(yùn)算處理技術(shù)

　　高速直驅(qū)進(jìn)給要求數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)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(yù)處理能力。較先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)可預(yù)處理幾千和幾萬個(gè)程序段。在多軸聯(lián)動控制時(shí)可根據(jù)預(yù)處理緩沖區(qū)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(shù)控系統(tǒng)每秒可進(jìn)行2000~10000次進(jìn)給速度改變。

　　3智能化

　　為追求數(shù)控機(jī)床加工效率和加工質(zhì)量，數(shù)控系統(tǒng)不但有自動編程、前饋控制、模糊控制、自學(xué)習(xí)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動參數(shù)動態(tài)補(bǔ)償?shù)戎悄芑δ埽⒂泄收显\斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨于完善。伺服驅(qū)動系統(tǒng)智能化，能自動感知負(fù)載變化，自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。

　　國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)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(bào)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開放化和網(wǎng)絡(luò)化

　　數(shù)控裝置的開放化可以更容易地實(shí)現(xiàn)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開放化

　　開放式數(shù)控裝置是指硬件、軟件和總線對用戶是開放的。開放式數(shù)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(yīng)性和可擴(kuò)展性，可以滿足用戶二次開發(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(shù)控機(jī)床用于切削的時(shí)間只占機(jī)動時(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(shù)提高效率

　　數(shù)控加工采用的工藝參數(shù)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(shù)據(jù)庫。

　　我國數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)該提供這方面的技術(shù)和服務(wù)。采用工藝優(yōu)化參數(shù)不但可以提高生產(chǎn)效率和提高加工質(zhì)量，而且對節(jié)省材料、節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色制造有著重要意義。

　　追求高精度高質(zhì)量

　　追求數(shù)控機(jī)床加工工件的高精度和高質(zhì)量。首先數(shù)控機(jī)床本身必須具有這樣的性能。為此，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)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(xiàn)高精度;同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和測量傳感器等也必須具有高分辨率、高精度的性能，才能滿足加工工件高精度、高質(zhì)量的要求。

　　1結(jié)構(gòu)布局

　　為了實(shí)現(xiàn)功能和提高剛性，數(shù)控車床、車削中心、立式加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心、車銑復(fù)合加工中心等在結(jié)構(gòu)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(shù)控機(jī)床的優(yōu)質(zhì)新材料的開發(fā)與應(yīng)用，有利于提高數(shù)控機(jī)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(shù)控設(shè)備的情況。重視新型材料的開發(fā)與應(yīng)用，必然使機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能發(fā)生變革。

　　3高精度插補(bǔ)數(shù)控系統(tǒng)

　　高位數(shù)CPU(64位)在數(shù)控裝置上的應(yīng)用，高速納米級插補(bǔ)運(yùn)算、高分辨率伺服等功能為提高數(shù)控機(jī)床精度做出重要貢獻(xiàn)。

　　在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的CPU，從20世紀(jì)80年代的16位發(fā)展到現(xiàn)在的64位，其頻率也從原來的5MHZ、10MHZ提高到上千MHZ。CPU的發(fā)展進(jìn)一步提高了運(yùn)算速度和分辨率(0.1μm、0.01μm)。國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)開始采用64位CPU，可實(shí)現(xiàn)微米級精度插補(bǔ)，但與國外先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相比還有距離。

　　擴(kuò)展資料：

　　數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)簡介

　　數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡稱：NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺或多臺機(jī)械設(shè)備動作控制的技術(shù)。數(shù)控一般是采用通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Control )，簡稱CNC，國外一般都稱為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(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動了自動化的發(fā)展。

　　數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運(yùn)動軌跡和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存儲、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運(yùn)行。

　　傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動機(jī)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。現(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動對任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說的數(shù)控加工。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)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(shù)控車床又稱為CNC車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)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(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。

　　數(shù)控車床自五十年代問世以來，由于在單件生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)中，使用數(shù)控車床加工復(fù)雜形狀的零件，不僅提高了勞動生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，而且縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)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(xiàn)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，使用自動化和半自動化的車床已能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。但是，對于單件、小批量生產(chǎn)的零件，實(shí)現(xiàn)自動化一直是個(gè)難題。在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，總是無法圓滿解決。尤其是在加工形狀復(fù)雜的、加工精度要求高的零件，一直在自動化的道路上處于停頓狀態(tài)。雖然有些應(yīng)用仿形裝置解決了一部分，但是實(shí)踐證明，仿形車床還是不能徹底地解決這一問題。

　　數(shù)控車床（機(jī)床）的出現(xiàn)，為從根本上解決這一問題開辟了廣闊的道路，所以成為機(jī)械加工中的一個(gè)重要發(fā)展方向。

　　數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)

　　數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作并加工零件。

　　數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)：

　　●加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；

　　●可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；

　　●加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；

　　●機(jī)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(jī)床的3~5倍）；

　　●機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)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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