数控机床发展趋势

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  摘 要: 近年来,随养社会经济技术的飞速增长,数控技术在各类机械制造、加工企业中的应用越来越为广泛,为提升国家经济水平和工业现代化程度作出了重要贡献。相对于传统的机械制造与加工技术来说,数控技术通过应用现代化计算机、通信、传感、控制等技术,能大大提高生产加工效率、质量,具有很大的应用前景。本文依据数控车床现状,展望了未来数控车床的发展趋势,提出了未来数控机床发展具有高速高精化、功能复合化、控制智能化、信息交互网络化、节能环保化、驱动并联化、多媒体技术的应用、高可靠性、极端化(大型化和微型化)等特点。
  关键词: 数控技术;工业现代化;发展趋势
  【中图分类号】 T G659 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879(2018)04-0012-01
  一、引言
  数控机床和数控技术属于比较先进的、典型的生产设备与技术,当前已经被诸多发达国家所重视,且列入其战略物资发展模式。
  激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效高质量加工要求。因此,将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和成组技术有机结合在一起的,以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术,有效解决复杂、精密、小批量多变化零件的加工问题。应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密件的自动化加工,易于在工厂或车间实行计算机管理,还使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件,有利于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。
  因而,数控技术的发展可谓是日新月异,本文就在现有数控技术的基础上展望了未来数控技术的发展趋势。
  二、数控机床发展趋势
  进人21世纪,我国经济与国际全面接轨,进人了一个蓬勃发展的新时期机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到加人世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力,加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键,随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,数控机床的应用范围还在不断扩大,并且不断发展以更适应生产加工的需要数控机床正向高速高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等方面发展。
  1. 开放智能化。
  所谓数控机床开放性,主要是指其在同一个操作平台上,终端用户与生产商均能够对其数据结构进行调整,以便满足生产加工的不同控制系统要求,实现不同档次、不同品种的数控机床加工。丰富的软硬件资源,开发开放式体系结构的新一代数控系统结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性。其硬件、软件和总线规范都是对外开放的,数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行系统集成,同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便,促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用,开发生产周期大大缩短。
  2. 高速高精化。
  数控机床和数控技术在制造业应用时主要是切削,而高速高精切削能够相应的保障切削表面光滑,提高生产效率与加工质量。
  高速需要数控机床具有较高的主轴转速,应该达到12000-40000r/min,工作台亦具有比较大的进给速度,应该达到40-60m/min,相关零部件则要具有较高稳定性和刚度。高精则要求机床具有热不厂加工系统,且能够对数据进行高速与高精的处理。高精度化,一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标),就是一台高精度机床,在0.005mm(ISO标准、统计法)以下,就是超高精度机床高精度的机床。
  3. 功能复合化。
  工件一次装夹,能进行多种工序复合加工,可大大地提高生产效率和加工精度,是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短,对制造速度的要求也相应提高,机床也朝高效能发展机床已逐渐发展成为系统化产品,用一台电脑控制一条生产线的作业产品对外观曲线要求的提高,机床五轴加工、六轴加工已日益普及,机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。
  4. 控制智能化。
  随着人工智能在计算机领域的渗透和发展,数控系统引人了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理,不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能,而且人机界面极为友好,并具有故障诊断专家系统,使自诊断和故障监控功能更趋完善。
  5. 驱动并联化。
  并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷,在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动,通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动,可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工,具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。并联机床作为一种新型的加工设备,已成为当前机床技术的一个重要研究方向,受到了国际机床行业的高度重视。
  6. 信息交互网络化。
  对于面临激烈竞争的企业来说,使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能,以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。这样既可以实现网络资源共享,又能实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理,还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程诊断、维护等且能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障報警显示、在线帮助排除故障等功能)。
  7. 高可靠性。
  数控机床与传统机床相比,增加了数控系统和相应的监控装置等,应用了大量的电气、液压和机电装置,导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利,而数控机床加工的零件型面较为复杂,加工周期长,要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性,就要精心设计系统、严格制造,明确可靠性目标。
  参考文献
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