试论五轴联动数控机床作用及发展

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  摘要:长期以来,五轴联动数控机床技术一直被国外垄断,我国只能依赖有限的进口,满足不了国内该行业de发展需求。近十年以来,在国内各界的共同支持下,我国的五轴联动数控机床技术有了很大的提高,本文主要阐述了我国五轴联动数控机床发展的现状,介绍了其在加工业中的优势和重要性,分析了数控车床在先进制造技术中的作用及数控车床主要功能,最后展望了一下我国五联动数控机床的发展趋势。
  关键词:五轴联动机床;数控机床;创新发展
  1.五轴联动概述
  五轴加工是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标),而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
  五轴联动是数控术语,联动是数控机床的轴按一定的速度同时到达某一个设定的点,五轴联动是五个轴都可以。
  五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲的机床,这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业,有着举足轻重的影响力。装备制造业是一国工业之基石,它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段,是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家,也无不高度重视。
  2.我国五轴联动数控机床的现状
  和国外五轴联动数控机床的研究水平相比,我国的整体水平偏低,主要是因为国内的工业基础比较薄弱,同时国外又封锁了同类产品的技术。这种差距主要是体现在无法自主研发核心功能,即使研发出来了也远不及国外的同类产品,除此之外就是机床整体的稳定性、精度等与国外同类产品差距较大。近些年以来,越来越多的政府部门、相关企业以及相关专业的学校认识到了国内五轴联动数控机床的发展现状,于是我国的五轴数控机床技术在国内各界的大力支持下有了发展的契机,从当初的技术青涩慢慢地形成了较为成熟的产品,获得了喜人的成绩。
  早在2007年的第十届中国国际机床展览会上就展出了许多高科技的数控机床,从展会上我们明显可以看得出我国五轴联动数控机床不仅有各种品牌力量的支撑,在技术方面也有所突破,如今的五轴联动数控机床已经是一个有着自主知识产权的、比较成熟的一项技术。另外一个案例便是沈阳的机床展,这次展览的重点在于展示VMC25100u五轴立式加工中心和GMC1230u五轴龙门高速加工中心,这是一种适合于航空工业铁合金和铝合金机框加工的主轴A、B轴摆动的机床,这种技术的研发可以说是我国五轴联动数控机床产业的一个重大突破,因为长期以来这种产品的核心技术一直都在国外。而我国只能靠进口来满足国内的需求,并且进口的数量还受到国外的限制,这两种加工中心技术的研发结束了我国长期依赖进口,并受到压制的局面。
  在经济发展迅速的今天,五轴联动数控机床同样也研制发了新的技术成果,比较突出的就是济南二机床研发制造的“双龙门大扭矩机械主轴五轴联动数控机床关键技术及设备”,该技术设备荣获了2010年11月16~17日召开的首届全国机械工业科技大会中的“中国机械工业科学技术奖”一等奖。这项技术的伟大在于他敢于突破创新,并把国外垄断五轴联动数控机床技术的这一现状彻底打破了,同时解决了国家发电行业急需大型水轮机叶片加工设备的难题。
  虽然我国近些年加紧了对五轴数控机床技术的研究脚步,并且取得了一定的成果,但不能因此沾沾自喜、放松了研发的进程,只有时刻提醒自身与国外同类产品存在很大差距、不断创新、坚持走自主研发的道路,才能更加快速有效的提高国内的五轴联动数控机床技术。并且,我们也相信拥有丰富的人力资源与物质资源的我国一定会带动我国高档机床技术的又一次飞跃。
  3.五轴联动数控系统
  数控机床的大脑就是数控系统, 数控系统的性能和功能与机床本身的设计和制造品质一起影响着数控机床的性能和功能,在五轴联动数控机床中也是这样的。就目前阶段而言,数控系统起码应有以下基本要素:a多通道、多轴联动(至少五轴以上);b具有刀具的空间补偿及优化功能;c具有全闭环或者是双闭环进行控制的能力;d其插补周期应该小于0.5ms;e其前瞻功能的控制能力大于1000程序段;f其在数据运算与交换上满足单位小于1nm。
  4.五轴联动数控机床的发展趋势

本文在上述介绍了国内外五轴联动数控机床的研究现状,所有的发展必须立足于现实,五轴联动数控机床也是如此,通过分析当前的研究状况我们可以清楚的认识到它的发展趋势,主要是高效率、高可靠性、高精度、复合化、智能化以及绿色化六个方面。下面本文就着重对高效率、高可靠性和高精度进行分析。
  4.1高速、高效率
  高速甚至超高速机床是欧美日等国越来越热衷的研究对象,只为适应有着高效率、低成本、高质量要求的现代化加工工业。并且随着加工制造业的发展,高速机床的应用范围越来越广,所以为了适应市场以及现代化工业的要求,具有高速、高效率的数控机床一定是未来首要的发展方向。
  4.2高可靠性
  加工表面比较复杂是五轴联动数控机床的一个特点,这种情况下机床就容易出现故障,而行业内对于机床的标准要求则是平均无故障时间在20000h以上,同时还要设立多种报警和防护措施,防止故障造成不必要的损失。调查显示国外目前平均无故障时间可以达到30000h。
  4.3高精度
  机床加工精度在CAM系统的帮助下,和之前相比已经有了很大的进步。目前市场上有一款超精密加工机床,它的加工精度精确到0.001μm,是由日本FANUC公司设计的,这款机床的特别之处在于装置了往复运动单元,能够超精密微细加工凹槽。
  参考文献
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  p;从而需要尽快的停止生产,以免工业故障的进一步扩大。
  5.结束语
  随着社会的发展,企业的生产效率及收益的要求也变得越来越高,PLC 自动化电气控制系统的应用范围也越来越广泛。所以PLC 控制系统也需要不断向标准化、智能化以及高速化的方向发展,这样才能使得PLC 系统的功能越来越完善,同时系统的操作方式也变得方便简单,控制系统的可靠性也会变高。
  参考文献:
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