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國內數控機床技術(shù)的五大方向和三大差距
發(fā)表時(shí)間:[ 2019/3/13 ]    瀏覽次數:[ 4482 ] 分享到:
  圍繞質(zhì)量、效率和工藝變革的要求,我國機械制造工藝裝備——主要是數控設備在技術(shù)層面發(fā)生了深刻的變化。數控機床功能不斷豐富,采用了工序、工藝集中化和復合化技術(shù);機床在結構布局和新材料應用方面都有了新發(fā)展;數控技術(shù)在開(kāi)放化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、高速高精化方面取得了新發(fā)展。其目的都是為了提高生產(chǎn)效率,提高精度,保證質(zhì)量和實(shí)現效益最大化。

  不斷追求高質(zhì)量和高效率是機械制造業(yè)研究的永恒主題和目標,是促進(jìn)其工藝裝備發(fā)展的源動(dòng)力。工藝要求和變革是機械制造工藝裝備技術(shù)發(fā)展創(chuàng )新和變革的根據和基礎。

  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。

  目前,國產(chǎn)數控機床可供品種達1500多種,覆蓋了數控金屬切削機床、數控板材加工機床、數控電加工機床、工業(yè)機器人、三坐標測量機等,種類(lèi)基本齊全。2010年數控金屬切削機床保有量約為150萬(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、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。

  2000~2011年是我國數控機床發(fā)展最快的時(shí)期。在此期間,自主開(kāi)發(fā)了五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、車(chē)銑復合加工中心、車(chē)銑磨復合加工中心和磨削復合加工中心等。有的國內制造廠(chǎng)商已經(jīng)能夠提供五軸聯(lián)動(dòng)和多軸聯(lián)動(dòng)復合加工中心等,但有一些是屬于重大專(zhuān)項攻關(guān)產(chǎn)品,有待進(jìn)一步商品化和產(chǎn)業(yè)化。

  1.1.1五軸聯(lián)動(dòng)加工中心

  國內生產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的廠(chǎng)家正在不斷增加。如沈陽(yáng)機床廠(chǎng)生產(chǎn)的GMC2590μ橋式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、VM22120μ立式五軸加工中心、VMC05656e門(mén)式五軸加工中心、HS664RT五軸高速加工中心;大連機床產(chǎn)生的VDM500五軸立式加工中心;北京機電院生產(chǎn)的XKR32G五軸聯(lián)動(dòng)加工中心和XKH800五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心;濟南二機床生產(chǎn)的XV2525×60高架式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心等都能實(shí)現一次安裝完成零件的銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多道工序。

  開(kāi)發(fā)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心有2個(gè)關(guān)鍵核心部件技術(shù)難度較大,一個(gè)是雙擺角萬(wàn)能加工頭;一個(gè)是雙軸回轉臺。這2種部件國內廠(chǎng)商也已開(kāi)發(fā)出來(lái),但有待進(jìn)一步的完善和商品化。雙擺角萬(wàn)能加工頭用于大型機床,雙擺軸回轉臺用于小型機床。目前這2種部件都采用直驅力矩電機,并裝有編碼器,以提高動(dòng)態(tài)性能和精度。

  雙擺角萬(wàn)能加工頭技術(shù)難度更大一些。國內某廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的一種直驅雙擺角萬(wàn)能頭的主要參數如下:

  額度扭矩:A軸500~1000Nm、C軸660~2000Nm;

  定位精度:±2“、±2.5”、±3“、±5”;

  絕對編碼器分辨率:26位、29位;

  擺角范圍:A軸±110°、C軸±360°。

  我國還沒(méi)有形成雙擺角萬(wàn)能頭系列化商品,而國際上像德國CYTEC公司可以供應系列化商品。

  1.1.2車(chē)銑復合加工中心

  車(chē)銑復合加工中心既有在數控車(chē)床基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的,也有在立式加工中心基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。如南京數控機床有限公司生產(chǎn)的CK1840S型車(chē)銑復合加工中心是在數控車(chē)床基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。該機床具有雙主軸、雙刀架、雙C軸和W軸,共7軸,分為二組三聯(lián)動(dòng)全閉環(huán)控制。其中C軸分辨率達到0.001°。該機床對回轉體零件一次裝卡可完成車(chē)削、分度偏心鉆削、定位銑削等多道工序,即1臺車(chē)銑復合加工中心能完成2臺數控車(chē)床的加工工序,提高效率1倍,且因能減少二次安裝誤差而提高了精度。安陽(yáng)鑫盛機床股份有限公司生產(chǎn)的CX110立式車(chē)銑復合加工中心,是在立式加工中心基礎上增加車(chē)削裝置開(kāi)發(fā)出來(lái)的。該機床具有車(chē)、鏜、銑、鉆、鉸、攻絲等功能,可實(shí)現五軸聯(lián)動(dòng)的五面加工。此外大連機床開(kāi)發(fā)的VHT800五軸聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復合加工中心、CHD25五軸聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復合加工中心;武漢重型機床集團公司開(kāi)發(fā)的WHGS7000車(chē)銑復合加工中心等,也都能實(shí)現零件一次裝卡,完成復雜結構和復雜型面零件的多道工序加工。

  1.1.3車(chē)銑磨復合加工中心

  寧波海天精工機械有限公司開(kāi)發(fā)的HTM-V120L數控立式車(chē)銑磨復合加工中心,工件一次裝卡可完成車(chē)、銑、磨多道工序,還可進(jìn)行重切削高精度加工,適合用于大型軸承加工。

  1.1.4車(chē)銑磨齒輪加工復合中心

  有的車(chē)削中心在回轉刀架上安裝了第二主軸和砂輪軸。在第二主軸上也可安裝齒輪刀具加工軸齒輪和蝸輪,甚至可以實(shí)現五軸聯(lián)動(dòng),用指型銑刀加工弧齒輪和錐齒輪等。

  1.1.5磨削復合加工中心

  上海機床廠(chǎng)有限公司開(kāi)發(fā)的H405-BE型數控復合磨床,采用西門(mén)子數控系統分別控制砂輪架和工作臺進(jìn)給,頭架主軸旋轉和砂輪架旋轉,具有外圓磨削和砂輪架自動(dòng)分度等功能。一次裝卡可完成內外圓和端面自動(dòng)循環(huán)磨削。

  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。

  據有關(guān)資料顯示,1臺五軸聯(lián)動(dòng)加工中心或多工序復合加工中心比三聯(lián)動(dòng)加工中心能提高生產(chǎn)效率1倍以上。多軸聯(lián)動(dòng)和復合加工不但能提高生產(chǎn)效率,而且減少了二次安裝誤差,提高了精度和質(zhì)量。國內已經(jīng)可以生產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心和多軸聯(lián)動(dòng)復合加工中心,但有些屬重大攻關(guān)產(chǎn)品還有待進(jìn)一步商品化和產(chǎn)業(yè)化。

  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。

  早在2000年以前,我國就開(kāi)始了直驅技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。目前山東博特精工股份有限公司和洛軸研科技股份有限公司都能生產(chǎn)和供應電主軸系列產(chǎn)品,北京首科凱奇電氣技術(shù)有限公司也開(kāi)發(fā)了直線(xiàn)電機。用戶(hù)對以上產(chǎn)品性能和技術(shù)指標反應良好,但與國外先進(jìn)水平相比還有差距。

  目前,國外先進(jìn)的電主軸單元轉速可達15000~100000r/min,一般的用到40000~50000r/min的較多。采用直線(xiàn)電機直驅的進(jìn)給部件既要求速度高,還要求有高的加減速功能?焖僖苿(dòng)速度可達60~200m/min,加速度達2g~10g;工作進(jìn)給可高達60m/min以上,加速度達1g~2g。采用傳統的滾珠絲杠傳動(dòng)的進(jìn)給部件的進(jìn)給速度為20~30m/min,加速度為0.1g~0.3g;一般情況下,進(jìn)給速度為30m/min左右。直驅比用滾珠絲杠驅動(dòng)的進(jìn)給速度提高了1倍以上,從而減少了輔助時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率。直線(xiàn)電機驅動(dòng)技術(shù)有著(zhù)廣闊的應用前景,但還需進(jìn)一步降低成本和解決發(fā)熱問(wèn)題。

  目前,我國一些廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)的數控機床已采用了直驅技術(shù)。如濟南二機床開(kāi)發(fā)的XHV2525×60高架式五軸聯(lián)動(dòng)高速鏜銑加工中心,x、y軸采用了直線(xiàn)電機驅動(dòng)。北京機電院開(kāi)發(fā)的XKR32G五軸聯(lián)動(dòng)加工中心工作臺的2個(gè)回轉軸采用力矩電機直驅?zhuān)琗KH800五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的主軸采用電主軸直驅等。國內數控機床采用直驅技術(shù)還處于初級階段,還不普遍,在性能方面還存在一定差距。而德國DMG公司每年生產(chǎn)的數控機床中有1500多臺采用了直驅技術(shù)。德國巨浪公司生產(chǎn)的FZ12KS五軸加工中心,主軸轉速達40000r/min,換刀時(shí)間低于0.6s,進(jìn)給加速度達1g~2g,快速進(jìn)給速度可達90m/min,工件交換時(shí)間為2s。

  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)。

  國外如西門(mén)子、發(fā)那科、三菱生產(chǎn)的數控系統融入的智能化技術(shù)更為豐富。國產(chǎn)數控系統與之相比還有不少差距。如西門(mén)子的SINUMERIK828DBASICM具有圓柱形零件加工智能坐標轉換功能,具有SINUMERIKMDynamics工藝包,含有全部“精優(yōu)曲面”功能,可以實(shí)現高效加工和獲得加工最佳表面質(zhì)量。發(fā)那科的Oi-D和OiDMate具有有輪廓智能控制功能、30i/31i/32i/35i-MODELB系列數控系統是最新的人工智能納米級系統,能靈活地支持鏜銑加工中心、數控車(chē)床多軸聯(lián)動(dòng)復合加工機床等。智能化技術(shù)對于提高數控加工機床生產(chǎn)效率有極大的貢獻率,必須重視。

  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。

  4.1.1NC和CNC概念及開(kāi)放化

  目前,數控裝置主要有NC和CNC2種。由硬件邏輯電路組成的數控裝置被稱(chēng)為NC裝置;由計算機硬件和軟件共同組成的數控裝置被稱(chēng)為CNC數控裝置。硬件是軟件運行的物理基礎,軟件是整個(gè)CNC運行和功能實(shí)現的靈魂。NC正逐步被CNC所取代。

  CNC數控裝置硬件除具有CPU、EPROM、RAM外,還有位置控制器、手動(dòng)輸入接口、顯示接口和PLC接口等,因此CNC數控裝置是一種專(zhuān)用計算機。

  CNC軟件分為管理軟件和控制軟件2種。管理軟件用于管理零件程序的輸入輸出、刀具位置系統參數、零件程序顯示、機床狀態(tài)故障診斷及報警等?刂栖浖勺g碼、插補、運算、刀具補償、速度控制、位置控制等軟件組成。

  現代開(kāi)放式數控裝置主要是在PC機平臺上開(kāi)發(fā)的CNC數控裝置。我國“華中8型”數控裝置采用了基于多處理器的開(kāi)放式軟硬件體系結構和自主創(chuàng )新的總線(xiàn)技術(shù)。硬件跨平臺,軟件可以置換,具有軟硬件多層次開(kāi)放功能。北京凱恩帝的K1000TIV數控裝置采用開(kāi)放式PLC,提供調試軟件支持用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)。廣州數控的GSK25i數控裝置也采用了開(kāi)放式PLC,支持PLC梯形圖在線(xiàn)編輯、診斷及信號跟蹤功能。

  4.1.2標準與規范

  能否實(shí)現數控裝置的開(kāi)放化與建立技術(shù)標準和規范密切相關(guān)。數控技術(shù)誕生50多年來(lái),信息交換都是基于ISO6983標準,即采用G、M代碼描述如何加工。顯然,該標準越來(lái)越不能滿(mǎn)足現代數控技術(shù)高速發(fā)展的要求。

  歐美和日本等國家在20世紀90年代就開(kāi)始研究制定了開(kāi)放式數控裝置的體系結構規范,開(kāi)發(fā)了開(kāi)放式數控裝置并作為發(fā)展戰略。我國于2000年也開(kāi)始研究并制定了開(kāi)放式數控裝置規范框架,但還很不完善。

  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%。

  數控的網(wǎng)絡(luò )化技術(shù),主要是指數控系統與外部的其他控制系統或上位機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )連接和網(wǎng)絡(luò )控制。數控系統首先面向企業(yè)內部局域網(wǎng),然后再經(jīng)因特網(wǎng)向企業(yè)外部傳輸。這就是所謂的Internet/Intranet。網(wǎng)絡(luò )可使企業(yè)與企業(yè)之間進(jìn)行跨地區協(xié)同設計、協(xié)同制造、信息共享、遠程監控、遠程診斷和服務(wù)等。網(wǎng)絡(luò )能為制造提供完整的生產(chǎn)數據信息,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將加工程序傳給遠方的機床進(jìn)行加工,也可遠程診斷并發(fā)出指令調整。網(wǎng)絡(luò )使各地分散數控機床聯(lián)系在一起,互相協(xié)調,統一優(yōu)化調整,使產(chǎn)品加工不局限于一個(gè)工廠(chǎng)內而實(shí)現社會(huì )化生產(chǎn)。

  我國的機械制造企業(yè)信息化集成的發(fā)展也比較快,實(shí)現了車(chē)間級和企業(yè)級信息網(wǎng)絡(luò )集成。數控的網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展前景廣闊,但真正實(shí)現跨企業(yè)、跨地區的信息化網(wǎng)路還有很長(cháng)的路要走。

  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。

  優(yōu)化工藝參數有2種方法。一種是通過(guò)實(shí)際試切來(lái)選擇合理的工藝參數,費時(shí)、費力、費材料;另一種方法是應用力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化仿真方法,比第一種方法省時(shí)、省力、省材料,同樣可以獲得較合理的工藝參數。在生產(chǎn)實(shí)踐中,還可以對這些參數進(jìn)行合理的調整。

  航空行業(yè)是數控機床的大用戶(hù),對優(yōu)化工藝參數、建立工藝數據庫,并應用到生產(chǎn)實(shí)踐中有急切的需求。因此,由政府支持組織北京航空航天大學(xué)和中航工業(yè)北京航空制造工程研究所開(kāi)展優(yōu)化工藝參數技術(shù)攻關(guān)。以上單位開(kāi)發(fā)了一整套工藝參數力學(xué)動(dòng)態(tài)優(yōu)化仿真、預測和數字化軟硬件系統,建立了優(yōu)化工藝參數數據庫,形成了優(yōu)化高速切削工藝參數手冊,從根本上實(shí)現了工藝參數選擇從試切到仿真的跨越,提高了加工效率和質(zhì)量。這是一項意義重大而又深遠的工作。

  陜西飛機制造公司在近100項零件加工上應用了優(yōu)化的工藝參數,平均加工效率提高了2倍以上;望江工業(yè)有限公司在火炮零件加工中采用優(yōu)化工藝參數,效率提高了4倍以上;昌河飛機工業(yè)公司采用優(yōu)化工藝參數加工鋁合金零件,效率提高了2.8倍以上。

  西門(mén)子828D數控系統具有動(dòng)態(tài)工藝包,含有全新的“精優(yōu)曲面”功能,可以實(shí)現高效加工并獲得最佳表面質(zhì)量。

  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。

  例如,國內有些廠(chǎng)家生產(chǎn)的立式加工中心和臥式加工中心,橫向坐標采用立柱移動(dòng),這樣減少了一層工作臺,提高了工作臺的剛性和承載能力;龍門(mén)加工中心從工作臺不動(dòng)、雙立柱移動(dòng)發(fā)展成橋式結構,即工作臺固定,2個(gè)立柱做成固定式墻體,在墻體上面裝有導軌,橫梁在導軌上做縱向運動(dòng)。這種結構減少了運動(dòng)部件的質(zhì)量和運動(dòng)慣性,有利于準定位,減少了占地面積。

  沈陽(yáng)機床生產(chǎn)的GMC2590μ橋式五軸加工中心、濟南二機床生產(chǎn)的XHV2525×60高架式五軸聯(lián)動(dòng)高速鏜銑加工中心、臺灣亞太菁英公司生產(chǎn)的跨軌式高速龍門(mén)加工中心,都采用了橋架式龍門(mén)框架結構。該結構布局合理、剛性好、承載能力強、受力均勻、熱平衡性好、精度穩定、占地面積小。典型結構布局形式如圖3所示。

  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。

  例如,寧波海天精工機械有限公司在生產(chǎn)的HTM-V120L數控立式車(chē)銑磨加工中心上采用了90%花崗巖成分聚合澆鑄的床身。據該廠(chǎng)介紹,該材料制成的床身比一般鑄鐵床身抗震強度增加10倍。

  又如,大連科德公司在生產(chǎn)的TG-45型六軸聯(lián)動(dòng)數控刀具磨床的底座采用了人造石材。

  據稱(chēng)以上2家企業(yè)應用了這兩種新材料,因其具有吸震性好、穩定性好、耐磨等特點(diǎn),為提高和保持機床精度提供了保證。

  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。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。

  例如,發(fā)那科30i/31i/32i/35iB系列數控系統、三菱M700V數控系統、西門(mén)子的828D數控系統為都是納米級插補或納米級運算精度。

  實(shí)現納米級精度插補,伺服驅動(dòng)系統控制分辨率和響應能力是非常關(guān)鍵的。為此,在驅動(dòng)單元之中伺服電機軸上安裝高精度傳感器,在閉環(huán)系統中采用高分辨率的光柵尺,可使小型數控機床的運動(dòng)部件定位精度達到2~3μm。一般情況下,國產(chǎn)小型數控機床還達不到這樣的水平。

  結束語(yǔ)

  只有組成數控設備的各種部件技術(shù)都卓越,整體綜合性能才能卓越,才能實(shí)現加工的高生產(chǎn)率、高精度、高質(zhì)量。而且,每個(gè)部件都有保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量的功能,只是貢獻率不同而已。本文只介紹了數控技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)重要方面,不夠全面。

  要特別強調的是,今后要特別重視新工藝的研究與創(chuàng )新,從而促進(jìn)數控產(chǎn)品的創(chuàng )新;要特別重視數控加工工藝參數的優(yōu)化和建立數據庫的工作,以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。要特別重視新材料的研究與應用,以提高數控機床性能;要特別重視數控技術(shù)的智能化網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用,其前景廣闊。

  以上強調的4個(gè)特別,政府應大力支持,數控設備生產(chǎn)企業(yè)和機械制造企業(yè)應特別重視,要不懈地努力工作,使我國數控機床技術(shù)發(fā)展從跟隨變?yōu)轭I(lǐng)跑。
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