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數控系統與數控機牀技術發展趨勢

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數控系統在控制性能上向智能化發展。今天小編整理了關於數控系統與數控機牀技術發展趨勢的相關介紹內容,大家一起來看看吧。

數控系統與數控機牀技術發展趨勢

1.數控系統發展趨勢

從1952年美國麻省理工學院研製出第一臺試驗性數控系統,到現在已走過了46年曆程。數控系統由當初的電子管式起步,經歷了以下幾個發展階段:

分立式晶體管式——小規模集成電路式——大規模集成電路式——小型計算機式——超大規模集成電路——微機式的數控系統。到80年代,總體發展趨勢是:數控裝置由NC向CNC發展;廣泛採用32位CPU組成多微處理器系統;提高系統的集成度,縮小體積,採用模組化結構,便於裁剪、擴展和功能升級,滿足不同類型數控機牀的需要;驅動裝置向交流、數字化方向發展;CNC裝置向人工智能化方向發展;採用新型的自動編程系統;增強通信功能;數控系統可靠性不斷提高。總之,數控機牀技術不斷髮展,功能越來越完善,使用越來越方便,可靠性越來越高,性能價格比也越來越高。到1990年,全世界數控系統專業生產廠家年產數控系統約13萬臺套。國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是:

●新一代數控系統採用開放式體系結構

進入90年代以來,由於計算機技術的飛速發展,推動數控機牀技術更快的更新換代。世界上許多數控系統生產廠家利用PC機豐富的軟硬件資源開發開放式體系結構的新一代數控系統。開放式體系結構使數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性,並向智能化、網絡化方向大大發展。近幾年許多國家紛紛研究開發這種系統,如美國科學制造中心(NCMS)與空軍共同領導的“下一代工作站/機牀控制器體系結構”NGC,歐共體的“自動化系統中開放式體系結構”OSACA,日本的OSEC計劃等。開發研究成果已得到應用,如Cincinnati-Milacron公司從1995年開始在其生產的加工中心、數控銑牀、數控車牀等產品中採用了開放式體系結構的A2100系統。開放式體系結構可以大量採用通用微機的先進技術,如多媒體技術,實現聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。數控系統繼續向高集成度方向發展,每個芯片上可以集成更多個晶體管,使系統體積更小,更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU的優勢,實現故障自動排除;增強通信功能,提高進線、聯網能力。開放式體系結構的新一代數控系統,其硬件、軟件和總線規範都是對外開放的,由於有充足的軟、硬件資源可供利用,不僅使數控系統製造商和用戶進行的系統集成得到有力的支援,而且也爲用戶的二次開發帶來極大方便,促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用,既可透過升檔或剪裁構成各種檔次的數控系統,又可透過擴展構成不同類型數控機牀的數控系統,開發生產週期大大縮短。這種數控系統可隨CPU升級而升級,結構上不必變動。

●新一代數控系統控制性能大大提高

數控系統在控制性能上向智能化發展。隨着人工智能在計算機領域的滲透和發展,數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網絡的控制機理,不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能,而且人機介面極爲友好,並具有故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。伺服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置,能自動識別負載並自動優化調整參數。直線電機驅動系統已實用化。

總之,新一代數控系統技術水平大大提高,促進了數控機牀性能向高精度、高速度、高柔性化方向發展,使柔性自動化加工技術水平不斷提高。

2.數控機牀發展趨勢

爲了滿足市場和科學技術發展的需要,爲了達到現代製造技術對數控技術提出的更高的要求,當前,世界數控技術及其裝備發展趨勢主要體現在以下幾個方面:

(1)高速、高效、高精度、高可靠性

要提高加工效率,首先必須提高切削和進給速度,同時,還要縮短加工時間;要確保加工質量,必須提高機牀部件運動軌跡的精度,而可靠性則是上述目標的基本保證。爲此,必須要有高性能的數控裝置作保證。

●高速、高效

機牀向高速化方向發展,可充分發揮現代刀具材料的性能,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對製造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。

新一代數控機牀(含加工中心)只有透過高速化大幅度縮短切削工時纔可能進一步提高其生產率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速數控機牀特別是高速加工中心的開發應用緊密相關。90年代以來,歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機牀,加快機牀高速化發展步伐。高速主軸單元(電主軸,轉速15000-100000r/min)、高速且高加/減速度的進給運動部件(快移速度60~120m/min,切削進給速度高達60m/min)、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的'突破,達到了新的技術水平。隨着超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具,大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統(含監控系統)和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決,應不失時機地開發應用新一代高速數控機牀。

依靠快速、準確的數字量傳遞技術對高性能的機牀執行部件進行高精密度、高響應速度的實時處理,由於採用了新型刀具,車削和銑削的切削速度已達到5000米~8000米/分以上;主軸轉數在30000轉/分(有的高達10萬轉/分)以上;工作臺的移動速度:(進給速度),在分辨率爲1微米時,在100米/分(有的到200米/分)以上,在分辨率爲0.1微米時,在24米/分以上;自動換刀速度在1秒以內;小線段插補進給速度達到12米/分。根據高效率、大批量生產需求和電子驅動技術的飛速發展,高速直線電機的推廣應用,開發出一批高速、高效的高速響應的數控機牀以滿足汽車、農機等行業的需求。還由於新產品更新換代週期加快,模具、航空、軍事等工業的加工零件不但複雜而且品種增多。