了解数控技术的发展趋势,可以把握这些未来

Home / 了解数控技术的发展趋势,可以把握这些未来 - 2021年12月15日 , by

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数控技术不仅给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。尽管十多年前就出现了高精度、高速度的趋势,但是科学技术的发展是没有止境的,高精度、高速度的内涵也在不断变化,正在向着精度和速度的极限发展。

从世界上数控技术发展的趋势来看,主要有如下几个方面:

1.机床的高速化、精密化、智能化、微型化发展  随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用,高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点,在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动,以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身,而且是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术,以及人员素质的集成。高速化的最终目的是高效化,机床仅是实现高效的关键之一,绝非全部,生产效率和效益在“刀尖”上。

2.五轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用五轴联动对三维曲面零件进行加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统主机结构复杂等原因,其价格要比三轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了五轴联动机床的发展。当前数控技术的发展,使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此五轴联动技术促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床的发展。

3.新结构、新材料及新设计方法的发展

机床的高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化,以减少机床部件运动惯量对加工精度的负面影响,大幅度提高机床的动态性能。例如,借助有限元分析对机床构件进行拓扑优化,设计箱中箱结构以及采用空心焊接结构和使用铅合金材料等已经开始从实验室走向实用。

我国机床设计和开发手段要尽快从二维CAD向三维CAD过渡。三维建模和仿真是现代设计的基础,是企业技术优势的源泉。在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成,加快新产品的开发速度,保证新产品的顺利投产,并逐步实现产品生命周期管理。

4.开放式数控系统的发展

许多国家对开放式数控系统进行了研究,数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统,就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。开放式数控系统有三种形式:

(1)全开放系统,即基于微机的数控系统,以微机作为平台,采用实时操作系统,开发数控系统的各种功能,通过伺服卡传送数据,控制坐标轴电动机的运动。

(2)嵌入系统,即CNC+PC,CNC控制坐标轴电动机的运动,PC作为人机界面和网络通信。

(3)融合系统,在CNC的基础上增加PC主板,提供键盘操作,提高人机界面功能。

开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

5.可重组制造系统的发展

随着产品更新换代速度的加快,专用机床的可重构性和制造系统的可重组性日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化,可以对制造系统进行快速重组和配置,以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液体和气体,以及控制软件的接口规范化和标准化是实现可重组性的关键。

6.虚拟机床和虚拟制造的发展

为了加快新机床的开发速度和质量,在设计阶段借助虚拟现实技术,可以在机床还没有制造出来以前,就能够评价机床设计的正确性和使用性能,在早期发现设计过程的各种失误,减少损失,提高新机床开发的质量

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