(数控加工)数控机床技术发展现状及趋势

（数控加工）数控机床技术发显现状及趋向数控机床技术发显现状及趋向赵学明（广东工业大学，广东广州510006）纲要：当来世界上好多发达的工业化国家在生产中宽泛应用数控机床。跟着电子技术和控制技术的飞快发展，现在的数控系统功能已经特别强盛，并且跟着数控技术的不停发展和应用领域的扩大，他对国计民生的壹些重要行业的发展起着愈来愈重要的作用。跟着科学技术的发展，世界先进技术的盛行和不停成熟，对数控技术提出了更高的要求。现在数控机床正在不停采纳最新成就，朝着高速化、超精度化、多功能化、智能化、系统化、网络化、高靠谱性和环保等方向发展。要点字：数控机床、技术、现状、发展趋向前言从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工拥有以下特色：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减少操作者劳动强度、改良劳动条件，有益于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是壹种高度机电壹体化的产品，合用于加工多品种小批量零件、构造较复杂、精度要求较高的零件、需要屡次改型的零件、价钱昂贵不一样意报废的要点零件、要求精细复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%查验的零件。数控机床的特色及其应用范围使其成为公民经济和国防建设发展的重要装备。进入21世纪，我国经济和国际全面接轨，进入了壹个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面对着机械制造业需求水平提高而引起的制造装备发展的良机，也遭碰到加入世界贸易组织后强烈的国际市场竞争的压力，加快推动数控机床的发展是解决机床制造业连续发展的壹个要点。跟着制造业对数控机床的大批需求以及计算机技术和现代设计技术的飞快进步，数控机床的应用范围仍在不停扩大，且且不停发展以更适应生产加工的需要。数控机床的简单介绍车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度俩个方面。能达成之上功能的设施都称为机床，数控机床就是在一般机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。数控系统是由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各样开关、传感器组成。目前生界上最大的三家厂商是：日本法拉克、德国西门子、日本三菱；其他仍有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。从目前来见，我们国家机床业最单薄的环节就在数控系统。国内的数控系统刚方才开始，家产化、质量、技术水平壹般，故障率比较高，质量精度壹般。所以，高品位的数控系统全都是依靠入口，每年国家需要在此方面花销大批的外汇。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。自然，一般机床发展到数控机床不不过加装数控系统这么简单，比如：从铣床发展到加工中心，机床构造发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们壹般所说的数控设施，主假如指数控车床和加工中心。我国数控机床的机会和挑战近6年来我国数控机床产量壹直处于连续地以年均增添超出30％快速发展，据初步统计2004年数控机床的产量为51860台，同比年增添40.8％，数控机床的花费量约70000余台，同比年增添约30％。数控机床需求的旺盛也促进了2004年内新建的三资和民营机床厂以及数控机床品种的显然增添。但是，另壹方面入口的数控机床数目也在逐年同步增添，并且进口数控机床的花费额的增添趋向更快。2004年数控机床的入口数目同比年增添30％，而进口花费额的增添却达52％，进而致使国产数控机床在国内市场花费额中的所占比率已不足％。之所以出现这壹现象，其主要原由在于国内市场对技术和附带值高的高效精细数控机床和高性能大重型数控机床需求增添，要依靠入口解决。。大批的高档数控机床的入口，主要因为以下三个领域发展的需求：高新技术和国防工业领域；重要基础装备制造领域。公民经济支柱家产领域等。所以，关于高速超精细数控机床，国内还是短缺的，主要依靠入口。但是近来几年国家也加大了对数控机床研发的鼎力支持。科技部将为数控机床专项研发投入2亿元，主要环绕数控设施支撑技术和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精细加工设施。第壹个成立在公司的数控机床国家要点实验室已经进入审批阶段。科技部仍将组织重要专项研究，在要点功能零件等配套技术和产品研发上获得核心技术。国家的政策支持，家产扶助，这是数控机床业的春季，将会促进我国数控机床朝向世界顶级技术迈进。3数控机床技术发展的趋向1高速度和超精度化速度和精度是数控机床的俩个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量。高速度、超精度加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和品位，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为这天本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之壹，国际生产工程学会(CIRP)将其确立为21世纪的中心研究方向之壹。特别是在超高速切削、超精细加工技术的实行中，对机床各坐标轴位移速度和定位精度提出了更高的要求；此外，这俩项技术指标又是互相制约的，也就是说要求位移速度越高，定位精度就越难提高。目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min之上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)之上；工作台的挪动速度(进给速度)：在分辨率为l微米时，在100m/min(有的到200m/min)之上，在分辨率为0.1um时，在24m/min之上；自动换刀速度在1秒之内；小线段插补进给速度达到12m/min。在加工精度方面，近10年来，一般级数控机床的加工精度已由10um提高到5um，精细级加工中心则从3～5um，提高到1～1．5um,且且超精细加工精度已开始进入纳米级(0．01um)。高靠谱性跟着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高靠谱性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标。关于每日工作俩班的无人工厂而言，假如要求在l6小时内连续正常工作，无故障率在P(t)>99％之上，则数控机床的均匀无故障运转时间MTBF就一定大于3000小时。我们只对壹台数控机床而言，如主机和数控系统的无效率之比为l0：1(数控的靠谱比主机高壹个数目级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333．3小时，而此中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就一定大于l0万小时。目前外国数控装置的MTBF值已达6000小时之上，驱动装置达30000小时之上，但是，可以见到距理想的目标仍有差距。多功能化在零件加工过程中有大批的无用时间耗费在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不一样的加工功能整合在同壹台机床上，所以数控机床实现了壹机多能，以最大限度地提高设施利用率。此外前台加工、后台编写的前后台功能，充分提高其工作效率和机床利用率。数控机床仍拥有更高的通信功能，现代数控机床除拥有通信口，DNC功能外，仍拥有网络功能。多轴化跟着5轴联动数控系统和编程软件的普及，5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为目前的壹个开发热门，因为在加工自由曲面时，5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，且且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中一直保持合理的切速，进而显着改良加工表面的粗拙度和大幅度提高加工效率，而在3轴联动控制的机床没法防止切速靠近于零的球头铣刀端部参和切削，所以，5轴联动机床以其无可代替的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。网络化数控机床的网络化，主要指机床经过所配装的数控系统和外面的其他控制系统或上位计算机进行网络连结和网络控制。数控机床壹般第一面向生产现场和公司内部的局域网，而后再经由因特网通向公司外面，这就是所谓Internet/Intranet技术。跟着网络技术的成熟和发展，近来业界又提出了数字制造的观点。数字制造，是机械制造公司现代化的标记之壹，也是国际先进机床制造商现在标准配置的供货方式。跟着信息化技术的大批采纳，愈来愈多的国内用户在入口数控机床时要求拥有远程通信服务等功能。机械制造公司在广泛采纳CAD/CAM的基础上，越加宽泛地使用数控加工设施。数控应用软件日益丰富和拥有“人性化”。虚构设计、虚构制造等高端技术也愈来愈多地为工程技术人员所追求。经过软件智能代替复杂的硬件，正在成为今世机床发展的重要趋向。在数字制造的目标下，经过流程再造和信息化改造，ERP等壹批先进公司管理软件已经脱颖而出，为公司创建出更高的经济效益。6柔性化、智能化数控机床向柔性自动化系统发展的趋向是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、散布式网络集成制造系统)的方向发展，另壹方面向着重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动向市场需求及产品快速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋向，是先进制造领域的基础技术。其要点是以提高系统的靠谱性、适用化为前提，以易于联网和集成为目标；着重增强单元技术的开辟、完美；CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其组成柔性制造系统能方便地和CAD、CAM、CAPP、MTS联络，向信息集成方向发展；网络系统向开放、集成和智能化方向发展。智能化是21世纪制造技术发展的壹个大方向。智能加工是壹种鉴于神经网络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工，它是要在加工过程中模拟人类专家的智能活动，以解决加工过程很多不确立性的、要由人工干涉才能解决的问题。智能化的内容包含在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连结方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动辨别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；智能诊疗、智能监控，方便系统的诊疗及维修等。世界上正在进行研究的智能化切削加工系统好多，此中日本智能化数控装置研究会针对钻削的智能加工方案拥有代表性。绿色化世纪的金切机床一定把环保和节能放在重要地点，即要实现切削加工工艺的绿色化。目前这壹绿色加工工艺主要集中在不使用切削液上，这主假如因为切削液既污染环境和危害工人健康，又增添资源和能源的耗费。干切削壹般是在大气氛围中进行，但也包含在特别气体氛围中(氮气中、凉风中或采纳干式静电冷却技术)不使用切削液进行的切削。可是，关于某些加工方式和工件组合，完整不使用切削液的干切削目前尚难和实质应用，故又出现了使用极微量润滑(MQL)的准干切削。关于面向多种加工方法/工件组合的加工中心之类的机床来说，主假如采纳准干切削，往常是让极微量的切削油和压缩空气的混淆物经由机床主轴和工具内的中空通道喷向切削区。在各种金切机床中，采纳干切削最多的是滚齿机。结束语总之，数控(NC)机床技术已成为制造技术的发展基础。数控机床技术的进步和发展为现代制造业的发展供给了优秀的条件，促进制造业向着高效、优良以及人性化的方向发展。为了知足制造技术不停发展的需要，NC机床将朝着智能化、网络化、集成化、数字化的方向发展。此后，跟着计算技术、测试技术、微电子技术、计算机技术、资料和机械构造等方面的研究和科技的进步，也势必面对着新的挑战。可以预示，跟着数控机床技术的发展和数控机床的宽泛应用制造业将迎来壹次足以撼动传统制造业模式的深刻革